KR20220131283A - 경화성 실리콘-아크릴레이트 조성물, 이를 사용하여 제조된 전도성 재료, 및 관련 방법 - Google Patents

경화성 실리콘-아크릴레이트 조성물, 이를 사용하여 제조된 전도성 재료, 및 관련 방법 Download PDF

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강상 이
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Abstract

경화성 조성물이 개시된다. 경화성 조성물은 (I) 에폭사이드-작용성 실리콘-아크릴레이트 중합체, (II) 아미노실록산, 및 (III) 전도성 충전제를 포함한다. 에폭사이드-작용성 실리콘-아크릴레이트 중합체는 실록산 모이어티, 에폭사이드-작용성 모이어티, 및 선택적으로, 하이드로카르빌 모이어티를 포함하는 아크릴레이트-유도된 단량체 단위를 포함하고, 아미노실록산은 분자당 평균 2개 이상의 아민 작용기를 포함한다. 경화성 조성물을 제조하는 방법, 및 이의 경화물이 또한 개시된다. 경화성 조성물을 사용하여 전도성 층을 포함하는 복합 물품을 형성하는 방법이 또한 개시된다. 방법은 기재 상에 경화성 조성물을 배치하는 단계, 및 경화성 조성물을 경화시켜 기재 상에 전도성 층을 제공함으로써 복합 물품을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

경화성 실리콘-아크릴레이트 조성물, 이를 사용하여 제조된 전도성 재료, 및 관련 방법
관련 출원의 교차 참조
본 출원은 2020년 1월 22일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/964455호에 대한 우선권 및 이 출원의 모든 이점을 주장하며, 이 출원의 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
기술분야
본 발명은 일반적으로 실록산-작용화된 중합체, 더 구체적으로는 실리콘-작용화된 아크릴레이트 중합체를 포함하는 조성물, 및 이를 사용하여 제조된 경화물 및 복합 재료에 관한 것이다.
실리콘은 주로 이들이 지니고 있는 그의 탄소계 유사체에 비해 상당한 이점으로 인하여 다수의 상업적 응용에서 사용되는 중합체 재료이다. 더 정확하게는 중합된 실록산 또는 폴리실록산으로 불리는 실리콘은 유기 측기가 규소 원자에 부착되어 있는 무기 규소-산소 골격 사슬
Figure pct00001
을 갖는다. 유기 측기는 2개 이상의 이들 골격을 함께 연결하는 데 사용될 수 있다.
Figure pct00002
사슬 길이, 측기, 및 가교결합을 변화시킴으로써, 매우 다양한 특성 및 조성으로 실리콘을 합성할 수 있으며, 실리콘 네트워크는 액체로부터 겔로 고무로 경질 플라스틱으로 주도(consistency)가 변화한다.
실리콘 및 실록산-기반 재료는 당업계에 공지되어 있으며 무수한 최종 용도 응용 및 환경에서 이용된다. 가장 일반적인 실리콘 재료는 선형 유기폴리실록산 폴리다이메틸실록산(PDMS), 실리콘 오일을 기반으로 한다. 그러한 유기폴리실록산은 수많은 산업, 가정 케어, 및 개인 케어 제형에 이용된다. 두 번째로 큰 군의 실리콘 재료는 분지형 및 케이지-유사(cage-like) 올리고실록산에 의해 형성되는 실리콘 수지를 기반으로 한다. 불행하게도, 유기폴리실록산의 특정한 고유 속성(예를 들어, 저손실 및 안정한 광투과성, 열 및 산화 안정성 등)으로부터 이득을 얻을 수 있는 소정 응용 분야에서 실록산-기반 재료의 사용은 통상적인 실리콘 네트워크의 약한 기계적 특성으로 인해 여전히 제한적이며, 이는 낮은 인장 강도, 낮은 인열 강도 등과 같은 불량하거나 부적합한 특징을 갖는 재료에서 나타날 수 있다. 더욱이, 통상적인 실리콘 네트워크 및 탄소-기반 중합체는 종종 불상용성이고/이거나 서로에 대해 길항 특성을 갖는다.
경화성 조성물("조성물")이 제공된다. 조성물은 (I) 에폭사이드-작용성 실리콘-아크릴레이트 중합체("실리콘-아크릴레이트 중합체"), (II) 분자당 평균 2개 이상의 아민 작용기를 포함하는 아미노실록산, 및 (III) 전도성 충전제를 포함한다. 실리콘-아크릴레이트 중합체는 하기 일반 평균 단위 화학식 I을 갖는다:
[화학식 I]
Figure pct00003
상기 식에서, 각각의 Y1은 독립적으로 선택되는 실록산 모이어티(moiety)이고; 각각의 D1은 2가 연결기이고; 각각의 X1은 독립적으로 선택되는 에폭사이드-작용성 모이어티이고; 각각의 R1은 H 및 CH3으로부터 독립적으로 선택되고; 각각의 R2는 독립적으로 선택되는 치환 또는 비치환된 하이드로카르빌 기이고; 하첨자 a는 1 이상이고; 하첨자 b는 1 이상이고; 하첨자 c는 0 이상이고; 하첨자 a, 하첨자 b, 및 하첨자 c로 표시된 단위는 실리콘-아크릴레이트 중합체에서 임의의 순서로 있을 수 있다.
조성물을 제조하는 방법, 및 이의 경화물이 또한 제공된다. 경화물은 전도성 충전제의 존재 하에 형성되는, 실리콘-아크릴레이트 중합체와 아미노실록산의 반응 생성물을 포함한다.
전도성 층을 포함하는 복합 물품을 형성하는 방법("형성 방법") 및 이를 사용하여 형성된 복합 물품이 또한 제공된다. 형성 방법은 기재 상에 조성물을 배치하는 단계, 및 조성물을 경화시켜 기재 상에 전도성 층을 제공함으로써 복합 물품을 형성하는 단계를 포함한다.
경화성 조성물("조성물")이 제공된다. 경화성 조성물은 (I) 에폭사이드-작용성 실리콘-아크릴레이트 중합체, (II) 분자당 평균 2개 이상의 아민 작용기를 포함하는 아미노실록산, 및 (III) 전도성 충전제를 포함한다. 하기에 차례로 기술되는 성분 (I), 성분 (II), 및 성분 (III) 이외에, 조성물은 특별히 제한되지 않는다. 조성물에는 담체 비히클, 첨가제, 반응물, 및/또는 보조제가 없을 수 있거나, 또는 대안적으로 하기에 또한 기재되는 바와 같이 하나 이상의 이러한 성분을 포함할 수 있다. 조성물은 복합 재료, 성형 가능한 광학체, 접착제 등에서 또는 이들로서 사용하기에 적합한 기능성 재료의 제조를 비롯한 다양한 최종 용도 응용과 관련하여 이용될 수 있다.
조성물의 성분 (I)은 에폭사이드-작용성 실리콘-아크릴레이트 중합체 (즉, "실리콘-아크릴레이트 중합체")이다. 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)은 일반적으로 아크릴옥시-작용성 단량체로부터 유도된 둘 이상의 단량체 단위를 포함하고, 따라서 아크릴레이트 또는 아크릴 중합체 또는 공중합체로 특징지어지거나, 정의되거나, 또는 달리 지칭될 수 있다. 그러나, 하기에 기재되고 본 명세서의 실시예에 의해 예시되는 바와 같이, 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)은 아크릴레이트/아크릴옥시-작용기 또는 단량체(예를 들어, 다른 중합체 모이어티, 말단-캡핑 기 등)와 관련이 없는 작용기를 포함할 수 있지만, 그럼에도 불구하고 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 아크릴레이트 중합체로 간단히 기재되거나 지칭될 수 있다. 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)은 에폭사이드-작용성이며, 즉, 하기 설명을 고려하여 이해되는 바와 같이 하나 이상의 에폭사이드 작용기를 포함하고, 따라서, (예를 들어, 가교결합 반응 등에서) 아민과 같은 에폭사이드-반응성 작용기를 포함하는 화합물, 특히 아미노실록산 (II)와 반응할 수 있다.
실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)은 하기 일반 평균 단위 화학식 I을 갖는다:
[화학식 I]
Figure pct00004
상기 식에서, 각각의 Y1은 독립적으로 선택되는 실록산 모이어티(moiety)이고; 각각의 D1은 2가 연결기이고; 각각의 X1은 독립적으로 선택되는 에폭사이드-작용성 모이어티이고; 각각의 R1은 H 및 CH3으로부터 독립적으로 선택되고; 각각의 R2는 독립적으로 선택되는 치환 또는 비치환된 하이드로카르빌 기이고; 하첨자 a는 1 이상이고; 하첨자 b는 1 이상이고; 하첨자 c는 0 이상이고; 하첨자 a, 하첨자 b, 및 하첨자 c로 표시된 단위는 실리콘-아크릴레이트 중합체에서 임의의 순서로 있을 수 있다.
상기에 소개된 바와 같이, 화학식 I과 관련하여, Y1은 실록산 모이어티를 나타낸다. 일반적으로, 실록산 모이어티 Y1은 실록산을 포함하며, 달리 특별히 제한되지 않는다. 당업계에서 이해되는 바와 같이, 실록산은 규소 원자에 부착된 유기규소 및/또는 유기 측기를 갖는 무기 규소-산소-실리콘 기(즉, -Si-O-Si-)를 포함한다. 이와 같이, 실록산은 일반 화학식 ([RfSiO(4-f)/2]e)g(R)3-gSi-으로 표시될 수 있으며, 상기 식에서, 하첨자 f는 하첨자 e로 표시된 각각의 모이어티에서 1, 2, 및 3으로부터 독립적으로 선택되고, 하첨자 e는 1 이상이고, 하첨자 g는 1, 2, 또는 3이고, 각각의 R은 하이드로카르빌 기, 알콕시 및/또는 아릴옥시 기, 및 실록시 기로부터 독립적으로 선택된다.
R에 적합한 하이드로카르빌 기는 1가 탄화수소 모이어티뿐만 아니라, 이의 유도체 및 변형을 포함하며, 이는 독립적으로 치환 또는 비치환된, 선형, 분지형, 환형, 또는 이들의 조합, 및 포화 또는 불포화일 수 있다. 이러한 하이드로카르빌 기와 관련하여, 용어 "비치환된"은 탄소 및 수소 원자로 구성된, 즉 헤테로원자 치환체가 없는 탄화수소 모이어티를 기술한다. 용어 "치환된"은 하나 이상의 수소 원자가 수소 이외의 원자 또는 기(예를 들어, 할로겐 원자, 알콕시 기, 아민 기 등)로 대체되거나(즉, 펜던트 또는 말단 치환체로서), 탄화수소의 사슬/골격 내의 탄소 원자가 탄소 이외의 원자(예를 들어, 산소, 황, 질소 등과 같은 헤테로원자)로 대체되거나(즉, 사슬/골격의 일부로서), 또는 둘 모두인 탄화수소 모이어티를 기술한다. 이와 같이, 적합한 하이드로카르빌 기는 탄화수소 모이어티가 에테르, 에스테르 등일 수 있거나 그를 포함할 수 있도록 그의 탄소 사슬/골격 내에 및/또는 상에 (즉, 그에 부착되고/되거나 그와 일체형인) 하나 이상의 치환체를 갖는 탄화수소 모이어티일 수 있거나 그를 포함할 수 있다. 선형 및 분지형 하이드로카르빌 기는 독립적으로 포화 또는 불포화되고, 불포화된 경우, 공액 또는 비공액일 수 있다. 환형 하이드로카르빌 기는 독립적으로 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭일 수 있고, 방향족, 포화 및 비방향족 및/또는 비-공액 등일 수 있는 사이클로알킬 기, 아릴 기 및 헤테로사이클을 포함할 수 있다. 선형 및 환형 하이드로카르빌 기의 조합의 예는 알크아릴 기, 아르알킬 기 등을 포함한다. 하이드로카르빌 기에 또는 그로서 사용하기에 적합한 탄화수소 모이어티의 일반적인 예는 알킬 기, 아릴 기, 알케닐 기, 알키닐 기, 할로카본 기 등뿐만 아니라, 이들의 유도체, 변형, 및 조합을 포함한다. 알킬 기의 예에는 메틸, 에틸, 프로필(예컨대, 아이소-프로필 및/또는 n-프로필), 부틸(예컨대, 아이소부틸, n-부틸, tert-부틸, 및/또는 sec-부틸), 펜틸(예컨대, 아이소펜틸, 네오펜틸, 및/또는 tert-펜틸), 헥실 등(즉, 예를 들어, 6개 초과의 탄소 원자를 갖는 다른 선형 또는 분지형 포화 탄화수소 기)가 포함된다. 아릴 기의 예에는 페닐, 톨릴, 자일릴, 나프틸, 벤질, 다이메틸 페닐 등뿐만 아니라, 알크아릴 기(예컨대 벤질) 및 아르알킬 기(예컨대 톨릴, 다이메틸 페닐 등)와 중첩될 수 있는, 이들의 유도체 및 변형이 포함된다. 알케닐 기의 예에는 비닐, 알릴, 프로페닐, 아이소프로페닐, 부테닐, 아이소부테닐, 펜테닐, 헵테닐, 헥세닐, 사이클로헥세닐 기 등뿐만 아니라 이들의 유도체 및 변형이 포함된다. 할로카본 기의 일반적인 예에는 할로겐화 알킬 기(예컨대 하나 이상의 수소 원자가 F 또는 Cl과 같은 할로겐 원자로 대체된, 전술한 알킬 기 중 임의의 것), 아릴 기(예컨대 하나 이상의 수소 원자가 F 또는 Cl과 같은 할로겐 원자로 대체된, 전술한 아릴 기 중 임의의 것) 및 이들의 조합과 같은, 상기 탄화수소 모이어티의 할로겐화된 유도체가 포함된다. 할로겐화 알킬 기의 예에는 플루오로메틸, 2-플루오로프로필, 3,3,3-트라이플루오로프로필, 4,4,4-트라이플루오로부틸, 4,4,4,3,3-펜타플루오로부틸, 5,5,5,4,4,3,3-헵타플루오로펜틸, 6,6,6,5,5,4,4,3,3-노나플루오로헥실, 및 8,8,8,7,7-펜타플루오로옥틸, 2,2-다이플루오로사이클로프로필, 2,3-다이플루오로사이클로부틸, 3,4-다이플루오로사이클로헥실, 3,4-다이플루오로-5-메틸사이클로헵틸, 클로로메틸, 클로로프로필, 2-다이클로로사이클로프로필, 2,3-다이클로로사이클로펜틸 등뿐만 아니라 이들의 유도체 및 변형이 포함된다. 할로겐화 아릴 기의 예에는 클로로벤질, 펜타플루오로페닐, 플루오로벤질 기 등뿐만 아니라 이들의 유도체 및 변형이 포함된다.
R에 적합한 알콕시 및 아릴옥시 기는 일반 화학식 -ORi를 갖는 것들을 포함하며, 상기 식에서, Ri는 R과 관련하여 상기 제시된 하이드로카르빌 기 중 하나이다. 알콕시 기의 예에는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 벤질옥시 등뿐만 아니라, 이들의 유도체 및 변형이 포함된다. 아릴옥시 기의 예에는 페녹시, 톨릴옥시, 펜타플루오로페녹시 등뿐만 아니라 이들의 유도체 및 변형이 포함된다.
R에 적합한, 적합한 실록시 기의 예는 [M], [D], [T] 및 [Q] 단위를 포함하며, 이는 당업계에서 이해되는 바와 같이, 유기실록산 및 유기폴리실록산과 같은 실록산에 존재하는 개별 작용기의 구조 단위를 각각 나타낸다. 더 구체적으로, 하기 일반적인 구조적 모이어티로 표시되는 바와 같이, [M]은 일반 화학식 Rii 3SiO1/2의 1작용성 단위를 나타내고; [D]는 일반 화학식 Rii 2SiO2/2의 2작용성 단위를 나타내고; [T]는 일반 화학식 RiiSiO3/2의 3작용성 단위를 나타내고; [Q]는 일반 화학식 SiO4/2의 4작용성 단위를 나타낸다:
Figure pct00005
.
이러한 일반적인 구조적 모이어티에서, 각각의 Rii는 독립적으로 1가 또는 다가 치환체이다. 당업계에서 이해되는 바와 같이, 각각의 Rii에 적합한 특정 치환체는 제한되지 않으며, 단원자 또는 다원자, 유기 또는 무기, 선형 또는 분지형, 치환 또는 비치환, 방향족, 지방족, 포화 또는 불포화, 및 이들의 조합일 수 있다. 전형적으로, 각각의 Rii는 하이드로카르빌 기, 알콕시 및/또는 아릴옥시 기, 및 실록시 기로부터 독립적으로 선택된다. 이와 같이, 각각의 Rii는 독립적으로 화학식 -Ri의 하이드로카르빌 기 또는 화학식 -ORi의 알콕시 또는 아릴옥시 기(여기서, Ri는 상기에 정의된 바와 같음(예를 들어, R과 관련하여 상기에 제시된 하이드로카르빌 기 중 임의의 것을 포함함)), 또는 전술한 [M], [D], [T], 및/또는 [Q] 단위 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 표시되는 실록시 기일 수 있다.
실록산 모이어티 Y1은, 예를 들어 그에 존재하는 [M], [D], [T], 및/또는 [Q] 실록시 단위의 수 및 배열을 기준으로, 선형, 분지형 또는 이들의 조합일 수 있다. 분지형인 경우, 실록산 모이어티 Y1은 최소한으로 분지형일 수 있거나, 대안적으로 초분지형 및/또는 수지상(dendritic)일 수 있다.
소정 실시 형태에서, 실록산 모이어티 Y1은 일반 화학식 -Si(R3)3을 갖는 분지형 실록산 모이어티이며, 여기서 하나 이상의 R3은 -OSi(R5)3이고, 각각의 다른 R3은 R4 및 -OSi(R5)3으로부터 독립적으로 선택된다. 이러한 실시 형태에서, 각각의 R5는 R4, -OSi(R6)3, 및 -[-D2-SiR4 2]mOSiR4 3으로부터 독립적으로 선택되고; 각각의 R6은 R4, -OSi(R7)3, 및 -[-D2-SiR4 2]mOSiR4 3으로부터 독립적으로 선택되고; 각각의 R7은 R4 및 -[-D2-SiR4 2]mOSiR4 3으로부터 독립적으로 선택된다. 각각의 선택에서, R4는 독립적으로 선택되는 치환 또는 비치환된 하이드로카르빌 기, 예컨대, R과 관련하여 상기에 기재된 것들 중 임의의 것이고, D2는 하첨자 m으로 표시된 각각의 모이어티에서 개별적으로 선택되는 2가 연결기이고, 각각의 하첨자 m은 0≤m≤100이도록 개별적으로 선택된다(즉, 적용가능한 경우 각각의 선택에서).
Y1의 이러한 분지형 실록산 모이어티에서, 각각의 2가 연결기 D2는 전형적으로 산소 (즉, -O-) 및 2가 탄화수소 기로부터 선택된다. 이러한 탄화수소 기의 예는 R과 관련하여 상기에 제시된 것들 중 임의의 것과 같은, 상기에 기재된 하이드로카르빌 및 탄화수소 기의 2가 형태를 포함한다. 이와 같이, 2가 연결기 D2에 적합한 탄화수소 기는 치환 또는 비치환, 및 선형, 분지형 및/또는 환형일 수 있음이 이해될 것이다. 그러나, 전형적으로, 2가 연결기 D2가 탄화수소 기인 경우, D2는 비치환된 선형 알킬렌 기, 예컨대 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌 등으로부터 선택된다.
소정 실시 형태에서, 각각의 2가 연결기 D2는 산소 (즉, -O-)여서, 각각의 R5는 R4, -OSi(R6)3, 및 -[OSiR4 2]mOSiR4 3으로부터 독립적으로 선택되고, 각각의 R6은 R4, -OSi(R7)3, 및 -[OSiR4 2]mOSiR4 3으로부터 독립적으로 선택되고, 각각의 R7은 R4 및 -[OSiR4 2]mOSiR4 3으로부터 독립적으로 선택되고, 각각의 R4는 상기에 정의 및 기재된 바와 같으며 각각의 하첨자 m은 상기에 정의되고 하기에 기재된 바와 같다.
상기에 소개된 바와 같이, 각각의 R3은 R4 및 -OSi(R5)3으로부터 선택되되, 단, 하나 이상의 R3은 화학식 -OSi(R5)3을 갖는다. 소정 실시 형태에서, 2개 이상의 R3은 화학식 -OSi(R5)3을 갖는다. 소정 실시 형태에서, 각각의 R3은 화학식 -OSi(R5)3을 갖는다. -OSi(R5)3인 R3의 수가 많을수록 실록산 모이어티 Y1의 분지화 수준이 증가하는 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 각각의 R3이 -OSi(R5)3인 경우, 각각의 R3이 결합된 규소 원자는 [T] 실록시 단위이다. 대안적으로, 단지 2개의 R3이 화학식 -OSi(R5)3을 갖는 경우, 각각의 R3이 결합된 규소 원자는 [D] 실록시 단위이다. 임의의 R3이 화학식 -OSi(R5)3을 갖고 그러한 R5 중 하나 이상이 화학식 -OSi(R6)3을 갖는 경우, 추가의 실록산 결합 및 분지화가 실록산 모이어티 Y1에 존재한다. 이는 임의의 R6이 -OSi(R7)3인 경우에 또한 그러하다. 이와 같이, 실록산 모이어티 Y1 내의 각각의 후속 R5+n 모이어티는, 이의 특정 선택에 따라, 분지화의 추가 생성을 부여할 수 있음이 당업자에게 이해될 것이다. 예를 들어, 하나 이상의 R5는 화학식 -OSi(R6)3을 가질 수 있으며, 여기서, 이들 R6 중 하나 이상은 화학식 -OSi(R7)3을 가질 수 있다. 따라서, 각각의 치환체의 선택에 따라, [T] 및/또는 [Q] 실록시 단위에 기인하는 추가의 분지화가 실록산 모이어티 Y1에 존재할 수 있다(즉, 상기에 기재된 다른 치환체/모이어티 이외의 것).
각각의 R5는 R4, -OSi(R6)3, 및 -[-D2-SiR4 2]mOSiR4 3으로부터 독립적으로 선택되며, 여기서 각각의 R4, D2, 및 R6은 상기에 정의 및 기재된 바와 같고, 각각의 하첨자 m은 상기에 정의 및 기재된 바와 같다. 예를 들어, D2가 산소(즉, -O-)인 경우, R5는 R4, -OSi(R6)3, 및 -[OSiR4 2]mOSiR4 3으로부터 선택되고, 0≤m≤100이다. R5 및 R6의 선택에 따라, 추가의 분지화가 실록산 모이어티 Y1에 존재할 수 있다. 예를 들어, 각각의 R5가 R4인 경우, 각각의 -OSi(R5)3 모이어티(즉, 화학식 -OSi(R5)3의 각각의 R3)는 말단 [M] 실록시 단위이다. 달리 말하면, 각각의 R3이 -OSi(R5)3이고 각각의 R5가 R4인 경우, 각각의 R3은 -OSiR4 3 (즉 [M] 실록시 단위)으로 기재될 수 있다. 이러한 실시 형태에서, 실록산 모이어티 Y1은 화학식 I에서 기 D1에 결합된 [T] 실록시 단위를 포함하고, 이러한 [T] 실록시 단위는 3개의 [M] 실록시 단위에 의해 캡핑된다. 더욱이, R5가 화학식 -[-D2-SiR4 2]mOSiR4 3이고, D2가 산소(즉, -O-)인 경우, 실록산 모이어티 Y1은 선택적인 [D] 실록시 단위(즉, 하첨자 m으로 표시된 각각의 모이어티 내의 이러한 실록시 단위)뿐만 아니라 [M] 실록시 단위(즉, OSiR4 3으로 표시됨)를 포함한다. 이와 같이, 각각의 R3이 화학식 -OSi(R5)3을 갖고, R5가 화학식 -[-D2-SiR4 2]mOSiR4 3을 갖고, 각각의 D2가 산소(즉, -O-)인 경우, 각각의 R3은 [Q] 실록시 단위를 포함한다. 더 구체적으로, 이러한 실시 형태에서, 각각의 R3은 화학식 -OSi([OSiR4 2]mOSiR4 3)3을 가져서, 각각의 하첨자 m이 0인 경우, 각각의 R3은 3개의 [M] 실록시 단위로 말단 캡핑된 [Q] 실록시 단위이다. 마찬가지로, 하첨자 m이 0 초과인 경우, 각각의 R3은 하첨자 m에 기인하는 중합도를 갖는 선형 모이어티(즉, 다이오르가노실록산 모이어티)를 포함한다.
상기에 제시된 바와 같이, 각각의 R5는 또한 화학식 -OSi(R6)3을 가질 수 있다. 하나 이상의 R5가 화학식 -OSi(R6)3을 갖는 실시 형태에서, R6의 선택에 따라, 실록산 모이어티 Y1에 추가의 분지화가 존재할 수 있다. 더 구체적으로, 각각의 R6은 R4, -OSi(R7)3, 및 -[-D2-SiR4 2]mOSiR4 3으로부터 선택되며, 각각의 R7은 R4 및 -[-D2-SiR4 2]mOSiR4 3으로부터 선택되고, 각각의 하첨자 m은 상기에 정의되어 있다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 각각의 D2는 산소(즉, -O-)여서, 각각의 R6은 R4, -OSi(R7)3, 및 -[OSiR4 2]mOSiR4 3으로부터 선택되고, 각각의 R7은 R4 및 -[OSiR4 2]mOSiR4 3으로부터 선택되고, 각각의 하첨자 m은 상기에 정의된 바와 같고 하기에 기재된 바와 같다.
상기에 소개된 바와 같이, Y1의 분지형 실록산 모이어티와 관련하여, 하첨자 m은 0 내지 100(이하, 종점 포함), 대안적으로 0 내지 80, 대안적으로 0 내지 60, 대안적으로 0 내지 40, 대안적으로 0 내지 20, 대안적으로 0 내지 19, 대안적으로 0 내지 18, 대안적으로 0 내지 17, 대안적으로 0 내지 16, 대안적으로 0 내지 15, 대안적으로 0 내지 14, 대안적으로 0 내지 13, 대안적으로 0 내지 12, 대안적으로 0 내지 11, 대안적으로 0 내지 10, 대안적으로 0 내지 9, 대안적으로 0 내지 8, 대안적으로 0 내지 7, 대안적으로 0 내지 6, 대안적으로 0 내지 5, 대안적으로 0 내지 4, 대안적으로 0 내지 3, 대안적으로 0 내지 2, 대안적으로 0 내지 1, 대안적으로 0이다. 소정 실시 형태에서, 각각의 하첨자 m은 0이어서, 실록산 모이어티 Y1에는 [D] 실록시 단위가 없다.
중요하게는, R3, R4, R5, R6, 및 R7의 각각은 독립적으로 선택된다. 이와 같이, 이들 치환체 각각과 관련된 상기의 설명은 각 치환체가 동일함을 의미 또는 암시함을 의미하는 것은 아니다. 오히려, R5에 관한 임의의 상기의 설명은 실록산 모이어티 Y1 등에서 오직 하나의 R5 또는 임의의 수의 R5에 관련될 수 있다. 또한, R3, R4, R5, R6, 및 R7의 상이한 선택이 동일한 구조를 가져올 수 있다. 예를 들어, R3이 -OSi(R5)3이고, 각각의 R5가 -OSi(R6)3이고, 각각의 R6이 R4인 경우, 특정 R3은 -OSi(OSiR4 3)3으로 기재될 수 있다. 유사하게, 특정 R3이 -OSi(R5)3이고, 각각의 R5가 -[-D2-SiR4 2]mOSiR4 3이고, 하첨자 m이 0인 경우, 그러한 특정 R3은 -OSi(OSiR4 3)3으로 기재될 수 있다. 나타낸 바와 같이, 이러한 특정 선택은 R5에 대한 상이한 선택에 기반하여 R3에 대해 동일한 최종 구조를 초래한다. 이를 위해, 실록산 모이어티 Y1의 최종 구조에 대한 임의의 제한 조건은 해당 조건에 요구되는 동일한 구조를 초래하는 대안적인 선택에 의해 충족되는 것으로 간주되어야 한다.
소정 실시 형태에서, 각각의 R4는 독립적으로 선택되는 알킬 기이다. 일부 이러한 실시 형태에서, 각각의 R4는 1 내지 10개, 대안적으로 1 내지 8개, 대안적으로 1 내지 6개, 대안적으로 1 내지 4개, 대안적으로 1 내지 3개, 대안적으로 1 내지 2개의 탄소 원자(들)를 갖는 독립적으로 선택되는 알킬 기이다.
특정 실시 형태에서, 각각의 R4는 메틸이고, 실록산 모이어티 Y1은 하기 구조 (i) 내지 구조 (iv) 중 하나를 갖는다:
Figure pct00006
(i),
Figure pct00007
(ii),
Figure pct00008
(iii), 및
Figure pct00009
(iv).
소정 실시 형태에서, 실록산 모이어티 Y1은 하기 일반 화학식을 갖는 선형 실록산 모이어티이다:
Figure pct00010
상기 식에서, 0 ≤ n ≤ 100이고, 하첨자 o는 2 내지 6이고, 하첨자 p는 0 또는 1이고, 하첨자 q는 0 또는 1이고, 하첨자 r은 0 내지 9이고, 하첨자 s는 0 또는 1이고, 하첨자 t는 0 또는 2이고, s+t>0이고, 각각의 R4는 독립적으로 선택되며 상기에 정의된 바와 같다. 예를 들어, 일부 이러한 실시 형태에서, 각각의 R4는 메틸이어서, 실록산 모이어티 Y1은 하기 일반 화학식을 갖는 선형 실록산 모이어티이다:
Figure pct00011
상기 식에서, 하첨자 n, o, p, q, r, s, 및 t는 상기에 정의된 바와 같다. 그러나, 임의의 R4는 상기에 기재된 것들과 같은 다른 하이드로카르빌 기로부터 선택될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
일반적으로, Y1의 선형 실록산 모이어티와 관련하여, 하첨자 n은 상기 하첨자 m과 동등하므로, 0 내지 100(종점 포함)의 값을 나타낸다. 마찬가지로, 하첨자 n은 0 내지 80, 예컨대 0 내지 60, 대안적으로 0 내지 40, 대안적으로 0 내지 20, 대안적으로 0 내지 19, 대안적으로 0 내지 18, 대안적으로 0 내지 17, 대안적으로 0 내지 16, 대안적으로 0 내지 15, 대안적으로 0 내지 14, 대안적으로 0 내지 13, 대안적으로 0 내지 12, 대안적으로 0 내지 11, 대안적으로 0 내지 10, 대안적으로 0 내지 9, 대안적으로 0 내지 8, 대안적으로 0 내지 7, 대안적으로 0 내지 6, 대안적으로 0 내지 5, 대안적으로 0 내지 4, 대안적으로 0 내지 3, 대안적으로 0 내지 2, 대안적으로 0 내지 1일 수 있으며, 대안적으로 0이다. 소정 실시 형태에서, 하첨자 n은 0이어서, 하첨자 q로 표시된 세그먼트에서 선형 실록산 모이어티 Y1에는 [D] 실록시 단위가 없다(즉, q가 1인 경우). 그러나, 다른 실시 형태에서, 하첨자 q는 1이고 하첨자 n은 1 이상이어서, 하첨자 q로 표시된 선형 실록산 모이어티 Y1의 세그먼트는 하나 이상의 [D] 실록시 단위를 포함한다. 예를 들어, 이러한 실시 형태에서, 하첨자 n은 1 내지 100, 예컨대 5 내지 100, 대안적으로 5 내지 90, 대안적으로 5 내지 80, 대안적으로 5 내지 70, 대안적으로 7 내지 70이어서, 하첨자 q로 표시된 선형 실록산 모이어티 Y1의 세그먼트는 이들 범위 중 하나의 수의 [D] 실록시 단위를 포함한다.
하첨자 o는 2 내지 6이어서, 하첨자 o로 표시된 세그먼트는 C2-C6 알킬렌 기, 예컨대 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌 또는 헥실렌 기이다. 마찬가지로, 하첨자 r은 0 내지 9이고, 하첨자 r로 표시된 세그먼트는, r이 1 이상인 경우, C1-C9 알킬렌 기, 예컨대 하첨자 o에 대해 상기에 기재된 것들 중 임의의 것, 또는 헵틸렌, 옥틸렌, 또는 노닐렌 기이다.
하첨자 s 및 t는 선형 실록산 모이어티 Y1의 말단 규소 원자의 치환을 나타낸다. 일반적으로, 하첨자 s 및 t 중 하나 이상은 0 초과이다(즉, s+t>0). 예를 들어, 소정 실시 형태에서, 하첨자 s는 1이고 하첨자 t는 0이다. 다른 실시 형태에서, 하첨자 s는 0이고 하첨자 t는 2이다. 특정 실시 형태에서, 상기 선형 실록산 모이어티 Y1의 일반 화학식은 하첨자 s가 1이면 하첨자 t가 0이고 하첨자 s가 0이면 하첨자 t가 2인 조건을 따른다.
일부 실시 형태에서, 하첨자 q는 0이고, 하첨자 t는 2이어서, Y1은 하기 일반 화학식의 MD'M 실록산이다:
Figure pct00012
상기 식에서, 각각의 R4, 하첨자 r, 및 하첨자 m은 상기에 정의된 바와 같다. 당업자는, 이러한 실시 형태에서, 전술한 일반 화학식 내에서의 상이한 선택이 선형 실록산 모이어티 Y1의 동일한 특정 구조를 달성할 것임을 인식할 것이다. 특히, 하첨자 r이 0인 경우, 선형 실록산 모이어티 Y1은, 0 또는 1로서의 하첨자 s의 선택과는 독립적으로, 화학식 -Si(OSiR4 3)2(R4)의 MD'M 실록산일 것이다. 예를 들어, 소정 실시 형태에서, 하첨자 q는 0이고, 하첨자 r은 0이고, 하첨자 t는 2이고, 각각의 R4는 메틸이어서, Y1은 하기 화학식의 MD'M 실록산이다:
Figure pct00013
.
특정 실시 형태에서, 하첨자 p는 0이고, 하첨자 q는 1이고, 하첨자 s는 1이고, 하첨자 t는 0이고, 각각의 R4는 메틸이어서, Y1은 하기 화학식을 갖는다:
Figure pct00014
상기 식에서, 하첨자 n 및 r은 상기에 정의 및 기재된 바와 같다. 일부 이러한 실시 형태에서, 하첨자 r은 4 또는 6이다. 이러한 또는 다른 이러한 실시 형태에서, 하첨자 n은 1 이상, 예컨대 5 내지 70이다.
소정 실시 형태에서, 하첨자 q는 1이고, 하첨자 p는 1이고, 하첨자 n은 1이어서, Y1은 하기 화학식을 갖는다:
Figure pct00015
상기 식에서 각각의 R4 및 하첨자 o, r, s 및 t는 상기에 정의된 바와 같다. 예를 들어, 소정의 이러한 실시 형태에서, 하첨자 o는 2이고, 하첨자 s는 0이고, 하첨자 t는 2이고, 각각의 R4는 메틸이다. 다른 이러한 실시 형태에서, 하첨자 o는 2이고, 하첨자 s는 1이고, 하첨자 r은 0이고, 하첨자 t는 2이고, 각각의 R 또는 4는 메틸이다. 전술한 실시 형태 둘 모두에서, Y1은 하기 화학식을 갖는다:
Figure pct00016
.
추가로 화학식 I과 관련하여, 상기에 소개된 바와 같이, 각각의 D1은 독립적으로 선택되는 2가 연결기이다. D1에 적합한 2가 연결기는 특별히 제한되지 않는다. 전형적으로, 2가 연결기 D1은 2가 탄화수소 기로부터 선택된다. 이러한 탄화수소 기의 예는 R과 관련하여 상기에 제시된 것들 중 임의의 것과 같은, 상기에 기재된 하이드로카르빌 및 탄화수소 기의 2가 형태를 포함한다. 이와 같이, 2가 연결기 D1에 적합한 탄화수소 기는 치환 또는 비치환, 및 선형, 분지형 및/또는 환형일 수 있음이 이해될 것이다.
일부 실시 형태에서, 2가 연결기 D1은 선형 또는 분지형 탄화수소 모이어티, 예를 들어, 치환 또는 비치환된 알킬 기, 알킬렌 기 등을 포함하며, 대안적으로 그러한 모이어티이다. 예를 들어, 소정 실시 형태에서, 2가 연결기 D1은 C1-C18 탄화수소 모이어티, 예를 들어, 화학식 -(CH2)d-(여기서, 하첨자 d는 1 내지 18임)를 갖는 선형 탄화수소 모이어티를 포함하며, 대안적으로 그러한 모이어티이다. 일부 이러한 실시 형태에서, 하첨자 d는 1 내지 16, 예컨대 1 내지 12, 대안적으로 1 내지 10, 대안적으로 1 내지 8, 대안적으로 1 내지 6, 대안적으로 2 내지 6, 대안적으로 2 내지 4이다. 소정 실시 형태에서, 하첨자 d는 3이어서, 2가 연결기 D1은 프로필렌(즉, 3개의 탄소 원자의 사슬)을 포함하며, 대안적으로 그러한 프로필렌이다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 하첨자 d로 표시된 각각의 단위는 메틸렌 단위여서, 선형 탄화수소 모이어티는 알킬렌 기로 정의되거나 달리 지칭될 수 있다. 각각의 메틸렌 기는 독립적으로 비치환 및 비분지형, 또는 치환(예를 들어, 수소 원자가 비-수소 원자 또는 기로 대체됨) 및/또는 분지형(예를 들어, 수소 원자가 알킬 기로 대체됨)일 수 있음이 또한 이해될 것이다. 소정 실시 형태에서, 2가 연결기 D1은 비치환된 알킬렌 기를 포함하고, 대안적으로 비치환된 알킬렌 기이다.
일부 실시 형태에서, 2가 연결기 D1은 치환된 탄화수소 모이어티, 예컨대 치환된 알킬렌 기를 포함하며, 대안적으로 그러한 모이어티이다. 이러한 실시 형태에서, 2가 연결기 D1은 2개 이상의 탄소 원자 및 하나 이상의 헤테로원자(예컨대 O, N, S 등)를 갖는 탄소 골격을 포함할 수 있어서, 골격은 에테르 모이어티, 아민 모이어티 등을 포함한다. 예를 들어, 특정 실시 형태에서, 2가 연결기 D1은 아미노 치환된 탄화수소 기(즉, 질소-치환된 탄소 사슬/골격을 포함하는 탄화수소)를 포함하며, 대안적으로 그러한 탄화수소 기이다. 예를 들어, 일부 이러한 실시 형태에서, 2가 연결기 D1은 화학식 -D3-N(R4)-D3-을 갖는 아미노 치환된 탄화수소이고, 각각의 D3은 독립적으로 선택되는 2가 탄화수소 기이고, R4는 상기에 정의된 바와 같다(즉, 하이드로카르빌 기, 예컨대 알킬 기(예를 들어 메틸, 에틸 등). 소정 실시 형태에서, R4는 전술한 화학식의 아미노 치환된 탄화수소에서 메틸이다. 각각의 D3은 전형적으로 독립적으로 선택되는 알킬렌 기, 예컨대, 2가 연결기 D1과 관련하여 상기에 기재된 것들 중 임의의 것을 포함한다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 각각의 D3은 1 내지 8개의 탄소 원자, 예컨대 2 내지 8개, 대안적으로 2 내지 6개, 대안적으로 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기로부터 독립적으로 선택된다. 소정 실시 형태에서, 각각의 D3은 프로필렌(즉, -(CH2)3-)이다. 그러나, 하나 또는 둘 모두의 D3이 다른 2가 연결기(즉, 상기에 기재된 알킬렌 기 이외의 것)일 수 있거나 이를 포함할 수 있음이 이해되어야 한다. 더욱이, 각각의 D3은 치환 또는 비치환, 선형 또는 분지형, 및 이들의 다양한 조합일 수 있다.
계속 화학식 I과 관련하여, 상기에 소개된 바와 같이, X1은 에폭사이드-작용성 모이어티, 즉, 에폭사이드 기를 포함하는 모이어티를 나타낸다. 에폭사이드 기는 특별히 한정되지 않으며, 에폭사이드를 포함하는 임의의 기(예를 들어, 2개의 탄소의 3-원자 환형 에테르)일 수 있다. 예를 들어, X1은 환형 에폭사이드 또는 선형 에폭사이드를 포함할 수 있거나 환형 에폭사이드 또는 선형 에폭사이드일 수 있다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 일반적으로 에폭사이드(예를 들어, 에폭사이드 기)는 2개의 에폭사이드 탄소가 구성하는 탄소 골격의 측면에서 기술된다(예를 들어, 알켄의 에폭시화에 의해 유도된 에폭시알칸). 예를 들어, 선형 에폭사이드는 일반적으로 동일한 산소 원자에 결합된 2개의 인접한 탄소 원자를 포함하는 선형 탄화수소를 포함한다. 유사하게, 환형 에폭사이드는 일반적으로 동일한 산소 원자에 결합된 2개의 인접한 탄소 원자를 포함하는 환형 탄화수소를 포함하며, 여기서 하나 이상의, 그러나 전형적으로 둘 모두의 인접한 탄소 원자는 환형 구조의 고리 내에 있다(즉, 에폭사이드 고리 및 탄화수소 고리 둘 모두의 일부이다). 에폭사이드는 말단 에폭사이드 또는 내부 에폭사이드일 수 있다. X1에 적합한 에폭사이드의 구체적인 예는 에폭시알킬 기(예를 들어, 에폭시에틸 기, 에폭시프로필 기(즉, 옥시라닐메틸 기), 옥시라닐부틸 기, 에폭시헥실 기, 옥시라닐옥틸 기 등), 에폭시사이클로알킬 기(예를 들어, 에폭시사이클로펜틸 기, 에폭시사이클로헥실 기 등), 글리시딜옥시알킬 기(예를 들어, 3-글리시딜옥시프로필 기, 4-글리시딜옥시부틸 기 등) 등을 포함한다. 당업자는 그러한 에폭사이드 기가 치환되거나 비치환될 수 있음을 이해할 것이다.
소정 실시 형태에서, X1은 화학식
Figure pct00017
의 에폭시에틸 기 또는 화학식
Figure pct00018
의 에폭시사이클로헥실 기로 치환된 하이드로카르빌 기를 포함하며, 대안적으로 그러한 기이다. 특정 실시 형태에서, X1은 화학식
Figure pct00019
의 에폭시프로필 기이다.
추가로 화학식 I과 관련하여, 상기에 소개된 바와 같이, 각각의 R1은 H 및 CH3으로부터 독립적으로 선택된다. 달리 말하면, R1은 하첨자 a로 표시된 각각의 모이어티에서 독립적으로 H 또는 CH3, 하첨자 b로 표시된 각각의 모이어티에서 독립적으로 H 또는 CH3, 그리고 하첨자 c로 표시된 각각의 모이어티에서 독립적으로 H 또는 CH3이다. 소정 실시 형태에서, R1은 하첨자 a로 표시된 각각의 모이어티에서 CH3이다. 이들 또는 다른 실시 형태에서, R1은 하첨자 b로 표시된 각각의 모이어티에서 CH3이다. 이들 또는 다른 실시 형태에서, R1은 하첨자 c로 표시된 각각의 모이어티에서 CH3이다. 소정 실시 형태에서, R1은 하첨자 a 및 b로 표시된 각각의 모이어티에서 CH3이고, R1은 하첨자 c로 표시된 각각의 모이어티에서 H이다. 그러나, 하첨자 a, b, 및/또는 c로 표시된 모이어티는 상이한 R1 기의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소정 실시 형태에서, R1은 하첨자 c로 표시된 모이어티의 우세한 양에서 H이고, R1은 하첨자 c로 표시된 나머지 모이어티에서 CH3이다.
추가로 화학식 I과 관련하여, 상기에 소개된 바와 같이, R2는 치환 또는 비치환된 하이드로카르빌 기를 나타낸다. 이러한 하이드로카르빌 기의 예는 R에 대해 상기에 기재된 것들을 포함한다.
일부 실시 형태에서, R2는 1 내지 20개 탄소 원자를 갖는 하이드로카르빌 기이다. 소정의 이러한 실시 형태에서, R2는 알킬 기를 포함하며, 대안적으로 알킬 기이다. 적합한 알킬 기는 선형, 분지형, 환형(예를 들어, 모노사이클릭 또는 폴리사이클릭), 또는 이들의 조합일 수 있는 포화 알킬 기를 포함한다. 이러한 알킬 기의 예는 일반 화학식 CjH2j-2k+1을 갖는 것들을 포함하며, 상기 식에서, 하첨자 j는 1 내지 20(즉, 알킬 기에 존재하는 탄소 원자의 수)이고, 하첨자 k는 독립적인 고리/환형 루프의 수이고, 하첨자 j로 표기된 하나 이상의 탄소 원자는 상기 화학식 I에서 R2에 결합된 것으로 나타나 있는 카르복실 산소에 결합된다. 이러한 알킬 기의 선형 및 분지형 이성질체(즉, 알킬 기에 환형 기가 없어서 하첨자 k=0인 경우)의 예는 일반 화학식 CjH2j+1을 갖는 것들을 포함하며, 상기 식에서, 하첨자 j는 상기에 정의된 바와 같고, 하첨자 j로 표기된 하나 이상의 탄소 원자는 상기 화학식 I에서 R2에 결합된 것으로 나타나 있는 카르복실 산소에 결합된다. 모노사이클릭 알킬 기의 예는 일반 화학식 CjH2j-1을 갖는 것들을 포함하며, 상기 식에서, 하첨자 j는 상기에 정의된 바와 같고, 하첨자 j로 표기된 하나 이상의 탄소 원자는 상기 화학식 I에서 R2에 결합된 것으로 나타나 있는 카르복실 산소에 결합된다. 이러한 알킬 기의 구체적인 예는 메틸 기, 에틸 기, 프로필 기, 부틸 기, 펜틸 기, 헥실 기, 헵틸 기, 옥틸 기, 노닐 기, 데실 기, 운데실 기, 도데실 기, 트라이데실 기, 테트라데실 기, 펜타데실 기, 헥사데실 기, 헵타데실 기, 옥타데실 기, 노나데실 기 및 에이코실 기를 포함하며, 이들의 선형, 분지형, 및/또는 환형 이성질체를 포함한다. 예를 들어, 펜틸 기는 n-펜틸(즉, 선형 이성질체) 및 사이클로펜틸(즉, 환형 이성질체)뿐만 아니라 분지형 이성질체, 예컨대 아이소펜틸(즉, 3-메틸부틸), 네오펜틸(즉, 2,2-다이메틸프로판), tert-펜틸(즉, 2-메틸부탄-2-일), sec-펜틸(즉, 펜탄-2-일), sec-아이소펜틸(즉, 3-메틸부탄-2-일 등), 3-펜틸(즉, 펜탄-3-일) 및 활성 펜틸(즉, 2-메틸부틸)을 포함한다.
소정 실시 형태에서, 각각의 R2는 1 내지 12개, 대안적으로 1 내지 8개, 대안적으로 2 내지 8개, 대안적으로 2 내지 6개의 탄소 원자(들)를 갖는 알킬 기로부터 독립적으로 선택된다. 이러한 실시 형태에서, 각각의 R2는 전형적으로 메틸 기, 에틸 기, 프로필 기(예를 들어, n-프로필 및 아이소-프로필 기), 부틸 기(예를 들어, n-부틸, sec-부틸, 아이소-부틸, 및 tert-부틸 기), 펜틸 기(예를 들어, 상기에 기재된 것들), 헥실 기, 헵틸 기 등뿐만 아니라 이들의 유도체 및/또는 변형으로부터 선택된다. 이러한 알킬 기의 유도체 및/또는 변형의 예는 이의 치환된 버전을 포함한다. 예를 들어, R2는 하이드록실 에틸 기를 포함할 수 있고, 대안적으로 하이드록실 에틸 기일 수 있으며, 이는 상기에 기재된 에틸 기의 유도체 및/또는 변형인 것으로 이해될 것이다. 마찬가지로, R2는 아세토아세톡시에틸 기를 포함할 수 있고, 대안적으로 아세토아세톡시에틸 기일 수 있으며, 이는 또한 상기에 기재된 에틸 기의 유도체 및/또는 변형(예컨대 아세토아세톡시-치환된 에틸 기로서)뿐만 아니라, 상기에 기재된 다른 하이드로카르빌 기의 유도체 및/또는 변형(예컨대 에스테르 및 케톤 등으로 치환된 헥실 기인 것으로 이해될 것이다.
소정 실시 형태에서, 각각의 R2는 에틸, n-부틸, 아이소부틸, 아이소보르닐, 사이클로헥실, 네오펜틸, 2-에틸헥실, 히드록시에틸, 및 아세토아세톡시에틸 기로부터 독립적으로 선택된다. 특정 실시 형태에서, 하나 이상의 R2는 부틸 기(예컨대 n-부틸)이다.
하첨자 a, b 및 c는 상기 화학식 I에 나타나 있는 단량체 단위의 수를 나타내며, 여기서, 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)은 하첨자 a로 표시된 모이어티 1개 이상(즉, 하첨자 a ≥ 1), 하첨자 b로 표시된 모이어티 1개 이상(즉, 하첨자 b ≥ 1), 및 선택적으로, 하첨자 c로 표시된 모이어티 1개 이상(즉, 하첨자 c ≥ 0)을 포함한다. 달리 말하면, 일반적으로, 하첨자 a는 1 이상, 대안적으로 1 초과이고, 하첨자 b는 1 이상, 대안적으로 1 초과이고, 하첨자 c는 0, 1 또는 1 초과이다. 소정 실시 형태에서, 하첨자 a는 1 내지 100, 예컨대 1 내지 80, 대안적으로 1 내지 70, 대안적으로 1 내지 60, 대안적으로 1 내지 50, 대안적으로 1 내지 40, 대안적으로 1 내지 30, 대안적으로 1 내지 25, 대안적으로 5 내지 25의 값이다. 이들 또는 다른 실시 형태에서, 하첨자 b는 1 내지 100, 예컨대 1 내지 80, 대안적으로 1 내지 70, 대안적으로 1 내지 60, 대안적으로 1 내지 50, 대안적으로 1 내지 40, 대안적으로 1 내지 30, 대안적으로 1 내지 20, 대안적으로 1 내지 10의 값이다. 소정 실시 형태에서, 하첨자 b는 2 내지 30, 예컨대 2 내지 25, 대안적으로 2 내지 20, 대안적으로 2 내지 10, 대안적으로 2 내지 5의 값이다. 특정 실시 형태에서, 하첨자 c는 0이다. 다른 실시 형태에서, 하첨자 c는 1 이상이다. 예를 들어, 일부 이러한 실시 형태에서, 하첨자 c는 1 내지 100, 예컨대 1 내지 80, 대안적으로 1 내지 70, 대안적으로 1 내지 60, 대안적으로 1 내지 50, 대안적으로 1 내지 40, 대안적으로 1 내지 30, 대안적으로 1 내지 20, 대안적으로 1 내지 15의 값이다. 일부 실시 형태에서, 이형 코팅 조성물은 2 내지 100 중량%, 예컨대 2 내지 50, 대안적으로 5 내지 50, 대안적으로 10 내지 50 중량%의 DP를 포함하는 에멀젼으로서 제조된다.
소정 실시 형태에서, 하첨자 b로 표시된 모이어티(즉, 에폭사이드-작용성 모이어티 X1을 포함하는 단량체 단위)는 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I) 내의 단량체 단위의 총 수의 30% 이상(즉, b≥[0.3*(a+b+c)], 또는 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)의 30 몰% 이상)을 구성한다. 특정 실시 형태에서, 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)은 단량체 단위 a, b, 및 c의 총량을 기준으로 35 몰% 이상, 대안적으로 40 몰% 이상, 대안적으로 40 내지 60 몰%, 대안적으로 40 내지 50 몰%의 양으로 하첨자 b로 표시된 모이어티를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)은 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)을 제조하는데 사용되는 단량체의 총 중량을 기준으로 10 내지 40 중량%, 예컨대, 10 내지 30 중량%, 대안적으로 15 내지 30 중량%로 하첨자 b로 표시된 모이어티를 포함한다.
하첨자 a, b 및 c로 표시된 모이어티는 독립적으로 선택됨이 이해될 것이다. 이와 같이, 예를 들어, 하첨자 a가 2 이상인 경우, 실리콘-아크릴레이트 중합체는 하첨자 a로 표시된 하나 초과의 모이어티를 포함할 수 있다(즉, R1, D1, 및/또는 Y1의 상이한 선택에 의해 서로 상이함). 마찬가지로, 하첨자 b가 2 이상인 경우, 실리콘-아크릴레이트 중합체는 하첨자 b로 표시된 하나 초과의 모이어티를 포함할 수 있다(즉, R1 및/또는 X1의 상이한 선택에 의해 서로 상이함). 유사하게, 하첨자 c가 2 이상인 경우, 실리콘-아크릴레이트 중합체는 하첨자 c로 표시된 하나 초과의 모이어티를 포함할 수 있다(즉, R1 및/또는 R2의 상이한 선택에 의해 서로 상이함). 예를 들어, 소정 실시 형태에서, 하첨자 c는 0이고, 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)은 Y1의 상이한 선택에 의해 서로 상이한 하첨자 a로 표시된 하나 초과의 모이어티를 포함하여서, 상기 화학식 I은 다음의 일반 단위 화학식으로 재작성될 수 있다:
Figure pct00020
상기 식에서, Y2 및 Y3은 상기에 기재된 실록산 모이어티 Y1의 상이한 선택이고, 하첨자 a'는 1 이상이고, 하첨자 a"는 1 이상이고, a'+a"=a이고 (즉, 하첨자 a'와 a''의 합은 상기에 기재된 화학식 I의 하첨자 a와 같고), 및 각각의 R1, D1, X1, 및 하첨자 b는 상기에 정의 및 기재된 바와 같다. 일부 이러한 실시 형태에서, 예를 들어, 각각의 Y2는 독립적으로 일반 화학식 -Si(R3)3을 갖는 분지형 실록산 모이어티이고, 각각의 Y3은 독립적으로 하기 일반 화학식을 갖는 선형 실록산 모이어티이다:
Figure pct00021
상기 식에서, 각각의 변수는 실록산 모이어티 Y1의 동일한 특정 모이어티와 관련하여 상기에 기재된 바와 같다. 당업자는 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I) 내의 다른 조합 및 변화가, 즉 하첨자 a, b 및 c로 표시된 모이어티와 관련하여, 본 명세서의 설명 및 실시예의 한도 내에서 동일하게 가능함을 이해할 것이다.
소정 실시 형태에서, 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)은 500 Da 이상 75000 Da 미만의 중량 평균 분자량(Mw)을 포함한다. 예를 들어, 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)은 500 내지 70000, 대안적으로 1000 내지 70000, 대안적으로 1000 내지 60000, 대안적으로 1000 내지 50000, 대안적으로 2000 내지 50000, 대안적으로 2500 내지 50000 Da의 Mw를 포함할 수 있다. 소정 실시 형태에서, 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)은 500 Da 이상 7500 Da 미만의 수 평균 분자량(Mn)을 포함한다. 예를 들어, 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)은 500 내지 70000, 대안적으로 1000 내지 70000, 대안적으로 1000 내지 60000, 대안적으로 1000 내지 50000, 대안적으로 1000 내지 40000, 대안적으로 1000 내지 35000, 대안적으로 2000 내지 35000, 대안적으로 2500 내지 35000 Da의 Mn을 포함할 수 있다. 소정 실시 형태에서, 실리콘-아크릴레이트 중합체는 1000 내지 50000, 대안적으로 2000 내지 45000, 대안적으로 3000 내지 45000 Da의 피크 분자량(Mp)(즉, 분자량 분포 모드를 나타내는 평균 분자량)을 포함한다. 특정 실시 형태에서, 실리콘-아크릴레이트 중합체는 1000 내지 20000, 예컨대 1000 내지 15000, 대안적으로 1000 내지 10000, 대안적으로 1000 내지 5000 Da의 피크 분자량(Mp)을 포함한다. 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)의 분자량(들)은 당업계에 공지된 기술, 예컨대 폴리스티렌 표준물에 대비하여 겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 통해 (예를 들어, 크기 배제 크로마토그래피(GPC/SEC)를 사용하여) 용이하게 결정될 수 있다.
일반적으로, 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 5 내지 25 중량%의 양으로 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)을 포함한다. 소정 실시 형태에서, 조성물은 조성물 중의 성분 (I), 성분 (II) 및 성분 (III)의 총 중량을 기준으로 5 내지 20 중량%, 예컨대 5 내지 19 중량%, 대안적으로 5 내지 18 중량%, 대안적으로 6 내지 18 중량%의 양으로 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 5 내지 20 중량%, 예컨대 5 내지 19 중량%, 대안적으로 5 내지 18 중량%, 대안적으로 6 내지 18 중량%의 양으로 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)을 포함한다.
상기에 소개된 바와 같이, 조성물의 성분 (II)는 아미노실록산이다. 일반적으로, 아미노실록산 (II)는 실리콘 골격, 및 분자당 평균 2개 이상의 아민 작용기를 갖는 아민-작용성 폴리실록산을 포함하며, 대안적으로 그러한 폴리실록산이다. 아민 작용기는 실리콘 골격을 따라 어디에든, 예컨대 말단 위치, 펜던트 위치, 또는 둘 모두에 위치할 수 있다. 아민 작용기는 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)의 에폭사이드 기(즉, 상기에 기재된 에폭사이드-작용성 모이어티 X1에 존재하는 것)와 반응성이어서, 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)과 아미노실록산 (II)가 함께 (예를 들어, 가교결합 반응에서) 반응하여 그로부터 경화된/네트워크화된 생성물을 제조할 수 있도록 구성된다. 아민 작용기 이외에, 아미노실록산 (II)는 특별히 제한되지 않으며, 아미노실록산 (II)가 분자당 평균 2개 이상의 아민 작용기를 포함하는 한, [M], [D], [T] 및/또는 [Q] 실록시 단위의 임의의 조합을 포함할 수 있으며, 이러한 단위는 상기에 기재되어 있다. 아미노실록산 (II)의 실록시 단위는 다양한 방식으로 조합되어 환형, 선형, 분지형 및/또는 수지상(예를 들어, 3차원 네트워크) 구조를, 즉 실리콘 골격에서, 형성할 수 있다. 이와 같이, 아미노실록산 (II)의 실리콘 골격은 [M], [D], [T] 및/또는 [Q] 단위의 선택에 따라 단량체성, 중합체성, 올리고머성, 선형, 분지형, 환형 및/또는 수지상일 수 있다. 마찬가지로, 아미노실록산 (II) 그 자체는 선형, 분지형, 부분 분지형, 환형, 수지상(즉, 3차원 네트워크를 가짐)일 수 있거나, 또는 상이한 구조들의 조합을 포함할 수 있다.
일반적으로, 아미노실록산 (II)는 완전히 축약된 화학식: R8 iSiO(4-i)/2를 가질 수 있으며, 상기 식에서, 각각의 R8은 하이드로카르빌 기, 알콕시 및/또는 아릴옥시 기, 및 아민 기로부터 독립적으로 선택되되, 단, 각각의 분자에서, 평균 2개 이상의 R8은 각각 아민 기를 포함하고, 하첨자 i는 0 < i ≤ 3.5가 되도록 선택된다. 소정 실시 형태에서, 아미노실록산 (II)는 일반 평균 단위 화학식 [R8 iSiO(4-i)/2]h (상기 식에서, 하첨자 h는 1 이상이고; 하첨자 i는 하첨자 h로 표시된 각각의 모이어티에서 1, 2 및 3으로부터 독립적으로 선택되되, 단, h + i > 2이고; 각각의 R8은 하이드로카르빌 기, 알콕시 및/또는 아릴옥시 기, 실록시 기 및 아민 기(즉, 예컨대 상기에 기재된 것들 중 임의의 것)로부터 독립적으로 선택되되, 단, 아미노실록산 (II)의 분자당 평균 2개 이상의 R8은 아민 기임)를 가질 수 있다.
R8에 적합한 하이드로카르빌 기, 알콕시 기, 및 아릴옥시 기는 R과 관련하여 상기에 기재된 바와 같고, R8에 적합한 아민 기는 1차 또는 2차 아민 기(즉, 에폭사이드-반응성 아민 기)로 치환된 상기에 기재된 하이드로카르빌 또는 알콕시 기 중 임의의 것을 포함한다. 소정 실시 형태에서, 각각의 R8은 하이드로카르빌 기, 알콕시아릴옥시 기, 및 아민 기로부터 독립적으로 선택된다. 소정 실시 형태에서, 각각의 R8은 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기(예를 들어, 메틸, 에틸 및 프로필 기(즉, n-프로필 및 아이소프로필 기) 등), 6 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기(예를 들어, 페닐 기 등), 및 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화 알킬 기(예를 들어 클로로메틸, 클로로프로필, 및 트라이플루오로프로필 기 등) 및 아민 기로부터 독립적으로 선택된다. 구체적인 실시 형태에서, 아민 기가 아닌 각각의 R8은 메틸 기이다.
아미노실록산 (II)의 상기 평균 단위 화학식은 대안적으로 [R8 3SiO1/2]x[R8 2SiO2/2]y[8SiO3/2]z[SiO4/2]w로 기재될 수 있으며, 여기서, R8은 상기에 정의된 바와 같고, 하첨자 x, y, z, 및 w는 x + y + z + w = 1이되, 단 x + y + z > 0이도록 하는 각각 반복 [M], [D], [T] 및 [Q] 단위를 나타내는 각각의 몰 분율이다. 당업자는 그러한 [M], [D], [T] 및 [Q] 단위 및 이들의 몰 분율이 상기 평균 단위 화학식의 하첨자 x, y, z, 및 w에 어떻게 영향을 미치는지 이해한다. 예를 들어, [T] 단위(예를 들어, 하첨자 z로 표시됨) 및/또는 [Q] 단위(예를 들어, 하첨자 w로 표시됨)는 전형적으로 아미노실록산 수지에 존재하는 반면, 아미노실록산 중합체(예를 들어, 아미노실리콘)에는 전형적으로 이러한 [T] 단위 및/또는 [Q] 단위가 없다. 하첨자 x로 표시된 [D] 단위는 전형적으로 둘 모두의 아미노실록산 수지 중합체에 존재한다. 그러나, 이러한 [D] 단위는 아미노실록산 수지 및 분지형 아미노실록산에 또한 존재할 수 있다. 소정 실시 형태에서, 아미노실록산 (II)에는 [Q] 단위가 실질적으로 없어서, 대안적으로 없어서(예를 들어, 하첨자 w가 0인 경우), 아미노실록산 (II)는 하기 일반 화학식을 갖는다:
[R8 3SiO1/2]x[R8 2SiO2/2]y[8SiO3/2]z
상기 식에서, R8 및 하첨자 x, y 및 z는 상기에 정의된 바와 같다.
소정 실시 형태에서, 아미노실록산 (II)는 실질적으로 선형일 수 있고, 대안적으로 선형이다. 이러한 실시 형태에서, 아미노실록산 (II)는 축약된 화학식: R8 iSiO(4-i)/2를 가질 수 있으며, 여기서, 각각의 R8은 독립적으로 선택되며 상기에 정의된 바와 같고, 하첨자 i는 1.9 ≤ i≤ 2.2이도록 선택된다. 아미노실록산 (II)의 이러한 선형 예는, 예를 들어, 아미노실록산 (II)가 (예를 들어, 적절한 스핀들이 장착된 브룩필드(Brookfield) LV DV-E 점도계와 같은, 점도계를 통해 결정되는 바와 같이) 25℃에서 10 내지 30,000,000 mPa·s, 예컨대 10 내지 10,000,000, 대안적으로 100 내지 1,000,000, 대안적으로 100 내지 100,000 mPa·s의 점도를 포함하는 경우와 같이, 주위 조건 하에서(예를 들어 25℃에서) 유동성 액체로서 존재할 수 있다. 소정 실시 형태에서, 아미노실록산 (II)는 25℃에서 300 센티푸아즈(cP) 미만, 대안적으로 200 cP 미만, 대안적으로 10 내지 200 cP의 역학 점도를 나타낸다.
실질적으로 선형이거나 선형인 경우, 아미노실록산 (II)에는 [T] 및 [Q] 단위 둘 모두가 실질적으로 없어서, 대안적으로 없어서(예를 들어, 상기 화학식에서 z = 0 및 w = 0), 아미노실록산 (II)는 하기 일반 화학식을 갖는 MDM-유형 폴리실록산이다:
[R8 3SiO1/2]x[R8 2SiO2/2]y
상기 식에서, R8 및 하첨자 x 및 y는 상기에 정의된 바와 같다. 하첨자 x 및 y로 표시된 단위들의 각각은 독립적으로 선택되고, 아미노실록산 (II)의 분자당 2개 이상의 R8은 아민 기이기 때문에, 전술한 화학식은 다음과 같이 재작성될 수 있다:
[R10R9 2SiO1/2]x'[R10R9SiO2/2]y'[R9 2SiO3/2]y''[R9 3SiO1/2]x''
상기 식에서, 각각의 R9는 독립적으로 선택되는 1가 탄화수소 기이고; 각각의 R10은 아미노-작용기이고; 하첨자 x' 및 x''는 각각 독립적으로 0, 1 또는 2이고; 하첨자 y'는 0 이상이고; 하첨자 y"는 0 이상이되, 단, x' + x'' ≥2, x' + y' ≥ 2, 및 y' + y'' ≥ 1이다. 이러한 실시 형태에서, x'+x''+y'+y''는 일반적으로 3 내지 2,000이다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 하첨자 y''는 0 내지 1000, 대안적으로 1 내지 500, 대안적으로 1 내지 200일 수 있다. 이들 또는 다른 실시 형태에서, 하첨자 y'는 2 내지 500, 대안적으로 2 내지 200, 대안적으로 2 내지 100이다. 이러한 실시 형태에서, x' 및 x''는 각각 전형적으로 0 내지 10, 예컨대 2 내지 6이다.
R9에 적합한 1가 탄화수소 기는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 기, 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 아릴 기, 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화 알킬 기, 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화 아릴 기, 7 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 아르알킬 기, 및 7 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 할로겐화 아르알킬 기로 예시되며, 알킬, 아릴, 및 할로겐화된 알킬, 아르알킬 등은 상기에 기재 및 예시되어 있다. 일부 실시 형태에서, 각각의 R9는 알킬 기이다. 예를 들어, 소정 실시 형태에서, 각각의 R9는 독립적으로 메틸, 에틸 또는 프로필이다. 그러나, 각각의 R9는, 예를 들어, 특정 R9가 나타내는 이러한 기의 관점에서, 임의의 다른 R9와 동일하거나 상이하도록 선택될 수 있는 것으로 이해될 것이다. 그러나, 일부 실시 형태에서, 각각의 R9는 메틸 기이다.
아미노실록산 (II)가 실질적으로 선형, 대안적으로 선형인 경우, 2개 이상의 아민 작용기는 펜던트 위치, 말단 위치 또는 펜던트 위치와 말단 위치 둘 모두에서 규소 원자에 결합될 수 있다. 각각의 R9가 메틸인 구체적인 예로서, 아미노실록산 (II)는 펜던트 아민 작용기만을 가질 수 있으며, 따라서 평균 단위 화학식 [(CH3)3SiO1/2]2[(CH3)R10SiO2/2]y'[(CH3)2SiO2/2]y''를 포함할 수 있으며, 여기서, 하첨자 y' 및 y''는 상기에 정의되어 있되, 단, y'는 2 이상이고 각각의 R10은 상기에 정의 및 기재된 바와 같은 독립적으로 선택되는 아민 작용기이다. 이러한 평균 단위 화학식과 관련하여, 임의의 메틸 기는 상이한 1가 탄화수소 기(예컨대, 알킬 또는 아릴)로 대체될 수 있다. 대안적으로, 아미노실록산 (II)는 말단 아민 작용기만을 가질 수 있으며, 따라서 하기 평균 화학식을 포함할 수 있다: R10(CH3)2SiO[(CH3)2SiO]y''Si(CH3)2R10
상기 식에서, 하첨자 y'' 및 R10은 상기에 정의된 바와 같다. 이러한 평균 화학식과 관련하여, 아미노실록산 (II)가 아민 작용기로 말단화된 다이메틸 폴리실록산으로서 정의되거나 달리 기재될 수 있는 경우, 임의의 메틸 기가 상이한 1가 탄화수소 기로 대체될 수 있고, 각각의 R10이 본 명세서에 기재된 임의의 아민 작용기일 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 대안적으로, 아미노실록산 (II)는 말단 및 펜던트 아민 작용기 둘 모두를 가질 수 있으며, 따라서 하기 평균 단위 화학식을 포함할 수 있다: [R10(CH3)2SiO1/2]x'[R10(CH3)SiO2/2]y'[(CH3)2SiO2/2]y''
상기 식에서, 하첨자 x', y', y'', 및 R10의 각각은 상기에 정의된 바와 같다.
전술한 평균 단위 화학식에서 R10으로 표시된 아미노실록산 (II)의 아민 작용기는 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)의 옥시라닐 탄소 원자(즉, 상기에 기재된 에폭사이드-작용성 모이어티 X1에 존재하는 것)와 N-C 결합을 형성할 수 있으며, 특별히 달리 제한되지는 않는다. R10에 적합한 아민 작용기는 아미노실록산 (II)의 실록산 골격의 규소 원자에 직접 결합되거나 또는 이러한 규소 원자에 결합된 산소(예를 들어, 아미노알콕시 기, 아미노아릴옥시 기 등)에 결합된 아미노알킬, 아미노아릴, 아미노알크아릴 및 아미노아르알킬 기로 예시된다.
특정 실시 형태에서, 아미노실록산 (II)는 하기 일반 화학식을 갖는다:
[R9 3SiO1/2]x[(H2N-D3-)(R9)2SiO1/2]x'[R9 2SiO2/2]y[(H2N-D3-)(R9)SiO2/2]y'
각각의 D3은 독립적으로 선택되는 2가 연결기이고, R9 및 하첨자 x, x', y, 및 y'는 상기에 정의된 바와 같되, 단, 0 ≤ x + x' < 1, 0 < y + y' < 1, 및 x' + y' > 0이다.
D3에 적합한 2가 연결기는 특별히 제한되지 않는다. 전형적으로, 각각의 2가 연결기 D3은 2가 탄화수소 기, 예컨대 D1에 대해 상기에 기재된 것들 중 임의의 것으로부터 선택된다. 이와 같이, 2가 연결기 D3에 적합한 탄화수소 기는 치환 또는 비치환될 수 있고, 선형, 분지형 및/또는 환형일 수 있음이 이해될 것이다. 전형적으로, 각각의 2가 연결기 D3은, 대안적으로, 치환 또는 비치환된 선형 또는 분지형 알킬 기를 포함하며, 대안적으로 그러한 기이다. 소정 실시 형태에서, 각각의 2가 연결기 D3은 비치환된 알킬렌 기를 포함하고, 대안적으로 비치환된 알킬렌 기이다. 이러한 알킬렌 기의 예는, 사슬 내의 산소 원자로 선택적으로 치환된, 1 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 선형 알킬렌 기와 같은, 본 명세서에 기재된 것들 중 임의의 것을 포함한다. 예를 들어, 소정 실시 형태에서, D3은 아미노실록산 (II)의 실리콘 골격의 규소 원자(예를 들어, 상기 하첨자 x' 및/또는 y'로 표시된 단위의 규소 원자 중 하나)에 결합된 산소 원자를 포함한다.
예를 들어, 아민 기가 아닌 각각의 R8, 각각의 R9 등에 의해, 상기 다양한 화학식으로 표시된 규소-결합된 치환체와 관련하여, 아미노실록산 (II)는 임의의 특정 치환체의 함량의 관점에서 특징지어질 수 있다. 예를 들어, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 아미노실록산 (II)는 메틸 함량(즉, 메틸 기인 각각의 R8, R9 등의 수 또는 비율), 페닐 함량(즉, 페닐 기인 각각의 R8, R9 등의 수 또는 비율) 등의 관점에서 특징지어질 수 있다. 소정 실시 형태에서, 예를 들어, 아미노실록산 (II)는 아민 기가 아닌 규소-결합된 치환체의 총 수를 기준으로 90% 이상, 대안적으로 95% 이상, 대안적으로 98% 이상, 대안적으로 99% 이상, 대안적으로 99.5% 이상, 대안적으로 99.9% 이상, 대안적으로 99.99%% 이상과 같이 높은 메틸 함량을 갖는다. 특정 실시 형태에서, 아미노실록산 (II)는 아민 기가 아닌 규소-결합된 치환체의 총 수를 기준으로 10% 미만, 대안적으로 5% 미만, 대안적으로 2% 미만, 대안적으로 1% 미만, 대안적으로 0.5% 미만, 대안적으로 0.1% 미만, 대안적으로 0.01% 미만의 페닐 함량과 같이, 낮은 페닐 함량을 갖는다.
아미노실록산 (II)가 실질적으로 선형인 폴리오르가노실록산인 경우, 아미노실록산 (II)는 양측 분자 말단이 아미노-작용성 다이메틸실록시 기로 캡핑된 다이메틸폴리실록산, 양측 분자 말단이 다이메틸실록시 기로 캡핑된 메틸페닐폴리실록산, 양측 분자 말단이 아미노-작용성 다이메틸실록시 기로 캡핑된 메틸페닐실록산과 다이메틸실록산의 공중합체, 양측 분자 말단이 다이메틸비닐실록시 기로 캡핑된 메틸비닐실록산과 메틸페닐실록산의 공중합체, 양측 분자 말단이 아미노-작용성 다이메틸실록시 기로 캡핑된 다이메틸비닐실록산과 다이페닐실록산의 공중합체, 양측 분자 말단이 아미노-작용성 다이메틸실록시 기로 캡핑된 다이메틸실록산, 메틸페닐실록산, 및 다이페닐실록산의 공중합체, 양측 분자 말단이 트라이메틸실록시 기로 캡핑된 아미노-작용성 메틸실록산과 메틸페닐실록산의 공중합체, 양측 분자 말단이 트라이메틸실록시 기로 캡핑된 아미노-작용성 메틸실록산과 다이페닐실록산의 공중합체, 및 양측 분자 말단이 트라이메틸실록시 기로 캡핑된 아미노-작용성 메틸실록산, 메틸페닐실록산, 및 다이메틸실록산의 공중합체로 예시될 수 있다.
소정 실시 형태에서, 아미노실록산 (II)는 500 Da 이상 5000 Da 미만의 중량 평균 분자량(Mw)을 포함한다. 예를 들어, 아미노실록산 (II)는 500 내지 4000, 대안적으로 500 내지 3500, 대안적으로 500 내지 3000, 대안적으로 500 내지 2500, 대안적으로 500 내지 2000, 대안적으로 750 내지 2000, 대안적으로 750 내지 1500, 대안적으로 750 내지 1250 Da의 Mw를 포함할 수 있다. 소정 실시 형태에서, 아미노실록산 (II)는 500 Da 이상 5000 Da 미만의 수 평균 분자량(Mn)을 포함한다. 예를 들어, 아미노실록산 (II)는 500 내지 4000, 대안적으로 500 내지 3500, 대안적으로 500 내지 3000, 대안적으로 500 내지 2500, 대안적으로 500 내지 2000, 대안적으로 750 내지 2000, 대안적으로 750 내지 1500, 대안적으로 750 내지 1250 Da의 Mn을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 아미노실록산 (II)는 중합도(DP)가 2 내지 100, 예컨대 2 내지 75, 대안적으로 2 내지 50, 대안적으로 5 내지 50, 대안적으로 5 내지 25이다. 상기 실시 형태에서, 아미노실록산 (II)에 대해 제시된 비교적 낮은 분자량 범위는 하기에 추가로 상세히 기재된 바와 같이 임의의 담체 비히클/용매에 대한 필요 없이 적합한 유동성을 조성물에 제공한다. 그러나, 당업자는 본 발명의 범위를 벗어남이 없이, 이러한 담체 비히클/용매가 심지어 이러한 비교적 낮은 분자량의 아미노실록산과 함께 이용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 소정 실시 형태에서, 조성물은 담체 비히클을 포함하며, 이는 조성물을 경화시켜, 예를 들어, 경화물의 부피를 수축시켜 이의 전도도를 변경한(예를 들어, 증가시킨) 후에 제거될 수 있다. 마찬가지로, 이러한 담체 비히클/용매는 아미노실록산 (II)로서 사용하기에 또한 적합할 수 있는 상기에 제시된 범위를 벗어나는(예를 들어, 초과하는) 분자량을 갖는 아미노실록산과 조합하여 사용될 수 있다.
일반적으로, 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 20 중량%의 양으로 아미노실록산 (II)를 포함한다. 소정 실시 형태에서, 조성물은 조성물 내의 성분 (I), 성분 (II) 및 성분 (III)의 총 중량을 기준으로 1 내지 15 중량%, 예컨대 1 내지 14 중량%, 대안적으로 2 내지 14 중량%의 양으로 아미노실록산 (II)를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 1 내지 15 중량%, 예컨대 1 내지 14 중량%, 대안적으로 2 내지 14 중량%의 양으로 아미노실록산 (II)를 포함한다.
상기에 소개된 바와 같이, 아미노실록산 (II)의 아민 작용기는 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)의 에폭사이드 기와 반응하여 그로부터 경화된/네트워크화된 생성물을 제조하도록 구성된다. 더 구체적으로, 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)과 아미노실록산 (II)는, 성분 (II)의 아민 작용기와 성분 (I)의 X1 내의 에폭사이드 기 사이의 개환 아민-에폭사이드 반응에 기초한 가교결합 반응을 통해 서로와 반응성이다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 가교결합 반응은 아미노실록산-실리콘-아크릴레이트 공중합체("공중합체")를 제조하며, 이는 일반적으로 아미노실록산 가교결합된 실리콘-아크릴레이트 공중합체로 기재되거나 달리 표시될 수 있다.
조성물에 사용되는 성분 (I) 및 성분 (II)의 상대적인 양은, 예를 들어, 선택되는 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I) 및/또는 아미노실록산 (II), 이용되는 전도성 충전제 (III)의 유형 등에 기초하여 달라질 수 있다. 소정 실시 형태에서, 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)의 가교결합을 최대화하고/하거나 아미노실록산 (II)를 완전히 소비하기 위해 성분 (I) 및 성분 (II) 중 하나의 과량(예를 들어, 몰 및/또는 화학양론적)이 사용된다. 일반적으로, 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I) 및 아미노실록산 (II)는 10:1 내지 1:10, 대안적으로 8:1 내지 1:8, 대안적으로 6:1 내지 1:6, 대안적으로 4:1 내지 1:4, 대안적으로 2:1 내지 1:2, 대안적으로 1:1 (I):(II)의 몰 비로 조성물에 사용된다. 그러나, 상기의 특정 범위 밖의 비가 또한 이용될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 소정 실시 형태에서, 아미노실록산 (II)가, 예를 들어 후속 제거 동안 담체(즉, 용매, 희석제 등)로서 이용되는 경우와 같이, 아미노실록산 (II)는 상당한 과량으로(예를 들어, 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)의 가교결합 기의 화학량론적 양의 5배 이상, 대안적으로 10배 이상, 대안적으로 15배 이상, 대안적으로 20배 이상의 양으로) 이용된다. 그럼에도 불구하고, 당업자는 상기에 기재된 이론적 최대 반응성 비, 임의의 담체 비히클(들)의 존재 또는 배제, 이용되는 특정 성분 등을 비롯하여, 본 명세서에 기재된 실시 형태에 따른 공중합체를 제조하기 위한 다양한 성분들의 특정 양 및 비를 용이하게 선택할 것이다.
소정 실시 형태에서, 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I) 및 아미노실록산 (II)는 10:1 내지 1:10, 대안적으로 8:1 내지 1:8, 대안적으로 6:1 내지 1:6, 대안적으로 4:1 내지 1:4, 대안적으로 2:1 내지 1:2, 대안적으로 1:1, 대안적으로 1:0.8 [X1]:[NH]의 화학량론적 비로 이용되며, 여기서, [X1]는 실리콘-아크릴레이트 중합체 (i)의 에폭사이드 모이어티 X1의 수를 나타내고, [NH]는 아미노실록산 (II)의 아민 작용기의 수(즉, 상기에 기재된 다수의 실시 형태에서 아민-작용성 R8, R10 등의 수)를 나타내며, 이는 일반적으로 2 이상이다. 더 구체적으로, 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)과 아미노실록산 (II)의 가교결합은 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I) 내에 존재하는 가교결합성 기 X1의 수를 기준으로 이론적 최대치에서 일어난다. 특히, 상기 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)의 일반 화학식 I을 참조하면, X1로 표시된 각각의 에폭사이드-작용성 모이어티는 분자당 평균 2개 이상인, 아미노실록산 (II)의 아민 작용기 중 하나와 반응할 수 있어서, 이론적으로 완전한(즉, 최대) 가교결합 반응을 달성하기 위해서는 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)의 X1로 표시된 에폭사이드-작용성 모이어티 2개마다 1 몰 당량의 아미노실록산 (II)가 필요하다. 마찬가지로, 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)과 아미노실록산 (II)의 반응의 이론적 최대 화학량론적 비는 1:1 [X1]:[NH]이며, 즉, 하나의 분자의 아미노 실록산은 2개의 분자의 에폭사이드-작용성 모이어티를 가교결합하기 위해 2개의 아민 기를 필요로 하며, 이는 각각 반응에 참여하기 위해 하나의 에폭사이드 기를 필요로 한다.
특정 실시 형태에서, 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I) 및 아미노실록산 (II)는 0.75:1 내지 2.5:1 [NH]:[X1], 예컨대 0.75:1 내지 2.25:1, 대안적으로 0.75:1 내지 2:1, 대안적으로 0.75:1 내지 1.75:1, 대안적으로 0.75:1 내지 1.5:1 [NH]:[X1]의 화학량론적 비로 이용된다. 당업계에서 이해되는 바와 같이, 비 [NH]:[X1]는 경화성 조성물의 경화 화학량론으로 지칭될 수 있으며, 각각 아미노실록산 (II) 및 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)에 기인하는 활성 아민 수소 대 에폭시 기의 몰비로 정의될 수 있다.
일반적으로, 조성물에 사용되는 특정 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I) 및 아미노실록산 (II)는 본 명세서에 기재된 파라미터 및 특성 외에는 제한되지 않는다. 그러나, 소정 실시 형태에서, 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I) 및 아미노실록산 (II)는 서로를 고려하여, 예를 들어, 성분들 서로의 상용성에 기초하여 선택된다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I) 및 아미노실록산 (II)는 조합 시에 투명한 액체를 제공하도록 선택된다. 더 구체적으로, 이러한 실시 형태에서, 아미노실록산 (II)는 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)과 상용성이며, 대안적으로 혼화성이다. 이들 실시 형태의 특정 예에서, 아미노실록산 (II)는 실온에서 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)과 상용성이며, 대안적으로 혼화성이다. 다른 이러한 실시 형태에서, 투명 액체 형태는 성분 (I)과 성분 (II)를 함께 조합하고 후속하여 조합물을 (예를 들어, 약간 상승된 온도, 예컨대 실온 초과 150℃ 미만, 대안적으로 125℃ 미만, 대안적으로 100℃ 미만에서) 가열하여 성분 (I)과 성분 (II)를 상용화한 다음, 조성물을 실온으로 냉각시키거나 또는 그렇지 않으면 냉각되게 두어서 투명한 액체를 제공함으로써 달성될 수 있다.
조성물의 성분 (III)은 전도성 충전제이다. 전도성 충전제 (III)은 전기 전도성, 열 전도성, 또는 열 전도성 및 전기 전도성 둘 모두일 수 있고, 달리 특별히 제한되지 않는다. 전도성 충전제의 일반적인 예에는, 본 명세서에 기재된 조건 하에서 전기 및/또는 열 전도도(K)(예를 들어, 1×106 S/m 초과의 전기 전도도(K) 및/또는 20℃에서 0.001 Ohm-cm 미만의 체적 저항률(ρ))를 나타내는, 처리된 충전제 및 달리 충전제를 포함하는 재료를 비롯한 다양한 무기 충전제, 유기 충전제 및 이들의 조합이 포함된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 체적 저항률(ρ) 및 전기 전도도(K)는 벌크 체적 저항률 및 벌크 전기 전도도를 지칭한다. 체적 저항률 값과 전기 전도도 값이 의도치 않게 상충하는 경우, 체적 저항률 값이 좌우한다.
적합한 전도성 충전제의 일부 예에는 순수 금속(예컨대 비스무트, 납, 주석, 안티몬, 인듐, 카드뮴, 아연, 은, 구리, 니켈, 알루미늄, 철, 금속성 규소 등), 합금(예컨대 비스무트, 납, 주석, 안티몬, 인듐, 카드뮴, 아연, 은, 구리, 니켈, 알루미늄, 철, 금속성 규소 등과 같은 둘 이상의 금속을 포함함), 금속 산화물(예컨대 알루미나, 산화아연, 산화규소, 산화마그네슘, 산화베릴륨, 산화크롬, 산화티타늄, 바륨 티타네이트, 산화지르코늄, 스트론튬 티타네이트, 산화세륨, 산화코발트, 산화인듐주석, 산화하프늄, 산화이트륨, 산화주석, 산화니오븀, 산화철 등), 금속 수산화물, 금속 질화물(예컨대 질화붕소, 질화알루미늄, 질화규소 등), 금속 탄화물(예컨대 탄화규소, 탄화붕소, 탄화티타늄 등), 금속 규화물(예컨대 규화마그네슘, 규화티타늄, 규화지르코늄, 규화탄탈럼, 규화니오븀, 규화크롬, 규화텅스텐, 규화몰리브덴 등), 탄소(예컨대 다이아몬드, 흑연, 풀러렌, 탄소 나노튜브, 그래핀, 활성탄 및 모놀리식 카본 블랙을 포함함), 연자성 합금(예컨대 Fe-Si 합금, Fe-Al 합금, Fe-Si-Al 합금, Fe-Si-Cr 합금, Fe-Ni 합금, Fe-Ni-Co 합금, Fe-Ni-Mo 합금, Fe-Co 합금, Fe-Si-Al-Cr 합금, Fe-Si-B 합금, Fe-Si-Co-B 합금 등), 페라이트(예컨대 Mn-Zn 페라이트, Mn-Mg-Zn 페라이트, Mg-Cu-Zn 페라이트, Ni-Zn 페라이트, Ni-Cu-Zn 페라이트, Cu-Zn 페라이트 등) 등으로부터 선택되는 하나 이상의 성분을 포함하는 것들뿐만 아니라 이들의 조합이 포함된다.
전기 전도성 충전제의 예에는 특히 일반적으로 금속 또는 전도성 비금속을 포함하는 것들 뿐만 아니라 입자의 코어(예를 들어, 구리, 중실 유리, 중공 유리, 운모, 니켈, 세라믹 섬유, 중합체, 예컨대 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트 등을 포함함) 및 금속(예를 들어, 귀금속, 예컨대 은, 금, 백금, 팔라듐 및 이들의 합금, 또는 비천금속, 예컨대 니켈, 알루미늄, 구리 또는 강) 또는 다른 전기 전도성 재료(예를 들어, 그래핀)를 포함하는 외표면을 갖는 미립자 충전제가 포함된다. 열 전도성 충전제의 예에는 특히 일반적으로 알루미늄, 구리, 금, 니켈, 은, 알루미나, 산화마그네슘, 산화베릴륨, 산화크롬, 산화티타늄, 산화아연, 바륨 티타네이트, 다이아몬드, 흑연, 탄소 또는 규소 나노-크기 입자, 질화붕소, 질화알루미늄, 탄화붕소, 탄화티타늄, 탄화규소, 및 탄화텅스텐을 포함하는 것들이 포함된다.
전도성 충전제 (III)은 광물 충전제를 포함할 수 있으며, 대안적으로 광물 충전제일 수 있다. 광물 충전제의 예에는 이산화티타늄, 삼수산화알루미늄("ATH"), 이수산화마그네슘, 운모, 카올린(kaolin), 탄산칼슘, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘 및 바륨의 수화되지 않거나, 부분 수화되거나 또는 수화된 플루오라이드, 클로라이드, 브로마이드, 요오다이드, 크로메이트, 카르보네이트, 하이드록사이드, 포스페이트, 하이드로겐 포스페이트, 니트레이트, 옥사이드 및 설페이트; 산화아연, 산화알루미늄, 오산화안티몬, 삼산화안티몬, 산화베릴륨, 산화크롬, 산화철, 리토폰, 붕산 또는 보레이트 염, 예를 들어, 아연 보레이트, 바륨 메타보레이트 또는 알루미늄 보레이트, 혼합 금속 산화물, 예를 들어, 알루미노실리케이트, 질석, 건식 실리카, 용융 실리카, 침강 실리카를 포함하는 실리카, 석영, 모래, 및 실리카 겔; 쌀겨 재(rice hull ash), 세라믹 및 유리 비드, 제올라이트, 금속, 예를 들어, 알루미늄 플레이크 또는 분말, 청동 분말, 구리, 금, 몰리브덴, 니켈, 은 분말 또는 플레이크, 스테인리스 강 분말, 텅스텐, 함수 규산칼슘, 바륨 티타네이트, 실리카-카본 블랙 복합재, 기능화된 탄소 나노튜브, 시멘트, 비산 재(fly ash), 슬레이트 가루(slate flour), 세라믹 또는 유리 비드, 벤토나이트, 점토, 활석, 무연탄, 인회석(apatite), 아타풀자이트(attapulgite), 질화붕소, 홍연석(cristobalite), 규조토, 백운석(dolomite), 페라이트, 장석(feldspar), 흑연, 하소된 카올린, 이황화몰리브덴, 펄라이트(perlite), 부석(pumice), 엽납석(pyrophyllite), 해포석(sepiolite), 주석산아연, 황화아연, 규회석(wollastonite)뿐만 아니라, 이들의 유도체, 변형, 및 조합이 포함된다. 전도성 충전제 (III)은 광물 충전제를 포함할 수 있으며, 대안적으로 유전체 충전제일 수 있다. 유전체 충전제의 예는 강유전성 충전제, 상유전성 충전제 및 이들의 조합을 포함하고, 조성물이 전하를 저장할 수 있도록 비교적 높은 유전 상수를 부여할 수 있다. 이들 유전체 충전제의 예는 티타네이트 지르코네이트, 바륨 티타네이트, 칼슘 메타니오베이트, 비스무트 메타니오베이트, 철 메타니오베이트, 란타넘 메타니오베이트, 스트론튬 메타니오베이트, 납 메타니오베이트, 납 메타탄탈레이트, 스트론튬 바륨 티타네이트, 소듐 바륨 니오베이트, 칼륨 바륨 니오베이트, 루비듐 바륨 니오베이트, 산화티타늄, 산화탄탈럼, 산화하프늄, 산화니오븀, 산화알루미늄, 및 스테아타이트를 포함한다.
전도성 충전제 (III)은 미립자 형태와 같은 임의의 형태로 상기에 기재된 하나 이상의 충전제를 포함할 수 있다. 이러한 입자는 일반적으로 제한되지 않으며, 독립적으로 직육면체, 플레이크, 과립, 불규칙체, 막대형, 바늘형, 분말, 구체 또는 이들의 조합의 형상일 수 있다. 소정 실시 형태에서, 전도성 충전제 (III)은 500 μm, 대안적으로 200 μm, 대안적으로 100 μm, 대안적으로 50 μm, 대안적으로 30 μm의 최대 입자 크기를 갖는 입자를 포함한다. 이들 또는 다른 실시 형태에서, 전도성 충전제 (III)은 0.0001 μm, 대안적으로 0.0005 μm, 대안적으로 0.001 μm의 최소 입자 크기를 갖는 입자를 포함한다. 소정 실시 형태에서, 전도성 충전제 (III)은 중위 입자 크기가 0.005 내지 20 μm인 입자를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 전도성 충전제 (III)은 중위 입자 크기가 0.005 내지 100 μm, 예컨대 0.005 내지 50, 대안적으로 0.01 내지 50 μm인 입자를 포함한다. 입자 크기는 입자 크기 분포 분석에 의해 결정될 수 있고, μm 단위의 중위 입자 크기(D<50)로서, 대안적으로 누적 입자 크기 분포의 10%(D10), 50%(D50) 및 90%(D90)가 그 미만에서 발견되는 μm 단위의 직경으로서 보고될 수 있다. 입자는 1:1(대략 구체) 내지 3,000:1 범위의 종횡비를 가질 수 있다.
예를 들어, 입자는 (예를 들어, 조성물의 다른 성분에 의해) 습윤성 및/또는 (예컨대, 조성물 중) 분산성을 개선하기 위해(즉, 증가시키기 위해) 표면 처리될 수 있다. 표면 처리의 예는 일반적으로 입자를 화학 물질, 예컨대, 산, 염기, 상용화제, 윤활제, 가공 보조제 등과 접촉시키는 것을 포함하며, 이는 총괄적으로 "처리제"로 지칭될 수 있다. 이러한 처리제의 예는 제한되지 않으며, 수성 수산화나트륨, 카르복실산 및 에스테르(예를 들어, 지방산, 지방 에스테르 등), 탄화수소 비히클, 규소-함유 화합물(예를 들어, 유기클로로실란, 유기실록산, 유기다이실라잔, 유기알콕시실란 등), 황산 등으로 예시된다. 규소-함유 화합물 처리제의 예는 등뿐만 아니라 이들의 조합을 포함한다.
소정 실시 형태에서, 전도성 충전제 (III)은 은 입자, 예컨대 은 플레이크, 은 코팅된 코어 입자, 또는 은의 임의의 다른 미분된 고체 형태를 포함한다. 일부 이러한 실시 형태에서, 은 입자는 90 원자 퍼센트(at.%) 이상의 Ag, 예컨대 95 at.% 초과의 Ag, 대안적으로 98 at% 초과, 대안적으로 99.99 at.% 초과의 Ag를 포함한다. 그러나, 은 입자는 은-코팅된 코어 입자가 사용되는 경우와 같이 훨씬 더 적은 양의 은을 포함할 수 있다. 이러한 은-코팅된 코어 입자뿐만 아니라 상기에서 소개된 다른 코팅된 코어 입자는 내부 지지 재료의 고체 또는 액체 형태인 코어를 포함할 수 있다. 내부 지지 재료는 고체, 또는 대안적으로 액체, 예컨대 비점이 300℃ 초과인 액체(예를 들어, 수은)일 수 있다. 각각의 코팅된 코어 입자에서, 내부 지지 재료는 단일 입자일 수 있거나, 대안적으로 다수의 입자의 클러스터 또는 응집체일 수 있다. 일반적으로, 내부 지지 재료는 알루미늄; 실리카 유리; 탄소; 세라믹; 구리; 철; 리튬; 몰리브덴; 니켈; 유기 중합체; 팔라듐; 백금; 실리카; 주석; 텅스텐; 아연; 또는 알루미늄, 구리, 철, 리튬, 몰리브덴, 니켈, 팔라듐, 백금, 주석, 텅스텐, 및 아연 중 임의의 둘 이상의 금속 합금; 또는 알루미늄, 실리카 유리, 탄소, 세라믹, 구리, 철, 리튬, 몰리브덴, 니켈, 유기 중합체, 팔라듐, 백금, 실리카, 주석, 텅스텐, 아연, 또는 금속 합금, 예컨대 본 명세서에 기재된 것들 중 임의의 것 중 임의의 둘 이상의 물리적 블렌드를 포함할 수 있으며, 대안적으로 그러한 것일 수 있다. 내부 지지 재료는 전기 전도성 또는 전기 비전도성(절연)일 수 있다. 전기 비전도성 내부 지지 재료는 실리카 유리(예를 들어, 소다-석회-실리카 유리 또는 붕규산염 유리), 탄소의 다이아몬드 다형체, 실리카, 유기 중합체, 유기실록산 중합체, 또는 세라믹을 포함할 수 있다.
전형적으로, 전도성 충전제 (III)은 0.01 Ohm-cm 미만의 체적 저항률(ρ)을 나타내는 입자를 포함한다. 소정 실시 형태에서, 전도성 충전제 (III)은 0.01 Ohm-cm 미만 내지 1.2x10-2 Ohm-cm의 체적 저항률(ρ)을 나타내는 입자를 포함한다. 특정 실시 형태에서, 전도성 충전제 (III)은 1.2x10-2 Ohm-cm 미만 내지 1.2x10-4 Ohm-cm의 체적 저항률(ρ)을 나타내는 입자를 포함한다.
일부 실시 형태에서, 전도성 충전제 (III)은 1×104 S/m 초과의 전기 전도도(K), 예컨대 1×105 S/m 초과, 대안적으로 1×106 S/m 초과의 전기 전도도(K)를 나타내는 입자를 포함한다.
일반적으로, 전도성 충전제 (III)은 중량 기준으로 조성물의 주된 양을 구성하며, 즉, 조성물의 중량을 기준으로 50 중량%의 양으로 조성물에 존재한다. 소정 실시 형태에서, 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 60 내지 83 중량%, 예컨대 65 내지 83, 대안적으로 70 내지 83, 대안적으로 75 내지 83, 대안적으로 80 중량%의 양으로 전도성 충전제 (III)을 포함한다. 특정 실시 형태에서, 조성물은 조성물 내의 성분 (I), 성분 (II) 및 성분 (III)의 총 중량을 기준으로 60 내지 83, 대안적으로 70 내지 83, 대안적으로 75 내지 83, 대안적으로 80 중량%의 양으로 전도성 충전제 (III)을 포함한다.
소정 실시 형태에서, 조성물은 성분 (I), 성분 (II), 및 성분 (III) 이외에 하나 이상의 첨가제(예를 들어, 제제, 보조제, 구성성분, 개질제, 보조 성분 등)와 같은 하나 이상의 추가 성분을 추가로 포함한다. 전형적으로, 조성물은, 예를 들어 조성물에서 첨가제의 특정 유형 및/또는 기능에 따라, 임의의 수의 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 소정 실시 형태에서, 조성물은 담체; 성분 (III) 이외의 충전제; 충전제 처리제; 표면 개질제; 계면활성제; 리올로지 조절제; 점도 조절제; 결합제; 증점제; 점착부여제; 접착 촉진제; 소포제; 상용화제; 증량제; 가소제; 말단-블로킹제; 반응 억제제; 건조제; 수분 방출제(water release agent); 착색제(예를 들어, 안료, 염료 등); 에이징 방지 첨가제; 살생물제; 난연제; 부식 억제제; 촉매 억제제; UV 흡수제; 산화방지제; 광안정제; 촉매, 전촉매, 또는 촉매 발생제; 개시제(예를 들어, 열 활성화 개시제, 전자기 활성화 개시제 등); 광산 발생제(photoacid generator); 열안정제 등뿐만 아니라 이들의 유도체, 변형 및 조합을 포함하는, 대안적으로 이들로 본질적으로 이루어지는, 대안적으로 이들로 이루어지는 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 조성물에 사용하기에 적합한 첨가제는 다수의 상이한 기술 용어로 분류될 수 있으며, 단지 첨가제가 그러한 용어로 분류된다고 해서 이들이 그러한 기능으로 제한된다는 것을 의미하지는 않음이 이해되어야 한다. 더욱이, 일부 첨가제는 (예를 들어, 다성분 조성물인 경우) 조성물의 특정 성분에 존재할 수 있거나, 대신에 조성물을 형성할 때 혼입될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 예를 들어, 조성물은 담체 비히클을 포함한다. 담체 비히클은 제한되지 않으며, 선택되는 특정 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I), 아미노실록산 (II), 및/또는 전도성 충전제, 조성물의 원하는 최종 용도 등에 기초하여 전형적으로 선택된다. 일반적으로, 담체 비히클은 용매, 유체, 오일(예를 들어, 유기 오일 및/또는 실리콘 오일) 등, 또는 이들의 조합을 포함하며, 대안적으로 그러한 것들이다.
일부 실시 형태에서, 담체 비히클은 실리콘 유체를 포함한다. 실리콘 유체는 전형적으로 저점도 및/또는 휘발성 실록산이다. 일부 실시 형태에서, 실리콘 유체는 저점도 유기폴리실록산, 휘발성 메틸 실록산, 휘발성 에틸 실록산, 휘발성 메틸 에틸 실록산 등, 또는 이들의 조합이다. 전형적으로, 실리콘 유체는 점도가 25℃에서 1 내지 1,000 ㎟/sec의 범위이다. 적합한 실리콘 유체의 구체적인 예에는 헥사메틸사이클로트라이실록산, 옥타메틸사이클로테트라실록산, 데카메틸사이클로펜타실록산, 도데카메틸사이클로헥사실록산, 옥타메틸트라이실록산, 데카메틸테트라실록산, 도데카메틸펜타실록산, 테트라데카메틸헥사실록산, 헥사데카메틸헵타실록산, 헵타메틸-3-{(트라이메틸실릴)옥시)}트라이실록산, 헥사메틸-3,3, 비스{(트라이메틸실릴)옥시}트라이실록산 펜타메틸{(트라이메틸실릴)옥시}사이클로트라이실록산뿐만 아니라 폴리다이메틸실록산, 폴리에틸실록산, 폴리메틸에틸실록산, 폴리메틸페닐실록산, 폴리다이페닐실록산, 카프릴릴 메티콘, 헥사메틸다이실록산, 헵타메틸옥틸트라이실록산, 헥실트라이메티콘 등뿐만 아니라 이들의 유도체, 변형 및 조합이 포함된다. 적합한 실리콘 유체의 추가 예는 5 x 10-7 내지 1.5 x 10-6 m2/s와 같은 적합한 증기압을 갖는 폴리유기실록산을 포함한다.
소정 실시 형태에서, 담체 비히클은 유기 유체를 포함하고, 유기 유체는 전형적으로 휘발성 및/또는 반휘발성 탄화수소, 에스테르, 및/또는 에테르를 포함하는 유기 오일을 포함한다. 이러한 유기 유체의 일반적인 예에는 휘발성 탄화수소 오일, 예컨대 C6-C16 알칸, C8-C16 아이소알칸(예를 들어, 아이소데칸, 아이소도데칸, 아이소헥사데칸 등), C8-C16 분지형 에스테르(예를 들어, 아이소헥실 네오펜타노에이트, 아이소데실 네오펜타노에이트 등) 등뿐만 아니라 이들의 유도체, 변형 및 조합이 포함된다. 적합한 유기 유체의 추가적인 예에는 방향족 탄화수소, 지방족 탄화수소, 3개 초과의 탄소 원자를 갖는 알코올, 알데하이드, 케톤, 아민, 에스테르, 에테르, 글리콜, 글리콜 에테르, 알킬 할라이드, 방향족 할라이드, 및 이들의 조합이 포함된다. 탄화수소에는 아이소도데칸, 아이소헥사데칸, 아이소파르(Isopar) L(C11-C13), 아이소파르 H(C11-C12), 수소화 폴리데센이 포함된다. 에테르 및 에스테르에는 아이소데실 네오펜타노에이트, 네오펜틸글리콜 헵타노에이트, 글리콜 다이스테아레이트, 다이카프릴릴 카르보네이트, 다이에틸헥실 카르보네이트, 프로필렌 글리콜 n-부틸 에테르, 에틸-3 에톡시프로피오네이트, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 트라이데실 네오펜타노에이트, 프로필렌 글리콜 메틸에테르 아세테이트(PGMEA), 프로필렌 글리콜 메틸에테르(PGME), 옥틸도데실 네오펜타노에이트, 다이아이소부틸 아디페이트, 다이아이소프로필 아디페이트, 프로필렌 글리콜 다이카프릴레이트/다이카프레이트, 옥틸 에테르, 옥틸 팔미테이트, 및 이들의 조합이 포함된다.
일부 실시 형태에서, 담체 비히클은 유기 용매를 포함한다. 유기 용매의 예는 알코올, 예컨대 메탄올, 에탄올, 아이소프로판올, 부탄올 및 n-프로판올; 케톤, 예컨대 아세톤, 메틸에틸 케톤, 및 메틸 아이소부틸 케톤; 방향족 탄화수소, 예컨대 벤젠, 톨루엔, 및 자일렌; 지방족 탄화수소, 예컨대 헵탄, 헥산, 및 옥탄; 글리콜 에테르, 예컨대 프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 다이프로필렌 글리콜 메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 n-부틸 에테르, 프로필렌 글리콜 n-프로필 에테르, 및 에틸렌 글리콜 n-부틸 에테르; 아세테이트, 예컨대 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트, 및 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트; 할로겐화 탄화수소, 예컨대 다이클로로메탄, 1,1,1-트라이클로로에탄, 및 클로로포름; 다이메틸 설폭사이드; 다이메틸 포름아미드; 아세토니트릴; 테트라하이드로푸란; 화이트 스피릿(white spirit); 미네랄 스피릿; 나프타; n-메틸피롤리돈 등뿐만 아니라 이들의 유도체, 변형 및 조합을 포함한다. 소정 실시 형태에서, 담체 비히클은 물과 상용성인 용매와 같은 극성 유기 용매를 포함한다. 소정 실시 형태에서 사용되는 이러한 극성 유기 용매의 구체적인 예는 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올, 2-메틸-2-프로판올, 2-부탄온, 테트라하이드로푸란, 아세톤 및 이들의 조합을 포함한다.
다른 담체 비히클이 또한 이용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 담체 비히클은 이온성 액체를 포함한다. 이온성 액체의 예에는 음이온-양이온 조합이 포함된다. 일반적으로, 음이온은 알킬 설페이트계 음이온, 토실레이트 음이온, 설폰네이트계 음이온, 비스(트라이플루오로메탄설포닐)이미드 음이온, 비스(플루오로설포닐)이미드 음이온, 헥사플루오로포스페이트 음이온, 테트라플루오로보레이트 음이온 등으로부터 선택되고, 양이온은 이미다졸륨계 양이온, 피롤리디늄계 양이온, 피리디늄계 양이온, 리튬 양이온 등으로부터 선택된다. 그러나, 다수의 양이온 및 음이온의 조합이 또한 사용될 수 있다. 이온성 액체의 구체적인 예에는 전형적으로 1-부틸-1-메틸피롤리디늄 비스(트라이플루오로메탄설포닐)이미드, 1-메틸-1-프로필피롤리디늄 비스-(트라이플루오로메탄설포닐)이미드, 3-메틸-1-프로필피리디늄 비스(트라이플루오로메탄설포닐)이미드, N-부틸-3-메틸피리디늄 비스(트라이플루오로메탄설포닐)이미드, 1-메틸-1-프로필피리디늄 비스(트라이플루오로메탄설포닐)이미드, 다이알릴다이메틸암모늄 비스(트라이플루오로메탄설포닐)이미드, 메틸트라이옥틸암모늄 비스(트라이플루오로메탄설포닐)이미드, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 비스(트라이플루오로메탄설포닐)이미드, 1,2-다이메틸-3-프로필이미다졸륨 비스(트라이플루오로메탄설포닐)이미드, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 비스(트라이플루오로메탄설포닐)이미드, 1-비닐이미다졸륨 비스(트라이플루오로메탄설포닐)이미드, 1-알릴 이미다졸륨 비스(트라이플루오로메탄설포닐)이미드, 1-알릴-3-메틸이미다졸륨 비스(트라이플루오로메탄설포닐)이미드, 리튬 비스(트라이플루오로메탄설포닐)이미드 등뿐만 아니라 이들의 유도체, 변형 및 조합이 포함된다.
특정 실시 형태에서, 경화성 조성물에는 성분 (I) 및 성분 (II) 이외에 담체 비히클이 실질적으로 없으며, 대안적으로 없다. 이러한 실시 형태에서, 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I) 및 아미노실록산 (II)는 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)과 아미노실록산 (II)가 서로 혼화성이 되도록 서로를 고려하여 선택된다.
소정 실시 형태에서, 조성물은 성분 (IIII)에 더하여 충전제를 포함한다. 추가적인 충전제는 제한되지 않으며, 조성물의 다른 성분과 상용성인 임의의 충전제일 수 있다. 이러한 추가적인 충전제의 예는 상기에 기재된 전도성 충전제뿐만 아니라 다른 충전제(예를 들어 비전도성 충전제)를 포함한다. 예를 들어, 보강 충전제, 비보강 충전제, 또는 이들의 혼합물이 이용될 수 있다. 보강 충전제의 예에는 미분된 충전제, 예컨대 쌀겨재 및 미량의 탄산칼슘을 포함하는 높은 표면적의 건식 및 침전 실리카가 포함된다. 비보강 충전제의 예에는 미분된 충전제, 예컨대 파쇄된 석영, 규조토, 황산바륨, 산화철, 이산화티타늄, 카본 블랙, 활석, 및 규회석이 포함된다. 단독으로 또는 상기에 더하여 사용될 수 있는 다른 충전제에는 탄소 나노튜브, 예를 들어 다중벽 탄소 나노튜브, 알루미나이트, 중공 유리 구체, 황산칼슘(경석고), 석고, 황산칼슘, 탄산마그네슘, 점토, 예컨대 카올린, 삼수산화알루미늄, 수산화마그네슘(수활석), 흑연, 탄산구리, 예를 들어 공작석, 탄산니켈, 예를 들어 자라카이트(zarachite), 탄산바륨, 예를 들어 독중석 및/또는 탄산스트론튬, 예를 들어 스트론티아나이트가 포함된다. 조성물에 사용하기에 적합한 추가 충전제에는 산화알루미늄과, 감람석군; 석류석군; 알루미노실리케이트; 고리 규산염; 사슬 규산염; 및 시트 규산염으로 이루어진 군으로부터의 규산염이 포함된다. 소정 실시 형태에서, 일부 충전제가 조성물의 요변성 특성을 조정하는 데 이용될 수 있다.
다양한 실시 형태에서, 조성물은 접착 부여제(예를 들어 접착 촉진제)를 추가로 포함한다. 접착 부여제는 전도성 충전제 (III), 조성물의 다른 성분, 및/또는 경화 동안 접촉되는 베이스 재료에 대한, 조성물을 경화시켜 형성된 반응 생성물(즉, 실리콘 아크릴레이트 중합체 (I)과 아미노실록산 (II)의 가교결합을 통해 형성된 공중합체)의 접착력을 개선할 수 있다. 소정 실시 형태에서, 접착 부여제는 한 분자 내에서 적어도 하나의 알콕시 기가 규소 원자에 결합되어 있는 유기규소 화합물로부터 선택된다. 이러한 알콕시 기는 메톡시 기, 에톡시 기, 프로폭시 기, 부톡시 기 및 메톡시에톡시 기로 예시된다. 더욱이, 이러한 유기규소 화합물의 규소 원자에 결합된 비-알콕시 기는 치환되거나 비치환된 1가 탄화수소 기, 예컨대 알킬 기, 알케닐 기, 아릴 기, 아르알킬 기, 할로겐화 알킬 기 등; 에폭시 기-함유 1가 유기 기, 예컨대 3-글리시독시프로필 기, 4-글리시독시부틸 기, 또는 유사한 글리시독시알킬 기; 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸 기, 3-(3,4-에폭시사이클로헥실)프로필 기, 또는 유사한 에폭시사이클로헥실알킬 기; 및 4-옥시라닐부틸 기, 8-옥시라닐옥틸 기, 또는 유사한 옥시라닐알킬 기; 아크릴 기-함유 1가 유기 기, 예컨대 3-메타크릴옥시프로필 기 등; 및 수소 원자로 예시된다. 접착 부여제의 유기규소 화합물은 일반적으로 규소-결합된 알케닐 기 또는 규소-결합된 수소 원자를 포함한다. 더욱이, 다양한 유형의 베이스 재료에 대해 양호한 접착력을 부여하는 능력으로 인하여, 접착 부여제의 유기규소 화합물은 일반적으로 한 분자 내에 하나 이상의 에폭시 기-함유 1가 유기 기를 포함한다. 이러한 유형의 유기규소 화합물은 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 유기실란 화합물, 유기실록산 올리고머 및 알킬 실리케이트로 예시된다. 유기실록산 올리고머 또는 알킬 실리케이트의 분자 구조는 선형 사슬 구조, 부분 분지된 선형 사슬 구조, 분지형 사슬 구조, 고리형 구조, 및 망상 구조로 예시되며, 선형 사슬 구조, 분지형 사슬 구조, 및 망상 구조가 전형적이다. 접착 부여제에 또는 접착 부여제로서 사용하기 위한 특정 유기규소 화합물은 실란 화합물, 예컨대 3-글리시독시프로필트라이메톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)-에틸트라이메톡시실란, 3-메타크릴옥시 프로필트라이메톡시실란 등; 한 분자 내에 하나 이상의 규소-결합된 알케닐 기 또는 규소-결합된 수소 원자, 및 하나 이상의 규소-결합된 알콕시 기를 갖는 실록산 화합물; 하나 이상의 규소-결합된 알콕시 기를 갖는 실란 화합물 또는 실록산 화합물과 한 분자 내에 하나 이상의 규소-결합된 하이드록시 기 및 하나 이상의 규소-결합된 알케닐 기를 갖는 실록산 화합물의 혼합물; 및 메틸 폴리실리케이트, 에틸 폴리실리케이트, 및 에폭시 기-함유 에틸 폴리실리케이트로 예시된다.
소정 실시 형태에서, 조성물은 벤질 알코올, 살리실산, 및/또는 트리스-2,4,6-다이메틸아미노메틸 페놀과 같은 촉진제 및/또는 가소제를 포함한다.
하나 이상의 첨가제는 조성물의 임의의 적합한 중량 퍼센트(중량%), 예컨대 0.01 중량%내지 65 중량%, 예컨대 0.05 내지 35, 대안적으로 0.1 내지 15, 대안적으로 0.5 내지 5 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 이들 또는 다른 실시 형태에서, 하나 이상의 첨가제는 조성물의 0.1 중량%이하, 대안적으로 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 또는 15 중량% 이상의 양으로 조성물에 존재할 수 있다. 당업자는, 예를 들어 첨가제의 유형 및 원하는 결과에 따라 특정 첨가제의 적합한 양을 용이하게 결정할 수 있다.
소정 실시 형태에서, 조성물에는 성분 (I) 및 성분 (II) 이외에 반응 촉매 또는 촉진제(즉, 성분 (I)과 성분 (II)의 가교결합 반응 또는 그렇지 않으면 조성물의 경화와 관련하여 촉매 및/또는 촉진 활성을 나타내는 화합물)가 실질적으로 없으며, 대안적으로 없다. 이들 또는 다른 실시 형태에서, (예를 들어, 성분 (I) 및 성분 (II) 중 하나 또는 둘 모두가 담체 비히클로서 작용할 수 있는 경우) 조성물에는, 즉 성분 (I) 및 성분 (II) 이외에, 담체 비히클이 실질적으로 없으며, 대안적으로 없다. 이들 또는 다른 실시 형태에서, 조성물에는 성분 (III) 이외에 전기 전도성 충전제가 실질적으로 없으며, 대안적으로 없다. 이들 또는 다른 실시 형태에서, 조성물에는 성분 (I), 성분 (II) 및 성분 (III) 이외에 블리드 억제제가 실질적으로 없으며, 대안적으로 없다. 특정 실시 형태에서, 조성물에는 성분 (I), 성분 (II) 및 성분 (III) 이외에(예를 들어, 이러한 성분 중 하나가 반응 촉매 또는 촉진제, 담체 비히클, 전기 전도성 충전제, 및/또는 블리드 억제제와 유사한 활성을 나타내는 경우), 반응 촉매 또는 촉진제, 담체 비히클, 전기 전도성 충전제, 및 블리드 억제제가 실질적으로 없으며, 대안적으로 없다.
조성물은, 일반적으로 당업계에 공지된 경화성 조성물을 제조하는 임의의 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 일반적으로, 조성물은 성분 (I), 성분 (II) 및 성분 (III)을, 선택적으로, 이용되는 임의의 추가 성분과 조합함으로써 제조된다. 성분들은 임의의 순서로, 동시에 또는 임의의 이들의 조합으로(예를 들어, 결국 서로 조합되는, 다양한 다중-파트 조성물에서) 조합될 수 있다. 마찬가지로, 본 명세서에 달리 언급되지 않는 한, 조성물은 배치식, 반배치식, 반연속식, 또는 연속식 공정으로 제조될 수 있다. 전형적으로, 일단 조합되면, 조성물의 성분들은, 예를 들어 혼합을 통해 균질화되며, 이는 혼합에 적합한 임의의 장비를 사용하여 당업계에 공지된 임의의 다양한 기술에 의해 수행될 수 있다. 적합한 혼합 기술의 예에는 일반적으로 초음파, 분산 혼합, 유성형 혼합, 3 롤 밀링 등이 포함된다. 혼합 장비의 예에는 비교적 높은 유동성(저 동적 점도) 조성물을 위한 교반형 배치식 케틀, 리본 블렌더, 용액 블렌더, 공-혼련기(co-kneader), 트윈-로터 혼합기, 밴버리(Banbury)-유형 혼합기, 밀, 압출기 등이 포함되고, 이들은 배치-유형 또는 연속 배합-유형 장비일 수 있으며 단독으로 또는 동일하거나 상이한 유형의 하나 이상의 혼합기와 조합하여 사용될 수 있다.
조성물로부터 형성된 경화물이 또한 제공된다. 일반적으로, 경화물은 조성물을 경화시킴으로써, 즉, 전도성 충전제 (III)의 존재 하에 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)을 아미노실록산 (II)와 가교결합함으로써 형성된다. 따라서, 가교결합 반응은 "경화" 반응으로서 특징지어질 수 있으며, 이때 생성되는 조성물(즉, 공중합체 및 전도성 충전제 (III)을 포함함)은 조성물 또는 이 조성물의 성분의 경화물이다. 이와 같이, 경화물은 경화된 복합재, 또는 더 간단히 복합재로서 지칭될 수 있다. 당업자는 공중합체 및 따라서 이를 포함하는 복합재의 구조, 분자 조성 및 물리적 특성이 조성물의 특정 성분(즉, 선택되는 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I), 선택되는 아미노실록산 (II), 및 이용되는 임의의 선택적인 성분)에 의해 영향을 받을 것임을 쉽게 인식할 것이다. 또한, 복합재는 조성물의 제형, 및 복합재를 제조하는 데 사용되는 경화 조건에 따라, 전도성 복합재, 접착제 등으로서 추가로 정의될 수 있다.
조성물을 경화시키는 특정 방법(들)은 특별히 제한되지 않으며, 상기에 기재된 조성물의 성분들과 상용성인, 당업자에게 공지된 임의의 경화 방법 및/또는 기술을 포함할 수 있다. 경화 방법 및/또는 기술의 예는 광경화, 수분 경화, 가교결합 등을 포함한다. 일반적으로, 조성물을 경화시키는 단계는 상기에 기재된 바와 같은 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)을 아미노실록산 (II)와 가교결합하는 것을 포함한다. 그러나, 예를 들어, 조성물이 다른 경화-상용성 작용기를 포함하는 경우와 같이, 다른 경화 방법 및/또는 기술이 또한 전술한 가교결합과 함께 이용될 수 있다.
소정 실시 형태에서, 조성물을 경화시키는 단계는, 예를 들어, 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)과 아미노실록산 (II)의 가교결합을 촉진하기 위해, 조성물을 승은에서 또는 승온으로 가열하는 단계를 포함한다. 대안적으로 조성물의 경화 온도로 지칭될 수 있는 승온은 반응될 특정 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I) 및/또는 아미노실록산 (II), 조성물에 존재하는 전도성 충전제 (III)의 유형, 속성, 및 양, 경화가 수행되는 조건(예를 들어, 주위 조건인지 또는 제어된 조건인지 여부, 조성물이 경화 동안 기재 상에 배치되는지 여부)에 따라 선택되고 제어될 것이다. 따라서, 경화 온도는 선택되는 반응 조건 및 파라미터와 본 명세서의 설명을 고려하여 당업자에 의해 선택될 것이다. 경화 온도는 전형적으로 23 내지 200℃, 예컨대 주위 온도 초과(예를 들어, 25℃ 초과) 내지 200℃, 대안적으로 25℃ 초과 내지 180℃, 대안적으로 25℃ 초과 내지 165℃, 대안적으로 25℃ 초과 내지 150℃, 대안적으로 30 내지 150, 대안적으로 50 내지 150, 대안적으로 70 내지 150, 대안적으로 85 내지 150, 대안적으로 100 내지 150, 대안적으로 120 내지 150℃이다. 소정 실시 형태에서, 경화 온도는, 환류 조건을 이용하는 경우와 같이, 임의의 하나의 용매 또는 휘발성 희석제의 비점에 기초하여 선택 및/또는 제어된다.
일반적으로, 조성물(즉, 성분 (III)의 존재 하에, 적어도 성분 (I) 및 성분 (II)의 조성물)의 경화 속도는: i) 경화 온도가 증가함에 따라, ii) 상대적 에폭시 및/또는 아민 기 함량(즉, 각각 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I) 및/또는 아미노실록산 (II)에서의 함량)이 증가함에 따라; 그리고 iii) 상대적으로/비교적으로 덜 입체 장애된 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I) 및/또는 아미노실록산 (II)가 이용됨에 따라 증가한다. 예시적인 실시 형태에서, 조성물의 경화 시간(즉, 시각적 검사에 의한 및/또는 유량계 모니터링에 의한 가교결합 시간)은 경화 온도 및 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)과 아미노실록산 (II)에 대한 특정 선택에 따라 5분 미만 내지 10일 초과이다.
소정 실시 형태에서, 조성물은 접착제 조성물로서, 그리고 경화물은 접착제로서 특징지어질 수 있다. 일반적으로, 접착제는 조성물에 사용된 전도성 충전제 (III)로 인해 전도성이다. 이와 같이, 접착제는 전도성 접착제로서 추가로 정의될 수 있다. 상기에 기재된 다양한 실시 형태의 태양은 블리드, 전도도, 접착성 등과 관련하여 개선된 성능 특성을 갖는 접착제를 제공한다.
소정 실시 형태에서, 접착제는 20 μm/min 미만의 블리드 속도를 나타낸다. 일부 이러한 실시 형태에서, 접착제는 15 μm/min 미만, 예컨대 12 μm/min 미만, 대안적으로 10 μm/min 미만, 대안적으로 8 μm/min 미만, 대안적으로 6 μm/min 미만, 대안적으로 5 μm/min 미만의 블리드 속도를 나타낸다. 접착제의 블리드 속도는 하기에 제시되고 기재된 블리드 시험 방법에 따라 측정될 수 있다.
특정 실시 형태에서, 접착제는 0.012 Ohm-cm 미만, 예컨대 0.0012 Ohm-cm 미만, 대안적으로 0.00012 Ohm-cm 미만의 체적 저항률(ρ)을 나타낸다. 특정 실시 형태에서, 접착제는 1.2x10-2 내지 1.2x10-4 Ohm-cm의 체적 저항률(ρ)을 나타낸다. 접착제의 체적 저항률은 하기에 제시되고 기재된 체적 저항률 시험 방법에 따라 측정될 수 있다.
구체적인 실시 형태에서, 접착제는 0.4 MPa 이상의 접착 강도를 나타낸다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 접착제는 0.5 MPa 이상, 예컨대 0.6 MPa 이상, 대안적으로 0.7 MPa 이상, 대안적으로 0.8 MPa 이상, 대안적으로 0.9 MPa 이상, 대안적으로 1 MPa 이상의 접착 강도를 나타낸다. 특정 실시 형태에서, 접착제는 0.7 내지 4 MPa의 접착 강도를 나타낸다. 그러나, 접착제는 임의의 최대 접착 강도, 예컨대 7 MPa의 최대 접착력, 대안적으로 6 MPa의 최대 접착력, 대안적으로 5 MPa의 최대 접착력을 포함할 수 있다. 접착제의 접착 강도는 하기에 제시되고 기재된 접착 강도 시험 방법에 따라 측정될 수 있다. 접착제의 접착 강도는, 예를 들어 상이한 기재들, 경화 조건들 등 사이에서 다양할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 이와 같이, 상기 접착 강도 값 및 범위는 하나의 특정 응용(예를 들어, 특정 금속 기재(예를 들어, Al, Ni-Cu, Alclad 등)에 대해 이용되는 경우)과 관련된 접착제의 특성에, 또는 대안적으로 다수의 응용에 적용될 수 있다. 예를 들어, 소정 실시 형태에서, 접착제는 (즉, 성분 (I), 성분 (II) 및 성분 (III) 이외에) 접착 촉진제가 없고, 상기 값 및 범위에 따른 접착 강도를 나타낸다. 따라서, 접착제가 접착 촉진제를 포함하는 실시 형태에서, 접착제는 상기 범위의 상부인, 또는 심지어 이러한 범위를 초과하는 접착 강도를 포함할 수 있음이 이해될 것이다.
접착제와 관련하여 상기에 기재된 특성은 조성물 및 이의 경화물의 다른 형태에 동일하게 적용될 수 있음을 이해해야 한다.
조성물은 복합 물품, 즉 기재 상에 배치된 경화물을 포함하는 물품을 제조하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 복합 물품은 기재 상에 조성물을 (예를 들어, 이미 제조된 경화성 조성물로서, 또는 원위치에서 경화성 조성물을 기재 상에 제조하기 위해 단계적 방식으로) 배치하고, 조성물을 경화시켜 기재 상에 경화물을 제공하여 복합 물품을 제조함으로써 형성될 수 있다. 이러한 방식으로, 조성물은 전형적으로 기재 상의 층, 예컨대 전도성 층을 제조하는 데 사용된다.
조성물은 임의의 적합한 방식으로 (예를 들어, 분무, 브러싱, 드로우-다운(draw-down), 롤-코팅 등을 통해) 기재 상에 배치 또는 분배될 수 있다. 전형적으로, 조성물은 습윤 코팅 기술을 통해 습윤 형태로 적용된다. 소정 실시 형태에서, 조성물은 다음의 기술 중 하나에 의해 적용될 수 있다: i) 스핀 코팅 ii) 브러시 코팅; iii) 드롭 코팅; iv) 분무 코팅; v) 딥 코팅; vi) 롤 코팅; vii) 유동 코팅 (viii) 슬롯 코팅; ix) 그라비어 코팅; x) 메이어 바(Meyer bar)) 코팅; xi) 인쇄; 또는 xii) i) 내지 (xi) 중 임의의 둘 이상의 조합. 전형적으로, 기재 상에 조성물을 배치하는 단계는 기재 상에 습윤 침착물을 생성하며, 이는 후속적으로 경화되어, 코팅으로서 경화물의 층/필름을 포함하는 코팅된 기재로서 복합 물품을 제공한다.
조성물은 임의의 양으로 기재 상에 배치되거나 달리 도포될 수 있다. 예를 들어, 조성물은 1 밀 이상, 대안적으로 2 밀 이상, 대안적으로 2.5 밀 이상, 대안적으로 3 밀 이상(여기서 1 밀은 1/1000 인치임)의 공칭 건조 필름 두께(DFT)를 달성하기에 충분한 양으로 도포될 수 있다.
조성물은 실온 또는 승온(예를 들어, 경화 방법과 관련하여 상기에 기재된 승온)에서, 예컨대 강제 공기 오븐 내에서 또는 다른 유형의 가열원을 사용하여 기재 상에서 경화될 수 있다. 예를 들어, 기재는 일체형 열원(예를 들어, 핫 플레이트)을 포함할 수 있다. 경화물은 기재에 물리적으로 및/또는 화학적으로 결합될 수 있거나, 대신에, 특정 기재 및 이용되는 조성물의 성분에 따라 기재로부터 분리 가능할 수 있다.
복합 물품의 기재는 제한되지 않으며, 조성물이 배치될 수 있는 임의의 기재일 수 있다. 기재의 예에는 일반적으로 플라스틱(예를 들어, 열가소성 물질 및/또는 열경화성 물질), 실리콘, 목재, 금속(예를 들어, 알루미늄, 강, 아연 도금 시트, 주석-도금강 등), 콘크리트, 유리, 세라믹, 복합재, 셀룰로오스(예를 들어, 종이, 예컨대, 크라프트지, 폴리에틸렌 코팅된 크라프트지(즉, PEK 코팅된 종이), 감열지, 일반용지 등), 카드보드, 페이퍼보드, 프라이밍되거나 페인팅된 표면 등이 포함된다. 적합한 플라스틱 기재의 구체적인 예에는 일반적으로 열가소성 및/또는 열경화성 수지, 예를 들어 폴리아미드(PA); 폴리에스테르, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리트라이메틸렌 테레프탈레이트(PTT), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 및 액정 폴리에스테르; 폴리올레핀, 예를 들어 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 및 폴리부틸렌; 스티렌 수지; 폴리옥시메틸렌(POM); 폴리카르보네이트(PC); 폴리메틸렌메타크릴레이트(PMMA); 폴리비닐 클로라이드(PVC); 폴리페닐렌 설파이드(PPS); 폴리페닐렌 에테르(PPE); 폴리이미드(PI); 폴리아미드이미드(PAI); 폴리에테르이미드(PEI); 폴리설폰(PSU); 폴리에테르설폰; 폴리케톤(PK); 폴리에테르케톤; 폴리비닐 알코올(PVA); 폴리에테르에테르케톤(PEEK); 폴리에테르케톤케톤(PEKK); 폴리아릴레이트(PAR); 폴리에테르니트릴(PEN); 페놀 수지; 페녹시 수지; 셀룰로오스, 예를 들어 트라이아세틸셀룰로오스, 다이아세틸셀룰로오스, 및 셀로판; 플루오르화 수지, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌; 열가소성 탄성중합체, 예를 들어 폴리스티렌 유형, 폴리올레핀 유형, 폴리우레탄 유형, 폴리에스테르 유형, 폴리아미드 유형, 폴리부타디엔 유형, 폴리아이소프렌 유형, 및 플루오로 유형; 및 이들의 공중합체 및 조합이 포함된다. 그러나, 상기에 열거된 것 이외의 기재가, 예를 들어, 이러한 다른 기재 상에서 조성물을 코팅하고 경화시키는 것을 통해, 복합 물품을 제조하는 데 또한 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
추가로, 기재는 연속적이거나 비연속적인 형상, 크기, 치수, 표면 거칠기, 및/또는 다른 특징을 가질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 기재는 승온 이하의 연화점 온도를 가질 수 있어서, 승온에서 조성물을 경화시키는 것은 기재에 대한 경화물의 기계적 접합을 증가시킨다.
기재는 예를 들어 기능성 장치의 구성요소로 예시된다. 기능성 장치의 특정 유형 및 특성은 특별히 제한되지 않으며, 구성요소가 도파관, 전기 회로, 전극 등을 포함할 수 있도록, 또는 이를 포함하는 장치에 이용될 수 있도록 임의의 종류의 광학, 전기 및/또는 전자 장치일 수 있다. 기능성 장치의 특정 예에는 광학 장치; 광전기 장치; 광기계 장치; 광자기 장치; 전기 및/또는 전자 장치; 전기-광학 장치; 기계 장치; 마이크로-전자기계 시스템을 포함하는 전자기계 장치; 자기 장치; 광전자자기 장치; 기계자기 장치; 열적 장치; 열기계 장치; 열광학 장치; 열전기 및/또는 열전자 장치; 열자기 장치 등뿐만 아니라 이들의 파생물, 변형 및 조합이 포함된다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 경화물 및/또는 복합 물품은 또한 상기에 기재된 것들 중 임의의 것과 같은 기능성 장치의 구성요소일 수 있다.
용어 "중합체"는 일반적으로 반복 단위(즉, 단량체 단위)를 포함하는 화합물을 나타내기 위해 통상적인 의미로 본 명세서에서 이용되는 것으로 이해되어야 하며, 이는 서로 동일하거나 상이한 유형의 단량체를 반응시킴(즉, 중합함)으로써 제조될 수 있다. 따라서, 용어 중합체는 용어 "단일중합체"(이 용어는 오직 하나의 유형의 단량체 단위를 포함하는 중합체를 나타냄), "혼성중합체"(이 용어는 2가지 상이한 유형의 단량체 단위를 포함하는 중합체를 나타냄)뿐만 아니라, "삼원공중합체"(이 용어는 3가지 상이한 유형의 단량체 단위를 포함하는 중합체를 나타냄)를 포함한다. 용어 "공중합체"는 2가지 이상의 상이한 유형의 단량체 단위를 포함하는 중합체를 나타내기 위해 통상적인 의미로 본 명세서에서 또한 이용되며, 따라서 용어 공중합체는 혼성중합체, 삼원공중합체 등을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 이와 같이, 용어 중합체는 랜덤, 블록, 공-블록 등을 포함하는 모든 형태의 공중합체를 또한 포함한다.
중합체는 종종 하나 이상의 명시된 단량체를 포함하거나 "그로 제조된" 것으로, 명시된 단량체 또는 단량체 유형에 "기초하거나", "그로부터 형성되거나", 또는 "그로부터 유도된" 것으로, 명시된 단량체 함량 또는 비율의 명시된 단량체를 "함유하는" 것으로 지칭되지만, 이러한 맥락에서, 용어 "단량체"는 중합체 자체 내의 단량체 단위, 즉, 중합체를 제조하는 데 이용된 명시된 단량체의 중합된 잔류부 또는 그렇게 제조되었을 수 있는 단위를 지칭하는 것이지, 중합되지 않은 단량체 종을 지칭하는 것이 아님이 또한 이해되어야 한다. 이와 같이, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 중합체는 일반적으로 중합된 형태의 단량체 단위를 갖는 것으로 언급되며, 이들 각각은 중합되지 않은 단량체에 상응한다(즉, 이러한 단량체가 표시된 특정 단량체 단위를 제조하는 데 사용되지 않았더라도, 예컨대 명시된 중합체를 제조하는 데 올리고머가 사용되는 경우).
상기에 기재된 임의의 중합체에서, 중합체 자체의 특징을 변화시키지 않으면서 미량의 불순물이 중합체 구조에 혼입되거나 달리 존재할 수 있으며, 이는 일반적으로 평균 단량체 단위 화학식에 기초하여 (즉, 중합체 내로 혼입될 수 있고/있거나 중합체 내에 있을 수 있는 예컨대 촉매 잔류물, 개시제, 종결제 등으로부터의 미량의 불순물을 제외하고) 분류될 것임이 또한 이해되어야 한다.
첨부된 청구범위는 상세한 설명에 기재된 명확하고 특정한 화합물, 조성물 또는 방법에 한정되지 않으며, 이들은 첨부된 청구범위의 범주 내에 속하는 특정 실시 형태들 사이에서 변화될 수 있음이 이해되어야 한다. 다양한 실시 형태의 특정 특징 또는 태양을 기술함에 있어서 본 명세서에서 필요로 하는 임의의 마쿠쉬 군(Markush group)과 관련하여, 상이한, 특별한, 및/또는 예기치 않은 결과가 개별 마쿠쉬 군의 각각의 구성원으로부터 모든 다른 마쿠쉬 구성원들과는 독립적으로 얻어질 수 있다. 마쿠쉬 군의 각각의 구성원은 개별적으로 및/또는 조합적으로 필요로 하게 될 수 있으며, 첨부된 청구범위의 범주 내의 구체적인 실시 형태에 대한 적절한 지지를 제공한다.
본 발명의 실시 형태를 설명하는 하기 실시예는 본 발명을 설명하고자 하는 것이지 제한하고자 하는 것은 아니다. 달리 언급되지 않는 한, 모든 반응은 공기 하에서 수행되고, 모든 용매, 기재 및 시약은 다양한 상업적 공급업체로부터 구매하거나 달리 입수하여 받은 대로 사용한다.
하기 장비 및 특성화 절차/파라미터를 사용하여 하기 실시예에서 제조된 화합물 및 조성물의 다양한 물리적 특성을 평가한다.
장비
"스피드믹서"는 플랙텍(FlackTek) DAC 150 스피드믹서이다.
핵 자기 공명 분광법(NMR)
핵 자기 공명(NMR) 분석은 규소-무함유 10 mm 튜브 및 적절한 용매(예를 들어, CDCl3)를 사용하여 배리언 유니티(Varian Unity) 이노바(INOVA) 400 (400 ㎒) 분광계에서 수행된다. 스펙트럼에 대한 화학적 이동은 내부 양성자 용매 공명(1H: CDCl3; 29Si: 테트라메틸실란)을 기준으로 한다.
겔 투과 크로마토그래피(GPC)
겔 투과 크로마토그래피(GPC) 분석은 PLgel 5 μm 가드 컬럼이 선행하는 PLgel 5 μm 믹스드-C 컬럼(300 x 7.5 mm; 폴리머 래보러토리즈(Polymer Laboratories))이 장착되고 GPC/SEC 소프트웨어를 사용하는 애질런트(Agilent) 굴절률 검출기를 갖는 애질런트 1260 인피니티(Infinity) II 크로마토그래프에서 수행된다. 분석은 35℃에서 1.0 mL/min의 공칭 유량으로 테트라하이드로푸란(THF) 이동상을 사용하여 수행되며, 샘플은 THF (5 mg/mL)에 용해되고, 선택적으로 주입 전에 0.2 μm PTFE 주사기 필터를 통해 여과된다. 보정은 580 내지 2,300,000 g/몰의 범위를 커버하는 좁은 폴리스티렌(PS) 표준물을 사용하여 수행된다.
역학 점도(DV)
점도 측정은 첨부된 소프트웨어 패키지(레오플러스(Rheoplus) 32 V3.40)에서 이용가능한 엑스퍼트(Expert) 유동 곡선 정상 상태 제어 방법을 사용하여 25℃의 작동 온도에서 25 mm 스테인리스 강 콘-인-플레이트(cone-in-plate) 고정구(CP 25, 1.988" 원뿔 각도, 104 μM 절단됨)가 장착된 안톤-파르 피지카(Anton-Paar Physica) MCR 301 레오미터에서 수행된다. 0.1 내지 500 s-1의 전단율 스위프(shear rate sweep)가 수행되며 10 rad/sec의 주파수에서의 값이 센티푸아즈(cP) 단위로 보고된다.
블리드 시험 방법
블리드의 측정은 하기 블리드 시험 방법에 따라 20X 내지 50X 범위의 배율로 키센(Keycene) VHX 2000 디지털 광학 현미경을 사용하여 수행된다:
미경화 복합 재료(샘플)의 5 cm x 0.5 cm 스트립을 간유리 현미경 슬라이드(피셔 사이언티픽(Fisher Scientific), 3" x 1" x 1 mm)의 거친 표면 상에 스크린 인쇄한다. 슬라이드를 즉시 현미경 아래에 위치시키고, 인쇄된 복합 재료의 이미지를 기록한다. 복합 재료를 실온에서 60분 동안 방치한 다음, 다른 이미지를 기록한다. 그 후, 일부 중합체 재료는 복합재로부터 분리되어, 간유리 슬라이드 상에 습윤 표면 층의 외관을 생성하는 것으로 관찰된다. 현미경의 내장 측정 특징부를 사용하여, 인쇄된 복합재의 가장자리와 블리드 전면 사이의 거리를 인쇄된 재료의 각각의 면에 대해 5회 측정하고, 값을 평균하여 블리드 거리를 μm 단위로 제공한다. 이어서, 소정 기간에 걸쳐 추가적인 블리드 거리를 기록하고 비교함으로써 블리드 속도를 μm/min 단위로 결정한다.
체적 저항률 시험 방법
체적 저항률 분석은 하기 체적 저항률 시험 방법에 따라 라인 저항 프로브 헤드가 장착된 4점 프로브 장비(GP 4-TEST Pro; 지피 솔라, 게엠베하(GP Solar, GmbH))를 사용하여 수행된다:
구멍(5 mm x 60 mm x 0.25 mm)을 통한 스크린 인쇄에 의해 4"x4" 유리 슬라이드 상에 분취량의 미경화 복합 재료(샘플)를 침착하여 5 mm x 60 mm(300 ㎟)의 면적을 갖는 균일한 스트립을 형성한다. 이어서, 인쇄된 재료를 150℃에서 경화시켜(경화 시간 = 재료 의존적; 1시간(비교예) 내지 4시간(실시예)) 슬라이드 상에 경화된 층으로서 전도성 스트립을 제공하고, 마이크로미터(오노 소키(Ono Sokki) 디지털 인디케이터 EG-225)를 사용하여, 경화된 층의 두께를 결정한다. 라인 저항 프로브 헤드를 이용하여 전도성 스트립을 따라 5 cm 거리를 통해 전기 저항을 측정하고, 식 (ρ = R(WxT/L)을 사용하여 경화된 샘플의 저항률을 계산하며, 상기 식에서, ρ(로)는 체적 저항률(Ohm cm 단위)이고, R은 5 cm 이격된 2개의 내부 프로브 팁들 사이에서 측정된 경화된 복합재의 저항(옴 단위)이고, W는 경화된 층의 폭(cm 단위)이고, T는 경화된 층의 두께(cm 단위)이고, L은 2개의 내부 프로브들 사이의 경화된 층의 길이(cm 단위)이다.
접착 강도 시험 방법, 중첩 전단(lap shear) 접착력
하기 접착 강도 시험 방법에 따라, 인장 시험기(인스트론(Instron), 모델 5566)에서 수행되는 인장 강도 측정으로, 중첩 전단 시험을 사용하여 샘플의 접착력을 시험한다.
치수 0.040" x 1" x 3"의 중첩 전단 패널(베어 알루미늄, Ni-Cu, Alclad)을 세정 와이프(킴와이프(Kimwipe)) 및 아이소프로필 알코올로 닦고, 150℃에서 10분 동안 오븐에 넣어서 완전한 용매 증발을 보장하고, 이어서 실온으로 냉각되게 두었다. 패널들을 5 쌍으로 그룹화하고, 각 쌍의 제1 패널은 패널의 단부로부터 1"에 마킹된다. 분취량의 미경화 복합 재료(샘플; 약 2 g)를 마킹과 마킹이 측정된 패널의 단부 사이의 1" 영역에서 제1 패널에 도포한다. 유리 비드의 일부(포터스 인더스트리즈 인크.(Potter's Industries Inc.); 0.0098" 최대 직경; 약 10 mg)를 복합재 위에 도포하여 접합선을 확립하고, 이어서 각 쌍의 제2 패널을 상응하는 제1 패널의 부분의 위에 부드럽게 눌러서 조립체를 형성하고, 이를 바인더 클립으로 함께 제자리에 고정한다. 조립체를 150℃에서 4시간 동안 오븐에 넣어서 복합 재료를 경화시킨 다음, 실온으로 밤새 냉각시킨다. 이어서, 10 KN 로드 셀, 60 psi 클램프 압력 및 2 in/min의 당김 속도를 사용하여 인장 시험기에서 조립체를 분석하며, 5개의 준비된 중첩 전단의 각각에 대해 기록된 인장 강도 측정치를 평균하여 접착 강도 값(MPa)을 제공한다.
실시예에 이용된 다양한 성분이 하기 표 1에 제시되어 있다.
[표 1]
Figure pct00022
Figure pct00023
Figure pct00024
일반 절차 1: 에폭사이드-작용성 실리콘-아크릴레이트 중합체의 제조
톨루엔(20 g)을 교반축, 응축기, 열전쌍 포트, 부가 포트, 및 가열 맨틀이 장착된 오븐-건조된 500 mL 4구 둥근 바닥 플라스크에 첨가한다. 유기규소 단량체(M1, 87 g), 글리시딜 (메트)아크릴레이트(GMA; 24 g), 및 n-도데칸티올(CTA; 8 g) (총괄적으로, "단량체 블렌드")을 제조하고, 플라스크 내로의 공급 라인이 장착되어 있고 주사기 펌프에 연결되어 있는, 루어 락(Luer Lock) 커넥터를 갖는 2개의 플라스틱 주사기에 나누어 넣는다. 벤조일 퍼옥사이드(BPO; 4.04 g)와 톨루엔(40 g)의 혼합물("개시제 블렌드")을, 플라스크 내로의 공급 라인이 장착되어 있고 주사기 펌프에 연결되어 있는, 루어 락을 갖는 또 다른 플라스틱 주사기에 첨가한다. 플라스크를 교반하면서 목표 온도(110℃)에 도달하도록 가열하고, 이때 단량체 블렌드의 공급을 개시한다(속도: 2.5 g/min; 지속 시간: 40분). 5분 지연 후에, 개시제 블렌드의 공급을 개시하고(지속 시간: 120분), 1H NMR을 통해 반응을 모니터링한다. 둘 모두의 공급을 완료한 후, 반응 혼합물을 1시간 동안 교반하면서 목표 온도(110℃)로 유지한 다음, 실온(약 23℃)으로 냉각되게 두어서 에폭사이드-작용성 실리콘-아크릴레이트 중합체 (SA-1)을 포함하는 반응 생성물을 제공하고, 이를 증류에 의해 단리하고 상기 절차에 따라 특성화한다.
제조예 1 내지 제조예 7: 에폭사이드-작용성 실리콘-아크릴레이트 중합체
다양한 아크릴옥시-작용성 유기규소 화합물((M1) 내지 (M5))을 사용하여 상기 일반 절차 1에 제시된 절차에 따라 실리콘-아크릴레이트 중합체 (SA-1) 내지 (SA-7)을 제조하여 제조예 1 내지 제조예 7을 제공한다. 제조예 1 내지 제조예 7의 특정 성분 및 파라미터가 하기 표 2에 제시되어 있다. 일단 제조되면, 실리콘-아크릴레이트 중합체 (SA-1) 내지 (SA-7)을 상기 절차에 따라 특성화하며, 그 결과는 또한 하기 표 2에 제시되어 있다.
[표 2]
Figure pct00025
비교예 1 및 비교예 2
20 g 치과 컵을 전도성 충전제 1(16 g)로 충전한다. 이어서, 폴리실록산 1(3.64 g)을 첨가하고, 생성된 조성물을 스패츌러를 사용하여 손으로 부드럽게 혼합하고 이어서 스피드믹서(2000 rpm; 20 s)를 통해 혼합한다. 이어서, 가교결합제 1(0.15 g)을 첨가하고, 생성된 조성물을 스피드믹서(2000 rpm; 20 s)를 통해 혼합한다. 이어서 Pt 촉매 1(0.20 g; 10 ppm Pt)을 첨가하고, 생성된 조성물을 스피드믹서(2000 rpm; 20 s)를 통해 혼합한다. 이어서, 조성물을 회전식 베인 펌프에 연결된 진공 챔버에서 탈기시키고(1 Torr; 약 5분), 이어서 스피드믹서(2000 rpm; 10 s)에서 부드럽게 전단시켜 균질한 경화성 조성물(비교 조성물 1)을 제공한다. 경화성 조성물을 스크린 인쇄하고, 이어서 150℃에서 1시간 동안 경화시켜 경화된 복합재(비교 복합재 1)를 제조한다.
가교결합제 2를 사용하여 상기 절차를 반복하여 다른 균질한 경화성 조성물(비교 조성물 2)을 제공하고, 이를 스크린 인쇄하고, 이어서 150℃에서 1시간 동안 경화시켜 다른 경화된 복합재(비교 복합재 2)를 제조한다. 비교예 1 및 비교예 2의 특정 파라미터가 하기 표 3에 제시되어 있다.
일단 제조되면, 비교 복합재 1 및 2를 상기 절차에 따라 저항률, 블리드 및 접착 강도에 대해 평가한다. 이러한 평가의 결과가 또한 하기 표 3에 제시되어 있다.
[표 3]
Figure pct00026
일반 절차 2: 경화성 조성물의 제조
실리콘-아크릴레이트 중합체(SA-7, 2.95 g) 및 아미노실록산(AS-1, 1.05 g)을 20 g 치과 컵에서 조합하여 목표 에폭시:아민 당량비(1:1)를 갖는 조성물을 형성하고, 이를 스피드믹서(2000 rpm; 20 s)를 통해 혼합하여 균질한 용액을 형성한다. 이어서, 전도성 충전제 1(16 g)을 치과 컵에 첨가하고, 생성된 조성물을 스패츌러를 사용하여 손으로 부드럽게 혼합하고 이어서 스피드믹서(2000 rpm; 20 s)를 통해 혼합한다. 이어서, 조성물을 회전식 베인 펌프에 연결된 진공 챔버에서 탈기시키고(1 Torr; 약 5분), 이어서 스피드믹서(1000 rpm; 10 s)에서 부드럽게 전단시켜 균질한 경화성 조성물을 제공한다.
실시예 1 내지 실시예 42: 경화성 조성물
성분 (I)로서 제조예 1 내지 제조예 8로부터의 실리콘-아크릴레이트 중합체 (SA-1) 내지 (SA-8) 중 하나를, 성분 (II)로서 아미노실록산 (AS-1) 또는 (AS-2)를, 성분 (III)으로서 전도성 충전제 1을 사용하고 성분 (I) 및 성분 (II)를 특정 에폭시:아민 당량 비로 이용하여, 상기 일반 절차 2에 제시된 절차에 따라 경화성 조성물을 제조하여, 실시예 1 내지 실시예 42를 제공한다. 실시예 1 내지 실시예 42의 특정 성분 및 파라미터가 하기 표 4 및 표 5에 제시되어 있다.
[표 4]
Figure pct00027
[표 5]
Figure pct00028
일단 제조되면, 실시예 1 내지 실시예 42의 조성물을 상기 절차에 따라 각각 체적 저항률 시험 방법 및 블리드 시험 방법을 사용하여 저항률 및 블리드에 대해 평가한다. 이러한 평가의 결과가 하기 표 6에 제시되어 있다.
[표 6]
Figure pct00029
실시예 1 내지 실시예 42의 조성물을 상기 절차에 따라 접착 강도 시험 방법을 사용하여 접착력에 대해 평가한다. 이러한 평가의 결과가 하기 표 7에 제시되어 있다.
[표 7]
Figure pct00030
나타낸 바와 같이, 30 몰% 초과의 GMA(예컨대 40 및 50%) 및 분지형 실리콘 모이어티를 함유하는 실리콘-아크릴레이트 중합체 및 약 1000 내지 3000의 분자량을 갖는 아미노실록산을 이용하는 경화성 조성물은 양호한 전도도(<0.0012 Ohm cm 체적 저항률), 탁월(<5 μm/min) 내지 중간(<15 μm/min)의 블리드, 및 시험된 모든 기재에 대한 중간 접착력(>0.5 MPa)으로 하나 이상의 기재에 대한 높은 접착력(>1 MPa)을 갖고 순수한 접착 파괴가 없는 경화물을 제조한다. 40 몰% 초과의 GMA 및 선형 실리콘 모이어티를 갖는 실리콘-아크릴레이트 중합체와 조합된 약 1000 내지 3000의 분자량을 갖는 아미노실록산을 이용하는 경화성 조성물은 양호한 전도도(< 0.0012 Ohm cm 체적 저항률)를 갖는 경화물을 제조하는 반면, 40% GMA를 갖는 실리콘-아크릴레이트 중합체를 사용하는 유사한 조성물은 적절한 전도도를 갖는 경화물을 제조한다.

Claims (20)

  1. (I) 하기 일반 단위 화학식을 갖는 에폭사이드-작용성 실리콘-아크릴레이트 중합체:
    Figure pct00031

    (상기 식에서, 각각의 R1은 H 및 CH3으로부터 독립적으로 선택되고; 각각의 R2는 독립적으로 선택되는 치환 또는 비치환된 하이드로카르빌 기이고; 각각의 D1은 2가 연결기이고; 각각의 Y1은 독립적으로 선택되는 실록산 모이어티(moiety)이고; 각각의 X1은 독립적으로 선택되는 에폭사이드-작용성 모이어티이고; 하첨자 a는 1 이상이고; 하첨자 b는 1 이상이고; 하첨자 c는 0 이상이고; 하첨자 a, 하첨자 b, 및 하첨자 c로 표시된 단위는 상기 실리콘-아크릴레이트 중합체에서 임의의 순서로 있을 수 있음);
    (II) 분자당 평균 2개 이상의 아민 작용기를 포함하는 아미노실록산; 및
    (III) 전도성 충전제를 포함하는, 경화성 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 에폭사이드-작용성 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)에서, 하나 이상의 실록산 모이어티 Y1은 일반 화학식 -Si(R3)3을 갖는 실록산 기를 포함하며, 여기서, 각각의 R3은 R4 및 -OSi(R5)3으로부터 독립적으로 선택되되, 단, 하나 이상의 R3은 -OSi(R5)3이고; 각각의 R5는 R4, -OSi(R6)3, 및 -[-D2-SiR4 2]mOSiR4 3으로부터 독립적으로 선택되고; 각각의 R6은 R4, -OSi(R7)3, 및 -[-D2-SiR4 2]mOSiR4 3으로부터 독립적으로 선택되고; 각각의 R7은 R4 및 -[-D2-SiR4 2]mOSiR4 3으로부터 독립적으로 선택되고; 0 ≤ m ≤ 100이고; 각각의 D2는 2가 연결기이며; 각각의 R4는 독립적으로 치환 또는 비치환된 하이드로카르빌 기인, 경화성 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 에폭사이드-작용성 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)에서, (i) 각각의 R3은 -OSi(R5)3이거나; (ii) 각각의 R4는 메틸이거나; (iii) 하나 이상의 R5는 -OSi(R6)3 또는 -[-D2-SiR4 2]mOSiR4 3이거나; (iv) 각각의 D2는 독립적으로 O 또는 에틸렌이거나; 또는 (v) (i) 내지 (iv)의 임의의 조합인, 경화성 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에폭사이드-작용성 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)에서, 하나 이상의 실록산 모이어티 Y1은 하기 일반 화학식을 갖는 실록산 기를 포함하는, 경화성 조성물:
    Figure pct00032

    (상기 식에서, 0 ≤ n ≤ 100이고, 하첨자 o는 2 내지 6이고, 하첨자 p는 0 또는 1이고, 하첨자 q는 0 또는 1이고, 하첨자 r은 0 내지 9이고, 하첨자 s는 0 또는 1이고, 하첨자 t는 0 또는 2이되, 단, 하첨자 s가 1이면 하첨자 t는 0이고, 하첨자 s가 0이면 하첨자 t는 2임).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에폭사이드-작용성 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)에서, 각각의 실록산 모이어티 Y1은 독립적으로 하기 화학식 i 내지 화학식 vii 중 하나를 갖는 실록산 기인, 경화성 조성물:
    [화학식 i]
    Figure pct00033
    ;
    [화학식 ii]
    Figure pct00034
    ;
    [화학식 iii]
    Figure pct00035
    ;
    [화학식 iv]
    Figure pct00036
    ;
    [화학식 v]
    Figure pct00037
    ;
    [화학식 vi]
    Figure pct00038
    ; 및
    [화학식 vii]
    Figure pct00039

    (상기 식에서, 1 ≤ n ≤ 100이고 하첨자 r은 3 내지 9임).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에폭사이드-작용성 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)에서, 각각의 2가 연결기 D1은 (i) 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 독립적으로 선택되는 선형 알킬렌 기; (ii) 3차 아미노기; 또는 (iii) (i)과 (ii) 둘 모두를 포함하는, 경화성 조성물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에폭사이드-작용성 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)에서, (i) R1은 하첨자 a로 표시된 각각의 모이어티에서 CH3이거나; (ii) R1은 하첨자 b로 표시된 각각의 모이어티에서 CH3이거나; (iii) R1은 하첨자 c로 표시된 각각의 모이어티에서 H이거나; (iv) 각각의 R2는 부틸이거나; (v) 각각의 X1은 화학식
    Figure pct00040
    의 에폭시프로필 기이거나; (vi) 하첨자 b는 하첨자 a, 하첨자 b, 및 하첨자 c로 표시된 총 단위의 30% 이상을 구성하거나; 또는 (vii) (i) 내지 (vi)의 임의의 조합인, 경화성 조성물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아미노실록산 (II)는 일반 평균 단위 화학식 [R8 iSiO(4-i)/2]h (상기 식에서, 하첨자 h는 1 이상이고; 하첨자 i는 하첨자 h로 표시된 각각의 모이어티에서 1, 2 및 3으로부터 독립적으로 선택되되, 단, h + i > 2이고; 각각의 R8은 하이드로카르빌 기, 알콕시 및/또는 아릴옥시 기, 실록시 기 및 아민-작용성 탄화수소 기로부터 독립적으로 선택되되, 단, 분자당 평균 2개 이상의 R8은 아민-작용성 탄화수소 기임)를 갖는, 경화성 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아미노실록산 (II)는 하기 일반 화학식을 갖는, 경화성 조성물:
    [R9 3SiO1/2]x[(H2N-D3-)(R9)2SiO1/2]x'[R9 2SiO2/2]y[(H2N-D3-)(R9)SiO2/2]y'
    (상기 식에서, 각각의 R9는 독립적으로 선택되는 하이드로카르빌 기이고; 각각의 D3은 독립적으로 선택되는 2가 연결기이고; 하첨자 x, 하첨자 x', 하첨자 y, 및 하첨자 y'는 각각 x + x' + y + y' = 1이되, 단 0 ≤ x + x' < 1, 0 < y + y' < 1, 및 x' + y' > 0이도록 하는 몰 분율임).
  10. 제9항에 있어서, (i) 각각의 R9는 CH3이거나; (ii) 각각의 D3은 2 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기이거나; (iii) x는 0이거나; (iv) y'는 0이거나; (v) 상기 아미노실록산 (II)는 중합도가 5 내지 100이거나; (vi) 상기 아미노실록산 (II)는 25℃에서 200 센티푸아즈(cP) 미만의 역학 점도를 나타내거나; (vii) 상기 아미노실록산 (II)는 분자량(Mw)이 500 내지 3000 Da이거나; (viii) 상기 아미노실록산 (II)는 상기 에폭사이드-작용성 실리콘-아크릴레이트 중합체 (I)과 혼화성이거나; 또는 (ix) (i) 내지 (viii)의 임의의 조합인, 경화성 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 충전제 (III)은 전기 전도성이거나; (ii) 열 전도성이거나; (iii) 무기 입자를 포함하거나; (iv) 유기 입자를 포함하거나; (v) 표면 처리된 입자를 포함하거나; 또는 (vi) (i) 내지 (v)의 임의의 조합인, 경화성 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전도성 충전제 (III)은 (i) 은-코팅된 금속 입자를 포함하거나; (ii) 은-코팅된 유기 입자를 포함하거나; (iii) 은 플레이크를 포함하거나; (iv) 0.005 내지 100 μm의 중위 입자 크기를 포함하거나; (v) 1×106 S/m의 전기 전도도(K)를 포함하거나; 또는 (vi) (i) 내지 (v)의 임의의 조합인, 경화성 조성물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 성분 (I), 성분 (II) 및 성분 (III)의 합계 중량을 기준으로, (i) 5 내지 20 중량%의 성분 (i); (ii) 2 내지 15 중량%의 성분 (II); (iii) 65 내지 83 중량%의 성분 (III); 또는 (iv) (i) 내지 (iii)의 임의의 조합을 포함하는, 경화성 조성물.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, (i) 담체; (ii) 성분 (III) 이외의 충전제, (iii) 충전제 처리제; (iv) 표면 개질제; (v) 계면활성제; (vi) 리올로지 조절제; (vii) 점도 조절제; (viii) 결합제; (ix) 증점제; (x) 점착부여제; (xi) 접착 촉진제; (xii) 소포제; (xiii) 상용화제; (xiv) 증량제; (xv) 가소제; (xvi) 말단-블로킹제; (xvii) 반응 억제제; (xviii) 건조제; (xix) 수분 방출제(water release agent); (xx) 착색제; (xxi) 에이징 방지 첨가제; (xxii) 살생물제; (xxiii) 난연제; (xxiv) 부식 억제제; (xxv) 촉매 억제제; (xxvi) UV 흡수제; (xxvii) 산화방지제; (xxviii) 광안정제; (xxix) 촉매, 전촉매, 또는 촉매 발생제; (xxx) 억제제; (xxxi) 광산 발생제(photoacid generator); (xxxii) 열안정제; 또는 (xxxiii) (i) 내지 (xxxii)의 조합을 추가로 포함하는, 경화성 조성물.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화성 조성물에는 성분 (I), 성분 (II) 및 성분 (III) 이외에, (i) 담체 비히클, (ii) 반응 촉매 또는 촉진제, (iii) 접착 촉진제; (iv) 전기 전도성 충전제; (v) 블리드 억제제(bleed suppression agent); 또는 (vi) (i) 내지 (v)의 임의의 조합이 없는, 경화성 조성물.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 경화성 조성물의 경화물.
  17. 제16항에 있어서, 상기 경화물은 전도성 접착제로서 추가로 정의되며, 상기 전도성 접착제는, (i) 체적 저항률 시험 방법(Volume Resistivity Test Method)에 따라 측정된 0.012 옴-센티미터 미만의 체적 저항률; (ii) 접착 강도 시험 방법(Adhesion Strength Test Method)에 따라 측정된 0.4 MPa 이상의 접착 강도, (iii) 블리드 시험 방법(Bleed Test Method)에 따라 측정된 15 μm/min 미만의 블리드 속도, 또는 (iv) (i)내지 (iii)의 임의의 조합을 나타내는, 경화물.
  18. 전도성 층을 포함하는 복합 물품을 형성하는 방법으로서,
    기재(substrate) 상에 조성물을 배치하는 단계; 및
    선택적으로 가열을 통해, 상기 조성물을 경화시켜 상기 기재 상에 상기 전도성 층을 제공함으로써 상기 복합 물품을 형성하는 단계를 포함하며;
    상기 조성물은 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 경화성 조성물인, 방법.
  19. 제18항의 방법에 따라 형성된 복합 물품.
  20. 제19항에 있어서, 상기 기재는 기능성 장치의 구성요소를 포함하며, 선택적으로 상기 기능성 장치는 (i) 광학 장치; (ii) 광전기 장치; (iii) 광기계 장치; (iv) 광자기 장치; (v) 전기 또는 전자 장치; (vi) 전기-광학 장치, (vii) 기계 장치; (viii) 마이크로-전자기계 시스템을 포함하는 전자기계 장치; (ix) 자기 장치; (x) 광전자자기 장치; (xi) 기계자기 장치; (xii) 열적 장치; (xiii) 열기계 장치; (xiv) 열광학 장치; (xv) 열전기 또는 열전자 장치; (xvi) 열자기 장치; 또는 (xvii) (i) 내지 (xvi)의 임의의 조합인, 복합 물품.
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