KR20210036651A - 초고굴절 무기 산화물의 분산 조성물 - Google Patents

초고굴절 무기 산화물의 분산 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 초고굴절 무기 산화물의 분산 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 제1 무기 산화물-모노머 분산액; 및 제2 무기 산화물-모노머 분산액; 을 포함하고, 상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액은, 상기 제1 무기 산화물로 표면처리된 티타니아를 포함하는 것인, 무기 산화물의 분산 조성물에 관한 것이다.

Description

초고굴절 무기 산화물의 분산 조성물{SUPER-HIGH REFRACTIVE INDEX DISPERSION COMPOSITION OF INORGANIC OXIDE}
본 발명은, 초고굴절 무기 산화물의 분산 조성물에 관한 것이다.
티타니아(TiO2), 산화아연 등과 같은 무기 산화물은, 다양한 산업 분야에 널리 사용되고 있다. 특히, 티타니아(TiO2) 또는 티타니아 입자는 전자기적, 촉매적, 전기화학적, 광화학적 특성으로 인해 안료 외에 촉매, 디스플레이, 광촉매, 가스 센서, 광전도체, 태양전지, 화장품, 피복재 등 폭넓은 분야에 응용이 가능하며 이에 대한 많은 연구가 진행되는 무기 산화물이다. 티타니아는 산소에 대한 적당한 결합 강도를 지니고 산 저항성이 우수하여 산화 환원 촉매 또는 담체로서 사용된다. 또한, 티타니아의 높은 굴절 인덱스를 이용하여 광반사를 방지하는 반사 방지 코팅제로 제조될 수 있다.
최근에는, 고굴절률의 미립자, 이의 졸액 및 코팅액이 카메라용 렌즈, 자동차용 유리창, 디스플레이, 광학 필터 등의 광학 부재, 굴절률 조정용으로 활용되고 있고, 굴절율이 높은 티타니아를 활용하려는 다양한 시도가 이루어졌으나, 티타니아 입자 단독 분산 시 광촉매 작용에 의한 광흡수로 유기물을 분해, 티타니아 자체의 황변성 등이 발생하여 고굴절용 디스플레이 소재에 적용하는데 어려움이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 지르코니아, 비교적 백색을 띄는 산화아연 또는 실리카로 표면처리하거나 2종 입자를 적용하는 방안이 제시되었으나, 점도 상승, 황변성 증가, 굴절율 감소가 발생하여 원하는 물성을 갖는 분산액 또는 코팅액을 제조하는데 어려움이 있다. 또한, 고굴절 무기 산화물인 지르코니아의 경우 고투명성 및 고굴절 저점도의 모노머 분산액이 제조 가능하지만, 굴절률 1.7 이상을 획득하기 위해서는 고형분의 함량이 60% 이상 첨가되므로, 점도의 문제가 있어 산업에서 적용이 어렵고, 티타니아 입자의 경우 굴절률 1.7 이상의 저점도의 모노머 분산액이 제조 가능하지만, 지르코니아에 비해 상대적으로 황변성을 띄기 때문에 산업에서 적용이 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 상기 문제점을 해결하기 위해서, 3종 이상의 무기 산화물 입자를 조합하여, 황변억제, 저점도 및 초고굴절 특성을 제공하는, 무기 산화물 분산 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은, 본 발명에 의한 무기 산화물 분산 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 분야 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 제1 무기 산화물-모노머 분산액; 및 제2 무기 산화물-모노머 분산액; 을 포함하고, 상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액은, 상기 제1 무기 산화물로 표면처리된 티타니아를 포함하는 것인, 무기 산화물의 분산 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제2 무기 산화물-모노머 분산액은, 제2 무기 산화물을 포함하고, 상기 제2 무기 산화물은, 상기 티타니아 및 상기 제1 무기 산화물과 상이한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1 무기 산화물 및 상기 제2 무기 산화물은, 각각, 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 실리카(SiO2), 세리아(CeO2), 산화아연(ZnO), 질화붕소(BN), 티탄산바륨(BaTiO3) 및 바나디아(V2O5)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1 무기 산화물로 표면처리된 티타니아 및 제2 무기 산화물은, 각각, 10 ㎚ 내지 550 ㎚ 크기를 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1 무기 산화물로 표면처리된 티타니아는, 25 ℃ 내지 100 ℃ 온도에서 티타니아와 제1 무기 산화물의 전구체를 반응시켜 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액은, 산화아연 표면처리된 티타니아;를 포함하고, 상기 제2 무기 산화물-모노머 분산액은, 지르코니아를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액에서 상기 티타니아 대 상기 제1 무기 산화물의 몰비는, 1 : 0.01 내지 1 : 1 인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액 대 상기 제2 무기 산화물-모노머 분산액의 혼합비는, 1 : 10 내지 10 : 1 (w/w)인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액 및 상기 제2 무기 산화물-모노머 분산액 중, 상기 모노머는, 자외선 경화형 아크릴레이트 수지의 모노머를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액 및 상기 제2 무기 산화물-모노머 분산액은, 각각, 실란 커플링제; 고분자량 표면처리제; 또는 이 둘을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 실란 커플링제는, 상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액 및 상기 제2 무기 산화물-모노머 분산액 중 무기 산화물 100 중량부에 대해 1 중량부 내지 20 중량부로 포함되고, 상기 실란 커플링제는, 실란, 탄소수 1 내지 20의 탄소수를 갖는 알킬 실란, 알킬옥시 실란, 알콕시 실란, 이소시아네이트 실란, 아미노 실란, 에폭시 실란, 아크릴 실란, 메르캅토 실란, 불소 실란, 메타크록시 실란, 비닐 실란, 페닐 실란, 클로로 실란 및 실라잔으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 고분자량 표면처리제는, 상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액 및 상기 제2 무기 산화물-모노머 분산액 중 무기 산화물 100 중량부에 대해, 1 중량부 내지 20 중량부; 로 포함되고, 상기 고분자량 표면처리제는, 폴리에테르 산 계열 표면처리제, 폴리에테르 아민 계열 표면처리제, 폴리에테르 산/아민 면처리제, 인산기 포함 에스터 계열 표면처리제 및 인산기 포함 폴리에테르 계열 표면처리제에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 무기 산화물의 분산 조성물은, 1.7 이상의 굴절율 및 2000 cP 이하의 점도를 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 무기 산화물의 분산 조성물은, 1.6 이하의 황변도(Y.I)를 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액 및 상기 제2 무기 산화물-모노머 분산액은, 각각, 용매-프리 또는 친수성 용매-프리인 것일 수 있다.
본 발명은, 고투명성 및 고굴절율이 유지되면서, 조성물의 황변성 및 점도를 개선시킬 수 있는, 3종 이상의 무기 산화물이 조합된, 초고굴절용 저점도의 복합 무기 산화물 분산 조성물 및 이를 활용한 다양한 광학 제품을 제공할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은, 무기 산화물의 분산 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 무기 산화물의 분산 조성물은, 제1 무기 산화물-모노머 분산액; 및 제2 무기 산화물-모노머 분산액; 을 포함할 수 있다.
상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액 및 상기 제2 무기 산화물-모노머 분산액의 적용으로, 3종 이상의 무기 산화물 입자를 조합시켜, (초)고굴절율 및 저점도를 유지하면서 항변성 억제 효과를 개선시킬 수 있는, 무기 산화물의 분산 조성물을 제공할 수 있다.
상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액은, 티타니아 및 제1 무기 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 티타니아 및 제1 무기 산화물의 혼합물; 제1 무기 산화물로 표면 처리된 티타니아; 또는 이 둘을 포함할 수 있다. 바람직하게는 제1 무기 산화물로 표면 처리된 티타니아를 포함할 수 있다.
상기 티타니아 및 제1 무기 산화물은, 상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액 100 중량부에 대해 40 내지 80 중량부; 또는 40 내지 60 중량부(고형분 기준)로 포함될 수 있다. 상기 함량 범위 내에 포함되면 굴절률 1.7 이상의 (초)고굴절율 및 저점도의 분산액을 제공할 수 있다.
상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액에서 상기 티타니아 대 상기 제1 무기 산화물의 몰비는, 1 : 0.01 내지 1 : 1이고, 상기 몰비 내에 포함되면 황변성을 억제하고 헤이즈를 낮출 수 있다.
상기 제1 무기 산화물로 표면 처리된 티타니아는, 티타니아 입자의 표면 상에 제1 무기 산화물의 전구체를 반응시켜, 제1 무기 산화물의 쉘층을 형성한 것이다. 상기 제1 무기 산화물은, 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 실리카(SiO2), 세리아(CeO2), 산화아연(ZnO), 질화붕소(BN), 티탄산바륨(BaTiO3) 및 바나디아(V2O5)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 티타니아 및 제1 무기 산화물은, 각각, 5 ㎚ 내지 500 ㎚; 5 ㎚ 내지 300 ㎚; 또는 10 ㎚ 내지 200 ㎚ 입자 크기를 가지며, 상기 제1 무기 산화물로 표면 처리된 티타니아인 경우에, 상기 제1 무기 산화물은, 코어/쉘 구조를 형성하기 위해서 상기 티타니아의 입자 크기와 동일하거나 또는 작을 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 무기 산화물은, 5 ㎚ 내지 100 ㎚; 또는 5 ㎚ 내지 50 ㎚ 입자 크기를 가질 수 있다.
상기 티타니아 및 제1 무기 산화물 입자 간의 혼합물인 경우에, 상기 티타니아 및 제1 무기 산화물의 입자 크기는 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
상기 모노머는, 본 발명의 무기 산화물의 분산 조성물의 적용 분야에서 따라 선택될 수 있고, 예를 들어, 광학용 수지의 모노머이며, 자외선 경화형 아크릴레이트 수지이다. 예를 들어, 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, n-프로필 (메타)아크릴레이트, 이소프로필 (메타)아크릴레이트, n-부틸 (메타)아크릴레이트, t-부틸 (메타)아크릴레이트, sec-부틸 (메타)아크릴레이트, 펜틸 (메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트, 2-에틸부틸 (메타)아크릴레이트, n-옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소옥틸 (메타)아크릴레이트, 이소노닐 (메타)아크릴레이트, 라우릴 (메타)아크릴레이트 및 테트라데실 (메타)아크릴레이트 등의 모노머 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 모노머는, 다관능 아크릴레이트 수지인 것이 예를 들어, 2관능 내지 6관능(2~6개 아크릴레이트기를 가짐) 아크릴레이트 수지일 수 있다.
상기 모노머는, 상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액 100 중량부에 대해 30 중량부 내지 50 중량부로 포함될 수 있다. 상기 모노머의 함량 범위 내에 포함되면 모노머 분산액의 굴절률을 1.7 이상으로 제조하는데 유리하고, 점도 및 황변성 개선에 도움을 줄 수 있다.
상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액은, 실란커플링제, 고분자량 표면처리제, 분산제 등의 첨가제를 더 포함하고, 예를 들어, 실란커플링제 및/또는 고분자량 표면처리제와 반응하여 추가 표면처리가 이루어지고, 고굴절율을 유지하면서 항변성 억제 효과를 갖는, 무기 산화물의 분산 조성물을 형성할 수 있다.
상기 실란커플링제는, 무기 산화물의 분산성을 향상시키고, 황변성을 개선시키기 위한 것으로, 실란, 탄소수 1 내지 20의 탄소수를 갖는 알킬 실란, 알킬옥시 실란, 알콕시 실란, 이소시아네이트 실란, 아미노 실란, 에폭시 실란, 아크릴 실란, 메르캅토 실란, 불소 실란, 메타크록시 실란, 비닐 실란, 페닐 실란, 클로로 실란 및 실라잔으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 실란, 에톡시실란, 트리메톡시실란 및 글리시독시프로필 트리메톡시실란 등일 수 있다.
상기 실란 커플링제는, 상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액 중 무기 산화물 100 중량부에 대해 1 중량부 내지 20 중량부; 또는 5 중량부 내지 20 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에 포함되면 무기 산화물의 분산성을 개선시키고, 황변성, 점도 개선에 도움을 줄 수 있다.
상기 고분자량 표면처리제는, 상기 실란 커플링제와 함께 무기 산화물을 표면처리하여, 분산성을 향상시킬 수 있으며, 예를 들어, 폴리에테르 산 계열 표면처리제, 폴리에테르 아민 계열 표면처리제, 폴리에테르 산/아민 면처리제, 인산기 포함 에스터 계열 표면처리제 및 인산기 포함 폴리에테르 계열 표면처리제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 고분자량 표면처리제는, 상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액 중 무기 산화물 100 중량부에 대해 1 중량부 내지 20 중량부 또는 5 중량부 내지 20 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에 포함되면 무기 산화물의 분산성을 개선시키고, 황변성 억제 및 점도 개선에 도움을 줄 수 있다.
상기 제2 무기 산화물-모노머 분산액은, 상기 제1 무기 산화물 및/또는 티타니아와 상이한 제2 무기 산화물을 포함할 수 있다. 상기 제2 무기 산화물은, 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 실리카(SiO2), 세리아(CeO2), 산화아연(ZnO), 질화붕소(BN), 티탄산바륨(BaTiO3) 및 바나디아(V2O5)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 제2 무기 산화물은, 상기 제2 무기 산화물-모노머 분산액 100 중량부에 대해 40 중량부 내지 80 중량부; 또는 40 중량부 내지 60 중량부(고형분 기준)로 포함될 수 있다. 상기 함량 범위 내에 포함되면 굴절률 1.7 이상의 (초)고굴절율 및 저점도의 분산액을 제공할 수 있다.
상기 제2 무기 산화물은, 각각, 5 ㎚ 내지 500 ㎚; 5 ㎚ 내지 300 ㎚; 또는 10 ㎚ 내지 200 ㎚ 입자 크기를 가질 수 있다.
상기 제2 무기 산화물-모노머 분산액은, 상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액과 동일하거나 또는 상이한 모노머를 포함하고, 상기 모노머는 상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액에서 언급한 바와 같다.
상기 제2 무기 산화물-모노머 분산액은, 실란커플링제, 고분자량 표면처리제, 분산제 등의 첨가제를 더 포함하고, 예를 들어, 실란커플링제(및/또는 고분자량 표면처리제)와 반응하여 추가 표면처리가 이루어지고, 고굴절율을 유지하면서 항변성 억제 효과를 개선시킬 수 있는, 무기 산화물의 분산 조성물을 제공할 수 있다. 상기 실란커플링제, 고분자량 표면처리제는 상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액에서 언급하 바와 같다.
상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액 대 상기 제2 무기 산화물-모노머 분산액의 혼합비는, 1 : 10 내지 10 : 1 (w/w)이며, 상기 혼합비 내에 포함되면 고굴절율을 유지하면서, 황변성의 억제와 저점도의 유지가 가능할 수 있다.
상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액 및 상기 제2 무기 산화물-모노머 분산액은, 용매 프리 또는 소량으로 포함되며, 예를 들어, 상기 무기 산화물의 분산 조성물 100 중량부에 대해, 5 중량부 미만, 2 중량부 미만; 1 중량부 미만; 0.5 중량부 미만; 또는 0.1 중량부 미만의 용매를 포함할 수 있다.
상기 무기 산화물의 분산 조성물은, 1.7 이상; 또는 1.8 이상의 굴절율 및 2000 cP 이하; 1800 cP 이하; 또는 1000 cP 이하의 점도를 갖는 고굴절율 및 저점도 조성물이며, 1.6 이하의 항변도(Y.I)를 나타낼 수 있다.
본 발명은, 본 발명에 의한 분산 조성물 또는 수지 조성물로 제조된 성형체에 관한 것으로, 상기 성형체는, 시트, 필름 등일 수 있으며, 예를 들어, 상기 분산 조성물은, 고굴절율을 갖는 시트, 필름 등을 제공할 수 있고, 즉, 디스플레이(평판, 플렉서블)의 고굴절 하드코팅, 반사방지필름, 프리즘시트　등에 적용될 수 있다.
본 발명은, 본 발명에 의한 무기 산화물의 분산 조성물의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 제조방법은, 제1 무기 산화물-모노머 분산액을 제조하는 단계; 제2 무기 산화물-모노머 분산액을 제조하는 단계; 및 무기 산화물의 분산 조성물을 제조하는 단계; 를 포함할 수 있다.
상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액을 제조하는 단계는, 제1 무기 산화물로 표면처리된 티타니아를 제조하는 단계; 제1 무기 산화물로 표면처리된 티타니아 및 유기 용매와 혼합하고 모노머를 첨가하는 단계; 및 용매를 제거하는 단계는 를 포함할 수 있다.
상기 제1 무기 산화물로 표면처리된 티타니아를 제조하는 단계는, 티타니아와 제1 무기 산화물의 전구체를 반응시켜 표면개질된 티타니아를 형성하는 것으로, 제1 무기 산화물의 전구체 및 티타니아를 용매 내에서 혼합하고, 25 ℃ 내지 100 ℃ 온도에서 10분 이상; 30분 이상; 또는 2 시간 내지 24 시간 동안 반응할 수 있다.
상기 용매는, 각 성분의 용매 또는 분산 가능한 유기 용매이며, 친수성 용매-프리이거나 친수성 용매를 제외한 모든 용매를 적용할 수 있다. 예를 들어, n-프로판올, n-부탄올, n-펜탄올, n-헥산올 및 이들의 이성질체(예를 들어, iso, tert 등) 등의 알코올계; 메톡시알코올, 에톡시알코올, 메톡시에톡시에탄올, 에톡시에톡시에탄올, 프로필렌글리콜모노메틸에테르 등의 에테르알코올계; 아세트산에틸, 아세트산부틸, 아세트산3-메톡시부틸, 메톡시프로피온산메틸, 에톡시프로피온산에틸, 락트산에틸 등의 에스테르계; 아세톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤계; 메톡시에틸아세테이트, 메톡시프로필아세테이트, 메톡시부틸아세테이트, 에톡시에틸아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 메톡시에톡시에틸아세테이트, 에톡시에톡시에틸아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 등의 에테르알코올아세테이트계; 디에틸에테르, 디에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸에틸에테르, 테트라하이드로퓨란 등의 에테르계; N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈 등의 비프로톤성 아미드계; γ부티로락톤 등의 락톤계; 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 나프탈렌 등의 불포화 탄화수소계; n-헵탄, n-헥산, n-옥탄 등의 포화 탄화수소계 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 바람직하게는, 상기 용매는, n-프로판올, n-부탄올, n-펜탄올, n-헥산올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 또는 테트라하이드로퓨란이다.
상기 제1 무기 산화물로 표면처리된 티타니아 및 유기 용매와 혼합하고 모노머를 첨가하는 단계는, 상기 유기 용매는 언급하 바와 같고, 모노머 첨가 전 및/또는 후에 실란커플링제, 고분자량 표면처리제 또는 이 둘을 더 첨가할 수 있다.
상기 용매를 제거하는 단계는, 모노머 첨가 이후에 형성된 혼합물의 용매를 제거하는 것으로, 25 ℃ 내지 50 ℃; 또는 50 ℃ 내지 100 ℃ 온도에서 진공 또는 산소, 공기 및 비활성 기체 중 1종 이상을 포함하는 분위기에서 건조되거나 탈포 공정을 이용할 수 있다.
상기 제2 무기 산화물-모노머 분산액을 준비하는 단계는, 제2 무기 산화물을 유기 용매 내에서 분산시키고, 모노머를 첨가하는 단계; 및 용매를 제거하는 단계;를 포함할 수 있다. 상기 유기 용매는 상기 언급한 바와 같고, 모노머 첨가 전 및/또는 후에 실란커플링제, 고분자량 표면처리제 또는 이 둘을 더 첨가할 수 있다.
상기 용매를 제거하는 단계는, 모노머 첨가 이후에 형성된 혼합물의 용매를 제거하는 것으로, 25 ℃ 내지 50 ℃; 또는 50 ℃ 내지 100 ℃ 온도에서 진공 또는 산소, 공기 및 비활성 기체 중 1종 이상을 포함하는 분위기에서 건조되거나 탈포 공정을 이용할 수 있다.
상기 무기 산화물의 분산 조성물을 제조하는 단계는, 제1 무기 산화물-모노머 분산액 및 제2 무기 산화물-모노머 분산액을 일정한 비율로 혼합하고 교반하여 조성물을 형성하는 단계이다.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
제조예
(1) 티타니아-산화아연 (TiO 2 @ ZnO 2 )의 제조
1 L 용량의 플라스크에 D.I. water 400 mL에 Zinc Nitrate Hexahydrate를 첨가 후 상온에서 10분 혼합한다. 실시예 1과 동일한 TiO2 분말을 TiO2:ZnO 몰비別로 첨가 후 상온에서 10 분 혼합 후 NaOH 0.1 M 를 첨가하여 상온에서 5시간 혼합한다. 5시간 혼합 후 97 ℃에서 3시간 반응시킨다. 반응이 끝난 후 D.I. water 및 아세톤 용매로 원심분리기를 이용하여 5회 수세를 진행 후 상온에서 12 시간 건조시켜 분말을 얻는다. TiO2와 ZnO2의 몰비로 각각, 1:1, 1:3 및 1:5인 분말을 제조하였다.
(2) 티타니아-산화아연(TiO 2 @ ZnO)-모노머 분산액의 제조
125 mL 용량의 페인트쉐이커용 용기에 26.5 g의 테트라하이드로퓨란 (Tetrahydrofuran, 이하, 'THF'이라고 함)와 3.5 g의 실란을 넣고, 25 ℃의 온도 하에서 5분간 혼합한다. 이후, 상기 용액에 20 g의 티타니아-ZnO 분말(TiO2 @ ZnO)을 넣고, 25 ℃의 온도 하에서 30분간 혼합액을 형성하였다. 이후, 상기 혼합액에 고분자량 표면처리제로서, 인산 계열 표면처리제를 첨가한 후, 0.05 mm 비드 200 g을 넣고 페인트쉐이커를 이용하여 3시간 동안 분산하여 티타니아-THF 분산액을 얻었다. 이후, 티타니아-THF 분산액과 모노머를 혼합하여 진공감압 하에 용매를 제거하여 티타니아-모노머 분산액을 얻었다.
(3) 지르코니아(ZrO 2 )-모노머 분산액의 제조
125 mL 용량의 페인트쉐이커용 용기에 27.5 g의 테트라하이드로퓨란 (Tetrahydrofuran, 이하, 'THF'이라고 함)와 2.5 g의 실란을 넣고, 25 ℃의 온도 하에서 5분간 혼합한다. 이후, 상기 용액에 20 g의 지르코니아 분말을 넣고, 25 ℃의 온도 하에서 30분간 혼합액을 형성하였다. 이후, 상기 혼합액에 고분자량 표면처리제로서, 인산 계열 표면처리제를 첨가한 후, 0.05 mm 비드 200 g을 넣고 페인트쉐이커를 이용하여 3시간 동안 분산하여 지르코니아-THF 분산액을 얻었다. 이후, 지르코니아-THF 분산액과 모노머를 혼합하여 진공감압 하에 용매를 제거하여 지르코니아-모노머 분산액을 얻었다.
(4) 티타니아(TiO 2 )-모노머 분산액의 제조
125 mL 용량의 페인트쉐이커용 용기에 26.5 g의 테트라하이드로퓨란 (Tetrahydrofuran, 이하, 'THF'이라고 함)와 3.5 g의 실란을 넣고, 25 ℃의 온도 하에서 5분간 혼합한다. 이후, 상기 용액에 20 g의 raw 티타니아 분말을 넣고, 25 ℃의 온도 하에서 30분간 혼합액을 형성하였다. 이후, 상기 혼합액에 고분자량 표면처리제로서, 인산 계열 표면처리제를 첨가한 후, 0.05 mm 비드 200 g을 넣고 페인트쉐이커를 이용하여 3시간 동안 분산하여 티타니아-THF 분산액을 얻었다. 이후, 티타니아-THF 분산액과 모노머를 혼합하여 진공감압 하에 용매를 제거하여 티타니아-모노머 분산액을 얻었다.
실시예 1
티타니아-산화아연(TiO2 @ ZnO)-모노머 분산액 및 지르코니아(ZrO2)-모노머 분산액을 표 1에 따른 비율별로 혼합하고, 물성을 측정하여 표 1에 나타내었다.
TiO2 @ ZnO2
Mol 비		 1:1 1:3 1:5
ZrO2 혼합비 0:10 6:4 7:3 8:2 0:10 6:4 7:3 8:2 0:10 6:4 8:2
점도(cP) 719.5 737.2 1258 1773 727.6 843.8 1660 1839 532.2 945.6 1906
Y.I 1.87 1.68 1.58 1.51 1.84 1.58 1.61 1.86 1.77 1.60 1.51
Haze 0.94 0.90 0.94 0.86 0.93 0.92 0.85 0.90 0.95 0.92 0.93
(TiO2 : ZnO 비율 변화 및 ZrO2:TiO2@ZnO의 비율 변화)
실시예 2
TiO2:ZnO 몰비를 더 낮추고 지르코니아-모노머 분산액과 하기의 표 3에 따른 혼합비로 혼합하고, 물성을 측정하여 표 3에 나타내었다.
TiO2 @ ZnO2
Mol 비		 1:0.25 1:0.5 1:0.75
ZrO2 혼합비 0:10 8:2 0:10 8:2 0:10 8:2
굴절률 1699 1699 1700 1699 1699 1698
점도(cP) 896.5 1354 873.5 1451 781.3 1485
Y.I 1.91 1.50 1.89 1.50 1.82 1.51
Haze 0.98 0.91 0.98 0.95 0.96 0.93
(TiO2 : ZnO 비율변화, ZrO2:TiO2@ZnO=8:2)
표 1 및 표 2를 살펴보면, 광학 필름의 황색도(Y.I) 및 점도를 관찰한 결과, ZnO 비율이 낮아질수록 점도는 개선되고 Y.I는 유사한 것을 확인하였으며, TiO2:ZnO 몰비율이 1:0.25인 조건이 투과율 및 Y.I 에서 좋은 결과를 보여준다. 또한, 지르코니아 모노머 분산액과의 혼합비를 보면 8:2의 혼합비가 점도 및 Y.I가 우수한 것을 확인할 수 있다.
표 3에 나타낸 바와 같이, 각 모노머-분산액과 모노머-분한액의 혼합물에 대한 이미지를 나타내었고, 3종의 무기입자가 혼합(TiO2@ZnO+ZnO2)되었을 때 지르코니아 모노머 분산액(ZrO2)과 유사한 색을 띄는 것을 알 수 있다.
Figure pat00001
비교예 1: 무기 산화물 분산 조성물의 제조
지르코니아(ZrO2)-모노머 분산액 및 티타니아(TiO2)-모노머 분산액을 표 4에 나타낸 비율(w/w)로 혼합하고 물성을 측정하였다. 그 결과는 표 4에 나타내었다.
Figure pat00002
표 4를 살펴보면, 모노머 분산액의 혼합 시 지르코니아(ZrO2)-모노머 분산액의 비율을 증가할 경우에, 황변성은 개선될 수 있으나, 점도 및 헤이즈 값이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 하지만, 본 발명은, 표 1 및 표 2에서 제시한 바와 같이, 3종 이상의 무기 산화물을 적용하여 초고굴절율을 유지하면서, 점도 및 황변색이 개선된 무기 산화물의 분산 조성물을 제공할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 제1 무기 산화물-모노머 분산액; 및
    제2 무기 산화물-모노머 분산액;
    을 포함하고,
    상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액은, 상기 제1 무기 산화물로 표면처리된 티타니아를 포함하는 것인,
    무기 산화물의 분산 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 무기 산화물-모노머 분산액은, 제2 무기 산화물을 포함하고,
    상기 제2 무기 산화물은, 상기 티타니아 및 상기 제1 무기 산화물과 상이한 것인,
    무기 산화물의 분산 조성물.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 무기 산화물 및 상기 제2 무기 산화물은, 각각, 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 실리카(SiO2), 세리아(CeO2), 산화아연(ZnO), 질화붕소(BN), 티탄산바륨(BaTiO3) 및 바나디아(V2O5)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것인,
    무기 산화물의 분산 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 무기 산화물로 표면처리된 티타니아 및 제2 무기 산화물은, 각각, 10 ㎚ 내지 550 ㎚ 크기를 갖는 것인,
    무기 산화물의 분산 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 무기 산화물로 표면처리된 티타니아는, 25 ℃ 내지 100 ℃ 온도에서 티타니아와 제1 무기 산화물의 전구체를 반응시켜 형성된 것인,
    무기 산화물의 분산 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액은, 산화아연 표면처리된 티타니아;를 포함하고,
    상기 제2 무기 산화물-모노머 분산액은, 지르코니아를 포함하는 것인,
    무기 산화물의 분산 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 무기 산화물로 표면처리된 티타니아에서 상기 티타니아 대 상기 제1 무기 산화물의 몰비는, 1 : 0.01 내지 1 : 1 인 것인,
    무기 산화물의 분산 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액 대 상기 제2 무기 산화물-모노머 분산액의 혼합비는, 1 : 10 내지 10 : 1 (w/w)인 것인,
    무기 산화물의 분산 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액 및 상기 제2 무기 산화물-모노머 분산액 중 상기 모노머는, 자외선 경화형 아크릴레이트 수지의 모노머를 포함하는 것인,
    무기 산화물의 분산 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액 및 상기 제2 무기 산화물-모노머 분산액은, 각각, 실란 커플링제; 고분자량 표면처리제; 또는 이 둘을 더 포함하는 것인,
    무기 산화물의 분산 조성물.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 실란 커플링제는, 상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액 및 상기 제2 무기 산화물-모노머 분산액 중 무기 산화물 100 중량부에 대해 1 중량부 내지 20 중량부로 포함되고,
    상기 실란 커플링제는, 실란, 탄소수 1 내지 20의 탄소수를 갖는 알킬 실란, 알킬옥시 실란, 알콕시 실란, 이소시아네이트 실란, 아미노 실란, 에폭시 실란, 아크릴 실란, 메르캅토 실란, 불소 실란, 메타크록시 실란, 비닐 실란, 페닐 실란, 클로로 실란 및 실라잔으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인,
    무기 산화물의 분산 조성물.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 고분자량 표면처리제는, 상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액 및 상기 제2 무기 산화물-모노머 분산액 중 무기 산화물 100 중량부에 대해, 1 중량부 내지 20 중량부; 로 포함되고,
    상기 고분자량 표면처리제는, 폴리에테르 산 계열 표면처리제, 폴리에테르 아민 계열 표면처리제, 폴리에테르 산/아민 면처리제, 인산기 포함 에스터 계열 표면처리제 및 인산기 포함 폴리에테르 계열 표면처리제에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인,
    무기 산화물의 분산 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 무기 산화물의 분산 조성물은, 1.7 이상의 굴절율 및 2000 cP 이하의 점도를 갖는 것인,
    무기 산화물의 분산 조성물.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 무기 산화물의 분산 조성물은, 1.6 이하의 황변도(Y.I)를 갖는 것인,
    무기 산화물의 분산 조성물.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 무기 산화물-모노머 분산액 및 상기 제2 무기 산화물-모노머 분산액은, 각각, 용매-프리 또는 친수성 용매-프리인 것인,
    무기 산화물의 분산 조성물.
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KR20230171306A (ko) 2022-06-13 2023-12-20 주식회사 유엔아이 잉크젯 사용이 가능한 oled 음극 캡핑용 고굴절 무기 안료 분산액

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