KR20220170474A - Manufacturing Method of organic-inorganic hybrid particles with High heat resistance - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for producing organic-inorganic hybrid cross-linked particles and organic-inorganic hybrid cross-linked particles. According to the present invention, the method for producing organic-inorganic hybrid cross-linked particles can have a simple process and make mass production efficiently possible since non-emulsification or multi-step non-emulsion polymerization is used, and can produce cross-linked particles with monodisperse and high degree of cross-linking since an acrylic monomer with a polar group and a metal cross-linking agent. In addition, the cross-linked particles have excellent solvent stability even when added to a solvent since the cross-linked particles have a small time-variant change in viscosity. It is possible to produce high heat-resistant organic-inorganic hybrid cross-linked particles of various average particle sizes through the production method of the present invention, and the high heat-resistant organic-inorganic hybrid cross-linked particles produced thereby can be applied to various industrial fields, including a filler for light diffusion films for LCDs, an irregularity forming agent for anti-fingerprint (AG) films, an anti-blocking agent, a conductive ball, paint, ink, and cosmetics.

Description

고 내열성 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법{Manufacturing Method of organic-inorganic hybrid particles with High heat resistance}Manufacturing method of organic-inorganic hybrid particles with high heat resistance

본 발명은 고 내열성 유무기 하이브리드 가교 입자 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 고가교도를 부여하여 용제안정성이 우수한 고 내열성 단분산 유무기 하이브리드 가교 입자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to highly heat-resistant organic-inorganic hybrid crosslinked particles and a method for preparing the same. Specifically, the present invention relates to highly heat-resistant monodisperse organic-inorganic hybrid crosslinked particles having excellent solvent stability by imparting a high degree of crosslinking and a method for preparing the same.

고 내열성 단분산 가교 입자는 입자의 형태, 크기 및 균일도에 따라 다양한 분야에 응용되고 있다. 예를 들면 LCD용 광확산 필름의 충진제를 비롯하여, 지문방지(AG) 필름용 요철 형성제, GPC용 컬럼충진제, 블록킹방지제, 이방성 도전볼, 페인트용 첨가제, 잉크 및 화장품 등 다양한 산업분야에 적용되고 있다. 이러한 가교 입자는 수 nm 내지 수십 ㎛의 평균 입경으로 구형의 형태를 하고 있으며, 상기와 같이 다양한 분야에 적용되기 위해서는 입자의 평균 입경 및 입도분포 등의 균일성, 내열성 및 우수한 용제안정성 등의 물성이 요구된다.Highly heat-resistant monodisperse crosslinked particles are applied in various fields depending on the shape, size and uniformity of the particles. For example, it is applied to various industrial fields such as fillers for light diffusion films for LCDs, irregularities forming agents for anti-fingerprint (AG) films, column fillers for GPC, anti-blocking agents, anisotropic conductive balls, additives for paints, inks and cosmetics. there is. These cross-linked particles have a spherical shape with an average particle diameter of several nm to several tens of μm. It is required.

일반적으로 상기 물성을 만족하는 구형의 가교 입자를 제조하는 방법으로 현탁중합, 유화중합, 분산중합 및 시드중합 등이 있다. 특히 분산중합의 경우, 수 마이크론 크기의 단분산 분포를 갖는 유기 고분자 입자를 제조할 수 있는 방법으로 단량체 및 중합용매의 극성도에 상관없이 수계 또는 비수계로 중합을 진행할 수 있는 장점이 있다. 이러한 분산중합은 가교되지 않은 입자 제조시 매우 유리하지만, 가교 입자의 경우 성장과정에서 핵이 가교되어 있어 연속상에서 새로운 핵생성 반응이 진행되며 결국 단분산 입자의 제조가 어려워진다.In general, methods for producing spherical crosslinked particles satisfying the above physical properties include suspension polymerization, emulsion polymerization, dispersion polymerization, and seed polymerization. Particularly, in the case of dispersion polymerization, as a method capable of producing organic polymer particles having a monodisperse distribution with a size of several microns, there is an advantage in that polymerization can be performed in an aqueous or non-aqueous system regardless of the polarity of monomers and polymerization solvents. Dispersion polymerization is very advantageous in preparing non-crosslinked particles, but in the case of crosslinked particles, since the nucleus is crosslinked during the growth process, a new nucleation reaction proceeds in the continuous phase, resulting in difficulty in preparing monodisperse particles.

또한, 상기 유화 및 분산 중합을 이용하여 단분산성 입자를 제조한 뒤, 이를 시드 입자로 사용하여 가교제와 반응시키는 시드 중합 방법이 제시되고 있지만, 상기 시드 입자와 가교제와의 상용성이 떨어져 반응중 응집이 발생하기 쉽고, 입자의 균일성(단분산성)이 떨어진다는 치명적인 단점이 있다. 또한, 종래의 상기 시드 중합 방법은 공정이 복잡하고 공정시간이 길어 효율적인 양산이 어렵다.In addition, a seed polymerization method has been proposed in which monodisperse particles are prepared using the emulsion and dispersion polymerization and then reacted with a crosslinking agent using the same as seed particles, but the compatibility between the seed particles and the crosslinking agent is poor and aggregation during the reaction is poor. There are fatal disadvantages in that this easily occurs and the uniformity (monodispersity) of the particles is poor. In addition, the conventional seed polymerization method has a complicated process and a long process time, making efficient mass production difficult.

따라서, 간단한 공정만으로 높은 가교도를 부여하면서 동시에 단분산성이 우수한 가교 입자를 제조하는 방법에 대한 연구개발이 절실히 필요하다.Therefore, there is an urgent need for research and development on a method for producing crosslinked particles having excellent monodispersity while imparting a high degree of crosslinking through a simple process.

KRKR 10-2006-0075259 10-2006-0075259 AA (2006.07.04)(2006.07.04)

본 발명은 극성기를 갖는 아크릴계 단량체 및 금속 가교제를 이용한 고 내열성 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for producing highly heat-resistant organic-inorganic hybrid crosslinked particles using an acrylic monomer having a polar group and a metal crosslinking agent.

또한, 본 발명은 간단한 공정을 가져 효율적인 양산이 가능한 고 내열성 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a method for producing highly heat-resistant organic-inorganic hybrid crosslinked particles capable of efficient mass production through a simple process.

또한, 본 발명은 높은 가교도, 우수한 내열성 및 용제안정성을 갖는 단분산성 유무기 하이브리드 가교 입자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide monodisperse organic-inorganic hybrid crosslinked particles having high degree of crosslinking, excellent heat resistance and solvent stability, and a method for preparing the same.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명자들은 공정이 간단하고 높은 가교도를 가지며 내열성 및 용제안정성이 우수한 단분산성 유무기 하이브리드 가교 입자를 개발하기 위해서 끊임없는 연구를 거듭한 끝에, 놀랍게도 극성기를 가지는 아크릴계 단량체 및 금속 가교제를 사용할 경우, 중합 공정이 매우 간단하면서도 가교 입자에 단분산성 및 고가교도를 부여할 수 있으며, 내열성이 우수하고 용제에 투입하여도 점도경시변화가 작아 용제안정성이 우수하다는 것을 발견하여 발명을 완성하였다.In order to achieve the above object, the inventors of the present inventors have conducted endless research to develop monodisperse organic-inorganic hybrid crosslinked particles having a simple process, high crosslinking degree, and excellent heat resistance and solvent stability, and surprisingly, acrylic monomers and metals having polar groups In the case of using a crosslinking agent, the polymerization process is very simple, but monodispersity and high degree of crosslinking can be imparted to the crosslinked particles, and the invention is completed by discovering that the heat resistance is excellent and the change in viscosity with time is small even when added to a solvent, and the solvent stability is excellent. did

본 발명은 극성기를 가지는 유기 고분자 입자 분산액을 제조하는 단계; 및 염기성 분위기에서 상기 분산액에 금속 가교제를 투입하여 가교하는 단계;를 포함하는 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of preparing a dispersion of organic polymer particles having a polar group; and cross-linking by adding a metal cross-linking agent to the dispersion in a basic atmosphere.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법에서, 상기 유기 고분자 입자 분산액은 분산중합법, 무유화중합법 또는 다단계 무유화중합법으로 제조되는 것일 수 있다.In the method for preparing organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to an embodiment of the present invention, the dispersion of organic polymer particles may be prepared by dispersion polymerization, non-emulsion polymerization, or multi-step non-emulsion polymerization.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법에서, 상기 유기 고분자 입자는 아크릴계 고분자 입자인 것일 수 있다.In the method for preparing organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to an embodiment of the present invention, the organic polymer particles may be acrylic polymer particles.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법에서, 상기 극성기는 하이드록시기 및 카르복시기에서 선택되는 하나 이상의 극성기인 것일 수 있다.In the method for preparing organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to an embodiment of the present invention, the polar group may be at least one polar group selected from a hydroxy group and a carboxy group.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법에서, 상기 아크릴계 고분자 입자는 메틸메타크릴레이트 단량체를 주 성분으로 하여 중합된 고분자 입자인 것일 수 있다.In the method for preparing organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to an embodiment of the present invention, the acrylic polymer particles may be polymer particles polymerized using a methyl methacrylate monomer as a main component.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법에서, 상기 아크릴계 고분자 입자의 극성기는 하이드록시기, 카르복시기 및 이들의 염에서 선택되는 하나 이상을 가지는 극성 아크릴계 단량체로부터 유도되는 것일 수 있다.In the method for preparing organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to an embodiment of the present invention, the polar group of the acrylic polymer particle may be derived from a polar acrylic monomer having at least one selected from a hydroxy group, a carboxy group, and salts thereof. .

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법에서, 상기 아크릴계 고분자 입자는 상기 극성 아크릴계 단량체가 전체 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 포함되어 제조되는 것일 수 있다.In the method for preparing organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to an embodiment of the present invention, the acrylic polymer particles may be prepared by including 0.01 to 10 parts by weight of the polar acrylic monomer based on 100 parts by weight of the total monomer mixture.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법에서, 상기 염기성 분위기는 알카리 또는 알카리토금속 하이드록사이드를 투입하여 조절하는 것일 수 있다.In the method for preparing organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to an embodiment of the present invention, the basic atmosphere may be controlled by adding alkali or alkaline earth metal hydroxide.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법에서, 상기 금속 가교제는 금속알콕사이드계 화합물일 수 있다.In the method for preparing organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to an embodiment of the present invention, the metal crosslinking agent may be a metal alkoxide-based compound.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법에서, 상기 금속 가교제는 상기 유기 고분자 입자 분산액 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 포함되는 것일 수 있다.In the method for preparing organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to an embodiment of the present invention, the metal crosslinking agent may be included in an amount of 0.01 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic polymer particle dispersion.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법에서, 상기 유무기 하이브리드 가교 입자는 톨루엔에 20 wt% 분산하여 측정한 24시간 후의 점도가 100 cps 이하일 수 있다.In the method for preparing organic-inorganic hybrid cross-linked particles according to an embodiment of the present invention, the organic-inorganic hybrid cross-linked particles may have a viscosity of 100 cps or less after 24 hours measured by dispersing 20 wt% in toluene.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법에서, 상기 유무기 하이브리드 가교 입자는 상온에서 300℃까지 10℃/min으로 승온할 경우, 중량손실이 10% 이내일 수 있다.In the method for producing crosslinked organic-inorganic hybrid particles according to an embodiment of the present invention, the weight loss of the organic-inorganic hybrid crosslinked particles may be less than 10% when the temperature is raised from room temperature to 300°C at 10°C/min.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법에서, 상기 유무기 하이브리드 가교 입자는 단분산성으로 평균 입경이 0.5 내지 30 ㎛일 수 있다.In the method for preparing organic-inorganic hybrid cross-linked particles according to an embodiment of the present invention, the organic-inorganic hybrid cross-linked particles may be monodisperse and have an average particle diameter of 0.5 to 30 μm.

본 발명은 극성기를 가지는 유기 고분자 입자의 극성기가 금속 가교제에 의해 가교된 유무기 하이브리드 가교 입자를 제공한다. 바람직하게 상기 유무기 하이브리드 가교 입자는 톨루엔에 20 wt% 분산하여 측정한 24시간 후의 점도가 100 cps 이하일 수 있다.The present invention provides organic-inorganic hybrid crosslinked particles in which polar groups of organic polymer particles having polar groups are crosslinked by a metal crosslinking agent. Preferably, the organic-inorganic hybrid crosslinked particles may have a viscosity of 100 cps or less after 24 hours measured by dispersing 20 wt% in toluene.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자는 아크릴계 고분자 입자일 수 있다.Organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to an embodiment of the present invention may be acrylic polymer particles.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 극성기는 하이드록시기 및 카르복시기에서 선택되는 하나 이상의 극성기일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the polar group may be at least one polar group selected from a hydroxy group and a carboxy group.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 아크릴계 고분자 입자는 메틸메타크릴레이트 단량체를 주 성분으로 하여 중합된 고분자 입자일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the acrylic polymer particles may be polymer particles polymerized with a methyl methacrylate monomer as a main component.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 아크릴계 고분자 입자의 극성기는 하이드록시기, 카르복시기 및 이들의 염에서 선택되는 하나 이상을 가지는 아크릴계 단량체로부터 유도되는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the polar group of the acrylic polymer particle may be derived from an acrylic monomer having at least one selected from a hydroxy group, a carboxy group, and salts thereof.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 금속 가교제는 금속알콕사이드계 화합물일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the metal crosslinking agent may be a metal alkoxide-based compound.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 유무기 하이브리드 가교 입자는 단분산성으로 평균 입경이 0.5 내지 30 ㎛일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the organic-inorganic hybrid crosslinked particles may be monodisperse and have an average particle diameter of 0.5 to 30 μm.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 유무기 하이브리드 가교 입자는 상온에서 300℃까지 10℃/min으로 승온할 경우, 중량손실이 10% 이내일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the organic-inorganic hybrid crosslinked particles may have a weight loss of less than 10% when the temperature is raised from room temperature to 300 °C at 10 °C/min.

본 발명에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법은 분산중합, 무유화중합 또는 다단계 무유화중합을 이용하여 비교적 간단한 공정으로 가교 입자의 효율적인 양산이 가능하며, 극성기를 가지는 아크릴계 단량체와 금속 가교제를 사용함으로써, 단분산성 및 가교도가 높은 가교 입자를 제조할 수 있다. 또한, 상기 가교 입자는 내열성 및 용제안정성이 우수하다는 장점이 있다. The method for producing organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to the present invention enables efficient mass production of crosslinked particles with a relatively simple process using dispersion polymerization, non-emulsion polymerization or multi-step non-emulsion polymerization, and uses an acrylic monomer having a polar group and a metal crosslinking agent. By doing so, crosslinked particles having monodispersity and a high degree of crosslinking can be produced. In addition, the crosslinked particles have an advantage of excellent heat resistance and solvent stability.

본 발명의 제조방법을 통해 다양한 평균 입경을 갖는 고 내열성 단분산 유무기 하이브리드 가교 입자를 제조할 수 있으며, 이를 이용하여 LCD용 광확산 필름의 충진제를 비롯하여, 지문방지(AG) 필름용 요철 형성제, GPC용 컬럼충진제, 블록킹방지제, 이방성 도전볼, 페인트용 첨가제, 잉크 및 화장품 등 다양한 산업분야에 적용할 수 있다. Highly heat-resistant monodisperse organic-inorganic hybrid crosslinked particles having various average particle diameters can be prepared through the manufacturing method of the present invention, and using the same, fillers for light diffusion films for LCDs and concavo-convex formers for anti-fingerprint (AG) films , column filler for GPC, anti-blocking agent, anisotropic conductive ball, additive for paint, ink and cosmetics.

도 1은 실시예 1에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자를 전계방출형 주사전자현미경 (FE-SEM)으로 분석한 이미지이다.
도 2는 실시예 1에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자를 열중량분석기(TGA, Thermogravimetric analysis)로 분석한 결과이다.
도 3은 실시예 2에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자를 전계방출형 주사전자현미경 (FE-SEM)으로 분석한 이미지이다.
도 4는 실시예 7에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자를 전계방출형 주사전자현미경 (FE-SEM)으로 분석한 이미지이다.
1 is an image obtained by analyzing organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to Example 1 with a field emission scanning electron microscope (FE-SEM).
2 is a result of analyzing the organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to Example 1 by thermogravimetric analysis (TGA).
3 is an image obtained by analyzing organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to Example 2 with a field emission scanning electron microscope (FE-SEM).
4 is an image obtained by analyzing organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to Example 7 with a field emission scanning electron microscope (FE-SEM).

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail. However, the following specific examples or examples are only one reference for explaining the present invention in detail, but the present invention is not limited thereto, and may be implemented in various forms.

또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. Also, unless defined otherwise, 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. Terms used in the description in the present invention are merely to effectively describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention.

또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다. Also, the singular forms used in the specification and appended claims may be intended to include the plural forms as well, unless the context dictates otherwise.

또한, 본 명세서에서 특별한 언급 없이 사용된 단위는 중량을 기준으로 하며, 일 예로 % 또는 비의 단위는 중량% 또는 중량비를 의미하고, 중량%는 달리 정의되지 않는 한 전체 조성물 중 어느 하나의 성분이 조성물 내에서 차지하는 중량%를 의미한다.In addition, units used in this specification without special mention are based on weight, and as an example, the unit of % or ratio means weight% or weight ratio, and unless otherwise defined, weight% is any one component of the entire composition It means the weight percent occupied in the composition.

또한, 본 명세서에서 사용되는 수치 범위는 하한치와 상한치와 그 범위 내에서의 모든 값, 정의되는 범위의 형태와 폭에서 논리적으로 유도되는 증분, 이중 한정된 모든 값 및 서로 다른 형태로 한정된 수치 범위의 상한 및 하한의 모든 가능한 조합을 포함한다. 본 발명의 명세서에서 특별한 정의가 없는 한 실험 오차 또는 값의 반올림으로 인해 발생할 가능성이 있는 수치범위 외의 값 역시 정의된 수치범위에 포함된다.Further, as used herein, numerical ranges include lower and upper limits and all values within that range, increments logically derived from the shape and breadth of the defined range, all values defined therebetween, and the upper limit of the numerical range defined in a different form. and all possible combinations of lower bounds. Unless otherwise specifically defined in the specification of the present invention, values outside the numerical range that may occur due to experimental errors or rounding of values are also included in the defined numerical range.

본 명세서에 기재된 "포함한다"는 "구비한다", "함유한다", "가진다" 또는 "특징으로 한다" 등의 표현과 등가의 의미를 가지는 개방형 기재이며, 추가로 열거되어 있지 않은 요소, 재료 또는 공정을 배제하지 않는다.As used herein, "comprising" is an open description having the same meaning as "includes", "includes", "has", or "characterized by", and is an element or material not additionally listed. or do not rule out the process.

본 명세서에 기재된 "아크릴계"는 아크릴계 및 메타크릴계를 포함한다."Acrylic" as described herein includes acrylic and methacrylic.

본 명세서에 기재된 "단분산성"은 분산상에서 입자의 형태 및 입경에 대한 균일성을 의미한다. 즉, 입자의 형태와 입경이 균일한 상태를 단분산성이라고 한다. 바람직하게 입자의 형태는 구형이고 평균 입경이 균일하고 입도분포가 좁을수록 단분산성이라고 판단할 수 있다."Monodispersity" as used herein refers to the uniformity of the shape and particle size of the particles in the dispersed phase. In other words, a state in which the shape and diameter of the particles are uniform is called monodispersity. Preferably, the shape of the particles is spherical, the average particle diameter is uniform, and the narrower the particle size distribution, the more monodisperse it can be determined.

본 명세서에 기재된 "유기 고분자 입자 분산액"은 1차 시드 입자 분산액 및 2차 시드 입자 분산액을 포함하며, "유기 고분자 입자"는 1차 시드 입자 및 2차 시드 입자를 포함할 수 있다.The "organic polymer particle dispersion" described herein includes a primary seed particle dispersion and a secondary seed particle dispersion, and the "organic polymer particle" may include a primary seed particle and a secondary seed particle.

이하, 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 극성기를 가지는 유기 고분자 입자 분산액을 제조하는 단계; 및 염기성 분위기에서 상기 분산액에 금속 가교제를 투입하여 가교하는 단계;를 포함하는 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of preparing a dispersion of organic polymer particles having a polar group; and cross-linking by adding a metal cross-linking agent to the dispersion in a basic atmosphere.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법에서, 상기 유기 고분자 입자 분산액은 분산중합법, 무유화중합법 또는 다단계 무유화중합법으로 제조되는 것일 수 있다.In the method for preparing organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to an embodiment of the present invention, the dispersion of organic polymer particles may be prepared by dispersion polymerization, non-emulsion polymerization, or multi-step non-emulsion polymerization.

상기 분산중합법은 통상적으로 사용되거나 공지된 방법이라면 크게 제한되지 않고 적용가능하며, 구체적으로 용매, 아크릴계 단량체, 극성기를 갖는 아크릴계 단량체(이하 극성 아크릴계 단량체), 지용성 개시제 및 분산안정제를 포함하여 제조할 수 있다. 구체적으로 용매와 분산안정제를 투입하여 10 내지 60분간 용해시킨 뒤, 아크릴계 단량체 및 극성 아크릴계 단량체를 포함하는 단량체 혼합물과 지용성 개시제를 반응기에 투입하여 중합하는 것일 수 있다. 더욱 구체적으로 반응기에 용매, 분산안정제, 단량체 혼합물 및 개시제를 투입하고 60 내지 80℃에서 5 내지 20시간 동안 중합하여 반응이 완료된 후, 이를 냉각하여 유기 고분자 입자 분산액을 수득할 수 있다. 또한, 상기 단량체 혼합물은 용매 100 중량부에 대하여 1 내지 50 중량부, 바람직하게 5 내지 30 중량부로 포함되는 것일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.The dispersion polymerization method is not particularly limited and can be applied as long as it is a conventionally used or known method. Specifically, a solvent, an acrylic monomer, an acrylic monomer having a polar group (hereinafter referred to as a polar acrylic monomer), a fat-soluble initiator, and a dispersion stabilizer may be used to prepare the dispersion. can Specifically, a solvent and a dispersion stabilizer may be added and dissolved for 10 to 60 minutes, and then a monomer mixture including an acrylic monomer and a polar acrylic monomer and a lipophilic initiator may be introduced into a reactor to perform polymerization. More specifically, a solvent, a dispersion stabilizer, a monomer mixture, and an initiator are added to a reactor, and polymerization is performed at 60 to 80° C. for 5 to 20 hours, and then cooled to obtain an organic polymer particle dispersion. In addition, the monomer mixture may be included in an amount of 1 to 50 parts by weight, preferably 5 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the solvent, but is not limited thereto.

상기 용매는 메탄올, 에탄올, 부탄올 및 옥탄올 등의 알코올류; 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 및 글리세린 등의 다가 알코올류 및 물 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있지만, 상기 분산중합이 진행될 수 있다면 크게 제한되지 않는다.The solvent includes alcohols such as methanol, ethanol, butanol, and octanol; Polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, and glycerin, water, or mixtures thereof may be used, but are not particularly limited as long as the dispersion polymerization can proceed.

상기 아크릴계 단량체는 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트 및 라우릴(메타)아크릴레이트 등에서 선택되는 하나 이상일 수 있고, 바람직하게는 메틸메타크릴레이트일 수 있다.The acrylic monomer is methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate and lauryl (meth) acrylate It may be one or more selected from the like, and preferably may be methyl methacrylate.

상기 극성 아크릴계 단량체의 극성기는 하이드록시기 및 카르복시기에서 선택되는 하나 이상의 극성기인 것일 수 있다. 또한, 상기의 극성기를 갖는 아크릴계 단량체라면 특별히 제한되지 않지만, 일예로, 2-하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산 및 이타코닉산 등에서 선택되는 한가지 이상일 수 있고, 바람직하게 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트 및 메타크릴산에서 선택되는 한가지 이상일 수 있다. 상기 극성기와 금속 가교제가 가교되는 과정을 통해, 본 발명이 목적으로 하는 우수한 용제안정성, 고내열성, 고가교도 및 우수한 단분산성을 갖는 유무기 하이브리드 가교 입자를 제조할 수 있다. The polar group of the polar acrylic monomer may be at least one polar group selected from a hydroxy group and a carboxy group. In addition, it is not particularly limited as long as it is an acrylic monomer having the above polar group, but, for example, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, acrylic acid, methacrylic acid and itaconic acid, etc. It may be one or more selected, preferably one or more selected from 2-hydroxyethyl methacrylate and methacrylic acid. Through the process of cross-linking the polar group and the metal cross-linking agent, organic-inorganic hybrid cross-linked particles having excellent solvent stability, high heat resistance, high degree of cross-linking, and excellent monodispersity, which are the objects of the present invention, can be prepared.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 극성 아크릴계 단량체는 전체 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 20 중량부, 바람직하게 0.1 내지 10 중량부, 더욱 바람직하게 1 내지 10 중량부로 포함되어 제조되는 것일 수 있지만, 이에 제한되지 않고, 상기 범위를 만족하여 유기 고분자 입자 분산액을 제조할 경우, 입자의 형태 및 입경에 대한 균일성을 높일 수 있고, 높은 수율의 입자 분산액를 수득할 수 있으며, 결과적으로 유무기 하이브리드 가교 입자의 용제안정성, 내열성, 가교도 및 단분산성을 높일 수 있어 좋다.According to one embodiment of the present invention, the polar acrylic monomer may be prepared by being included in 0.01 to 20 parts by weight, preferably 0.1 to 10 parts by weight, and more preferably 1 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total monomer mixture. However, it is not limited thereto, and when the organic polymer particle dispersion is prepared satisfying the above range, the uniformity of the shape and particle diameter of the particles can be increased, and a high yield of the particle dispersion can be obtained, and as a result, organic-inorganic hybrid It is good because the solvent stability, heat resistance, degree of crosslinking, and monodispersity of the crosslinked particles can be improved.

상기 지용성 개시제는 2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 4,4'-아조비스(4-시아노펜타노산), 2,2'-아조비스(2-메틸 부티로니트릴) 및 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레노니트릴) 등의 아조계 개시제 및 과산화 벤조일, 과산화 라우로일, 과산화 옥타노일 및 3,3',5-트리메틸 과산화 헥사노일 과산화물계 개시제일 수 있지만, 통상적으로 분산중합에 사용되거나 공지된 개시제라면 크게 제한없이 사용할 수 있다. 상기 지용성 개시제는 전체 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부, 바람직하게 0.01 내지 5 중량부로 포함되는 것일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.The fat-soluble initiator is 2,2'-azobisisobutyronitrile, 4,4'-azobis (4-cyanopentanoic acid), 2,2'-azobis (2-methyl butyronitrile) and 2, Azo-based initiators such as 2'-azobis (2,4-dimethylvalenonitrile) and benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, octanoyl peroxide, and 3,3',5-trimethyl hexanoyl peroxide may be peroxide-based initiators, but , Any known initiator or commonly used for dispersion polymerization can be used without any limitation. The fat-soluble initiator may be included in an amount of 0.01 to 10 parts by weight, preferably 0.01 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total monomer mixture, but is not limited thereto.

상기 분산안정제는 분산된 입자의 안정성을 향상시키고 분포도를 조절하기 위해서 투입할 수 있고, 일예로 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐메틸에테르, 폴리에틸렌이민, 폴리아크릴산, 폴리비닐알콜, 비닐 아세테이트 코폴리머, 에틸 셀룰로스 및 히드록시프로필 셀룰로스 등을 사용할 수 있다. 상기 분산안정제는 상기 용매 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부, 바람직하게 0.01 내지 5 중량부로 포함되는 것일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.The dispersion stabilizer can be added to improve the stability of the dispersed particles and to control the degree of distribution. For example, polyvinylpyrrolidone, polyvinylmethyl ether, polyethyleneimine, polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, vinyl acetate copolymer, Ethyl cellulose and hydroxypropyl cellulose and the like can be used. The dispersion stabilizer may be included in an amount of 0.01 to 10 parts by weight, preferably 0.01 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the solvent, but is not limited thereto.

상기 분산중합법으로 제조된 유기 고분자 입자는 비가교 입자이며, 분산액의 고형분(Total solid content)은 5 내지 50%, 바람직하게 5 내지 30 %일 수 있다. 또한, 상기 방법으로 제조된 유기 고분자 입자의 평균 입경은 0.5 내지 30 ㎛, 바람직하게 1 내지 10 ㎛일 수 있고, 바람직하게 2 내지 6㎛일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. The organic polymer particles prepared by the dispersion polymerization method are non-crosslinked particles, and the total solid content of the dispersion may be 5 to 50%, preferably 5 to 30%. In addition, the average particle diameter of the organic polymer particles prepared by the above method may be 0.5 to 30 μm, preferably 1 to 10 μm, and preferably 2 to 6 μm, but is not limited thereto.

또한, 상기 무유화 중합법으로 별도의 유화제의 투입 없이도 유화중합 메커니즘을 통해 유기 고분자 입자 분산액를 제조할 수 있다. 또한, 고분자 입자의 평균 입경을 조절하거나 입자 표면에 처리를 위해 다단계 무유화 중합법을 사용할 수 있으며, 이는 상기의 무유화 중합법으로 생성된 시드 입자를 이용하여 또다시 다단계로 무유화 중합법을 진행하는 것일 수 있다. In addition, the non-emulsion polymerization method can prepare an organic polymer particle dispersion through an emulsion polymerization mechanism without adding a separate emulsifier. In addition, a multi-step non-emulsion polymerization method can be used to control the average particle diameter of the polymer particles or to treat the surface of the particles. may be in progress.

본 발명에 따른 상기 무유화 중합법은 물, 아크릴계 단량체, 극성 아크릴계 단량체 및 수용성 개시제를 포함하여 제조할 수 있다. 구체적으로 아크릴계 단량체 및 극성 아크릴계 단량체를 포함하는 단량체 혼합물과 물을 반응기에 투입한 뒤, 수용성 개시제를 반응기에 투입하여 중합하는 것일 수 있다. 더욱 구체적으로 반응기에 물과 단량체 혼합물을 투입하고 60 내지 80℃로 승온한 뒤, 물에 용해시킨 수용성 개시제를 투입하여 5 내지 20시간 동안 중합하고, 반응이 완료된 후 냉각하여 1차 시드 입자 분산액을 수득할 수 있다. The non-emulsion polymerization method according to the present invention may be prepared by including water, an acrylic monomer, a polar acrylic monomer, and a water-soluble initiator. Specifically, a monomer mixture including an acrylic monomer and a polar acrylic monomer and water may be introduced into a reactor, and then a water-soluble initiator may be introduced into the reactor to perform polymerization. More specifically, after adding water and a monomer mixture to the reactor, raising the temperature to 60 to 80 ° C, adding a water-soluble initiator dissolved in water, polymerizing for 5 to 20 hours, and cooling after the reaction is completed to obtain a primary seed particle dispersion. can be obtained

본 발명에 따른 상기 무유화 중합법에서 상기 단량체 혼합물은 물 100 중량부에 대하여 10 내지 50 중량부, 바람직하게 20 내지 30 중량부로 포함되는 것일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 범위를 만족하여 제조한 유무기 하이브리드 가교 입자의 경우 더욱 구형이고 단분산성이 우수하고, 수율이 높아 효율적으로 양산할 수 있어 좋다.In the non-emulsion polymerization method according to the present invention, the monomer mixture may be included in 10 to 50 parts by weight, preferably 20 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of water, but is not limited thereto. In the case of organic-inorganic hybrid crosslinked particles prepared by satisfying the above range, it is more spherical and has excellent monodispersity, and it is good that it can be mass-produced efficiently with high yield.

상기 아크릴계 단량체 및 극성 아크릴계 단량체에 대한 설명 및 구체적인 화합물의 예는 앞서 분산중합법에서 설명한 바와 동일하거나 다를 수 있다.The description of the acrylic monomer and the polar acrylic monomer and examples of specific compounds may be the same as or different from those described in the dispersion polymerization method above.

상기 수용성 개시제는 과황산칼륨, 과황산암모늄, 과산화벤조일, 과산화라우릴, 과황산나트륨, 과산화수소, t-부틸 하이드로페록사이드, 큐멘하이드로페록사이드, 파라-멘탄 과산화염 및 페록시 카보네이트 등에서 선택되는 하나 이상일 수 있고, 상기 수용성 개시제는 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부, 바람직하게 0.1 내지 5 중량부로 포함되어 제조되는 것일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. The water-soluble initiator is at least one selected from potassium persulfate, ammonium persulfate, benzoyl peroxide, lauryl peroxide, sodium persulfate, hydrogen peroxide, t-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, para-menthane peroxide, and peroxy carbonate. The water-soluble initiator may be prepared by including 0.01 to 10 parts by weight, preferably 0.1 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the monomer mixture, but is not limited thereto.

상기 방법으로 제조된 1차 시드 입자는 비가교 입자이며, 분산액의 고형분(Total solid content)은 5 내지 50%, 바람직하게 10 내지 30%일 수 있다. 또한, 상기 방법으로 제조된 1차 시드 입자의 평균 입경은 0.1 내지 5 ㎛일 수 있고, 바람직하게 0.2 내지 3㎛일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. The primary seed particles prepared by the above method are non-crosslinked particles, and the total solid content of the dispersion may be 5 to 50%, preferably 10 to 30%. In addition, the average particle diameter of the primary seed particles prepared by the above method may be 0.1 to 5 μm, preferably 0.2 to 3 μm, but is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 1차 시드 입자 분산액을 제조한 뒤 다단계 무유화 중합법을 이용하여 2차 시드 입자를 추가로 제조할 수 있다. 중합방법은 상기 1차 시드 입자 분산액의 제조방법과 동일하거나 다를 수 있다. 구체적으로 1차 시드 입자 분산액, 아크릴계 단량체, 극성 아크릴계 단량체, 수용성 개시제 및 물을 포함하여 제조할 수 있다. 구체적으로 물 100 중량부에 대하여 1차 시드 입자 분산액 1 내지 50 중량부, 바람직하게 1 내지 30중량부, 더욱 바람직하게 1 내지 20중량부를 반응기에 투입한 뒤, 이어서 아크릴계 단량체 및 극성 아크릴계 단량체를 포함하는 단량체 혼합물을 반응기에 투입할 수 있다. 상기 단량체 혼합물은 물 100 중량부에 대하여 10 내지 50 중량부, 바람직하게 20 내지 30 중량부로 포함되는 것일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 범위를 만족하여 제조한 제조한 유기 고분자 입자의 경우, 더욱 구형이고 단분산성이 높고, 수율이 좋아 효율적으로 양산할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, after preparing the primary seed particle dispersion, secondary seed particles may be additionally prepared using a multi-step emulsion-free polymerization method. The polymerization method may be the same as or different from the method for preparing the primary seed particle dispersion. Specifically, it may be prepared by including a primary seed particle dispersion, an acrylic monomer, a polar acrylic monomer, a water-soluble initiator, and water. Specifically, 1 to 50 parts by weight, preferably 1 to 30 parts by weight, more preferably 1 to 20 parts by weight of the primary seed particle dispersion based on 100 parts by weight of water is introduced into the reactor, followed by acrylic monomer and polar acrylic monomer. The monomer mixture may be introduced into the reactor. The monomer mixture may be included in 10 to 50 parts by weight, preferably 20 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of water, but is not limited thereto. In the case of the prepared organic polymer particles prepared by satisfying the above range, they are more spherical, have high monodispersity, and can be efficiently mass-produced with good yield.

이어서 수용성 개시제를 반응기에 천천히 투입하면서 중합할 수 있다. 더욱 구체적으로 반응기에 물과 단량체 혼합물을 투입하고 60 내지 80℃로 승온한 뒤, 물에 용해시킨 수용성 개시제를 10 내지 60분 동안 천천히 투입한 뒤, 1 내지 20시간 동안 중합하고 냉각하여 2차 시드 입자를 수득할 수 있다.Subsequently, polymerization may be performed while slowly introducing a water-soluble initiator into the reactor. More specifically, after adding water and a monomer mixture to the reactor and raising the temperature to 60 to 80 ° C, slowly adding a water-soluble initiator dissolved in water for 10 to 60 minutes, polymerizing and cooling for 1 to 20 hours to obtain a secondary seed particles can be obtained.

상기 아크릴계 단량체, 상기 극성 아크릴계 단량체 및 수용성 개시제의 설명, 함량 및 구체적인 화합물의 예시는 상기 1차 시드 입자 분산액의 제조방법에서 서술한 바와 동일할 수 있고 다를 수 있다.The acrylic monomer, the polar acrylic monomer and the water-soluble initiator may be the same as or different from those described in the method for preparing the primary seed particle dispersion.

상기 방법으로 제조된 2차 시드 입자는 비가교 입자이며, 분산액의 고형분(Total solid content)은 5 내지 50%, 바람직하게 10 내지 40%일 수 있다. 또한, 상기 방법으로 제조된 2차 시드 입자의 평균 입경은 0.2 내지 30 ㎛일 수 있고, 바람직하게 1 내지 20㎛ 또는 1 내지 10㎛일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. The secondary seed particles prepared by the above method are non-crosslinked particles, and the total solid content of the dispersion may be 5 to 50%, preferably 10 to 40%. In addition, the average particle diameter of the secondary seed particles prepared by the above method may be 0.2 to 30 μm, preferably 1 to 20 μm or 1 to 10 μm, but is not limited thereto.

또한, 본 발명에 따른 분산중합법, 무유화 중합법 또는 다단계 무유화 중합법에서, 상기 단량체 혼합물에 분자량 조절제를 더 포함할 수 있다. 상기 분자량 조절제는 당해 기술분야에 자명하게 공지된 화합물이면 제한되지 않으며, 바람직하게 하나의 티올 관능기를 가지는 (C1-15)알킬 메르캅탄(alkyl mercaptan) 또는 2개 이상의 티올 관능기를 가지는 폴리티올 메르캅탄을 사용할 수 있고, 일 예로, n-도데실 메르캅탄 또는 옥틸 메르캅탄을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 분자량 조절제는 전체 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 포함되어 제조되는 것일 수 있지만, 본 발명에서 목적으로 하는 물성을 저해하지 않는다면 특별히 제한되지 않으며, 상기 함량을 조절하여 고분자 분자량 및 분자량 분포도를 조절하는 것일 수 있다.In addition, in the dispersion polymerization method, non-emulsion polymerization method or multi-stage non-emulsion polymerization method according to the present invention, a molecular weight regulator may be further included in the monomer mixture. The molecular weight modifier is not limited as long as it is a compound well known in the art, and is preferably a (C 1-15 )alkyl mercaptan having one thiol functional group or a polythiol mer having two or more thiol functional groups. Captan may be used, and for example, n-dodecyl mercaptan or octyl mercaptan may be used, but is not limited thereto. The molecular weight modifier may be prepared by being included in 0.01 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total monomer mixture, but is not particularly limited as long as it does not impair the desired physical properties in the present invention, and the molecular weight and molecular weight of the polymer by adjusting the content It may be to adjust the distribution.

바람직하게 본 발명의 일 실시예에 따른 유기 고분자 입자는 아크릴계 고분자 입자인 것일 수 있고, 더욱 바람직하게 상기 아크릴계 고분자 입자는 메틸메타크릴레이트 단량체를 주 성분으로 하여 중합된 고분자 입자인 것일 수 있다. 상기 아크릴계 고분자 입자, 구체적으로 메틸메타크릴레이트를 주성분으로 한 고분자 입자를 이용하여 유무기 하이브리드 가교 입자를 제조할 경우, 투명성 및 굴절률이 우수하여 광학특성이 좋고, 내화학성, 내열성 및 내마모성과 같은 특성이 우수하여, 화장품 첨가제를 비롯하여 페인트, 도료, 블로킹 억제제, 윤활제, 경량화제 및 디스플레이 산업의 도광판 또는 확산판 등의 기능성 판넬에 적용될 수 있다.Preferably, the organic polymer particle according to an embodiment of the present invention may be an acrylic polymer particle, and more preferably, the acrylic polymer particle may be a polymer particle polymerized using a methyl methacrylate monomer as a main component. When organic-inorganic hybrid crosslinked particles are prepared using the acrylic polymer particles, specifically, polymer particles containing methyl methacrylate as a main component, optical properties are excellent due to excellent transparency and refractive index, and properties such as chemical resistance, heat resistance and wear resistance Due to its excellent properties, it can be applied to cosmetic additives, paints, paints, antiblocking agents, lubricants, lightweight agents, and functional panels such as light guide plates or diffusion plates in the display industry.

또한, 상기 아크릴계 고분자 입자의 극성기는 하이드록시기, 카르복시기, 아미노기, 아미드기 및 이들의 염에서 선택되는 하나 이상을 가지는 극성 아크릴계 단량체로부터 유도되는 것일 수 있고, 구체적으로 상기 극성기는 상기 아크릴계 고분자 입자의 내부 또는 표면에 존재하는 것일 수 있다. 또한, 상기 극성 아크릴계 단량체의 설명 및 구체적인 화합물의 예시는 앞서 서술한 극성 아크릴계 단량체와 동일하거나 다를 수 있다.In addition, the polar group of the acrylic polymer particle may be derived from a polar acrylic monomer having at least one selected from a hydroxyl group, a carboxy group, an amino group, an amide group, and salts thereof, and specifically, the polar group of the acrylic polymer particle It can be internal or on the surface. In addition, the description of the polar acrylic monomer and examples of specific compounds may be the same as or different from those of the polar acrylic monomer described above.

본 발명의 일 실시예에 따라, 염기성 분위기에서 상기 분산액에 금속 가교제를 투입하여 가교하는 단계는 제조된 분산액에 금속 가교제를 물에 용해시킨 용액을 10 내지 60분 동안 적가한 뒤, pH 8 내지 10의 염기성 분위기를 형성하고, 70 내지 90 ℃의 온도로 승온시켜 1 내지 10시간 동안 반응하는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 금속 가교제의 농도는 0.1 내지 10 wt%일 수 있으며, 금속 가교제를 용해시킨 용액은 상기 분산액 100 중량부에 대하여 1 내지 150 중량부, 바람직하게 1 내지 100중량부, 더욱 바람직하게 10 내지 100중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위를 만족할 경우, 입자의 단분산성이 우수하고, 높은 가교도를 부여하여 내열성 및 용제안성성이 우수한 유무기 하이브리드 가교 입자를 높은 수율로 제조할 수 있어 매우 좋다.According to one embodiment of the present invention, the step of crosslinking by adding a metal crosslinking agent to the dispersion in a basic atmosphere is adding dropwise a solution in which the metal crosslinking agent is dissolved in water to the prepared dispersion for 10 to 60 minutes, and then the pH is 8 to 10. It may be to form a basic atmosphere of, and react for 1 to 10 hours by raising the temperature to a temperature of 70 to 90 ℃. Specifically, the concentration of the metal crosslinking agent may be 0.1 to 10 wt%, and the solution in which the metal crosslinking agent is dissolved is 1 to 150 parts by weight, preferably 1 to 100 parts by weight, more preferably 10 to 100 parts by weight, based on 100 parts by weight of the dispersion. It may be included in 100 parts by weight. When the above range is satisfied, organic-inorganic hybrid cross-linked particles having excellent monodispersity and high degree of cross-linking and excellent heat resistance and solvent stability can be produced in high yield, which is very good.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법에서, 상기 염기성 분위기는 알카리 또는 알카리토금속 하이드록사이드를 투입하여 조절하는 것일 수 있는데, 상기 알카리 또는 알카리토금속 하이드록사이드는 수산화칼륨, 수산화나트륨 및 수산화칼슘 등에서 선택될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.In the method for producing organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to an embodiment of the present invention, the basic atmosphere may be adjusted by adding alkali or alkaline earth metal hydroxide, wherein the alkali or alkaline earth metal hydroxide is potassium hydroxide, It may be selected from sodium hydroxide, calcium hydroxide, and the like, but is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법에서, 상기 금속 가교제는 금속알콕사이드계 화합물일 수 있다. 상기 금속 가교제는 상기 극성 아크릴계 단량체의 극성기와 반응하여 입자의 내부 및 표면을 가교시킴으로써 높은 가교도를 갖는 단분산성 유무기 하이브리드 가교 입자를 제조할 수 있어 매우 좋다. In the method for preparing organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to an embodiment of the present invention, the metal crosslinking agent may be a metal alkoxide-based compound. The metal crosslinking agent reacts with the polar group of the polar acrylic monomer to crosslink the inside and surface of the particle, thereby producing monodisperse organic-inorganic hybrid crosslinked particles having a high degree of crosslinking.

상기 금속 가교제의 하나의 예를 들면, 금속알콕사이드계 화합물일 수 있다. 상기 금속알콕사이드계 화합물은 금속에 가교반응이 가능한 알콕시 치환체가 2 개 이상 치환되어 있으면 크게 제한되지 않는다. 일예로 Tetraalcoxymetal 또는 2개 이상의 알콕시 치환체를 갖는 금속킬레이트계 화합물일 수 있으며, 상기 알콕시 치환체는 C1-20의 알콕시 치환체를 의미할 수 있다. 이들의 예를 들면, 비제한적으로, 상기 금속알콕사이드계 화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있으며, 금속킬레이트계 화합물은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.One example of the metal crosslinking agent may be a metal alkoxide-based compound. The metal alkoxide-based compound is not significantly limited as long as the metal is substituted with two or more alkoxy substituents capable of a crosslinking reaction. For example, it may be a tetraalcoxymetal or a metal chelate-based compound having two or more alkoxy substituents, and the alkoxy substituent may mean a C 1-20 alkoxy substituent. For example, without limitation, the metal alkoxide-based compound may be represented by Formula 1 below, and the metal chelate-based compound may be represented by Formula 2 below.

[화학식 1] M(OR1)4 [Formula 1] M (OR 1 ) 4

상기 화학식 1에서 R1은 직쇄형 또는 분지형의 C1-20알킬이고 M은 4가 금속 원소일 수 있다.In Formula 1, R 1 may be a straight-chain or branched C 1-20 alkyl, and M may be a tetravalent metal element.

[화학식 2] [Formula 2]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 2에서 R2는 직쇄형 또는 분지형의 C1-20알킬이고, R3는 직쇄형 또는 분지형의 C1-7알킬렌 또는 알케닐렌이고, M은 4가 금속 원소이고, Y는 헤테로하이드로카빌일 수 있다. 구체적으로 Y는 하기 구조로 표시될 수 있다.In Formula 2, R 2 is straight-chain or branched C 1-20 alkyl, R 3 is straight-chain or branched C 1-7 alkylene or alkenylene, M is a tetravalent metal element, and Y is It may be heterohydrocarbyl. Specifically, Y may be represented by the following structure.

Figure pat00002
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상기 구조에서 R4는 C1-7알킬이고, R5는 C1-7알킬, 암모늄염 또는 나트륨염이고, R6은 C1-7알킬렌 일 수 있다. In the above structure, R 4 is C 1-7 alkyl, R 5 is C 1-7 alkyl, ammonium salt or sodium salt, and R 6 may be C 1-7 alkylene.

더욱 구체적으로 상기 화학식 1로 표시되는 금속알콕사이드는 하이드록시기, 아미노기, 아미도기, 카르복시기, 티올기의 활성수소와 반응하여 가교결합을 진행하고, 그 반응성 또한 매우 높다. 일예로 tetraisopropyl titanate, tetra-n-butyl titanate 및 tetrakis(2-ethylhexyl)titanate 등에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.More specifically, the metal alkoxide represented by Chemical Formula 1 reacts with active hydrogens of a hydroxyl group, an amino group, an amido group, a carboxy group, and a thiol group to undergo crosslinking, and its reactivity is also very high. For example, it may be at least one selected from tetraisopropyl titanate, tetra-n-butyl titanate, tetrakis (2-ethylhexyl) titanate, and the like.

또한, 상기 화학식 2로 표시되는 금속킬레이트계 화합물은 킬레이트제(chelating agent)로 아세틸아세톤, 트리에탄올아민 및 젖산 등이 사용되어 금속이온과의 배위결합을 통해서 형성될 수 있다. 상기 금속킬레이트계 화합물은 상기 금속알콕사이드 화합물과 가교메커니즘은 유사하며 pH 및 온도조절을 통해 반응성을 높일 수 있다. 일예로 acetylacetonate titanate chelate, ethyl acetoacetate titanate chelate, triethanolamine titanate chelate 및 latic acid titanate chelate, ammonium salt 등에서 선택되는 하나 이상일 수 있다. In addition, the metal chelate-based compound represented by Chemical Formula 2 may be formed through a coordinate bond with a metal ion using acetylacetone, triethanolamine, lactic acid, or the like as a chelating agent. The metal chelate compound has a crosslinking mechanism similar to that of the metal alkoxide compound, and reactivity can be increased through pH and temperature control. For example, it may be at least one selected from acetylacetonate titanate chelate, ethyl acetoacetate titanate chelate, triethanolamine titanate chelate, latic acid titanate chelate, and ammonium salt.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법에서, 상기 금속 가교제는 상기 유기 고분자 입자 분산액(또는 시드 고분자 입자 분산액) 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 포함되는 것일 수 있다. 바람직하게 0.1 내지 7중량부, 더욱 바람직하게 0.5 내지 5중량부로 포함될 수 있다. 또한, 상기 유기 고분자 입자 분산액은 고형분이 1 내지 50%, 바람직하게 5 내지 40% 더욱 바람직하게 5 내지 30%일 수 있고, 상기 고형분 수치범위를 만족하는 유기 고분자 입자 분산액에 금속 가교제가 상기 서술한 범위로 포함되는 것일 수 있지만, 이에 제한되지 않으며, 상기 유기 고분자 입자 분산액의 고형분에 따라서 금속 가교제의 투입량이 조절되는 것일 수 있다. 바람직하게는 상기 유기 고분자 입자 분산액의 고형분을 100%이라고 가정할 경우 이에 대하여 투입된 금속 가교제는 0.1 내지 100g, 구체적으로 1 내지 50g, 더욱 구체적으로 5 내지 40g을 투입할 수 있다. 비제한적인 예로, 10%의 유기 고분자 입자 분산액 100g에 대하여 0.01 내지 10g, 구체적으로 0.1 내지 5g, 더욱 구체적으로 0.5 내지 4g 의 금속 가교제를 투입할 수 있지만, 본 발명이 목적으로 하는 단분산성, 내열성 및 용제안정성을 만족할 수 있다면, 금속가교제의 투입량은 이에 제한되지 않는다. In the method for preparing organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to an embodiment of the present invention, the metal crosslinking agent may be included in an amount of 0.01 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic polymer particle dispersion (or seed polymer particle dispersion). It may preferably be included in 0.1 to 7 parts by weight, more preferably 0.5 to 5 parts by weight. In addition, the organic polymer particle dispersion may have a solid content of 1 to 50%, preferably 5 to 40%, more preferably 5 to 30%, and the metal crosslinking agent may be added to the organic polymer particle dispersion satisfying the above solid content range. It may be included in the range, but is not limited thereto, and the input amount of the metal crosslinking agent may be adjusted according to the solid content of the organic polymer particle dispersion. Preferably, assuming that the solid content of the dispersion of organic polymer particles is 100%, 0.1 to 100 g of the metal crosslinking agent, specifically 1 to 50 g, and more specifically 5 to 40 g of the metal crosslinking agent may be added. As a non-limiting example, 0.01 to 10 g, specifically 0.1 to 5 g, and more specifically 0.5 to 4 g of the metal crosslinking agent may be added to 100 g of the 10% organic polymer particle dispersion, but the monodispersity and heat resistance that are the object of the present invention and solvent stability, the input amount of the metal crosslinking agent is not limited thereto.

본 발명에 따른 금속 가교제를 사용할 경우, 입자 분산액과 상용성이 우수하여 높은 수율을 얻을 수 있고, 함량에 따른 가교도 조절이 가능하여 원하는 물성을 갖는 단분산성 유무기 하이브리드 가교 입자를 수득할 수 있어 매우 좋다. 특히, 고가교도를 부여할 수 있으며, 단분산성, 내열성 및 용제안정성이 우수한 유무기 하이브리드 가교 입자를 제조할 수 있다.When the metal crosslinking agent according to the present invention is used, a high yield can be obtained due to excellent compatibility with the particle dispersion, and the crosslinking degree can be adjusted according to the content, so that monodisperse organic-inorganic hybrid crosslinked particles having desired physical properties can be obtained. very good. In particular, organic-inorganic hybrid crosslinked particles capable of imparting high degree of crosslinking and having excellent monodispersity, heat resistance and solvent stability can be prepared.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법에서, 상기 유무기 하이브리드 가교 입자는 용제안정성이 우수하며, 상기 용제안정성은 톨루엔에 20 wt% 분산하여 24시간 후의 점도를 측정하여, 점도 변화가 작을수록 용제안정성이 우수하다고 평가할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자가 유기용매에 녹지 않고, 분산이 고르게 되어있는 경우 용제안정성이 우수하다고 평가할 수 있다. 본 발명에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자를 톨루엔에 20 wt% 분산하여 측정한 24시간 후의 점도가 100cps 이하일 수 있고, 바람직하게 50cps 이하, 더욱 바람직하게는 20cps 이하 및 1 cps이상일 수 있으며, 하한은 특별히 제한되지 않는다.In the method for producing organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to an embodiment of the present invention, the organic-inorganic hybrid crosslinked particles have excellent solvent stability, and the solvent stability is measured by dispersing 20 wt% in toluene and measuring the viscosity after 24 hours, It can be evaluated that the solvent stability is excellent, so that the viscosity change is small. That is, when the crosslinked organic-inorganic hybrid particles according to the present invention do not dissolve in organic solvents and are evenly dispersed, solvent stability can be evaluated as excellent. The viscosity after 24 hours measured by dispersing 20 wt% of the organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to the present invention in toluene may be 100 cps or less, preferably 50 cps or less, more preferably 20 cps or less and 1 cps or more, and the lower limit is particularly Not limited.

또한, 본 발명에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자를 톨루엔에 20 wt% 분산하여 측정한 24시간 후의 점도는 분산 직후 측정한 점도의 10배 이하, 좋게는 7배 이하, 더욱 좋게는 5배 이하일 수 있고, 상기 24시간 후의 점도는 1시간 후 측정한 점도의 7배 이하, 좋게는 5배 이하, 더욱 좋게는 3배 이하일 수 있다. 상기 점도의 변화가 적을수록 용제안정성이 우수하다고 평가할 수 있으며, 본 발명에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자는 높은 가교도를 가져 점도의 변화 및 용제안정성이 우수하다.In addition, the viscosity after 24 hours measured by dispersing 20 wt% of the organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to the present invention in toluene is 10 times or less, preferably 7 times or less, more preferably 5 times or less of the viscosity measured immediately after dispersion. , The viscosity after 24 hours may be 7 times or less, preferably 5 times or less, and more preferably 3 times or less of the viscosity measured after 1 hour. It can be evaluated that the solvent stability is excellent as the change in viscosity is small, and the crosslinked organic-inorganic hybrid particles according to the present invention have a high degree of crosslinking and thus are excellent in change in viscosity and stability in solvent.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법에서, 상기 유무기 하이브리드 가교 입자는 상온에서 300℃까지 10℃/min으로 승온할 경우, 중량손실이 10% 이내, 바람직하게 6% 이내, 더욱 바람직하게 3.5% 내지 0.1% 일 수 있다. 본 발명에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자는 견고한 가교구조를 입자 표면에 형성함으로써, 단분산성, 용제안정성뿐만이 아니라 내열성이 매우 우수하다.In the method for producing crosslinked organic-inorganic hybrid particles according to an embodiment of the present invention, the organic-inorganic hybrid crosslinked particles have a weight loss of less than 10%, preferably 6%, when the temperature is raised from room temperature to 300°C at 10°C/min. Within, it may be more preferably 3.5% to 0.1%. The organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to the present invention form a solid crosslinked structure on the surface of the particles, so that they have excellent heat resistance as well as monodispersity and solvent stability.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법에서, 상기 유무기 하이브리드 가교 입자는 단분산성으로 평균 입경이 0.5 내지 10 ㎛인 것일 수 있다. 바람직하게 0.5 내지 7㎛인 것일 수 있지만, 최종 적용되는 제품 및 용도에 따라 변동될 수 있으며, 평균 입경이 특별히 제한되지 않는다.In the method for preparing organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to an embodiment of the present invention, the organic-inorganic hybrid crosslinked particles may be monodisperse and have an average particle diameter of 0.5 to 10 μm. It may be preferably 0.5 to 7 μm, but may vary depending on the final product and use, and the average particle diameter is not particularly limited.

본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법을 통해 다양한 평균 입경을 갖는 단분산성 유무기 하이브리드 가교 입자를 제조할 수 있으며, 이를 이용하여 LCD용 광확산 필름의 충진제를 비롯하여, 지문방지(AG) 필름용 요철 형성제, GPC용 컬럼충진제, 블록킹방지제, 이방성 도전볼, 페인트용 첨가제, 잉크 및 화장품 등 다양한 산업분야에 적용할 수 있다.Through the manufacturing method according to an embodiment of the present invention, monodisperse organic-inorganic hybrid crosslinked particles having various average particle diameters can be prepared, and using the same, it is possible to prepare fillers for light diffusion films for LCDs and anti-fingerprint (AG) films. It can be applied to various industrial fields such as concavo-convex forming agent, column filler for GPC, anti-blocking agent, anisotropic conductive ball, additive for paint, ink and cosmetics.

또한, 본 발명은 극성기를 가지는 유기 고분자 입자의 극성기가 금속 가교제에 의해 가교된 유무기 하이브리드 가교 입자를 제공한다. 바람직하게 상기 유무기 하이브리드 가교 입자는 톨루엔에 20 wt% 분산하여 측정한 24시간 후의 점도가 100 cps 이하일 수 있다. 상기 유기 고분자 입자는 아크릴계 고분자 입자인 것일 수 있고, 상기 극성기는 하이드록시기 및 카르복실기 등에서 선택되는 하나 이상의 극성기일 수 있다. 상기 유기 고분자 입자, 극성기 및 금속 가교제에 대한 설명 및 구체적인 화합물의 예와 상기 유무기 하이브리드 가교 입자에 대한 구체적인 설명은 앞서 서술한 바와 동일하다.In addition, the present invention provides organic-inorganic hybrid crosslinked particles in which the polar groups of organic polymer particles having polar groups are crosslinked by a metal crosslinking agent. Preferably, the organic-inorganic hybrid crosslinked particles may have a viscosity of 100 cps or less after 24 hours measured by dispersing 20 wt% in toluene. The organic polymer particles may be acrylic polymer particles, and the polar group may be at least one polar group selected from a hydroxyl group and a carboxyl group. Descriptions of the organic polymer particles, the polar group, and the metal crosslinking agent, examples of specific compounds, and specific descriptions of the organic-inorganic hybrid crosslinking particles are the same as described above.

본 발명에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자는 극성기를 가지는 유기 고분자 입자의 극성기가 금속 가교제에 의해 가교됨으로써 더욱 견고한 가교도를 부여할 수 있고, 극성기를 가지는 유기 고분자 입자와 금속 가교제의 상용성이 우수하여 높은 수율로 효율적인 양산이 가능할 수 있어 좋다. 또한, 우수한 단분산성, 내열성 및 용제안정성을 확보할 수 있어 매우 좋다.Organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to the present invention can impart a more robust degree of crosslinking by crosslinking the polar groups of the organic polymer particles having polar groups with a metal crosslinking agent, and have excellent compatibility between the organic polymer particles having polar groups and the metal crosslinking agent, resulting in high It is good because it can be efficiently mass-produced with high yield. In addition, excellent monodispersity, heat resistance and solvent stability can be secured, which is very good.

이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 유무기 하이브리드 가교 입자의 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. 또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 또한, 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.The method for preparing organic-inorganic hybrid crosslinked particles according to the present invention will be described in more detail through the following examples. However, the following examples are only one reference for explaining the present invention in detail, but the present invention is not limited thereto, and may be implemented in various forms. Also, unless defined otherwise, 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. In addition, terms used in description in the present invention are only for effectively describing specific embodiments, and are not intended to limit the present invention.

[물성평가방법][Physical property evaluation method]

1. 300℃에서의 중량 감소율 1. Weight loss rate at 300 ° C

실시예 및 비교예에서 제조한 유무기 하이브리드 가교 입자를 열중량분석기 (Thermalgravimetric Analysis)를 이용하여 10 ℃의 속도로 30에서 500℃까지 승온시켰고, 분석 결과 그래프에서 초기 중량 대비 300℃일 때의 중량 감소율(%)을 계산하였다.The organic-inorganic hybrid crosslinked particles prepared in Examples and Comparative Examples were heated from 30 to 500 ° C at a rate of 10 ° C using a thermal gravimetric analysis, and the weight at 300 ° C compared to the initial weight in the analysis result graph Reduction (%) was calculated.

2. 용제안정성2. Solvent stability

실시예 및 비교예에서 제조한 유무기 하이브리드 가교 입자를 톨루엔에 20wt% 되도록 첨가하여, 투입 직후, 1시간, 3시간 및 24시간 후에 점도(cP)를 측정하여 점도 변화를 관찰하였다. 점도는 상온(23±1℃)에서 브룩필드 점도계로 spindle No.2로 50rpm의 조건에서 측정하였고 점도 변화가 작을수록 용제안정성이 우수하다고 판단하였다. The organic-inorganic hybrid crosslinked particles prepared in Examples and Comparative Examples were added to toluene in an amount of 20 wt%, and the viscosity (cP) was measured immediately after addition, 1 hour, 3 hours, and 24 hours later, and the change in viscosity was observed. Viscosity was measured at room temperature (23 ± 1 ° C) at 50 rpm with a spindle No. 2 using a Brookfield viscometer, and the smaller the change in viscosity, the better the stability of the solvent.

3. 평균 입경3. Average particle diameter

실시예 및 비교예에서 원심분리하기 전의 유무기 하이브리드 가교 입자를 입도분석기(Particle size analyzer(PSA), CILAS 1090L)로 분석하여 입자의 평균 입경을 측정하였다. In Examples and Comparative Examples, the organic-inorganic hybrid crosslinked particles before centrifugation were analyzed with a particle size analyzer (PSA, CILAS 1090L) to measure the average particle diameter of the particles.

[실시예 1][Example 1]

- 유기 고분자 입자 분산액의 제조 - Preparation of organic polymer particle dispersion

냉각기가 장착된 3구 플라스크 반응기에 연속상으로 유기용매인 메탄올 627.2g,과 증류수 268.8g을 투입하고 분산안정제인 폴리비닐피롤리톤(PVP, K-90) 4g을 첨가하여 교반속도 200rpm에서 20분간 충분히 용해시켰다. 이어서, 질소기류 하에서 메틸메타크릴레이트(MMA) 96 g, 메타크릴산(MAA) 2 g, 분자량 조절제인 옥틸 메르캅탄(n-ODM) 1 g 및 개시제인 2, 2-아조비스이소부티로니트릴(AIBN) 1g을 혼합한 혼합물을 반응기에 투입하여 충분히 교반하였다. 내부온도 65℃ 및 교반속도 100rpm의 조건에서 8시간 동안 분산중합반응을 진행하였으며, 반응이 완료되고 40℃ 이하로 냉각하여 유기 고분자 입자(Poly(MMA-co-MAA)) 분산액을 제조하였다. 상기 입자의 평균 입경은 4.1 ㎛로 측정되었다. 627.2 g of organic solvent methanol and 268.8 g of distilled water were added to a three-necked flask reactor equipped with a cooler in the continuous phase, and 4 g of polyvinylpyrrolitone (PVP, K-90) as a dispersion stabilizer was added, stirring at a stirring speed of 200 rpm to 20 was sufficiently dissolved in a minute. Then, 96 g of methyl methacrylate (MMA), 2 g of methacrylic acid (MAA), 1 g of octyl mercaptan (n-ODM) as a molecular weight modifier, and 2,2-azobisisobutyronitrile as an initiator under a nitrogen stream A mixture of 1 g of (AIBN) was put into a reactor and sufficiently stirred. Dispersion polymerization was carried out for 8 hours at an internal temperature of 65 ° C and a stirring speed of 100 rpm, and after the reaction was completed, it was cooled to 40 ° C or less to prepare a dispersion of organic polymer particles (Poly (MMA-co-MAA)). The average particle diameter of the particles was measured to be 4.1 μm.

- 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조- Preparation of organic-inorganic hybrid cross-linked particles

3구 플라스크 반응기에 상기 유기 고분자 입자(Poly(MMA-co-MAA)) 분산액(고형분 약10%) 100g에 Tyzor® LA 2g이 증류수 98g에 용해된 용액을 30분 동안 천천히 투입하였다. 이어 0.5M의 수산화나트륨을 이용하여 상기 혼합물의 pH를 9.5로 조절하면서 상온에서 1시간 동안 100rpm으로 서서히 교반시킨 뒤, 80℃로 승온하여 4시간 동안 반응하여 유무기 하이브리드 가교 입자 분산액을 제조하였다.The organic polymer particles (Poly (MMA-co-MAA)) dispersion (solid content of about 10%) in a three-necked flask reactor A solution in which 2 g of Tyzor ® LA was dissolved in 98 g of distilled water in 100 g was slowly added for 30 minutes. Subsequently, while adjusting the pH of the mixture to 9.5 using 0.5 M sodium hydroxide, the mixture was slowly stirred at 100 rpm for 1 hour at room temperature, and then heated to 80 ° C. and reacted for 4 hours to prepare an organic-inorganic hybrid crosslinked particle dispersion.

반응이 완료되고 40℃ 이하로 냉각한 뒤, 원심분리하여 가교 입자를 수득하였다. 이를 FE-SEM 분석 및 중량 감소율을 측정하여 그 결과를 도 1 및 도 2에 도시하였다. 또한, 상기 수득한 가교 입자를 90℃에서 12시간 동안 건조하여 용제안정성을 평가하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.After the reaction was completed and cooled to 40° C. or less, crosslinked particles were obtained by centrifugation. FE-SEM analysis and weight loss were measured, and the results are shown in FIGS. 1 and 2. In addition, the obtained crosslinked particles were dried at 90° C. for 12 hours to evaluate solvent stability, and the results are shown in Table 1.

[실시예 2][Example 2]

상기 실시예 1에서 메타크릴산(MAA) 대신 2-하이드록시에틸메타크릴레이트 (2-HEMA) 2 g을 투입하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였으며, 상기 입자의 평균 입경은 3.7 ㎛로 측정되었고, FE-SEM 분석 이미지를 도 3에 도시하였다. 수득한 가교 입자의 용제안정성 평가 및 중량 감소율 결과를 표 1에 나타내었다.In Example 1, the procedure was the same as in Example 1 except that 2 g of 2-hydroxyethyl methacrylate (2-HEMA) was added instead of methacrylic acid (MAA), and the average particle diameter of the particles was 3.7 μm. was measured, and the FE-SEM analysis image is shown in FIG. Table 1 shows the results of evaluation of solvent stability and weight reduction of the obtained crosslinked particles.

[실시예 3][Example 3]

상기 실시예 1에서 Tyzor® LA 대신 Tyzor® TOT를 투입하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다. 수득한 가교 입자의 용제안정성 평가 및 중량 감소율 결과를 표 1에 나타내었다.In Example 1, the same procedure as in Example 1 was performed except that Tyzor ® TOT was added instead of Tyzor ® LA. Table 1 shows the results of evaluation of solvent stability and weight loss of the obtained crosslinked particles.

[실시예 4 내지 6][Examples 4 to 6]

상기 실시예 1에서 Tyzor® LA의 투입량을 조절한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다. 상기 가교제의 투입량은 하기 표 1에 기재된 것과 동일하게 진행하였다. 수득한 가교 입자의 용제안정성 평가 및 중량 감소율 결과를 표 1에 나타내었다.The same procedure as in Example 1 was performed except that the input amount of Tyzor ® LA was adjusted in Example 1. The input amount of the crosslinking agent was carried out in the same manner as described in Table 1 below. Table 1 shows the results of evaluation of solvent stability and weight reduction of the obtained crosslinked particles.

[실시예 7][Example 7]

-1차 시드 고분자 입자 분산액의 제조 -Preparation of primary seed polymer particle dispersion

냉각기가 장착된 3구 플라스크 반응기에 이온교환수 770g을 투입하고 질소기류 하에서 메틸메타크릴레이트(MMA) 190 g와 메타크릴산(MAA) 4 g 및 분자량 조절제인 옥틸메르캅탄(n-ODM) 4 g을 혼합한 혼합물을 반응기에 투입하고, 내부온도가 70℃가 되도록 승온하였다. 교반속도 100rpm에서 과황산칼륨 2g을 증류수 30g에 완전히 용해한 용액을 반응기에 10시간 동안 투입하면서 중합반응을 진행하였다. 반응이 완료되고 40℃ 이하로 냉각하여 1차 시드 고분자 입자(Poly(MMA-co-MAA)) 분산액을 제조하였고 상기 입자의 평균 입경은 370 nm(0.37 ㎛)로 측정되었다. 770 g of ion-exchanged water was added to a three-necked flask reactor equipped with a cooler, and 190 g of methyl methacrylate (MMA), 4 g of methacrylic acid (MAA), and 4 octyl mercaptan (n-ODM) as a molecular weight regulator were added under a nitrogen stream. The mixture of g was put into a reactor, and the temperature was raised to an internal temperature of 70°C. A solution of 2 g of potassium persulfate completely dissolved in 30 g of distilled water at an agitation speed of 100 rpm was introduced into the reactor for 10 hours while the polymerization reaction proceeded. After the reaction was completed, the mixture was cooled to below 40° C. to prepare a dispersion of primary seed polymer particles (Poly(MMA-co-MAA)), and the average particle diameter of the particles was measured to be 370 nm (0.37 μm).

- 2차 시드 고분자 입자 분산액의 제조- Preparation of secondary seed polymer particle dispersion

냉각기가 장착된 3구 플라스크 반응기에 이온교환수 609.6g 및 상기 실시예 1에서 제조한 1차 시드 고분자 입자(Poly(MMA-co-MAA)) 분산액(고형분 약20%) 20g을 투입하고, 질소기류 하에서 메틸메타크릴레이트(MMA) 152.1 g, 메타크릴산(MAA) 3.1 g 및 분자량 조절제인 n-옥틸메르캅탄 3.2 g을 혼합한 혼합물을 반응기에 투입하고, 내부온도가 70℃가 되도록 승온하였다. 교반속도 100rpm에서 과황산칼륨 1.6 g을 증류수 30.4 g에 완전히 용해한 용액을 반응기에 30분 동안 투입한 뒤, 8시간 동안 중합반응을 진행하였다. 반응이 완료되고 40℃ 이하로 냉각하여 2차 시드 고분자 입자 분산액을 제조하였고 상기 입자의 평균 입경은 4.8 ㎛로 측정되었다. 609.6 g of ion-exchanged water and 20 g of the primary seed polymer particle (Poly (MMA-co-MAA)) dispersion (solid content of about 20%) prepared in Example 1 were added to a three-necked flask reactor equipped with a cooler, and nitrogen was added. A mixture of 152.1 g of methyl methacrylate (MMA), 3.1 g of methacrylic acid (MAA), and 3.2 g of n-octyl mercaptan as a molecular weight regulator was put into a reactor under an air stream, and the temperature was raised to an internal temperature of 70 ° C. . A solution in which 1.6 g of potassium persulfate was completely dissolved in 30.4 g of distilled water at an agitation speed of 100 rpm was introduced into the reactor for 30 minutes, followed by a polymerization reaction for 8 hours. After the reaction was completed, the mixture was cooled to 40° C. or less to prepare a secondary seed polymer particle dispersion, and the average particle diameter of the particles was measured to be 4.8 μm.

- 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조- Preparation of organic-inorganic hybrid cross-linked particles

3구 플라스크 반응기에 상기 2차 시드 고분자 입자 분산액 100g에 증류수 155 g와 Tyzor® LA 4g이 혼합된 용액을 30분 동안 천천히 투입하였다. 이어 0.5M의 수산화나트륨을 이용하여 상기 혼합물의 pH를 9.5로 조절하면서 상온에서 1시간 동안 100rpm으로 서서히 교반시킨 뒤, 80℃로 승온하여 4시간 동안 반응하여 유무기 하이브리드 가교 입자 분산액을 제조하였다.A mixture of 155 g of distilled water and 4 g of Tyzor ® LA in 100 g of the secondary seed polymer particle dispersion was slowly introduced into a three-necked flask reactor for 30 minutes. Subsequently, while adjusting the pH of the mixture to 9.5 using 0.5 M sodium hydroxide, the mixture was slowly stirred at 100 rpm for 1 hour at room temperature, and then heated to 80 ° C. and reacted for 4 hours to prepare an organic-inorganic hybrid crosslinked particle dispersion.

반응이 완료되고 40℃ 이하로 냉각한 뒤, 원심분리하여 가교 입자를 수득하였다. 이를 FE-SEM 분석하여 그 결과를 도 4에 도시하였다. 또한, 상기 수득한 가교 입자를 90℃에서 12시간 동안 건조하여 용제안정성을 평가하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.After the reaction was completed and cooled to 40° C. or less, cross-linked particles were obtained by centrifugation. This was analyzed by FE-SEM and the results are shown in FIG. 4 . In addition, the obtained crosslinked particles were dried at 90° C. for 12 hours to evaluate solvent stability, and the results are shown in Table 1.

[비교예 1][Comparative Example 1]

상기 실시예 1의 유기 고분자 입자 분산액의 제조단계만 진행하였으며, 실시예 1에서 MAA를 제거하고 메틸메타크릴레이트(MMA) 98 g을 투입하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다. 수득한 입자의 용제안정성 평가 및 중량 감소율 결과를 표 1에 나타내었다.Only the preparation step of the organic polymer particle dispersion of Example 1 was performed, and the same procedure as in Example 1 was performed except that MAA was removed and 98 g of methyl methacrylate (MMA) was added. Table 1 shows the results of solvent stability evaluation and weight loss rate of the obtained particles.

[비교예 2][Comparative Example 2]

상기 실시예 1의 유기 고분자 입자 분산액의 제조단계만 진행하였으며, 수득한 입자의 용제안정성 평가 및 중량 감소율 결과를 표 1에 나타내었다.Only the preparation step of the organic polymer particle dispersion of Example 1 was performed, and the results of solvent stability evaluation and weight loss rate of the obtained particles are shown in Table 1.

[비교예 3][Comparative Example 3]

상기 실시예 1에서 MAA를 제거하고 메틸메타크릴레이트(MMA) 98 g을 투입하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 진행하였다. 수득한 입자의 용제안정성을 평가하여 결과를 표 1에 나타내었다.In Example 1, the same procedure as in Example 1 was performed except that MAA was removed and 98 g of methyl methacrylate (MMA) was added. The solvent stability of the obtained particles was evaluated and the results are shown in Table 1.

극성
아크릴계 단량체
polarity
acrylic monomer
금속 가교제metal crosslinker 용제안정성(점도, cps)Solvent stability (viscosity, cps) 중량
감소율
(%)
weight
decrease rate
(%)
종류Kinds 투입량(g)input amount (g) 투입
직후
input
right after
1시간1 hours 3시간3 hours 24시간24 hours
실시예 1Example 1 MAAMAA Tyzor® LATyzor ® LA 22 5.15.1 6.06.0 6.16.1 6.16.1 3.03.0 실시예 2Example 2 2-HEMA2-HEMA Tyzor® LATyzor ® LA 22 8.68.6 9.49.4 13.513.5 2525 3.23.2 실시예 3Example 3 MAAMAA Tyzor® TOTTyzor ® TOT 22 15.315.3 18.918.9 27.827.8 32.132.1 5.55.5 실시예 4Example 4 MAAMAA Tyzor® LATyzor ® LA 0.50.5 8.48.4 12.112.1 34.134.1 59.359.3 9.39.3 실시예 5Example 5 MAAMAA Tyzor® LATyzor ® LA 1One 7.27.2 8.48.4 15.615.6 17.217.2 5.25.2 실시예 6Example 6 MAAMAA Tyzor® LATyzor ® LA 33 6.46.4 8.18.1 8.98.9 8.98.9 3.53.5 실시예 7Example 7 MAAMAA Tyzor® LATyzor ® LA 44 6.46.4 7.87.8 8.38.3 8.58.5 3.13.1 비교예 1Comparative Example 1 -- -- -- 109109 341341 1,8101,810 3,7003,700 85.785.7 비교예 2Comparative Example 2 MAAMAA -- -- 9797 231231 1,0201,020 3,1003,100 78.378.3 비교예 3Comparative Example 3 -- Tyzor® LATyzor ® LA 22 9090 194194 990990 3,0003,000 75.175.1

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 극성 아크릴계 단량체를 포함하여 분산중합 또는 다단계 무유화중합으로 중합된 유기 고분자 입자와 금속 가교제가 가교되어 제조된 실시예 1 내지 7에 따른 단분산성 가교 입자의 경우, 24시간 후의 점도가 100cps 이하로 나타나며, 특히, 금속 가교제를 Tyzor® LA를 2 g을 투입한 실시예 1의 경우 가장 우수한 용제안정성 및 내열성을 갖는다는 것을 확인하였다. As shown in Table 1, in the case of the monodisperse crosslinked particles according to Examples 1 to 7 prepared by crosslinking the metal crosslinking agent and organic polymer particles polymerized by dispersion polymerization or multi-step non-emulsion polymerization including polar acrylic monomers, 24 It was confirmed that the viscosity after time was 100cps or less, and in particular, Example 1 in which 2 g of Tyzor ® LA was added as a metal crosslinking agent had the best solvent stability and heat resistance.

또한, 실시예 7에서는 다단계 무유화중합법을 통해 고분자 입자 분산액을 제조하였으며, 분산액의 고형분에 대한 금속 가교제의 농도를 실시예 1과 동일하도록 조절하여 투입했으며, 그 결과 용제안정성 및 중량 감소율이 실시예 1과 유사하다는 것을 확인할 수 있었고, 실시예 1, 4 내지 6을 비교해볼 때 상기 유기 고분자 입자 분산액 100 중량부에 대하여 0.5 내지 5중량부로 포함하는 경우 더욱 우수한 물성을 나타냄을 확인하였다.In addition, in Example 7, a polymer particle dispersion was prepared through a multi-stage non-emulsion polymerization method, and the concentration of the metal crosslinking agent relative to the solid content of the dispersion was adjusted to be the same as in Example 1, and as a result, the stability of the solvent and the weight reduction rate were improved. It was confirmed that it was similar to Example 1, and when comparing Examples 1 and 4 to 6, it was confirmed that better physical properties were exhibited when 0.5 to 5 parts by weight was included with respect to 100 parts by weight of the organic polymer particle dispersion.

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예에 의해 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. As described above, the present invention has been described with specific details and limited examples, but this is only provided to help a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above examples, and the field to which the present invention belongs Those skilled in the art can make various modifications and variations from these descriptions.

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 it will be said that not only the claims to be described later, but also all modifications equivalent or equivalent to these claims belong to the scope of the present invention. .

Claims (21)

극성기를 가지는 유기 고분자 입자 분산액을 제조하는 단계; 및
염기성 분위기에서 상기 분산액에 금속 가교제를 투입하여 가교하는 단계;를 포함하는 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법.
preparing a dispersion of organic polymer particles having a polar group; and
A method for producing organic-inorganic hybrid crosslinked particles comprising the step of crosslinking by adding a metal crosslinking agent to the dispersion in a basic atmosphere.
제 1항에 있어서,
상기 유기 고분자 입자 분산액은 분산중합법, 무유화중합법 또는 다단계 무유화중합법으로 제조되는 것인 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법.
According to claim 1,
The organic polymer particle dispersion is a method for producing organic-inorganic hybrid crosslinked particles prepared by dispersion polymerization, non-emulsion polymerization or multi-step non-emulsion polymerization.
제 1항에 있어서,
상기 유기 고분자 입자는 아크릴계 고분자 입자인 것인 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법.
According to claim 1,
The method of producing organic-inorganic hybrid crosslinked particles in which the organic polymer particles are acrylic polymer particles.
제 1항에 있어서,
상기 극성기는 하이드록시기 및 카르복시기에서 선택되는 하나 이상의 극성기인 것인 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법.
According to claim 1,
The method of producing organic-inorganic hybrid crosslinked particles, wherein the polar group is at least one polar group selected from a hydroxyl group and a carboxy group.
제 3항에 있어서,
상기 아크릴계 고분자 입자는 메틸메타크릴레이트 단량체를 주 성분으로 하여 중합된 고분자 입자인 것인 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법.
According to claim 3,
The method of producing organic-inorganic hybrid crosslinked particles, wherein the acrylic polymer particles are polymer particles polymerized with a methyl methacrylate monomer as a main component.
제 3항에 있어서,
상기 아크릴계 고분자 입자의 극성기는 하이드록시기, 카르복시기 및 이들의 염에서 선택되는 하나 이상을 가지는 극성 아크릴계 단량체로부터 유도되는 것인 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법.
According to claim 3,
The method of producing organic-inorganic hybrid crosslinked particles, wherein the polar group of the acrylic polymer particles is derived from a polar acrylic monomer having at least one selected from a hydroxyl group, a carboxyl group, and salts thereof.
제 6항에 있어서,
상기 아크릴계 고분자 입자는 상기 극성 아크릴계 단량체가 전체 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 포함되어 제조되는 것인 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법.
According to claim 6,
The acrylic polymer particles are prepared by containing 0.01 to 10 parts by weight of the polar acrylic monomer based on 100 parts by weight of the total monomer mixture.
제 1항에 있어서,
상기 염기성 분위기는 알카리 또는 알카리토금속 하이드록사이드를 투입하여 조절하는 것인 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법.
According to claim 1,
The method of preparing organic-inorganic hybrid crosslinked particles, wherein the basic atmosphere is controlled by adding alkali or alkaline earth metal hydroxide.
제 1항에 있어서,
상기 금속 가교제는 금속알콕사이드계 화합물인 것인 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법.
According to claim 1,
The method for producing organic-inorganic hybrid crosslinked particles, wherein the metal crosslinking agent is a metal alkoxide-based compound.
제 1항에 있어서,
상기 금속 가교제는 상기 유기 고분자 입자 분산액 100 중량부에 대하여 0.01 내지 10 중량부로 포함되는 것인 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법.
According to claim 1,
The metal crosslinking agent is included in 0.01 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic polymer particle dispersion.
제 1항에 있어서,
상기 유무기 하이브리드 가교 입자는 톨루엔에 20 wt% 분산하여 측정한 24시간 후의 점도가 100 cps 이하인 것인 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법.
According to claim 1,
The organic-inorganic hybrid crosslinked particle is a method for producing organic-inorganic hybrid crosslinked particles having a viscosity of 100 cps or less after 24 hours measured by dispersing 20 wt% in toluene.
제 1항에 있어서,
상기 유무기 하이브리드 가교 입자는 상온에서 300℃까지 10℃/min으로 승온할 경우, 중량손실이 10% 이내인 것인 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법.
According to claim 1,
The method for producing organic-inorganic hybrid crosslinked particles, wherein the organic-inorganic hybrid crosslinked particles have a weight loss of less than 10% when the temperature is raised from room temperature to 300 ° C at 10 ° C / min.
제 1항에 있어서,
상기 유무기 하이브리드 가교 입자는 단분산성으로 평균 입경이 0.5 내지 30 ㎛인 것인 유무기 하이브리드 가교 입자의 제조방법.
According to claim 1,
The organic-inorganic hybrid cross-linked particles are monodisperse and have an average particle diameter of 0.5 to 30 μm.
극성기를 가지는 유기 고분자 입자의 극성기가 금속 가교제에 의해 가교된 유무기 하이브리드 가교 입자로서, 상기 유무기 하이브리드 가교 입자는 톨루엔에 20 wt% 분산하여 측정한 24시간 후의 점도가 100 cps 이하인 것인 유무기 하이브리드 가교 입자.An organic-inorganic hybrid crosslinked particle in which the polar group of organic polymer particles having a polar group is crosslinked by a metal crosslinking agent, wherein the organic-inorganic hybrid crosslinked particle has a viscosity of 100 cps or less after 24 hours measured by dispersing 20 wt% in toluene. hybrid cross-linked particles. 제 14항에 있어서,
상기 유무기 하이브리드 가교 입자는 아크릴계 고분자 입자인 것인 유무기 하이브리드 가교 입자.
According to claim 14,
The organic-inorganic hybrid cross-linked particles are organic-inorganic hybrid cross-linked particles that are acrylic polymer particles.
제 14항에 있어서,
상기 극성기는 하이드록시기 및 카르복시기에서 선택되는 하나 이상의 극성기인 것인 유무기 하이브리드 가교 입자.
According to claim 14,
The organic-inorganic hybrid crosslinked particle, wherein the polar group is at least one polar group selected from a hydroxyl group and a carboxyl group.
제 14항에 있어서,
상기 아크릴계 고분자 입자는 메틸메타크릴레이트 단량체를 주 성분으로 하여 중합된 고분자 입자인 것인 유무기 하이브리드 가교 입자.
According to claim 14,
The organic-inorganic hybrid crosslinked particles of claim 1, wherein the acrylic polymer particles are polymer particles polymerized with a methyl methacrylate monomer as a main component.
제 14항에 있어서,
상기 아크릴계 고분자 입자의 극성기는 하이드록시기, 카르복시기 및 이들의 염에서 선택되는 하나 이상을 가지는 아크릴계 단량체로부터 유도되는 것인 유무기 하이브리드 가교 입자.
According to claim 14,
Organic-inorganic hybrid crosslinked particles, wherein the polar group of the acrylic polymer particles is derived from an acrylic monomer having at least one selected from a hydroxyl group, a carboxyl group, and salts thereof.
제 14항에 있어서,
상기 금속 가교제는 금속알콕사이드계 화합물인 것인 유무기 하이브리드 가교 입자.
According to claim 14,
The organic-inorganic hybrid crosslinking particle wherein the metal crosslinking agent is a metal alkoxide-based compound.
제 14항에 있어서,
상기 유무기 하이브리드 가교 입자는 단분산성으로 평균 입경이 0.5 내지 30 ㎛인 유무기 하이브리드 가교 입자.
According to claim 14,
The organic-inorganic hybrid crosslinked particles are monodisperse and have an average particle diameter of 0.5 to 30 ㎛ organic-inorganic hybrid cross-linked particles.
제 14항에 있어서,
상기 유무기 하이브리드 가교 입자는 상온에서 300℃까지 10℃/min으로 승온할 경우, 중량손실이 10% 이내인 것인 유무기 하이브리드 가교 입자.
According to claim 14,
The organic-inorganic hybrid cross-linked particles have a weight loss of less than 10% when the temperature is raised from room temperature to 300 ° C at 10 ° C / min.
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