KR20220071239A - 백금 착물의 제제 - Google Patents
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Abstract
제제(preparation)로서,
(A) 30 내지 90 중량%의 적어도 하나의 유기 용매,
(B) 10 내지 70 중량%의, 유형 [L1L2Pt[O(CO)R1]X]n의 적어도 하나의 백금 착물
(여기서, L1 및 L2는 동일하거나 상이한 모노올레핀 리간드를 나타내거나, 또는 함께 다이올레핀 리간드로서 작용하는 화합물 L1L2를 나타내고,
X는 브로마이드, 클로라이드, 요오다이드, 및 -O(CO)R2로부터 선택되고,
-O(CO)R1 및 -O(CO)R2는 동일하거나 상이한 C6-C18 비방향족 모노카르복실산 기를 나타내거나, 또는 함께 C8-C18 비방향족 다이카르복실산 기 -O(CO)R1R2(CO)O-를 나타내고,
백금 착물은 n = 1인 단핵 백금 착물이거나, 또는 L1L2 및/또는 -O(CO)R1R2(CO)O-가 존재하는 경우, 백금 착물은 정수 n > 1인 다핵 백금 착물일 수 있음), 및
(C) 0 내지 10 중량%의 적어도 하나의 첨가제를 포함하는, 제제.
(A) 30 내지 90 중량%의 적어도 하나의 유기 용매,
(B) 10 내지 70 중량%의, 유형 [L1L2Pt[O(CO)R1]X]n의 적어도 하나의 백금 착물
(여기서, L1 및 L2는 동일하거나 상이한 모노올레핀 리간드를 나타내거나, 또는 함께 다이올레핀 리간드로서 작용하는 화합물 L1L2를 나타내고,
X는 브로마이드, 클로라이드, 요오다이드, 및 -O(CO)R2로부터 선택되고,
-O(CO)R1 및 -O(CO)R2는 동일하거나 상이한 C6-C18 비방향족 모노카르복실산 기를 나타내거나, 또는 함께 C8-C18 비방향족 다이카르복실산 기 -O(CO)R1R2(CO)O-를 나타내고,
백금 착물은 n = 1인 단핵 백금 착물이거나, 또는 L1L2 및/또는 -O(CO)R1R2(CO)O-가 존재하는 경우, 백금 착물은 정수 n > 1인 다핵 백금 착물일 수 있음), 및
(C) 0 내지 10 중량%의 적어도 하나의 첨가제를 포함하는, 제제.
Description
본 발명은 백금 착물의 제제 및 기재(substrate) 상에 백금 층을 생성하기 위한 제제(preparation)의 용도에 관한 것이다.
국제특허 공개 WO90/07561 A1호는 화학식 LM[O(CO)R]2의 백금 착물을 개시하며, 상기 식에서, L은 질소-무함유 환형 폴리올레핀 리간드, 바람직하게는 사이클로옥타디엔(COD) 또는 펜타메틸사이클로펜타디엔을 나타내고, M은 백금 또는 이리듐을 나타내고, R은 벤질, 아릴, 또는 4개 이상의 탄소 원자를 갖는 알킬, 특히 바람직하게는 페닐을 나타낸다. 백금 착물은 연료 첨가제의 역할을 한다.
본 발명의 목적은 온도-감응성 기재를 포함하는 기재 상에 백금 층을 생성하는데 사용될 수 있는 제제를 찾는 것이었다.
상기 목적은 하기를 포함하거나 이로 이루어지는 제제를 제공함으로써 달성될 수 있다:
(A) 30 내지 90 중량%(wt.%)의 적어도 하나의 유기 용매,
(B) 10 내지 70 중량%의, 유형 [L1L2Pt[O(CO)R1]X]n의 적어도 하나의 백금 착물
(여기서, L1 및 L2는 동일하거나 상이한 모노올레핀 리간드를 나타내거나, 또는 함께 다이올레핀 리간드로서 작용하는 화합물 L1L2를 나타내고,
X는 브로마이드, 클로라이드, 요오다이드, 및 -O(CO)R2로부터 선택되고,
-O(CO)R1 및 -O(CO)R2는 동일하거나 상이한 C6-C18 또는 바람직하게는 C8-C18 비방향족 모노카르복실산 기를 나타내거나, 또는 함께 C8-C18 비방향족 다이카르복실산 기 -O(CO)R1R2(CO)O-를 나타내고,
백금 착물은 n = 1인 단핵 백금 착물이거나, 또는 L1L2 및/또는 -O(CO)R1R2(CO)O-가 존재하는 경우, 백금 착물은 정수 n > 1인 다핵 백금 착물일 수 있음), 및
(C) 0 내지 10 중량%의 적어도 하나의 첨가제.
바람직한 실시 형태에서, 제제는 10 내지 70 중량%를 구성하는 성분 (B)가 유형 [L1L2Pt[O(CO)R1]X]n의 적어도 하나의 백금 착물로 구성되는 제제이고, 여기서 L1과 L2는 함께 다이올레핀 리간드로서 기능하는 화합물 L1L2를 나타내고,
X는 브로마이드, 클로라이드, 요오다이드, 및 -O(CO)R2로부터 선택되고,
-O(CO)R1 및 -O(CO)R2는 동일하거나 상이한 C6-C18 또는 바람직하게는 C8-18 비방향족 모노카르복실산 기를 나타내고,
백금 착물은 n = 1인 단핵 백금 착물이거나 정수 n > 1인 다핵 백금 착물이다. 여기서, L1L2는 다이올레핀 리간드로서 작용하는 화합물을 나타낸다.
다핵 백금 착물의 경우, 수치 n은 일반적으로 정수, 예를 들어, 2 내지 5 범위의 정수를 나타낸다. 다시 말해, 정수 n > 1은 일반적으로 2 내지 5의 범위이고; 특히, n은 이 경우에 2이며 백금 착물은 이핵 백금 착물이다. 특히, 각각, 화합물 L1L2 또는 다이카르복실산 기 -O(CO)R1R2(CO)O-는 다핵 백금 착물에서 가교 리간드로서 작용한다. X는 또한 가교 효과를 가질 수 있다.
백금은 백금 착물에서 +2 산화 상태로 존재한다.
본 발명에 따른 제제에서, 성분 (B)는 성분 (A)에 용해되어 존재한다. 선택적 성분 (C)가 본 발명에 따른 제제에 존재하는 경우, 이 성분 (C)는 또한 바람직하게는 성분 (A)에 용해되어 존재할 것이다. 다시 말해, 선택적 성분 (C)의 부재 하에서, 본 발명에 따른 제제는 유기 용액, 더 정확하게는, 진정한, 즉, 비-콜로이드성 유기 용액이고; 선택적 성분 (C)가 바람직한 형태, 즉 성분 (A)에 용해된 형태로 존재하는 경우에도 동일하게 적용된다.
본 발명에 따른 제제는 30 내지 90 중량%의 적어도 하나의 유기 용매 (A)를 함유한다. 백금 착물은 이러한 유기 용매에서 양호한 용해도 내지 무제한 용해도를 갖기 때문에, 유기 용매(들)는 복수의 일반적인 유기 용매로부터 선택될 수 있다. 편의상, 유기 용매(들)는 본 발명에 따른 제제의 가공 조건 하에서 실질적으로 휘발성이며; 이는 특히 본 발명에 따른 제제가 기재에 적용된 후의 단계에 적용된다. 대체적으로, 유기 용매(들)의 비점은 50 내지 200℃ 이상, 예를 들어 50 내지 300℃의 범위이다. 유기 용매 (A)의 예에는, 각각 6 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 지방족 및 지환족; 할로카본, 예컨대 다이-, 트라이-, 및 테트라클로로메탄; 방향족; 방향지방족, 예컨대 톨루엔 또는 자일렌; 알코올, 예컨대 에탄올, n-프로판올 및 아이소프로판올; 에테르; 글리콜 에테르, 예컨대 모노-C1-C4 알킬 글리콜 에테르 및 다이-C1-C4 알킬 글리콜 에테르, 예를 들어 에틸렌 글리콜 모노-C1-C4 알킬 에테르, 에틸렌 글리콜 다이-C1-C4 알킬 에테르, 다이에틸렌 글리콜 모노-C1-C4 알킬 에테르, 다이에틸렌 글리콜 다이-C1-C4 알킬 에테르, 프로필렌 글리콜 모노-C1-C4 알킬 에테르, 프로필렌 글리콜 다이-C1-C4 알킬 에테르, 다이프로필렌 글리콜 모노-C1-C4 알킬 에테르, 및 다이프로필렌 글리콜 다이-C1-C4 알킬 에테르; 2 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 에스테르; 및 케톤, 예컨대 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 아이소부틸 케톤, 및 사이클로헥사논이 포함된다. 방향지방족, 예컨대 톨루엔 또는 자일렌; 알코올, 예컨대 에탄올, n-프로판올 및 아이소프로판올; 및 글리콜 에테르, 예컨대 모노-C1-C4 알킬 글리콜 에테르 및 다이-C1-C4 알킬 글리콜 에테르, 예를 들어 에틸렌 글리콜 모노-C1-C4 알킬 에테르; 에틸렌 글리콜 다이-C1-C4 알킬 에테르, 다이에틸렌 글리콜 모노-C1-C4 알킬 에테르, 다이에틸렌 글리콜 다이-C1-C4 알킬 에테르, 프로필렌 글리콜 모노-C1-C4 알킬 에테르, 프로필렌 글리콜 다이-C1-C4 알킬 에테르, 다이프로필렌 글리콜 모노-C1-C4 알킬 에테르, 및 다이프로필렌 글리콜 다이-C1-C4 알킬 에테르가 바람직하다. 성분 (A) 또는 적어도 하나의 유기 용매 (A)는 특히 바람직하게는 적어도 하나의 알코올, 구체적으로는 예로서 언급된 알코올 중 적어도 하나, 및/또는 적어도 하나의 글리콜 에테르, 구체적으로는 예로서 언급된 글리콜 에테르 중 적어도 하나로 이루어진다. 30 내지 70 중량%의 알코올과 100 중량%에 이르는 잔여 중량 비율의 글리콜 에테르의 상응하는 혼합물이 성분 (A)로서 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 제제는 10 내지 70 중량%의, 유형 [L1L2Pt[O(CO)R1]X]n의 적어도 하나의 백금 착물 (B)를 함유한다. 적어도 하나의 백금 착물로부터 유래된, 본 발명에 따른 제제의 백금 함량은, 예를 들어 2.5 내지 25 중량%의 범위일 수 있다.
유형 L1L2Pt[O(CO)R1]X의 단핵 백금 착물의 제1 실시 형태에서, L1 및 L2는 동일하거나 상이한 모노올레핀 리간드이고; X는 브로마이드, 클로라이드, 요오다이드, 또는 -O(CO)R2를 나타내고; -O(CO)R1 및 -O(CO)R2는 페닐아세트산 기를 각각 제외하고 동일하거나 상이한 C6-C18 또는 바람직하게는 C8-C18 비방향족 모노카르복실산 기이다.
유형 L1L2Pt[O(CO)R1]X의 단핵 백금 착물의 제2의 또한 바람직한 실시 형태에서, L1과 L2는 함께 동일한 중심 백금 원자에서 다이올레핀 리간드로서 작용하는 화합물 L1L2이고; X는 브로마이드, 클로라이드, 요오다이드, 또는 -O(CO)R2를 나타내고; -O(CO)R1 및 -O(CO)R2는 페닐아세트산 기를 각각 제외하고 동일하거나 상이한 C6-C18 또는 바람직하게는 C8-C18 비방향족 모노카르복실산 기를 나타낸다.
유형 L1L2Pt[O(CO)R1]X의 단핵 백금 착물의 제3 실시 형태에서, L1 및 L2는 동일하거나 상이한 모노올레핀 리간드이고; X는 -O(CO)R2를 나타내고; -O(CO)R1과 -O(CO)R2는 함께 동일한 중심 백금 원자에서 두자리 리간드로서 작용하는 C8-C18 비방향족 다이카르복실산기 -O(CO)R1R2(CO)O-를 나타낸다.
유형 L1L2Pt[O(CO)R1]X의 단핵 백금 착물의 제4 실시 형태에서, L1과 L2는 함께 동일한 중심 백금 원자에서 다이올레핀 리간드로서 작용하는 화합물 L1L2이고; X는 -O(CO)R2를 나타내고; -O(CO)R1과 -O(CO)R2는 함께 동일한 중심 백금 원자에서 두자리 리간드로서 작용하는 C8-C18 비방향족 다이카르복실산기 -O(CO)R1R2(CO)O-를 나타낸다.
유형 [L1L2Pt[O(CO)R1]X]n의 이핵 또는 다핵 백금 착물의 제1의 또한 바람직한 실시 형태에서, L1과 L2는 함께 상이한 백금 중심들을 가교하고 다이올레핀 리간드로서 작용하는 화합물 L1L2를 나타내고; X는 브로마이드, 클로라이드, 요오다이드 또는 -O(CO)R2를 나타내고; n은 2, 3, 4 또는 5, 바람직하게는 2를 나타내고; -O(CO)R1 및 -O(CO)R2는 각각의 경우에 페닐아세트산 기를 제외하고 동일하거나 상이한 C6-C18 또는 바람직하게는 C8-C18 비방향족 모노카르복실산 기이다.
유형 [L1L2Pt[O(CO)R1]X]n의 이핵 또는 다핵 백금 착물의 제2 실시 형태에서, L1과 L2는 함께 상이한 백금 중심들을 가교하고 다이올레핀 리간드로서 작용하는 화합물 L1L2를 나타내고; X는 -O(CO)R2를 나타내고; n은 2, 3, 4, 또는 5, 바람직하게는 2를 나타내고; -O(CO)R1과 -O(CO)R2는 함께 상이한 백금 중심들을 가교하는 C8-C18 비방향족 다이카르복실산 기 -O(CO)R1R2(CO)O-를 나타낸다.
유형 [L1L2Pt[O(CO)R1]X]n의 이핵 또는 다핵 백금 착물의 제3 실시 형태에서, L1 및 L2는 동일하거나 상이한 모노올레핀 리간드를 나타내고; X는 -O(CO)R2를 나타내고; n은 2, 3, 4, 또는 5, 바람직하게는 2를 나타내고; -O(CO)R1과 -O(CO)R2는 함께 상이한 백금 중심들을 가교하는 C8-C18 비방향족 다이카르복실산 기 -O(CO)R1R2(CO)O-를 나타낸다.
상기 백금 착물은 개별화된 형태 및 또한 조합된 형태로, 즉, 단독으로 또는 또한 각각 유형 [L1L2Pt[O(CO)R1]X]n의 복수의 상이한 화학종의 혼합물로서 본 발명에 따른 제제에 존재할 수 있다.
L1 및 L2는 단독으로 동일하거나 상이한, 바람직하게는 동일한 모노올레핀을 나타내거나, 또는 함께 폴리올레핀계 불포화 화합물 L1L2, 예를 들어 다이올레핀 또는 폴리올레핀을 나타내며, 이는 다이올레핀 리간드로서 작용할 수 있다. 다이올레핀 리간드로서 작용할 수 있는 폴리올레핀계 불포화 화합물 L1L2가 바람직하다.
모노올레핀의 예에는 단일 올레핀계 불포화 이중 결합을 갖는 C2-C18 탄화수소가 포함된다. 이는 선형 화합물, 분지형 화합물, 또는 환형 구조를 갖는 화합물일 수 있다. 이는 바람직하게는 순수한 탄화수소이지만; 예를 들어, 또한 작용기 형태의, 헤테로원자의 존재가 또한 가능하다. 모노올레핀의 바람직한 예에는 에텐, 프로펜 및 사이클로헥센이 포함된다.
다이올레핀, 또는 각각 다이올레핀 리간드로서 작용할 수 있는 유형 L1L2의 화합물의 예에는 COD(1,5-사이클로옥타디엔), NBD(노르보르나디엔), COT(사이클로옥타테트라엔), 및 1,5-헥사디엔, 특히 COD 및 NBD와 같은 탄화수소가 포함된다. 이는 바람직하게는 순수한 탄화수소이지만; 예를 들어, 또한 작용기 형태의, 헤테로원자의 존재가 또한 가능하다.
X는 브로마이드, 클로라이드, 요오다이드 또는 -O(CO)R2를 나타낼 수 있고; 바람직하게는 클로라이드 또는 -O(CO)R2, 특히 -O(CO)R2를 나타낸다.
각각의 비방향족 모노카르복실산 기 -O(CO)R1 및 -O(CO)R2는 단독으로, 바람직하게는 각각 페닐아세트산 기를 제외하고, 동일하거나 상이한 C6-C18 또는 바람직하게는 C8-C18 비방향족 모노카르복실산 기를 나타내거나, 또는 함께 유형 -O(CO)R1R2(CO)O-의 C8-C18 비방향족 다이카르복실산 기를 나타낸다. 이와 관련하여 사용되는 용어 "비방향족"은 순수 방향족 모노카르복실산 및 다이카르복실산 기를 배제하지만, 카르복실 작용기(들)가 지방족 탄소에 결합된 방향지방족 모노카르복실산 및 다이카르복실산 기를 배제하는 것은 아니다. -O(CO)R1 및 또한 -O(CO)R2는 바람직하게는 페닐아세트산 기를 나타내지 않는다. 바람직하게는, -O(CO)R1 및 -O(CO)R2는 바람직하게는 페닐아세트산 기를 각각 제외하고 동일하거나 상이한 C6-C18 또는 특히 C8-18 비방향족 모노카르복실산 기를 나타내고; 특히, -O(CO)R1 및 -O(CO)R2는 바람직하게는 동일한 C6-C18 또는 특히 C8-C18 비방향족 모노카르복실산 기를 나타내지만, 바람직하게는 페닐아세트산 기를 나타내지 않는다.
기 -O(CO)R1 또는 -O(CO)R2를 포함하는 C6-C18 또는 바람직한 C8-C18 비방향족 모노카르복실산의 예에는, 몇 가지 예를 들면, n-헥산산을 포함하는 이성질체 헥산산; n-헵탄산을 포함하는 이성질체 헵탄산; n-옥탄산 및 2-에틸헥산산을 포함하는 이성질체 옥탄산; n-노난산을 포함하는 이성질체 노난산; 및 n-데칸산을 포함하는 이성질체 데칸산이 포함된다. 선형 대표물(representative)뿐만 아니라 분지 및/또는 환형 구조를 갖는 것들, 예컨대 2-에틸헥산산, 사이클로헥산카르복실산, 및 네오데칸산도 포함된다. 각각의 경우에서 카르복실 기에 결합된 R1 및 R2 라디칼은 각각 5 내지 17개 또는 7 내지 17개의 탄소 원자를 포함하고; 벤질 라디칼은 바람직하게는 각각의 경우에 배제된다.
유형 HOOCR1R2COOH의 C8-C18 비방향족 다이카르복실산의 예에는, 단지 몇 가지 예를 들면, 상응하게 치환된 말론산, 상응하게 치환된 1,1-사이클로부탄 다이카르복실산, 및 사이클로헥산 다이카르복실산이 포함된다. 2개의 카르복실 기를 갖는 구조 요소 -R1R2-는 6 내지 16개의 탄소 원자를 포함한다.
백금 착물 (B)의 바람직한 예에는 [(COD)Pt[O(CO)R1]2]n 및 [(NBD)Pt[O(CO)R1]2]n이 포함되며, 여기서 n은 1 또는 2, 특히 1이고, R1은 바람직하게는 벤질 기를 제외하고 C5-C17 또는 C7-C17 비방향족 탄화수소 기를 나타낸다.
백금 착물 [L1L2Pt[O(CO)R1]X]n은, 특히 은의 카르복실산 염을 사용하지 않고, 리간드 교환을 통해 용이하게 제조될 수 있다. 제조 방법은 2상 시스템을 혼합하거나, 각각, 현탁시키거나 또는 유화시키는 단계를 포함한다. 하나의 상은 유형 [L1L2PtX2]n(여기서, X는 브로마이드, 클로라이드, 및 요오다이드로부터 선택되고, 바람직하게는 클로라이드임)의 반응물을 그 자체로 또는 그러한 반응물의 적어도 실질적으로 수-불혼화성 유기 용액의 형태로 포함한다. 바람직한 반응물에는 [L1L2PtCl2]n이 포함되며, 여기서 n은 1 내지 5의 정수이고, 특히 n = 1이다. 적합한 적어도 실질적으로 수-불혼화성인 유기 용매의 예에는 방향족 및 염소화 탄화수소, 예컨대 톨루엔, 자일렌, 다이-, 트라이-, 및 테트라클로로메탄에 더하여 산소-함유 용매, 예를 들어, 상응하는 수-불혼화성 케톤, 에스테르 및 에테르가 또한 포함된다. 대조적으로, 다른 상은 유형 R1COOH의, 그리고 선택적으로 추가적으로 유형 R2COOH의 각각 C6-C18 또는 C8-C18 모노카르복실산의 알칼리 염(특히 나트륨 염 또는 칼륨 염) 및/또는 마그네슘 염, 또는 유형 HOOCR1R2COOH의 C8-C18 다이카르복실산의 상응하는 알칼리 염 및/또는 마그네슘 염의 수용액을 포함한다. 카르복실산 염(들)의 유형의 선택은 생성될 백금 착물 또는 생성될 백금 착물들의 조합의 유형에 따라 좌우된다. 2개의 상은 예를 들어 진탕 및/또는 교반에 의해 의도적으로 혼합되어 현탁액 또는 에멀젼을 형성한다. 현탁액 또는 에멀젼의 상태를 유지하기 위해, 혼합은 예를 들어 0.5 내지 24시간 동안, 예를 들어 20 내지 50℃의 범위의 온도에서 수행된다. 그 과정에서 리간드 교환이 일어나고, 형성된 백금 착물 또는 착물들은 유기상에 용해되는 반면, 마찬가지로 형성된 알칼리 X 염 또는 MgX2 염은 수성상에 용해된다. 현탁 또는 유화가 완료되면, 유기상과 수성상이 서로 분리된다. 형성된 백금 착물 또는 착물들은 유기상으로부터 수득될 수 있고, 필요한 경우, 통상적인 방법에 의해 후속적으로 정제될 수 있다.
예를 들어, 단지 하나의 구체적인 예를 언급하자면, 다이클로로메탄 중 (COD)PtCl2의 용액을 소듐-2-에틸헥사노에이트의 수용액과 공동으로 유화시킴으로써 (COD)Pt[O(CO)CH(C2H5)C4H9]2가 제조될 수 있다. 유화의 완료 후에, 이로써 리간드 교환에 의해 형성된 염수 용액을 다이클로로메탄상으로부터 분리할 수 있고, (COD)Pt[O(CO)CH(C2H5)C4H9]2를 후자로부터 단리하고 선택적으로 통상적인 정제 방법을 통해 정제할 수 있다. 예를 들어, 화학량론이 상응하여 선택되는 경우, 백금 착물 (COD)Pt[O(CO)CH (C2H5)C4H9]CI이 또한 유사하게 생성될 수 있다.
통상적인 유기 용매에서 상기 언급된 용해도 외에 중요한 특성은, 예를 들어, 150℃ 내지 250℃에서, 종종 200℃ 이하에서 이미 시작하는 백금 착물 또는 착물들 (B)의 비교적 낮은 분해 온도이다. 특징들의 이러한 조합은 기재 상에 백금 층을 생성하기 위한 본 발명에 따른 제제의 성분 (B)로서 그러한 백금 착물을 사용하는 것을 가능하게 하며; 이러한 유형의 사용에서, 본 발명에 따른 제제는 코팅제(피복제)이며, 즉, 코팅제로서 제조되고 사용가능하다.
본 발명에 따른 제제는 0 내지 10 중량%, 바람직하게는 0 내지 3 중량%의 적어도 하나의 첨가제 (C)를 함유한다. 따라서, 본 발명에 따른 제제는 첨가제를 함유하지 않거나 10 중량% 이하의 적어도 하나의 첨가제를 함유할 수 있다. 첨가제의 예에는 습윤 첨가제, 유동 첨가제(rheological additive), 소포제, 탈기제, 표면 장력에 영향을 주는 첨가제, 및 취기제가 포함된다.
본 발명에 따른 제제는 단순히 성분 (A), 성분 (B), 및 원하는 경우 성분 (C)를 혼합함으로써 제조될 수 있다. 당업자는 각각의 의도된 용도 및/또는 본 명세서에서 사용된 적용 방법에 알맞은, 구성요소의 정량적 비율을 선택한다.
본 발명에 따른 제제는 기재 상에, 특히 또한 온도-민감성 기재 상에 백금 층을 생성하는 데 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 제제는 우선 코팅 층(피복)을 생성하는 데 사용될 수 있으며, 이는 후속적으로 열분해를 거칠 수 있다. 열처리 동안, 코팅 층은 분해되어, 백금을 형성하는데, 즉, 코팅 층은 궁극적으로 백금 층으로 전환된다. 따라서, 본 발명은 또한 하기 단계를 포함하는, 기재 상에 백금 층을 생성하는 방법에 관한 것이다:
(1) 본 발명에 따른 제제의 코팅 층을 기재에 적용하는 단계, 및
(2) 코팅 층을 열분해하여 백금 층을 형성하는 단계.
단계 (1)에서 코팅 층이 제공될 기재는 매우 다양한 재료를 포함하는 기재일 수 있다. 기재는 단지 하나의 재료 또는 심지어 여러 개의 재료를 포함할 수 있다. 재료의 예에는 특히 유리; 탄화물 기재, 예컨대 탄화티타늄, 탄화몰리브덴, 탄화텅스텐, 탄화규소; 질화물 기재, 예컨대 질화알루미늄, 질화티타늄, 질화규소; 붕화물 기재, 예컨대 붕화티타늄, 붕화지르코늄; 산화 세라믹을 기반으로 하는 것들 및 촉매 지지체로서 통상적인 것들을 포함하는 세라믹 기재; 반도체 기재, 예컨대 규소 기재; 금속; 플라스틱; 천연 기원의 개질된 또는 비개질된 중합체; 탄소 기재; 목재; 카드 및 종이가 포함된다. 기재는 내부 및/또는 외부 표면 상에 또는 내부 및/또는 외부 표면 부분 상에 코팅 층이 제공될 수 있다.
단계 (1)에 따른 코팅 층의 생성 동안 공지된 적용 방법이 사용될 수 있다.
제1 적용 방법은 침지이다. 이 경우, 코팅 층이 제공되거나 궁극적으로 백금 층이 제공될 기재를 본 발명에 따른 제제에 침지한 다음 다시 꺼낸다. 바람직하게는, 침지 동안 성분 (A)의 함량은 본 발명에 따른 제제의 30 내지 90 중량%의 범위이고, 성분 (B)의 함량은 10 내지 70 중량%의 범위이다.
제2 적용 방법은 분무 적용이다. 이 경우, 코팅 층이 제공되거나 궁극적으로 백금 층이 제공될 기재를, 통상적인 분무-코팅 공구를 사용하여 본 발명에 따른 제제로 분무-코팅한다. 분무-코팅 공구의 예는 공압 스프레이 건, 에어리스 스프레이 건, 회전 무화기 등이다. 바람직하게는, 분무 적용 동안 성분 (A)의 함량은 본 발명에 따른 제제의 50 내지 90 중량%의 범위이고, 성분 (B)의 함량은 10 내지 50 중량%의 범위이다.
제3 적용 방법은 인쇄이다. 이 경우, 코팅 층이 제공되거나 궁극적으로 백금 층이 제공될 기재를 본 발명에 따른 제제로 인쇄한다. 바람직한 인쇄 방법은 잉크젯 인쇄이다. 더욱 바람직한 인쇄 방법은 스크린 인쇄이다. 바람직하게는, 인쇄 동안 성분 (A)의 함량은 본 발명에 따른 제제의 50 내지 90 중량%의 범위이고, 성분 (B)의 함량은 10 내지 50 중량%의 범위이다.
제4 적용 방법은 본 발명에 따른 제제로 포화된 적용 공구, 예를 들어 페인트브러시, 브러시, 펠트, 또는 천에 의한 적용이다. 이 경우, 본 발명에 따른 제제는 적용 공구로부터, 코팅 층이 제공되거나 궁극적으로 백금 층이 제공될 기재로 전달된다. 바람직하게는, 이러한 적용 기술의 경우 성분 (A)의 함량은 본 발명에 따른 제제의 30 내지 90 중량%의 범위이고, 성분 (B)의 함량은 10 내지 70 중량%의 범위이다.
본 발명에 따른 제제로부터 적용되고 유형 [L1L2Pt[O(CO)R1]X]n의 적어도 하나의 백금 착물을 포함하는 코팅 층은 우선 건조될 수 있으며, 그 과정에서 유기 용매가 부분적으로 또는 완전히 제거된 후, 코팅 층 또는 건조된 잔류물이 열분해를 거쳐, 금속 백금이 층의 형태로 형성될 수 있다. 열분해를 위해 일어나는 열처리는 적어도 하나의 백금 착물의 분해 온도를 초과하는 목표 온도로 가열하는 것을 포함한다. 유형 [L1L2Pt[O(CO)R1]X]n의 몇몇 상이한 백금 착물이 존재하는 경우, 당업자는 가장 높은 분해 온도를 갖는 유형 (B)의 백금 착물의 분해 온도를 초과하는 목표 온도를 선택할 것이다. 이러한 목적을 위해, 예를 들어, 가열은 일반적으로 잠시 분해 온도를 초과하는 목표 온도로, 예를 들어 150℃ 내지 200℃ 또는 150℃ 내지 250℃ 이상의 범위의 목표 온도로, 예를 들어 1000℃로 1분 내지 30분의 기간 동안 수행된다. 가열은 특히 가마에서 및/또는 적외선 조사에 의해 발생할 수 있다. 일반적으로, 목표 온도는 해당 분해 온도보다 약간 높게 선택된다. 일반적으로, 가열, 더 정확하게는 목표 온도의 유지는 15분보다 더 길게 걸리지 않는다.
본 발명에 따른 백금 제제에 의한 백금 층의 생성에서는, 콜로이드성 백금 또는 나노백금을 함유하는 제제를 사용할 필요가 없어서 그와 관련된 임의의 위험을 피할 수 있다는 것이 또한 유리하다. 더욱이, 전술한 제2 및 제3 적용 방법에서, 적용 공구의 막힘, 더 정확하게는 분무 적용 공구 또는 잉크젯 노즐의 미세 개구 또는 노즐의 막힘이 본 발명에 따른 제제의 사용을 통해 회피될 수 있으며; 마지막으로, 콜로이드성 백금 또는 나노백금 건조 또는 응집의 문제가 여기서는 발생하지 않는다.
그렇게 수득 가능한 백금 층은 너무 거칠지 않은 매끄러운 표면을 갖는 기재와 함께 작용한다면 거울에 필적하는 높은 금속성 광택을 특징으로 하고; 백금 층은 매끄러운 비-과립상 외부 표면의 측면에서 균질하다. 본 발명에 따른 방법에 의해 수득 가능한 그러한 백금 층의 두께는, 예를 들어, 50 nm 내지 5 μm의 범위일 수 있고, 백금 층은 영역 내에서 원하는 불연속부를 갖거나 갖지 않는 영역 특성을 가질 수 있거나, 원하는 패턴 또는 디자인을 가질 수 있다. 기재의 상기 언급된 예로부터 명백한 바와 같이, 백금 층은 심지어 온도-감응성 기재 상에, 즉, 예를 들어, 200℃ 초과에서 온도-안정하지 않은 기재 상에 생성될 수 있다. 예를 들어, 이는 온도-감응성 중합체 기재, 예를 들어 폴리올레핀 또는 폴리에스테르를 기반으로 하는 기재일 수 있다.
실시예
실시예 1 (유리 슬라이드에 백금 층 제공):
100 ml의 다이클로로메탄 중 65 mmol의 (COD)PtCl2의 용액을 교반하고, 500 ml의 물 중 260 mmol의 소듐-2-아이소데카노에이트의 용액을 첨가하였다. 2상 혼합물을 격렬한 교반에 의해 20℃에서 24시간 동안 유화시켰다. 그 과정에서 다이클로로메탄상이 황색으로 변하였다.
다이클로로메탄상을 분리하고, 용매를 증류시켜 제거하였다. 점성인 황색 잔류물을 150 ml의 석유 벤진(40 내지 60)에 흡수시키고, 용액을 황산마그네슘으로 건조시키고 여과하였다. 이어서, 석유 벤진을 완전히 증류시켜 제거하였다. (COD)Pt[O(CO)(CH2)5C(CH3)3]2의 점성 황색 잔류물이 남았다.
10 g의 황색 잔류물을 20 g의 용매/첨가제 혼합물(50 중량%의 에탄올, 49.9 중량%의 프로필렌 글리콜 모노프로필 에테르, 0.1 중량%의 BYK-333(BYK로부터의 표면 첨가제))에 용해시켰다. 10 중량%의 백금을 함유하는 용액을 에어브러시 스프레이 건에 의해 유리 슬라이드 상에 분무하였다. 코팅된 유리 슬라이드를 실험실 가마에서 200℃의 목표 온도로 가열하고 이 온도에서 15분 동안 유지하였다. 광택이 있는 전기 전도성 백금 층이 슬라이드 상에 형성되었다.
실시예 2a 내지 실시예 2d (산화알루미늄 플레이트에 백금 층 제공):
2a: 산화알루미늄의 글레이징되지 않은 플레이트(50 mm x 50 mm)를 실시예 1로부터의 용액에 침지하고, 꺼낸 후에, 실험실 가마에서 200℃의 목표 온도로 가열하고 이 온도에서 15분 동안 유지하였다. 광택이 있는 전기 전도성 백금 층이 플레이트 상에 형성되었다.
2b: 실험 2a를 900℃의 목표 온도에서 반복하여, 비슷한 결과를 얻었다.
2c 및 2d: 산화알루미늄의 글레이징된 플레이트를 사용하여 실험 2a 및 2b를 반복하여 비슷한 결과를 얻었지만, 실험 2a 및 2b의 결과와는 대조적으로, 여기서는 반사 전기 전도성 백금 층의 형태였다.
실시예 3 (폴리우레탄 튜브에 백금 층 제공):
폴리우레탄으로 제조된 5 mm 두께의 튜브를 실시예 1로부터의 용액으로 함침된 펠트 조각을 통해 연속적으로 3회 드로잉하였다. 그렇게 코팅된 튜브를 실험실 가마에서 175℃의 목표 온도로 가열하고 이 온도에서 5분 동안 유지하였다. 광택이 있는 전기 전도성 백금 층이 튜브 상에 형성되었다.
실시예 4 (폴리이미드 필름에 패턴화된 백금 층 제공):
구불구불한(meander) 디자인으로 1270 dpi의 해상도로 잉크젯 프린터를 이용하여 실시예 1로부터의 용액으로 Kapton® 필름(폴리이미드)에 인쇄하였다. 그렇게 인쇄된 필름을 실험실 가마에서 200℃의 목표 온도로 가열하고 이 온도에서 5분 동안 유지하였다. 도체 트랙의 폭이 2.5 mm인 구불구불한 디자인의 형상으로 광택이 있는 전기 전도성 백금 층이 필름 상에 형성되었다.
실시예 5 (유리 슬라이드에 백금 층 제공):
실시예 1과 유사하게, 100 ml의 다이클로로메탄 중 32.5 mmol의 (COD)PtCl2를 200 ml의 물 중 130 mmol의 소듐 사이클로헥사노에이트와 반응시켰다. 이것은 (COD)Pt[O(CO)C6H11]2의 황색 잔류물을 제공하였다.
2 g의 황색 잔류물을 4.86 g의 다이프로필렌 글리콜 모노프로필 에테르에 용해시켰다. 10 중량%의 백금을 함유하는 이 용액에 유리 슬라이드를 침지하고, 꺼낸 후에, 실험실 가마에서 200℃의 목표 온도로 가열하고 이 온도에서 15분 동안 유지하였다. 광택이 있는 전기 전도성 백금 층이 슬라이드 상에 형성되었다.
실시예 6 (폴리이미드 필름에 백금 층 제공):
실시예 1과 유사하게, 100 ml의 다이클로로메탄 중 65 mmol의 (COD)PtCl2를 500 ml의 물 중 260 mmol의 소듐-2-에틸헥사노에이트와 반응시켰다. (COD)Pt[O(CO)CH(C2H5)C4H9]2의 황색 잔류물을 수득하였다.
10 g의 황색 잔류물을 15 g의 프로필렌 글리콜 모노프로필 에테르와 15 g의 에탄올의 혼합물에 용해시켰다. 8.2 중량%의 백금을 함유하는 이 용액에 Kapton® 필름의 10 x 40 mm 스트립을 침지하고, 꺼낸 후에, 실험실 가마에서 200℃의 목표 온도로 가열하고 이 온도에서 3분 동안 유지하였다. 광택이 있는 전기 전도성 백금 층이 필름 상에 형성되었다.
실시예 7 (글레이징된 산화알루미늄 플레이트에 백금 층 제공):
산화알루미늄의 글레이징된 플레이트를 실시예 6으로부터의 용액에 침지하고, 꺼낸 후에, 실험실 가마에서 200℃의 목표 온도로 가열하고 이 온도에서 5분 동안 유지하였다. 광택이 있는 전기 전도성 백금 층이 플레이트 상에 형성되었다.
실시예 8 (폴리이미드 필름에 백금 층 제공):
실시예 1과 유사하게, 100 ml의 다이클로로메탄 중 27.3 mmol의 (NBD)PtCl2를 100 ml의 물 중 110 mmol의 소듐-2-에틸헥사노에이트와 반응시켰다. (NBD)Pt[O(CO)CH(C2H5)C4H9]2의 황색 잔류물을 수득하였고, 이를 실시예 6과 유사하게 추가 가공하여 광택이 있는 전기 전도성 백금 층이 제공된 Kapton® 필름을 수득하였다.
Claims (16)
- 제제(preparation)로서,
(A) 30 내지 90 중량%의 적어도 하나의 유기 용매,
(B) 10 내지 70 중량%의, 유형 [L1L2Pt[O(CO)R1]X]n의 적어도 하나의 백금 착물
(여기서, L1 및 L2는 동일하거나 상이한 모노올레핀 리간드를 나타내거나, 또는 함께 다이올레핀 리간드로서 작용하는 화합물 L1L2를 나타내고,
X는 브로마이드, 클로라이드, 요오다이드, 및 -O(CO)R2로부터 선택되고,
-O(CO)R1 및 -O(CO)R2는 동일하거나 상이한 C6-C18 또는 C8-C18 비방향족 모노카르복실산 기를 나타내거나, 또는 함께 C8-C18 비방향족 다이카르복실산 기 -O(CO)R1R2(CO)O-를 나타내고,
백금 착물은 n = 1인 단핵 백금 착물이거나, 또는 L1L2 및/또는 -O(CO)R1R2(CO)O-가 존재하는 경우, 백금 착물은 정수 n > 1인 다핵 백금 착물일 수 있음), 및
(C) 0 내지 10 중량%의 적어도 하나의 첨가제를 포함하거나 이로 이루어지는, 제제. - 제1항에 있어서, L1L2는 다이올레핀 리간드로서 작용하는 화합물을 나타내고,
X는 브로마이드, 클로라이드, 요오다이드, 및 -O(CO)R2로부터 선택되고,
-O(CO)R1 및 -O(CO)R2는 동일하거나 상이한 C6-C18 또는 C8-18 비방향족 모노카르복실산 기를 나타내고,
백금 착물은 n = 1인 단핵 백금 착물이거나 정수 n > 1인 다핵 백금 착물인, 제제. - 제1항 또는 제2항에 있어서, 정수 n > 1은 2 내지 5의 범위인, 제제.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 비-콜로이드성 유기 용액의 형태인, 제제.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 백금 착물로부터 유래된 백금 함량이 2.5 내지 25 중량%의 범위인, 제제.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 백금 착물은 화학식 [(COD)Pt[O(CO)R1]2]n 또는 [(NBD)Pt[O(CO)R1]2]n (여기서, n은 1 또는 2이고, R1은 C5-C17 또는 C7-C17 비방향족 탄화수소 기를 나타냄)을 갖는, 제제.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 백금 착물의 분해 온도는 150 내지 200℃ 또는 150 내지 250℃의 범위인, 제제.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 첨가제 (C)는 습윤 첨가제, 유동 첨가제(rheological additive), 소포제, 탈기제, 표면 장력에 영향을 주는 첨가제, 및 취기제로 이루어진 군으로부터 선택되는, 제제.
- 기재(substrate) 상에 백금 층을 생성하는 방법으로서,
(1) 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 제제의 코팅 층을 기재에 적용하는 단계, 및
(2) 상기 코팅 층을 열분해하여 백금 층을 형성하는 단계를 포함하는, 방법. - 제9항에 있어서, 상기 기재는 유리, 세라믹, 반도체 기재, 금속, 플라스틱, 천연 기원의 개질된 또는 비개질된 중합체, 탄소 기재, 카드 및 종이로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 재료를 포함하는, 방법.
- 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 기재는 내부 및/또는 외부 표면 상에 또는 내부 및/또는 외부 표면 부분 상에 상기 코팅 층이 제공되는, 방법.
- 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅 층을 생성하는데 사용되는 적용 방법은 침지, 분무 적용, 인쇄, 페인트브러시에 의한 적용, 브러시에 의한 적용, 펠트에 의한 적용, 및 천에 의한 적용으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
- 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (1)에서 적용된 상기 코팅 층은 초기에 건조되고 그 과정에서 유기 용매가 부분적으로 또는 완전히 제거된 후에 단계 (2)에서 열분해를 거치는, 방법.
- 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (2)에 따른 상기 열분해는, 상기 적어도 하나의 백금 착물의 분해 온도를 초과하는 목표 온도로 가열하는 것을 포함하는 열처리에 의해 발생하는, 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 목표 온도로의 가열은 가마에서 및/또는 적외선 조사에 의해 발생하는, 방법.
- 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 백금 층은 50 nm 내지 5 μm 두께인, 방법.
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