KR20220074611A - Fluorine-based organopolysilazane and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하기 화학식 1을 만족하는 반복단위를 포함하는 것을 특징으로 하는 불소계 유기폴리실라잔, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
[화학식 1]

Figure pat00007

(상기 화학식 1에서,
상기 x 및 y는 1H-NMR로 측정된 각 반복단위의 몰%로, x는 50 내지 80 몰%, y는 20 내지 50 몰%이며, 이때 x+y=100 몰%이고,
상기 n는 0 내지 7의 정수이며,
상기 R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, 탄수소 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 탄소수 5 내지 20의 사이클로알킬기 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.) The present invention relates to a fluorine-based organopolysilazane comprising a repeating unit satisfying the following formula (1), and a method for preparing the same.
[Formula 1]
Figure pat00007

(In Formula 1,
Wherein x and y are mol% of each repeating unit measured by 1 H-NMR, x is 50 to 80 mol%, y is 20 to 50 mol%, where x+y=100 mol%,
Wherein n is an integer of 0 to 7,
R 1 and R 2 are each independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 5 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms.)

Description

불소계 유기폴리실라잔, 및 이의 제조방법 {Fluorine-based organopolysilazane and method for manufacturing the same}Fluorine-based organopolysilazane, and manufacturing method thereof {Fluorine-based organopolysilazane and method for manufacturing the same}

본 발명은 불소계 유기폴리실라잔, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fluorine-based organopolysilazane and a method for preparing the same.

폴리실라잔은 -(SiR2-NR)-를 기본 단위로 갖는 고분자 재료로서, 가열하면 실리카 또는 실리카 물질로 전환되며, 이렇게 형성된 실리카 물질은 절연성이 우수하기 때문에 절연막 등으로 전기·전자 분야에서 주로 이용되고 있다. 또한, 폴리실라잔은 물과의 가수분해 반응 시 SiO2 층을 형성하므로, 폴리실라잔이 코팅된 표면은 공기 중의 수분과 반응하여 고내구성의 피막을 형성할 수 있다.Polysilazane is a polymer material having -(SiR 2 -NR)- as a basic unit. When heated, it is converted into silica or silica material. Since the silica material thus formed has excellent insulation properties, it is mainly used in electrical and electronic fields as insulating films. is being used In addition, since polysilazane forms a SiO 2 layer upon hydrolysis reaction with water, the surface coated with polysilazane may react with moisture in the air to form a highly durable film.

폴리실라잔은 광범위한 출발물질을 사용하여 다양한 방법으로 제조될 수 있으며, 일반적으로 암모니아로부터 제조되는 폴리실라잔은 가암모니아 분해물(ammonolysate)로, NH2기를 함유하는 암모니아 외의 아미노 화합물로부터 제조되는 폴리실라잔은 아미노분해물(aminolysate)로서 공지되어 있다.Polysilazane can be prepared by various methods using a wide range of starting materials. In general, polysilazane prepared from ammonia is an ammonolysate, and polysilazane prepared from an amino compound other than ammonia containing an NH 2 group. The glass is known as an aminolysate.

가암모니아 분해 공정에 의한 폴리실라잔의 제조방법으로서, 미국특허 제4,395,460호에 불활성 용매에 용해된 클로로디실란 용액과 암모니아 기체를 반응시켜 폴리실라잔을 제조하는 공정이 개시되어 있으며, 대한민국 공개특허 제10-2007-0040422호에서는 하나 이상의 Si-H 결합을 가지는 할로실란을 과량의 무수 액체 암모니아에 도입하여 폴리실라잔을 포함하는 가암모니아 분해생성물을 제조하는 방법에 대해 제시하고 있다.As a method for producing polysilazane by ammoxidation process, U.S. Patent No. 4,395,460 discloses a process for producing polysilazane by reacting a chlorodisilane solution dissolved in an inert solvent with ammonia gas, and Korean Patent Publication No. 4,395,460. No. 10-2007-0040422 discloses a method for preparing an ammoxidation product including polysilazane by introducing a halosilane having one or more Si-H bonds into an excess of anhydrous liquid ammonia.

그 외에도 SiCl4, SiH2Cl2 등의 실리콘할로겐화물에 아민을 반응시키거나, 전이 금속 착체 촉매를 사용하여 실란 화합물과 아민 화합물의 탈수소 반응에 의해 폴리실라잔을 합성하는 방법 등의 아미노 분해 공정에 의한 방법들도 제안되어 있다. 그러나 종래의 방법으로 제조된 일반적인 폴리실라잔은 메틸작용기로 인해 발수 성능을 나타내지만, 상기 메틸 작용기로 인한 과도한 친유성으로 인해 오염에는 취약하다는 문제점이 있다. In addition, an amino decomposition process such as a method of reacting an amine with a silicon halide such as SiCl 4 , SiH 2 Cl 2 or synthesizing polysilazane by dehydrogenation of a silane compound and an amine compound using a transition metal complex catalyst Methods are also proposed by However, although general polysilazane prepared by the conventional method exhibits water repellency due to the methyl functional group, there is a problem in that it is vulnerable to contamination due to excessive lipophilicity due to the methyl functional group.

이에 이를 개선하기 위하여 물과 기름에 모두 젖지 않는 불소가 도입된 폴리실라잔이 제안되고 있으며, 일본 특허공보 제2010-043251호에 주로 -CF(CF3)-CF2O-로 표시되는 분지상의 퍼플루오로폴레에테르를 원료로서 실란잔화한 퍼플루오로폴리에테르 변성 폴리실라잔이 개시되어 있다. 또한, 일본 특허공보 제2012-257650호에 직쇄상의 (CF2O)p(CF2CF2O)q를 주쇄 구조에 갖는 퍼플루오로폴리에테르 변성 실라잔이 개시되어 있다. 그러나 상기의 경우 역시 충분한 오염 닦임성 및 발유성을 갖추지 못하는 문제점이 있다. In order to improve this, polysilazane introduced with fluorine that does not get wet in both water and oil has been proposed, and in Japanese Patent Publication No. 2010-043251, a branched phase mainly represented by -CF(CF 3 )-CF 2 O- Perfluoropolyether-modified polysilazane obtained by silanization of perfluoropolyether of as a raw material is disclosed. Further, Japanese Patent Publication No. 2012-257650 discloses a perfluoropolyether-modified silazane having linear (CF 2 O) p (CF 2 CF 2 O) q in the main chain structure. However, in the above case, too, there is a problem in that it does not have sufficient wiping properties and oil repellency.

또한, 폴리실라잔의 기술 적용 범위가 전기·전자 분야 뿐만 아니라, 의료, 항공 우주산업 등의 분야로 확장됨에 따라, 종래기술 대비 발수와 발유 특성의 개선과 우수한 결빙 방지 효과와 내구성 등이 필요하다. In addition, as the technology application range of polysilazane is expanded not only in the electrical and electronic fields, but also in the medical and aerospace industries, it is necessary to improve water and oil repellency and excellent anti-icing effect and durability compared to the prior art. .

미국 등록특허 US4395460US registered patent US4395460 대한민국 공개특허 제10-2007-0040422호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2007-0040422 일본 특허공보 제2010-043251호Japanese Patent Publication No. 2010-043251 일본 특허공보 제2012-257650호Japanese Patent Publication No. 2012-257650

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 개선된 발수와 발유 특성을 특징으로 하여, 쉽게 오염되지 않을 뿐만 아니라, 오염되더라도 오염의 제거가 용이한 불소계 유기폴리실라잔, 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 우수한 결빙 방지 효과와 내구성을 특징으로 하는 불소계 유기폴리실라잔, 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a fluorine-based organopolysilazane that is not easily contaminated, and that is easy to remove even if contaminated, and a method for manufacturing the same, characterized by improved water and oil repellency characteristics aim to Another object of the present invention is to provide a fluorine-based organopolysilazane having excellent anti-freezing effect and durability, and a method for manufacturing the same.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하기 화학식 1을 만족하는 반복단위를 포함하는 것을 특징으로 하는, 불소계 유기폴리실라잔에 관한 것이다.To achieve the above object, it relates to a fluorine-based organopolysilazane comprising a repeating unit satisfying the following formula (1) of the present invention.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

(상기 화학식 1에서,(In Formula 1,

상기 x 및 y는 1H-NMR로 측정된 각 반복단위의 몰%로, x는 50 내지 80 몰%, y는 20 내지 50 몰%이며, 이때 x+y=100 몰%이고,Wherein x and y are mol% of each repeating unit measured by 1 H-NMR, x is 50 to 80 mol%, y is 20 to 50 mol%, where x+y=100 mol%,

상기 n는 0 내지 7의 정수이며,Wherein n is an integer of 0 to 7,

상기 R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, 탄수소 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 탄소수 5 내지 20의 사이클로알킬기 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.)R 1 and R 2 are each independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 5 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms.)

상기 일 양태에 있어, 상기 화학식 1에서 상기 x는 65 내지 75 몰%, 상기 y는 25 내지 35 몰%이며, 이때 x+y=100 몰%이고, 상기 n는 5 내지 7의 정수인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.In one aspect, in Formula 1, x is 65 to 75 mol%, and y is 25 to 35 mol%, wherein x + y = 100 mol%, and n is an integer of 5 to 7, characterized in that may be doing

상기 일 양태에 있어, 상기 불소계 유기폴리실라잔은 173 내지 180°의 수접촉각 및 150 내지 160°의 기름접촉각을 가지는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.In one aspect, the fluorine-based organopolysilazane may have a water contact angle of 173 to 180° and an oil contact angle of 150 to 160°.

상기 일 양태에 있어, 상기 불소계 유기폴리실라잔은 35 내지 100 kPa의 얼음접착 강도를 가지는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.In one aspect, the fluorine-based organopolysilazane may be characterized in that it has an ice adhesion strength of 35 to 100 kPa.

또한, 본 발명의 다른 일 양태는, 하기 화학식 1을 만족하는 불소계 유기폴리실라잔을 합성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.In addition, another aspect of the present invention may be characterized in that it comprises; synthesizing a fluorine-based organopolysilazane satisfying the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

(상기 화학식 1에서,(In Formula 1,

상기 x 및 y는 1H-NMR로 측정된 각 반복단위의 몰%로, x는 50 내지 80 몰%, y는 20 내지 50 몰%이며, 이때 x+y=100 몰%이고,Wherein x and y are mol% of each repeating unit measured by 1 H-NMR, x is 50 to 80 mol%, y is 20 to 50 mol%, where x+y=100 mol%,

상기 n는 0 내지 7의 정수이며,Wherein n is an integer of 0 to 7,

상기 R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, 탄수소 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 탄소수 5 내지 20의 사이클로알킬기 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.)R 1 and R 2 are each independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 5 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms.)

본 발명에 따른 불소계 유기폴리실라잔은 퍼플루오로데실다이클로로실란 및 할로실란으로 합성된 불소계 유기폴리실라잔으로, 할로실란 및 퍼플루오로데실다이클로로실란 함량을 적정 비율로 첨가함에 따라, 불소계 유기폴리실라잔의 발수와 발유 특성이 개선되어, 오염되지 않거나 오염의 제거가 용이할 수 있다. 또한, 불소계 유기폴리실라잔의 표면에너지가 낮아져, 결빙 방지력과 내구성이 우수할 수 있다.The fluorine-based organopolysilazane according to the present invention is a fluorine-based organopolysilazane synthesized with perfluorodecyldichlorosilane and halosilane. Since the water and oil repellency properties of the organopolysilazane are improved, it may be free from contamination or the contamination may be easily removed. In addition, since the surface energy of the fluorine-based organopolysilazane is lowered, anti-freezing power and durability may be excellent.

도 1은 불소계 유기폴리실라잔(FPSZS) 및 유기폴리실라잔(OPSZ)의 수소 원자핵 자기 공명 (1H NMR) 스펙트라 이다.
도 2는 실시예 1 및 비교예 1의 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscopy, SEM) 사진이다.
1 is a fluorine-based organopolysilazane (FPSZ S ) and organopolysilazane (OPSZ) Hydrogen atomic nuclear magnetic resonance ( 1 H NMR) spectra.
FIG. 2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of Example 1 and Comparative Example 1. FIG.

이하 본 발명에 따른 불소계 유기폴리실라잔, 및 이의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.Hereinafter, the fluorine-based organopolysilazane according to the present invention and a method for manufacturing the same will be described in detail. The drawings introduced below are provided as examples so that the spirit of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in other forms, and the drawings presented below may be exaggerated to clarify the spirit of the present invention. At this time, if there is no other definition in the technical terms and scientific terms used, it has the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and the gist of the present invention in the following description and accompanying drawings Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily obscure will be omitted.

폴리실라잔은 메틸작용기로 인해 발수 성능을 나타내지만, 상기 메틸 작용기로 인한 과도한 친유성으로 인해 오염에는 취약하다는 문제점이 있다. 이를 개선하기 위하여 물과 기름, 모두에 젖지 않는 불소가 도입된 폴리실라잔이 제안되고 있으나, 상기 불소가 도입된 폴리실라잔 역시 충분한 오염 닦임성 및 발유성을 갖추지 못하는 문제점이 있다.Polysilazane exhibits water-repellent performance due to the methyl functional group, but has a problem in that it is vulnerable to contamination due to excessive lipophilicity due to the methyl functional group. In order to improve this, polysilazane introduced with fluorine that does not wet with water and oil has been proposed, but polysilazane to which fluorine is introduced also has a problem in that it does not have sufficient wiping properties and oil repellency.

이에 본 발명자들은 종래기술 대비 개선된 발수와 발유 특성과 우수한 결빙방지성과 내구성을 보이는 불소계 유기폴리실라잔을 개발하기 위하여 거듭 연구한 끝에, 불소계 유기폴리실라잔 합성시, 할로실란 함량 및 퍼플루오로데실다이클로로실란 함량을 적정 비율로 혼합할 경우 상기 목적을 달성할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.Accordingly, the present inventors have repeatedly studied to develop a fluorine-based organopolysilazane that exhibits improved water and oil repellency properties and excellent anti-freeze and durability compared to the prior art. It has been found that the above object can be achieved when the content of decyldichlorosilane is mixed in an appropriate ratio, and thus the present invention has been completed.

상세하게, 본 발명의 일 예에 따른 불소계 유기폴리실라잔은 하기 화학식 1을 만족하는 반복단위를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In detail, the fluorine-based organopolysilazane according to an embodiment of the present invention may include a repeating unit satisfying the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00003
Figure pat00003

(상기 화학식 1에서,(In Formula 1,

상기 x 및 y는 1H-NMR로 측정된 각 반복단위의 몰%로, x는 50 내지 80 몰%, y는 20 내지 50 몰%이며, 이때 x+y=100 몰%이고,Wherein x and y are mol% of each repeating unit measured by 1 H-NMR, x is 50 to 80 mol%, y is 20 to 50 mol%, where x+y=100 mol%,

상기 n는 0 내지 7의 정수이며,Wherein n is an integer of 0 to 7,

상기 R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, 탄수소 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 탄소수 5 내지 20의 사이클로알킬기 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.)R 1 and R 2 are each independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 5 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms.)

보다 바람직하게는, 상기 불소계 유기폴리실라잔에 있어, 상기 화학식 1에서 상기 x는 65 내지 75 몰%, 상기 y는 25 내지 35 몰%이며, 이때 x+y=100 몰%이고, 상기 n는 5 내지 7의 정수인 것을 특징으로 할 수 있다. 이를 만족함으로써, 메틸 작용기로 인한 과도한 친유성이 낮아지고 플루오로 작용기로 인한 소유성이 증가하여, 종래기술 대비 발유 특성이 개선될 수 있다.More preferably, in the fluorine-based organopolysilazane, in Formula 1, x is 65 to 75 mol%, and y is 25 to 35 mol%, wherein x+y=100 mol%, and n is It may be characterized as an integer of 5 to 7. By satisfying this, excessive lipophilicity due to the methyl functional group is lowered and the oleophobicity is increased due to the fluoro functional group, thereby improving oil repellency compared to the prior art.

구체적인 일 예시로, 상기 화학식 1을 만족하는 불소계 유기폴리실라잔은 173 내지 180°의 수접촉각 및 150 내지 160°의 기름접촉각을 특징으로 하는 것일 수 있으며, 보다 바람직하게는 173 내지 180°의 수접촉각 및 150 내지 155°의 기름접촉각을 특징으로 하는 것일 수 있다. 이와 같이 수접촉각 및 기름접촉각이 모두 높음에 따라 쉽게 오염되지 않거나 오염이 되더라도 제거가 용이할 수 있다.As a specific example, the fluorine-based organopolysilazane satisfying Chemical Formula 1 may be characterized by a water contact angle of 173 to 180° and an oil contact angle of 150 to 160°, and more preferably, a number of 173 to 180°. It may be characterized by a contact angle and an oil contact angle of 150 to 155°. As described above, since both the water contact angle and the oil contact angle are high, they are not easily contaminated or can be easily removed even if they are contaminated.

또한, 화학식 1을 만족함으로써 결빙 방지력과 내구성이 더욱 향상될 수 있다. 구체적인 일 예시로, 상기 불소계 유기폴리실라잔은 35 내지 100 kPa의 얼음접착 강도를 가지는 것을 특징으로 하는 것일 수 있으며, 보다 바람직하게는 35 내지 75 kPa의 얼음접착 강도를 가지는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.In addition, by satisfying Chemical Formula 1, anti-freezing power and durability may be further improved. As a specific example, the fluorine-based organopolysilazane may have an ice adhesion strength of 35 to 100 kPa, and more preferably, an ice adhesion strength of 35 to 75 kPa. have.

또한, 본 발명의 다른 일 양태는, 하기 화학식 1을 만족하는 불소계 유기폴리실라잔을 합성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.In addition, another aspect of the present invention may be characterized in that it comprises; synthesizing a fluorine-based organopolysilazane satisfying the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00004
Figure pat00004

(상기 화학식 1에서,(In Formula 1,

상기 x 및 y는 1H-NMR로 측정된 각 반복단위의 몰%로, x는 50 내지 80 몰%, y는 20 내지 50 몰%이며, 이때 x+y=100 몰%이고,Wherein x and y are mol% of each repeating unit measured by 1 H-NMR, x is 50 to 80 mol%, y is 20 to 50 mol%, where x+y=100 mol%,

상기 n는 0 내지 7의 정수이며,Wherein n is an integer of 0 to 7,

상기 R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, 탄수소 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 탄소수 5 내지 20의 사이클로알킬기 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.)R 1 and R 2 are each independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 5 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms.)

상기 불소계 유기폴리실라잔의 제조방법은 자세하게는, (1단계) 퍼플루오로디클로로실란 및 할로실란을 염기성 용매에 용해시켜 혼합용액을 제조한 후 교반하는 단계; (2단계) 상기 혼합용액에 암모니아 가스를 주입하고 교반하는 단계; (3단계) 침전된 염 및 잔류 용매를 제거하는 단계; 및 (4단계) 최종 생성물을 숙성하여 불소계 유기폴리실라잔을 생성하는 단계;를 포함할 수 있다. In detail, the method for preparing the fluorine-based organopolysilazane includes: (step 1) dissolving perfluorodichlorosilane and halosilane in a basic solvent to prepare a mixed solution, followed by stirring; (Step 2) injecting ammonia gas into the mixed solution and stirring; (Step 3) removing the precipitated salt and residual solvent; and (Step 4) aging the final product to produce a fluorine-based organopolysilazane.

본 발명의 일 예에 있어, 상기 1단계에서 상기 퍼플루오로디클로로실란은 (3,3,3-트리플루오로프로필)디클로로메틸실란, 3,3,4,4,5,5,5,-헵타플루오로펜틸메틸디클로로실란 및 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로데실메틸디클로로실란으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 특히 좋게는 3,3,4,4,5,5,5,-헵타플루오로펜틸메틸디클로로실란 및 1H,1H,2H,2H-퍼플루오로데실메틸디클로로실란일 수 있다. 이를 적정 함량 사용함으로써 173 내지 180°의 수접촉각 및 150 내지 160°의 기름접촉각을 가지며, 35 내지 100 kPa의 얼음접착 강도를 가지는 불소계 유기폴리실라잔을 합성할 수 있다.In one embodiment of the present invention, in step 1, the perfluorodichlorosilane is (3,3,3-trifluoropropyl)dichloromethylsilane, 3,3,4,4,5,5,5,- It may be at least one selected from the group consisting of heptafluoropentylmethyldichlorosilane and 1H,1H,2H,2H-perfluorodecylmethyldichlorosilane, particularly preferably 3,3,4,4,5,5,5 ,-heptafluoropentylmethyldichlorosilane and 1H,1H,2H,2H-perfluorodecylmethyldichlorosilane. By using an appropriate amount of this, a fluorine-based organopolysilazane having a water contact angle of 173 to 180° and an oil contact angle of 150 to 160°, and ice adhesion strength of 35 to 100 kPa can be synthesized.

또한, 본 발명의 일 예에 있어, 상기 1단계에서 상기 할로실란은 디클로로실란, 메틸디클로로실란, 에틸디클로로실란, 에틸디아이오도실란, 에틸디플루오로실란, 디클로로모노플루오로실란, 프로필디브로모실란, 이소프로필디클로로실란, 이소부틸디클로로실란, 이소아밀디클로로실란, 벤질디클로로실란, 프로펜일디클로로실란, 나프틸디클로로실란, 페닐디클로로실란, 디페틸클로로실란, 메틸에틸클로로실란, 비닐메틸클로로실란, 페닐메틸클로로실란, 디벤질클로로실란, p-클로로페닐메틸클로로실란, n-헥실디클로로실란, 시클로헥실디클로로실란, 디시클로헥실클로로실란, 디-이소부틸클로로실란, p-톨일디클로로실란, 디-p-톨일클로로실란, p-스티릴디클로로실란, 및 에티닐 디클로로실란으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.In addition, in one embodiment of the present invention, in the first step, the halosilane is dichlorosilane, methyldichlorosilane, ethyldichlorosilane, ethyldiiodosilane, ethyldifluorosilane, dichloromonofluorosilane, propyldibromosilane , isopropyldichlorosilane, isobutyldichlorosilane, isoamyldichlorosilane, benzyldichlorosilane, propenyldichlorosilane, naphthyldichlorosilane, phenyldichlorosilane, diethylchlorosilane, methylethylchlorosilane, vinylmethylchlorosilane, phenyl Methylchlorosilane, dibenzylchlorosilane, p-chlorophenylmethylchlorosilane, n-hexyldichlorosilane, cyclohexyldichlorosilane, dicyclohexylchlorosilane, di-isobutylchlorosilane, p-tolyldichlorosilane, di-p -Tolylchlorosilane, p-styryldichlorosilane, and ethynyl dichlorosilane may be one or more selected from the group consisting of.

또한, 본 발명의 일 예에 있어, 상기 1단계에서 상기 염기성 용매는 트리메틸아민, 디메틸에틸아민, 디에틸메틸아민, 트리에틸아민, 피리딘, 피콜린, 디메틸아닐린, 트리메틸포스핀, 디메틸에틸포스핀, 메틸디에틸포스핀, 트리에틸포스핀, 트리메틸아르신, 트리메틸스티핀, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 및 트리아진으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.In addition, in one embodiment of the present invention, in the first step, the basic solvent is trimethylamine, dimethylethylamine, diethylmethylamine, triethylamine, pyridine, picoline, dimethylaniline, trimethylphosphine, dimethylethylphosphine. , methyldiethylphosphine, triethylphosphine, trimethylarsine, trimethylstipine, trimethylamine, triethylamine, and triazine may be one or more selected from the group consisting of.

이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 유기폴리실라잔, 및 이의 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다. Hereinafter, the organopolysilazane according to the present invention and a method for preparing the same will be described in more detail through examples. However, the following examples are only a reference for describing the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and may be implemented in various forms.

또한, 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한, 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.Further, unless otherwise defined, all technical and scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. The terminology used herein is for the purpose of effectively describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. In addition, the unit of additives not specifically described in the specification may be weight %.

[특성 평가 방법][Characteristic evaluation method]

1) 구조적 특성 측정1) Measurement of structural properties

겔 투과 크로마토 그래피(Gel Permeation Chromatography, GPC)를 사용하여 상기 불소계 유기폴리실라잔(Semi-fluorinated polysilazanes, FPSZS)에서 dichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorodecyl)methylsilane(DCFMS) 및 디메틸디클로로실란 (dichloromethylsilane, DCMS)의 상대 몰 질량을 측정하였다. Tosoh EcoSEC HLC-8320 GPC 기기를 사용하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Dichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorodecyl)methylsilane (DCFMS) and dimethyldichlorosilane in the fluorinated organopolysilazanes (FPZ S ) using Gel Permeation Chromatography (GPC) The relative molar mass of (dichloromethylsilane, DCMS) was measured. A Tosoh EcoSEC HLC-8320 GPC instrument was used, and the results are shown in Table 1 below.

1H-NMR(Nuclear Magnetic Resonance) 스펙트라 및 퓨리에 변환 적외선 분광기(Fourier-Transform Infrared Spectrometer, FT-IR )를 사용하여 불소계 유기폴리실라잔(FPSZS) 및 유기폴리실라잔(OPSZ)의 구조적 특성을 측정하였다. 300MHz Brucker 분광계 및 Nicolet 6700 FT-IR 분광계를 사용하였고, 그 결과를 하기 표 1 및 도 1 에 나타내었다. 1 Using H-NMR (Nuclear Magnetic Resonance) spectra and Fourier-Transform Infrared Spectrometer (FT-IR), the structural properties of fluorine-based organopolysilazanes (FPSZ S ) and organopolysilazanes (OPSZ) were measured measured. A 300 MHz Brucker spectrometer and a Nicolet 6700 FT-IR spectrometer were used, and the results are shown in Table 1 and FIG. 1 below.

2) 친수성 및 친유성 측정2) Measurement of hydrophilicity and lipophilicity

Smart Drop (Femtobiomed, Korea)을 사용하여, 상기 불소계 유기폴리실라잔(FPSZS) 및 유기폴리실라잔(OPSZ)으로 코팅된 표면으로부터 5 μL의 물 및 헥사 데칸 방울의 정적 접촉각을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Using Smart Drop (Femtobiomed, Korea), the static contact angle of 5 μL of water and hexadecane drops from the surface coated with the fluorine-based organopolysilazane (FPSZ S ) and organopolysilazane (OPSZ) was measured. The results are shown in Table 1 below.

3) 형태 조사3) shape investigation

주사 전자 현미경(Scanning electron microscopy, SEM, JEOL JSM-6500F, Tokyo, Japan)을 사용하여 상기 불소계 유기폴리실라잔(FPSZS) 및 유기폴리실라잔(OPSZ)으로 코팅된 표면을 관찰하였다. 10 keV의 가속 전압에서 작동하는 Hitachi S4800 필드 주사 전자 현미경을 사용하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.The surface coated with the fluorine-based organopolysilazane (FPSZ S ) and organopolysilazane (OPSZ) was observed using a scanning electron microscope (SEM, JEOL JSM-6500F, Tokyo, Japan). A Hitachi S4800 field scanning electron microscope operating at an acceleration voltage of 10 keV was used, and the results are shown in FIG. 3 .

4) 결빙 방지성 및 내구성 평가4) Anti-freeze and durability evaluation

논문[Langmuir 34 (2018) 13821-13827]에 기술된 측정 장치를 이용하여 수행하였다. 힘 변환기(Imada, model ZP, 44)의 직경 0.8 cm의 프로브를 사용하여, 프로브를 얼음 컬럼의 수직 방향으로 추진하여, 하기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 및 6내지 8의 얼음접착 강도를 측정하였다. 실온에서 멜팅되도록 한 다음, 테스트 사이클을 위해 120 ℃에서 2 시간 동안 건조하였다. 아이스-멜팅 테스트 사이클을 40회 시행한 후 측정된 얼음접착 강도를 비교하여, 결빙 방지성 및 내구성 평가를 하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.It was performed using the measuring device described in the paper [Langmuir 34 (2018) 13821-13827]. Using a probe having a diameter of 0.8 cm of a force transducer (Imada, model ZP, 44), the probe was propelled in the vertical direction of the ice column to determine the ice adhesion strength of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 6 to 8 below. measured. It was allowed to melt at room temperature and then dried at 120° C. for 2 hours for the test cycle. Ice-melting test cycle was performed 40 times, and the measured ice adhesion strength was compared to evaluate anti-freezing properties and durability. The results are shown in Table 1 below.

[실시예 1][Example 1]

dichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorodecyl)methylsilane(DCFMS)은 수소규소화 반응을 통해 제조하였다. 질소 분위기에서 2 중량% platinum(0)-1,3-divinyl-1,1,3,3- tetra-methyldisiloxane complex 용액의 존재하에, 0.01 mol (4.46 g) 1H,1H,2H-perfluoro-1-decene 및 0.01 mol (1.15 g) 디메틸디클로로실란 (dichloromethylsilane, DCMS) 의 반응 혼합물을 실온에서 48 시간 동안 교반 하였다. 55-56 ℃의 비등점에서 진공 증류하여 투명한 액체 생성물의 93 중량% 수율로 DCFMS을 수득 하였다.dichloro(1H,1H,2H,2H-perfluorodecyl)methylsilane (DCFMS) was prepared through hydrosilylation reaction. 0.01 mol (4.46 g) 1H,1H,2H-perfluoro-1- in the presence of 2 wt% platinum(0)-1,3-divinyl-1,1,3,3-tetra-methyldisiloxane complex solution in nitrogen atmosphere A reaction mixture of decene and 0.01 mol (1.15 g) dimethyldichlorosilane (DCMS) was stirred at room temperature for 48 hours. DCFMS was obtained with a yield of 93% by weight of a clear liquid product by vacuum distillation at a boiling point of 55-56 °C.

수득한 DCFMS 4.21 g(7.50 mmol) 및 DCMS 22.9 g(200.26 mmol)을 무수 피리딘(100 mL)과 함께 반응기에 넣고 0℃에서 교반 하였다. 용액 온도를 0℃로 유지한 상태에서 암모니아 가스를 상기 용액 내에 주입하여 버블링하면서, 3시간 동안 교반하였다. 이후 암모니아 가스의 주입을 차단하고 실온에서 24 시간 동안 추가로 교반을 더 진행하였다. 반응 종료 후 필터를 통해 반응물 내에 침전된 염화암모늄 염을 제거하고 남아있는 피리딘은 진공 증류하여 제거하여, 불소계 유기폴리실라잔을 수득하였다.The obtained DCFMS 4.21 g (7.50 mmol) and DCMS 22.9 g (200.26 mmol) were put into a reactor together with anhydrous pyridine (100 mL) and stirred at 0°C. While maintaining the solution temperature at 0° C., ammonia gas was injected into the solution and bubbling, followed by stirring for 3 hours. After that, the injection of ammonia gas was blocked and further stirring was performed at room temperature for 24 hours. After the reaction was completed, the ammonium chloride salt precipitated in the reactant was removed through a filter, and the remaining pyridine was removed by vacuum distillation to obtain a fluorine-based organopolysilazane.

상기 불소계 유기폴리실라잔의 분자량을 증가시키기 위하여 열 중합을 실시하였다. 120 ℃로 가열하고 24 시간 동안 교반하였다. Thermal polymerization was performed to increase the molecular weight of the fluorine-based organopolysilazane. It was heated to 120 °C and stirred for 24 hours.

[실시예 2, 및 비교예 1 내지 10] [Example 2, and Comparative Examples 1 to 10]

DCFMS 및 DCMS의 몰 비율을 달리한 것 외에 실시예 1과 동일하게 진행하였다. 하기 표 1에 기재된 바와 같이, DCFMS 및 DCMS의 몰 비율에 따라 첨가하였다. It proceeded in the same manner as in Example 1 except that the molar ratios of DCFMS and DCMS were changed. As shown in Table 1 below, DCFMS and DCMS were added according to the molar ratio.

상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 10에서 각각 제조된 유무기 복합체를 상기 특성 평가 방법에 따라 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타냈었다.The organic-inorganic composites prepared in Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 10, respectively, were evaluated according to the characteristic evaluation method, and the results are shown in Table 1 below.

DCFMS(mol %)DCFMS (mol %) 접촉 각도(°)2 Contact angle (°) 2 얼음 접착 강도(kPa)2 Ice adhesion strength (kPa) 2 샘플Sample 투입비input cost 측정비1 measurement ratio 1 헥사 데칸hexadecane water water 1st1st 40th 40th 1st1st 40th 40th 실시예1Example 1 3030 26.726.7 150150 176176 168168 7373 8383 실시예2Example 2 3535 3131 152152 177177 174174 3737 4646 비교예1
(OPSZ)
Comparative Example 1
(OPSZ)
00 00 젖음wet 166.5166.5 159159 338338 실패failure
비교예2Comparative Example 2 0.250.25 0.20.2 166.5166.5 -- -- -- 비교예3Comparative Example 3 0.50.5 0.40.4 167.5167.5 비교예4Comparative Example 4 1.51.5 1.31.3 167167 비교예5Comparative Example 5 4.54.5 4.14.1 167.5167.5 비교예6Comparative Example 6 1010 7.57.5 59.559.5 170.5170.5 160160 295295 305305 비교예7Comparative Example 7 1515 1212 7575 172172 161.5161.5 150150 180180 비교예8Comparative Example 8 2020 1515 8585 175.5175.5 161.5161.5 8080 105105 비교예9Comparative Example 9 6060 55.955.9 149149 175175 164164 150150 225225 비교예10Comparative Example 10 100100 100100 149149 175175 160160 250250 352352 1: 1H-NMR로 측정된 값이다.
2: OPSZ 및 FPSZs으로 코팅된 거친 Al 기판에서 측정한 값이다.
It is a value measured by 1: 1 H-NMR.
2: Values measured on rough Al substrates coated with OPSZ and FPSZs.

상기 표 1을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 2의 물과의 접촉각 및 헥사데칸과의 접촉각은 비교예 1 내지 10 보다 향상되었음을 알 수 있다. 실시예 1 내지 2의 경우 물과의 접촉각이 176 °이상으로 증가하였다. 또한, 실시예 1 내지 2의 헥사데칸과의 접촉각이 150°이상으로 증가하였다. 특히, 실시예 2의 헥사데칸과의 접촉각은 비교예 6 내지 10 보다 최대 92.5°만큼 증가하였다. 물과의 접촉각도 비교예 1 내지 10 보다 최대 10.5°만큼 증가하였다. 또한, 실시예 2는 아이스-멜팅 테스트 사이클을 40회 시행한 후에도 174°의 높은 수 접촉각을 나타내었다. 이를 통해 실시예 2가 가장 우수한 발수 및 발유 특성을 보임을 알 수 있다. As can be seen from Table 1, it can be seen that the contact angle with water and the contact angle with hexadecane of Examples 1 to 2 are improved compared to Comparative Examples 1 to 10. In the case of Examples 1 and 2, the contact angle with water was increased to 176 ° or more. In addition, the contact angle with hexadecane of Examples 1 and 2 was increased to 150° or more. In particular, the contact angle with hexadecane of Example 2 was increased by up to 92.5° compared to Comparative Examples 6 to 10. The contact angle with water was increased by up to 10.5° compared to Comparative Examples 1 to 10. In addition, Example 2 exhibited a high water contact angle of 174° even after 40 ice-melting test cycles. Through this, it can be seen that Example 2 exhibits the best water and oil repellency properties.

또한, 실시예 2의 얼음접착 강도는 37 kPa를 나타냈다. 이는 실시예 2가 비교예 1 및 6 내지 10 보다 표면에너지가 낮음을 의미할 수 있으며, 표면에너지가 낮을수록 우수한 소수성을 나타낼 수 있다. 아울러, 실시예 2는 아이스-멜팅 테스트 사이클을 40회 시행한 후에도 46 kPa의 낮은 얼음접착 강도를 나타냈으며, 아이스-멜팅 테스트 전후의 차이가 가장 적었다. 이를 통해 실시예 2가 가장 우수한 발수 및 발유 특성을 보이며, 우수한 내구성을 가짐을 알 수 있었다. In addition, the ice adhesion strength of Example 2 was 37 kPa. This may mean that Example 2 has a lower surface energy than Comparative Examples 1 and 6 to 10, and the lower the surface energy, the better hydrophobicity may be exhibited. In addition, Example 2 exhibited a low ice adhesion strength of 46 kPa even after 40 ice-melting test cycles, and the difference between before and after the ice-melting test was the smallest. Through this, it was found that Example 2 showed the best water and oil repellency properties and had excellent durability.

이처럼, 폴리실라잔에 퍼플루오로데실다이클로로실란 함량이 할로실란 대비 20 내지 50 mol%를 포함하는 경우, 발수 및 발유 특성을 크게 향상시킬 수 있음을 명확하게 확인할 수 있었다. 특히, 실시예 2를 표면 처리제로 사용하는 경우, 발수 및 발유 특성이 모두 우수하여 외부 물질에 쉽게 오염되지 않을 뿐만 아니라 오염원 제거가 용이할 수 있다.As such, it was clearly confirmed that when polysilazane contained 20 to 50 mol% of perfluorodecyldichlorosilane compared to halosilane, water and oil repellency properties could be greatly improved. In particular, when Example 2 is used as a surface treatment agent, both water and oil repellency properties are excellent, so that it is not easily contaminated by external substances and can easily remove a contaminant.

한편, 도 1은 불소계 유기폴리실라잔(FPSZS) 및 유기폴리실라잔(OPSZ)의 1H NMR 스펙트라로, b(2.1 ppm) 및 c(0.88 ppm)의 피크는 DCFMS에서 플루오로 메틸 실란(FMS) 모이어티의 메틸렌 그룹과 관련이 있음을 알 수 있다. 또한 a(4.4 내지 4.8 ppm)의 피크는 DCMS에서 실란(Si-H) 양성자와 관련이 있음을 알 수 있다. d의 (0.2 내지 0.4 ppm)의 피크는 Si-CH3에서 탄소 원자에 대한 수소 결합과 관련이 있음을 알 수 있다. a의 강도는 메틸렌 양성자 (b 및 c)의 강도가 증가함에 따라 감소함을 알 수 있다. a의 강도가 낮아짐에 따라, 메틸 작용기로 인한 친유성이 감소할 수 있다. 실시예 1 내지 2는 비교예 1내지 10 보다 a의 강도가 낮기 때문에, 메틸 작용기로 인한 친유성이 감소되어 개선된 소유성을 나타낼 수 있다는 것을 의미할 수 있다.On the other hand, Figure 1 is a fluorine-based organopolysilazane (FPSZ S ) and organopolysilazane (OPSZ) 1 H NMR spectra show that the peaks of b (2.1 ppm) and c (0.88 ppm) are related to the methylene group of the fluoromethyl silane (FMS) moiety in DCFMS. In addition, it can be seen that the peak of a (4.4 to 4.8 ppm) is related to the silane (Si-H) proton in DCMS. It can be seen that the (0.2 to 0.4 ppm) peak of d is related to hydrogen bonding to carbon atoms in Si-CH 3 . It can be seen that the intensity of a decreases as the intensity of the methylene protons (b and c) increases. As the strength of a is lowered, the lipophilicity due to the methyl functional group may decrease. In Examples 1 to 2, since the strength of a was lower than Comparative Examples 1 to 10, it may mean that the lipophilicity due to the methyl functional group was reduced to exhibit improved oleophobicity.

또한, 상기 표 1에 기재된 바와 같이, 거친 표면 Al 기판에 코팅된 실시예 1 내지 2, 및 비교예 1 내지 10의 물 및 헥사데칸 접촉각을 Smart Drop을 사용하여 측정하였다. 접촉각 측정에 앞서, Al 거친 기판을 제조하였다. Al 기질을 아세톤과 에탄올로 초음파 처리하여 탈지시켰다. 세척 된 Al 플레이트를 실온에서 10 분 동안 2.5 M 염화수소에 담가 애칭하였다. 기질을 탈 이온수로 헹군 후, 끓는 물에 30 분 동안 담근 다음, 120 ℃에서 2 시간 동안 건조시켰다. 딥 코팅을 위하여 불소계 폴리실라잔의 미네랄 스피릿(10wt % 용액)을 사용하였다. EF-4100 딥 코터 (EFlex, Korea)를 사용하여, 0.5 ㎜/초의 호이스팅 속도로 10 초의 담근 시간동안 실시하였다. 이후, 코팅된 기판을 150 ℃에서 48 시간 동안 건조하였다.In addition, as described in Table 1, the contact angles of water and hexadecane of Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 10 coated on a rough surface Al substrate were measured using Smart Drop. Prior to contact angle measurement, Al rough substrates were prepared. The Al substrate was degreased by sonication with acetone and ethanol. The washed Al plates were nicknamed by immersing them in 2.5 M hydrogen chloride at room temperature for 10 min. After rinsing the substrate with deionized water, it was soaked in boiling water for 30 min and then dried at 120 °C for 2 h. Mineral spirit (10wt% solution) of fluorine-based polysilazane was used for dip coating. Using an EF-4100 dip coater (EFlex, Korea), it was carried out for a soaking time of 10 seconds at a hoisting speed of 0.5 mm/sec. Thereafter, the coated substrate was dried at 150° C. for 48 hours.

실온에서, 5 μL의 물 및 헥사데칸 방울을 코팅된 거친 표면 Al 기판에 놓고 각도를 고정 방울 방법으로 측정하였다. 접촉각 값은 각 표면의 5 개 지점에서 각각 1 회 씩 측정한 값의 평균값으로 나타내었다.At room temperature, 5 μL of water and hexadecane drops were placed on the coated rough surface Al substrate and the angle was measured by the fixed drop method. The contact angle value was expressed as the average value of the values measured once each at 5 points on each surface.

비교예 1(OPSZ)의 물과의 접촉각은 166.5°를 나타낸다. 반면, 실시예 2의 경우에는 수 접촉각이 10.5°상승하여, 177°를 나타낸다. 또한, 비교예 1 내지 5는 헥사데칸 접촉각 측정이 불가능하였다. 불소 농도가 발유성을 나타내기에 충분하지 않음을 알 수 있다. 반면, 실시예 2의 헥사데칸과의 접촉각은 152°이었으며, 실시예 2가 가장 우수한 소수성 및 소유성을 보였다.The contact angle with water of Comparative Example 1 (OPSZ) was 166.5°. On the other hand, in the case of Example 2, the water contact angle increased by 10.5°, indicating 177°. In addition, in Comparative Examples 1 to 5, it was impossible to measure the hexadecane contact angle. It can be seen that the fluorine concentration is not sufficient to exhibit oil repellency. On the other hand, the contact angle with hexadecane of Example 2 was 152°, and Example 2 showed the best hydrophobicity and oleophobicity.

또한, 상기 표 1에 기재된 바와 같이, 거친 표면 Al 기판에 코팅된 실시예 1 내지 2, 및 비교예 1 및 6 내지 10의 접촉각 및 얼음접착 강도를 측정하였으며, 접촉각 측정은 상기와 같은 방법으로 측정하였다. 얼음접착 강도는 측정에 앞서, 측정 장치를 제조하였다. 측정 장치는 논문[Langmuir 34 (2018) 13821-13827]에 기술된 내용을 참조할 수 있다. 탈 이온수 1 mL를 바닥이 없는 큐벳(1cm x 1cm x 3cm)에 채워, 코팅된 표면에 놓았다. 큐벳의 워터 컬럼은 -20 ℃에서 완전히 동결되었다(4 시간, 25 내지 35 % 이하의 상대습도). 힘 변환기(Imada, model ZP, 44)의 직경 0.8 cm의 프로브를 사용하여, 프로브를 얼음 컬럼의 수직 방향으로 추진하여, 얼음접착 강도를 측정하였다. 얼음 기둥을 표면에서 분리하는 데 필요한 전단 응력도 측정하였다. 측정된 최대 강도는 관계식 1을 사용하여, 얼음접착 강도로 변환했다. 얼음접착 강도 값은 5회 반복 실험한 결과의 평균값으로 나타내었다.In addition, as described in Table 1, the contact angle and ice adhesion strength of Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 and 6 to 10 coated on a rough surface Al substrate were measured, and the contact angle measurement was measured in the same manner as above. did. Prior to measuring the ice adhesion strength, a measuring device was prepared. As for the measuring device, the contents described in the paper [Langmuir 34 (2018) 13821-13827] may be referred to. 1 mL of deionized water was filled into a bottomless cuvette (1 cm x 1 cm x 3 cm) and placed on the coated surface. The water column of the cuvette was completely frozen at -20 °C (4 hours, 25-35% relative humidity or less). Using a probe with a diameter of 0.8 cm of a force transducer (Imada, model ZP, 44), the probe was propelled in the vertical direction of the ice column to measure the ice adhesion strength. The shear stress required to separate the ice column from the surface was also measured. The measured maximum strength was converted to the ice adhesion strength using Relation 1. The ice adhesion strength value was expressed as the average value of the results of 5 repeated experiments.

[관계식 1][Relational Expression 1]

τ = F / Aτ = F / A

(상기 관계식 1에서, (In the above relation 1,

τ는 얼음접착 강도, F는 임계력, A는 얼음 기판 인터페이스의 접촉 영이다.)τ is the ice adhesion strength, F is the critical force, and A is the contact zero of the ice substrate interface.)

얼음 칼럼을 실온에서 멜팅되 도록 한 다음, 테스트 사이클을 위해 120 ℃에서 2 시간 동안 건조했습니다. 아이스-멜팅 테스트 사이클을 40회 시행한 후, 상기와 같은 방법으로 얼음접착 강도를 구하였다.The ice column was allowed to melt at room temperature and then dried at 120 °C for 2 h for the test cycle. After the ice-melting test cycle was performed 40 times, the ice adhesion strength was obtained in the same manner as above.

비교예 1(OPSZ)은 338 kPa의 높은 얼음접착 강도를 나타낸다. 반면, 실시예 2는 비교예 1 보다 301 kPa 낮은 37 kPa의 얼음접착 강도를 나타낸다. 이는 실시예 2가 비교예 1 및 6 내지 10 보다 표면에너지가 낮음을 의미할 수 있다. 표면에너지가 낮을수록 우수한 소수성을 나타낼 수 있다. 또한, 실시예 2는 아이스-멜팅 테스트 사이클을 40회 시행한 후에도 46 kPa의 낮은 얼음접착 강도를 나타내어 아이스-멜팅 테스트 전후의 차이가 가장 적었다.Comparative Example 1 (OPSZ) exhibited a high ice adhesion strength of 338 kPa. On the other hand, Example 2 shows an ice adhesion strength of 37 kPa, which is 301 kPa lower than Comparative Example 1. This may mean that Example 2 has a lower surface energy than Comparative Examples 1 and 6 to 10. The lower the surface energy, the better the hydrophobicity can be exhibited. In addition, Example 2 showed a low ice adhesion strength of 46 kPa even after 40 cycles of the ice-melting test, so that the difference between before and after the ice-melting test was the smallest.

이상과 같이 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 본 발명이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. Although the present invention has been described with reference to specific matters and limited examples as described above, these are only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above examples, and the present invention belongs to Various modifications and variations are possible from these descriptions by those of ordinary skill in the art.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and not only the claims to be described later, but also all those with equivalent or equivalent modifications to the claims will be said to belong to the scope of the spirit of the present invention. .

Claims (5)

하기 화학식 1을 만족하는 반복단위를 포함하는 것을 특징으로 하는, 불소계 유기폴리실라잔.
[화학식 1]
Figure pat00005

(상기 화학식 1에서,
상기 x 및 y는 1H-NMR로 측정된 각 반복단위의 몰%로, x는 50 내지 80 몰%, y는 20 내지 50 몰%이며, 이때 x+y=100 몰%이고,
상기 n는 0 내지 7의 정수이며,
상기 R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, 탄수소 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 탄소수 5 내지 20의 사이클로알킬기 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.)
A fluorine-based organopolysilazane comprising a repeating unit satisfying the following formula (1).
[Formula 1]
Figure pat00005

(In Formula 1,
Wherein x and y are mol% of each repeating unit measured by 1 H-NMR, x is 50 to 80 mol%, y is 20 to 50 mol%, where x+y=100 mol%,
Wherein n is an integer of 0 to 7,
R 1 and R 2 are each independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 5 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms.)
제 1항에 있어서,
상기 화학식 1에서 상기 x는 65 내지 75 몰%, 상기 y는 25 내지 35 몰%이며, 이때 x+y=100 몰%이고, 상기 n는 5 내지 7의 정수인, 불소계 유기폴리실라잔.
The method of claim 1,
In Formula 1, x is 65 to 75 mol%, y is 25 to 35 mol%, wherein x+y = 100 mol%, and n is an integer of 5 to 7, fluorine-based organopolysilazane.
제 1항에 있어서,
상기 불소계 유기폴리실라잔은 173 내지 180°의 수접촉각 및 150 내지 160°의 기름접촉각을 가지는 것을 특징으로 하는 불소계 유기폴리실라잔.
The method of claim 1,
The fluorine-based organopolysilazane has a water contact angle of 173 to 180° and an oil contact angle of 150 to 160°.
제 1항에 있어서,
상기 불소계 유기폴리실라잔은 35 내지 100 kPa의 얼음접착 강도를 가지는 것을 특징으로 하는 불소계 유기폴리실라잔.
The method of claim 1,
The fluorine-based organopolysilazane has an ice adhesion strength of 35 to 100 kPa.
하기 화학식 1을 만족하는 불소계 유기폴리실라잔을 합성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 불소계 유기폴리실라잔의 제조방법.
[화학식 1]
Figure pat00006

(상기 화학식 1에서,
상기 x 및 y는 1H-NMR로 측정된 각 반복단위의 몰%로, x는 50 내지 80 몰%, y는 20 내지 50 몰%이며, 이때 x+y=100 몰%이고,
상기 n는 0 내지 7의 정수이며,
상기 R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소, 탄수소 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 알케닐기, 탄소수 5 내지 20의 사이클로알킬기 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기이다.)
A method for producing a fluorine-based organopolysilazane, comprising: synthesizing a fluorine-based organopolysilazane satisfying the following formula (1).
[Formula 1]
Figure pat00006

(In Formula 1,
Wherein x and y are mol% of each repeating unit measured by 1 H-NMR, x is 50 to 80 mol%, y is 20 to 50 mol%, where x+y=100 mol%,
Wherein n is an integer of 0 to 7,
R 1 and R 2 are each independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 5 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms.)
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