KR20230157834A - Surface treated inorganic nano-particle and complex film comprising the same - Google Patents

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Abstract

본 개시는 무기 나노입자; 상기 무기 나노입자에 연결된 제1분산제; 및 상기 무기 나노입자에 연결된 제2분산제; 를 포함하며, 상기 제1 및 제2분산제의 분자량(Mn)이 서로 다른 표면 처리된 무기 나노입자와, 상기 표면 처리된 무기 나노입자가 고분자에 분산된 복합필름에 관한 것이다.The present disclosure relates to inorganic nanoparticles; A first dispersant linked to the inorganic nanoparticles; and a second dispersant connected to the inorganic nanoparticles; It relates to surface-treated inorganic nanoparticles having different molecular weights (Mn) of the first and second dispersants, and a composite film in which the surface-treated inorganic nanoparticles are dispersed in a polymer.

Description

표면 처리된 무기 나노입자 및 이를 포함하는 복합필름{SURFACE TREATED INORGANIC NANO-PARTICLE AND COMPLEX FILM COMPRISING THE SAME}Surface-treated inorganic nanoparticles and composite film containing the same {SURFACE TREATED INORGANIC NANO-PARTICLE AND COMPLEX FILM COMPRISING THE SAME}

본 개시는 표면 처리된 무기 나노입자 및 이를 포함하는 복합필름에 관한 것으로, 예컨대 카메라 모듈의 광학 렌즈에 이용될 수 있다.The present disclosure relates to surface-treated inorganic nanoparticles and a composite film containing the same, and can be used, for example, in an optical lens of a camera module.

카메라 렌즈 재료가 가져야 할 주요한 광학적 특성은 크게 굴절률, 복굴절, 아베수, 투과도 등으로 구분할 수 있으며, 각각의 특성에 유리하도록 설계하는 것이 중요하다. 그 중 굴절률은 가장 중요한 항목으로, 굴절률이 상승될수록 렌즈를 얇게 제작할 수 있고 해상력을 높일 수 있기 때문에, 렌즈 재료의 개발에 있어 중심이 되는 특성이다.The main optical properties that camera lens materials must have can be broadly divided into refractive index, birefringence, Abbe number, and transmittance, and it is important to design them to be advantageous for each characteristic. Among them, the refractive index is the most important item. As the refractive index increases, the thinner lens can be manufactured and the resolution can be increased, so it is a central characteristic in the development of lens materials.

이러한 굴절률이 높은 카메라 렌즈를 제조하기 위하여 유리와 같은 무기재료 또는 고굴절 고분자를 이용하고 있다. 고분자 재료는 가볍고 쉽게 깨지지 않으며, 가격적인 측면으로 저렴하여 무기재료에 비해 많은 장점을 가지고 있다. 또한, 고분자의 화학적 구조에 따라 굴절률의 범위를 조절할 수 있어서, 용도에 맞게 광학재료로 이용되고 있다.To manufacture camera lenses with such a high refractive index, inorganic materials such as glass or high refractive index polymers are used. Polymer materials are light, do not break easily, and are inexpensive, so they have many advantages over inorganic materials. In addition, the range of refractive index can be adjusted depending on the chemical structure of the polymer, so it is used as an optical material to suit the intended purpose.

하지만 고분자의 화학적 구조를 바꿈으로서 굴절률을 증가시키는 것에는 한계가 존재하기 때문에, 최근에는 고굴절 나노입자를 고분자 매트릭스에 혼입하여 굴절률을 증가시키는 방향으로 연구가 진행되고 있다.However, because there are limits to increasing the refractive index by changing the chemical structure of the polymer, research has recently been conducted to increase the refractive index by incorporating high-refractive nanoparticles into the polymer matrix.

본 개시의 여러 목적 중 하나는 광학 고분자에 균일하게 분포될 수 있는 표면 처리된 무기 나노입자와, 표면 처리된 무기 나노입자가 광학 고분자에 분산된 복합필름, 예를 들면, 카메라 모듈의 광학 렌즈용 복합필름을 제공하는 것이다.One of the several objects of the present disclosure is to provide surface-treated inorganic nanoparticles that can be uniformly distributed in an optical polymer, and a composite film in which the surface-treated inorganic nanoparticles are dispersed in an optical polymer, for example, for an optical lens of a camera module. It provides composite films.

본 개시를 통하여 제안하는 여러 해결 수단 중 하나는 무기 나노입자를 서로 다른 분자량(Mn)을 가지는 복수의 분산제를 이용하여 다중 표면처리 구조, 예컨대 이중 표먼처리 구조를 갖도록 개질하는 것이다.One of several solutions proposed through the present disclosure is to modify the inorganic nanoparticles to have a multiple surface treatment structure, for example, a double surface treatment structure, using a plurality of dispersants having different molecular weights (Mn).

예를 들면, 일례에 따른 표면 처리된 무기 나노입자는, 무기 나노입자; 상기 무기 나노입자에 연결된 제1분산제; 및 상기 무기 나노입자에 연결된 제2분산제; 를 포함하며, 상기 제1 및 제2분산제는 분자량(Mn)이 서로 다른 것일 수 있다.For example, surface-treated inorganic nanoparticles according to one example include inorganic nanoparticles; A first dispersant linked to the inorganic nanoparticles; and a second dispersant connected to the inorganic nanoparticles; It includes, and the first and second dispersants may have different molecular weights (Mn).

예를 들면, 일례에 따른 복합필름은 고분자; 및 상기 고분자에 분산된 표면 처리된 무기 나노입자; 를 포함하며, 상기 표면 처리된 무기 나노입자는, 무기 나노입자, 상기 무기 나노입자에 연결된 제1분산제, 및 상기 무기 나노입자에 연결된 제2분산제를 포함하며, 상기 제1 및 제2분산제는 분자량(Mn)이 서로 다른 것일 수 있다.For example, a composite film according to one example may include polymers; and surface-treated inorganic nanoparticles dispersed in the polymer; It includes, wherein the surface-treated inorganic nanoparticles include inorganic nanoparticles, a first dispersant linked to the inorganic nanoparticles, and a second dispersant linked to the inorganic nanoparticles, wherein the first and second dispersants have a molecular weight (Mn) may be different.

본 개시의 여러 효과 중 일 효과로서 광학 고분자에 균일하게 분포될 수 있는 표면 처리된 무기 나노입자와, 표면 처리된 무기 나노입자가 광학 고분자에 분산된 복합필름, 예를 들면, 카메라 모듈의 광학 렌즈용 복합필름을 제공할 수 있다.One effect of the present disclosure is surface-treated inorganic nanoparticles that can be uniformly distributed in an optical polymer, and a composite film in which the surface-treated inorganic nanoparticles are dispersed in an optical polymer, for example, an optical lens of a camera module. A composite film can be provided.

도 1은 표면 처리된 무기 나노입자의 일례를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 무기 나노입자의 표면처리 과정의 일례를 개략적으로 나타낸다.
도 3 및 도 4는 표면 처리된 무기 나노입자의 2차 표면처리 후의 제2분산제의 연결 형태를 각각 개략적으로 나타낸다.
도 5는 표면 처리된 무기 나노입자의 말단기 합성 여부를 NMR로 측정한 일례를 개략적으로 나타낸다.
도 6은 표면 처리된 무기 나노입자 각각의 입자 크기를 TEM으로 측정한 일례를 개략적으로 나타낸다.
도 7은 복합필름의 다양한 예를 개략적으로 나타낸다.
도 8은 무기 나노입자의 표면처리 구조에 따른 복합필름의 투명도를 개략적으로 나타낸다.
도 9는 이중 표면처리 구조의 무기 나노입자를 분산시켜 제조한 복합필름의 파장에 따른 굴절률을 레퍼런스와 비교하여 개략적으로 나타낸다.
도 10은 이중 표면처리 구조의 무기 나노입자를 분산시켜 제조한 복합필름의 파장에 따른 투과율을 레퍼런스와 비교하여 개략적으로 나타낸다.
도 11은 무기 나노입자의 2차 표면처리를 위한 제2분산제의 종류에 따른 복합필름의 투명도를 개략적으로 나타낸다.
도 12는 무기 나노입자의 2차 표면처리를 위한 제2분산제의 분자량에 따른 복합필름의 투명도를 개략적으로 나타낸다.
Figure 1 schematically shows an example of surface-treated inorganic nanoparticles.
Figure 2 schematically shows an example of a surface treatment process for inorganic nanoparticles.
Figures 3 and 4 schematically show the connection form of the second dispersant after secondary surface treatment of the surface-treated inorganic nanoparticles, respectively.
Figure 5 schematically shows an example of measuring the synthesis of end groups of surface-treated inorganic nanoparticles by NMR.
Figure 6 schematically shows an example of measuring the particle size of each surface-treated inorganic nanoparticle using TEM.
Figure 7 schematically shows various examples of composite films.
Figure 8 schematically shows the transparency of the composite film according to the surface treatment structure of the inorganic nanoparticles.
Figure 9 schematically shows the refractive index according to the wavelength of the composite film manufactured by dispersing inorganic nanoparticles with a double surface treatment structure compared with the reference.
Figure 10 schematically shows the transmittance depending on the wavelength of the composite film manufactured by dispersing inorganic nanoparticles with a double surface treatment structure compared with the reference.
Figure 11 schematically shows the transparency of the composite film according to the type of second dispersant for secondary surface treatment of inorganic nanoparticles.
Figure 12 schematically shows the transparency of the composite film according to the molecular weight of the second dispersant for secondary surface treatment of inorganic nanoparticles.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 대해 설명한다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장되거나 축소될 수 있다.Hereinafter, the present disclosure will be described with reference to the attached drawings. The shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated or reduced for clearer explanation.

표면 처리된 무기 나노입자Surface treated inorganic nanoparticles

굴절률이 높은 카메라 렌즈를 제조하기 위하여 다양한 장점을 가지는 고굴절 광학 고분자를 이용하고 있으나, 고분자의 화학적 구조를 바꿈으로서 굴절률을 증가시키는 것에는 한계가 존재하기 때문에, 고굴절 나노입자를 고분자 매트릭스에 혼입하여 굴절률을 증가시키는 것이 요구되고 있다.In order to manufacture camera lenses with a high refractive index, high-refractive optical polymers with various advantages are used. However, there is a limit to increasing the refractive index by changing the chemical structure of the polymer, so high-refractive nanoparticles are mixed into the polymer matrix to increase the refractive index. It is required to increase.

여기서, 산화 지르코늄, 산화 티타늄과 같은 나노입자들은 광 산란을 줄이기 위해 빛의 최소 파장보다 작아야 하므로, 15 nm 이하의 균일한 직경으로 준비되어야 한다. 또한, 레일리(Reyleigh) 산란으로 인해 투과되는 광의 강도(Intensity)가 줄어드는 것을 막기 위해, 그리고 효율적으로 복합필름의 굴절률을 증가시키기 위해서는 고분자 매트릭스 내에서 고르게 분산되어야만 한다.Here, nanoparticles such as zirconium oxide and titanium oxide must be smaller than the minimum wavelength of light to reduce light scattering, so they must be prepared with a uniform diameter of 15 nm or less. Additionally, in order to prevent the intensity of transmitted light from being reduced due to Rayleigh scattering and to efficiently increase the refractive index of the composite film, it must be evenly dispersed within the polymer matrix.

한편, 광학용으로 쓰이는 복합필름은 나노입자를 열경화성 고분자 또는 열가소성 고분자에 혼입하여 제조할 수 있다. 나노입자 및 열경화성 고분자 복합필름은 아크릴계 액상 모노머와 나노입자를 혼입한 뒤 고분자화를 진행시켜 제조될 수 있다. 이 경우, 나노입자의 표면은 아크릴과 반응을 할 수 있으면서, 아크릴과 유사한 구조를 가진 분자로 개질되어, 두 이종 물질의 섞임성이 증가될 수 있다.Meanwhile, composite films used for optical purposes can be manufactured by incorporating nanoparticles into thermosetting polymers or thermoplastic polymers. Nanoparticle and thermosetting polymer composite films can be manufactured by mixing acrylic liquid monomer and nanoparticles and then polymerizing them. In this case, the surface of the nanoparticle can react with acrylic and is modified into a molecule with a structure similar to acrylic, thereby increasing the miscibility of the two heterogeneous materials.

또한, 열가소성 고분자를 이용하여 나노입자를 혼입하기 위해서는 열을 가해 용융 상태의 고분자와 나노입자를 섞는 방법과 용매로 고분자와 나노입자를 모두 녹인 뒤 용매를 제거하는 방법을 이용할 수 있는데, 이 경우에도 또한 두 이종 물질의 계면의 친화도를 증가시키고 용매에 나노입자를 고르게 분산시키기 위하여 분산제로 나노입자의 표면 개질이 필요할 수 있다.In addition, in order to incorporate nanoparticles using thermoplastic polymers, a method of mixing molten polymers and nanoparticles by applying heat or a method of dissolving both polymers and nanoparticles in a solvent and then removing the solvent can be used. In this case as well, Additionally, surface modification of nanoparticles with a dispersant may be necessary to increase the affinity of the interface between two dissimilar materials and to evenly disperse the nanoparticles in the solvent.

특히, 광학용 열가소성 고분자로는 고리형 올레핀, 폴리에스터, 폴리카보네이트 등이 이용될 수 있으며, 이 중에서도 고굴절 열가소성 고분자로는 높은 부피비로 방향족 고리를 다수 함유하고 있는 폴리에스터 및 폴리카보네이트가 바람직하게 이용될 수 있다. 방향족 고리 중에서 플루오렌은 구조적 특성으로 인해 복굴절을 일으키지 않아서 광학 렌즈로 이용하기에 유리하다. 따라서, 플루오렌기를 갖는 열가소성 고분자와 나노입자, 예를 들면, 친수성 표면을 갖는 지르코니아 나노입자 간의 계면의 친화도를 증대시키기 위해서는, 이 구조에 맞는 분산제의 화학 구조의 설계가 요구될 수 있다.In particular, cyclic olefin, polyester, polycarbonate, etc. can be used as optical thermoplastic polymers. Among these, polyester and polycarbonate, which contain a large number of aromatic rings in a high volume ratio, are preferably used as high refractive thermoplastic polymers. It can be. Among aromatic rings, fluorene does not cause birefringence due to its structural characteristics, making it advantageous for use as optical lenses. Therefore, in order to increase the affinity of the interface between a thermoplastic polymer having a fluorene group and a nanoparticle, for example, a zirconia nanoparticle having a hydrophilic surface, design of the chemical structure of the dispersant suitable for this structure may be required.

한편, 나노입자의 표면이 분자량이 작은 분산제로만 처리되어 있으면 나노입자와의 응집은 제어 할 수 있지만 매트릭스 고분자와의 서로 섞이지 않기 때문에 상분리가 일어나서 불투명한 복합필름이 제조될 수 있다. 또한, 나노입자의 표면이 분자량이 큰 분산제로만 처리 되어 있으면 고분자와의 섞임 특성은 좋아지지만 고정 밀도가 낮아지기 때문에 나노입자간의 응집을 억제 할 수 없을 수 있다.On the other hand, if the surface of the nanoparticles is treated only with a low molecular weight dispersant, agglomeration with the nanoparticles can be controlled, but since they do not mix with the matrix polymer, phase separation occurs and an opaque composite film can be produced. In addition, if the surface of the nanoparticles is treated only with a high molecular weight dispersant, the mixing characteristics with the polymer improves, but the fixation density is lowered, so it may not be possible to suppress aggregation between nanoparticles.

이러한 관점에서, 일례에 따른 표면 처리된 무기 나노입자(100)는, 도 1에 예시적으로 도시된 바와 같이, 무기 나노입자(110), 무기 나노입자(110)에 연결된 제1분산제(121), 및 무기 나노입자(110)에 연결된 제2분산제(131)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2분산제(121, 131) 각각은 무기 나노입자(110)에 공유 결합으로 연결될 수 있으며, 제1 및 제2분산제(121, 131) 각각의 일부는 무기 나노입자(110)에 수소 결합으로 연결될 수도 있다. 제1 및 제2분산제(121, 131)는 분자량(Mn)이 서로 다를 수 있다. 본 개시에서, 분자량(Mn)은 수평균분자량일 수 있으며, 예컨대 Agilent社 1200 series 모델의 GPC를 이용하여 측정할 수 있다.From this point of view, the surface-treated inorganic nanoparticles 100 according to one example, as exemplarily shown in FIG. 1, include inorganic nanoparticles 110 and a first dispersant 121 connected to the inorganic nanoparticles 110. , and may include a second dispersant 131 connected to the inorganic nanoparticles 110. Each of the first and second dispersants (121, 131) may be covalently connected to the inorganic nanoparticles (110), and a portion of each of the first and second dispersants (121, 131) may be attached to the inorganic nanoparticles (110) by hydrogen. It can also be connected by combination. The first and second dispersants 121 and 131 may have different molecular weights (Mn). In the present disclosure, the molecular weight (Mn) may be the number average molecular weight, and may be measured using, for example, GPC of the Agilent 1200 series model.

보다 구체적으로는, 무기 나노입자(110) 상에는 제1표면처리층(120)이 배치될 수 있고, 제1표면처리층(120) 상에는 제2표면처리층(130)이 배치될 수 있으며, 제1 및 제2표면처리층(120, 130) 각각은 제1 및 제2분산제(121, 131)를 포함할 수 있다. 제2분산제(131)의 일부는 제1표면처리층(120)을 관통할 수 있다.More specifically, a first surface treatment layer 120 may be disposed on the inorganic nanoparticles 110, a second surface treatment layer 130 may be disposed on the first surface treatment layer 120, and a second surface treatment layer 130 may be disposed on the inorganic nanoparticles 110. Each of the first and second surface treatment layers 120 and 130 may include first and second dispersants 121 and 131. A portion of the second dispersant 131 may penetrate the first surface treatment layer 120.

이와 같이, 무기 나노입자(110)를 서로 다른 분자량(Mn)을 가지는 복수의 분산제(121, 131)를 이용하여 다중 표면처리층(120, 130)을 갖는 구조로 개질하여 표면 처리된 무기 나노입자(100)를 얻은 후, 이를 고분자에 분산하는 경우, 나노입자의 응집을 억제하면서 동시에 고분자와의 섞임 특성을 개선할 수 있는 등, 상술한 상호 배타적인 문제를 해결할 수 있다.In this way, the inorganic nanoparticles 110 are surface-treated by modifying the inorganic nanoparticles 110 into a structure having multiple surface treatment layers 120 and 130 using a plurality of dispersants 121 and 131 having different molecular weights (Mn). After obtaining (100), when it is dispersed in a polymer, the mutually exclusive problems described above can be solved, such as suppressing the agglomeration of nanoparticles and improving the mixing characteristics with the polymer at the same time.

이러한 표면 처리된 무기 나노입자(100)는, 도 2에 예시적으로 도시한 바와 같이, 무기 나노입자(110)를 제1분산제(121)로 1차 표면처리 하여 1차 표면 처리된 무기 나노입자(105)를 얻고, 이후 1차 표면 처리된 무기 나노입자(105)를 제2분산제(131)로 2차 표면처리 하여 얻을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.These surface-treated inorganic nanoparticles 100, as exemplarily shown in FIG. 2, are inorganic nanoparticles subjected to primary surface treatment by first surface-treating the inorganic nanoparticles 110 with a first dispersant 121. (105) can be obtained, and then the inorganic nanoparticles (105) that have undergone primary surface treatment can be obtained by secondary surface treatment with a second dispersant (131), but are not limited to this.

한편, 제1분산제(121)는 제2분산제(131)보다 분자량(Mn)이 작을 수 있다. 예를 들면, 제1분산제(121)는 분자량(Mn)이 2000 이하, 예를 들면, 800 내지 1800 정도일 수 있으며, 제2분산제(131)는 이보다 큰 분자량(Mn)을 가질 수 있다. 제2분산제(131)의 분자량(Mn)은 후술하는 복합필름의 매트릭스 고분자의 분자량(Mn)에 대하여 상대적인 범위를 가질 수 있다. 이 경우, 상술한 상호 배타적인 문제를 해결하는데 보다 바람직할 수 있다.Meanwhile, the first dispersant 121 may have a molecular weight (Mn) smaller than that of the second dispersant 131. For example, the first dispersant 121 may have a molecular weight (Mn) of 2000 or less, for example, about 800 to 1800, and the second dispersant 131 may have a molecular weight (Mn) greater than this. The molecular weight (Mn) of the second dispersant 131 may have a relative range with respect to the molecular weight (Mn) of the matrix polymer of the composite film, which will be described later. In this case, it may be more desirable to solve the mutually exclusive problem described above.

한편, 제1 및 제2분산제(121, 131)의 분자량(Mn)은 각각의 화합물에 포함되는 사슬의 반복 단위에 의하여 달라질 수 있으며, 반복 단위가 많을수록 사슬의 길이가 길어져 분자량(Mn)도 커질 수 있다. 예를 들면, 제1분산제(121)에 포함되는 화합물의 사슬의 반복 단위는 제2분산제(131)에 포함되는 화합물의 사슬의 반복 단위보다 작을 수 있고, 따라서 사슬이 길이가 더 짧을 수 있으며, 따라서 제1표면처리층(120)의 두께는 제2표면처리층(130)의 두께보다 더 얇을 수 있다.Meanwhile, the molecular weight (Mn) of the first and second dispersants (121, 131) may vary depending on the repeating units of the chain included in each compound. As the number of repeating units increases, the length of the chain increases and the molecular weight (Mn) increases. You can. For example, the repeating unit of the chain of the compound included in the first dispersant 121 may be smaller than the repeating unit of the chain of the compound included in the second dispersant 131, and therefore the chain may be shorter in length, Therefore, the thickness of the first surface treatment layer 120 may be thinner than the thickness of the second surface treatment layer 130.

이하에서는, 일례에 따른 표면 처리된 무기 나노입자(110)에 포함되는 각각의 구성요소에 대하여 보다 자세히 설명하기로 한다.Hereinafter, each component included in the surface-treated inorganic nanoparticles 110 according to an example will be described in more detail.

무기 나노입자(100)는 고굴절 특성을 가지는 것이면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 지르코니아(ZrO2), 타이타니아(TiO2), 타이타늄산바륨(BTO) 또는 징크설파이드(ZnS) 등의 나노입자를 포함할 수 있다.The inorganic nanoparticles 100 are not particularly limited as long as they have high refractive properties, and for example, nanoparticles such as zirconia (ZrO 2 ), titania (TiO 2 ), barium titanate (BTO), or zinc sulfide (ZnS). It can be included.

제1 및 제2분산제(121, 131)는 각각 반복 단위를 가지는 사슬과 사슬의 말단에 연결된 말단기를 포함하는 화합물을 포함할 수 있다. 사슬의 반복 단위는 지방족 사슬을 포함할 수 있으며, 또한 지방족 사슬과 연결된 에테르기(-O-) 또는 아미드기(-N(-C(=O)-R)-)를 포함할 수 있다. 말단기는 무기 나노입자(110)와 화학 결합, 예컨대 공유 결합이 가능한 작용기를 포함할 수 있다.The first and second dispersants 121 and 131 may each include a compound including a chain having a repeating unit and a terminal group connected to the end of the chain. The repeating unit of the chain may include an aliphatic chain, and may also include an ether group (-O-) or an amide group (-N(-C(=O)-R)-) connected to the aliphatic chain. The terminal group may include a functional group capable of forming a chemical bond, such as a covalent bond, with the inorganic nanoparticle 110.

한편, 본 개시에서 설명의 편의상 분산제를 무기 나노입자와의 공유 결합 전과 후를 구별하지 않고 설명할 수 있다. 이는, 분산제 중 일부는 무기 나노입자와 공유 결합하지 않고 수소 결합으로 남아 있을 수 있기 때문이다. 이 경우, 분산제의 말단기의 무기 나노입자와의 공유 결합 전과 후의 구조는 이하에서 설명하는 말단기의 주요 구조를 통하여 통상의 기술자에게 자명한 구조로 이해할 수 있다. 예를 들면, 포스페이트 구조는 무기 나노입자와의 화학 결합, 예컨대 공유 결합 전에 포스포릭산으로부터 유도된 구조일 수 있다.Meanwhile, in the present disclosure, for convenience of explanation, the dispersant can be described without distinguishing before and after covalent bonding with the inorganic nanoparticles. This is because some of the dispersants may not be covalently bonded to the inorganic nanoparticles but may remain hydrogen bonded. In this case, the structure of the end group of the dispersant before and after covalent bonding with the inorganic nanoparticle can be understood as a structure that is obvious to those skilled in the art through the main structure of the end group described below. For example, the phosphate structure may be a structure derived from phosphoric acid prior to chemical bonding, such as covalent bonding, with the inorganic nanoparticle.

지방족 사슬은 포화 탄화수소 사슬일 수 있다. 포화 탄화수소 사슬은 직쇄 또는 분쇄 형태일 수 있다. 바람직하게는, 지방족 사슬은 C2~C6의 포화 탄화수소 사슬, 예를 들면, -(CH2-CH2)-, -(CH2-CH2-CH2)-, -(CH2-CH2-CH2-CH2)-, -(CH2-CH2-CH2-CH2-CH2)-, -(CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2)- 등일 수 있으며, 보다 바람직하게는 C2~C4의 포화 탄화수소 사슬, 예를 들면, -(CH2-CH2)-, -(CH2-CH2-CH2)-, -(CH2-CH2-CH2-CH2)- 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The aliphatic chain may be a saturated hydrocarbon chain. Saturated hydrocarbon chains may be straight or fractured. Preferably, the aliphatic chain is a saturated hydrocarbon chain of C 2 to C 6 , for example -(CH 2 -CH 2 )-, -(CH 2 -CH 2 -CH 2 )-, -(CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 )-, -(CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 )-, -(CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 )- etc., and more preferably a saturated hydrocarbon chain of C 2 to C 4 , for example, -(CH 2 -CH 2 )-, -(CH 2 -CH 2 -CH 2 )-, -(CH 2 - It may be CH 2 -CH 2 -CH 2 )-, etc., but is not limited thereto.

아미드기(-N(-C(=O)-R)-)의 R은 치환기로, 예를 들면, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기, 1-메틸-부틸기, 1-에틸-부틸기, 펜틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, tert-펜틸기, 헥실기, 1-메틸펜틸기, 2-메틸펜틸기, 4-메틸-2-펜틸기, 3,3-디메틸부틸기, 2-에틸부틸기, 헵틸기, 1-메틸헥실기, 옥틸기, 노닐기, 데실기 등의 C1~C10의 알킬기일 수 있으며, 바람직하게는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, sec-부틸기 등의 C1~C4의 알킬기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.R of the amide group (-N(-C(=O)-R)-) is a substituent, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, sec-butyl group, 1-methyl-butyl group, 1-ethyl-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, tert-pentyl group, hexyl group, 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, C 1 to C 10 alkyl groups such as 4-methyl-2-pentyl group, 3,3-dimethylbutyl group, 2-ethylbutyl group, heptyl group, 1-methylhexyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, etc. It may be an alkyl group of C 1 to C 4 , preferably a methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, sec-butyl group, etc., but is limited thereto. no.

예를 들면, 제1 및 제2분산제(121, 131)는 각각에 포함되는 화합물의 사슬은 폴리에틸렌 또는 폴리옥사졸린을 포함할 수 있으며, 말단기는 실란 구조, 포스페이트 구조 또는 카르복실 구조를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 및 제2분산제(121, 131)에 포함되는 화합물의 구조 및 작용기 분석에는 Thermo Fisher社 iN 10 모델의 FT-IR(Ge Crystal ATR accessory)을 사용할 수 있으며, 말단기 합성 여부는 JEOL社 JNM-ECX500 II 모델의 NMR로 확인할 수 있다.For example, the chain of the compound included in each of the first and second dispersants 121 and 131 may include polyethylene or polyoxazoline, and the terminal group may include a silane structure, a phosphate structure, or a carboxyl structure. However, it is not limited to this. The FT-IR (Ge Crystal ATR accessory) of the Thermo Fisher iN 10 model can be used to analyze the structure and functional group of the compounds included in the first and second dispersants (121, 131), and the synthesis of end groups can be determined using JEOL JNM. -This can be confirmed by NMR of the ECX500 II model.

제한되지 않는 일례로, 제1분산제(121)에 포함되는 화합물은 반복 단위를 갖는 사슬로 폴리(에틸렌글리콜)메틸에터를 포함할 수 있으며, 말단기로 포스페이트 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1분산제(121)는 하기 [화학식 1]로 표시되는 화합물로부터 유도된 구조를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As a non-limiting example, the compound included in the first dispersant 121 may include poly(ethylene glycol)methyl ether as a chain having a repeating unit, and may include a phosphate structure as an end group. For example, the first dispersant 121 may include a structure derived from a compound represented by the following [Chemical Formula 1], but is not limited thereto.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, n1은 15 내지 50의 정수일 수 있으며, 이 경우 상술한 분자량(Mn)의 바람직한 범위를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, n1 may be an integer of 15 to 50, and in this case, it may have the preferred range of molecular weight (Mn) described above, but is not limited thereto.

제한되지 않는 다른 일례로, 제1분산제(121)에 포함되는 화합물은 반복 단위를 갖는 사슬로 폴리(2-에틸-2-옥사졸린)을 포함할 수 있으며, 말단기로 포스페이트 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1분산제(121)는 하기 [화학식 2]로 표시되는 화합물로부터 유도된 구조를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As another non-limiting example, the compound included in the first dispersant 121 may include poly(2-ethyl-2-oxazoline) as a chain having a repeating unit, and may include a phosphate structure as an end group. there is. For example, the first dispersant 121 may include a structure derived from a compound represented by the following [Chemical Formula 2], but is not limited thereto.

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, m1은 5 내지 35의 정수일 수 있으며, 이 경우 상술한 분자량(Mn)의 바람직한 범위를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, m1 may be an integer of 5 to 35, and in this case, it may have the above-described preferred range of molecular weight (Mn), but is not limited thereto.

제한되지 않는 일례로, 제2분산제(131)에 포함되는 화합물은 반복 단위를 갖는 사슬로 폴리(에틸렌글리콜)메틸에터를 포함할수 있으며, 말단기로 포스페이트 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2분산제(131)는 하기 [화학식 3]로 표시되는 화합물로부터 유도된 구조를 포함할 수 있으며, 이 경우 표면 처리된 무기 나노입자(100A)는, 도 3에 예시적으로 도시한 바와 같이, 2차 표면처리 후에 포스페이트 구조를 통하여 폴리(에틸렌글리콜)메틸에터가 각각 무기 나노입자에 연결된 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 포스페이트 구조의 합성 여부는, 예컨대 도 5에서와 같이, P31 NMR로 확인할 수 있다.As a non-limiting example, the compound included in the second dispersant 131 may include poly(ethylene glycol)methyl ether as a chain having a repeating unit, and may include a phosphate structure as an end group. For example, the second dispersant 131 may include a structure derived from a compound represented by the following [Formula 3], and in this case, the surface-treated inorganic nanoparticles 100A are illustratively shown in FIG. 3. As described above, after secondary surface treatment, poly(ethylene glycol)methyl ether may be linked to inorganic nanoparticles through a phosphate structure, but is not limited to this. Whether the phosphate structure has been synthesized can be confirmed by P31 NMR, for example, as shown in FIG. 5.

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00003
Figure pat00003

여기서, n2는 110 내지 260의 정수일 수 있으며, 이 경우 후술하는 복합필름의 매트릭스 고분자와의 관계에서 바람직한 분자량(Mn)의 범위를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, n2 may be an integer of 110 to 260, and in this case, it may have a desirable molecular weight (Mn) range in relation to the matrix polymer of the composite film, which will be described later, but is not limited thereto.

제한되지 않는 다른 일례로, 제2분산제(131)에 포함되는 화합물은 반복 단위를 갖는 사슬로 폴리(2-에틸-2-옥사졸린)을 포함할 수 있으며, 말단기로 포스페이트 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2분산제(131)는 하기 [화학식 4]로 표시되는 화합물로부터 유도된 구조를 포함할 수 있으며, 이 경우 표면 처리된 무기 나노입자(100B)는, 도 4에 예시적으로 도시한 바와 같이, 2차 표면처리 후에 포스페이트 구조를 통하여 폴리(2-에틸-2-옥사졸린)이 각각 무기 나노입자에 연결된 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 포스페이트 구조의 합성 여부는, 예컨대 도 5에서와 같이, P31 NMR로 확인할 수 있다.As another non-limiting example, the compound included in the second dispersant 131 may include poly(2-ethyl-2-oxazoline) as a chain having a repeating unit, and may include a phosphate structure as an end group. there is. For example, the second dispersant 131 may include a structure derived from a compound represented by the following [Formula 4], in which case the surface-treated inorganic nanoparticles 100B are illustratively shown in FIG. 4 As described above, after secondary surface treatment, poly(2-ethyl-2-oxazoline) may be linked to inorganic nanoparticles through a phosphate structure, but is not limited to this. Whether the phosphate structure has been synthesized can be confirmed by P31 NMR, for example, as shown in FIG. 5.

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서, m2는 110 내지 230의 정수일 수 있으며, 이 경우 후술하는 복합필름의 매트릭스 고분자와의 관계에서 바람직한 분자량(Mn)의 범위를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, m2 may be an integer of 110 to 230, and in this case, it may have a desirable molecular weight (Mn) range in relation to the matrix polymer of the composite film, which will be described later, but is not limited thereto.

반복 단위를 갖는 사슬로 폴리(에틸렌글리콜)메틸에터를 포함하며, 말단기로 포스페이트 구조를 포함하는 화합물은 [반응식 1]을 통하여 제조할 수 있다.A compound containing poly(ethylene glycol) methyl ether as a chain having a repeating unit and a phosphate structure as an end group can be prepared through [Reaction Scheme 1].

[반응식 1][Scheme 1]

Figure pat00005
Figure pat00005

여기서, n은 n1 또는 n2일 수 있으며, 이 경우 상술한 분자량(Mn)의 바람직한 범위를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, n may be n1 or n2, and in this case, it may have the desired molecular weight (Mn) range described above, but is not limited thereto.

반복 단위를 갖는 사슬로 폴리(2-에틸-2-옥사졸린)을 포함하며, 말단기로 포스페이트 구조를 포함하는 화합물은 [반응식 2]를 통하여 제조할 수 있다.A compound containing poly(2-ethyl-2-oxazoline) as a chain having a repeating unit and a phosphate structure as an end group can be prepared through [Reaction Scheme 2].

[반응식 2][Scheme 2]

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서, m은 m1 또는 m2일 수 있으며, 이 경우 상술한 분자량(Mn)의 바람직한 범위를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, m may be m1 or m2, and in this case, it may have a preferred range of the molecular weight (Mn) described above, but is not limited thereto.

표면 처리된 무기 나노입자(100)는, 예컨대 도 6에서와 같이, 입자 크기가 각각 1㎚ 내지 30㎚, 바람직하게는 3㎚ 내지 15㎚ 정도일 수 있다. 이보다 입자 크기가 큰 경우에는 입자 산란에 의한 투과율이 감소하게 되어 투명한 소재를 만들기 어려우며, 이보다 입자 크기가 작은 경우에는 응집 제어에 어려움이 있을 수 있다. 입자 크기는 JEOL社 JEM-ARM200F 모델의 TEM으로 측정할 수 있다.The surface-treated inorganic nanoparticles 100 may have a particle size of 1 nm to 30 nm, preferably 3 nm to 15 nm, as shown in FIG. 6 . If the particle size is larger than this, the transmittance due to particle scattering decreases, making it difficult to make a transparent material, and if the particle size is smaller than this, there may be difficulties in controlling agglomeration. Particle size can be measured with a TEM of the JEOL JEM-ARM200F model.

복합필름composite film

일례에 따른 복합필름은 고분자 및 고분자에 분산된 상술한 표면 처리된 무기 나노입자를 포함할 수 있다. 일례에 따른 복합필름은 고분자와 상술한 표면 처리된 무기 나노입자를 복합화하여 제조할 수 있다. 예를 들면, 고분자에 상술한 표면 처리된 무기 나노입자를 포함하는 조성물을 도포한 후 용매를 건조하고 열압착함으로써 제조할 수 있다. 또는, 상술한 표면 처리된 무기 나노입자를 포함하는 조성물에 고분자를 넣은 후 용매를 건조하고 열압착함으로써 제조할 수도 있다. 열압착 후에 복합필름은 후막필름 상태일 수 있다. 고분자와 상술한 표면 처리된 무기 나노입자는 수소 결합 등으로 서로 결합된 상태일 수 있다.The composite film according to one example may include a polymer and the above-described surface-treated inorganic nanoparticles dispersed in the polymer. A composite film according to one example can be manufactured by combining a polymer and the surface-treated inorganic nanoparticles described above. For example, it can be manufactured by applying a composition containing the above-described surface-treated inorganic nanoparticles to a polymer, drying the solvent, and then heat-compressing it. Alternatively, it can be prepared by adding a polymer to a composition containing the above-mentioned surface-treated inorganic nanoparticles, drying the solvent, and then heat-compressing it. After heat compression, the composite film may be in a thick film state. The polymer and the above-mentioned surface-treated inorganic nanoparticles may be bonded to each other through hydrogen bonding or the like.

한편, 고분자는 카메라 모듈용 광학 렌즈의 재료로 이용될 수 있으며, 따라서 고굴절을 갖는 고분자일 수 있다. 예를 들면, 플루오렌기를 가지는 열가소성 고분자, 구체적으로는, 플루오렌기를 가지는 폴리에스터, 플루오렌기를 가지는 폴리카보네이트 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 무기 나노입자, 예컨대 지르코니아 나노입자는 비교적 친수성을 띄는바 이러한 열가소성 고분자, 예컨대 폴리에스터, 폴리카보네이트 등과 보다 용이하게 수소 결합으로 결합될 수 있다.Meanwhile, polymers can be used as materials for optical lenses for camera modules, and therefore can be polymers with high refractive index. For example, it may be a thermoplastic polymer having a fluorene group, specifically, polyester having a fluorene group, polycarbonate having a fluorene group, etc., but is not limited thereto. Inorganic nanoparticles, such as zirconia nanoparticles, are relatively hydrophilic and can be more easily combined with thermoplastic polymers, such as polyester and polycarbonate, through hydrogen bonds.

한편, 고분자의 분자량(Mn)을 P라 하고, 상술한 제2분산제의 분자량(Mn)을 N라 할 때, 일례에 따른 복합필름은 P/N이 0.5 내지 8, 바람직하게는 1 내지 4 정도일 수 있다. 이 경우, 최적의 분산 상태를 확보 할 수 있다. P/N의 값이 이보다 작으면 2차 표면처리 분자량이 너무나 커서 나노입자 응집을 억제하기 위한 분산 밀도를 확보 할 수 없으며, 이보다 크면 2차 표면처리 길이가 너무 짧아 매트릭스 고분자와 잘 섞이지 않아 상분리가 일어 날 수 있다. 제한되지 않는 일례로, 사출 가능한 광학 고분자의 분자량(Mn)은 10000 내지 30000 정도일 수 있으며, 제2분산제는 분자량(Mn)이 상술한 P/N의 범위를 만족하는 범위를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.On the other hand, when the molecular weight (Mn) of the polymer is P and the molecular weight (Mn) of the above-mentioned second dispersant is N, the composite film according to one example has a P/N of 0.5 to 8, preferably about 1 to 4. You can. In this case, the optimal dispersion state can be secured. If the value of P/N is smaller than this, the secondary surface treatment molecular weight is too large to secure the dispersion density to suppress nanoparticle aggregation, and if it is larger than this, the secondary surface treatment length is too short and does not mix well with the matrix polymer, resulting in phase separation. It can happen. As a non-limiting example, the molecular weight (Mn) of the injectable optical polymer may be about 10,000 to 30,000, and the molecular weight (Mn) of the second dispersant may have a range that satisfies the range of P/N described above, but is limited thereto. It doesn't work.

한편, 고분자에 분산되는 표면 처리된 무기 나노입자의 함량에 따라서 굴절률이 달라질 수 있다. 예를 들면, 굴절률이 대략 2.1 정도인 지르코니아 나노입자를 이중 표면처리 후 굴절률이 1.68 정도인 광학 고분자에 분산시키는 경우, 굴절률이 대략 1.7 이상인 고투명 복합필름을 제조할 수 있다. 포면 처리된 나노입자는 1 wt% 내지 90 wt% 까지의 함량으로 분산이 가능하나, 굴절률 상승 효과 및 열성형성이 용이하기 위해서는 5wt% 내지 70wt% 정도가 보다 바람직할 수 있다. 굴절률은 파장 550㎚에서 측정한 값일 수 있으며, Metricon社 2010M 모델의 Prism Coupler를 사용하여 측정할 수 있다.Meanwhile, the refractive index may vary depending on the content of surface-treated inorganic nanoparticles dispersed in the polymer. For example, when zirconia nanoparticles with a refractive index of about 2.1 are dispersed in an optical polymer with a refractive index of about 1.68 after double surface treatment, a highly transparent composite film with a refractive index of about 1.7 or more can be produced. Surface-treated nanoparticles can be dispersed in an amount ranging from 1 wt% to 90 wt%, but in order to increase the refractive index and facilitate thermoformability, the amount may be more preferable from 5 wt% to 70 wt%. The refractive index can be measured at a wavelength of 550 nm, and can be measured using Metricon's 2010M model Prism Coupler.

한편, 복합필름은 [도 7]의 (a)에서와 같이 대략 1㎜ 두께의 후막필름 타입으로 제조되거나, 또는 (b)에서와 같이 비구면 렌즈 타입으로 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, the composite film may be manufactured as a thick film type with a thickness of approximately 1 mm as shown in (a) of Figure 7, or as an aspherical lens type as shown in (b), but is not limited thereto.

한편, 본 개시의 내용이 카메라 모듈용 관학 렌즈에 한정되는 것은 아니며, 그 외에도 다른 광 기능성 재료, 예컨대 AR 글라스의 렌즈, 메타 렌즈 등에도 적용될 수 있음은 물론이다.Meanwhile, the content of the present disclosure is not limited to optical lenses for camera modules, and of course can also be applied to other optical functional materials, such as AR glass lenses and meta-lenses.

실험예Experiment example

(제조예 1)(Production Example 1)

사슬로 폴리에틸렌글리콜을 포함하며 말단기로 카르복실 구조(예컨대, 카르복실산)를 포함하는 분자량(Mn)의 1000의 분산제를 이용하여 지르코니아 나노입자를 표면처리하여, 단일 표면처리 구조의 지르코니아 나노입자를 준비 하였다. 다음으로, 분자량(Mn) 12000의 플루오렌을 포함하는 열가소성 폴리에스터를 포함하는 용액에 표면 처리된 지르코니아 나노입자를 포함하는 나노졸을 혼합하여, 표면 처리된 지르코니아 나노입자가 열가소성 폴리에스터에 분산된 복합졸을 형성하고, 이후 용매를 건조하여 박막필름을 형성하며, 이후 박막필름을 열압착하여 1㎜ 두께의 후막필름 형태로 복합필름을 제조하였다.Zirconia nanoparticles are surface-treated using a dispersant with a molecular weight (Mn) of 1000 containing polyethylene glycol as a chain and a carboxyl structure (e.g., carboxylic acid) as an end group, thereby producing zirconia nanoparticles with a single surface-treated structure. prepared. Next, a nanosol containing surface-treated zirconia nanoparticles was mixed with a solution containing a thermoplastic polyester containing fluorene with a molecular weight (Mn) of 12000, so that the surface-treated zirconia nanoparticles were dispersed in the thermoplastic polyester. A composite sol was formed, and then the solvent was dried to form a thin film. The thin film was then thermocompressed to prepare a composite film in the form of a 1 mm thick thick film.

(제조예 2)(Production Example 2)

제조예 1에 있어서, 지르코니아 나노입자의 표면처리 후 사슬로 폴리(에틸렌글리콜)메틸에터를 포함하며 말단기로 포스페이트 구조(예컨대, 포스포릭산)를 포함하는 분자량(Mn) 5000의 제2분산제로 2차 표면처리하여, 이중 표면처리 구조의 지르코니아 나노 입자를 준비한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 대략 1㎜ 두께의 복합필름을 제조하였다.In Preparation Example 1, after surface treatment of zirconia nanoparticles, a second dispersant with a molecular weight (Mn) of 5000 containing poly(ethylene glycol) methyl ether as a chain and a phosphate structure (e.g., phosphoric acid) as a terminal group was used. A composite film with a thickness of approximately 1 mm was manufactured in the same manner, except that zirconia nanoparticles with a double surface treatment structure were prepared by secondary surface treatment.

(제조예 3)(Production Example 3)

사슬로 폴리에틸렌글리콜을 포함하며 말단기로 카르복실 구조(예컨대, 카르복실산)를 포함하는 분자량(Mn) 1000의 제1분산제를 이용하여 지르코니아 나노입자를 1차 표면처리하고, 이후 사슬로 폴리다이메틸실록세인을 포함하며 말단기로 포스페이트 구조(예컨대, 포스포릭산)를 포함하는 분자량(Mn) 1000의 제2분산제로 지르코니아 나노입자를 2차 표면처리하여, 이중 표면처리 구조의 지르코니아 나노 입자를 준비하였다. 다음으로, 분자량(Mn) 12000의 플루오렌을 포함하는 열가소성 폴리에스터에 표면 처리된 지르코니아 나노입자를 분산시켜 복합필름을 제조하였다.Zirconia nanoparticles are first surface treated using a first dispersant with a molecular weight (Mn) of 1000 that contains polyethylene glycol as a chain and a carboxyl structure (e.g., carboxylic acid) as an end group, and then polydies as a chain. Zirconia nanoparticles were subjected to secondary surface treatment with a second dispersant having a molecular weight (Mn) of 1000 containing methylsiloxane and a phosphate structure (e.g., phosphoric acid) as an end group, thereby producing zirconia nanoparticles with a double surface treatment structure. Ready. Next, a composite film was prepared by dispersing surface-treated zirconia nanoparticles in thermoplastic polyester containing fluorene with a molecular weight (Mn) of 12000.

(제조예 4)(Production Example 4)

제조예 3에 있어서, 제2분산제로 사슬로 폴리다이메틸실록세인을 포함하며 말단기로 포스페이트 구조(예컨대, 포스포릭산)를 포함하는 분자량(Mn) 10000의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 복합필름을 제조하였다.In Preparation Example 3, the same method was used as the second dispersant, except that a compound having a molecular weight (Mn) of 10000 containing polydimethylsiloxane as a chain and a phosphate structure (e.g., phosphoric acid) as an end group was used. A composite film was manufactured.

(제조예 5)(Production Example 5)

제조예 3에 있어서, 제2분산제로 사슬로 폴리(에틸렌글리콜)메틸에터를 포함하며 말단기로 포스페이트 구조(예컨대, 포스포릭산)를 포함하는 분자량(Mn) 10000의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 복합필름을 제조하였다.In Preparation Example 3, except that a compound having a molecular weight (Mn) of 10000 containing poly(ethylene glycol) methyl ether as a chain and a phosphate structure (e.g., phosphoric acid) as a terminal group was used as the second dispersant. produced a composite film using the same method.

(제조예 6)(Production Example 6)

제조예 3에 있어서, 제2분산제로 사슬로 폴리(2-에틸-2-옥사졸린)을 포함하며 말단기로 포스페이트 구조(예컨대, 포스포릭산)를 포함하는 분자량(Mn) 10000의 화합물을 사용한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 복합필름을 제조하였다.In Preparation Example 3, a compound having a molecular weight (Mn) of 10000 containing poly(2-ethyl-2-oxazoline) as a chain and a phosphate structure (e.g., phosphoric acid) as a terminal group was used as the second dispersant. The composite film was manufactured in the same manner except that.

(제조예 7)(Production Example 7)

사슬로 폴리(에틸렌글리콜)메틸에터를 포함하며 말단기로 포스페이트 구조(예컨대, 포스포릭산)를 포함하는 분자량(Mn) 1000의 제1분산제를 이용하여 지르코니아 나노입자를 1차 표면처리하고, 이후 사슬로 폴리(에틸렌글리콜)메틸에터를 포함하며 말단기로 포스페이트 구조(예컨대, 포스포릭산)를 포함하는 분자량(Mn) 1000의 제2분산제로 지르코니아 나노입자를 2차 표면처리하여, 이중 표면처리 구조의 지르코니아 나노 입자를 준비하였다. 다음으로, 분자량(Mn) 12000의 플루오렌을 포함하는 열가소성 폴리에스터에 표면 처리된 지르코니아 나노입자를 분산시켜 복합필름을 제조하였다.Zirconia nanoparticles are subjected to primary surface treatment using a first dispersant with a molecular weight (Mn) of 1000 containing poly(ethylene glycol) methyl ether as a chain and a phosphate structure (e.g., phosphoric acid) as an end group, Afterwards, the zirconia nanoparticles were subjected to secondary surface treatment with a second dispersant having a molecular weight (Mn) of 1000 containing poly(ethylene glycol) methyl ether as a chain and a phosphate structure (e.g., phosphoric acid) as an end group. Zirconia nanoparticles with a surface-treated structure were prepared. Next, a composite film was prepared by dispersing surface-treated zirconia nanoparticles in thermoplastic polyester containing fluorene with a molecular weight (Mn) of 12000.

(제조예 8)(Production Example 8)

제조예 7에 있어서, 사슬로 폴리(에틸렌글리콜)메틸에터를 포함하며 말단기로 포스페이트 구조(예컨대, 포스포릭산)를 포함하는 분자량(Mn) 5000의 제2분산제로 지르코니아 나노입자를 2차 표면처리한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 복합필름을 제조하였다.In Preparation Example 7, zirconia nanoparticles containing poly(ethylene glycol)methyl ether as a chain and a phosphate structure (e.g., phosphoric acid) as a terminal group and having a molecular weight (Mn) of 5000 were used as a second dispersant. The composite film was manufactured in the same manner except for surface treatment.

(제조예 9)(Production Example 9)

제조예 7에 있어서, 사슬로 폴리(에틸렌글리콜)메틸에터를 포함하며 말단기로 포스페이트 구조(예컨대, 포스포릭산)를 포함하는 분자량(Mn) 10000의 제2분산제로 지르코니아 나노입자를 2차 표면처리한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 복합필름을 제조하였다.In Preparation Example 7, zirconia nanoparticles containing poly(ethylene glycol)methyl ether as a chain and a phosphate structure (e.g., phosphoric acid) as a terminal group and having a molecular weight (Mn) of 10000 were used as a second dispersant. The composite film was manufactured in the same manner except for surface treatment.

(제조예 10)(Production Example 10)

제조예 7에 있어서, 사슬로 폴리(에틸렌글리콜)메틸에터를 포함하며 말단기로 포스페이트 구조(예컨대, 포스포릭산)를 포함하는 분자량(Mn) 20000의 제2분산제로 지르코니아 나노입자를 2차 표면처리한 것을 제외하고는 동일한 방법으로 복합필름을 제조하였다.In Preparation Example 7, zirconia nanoparticles were used as a second dispersant with a molecular weight (Mn) of 20000, which contains poly(ethylene glycol)methyl ether as a chain and a phosphate structure (e.g., phosphoric acid) as an end group. The composite film was manufactured in the same manner except for surface treatment.

(실시예 1)(Example 1)

제조예 1 및 2의 복합필름의 투명도를 눈으로 관찰하여 그 결과를 [도 8]의 (a) 및 (b)에 각각 나타내었다. 도면을 참조하면, 제조예 1에서와 같이 단일 표면 처리된 지르코니아 나노입자를 이용하는 경우에는 나노입자가 응집되어 불투명한 복합필름이 얻어졌다. 반면, 제조예 2에서와 같이 이중 표면 처리된 지르코니아 나노입자를 이용하는 경우에는 투명한 복합필름이 얻어졌다.The transparency of the composite films of Preparation Examples 1 and 2 was observed with the naked eye, and the results are shown in (a) and (b) of [FIG. 8], respectively. Referring to the drawing, when single surface-treated zirconia nanoparticles were used as in Preparation Example 1, the nanoparticles were aggregated to obtain an opaque composite film. On the other hand, when using double surface-treated zirconia nanoparticles as in Preparation Example 2, a transparent composite film was obtained.

특히, [도 9]에 도시된 바와 같이, 제조예 2의 복합필름은 파장 550㎚에서 측정한 굴절률이 1.70 정도로, 레퍼런스 복합필름의 굴절률 1.68보다 굴절률이 상승하였다. 여기서, 레퍼런스 복합필름은 지르코니아 나노입자의 분산 없이 분자량(Mn) 12000의 플루오렌을 포함하는 열가소성 폴리에스터를 포함하는 용액 만을 용매 건조 후 열압착하여 대략 1㎜ 두께의 복합필름으로 제조한 것을 의미한다. 굴절률은 Metricon社 2010M 모델의 Prism Coupler를 사용하여 측정할 수 있다.In particular, as shown in [FIG. 9], the refractive index of the composite film of Preparation Example 2 measured at a wavelength of 550 nm was about 1.70, which was higher than the refractive index of 1.68 of the reference composite film. Here, the reference composite film refers to a composite film with a thickness of approximately 1 mm produced by solvent drying and heat-pressing only a solution containing thermoplastic polyester containing fluorene with a molecular weight (Mn) of 12000 without dispersion of zirconia nanoparticles. . The refractive index can be measured using Metricon's 2010M model Prism Coupler.

또한, [도 10]에 도시된 바와 같이, 제조예 2의 복합필름은 파장 550㎚에서 측정한 투과율이 대략 83% 정도로, 투과율이 대략 87% 정도인 레퍼런스 복합필름과 마찬가지로, 70% 이상의 높은 투과율을 확보 할 수 있었다. 여기서, 레퍼런스 복합필름은 지르코니아 나노입자의 분산 없이 분자량(Mn) 12000의 플루오렌을 포함하는 열가소성 폴리에스터를 포함하는 용액 만을 용매 건조 후 열압착하여 대략 1㎜ 두께의 복합필름으로 제조한 것을 의미한다. 투과율 및 헤이즈는 PerkinElmer社의 Lambda 1050 모델의 UV-Vis Spectrometer로 측정할 수 있다.In addition, as shown in [FIG. 10], the composite film of Preparation Example 2 has a transmittance of approximately 83% measured at a wavelength of 550 nm, and, like the reference composite film, which has a transmittance of approximately 87%, it has a high transmittance of 70% or more. was able to secure. Here, the reference composite film refers to a composite film with a thickness of approximately 1 mm produced by solvent drying and heat-pressing only a solution containing thermoplastic polyester containing fluorene with a molecular weight (Mn) of 12000 without dispersion of zirconia nanoparticles. . Transmittance and haze can be measured with PerkinElmer's Lambda 1050 model UV-Vis Spectrometer.

(실시예 2)(Example 2)

제조예 3 내지 6의 복합필름의 투명도를 눈으로 관찰하여 그 결과를 [도 11]의 (a) 내지 (d)에 각각 나타내었다. 도면을 참조하면, 제조예 3 및 4에서와 같이 제2분산제가 지방족 사슬을 포함하지 않는 화합물인 경우에는 고분자와의 친화성이 떨어져서 입자가 응집되는 경향이 있었다. 특히, 제2분산제의 분자량(Mn)이 작은 경우 이러한 경향이 더 컸다. 반면, 제조예 5 및 6에서와 같이 제2분산제가 지방족 사슬을 포함하는 화합물인 경우에는 투명한 복합필름이 얻어졌다.The transparency of the composite films of Preparation Examples 3 to 6 was observed with the naked eye, and the results are shown in (a) to (d) of [FIG. 11]. Referring to the drawings, as in Preparation Examples 3 and 4, when the second dispersant was a compound that did not contain an aliphatic chain, the affinity for the polymer was low and the particles tended to aggregate. In particular, this tendency was greater when the molecular weight (Mn) of the second dispersant was small. On the other hand, as in Preparation Examples 5 and 6, when the second dispersant was a compound containing an aliphatic chain, a transparent composite film was obtained.

(실시예 3)(Example 3)

제조예 7 내지 10의 복합필름의 투명도를 눈으로 관찰하여 그 결과를 [도 12]의 (a) 내지 (d)에 각각 나타내었다. 도면을 참조하면, 제조예 7에서와 같이 P/N이 12로 너무 큰 경우와, 제조예 10에서와 같이 P/N이 0.6으로 너무 작은 경우, 지르코니아 나노입자의 응집으로 불투명한 복합필름이 얻어졌다. 특히, 제2분산제의 분자량(Mn)이 작은 경우 이러한 경향이 더 컸다. 반면, 제조예 8 및 9에서와 같이 P/N이 상술한 바람직한 범위를 만족하는 경우 투명한 복합필름이 얻어졌다.The transparency of the composite films of Preparation Examples 7 to 10 was observed with the naked eye, and the results are shown in (a) to (d) of [FIG. 12]. Referring to the drawing, when P/N is too large at 12, as in Preparation Example 7, and when P/N is too small at 0.6, as in Preparation Example 10, an opaque composite film is obtained due to agglomeration of zirconia nanoparticles. lost. In particular, this tendency was greater when the molecular weight (Mn) of the second dispersant was small. On the other hand, as in Preparation Examples 8 and 9, when P/N satisfies the above-mentioned desirable range, a transparent composite film was obtained.

본 개시에 의하면 광학 고분자, 예컨대 플루오렌을 포함하는 폴리에스터 및/또는 폴리카보네이트에 표면 처리된 무기 나노입자, 예컨대 표면 처리된 지르코니아 나노입자가 균일하게 분포될 수 있다. 특히, 지르코니아 나노입자의 응집을 억제하고 고분자와의 혼합성을 개선하기 위한 다중 표면처리 구조, 예컨대 이중 표면처리 구조를 도입하였는바, 보다 우수한 효과를 가질 수 있다. 따라서, 예를 들면, 지르코늄 전구체를 이용하여 제조된 지르코니아 나노졸 표면에 기능화하고, 이것을 고굴절 고분자와 복합화하여, 전기, 전자, 광 기능성 재료로의 적용이 가능하다.According to the present disclosure, surface-treated inorganic nanoparticles, such as surface-treated zirconia nanoparticles, can be uniformly distributed in optical polymers, such as polyester and/or polycarbonate containing fluorene. In particular, a multi-surface treatment structure, such as a double surface treatment structure, was introduced to suppress aggregation of zirconia nanoparticles and improve miscibility with polymers, which can have better effects. Therefore, for example, by functionalizing the surface of zirconia nanosol prepared using a zirconium precursor and complexing it with a high refractive index polymer, it is possible to apply it to electrical, electronic, and optical functional materials.

본 개시에서 사용된 일례 라는 표현은 서로 동일한 실시 예를 의미하지 않으며, 각각 서로 다른 고유한 특징을 강조하여 설명하기 위해서 제공된 것이다. 그러나, 상기 제시된 일례들은 다른 일례의 특징과 결합되어 구현되는 것을 배제하지 않는다. 예를 들어, 특정한 일례에서 설명된 사항이 다른 일례에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 일례에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 일례에 관련된 설명으로 이해될 수 있다. The expression 'example' used in the present disclosure does not mean identical embodiments, but is provided to emphasize and explain different unique features. However, the examples presented above do not exclude being implemented in combination with features of other examples. For example, even if a matter explained in a specific example is not explained in another example, it can be understood as an explanation related to the other example, as long as there is no explanation contrary to or contradictory to the matter in the other example.

본 개시에서 사용된 용어는 단지 일례를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 이때, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The terminology used in this disclosure is used to describe examples only and is not intended to limit the disclosure. At this time, singular expressions include plural expressions, unless the context clearly indicates otherwise.

Claims (16)

무기 나노입자;
상기 무기 나노입자에 연결된 제1분산제; 및
상기 무기 나노입자에 연결된 제2분산제; 를 포함하며,
상기 제1 및 제2분산제는 분자량(Mn)이 서로 다른,
표면 처리된 무기 나노입자.
inorganic nanoparticles;
A first dispersant linked to the inorganic nanoparticles; and
A second dispersant connected to the inorganic nanoparticles; Includes,
The first and second dispersants have different molecular weights (Mn),
Surface-treated inorganic nanoparticles.
제 1 항에 있어서,
상기 무기 나노입자 상에는 제1표면처리층이 배치되며,
상기 제1표면처리층 상에는 제2표면처리층이 배치되는,
표면 처리된 무기 나노입자.
According to claim 1,
A first surface treatment layer is disposed on the inorganic nanoparticles,
A second surface treatment layer is disposed on the first surface treatment layer,
Surface-treated inorganic nanoparticles.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 및 제2표면처리층은 각각 상기 제1 및 제2분산제를 포함하며,
상기 제2분산제의 일부는 상기 제1표면처리층을 관통하는,
표면 처리된 무기 나노입자.
According to claim 2,
The first and second surface treatment layers include the first and second dispersants, respectively,
A portion of the second dispersant penetrates the first surface treatment layer,
Surface-treated inorganic nanoparticles.
제 3 항에 있어서,
상기 제1분산제는 상기 제2분산제보다 분자량(Mn)이 작은,
표면 처리된 무기 나노입자.
According to claim 3,
The first dispersant has a smaller molecular weight (Mn) than the second dispersant,
Surface-treated inorganic nanoparticles.
제 4 항에 있어서,
상기 제1분산제는 분자량(Mn)이 800 내지 1800인,
표면 처리된 무기 나노입자.
According to claim 4,
The first dispersant has a molecular weight (Mn) of 800 to 1800,
Surface-treated inorganic nanoparticles.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2분산제는 각각 반복 단위를 가지는 사슬과 상기 사슬의 말단에 연결된 말단기를 포함하는 화합물을 포함하며,
상기 제1 및 제2분산제 각각에 포함되는 화합물은 사슬의 길이가 서로 다른,
표면 처리된 무기 나노입자.
According to claim 1,
The first and second dispersants each include a compound including a chain having a repeating unit and a terminal group connected to the end of the chain,
The compounds included in each of the first and second dispersants have different chain lengths,
Surface-treated inorganic nanoparticles.
제 6 항에 있어서,
상기 사슬의 반복 단위는 지방족 사슬을 포함하는,
표면 처리된 무기 나노입자.
According to claim 6,
The repeating unit of the chain includes an aliphatic chain,
Surface-treated inorganic nanoparticles.
제 7 항에 있어서,
상기 사슬은 폴리에틸렌 또는 폴리옥사졸린을 포함하고,
상기 말단기는 실란 구조, 포스페이트 구조 또는 카르복실 구조를 포함하는,
표면 처리된 무기 나노입자.
According to claim 7,
The chain comprises polyethylene or polyoxazoline,
The terminal group comprises a silane structure, a phosphate structure, or a carboxyl structure,
Surface-treated inorganic nanoparticles.
제 1 항에 있어서,
상기 제1분산제는 하기 [화학식 1]로 표시되는 화합물 또는 [화학식 2]로 표시되는 화합물로부터 유도된 구조를 포함하며,
[화학식 1]
Figure pat00007

[화학식 2]
Figure pat00008

상기 n1은 15 내지 50의 정수이며,
상기 m1은 5 내지 35의 정수인,
표면 처리된 무기 나노입자.
According to claim 1,
The first dispersant includes a structure derived from a compound represented by the following [Formula 1] or a compound represented by [Formula 2],
[Formula 1]
Figure pat00007

[Formula 2]
Figure pat00008

where n1 is an integer of 15 to 50,
where m1 is an integer from 5 to 35,
Surface-treated inorganic nanoparticles.
제 1 항에 있어서,
상기 제2분산제는 하기 [화학식 3]로 표시되는 화합물 또는 [화학식 4]로 표시되는 화합물로부터 유도된 구조를 포함하며,
[화학식 3]
Figure pat00009

[화학식 4]
Figure pat00010

상기 n2는 110 내지 260의 정수이며,
상기 m2는 110 내지 230의 정수인,
표면 처리된 무기 나노입자.
According to claim 1,
The second dispersant includes a structure derived from a compound represented by the following [Formula 3] or a compound represented by [Formula 4],
[Formula 3]
Figure pat00009

[Formula 4]
Figure pat00010

where n2 is an integer from 110 to 260,
where m2 is an integer of 110 to 230,
Surface-treated inorganic nanoparticles.
제 1 항에 있어서,
상기 무기 나노입자는 지르코니아(ZrO2), 타이타니아(TiO2), 타이타늄산바륨(BTO) 또는 징크설파이드(ZnS)를 포함하는,
표면 처리된 무기 나노입자.
According to claim 1,
The inorganic nanoparticles include zirconia (ZrO 2 ), titania (TiO 2 ), barium titanate (BTO), or zinc sulfide (ZnS).
Surface-treated inorganic nanoparticles.
제 1 항에 있어서,
상기 표면 처리된 무기 나노입자는 입자 크기가 3㎚ 내지 15㎚인,
표면 처리된 무기 나노입자.
According to claim 1,
The surface-treated inorganic nanoparticles have a particle size of 3 nm to 15 nm,
Surface-treated inorganic nanoparticles.
고분자; 및
상기 고분자에 분산된 표면 처리된 무기 나노입자; 를 포함하며,
상기 표면 처리된 무기 나노입자는, 무기 나노입자, 상기 무기 나노입자에 연결된 제1분산제, 및 상기 무기 나노입자에 연결된 제2분산제를 포함하며,
상기 제1 및 제2분산제는 분자량(Mn)이 서로 다른,
복합필름.
polymer; and
Surface-treated inorganic nanoparticles dispersed in the polymer; Includes,
The surface-treated inorganic nanoparticles include inorganic nanoparticles, a first dispersant linked to the inorganic nanoparticles, and a second dispersant linked to the inorganic nanoparticles,
The first and second dispersants have different molecular weights (Mn),
Composite film.
제 13 항에 있어서,
상기 고분자의 분자량(Mn)을 P라 하고, 상기 제2분산제의 분자량(Mn)을 N라 할 때, P/N이 1 내지 4인,
복합필름.
According to claim 13,
When the molecular weight (Mn) of the polymer is P and the molecular weight (Mn) of the second dispersant is N, P/N is 1 to 4,
Composite film.
제 14 항에 있어서,
상기 고분자의 분자량(Mn)은 10000 내지 30000인,
복합필름.
According to claim 14,
The molecular weight (Mn) of the polymer is 10000 to 30000,
Composite film.
제 13 항에 있어서,
상기 고분자는 플루오렌을 포함하는 폴리에스터 또는 플루오렌을 포함하는 폴리카보네이트를 포함하는,
복합필름.
According to claim 13,
The polymer includes polyester containing fluorene or polycarbonate containing fluorene,
Composite film.
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