KR20240073472A - 바이오매스 유래 우레탄 아크릴레이트, 그를 포함하는 조성물 및 그의 제조방법 - Google Patents

바이오매스 유래 우레탄 아크릴레이트, 그를 포함하는 조성물 및 그의 제조방법 Download PDF

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KR20240073472A
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김백진
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한국생산기술연구원
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Abstract

바이오매스 유래 우레탄 아크릴레이트, 그를 포함하는 조성물 및 그의 제조방법이 개시된다. 본 발명에 따른 우레탄 아크릴레이트 조성물로 제조된 성형체는 도막강도, 기계적 물성, 광투과도 및 경화속도가 우수하다.

Description

바이오매스 유래 우레탄 아크릴레이트, 그를 포함하는 조성물 및 그의 제조방법{URETHANE ACRYLATE DERIVED FROM BIOMASS, COMPOSITION COMPRISING SAME AND METHOD OF PREPARING SAME}
본 발명은 바이오매스 유래 우레탄 아크릴레이트, 그를 포함하는 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
아이소소바이드는 바이오매스인 글루코스로부터 유래된 헤테로사이클릭 화합물로서, 글루코스를 수소화하여 소르비톨이 형성되고, 이를 이중 탈수하여 얻어질 수 있다. 아이소소바이드는 2개의 테트라하이드로 퓨란링이 120°의 각도로 결합된 V자형 구조의 물질로 2, 6 번 탄소 위치에 히드록시기를 갖는다. 광학적 비대칭성을 갖는 견고한 구조의 화합물로 그 유도체는 특이한 기능을 나타낸다는 점에서, 의약품 원료나 고기능성 공업재료의 원료 등으로서 유용하다. 또한 1,3-프로판디올(1,3-PDO)은 트리메틸렌 글라이콜(trimethylene glycol) 혹은 1,3-디하이드록시프로판(1,3-dihydroxypropane) 등으로도 불리는 비교적 간단한 구조의 유기화학 물질이며 UV-큐어링 코팅, 지방족 폴리에스터, 용제, 부동액을 비롯한 다양한 용도를 가진다. 한편 바이오매스 유래 1,3-PDO는 DuPont Tate & Lyle JV에 의해 글루코스 발효를 통해서 상업적으로 생산되었으나 그것의 사용이 부족한 실정이다.
라디칼 중합형의 경화성 조성물은, 활성 에너지선의 조사에 의해 단시간에 경화하여, 내약품성, 내후성, 내열성 등이 우수한 도막이나, 성형품을 제공할 수 있으므로 자동차, 가전 제품, 목공 제품, 플라스틱 성형품, 전사재 등의 표면을 피복하는 도료 조성물에 사용되고 있다.
자외선 경화형 코팅제, 전자선 경화형 코팅제, 실리카계 코팅제 등의 코팅제는 경화하면 내스크래치성을 갖는 경화물이 되기 때문에 내스크래치성이 요구되는 분야에서 코팅제로서 사용되고 있다.
구체적으로 자외선 경화성 우레탄 아크릴레이트계 경화성 조성물의 경화물이 내스크래치성을 갖고 있기 때문에, 내스크래치성이 요구되는 분야에서 코팅제 또는 도막으로서 사용되고 있으나 자동차, 가전 및 항공분야에서 도막으로서 요구되는 물성을 만족하지 못하는 문제점이 있었다.
바이오매스 유래의 아이소소바이드 또는 바이오매스 유래의 1,3-프로판디올을 사용하여 제조된 폴리트리메틸렌에테르글라이콜(PO3G) 등 바이오매스 유래 물질을 이용하여 우수한 내스크래치성, 기계적 물성 및 광투과성을 갖는 우레탄 아크릴레이트 및 경화성 조성물의 개발이 필요하다.
일본공개특허 제2013-0102021(2013.09.16)
본 발명의 목적은 연필경도 등 도막강도가 우수한 우레탄 아크릴레이트 성형체를 제조할 수 있는 우레탄 아크릴레이트 및 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 인장강도 및 모듈러스가 우수한 우레탄 아크릴레이트 성형체를 제조할 수 있는 우레탄 아크릴레이트 및 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 광투과도가 우수한 우레탄 아크릴레이트 성형체를 제조할 수 있는 우레탄 아크릴레이트 및 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 경화속도가 우수한 우레탄 아크릴레이트 및 조성물을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 하기 구조식 1로 표시되는 우레탄 아크릴레이트가 제공된다.
[구조식 1]
상기 구조식 1에서,
R1은 및 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고,
R3은 및 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고,
R6는 C1 내지 C4 알킬렌기이고,
m은 3 내지 100의 정수 중 어느 하나이고,
R2는 각각 독립적으로 및 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5 알킬기이고,
R9은 수소원자 또는 C1 내지 C5 알킬기이고,
R10 및 R11는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5 알킬기이고,
R4는 C1 내지 C5 알킬렌기이고,
R5는 수소원자 또는 C1 내지 C5 알킬기이다.
또한 바람직하게는 R1은 및 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고,
R3은 및 로 이루어진 군에서 선택된 다른 하나일 수 있다.
또한 바람직하게는 R6는 C3 내지 C4 알킬렌기이고,
R2는 각각 독립적으로 및 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
R9은 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
R10 및 R11는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
R4는 C1 내지 C3 알킬렌기이고,
R5는 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기일 수 있다.
또한 더욱 바람직하게는 R6는 C3 내지 C4 알킬렌기이고,
R2는 각각 독립적으로 및 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C2 알킬기이고,
R9은 수소원자 또는 C1 내지 C2 알킬기이고,
R10 및 R11는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C2 알킬기이고,
R4는 C1 내지 C2 알킬렌기이고,
R5는 수소원자 또는 C1 내지 C2 알킬기일 수 있다.
또한 보다 더욱 바람직하게는 R6는 C3 알킬렌기이고,
R2는 각각 독립적으로 및 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
R7 및 R8은 수소원자이고,
R9은 수소원자 또는 C1 알킬기이고,
R10 및 R11는 C1 알킬기이고,
R4는 C2 알킬렌기이고,
R5는 C2 알킬기일 수 있다.
또한 본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면 상기 우레탄 아크릴레이트; 및
복수의 아크릴레이트기를 갖는 가교제;를 포함하는 우레탄 아크릴레이트 조성물이 제공된다.
또한 상기 우레탄 아크릴레이트 조성물이.
상기 우레탄 아크릴레이트 100 중량부를 기준으로 복수의 아크릴레이트기를 갖는 가교제 5 내지 100 중량부, 바람직하게는 10 내지 70 중량부, 보다 바람직하게는 10 내지 50 중량부;를 포함할 수 있다.
상기 가교제는 복수개의, 바람직하게는 3개 이상의, 보다 바람직하게는 3개 내지 4개의 아크릴레이트기를 포함할 수 있다.
상기 아크릴레이트기는 아크릴레이트기, (메트)아크릴레이트기, 또는 (에트)아크릴레이트기일 수 있다.
또한 상기 가교제가 구조식 6으로 표시되는 화합물일 수 있다.
[구조식 8]
상기 구조식 6에서,
R12 내지 R14는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
R15은 수소원자, C1 내지 C5 알킬기 또는 이고,
R16은 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
R17은 C1 내지 C3 알킬렌기이다.
또한 상기 구조식 8에서,
R12 내지 R14는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 알킬기이고,
R15는 C1 내지 C3 알킬기일 수 있다.
또한 상기 우레탄 아크릴레이트 조성물이 라디칼 개시제 0.01 내지 10 중량부를 추가로 포함할 수 있다.
또한 상기 라디칼 개시제가 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀 옥시드, 1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤(1-Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, IRGACURE 184), 캄포퀴논(camphoquinone), 에틸-4-디메틸아미노벤조에이트(ethyl-4-dimethylamino benzoate), 3차 아민 개시제, 디페닐요오도늄 클로라이드, 디페닐요오도늄 헥사플루오로포스페이트, 디페닐요오도늄 테트라플루오로보레이트, 톨릴쿠밀요오도늄테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 아실, 비스아실 포스핀 산화물, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀 옥시드, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-(2,4,4-트리메틸펜틸)포스핀 산화물, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스핀 산화물, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐 포스핀 옥시드, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온 및 에틸2,4,6-트리메틸벤질페닐 포스피네이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면, 상기 우레탄 아크릴레이트 조성물을 비닐 라디칼 중합하여 성형한 우레탄 아크릴레이트 성형체가 제공된다.
또한 본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면, 반응식 1에서,
(a) 구조식 2로 표시되는 화합물과 구조식 3으로 표시되는 화합물을 우레탄 반응시켜 구조식 5로 표시되는 화합물을 제조하는 단계;
(b) 구조식 5로 표시되는 화합물과 구조식 4로 표시되는 화합물을 우레탄 반응시켜 구조식 6으로 표시되는 화합물을 제조하는 단계;
(c) 구조식 6으로 표시되는 화합물과 구조식 3으로 표시되는 화합물을 우레탄 반응시켜 구조식 7로 표시되는 화합물을 제조하는 단계; 및
(d) 구조식 7로 표시되는 화합물과 구조식 5로 표시되는 화합물을 우레탄 반응시켜 구조식 1의 우레탄 아크릴레이트를 제조하는 단계;를
포함하는 우레탄 아크릴레이트의 제조방법이 제공된다.
[반응식 1]
상기 반응식 1에서,
R1은 및 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고,
R3은 및 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고,
R6는 C1 내지 C4 알킬렌기이고,
m은 3 내지 100의 정수 중 어느 하나이고,
R2는 각각 독립적으로 및 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5 알킬기이고,
R9은 수소원자 또는 C1 내지 C5 알킬기이고,
R10 및 R11는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5 알킬기이고,
R4는 C1 내지 C5 알킬렌기이고,
R5는 수소원자 또는 C1 내지 C5 알킬기이다.
또한 바람직하게는 R1은 및 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고,
R3은 및 로 이루어진 군에서 선택된 다른 하나일 수 있다.
또한 바람잭하게는 R6는 C3 내지 C4 알킬렌기이고,
R2는 각각 독립적으로 및 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
R9은 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
R10 및 R11는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
R4는 C1 내지 C3 알킬렌기이고,
R5는 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기일 수 있다.
또한 바람직하게는 R6는 C3 내지 C4 알킬렌기이고,
R2는 각각 독립적으로 및 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C2 알킬기이고,
R9은 수소원자 또는 C1 내지 C2 알킬기이고,
R10 및 R11는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C2 알킬기이고,
R4는 C1 내지 C2 알킬렌기이고,
R5는 수소원자 또는 C1 내지 C2 알킬기일 수 있다.
또한 바람직하게는 R6는 C3 알킬렌기이고,
R2는 각각 독립적으로 및 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
R7 및 R8은 수소원자이고,
R9은 수소원자 또는 C1 알킬기이고,
R10 및 R11는 C1 알킬기이고,
R4는 C2 알킬렌기이고,
R5는 C2 알킬기일 수 있다.
또한 단계(a) 내지 단계(d)가 각각 촉매로서 디부틸틴 디라우레이트(Dibutyltin dilaurate, DBTDL)사용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면, 상기 우레탄 아크릴레이트 조성물을 제조하는 단계; 및
상기 우레탄 아크릴레이트 조성물을 성형하고 가교(crosslinking)시켜 우레탄 아크릴레이트 성형체를 제조하는 단계;를
포함하는 우레탄 아크릴레이트 성형체의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 우레탄 아크릴레이트 조성물을 사용하여 연필경도 등 도막강도가 우수한 우레탄 아크릴레이트 성형체를 제조할 수 있다.
본 발명의 우레탄 아크릴레이트 조성물을 사용하여 인장강도 및 모듈러스가 우수한 우레탄 아크릴레이트 성형체를 제조할 수 있다.
본 발명의 우레탄 아크릴레이트 조성물을 사용하여 광투과도가 우수한 우레탄 아크릴레이트 성형체를 제조할 수 있다.
본 발명의 우레탄 아크릴레이트 조성물은 경화속도가 우수하다.
도 1은 실시예 1-1 내지 1-4에 따라 제조된 우레탄 아크릴레이트를 용매로 THF을 사용하여 측정한 GPC 분석 결과이다.
도 2는 실시예 1-1 내지 1-4에 따라 제조된 우레탄 아크릴레이트의 FT-IR 분석 결과이다.
도 3a 및 도 3b는 각각 실시예 1-1 내지 1-4에 따라 제조된 우레탄 아크릴레이트의 NMR 분석 결과이다.
도 4a는 실시예 1-1 내지 1-4에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트의 photo DSC 분석 결과이다.
도 4b는 실시예 1-1 내지 1-4에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트의 반경화시간을 나타낸 그래프이다.
도 5a는 실시예 1-1, 2-3 및 3-3에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트 또는 조성물의 photo DSC 분석 결과이다.
도 5b는 실시예 1-1, 2-3 및 3-3에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트 또는 조성물의 반경화시간을 나타낸 그래프와 표이다.
도 6은 실시예 1-1 내지 1-4에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트의 성형체의 광투과도 측정 결과이다.
도 7은 실시예 1-1, 2-3 및 3-3에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트 또는 조성물의 성형체의 광투과도 측정 결과이다.
도 8a는 실시예 1-1 내지 1-4에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트를 사용하여 제조한 도막의 연필경도 결과이다.
도 8b는 실시예 1-2 및 실시예 3-1 내지 3-3에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트 또는 조성물을 사용하여 제조한 도막의 연필경도 결과이다.
도 8c는 실시예 1-2 및 실시예 2-1 내지 2-3에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트 또는 조성물을 사용하여 제조한 도막의 연필경도 결과이다.
도 9a 내지 도 9c는 실시예 1-1 내지 1-4에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트 성형체의 기계적 특성 측정결과이다.
도 9d 및 도 9e는 실시예 1-2, 2-3 및 3-3에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트 또는 조성물의 성형체의 기계적 특성 측정 결과이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
그러나, 이하의 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 "수소"란 별도의 정의가 없는 한, 일중수소, 이중수소, 또는 삼중수소를 의미한다.
본 명세서에서 "알킬(alkyl)기" 란 별도의 정의가 없는 한, 지방족 탄화수소기를 의미한다.
알킬기는 어떠한 이중결합이나 삼중결합을 포함하고 있지 않은 "포화 알킬(saturated alkyl)기" 일 수 있다.
알킬기는 적어도 하나의 이중결합 또는 삼중결합을 포함하고 있는 "불포화 알킬(unsaturated alkyl)기"일 수도 있다.
알킬기는 C1 내지 C20 알킬기일 수 있다. 보다 구체적으로 알킬기는 C1 내지 C15 알킬기, C1 내지 C10 알킬기 또는 C1 내지 C6 알킬기일 수도 있다.
예를 들어, C1 내지 C6 알킬기는 알킬쇄에 1 내지 6 개의 탄소원자, 즉, 알킬쇄는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소-프로필기, n-부틸기, 이소-부틸기, sec-부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 또는 시클로헥실기일 수 있다.
본 명세서에서 “알킬렌기(alkylene)”란 별도의 정의가 없는 한, 지방족 포화 탄화수소 중 다른 2개의 탄소 원자에 결합하는 2개의 수소 원자를 제외하고 생기는 2가의 원자단을 의미한다.
"알케닐기"는 적어도 두 개의 탄소원자가 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합으로 이루어진 작용기를 의미하며, "알키닐기" 는 적어도 두 개의 탄소원자가 적어도 하나의 탄소-탄소 삼중 결합으로 이루어진 작용기를 의미한다. 포화이든 불포화이든 간에 알킬기는 분지형, 직쇄형 또는 환형일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 하기 구조식 1로 표시되는 우레탄 아크릴레이트가 제공된다.
[구조식 1]
상기 구조식 1에서,
R1은 및 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고,
R3은 및 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고,
R6는 C1 내지 C4 알킬렌기이고,
m은 3 내지 100의 정수 중 어느 하나이고,
R2는 각각 독립적으로 및 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5 알킬기이고,
R9은 수소원자 또는 C1 내지 C5 알킬기이고,
R10 및 R11는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5 알킬기이고,
R4는 C1 내지 C5 알킬렌기이고,
R5는 수소원자 또는 C1 내지 C5 알킬기이다.
또한 바람직하게는 R1은 및 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고,
R3은 및 로 이루어진 군에서 선택된 다른 하나일 수 있다.
또한 바람직하게는 R6는 C3 내지 C4 알킬렌기이고,
R2는 각각 독립적으로 및 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
R9은 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
R10 및 R11는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
R4는 C1 내지 C3 알킬렌기이고,
R5는 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기일 수 있다.
또한 더욱 바람직하게는 R6는 C3 내지 C4 알킬렌기이고,
R2는 각각 독립적으로 및 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C2 알킬기이고,
R9은 수소원자 또는 C1 내지 C2 알킬기이고,
R10 및 R11는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C2 알킬기이고,
R4는 C1 내지 C2 알킬렌기이고,
R5는 수소원자 또는 C1 내지 C2 알킬기일 수 있다.
또한 보다 더욱 바람직하게는 R6는 C3 알킬렌기이고,
R2는 각각 독립적으로 및 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
R7 및 R8은 수소원자이고,
R9은 수소원자 또는 C1 알킬기이고,
R10 및 R11는 C1 알킬기이고,
R4는 C2 알킬렌기이고,
R5는 C2 알킬기일 수 있다.
또한 본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면 상기 우레탄 아크릴레이트; 및
복수의 아크릴레이트기를 갖는 가교제;를 포함하는 우레탄 아크릴레이트 조성물이 제공된다.
또한 우레탄 아크릴레이트 조성물이.
상기 우레탄 아크릴레이트 100 중량부를 기준으로
복수의 아크릴레이트기를 갖는 가교제 5 내지 100 중량부, 바람직하게는 10 내지 70 중량부, 보다 바람직하게는 10 내지 50 중량부;를 포함할 수 있다.
상기 가교제는 복수, 바람직하게는 3개 이상, 보다 바람직하게는 3개 내지 4개의 아크릴레이트기를 포함할 수 있다.
상기 아크릴레이트기는 아크릴레이트기, (메트)아크릴레이트기, 또는 (에트)아크릴레이트기 일 수 있다.
또한 상기 가교제가 구조식 6으로 표시되는 화합물일 수 있다.
[구조식 8]
상기 구조식 6에서,
R12 내지 R14는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
R15은 수소원자, C1 내지 C5 알킬기 또는 이고,
R16은 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
R17은 C1 내지 C3 알킬렌기이다.
또한 상기 구조식 8에서,
R12 내지 R14는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 알킬기이고,
R15는 C1 내지 C3 알킬기일 수 있다.
또한 상기 우레탄 아크릴레이트 조성물이 라디칼 개시제 0.01 내지 10 중량부를 추가로 포함할 수 있다.
또한 상기 라디칼 개시제가 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀 옥시드, 1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤(1-Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, IRGACURE 184), 캄포퀴논(camphoquinone), 에틸-4-디메틸아미노벤조에이트(ethyl-4-dimethylamino benzoate), 3차 아민 개시제, 디페닐요오도늄 클로라이드, 디페닐요오도늄 헥사플루오로포스페이트, 디페닐요오도늄 테트라플루오로보레이트, 톨릴쿠밀요오도늄테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 아실, 비스아실 포스핀 산화물, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀 옥시드, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-(2,4,4-트리메틸펜틸)포스핀 산화물, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스핀 산화물, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐 포스핀 옥시드, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온 및 에틸2,4,6-트리메틸벤질페닐 포스피네이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면, 상기 우레탄 아크릴레이트 조성물을 비닐 라디칼 중합하여 성형한 우레탄 아크릴레이트 성형체가 제공된다.
또한 본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면, 반응식 1에서,
(a) 구조식 2로 표시되는 화합물과 구조식 3으로 표시되는 화합물을 우레탄 반응시켜 구조식 5로 표시되는 화합물을 제조하는 단계;
(b) 구조식 5로 표시되는 화합물과 구조식 4로 표시되는 화합물을 우레탄 반응시켜 구조식 6으로 표시되는 화합물을 제조하는 단계;
(c) 구조식 6으로 표시되는 화합물과 구조식 3으로 표시되는 화합물을 우레탄 반응시켜 구조식 7로 표시되는 화합물을 제조하는 단계; 및
(d) 구조식 7로 표시되는 화합물과 구조식 5로 표시되는 화합물을 우레탄 반응시켜 구조식 1의 우레탄 아크릴레이트를 제조하는 단계;를
포함하는 우레탄 아크릴레이트의 제조방법이 제공된다.
[반응식 1]
상기 반응식 1에서,
R1은 및 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고,
R3은 및 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고,
R6는 C1 내지 C4 알킬렌기이고,
m은 3 내지 100의 정수 중 어느 하나이고,
R2는 각각 독립적으로 및 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5 알킬기이고,
R9은 수소원자 또는 C1 내지 C5 알킬기이고,
R10 및 R11는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5 알킬기이고,
R4는 C1 내지 C5 알킬렌기이고,
R5는 수소원자 또는 C1 내지 C5 알킬기이다.
또한 바람직하게는 R1은 및 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고,
R3은 및 로 이루어진 군에서 선택된 다른 하나일 수 있다.
또한 바람잭하게는 R6는 C3 내지 C4 알킬렌기이고,
R2는 각각 독립적으로 및 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
R9은 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
R10 및 R11는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
R4는 C1 내지 C3 알킬렌기이고,
R5는 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기일 수 있다.
또한 바람직하게는 R6는 C3 내지 C4 알킬렌기이고,
R2는 각각 독립적으로 및 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C2 알킬기이고,
R9은 수소원자 또는 C1 내지 C2 알킬기이고,
R10 및 R11는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C2 알킬기이고,
R4는 C1 내지 C2 알킬렌기이고,
R5는 수소원자 또는 C1 내지 C2 알킬기일 수 있다.
또한 바람직하게는 R6는 C3 알킬렌기이고,
R2는 각각 독립적으로 및 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
R7 및 R8은 수소원자이고,
R9은 수소원자 또는 C1 알킬기이고,
R10 및 R11는 C1 알킬기이고,
R4는 C2 알킬렌기이고,
R5는 C2 알킬기일 수 있다.
또한 단계(a) 내지 단계(d)가 각각 촉매로서 디부틸틴 디라우레이트(Dibutyltin dilaurate, DBTDL)사용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면, 상기 우레탄 아크릴레이트 조성물을 제조하는 단계; 및
상기 우레탄 아크릴레이트 조성물을 성형하고 가교(crosslinking)시켜 우레탄 아크릴레이트 성형체를 제조하는 단계;를
포함하는 우레탄 아크릴레이트 성형체의 제조방법이 제공된다.
[실시예]
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 우레탄 아크릴레이트의 제조
실시예 1: IS-IS-IS의 제조
[반응식 1]
단계(a): 반응식 1을 참고하면, 500mL 3구 분리형 반응기에 1당량의 구조식 2로 표시되고 R1이 인 아이소소바이드와 30mL의 THF를 넣었다. 냉각관과 기계적 교반기를 설치하고 질소 분위기를 만들어 주었다. 촉매인 디부틸틴 디라우레이트 (DBTDL)을 정량 넣어주고 60℃에서 200rpm으로 10분간 교반하였다. 2당량의 구조식 3으로 표시되는 R2가 이고, 여기서 R7 내지 R9가 각각 메틸기인 Isophorone diisocyanate(IPDI)을 테트라하이드로퓨란(THF)에 희석시켜 적가한 후, 60℃에서 200rpm으로 교반하였다. FT-IR data에서 OH peak (3400cm-1)가 제거될 때까지 반응시켰다.
단계(b): 상기 반응기에 2당량의 구조식 4로 표시되는 R3이 인 아이소소바이드를 적가한 후, 60℃에서 200rpm으로 교반하였다. FT-IR data에서 NCO peak (2260cm-1)가 제거될 때까지 반응시켰다.
단계(c): 상기 반응기에 2당량의 구조식 3으로 표시되는 R2가 이고, 여기서 R7 내지 R9가 각각 메틸기인 IPDI를 THF에 희석시켜 적가한 후, 60℃에서 150rpm으로 교반하였다. FT-IR data에서 OH peak (3400cm-1)가 제거될 때까지 반응시켰다.
단계(d): 상기 반응기의 온도를 45℃로 낮추고 2당량의 구조식 5로 표시되고 R4가 에틸렌기이고 R5가 메틸기인 2-Hydroxyethyl methacrylate(HEMA)를 THF에 희석시켜 적가한 후 100rpm으로 교반하였다. FT-IR data에서 NCO peak (2260cm-1)가 제거되고 C=C bond peak (1635, 813cm-1)가 생성될 때까지 반응시키고 Rotary Evaporator로 40℃에서 THF를 증발시키고 45℃의 진공오븐에서 잔여 THF를 10시간 동안 건조시켜 우레탄 아크릴레이트(IS-IS-IS)를 얻었다. 또한 상기 우레탄 아크릴레이트에 광개시제 (2,4,6-Trimethylbenzoyl)diphenylphosphine oxide(TPO-H)을 혼합하고 경화시켜 성형체를 얻었다.
실시예 1-2: IS-PO-IS의 제조
상기 단계(a)에서 구조식 2로 표시되고 R1이 인 아이소소바이드를 사용한 대신에 단계(a)에서 구조식 2로 표시되고, R1 이고, 여기서 R6이 n-프로필렌인 폴리트리메틸렌에테르글라이콜(PO3G, 수평균분자량 1000g/mol)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 우레탄 아크릴레이트(IS-PO-IS)를 얻었다. 또한 상기 우레탄 아크릴레이트에 광개시제 (2,4,6-Trimethylbenzoyl)diphenylphosphine oxide(TPO-H)을 혼합하고 경화시켜 성형체를 얻었다.
실시예 1-3: PO-IS-PO의 제조
상기 단계(b)에서 구조식 4로 표시되고 R3이 인 아이소소바이드를 사용한 대신에 단계(b)에서 구조식 4로 표시되고 R3 이 이고, 여기서 R6이 n-프로필렌인 폴리트리메틸렌에테르글라이콜(PO3G, 수평균분자량 1000g/mol)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 우레탄 아크릴레이트(PO-IS-PO)를 얻었다. 또한 상기 우레탄 아크릴레이트에 광개시제 (2,4,6-Trimethylbenzoyl)diphenylphosphine oxide(TPO-H)을 혼합하고 경화시켜 성형체를 얻었다.
실시예 1-4: PO-PO-PO의 제조
상기 단계(a)에서 구조식 2로 표시되고 R1이 인 아이소소바이드를 사용하고, 상기 단계(b)에서 구조식 4로 표시되고 R3이 인 아이소소바이드를 사용한 대신에, 단계(a)에서 구조식 2로 표시되고, R1이 이고, 여기서 R6이 n-프로필렌인 폴리트리메틸렌에테르글라이콜(PO3G, 수평균분자량 1000g/mol)을 사용하고, 단계(b)에서 구조식 4로 표시되고 R3 이 이고, 여기서 R6이 n-프로필렌인 폴리트리메틸렌에테르글라이콜(PO3G, 수평균분자량 1000g/mol)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 우레탄 아크릴레이트(PO-PO-PO)를 얻었다. 또한 상기 우레탄 아크릴레이트에 광개시제 (2,4,6-Trimethylbenzoyl)diphenylphosphine oxide(TPO-H)을 혼합하고 경화시켜 성형체를 얻었다.
실시예 2: 우레탄 아크릴레이트 조성물
실시예 2-1: IS-PO-IS_9/PN3601_1
실시예 1-2의 IS-PO-IS와 가교제인 Trimethylolpropane triacrylate(PN3601)의 중량비가 9:1이 되도록 배합하여 우레탄 아크릴레이트 조성물을 제조하고, 상기 우레탄 아크릴레이트 조성물에 광개시제 (2,4,6-Trimethylbenzoyl)diphenylphosphine oxide(TPO-H)을 혼합하여 우레탄 아크릴레이트 조성물(IS-PO-IS_9/PN3601_1)을 얻었다. 상기 우레탄 아크릴레이트 조성물을 경화시켜 성형체를 얻었다.
실시예 2-2: IS-PO-IS_8/PN3601_2
실시예 1-2의 IS-PO-IS와 가교제인 Trimethylolpropane triacrylate(PN3601)의 중량비가 8:2가 되도록 배합하여 우레탄 아크릴레이트 조성물을 제조하고, 상기 우레탄 아크릴레이트 조성물에 광개시제 (2,4,6-Trimethylbenzoyl)diphenylphosphine oxide(TPO-H)을 혼합하여 우레탄 아크릴레이트 조성물(IS-PO-IS_8/PN3601_2)을 얻었다. 상기 우레탄 아크릴레이트 조성물을 경화시켜 성형체를 얻었다.
실시예 2-3: IS-PO-IS_7/PN3601_3
실시예 1-2의 IS-PO-IS와 가교제인 Trimethylolpropane triacrylate(PN3601)의 중량비가 7:3이 되도록 배합하여 우레탄 아크릴레이트 조성물을 제조하고, 상기 우레탄 아크릴레이트 조성물에 광개시제 (2,4,6-Trimethylbenzoyl)diphenylphosphine oxide(TPO-H)을 혼합하여 우레탄 아크릴레이트 조성물(IS-PO-IS_7/PN3601_3)을 얻었다. 상기 우레탄 아크릴레이트 조성물을 경화시켜 성형체를 얻었다.
실시예 3-1: IS-PO-IS_9 / PN3330_1
실시예 1-2의 IS-PO-IS와 하기 화학식 1의 가교제인 (PN3330)의 중량비가 9:1이 되도록 배합하여 우레탄 아크릴레이트 조성물을 제조하고, 상기 우레탄 아크릴레이트 조성물에 광개시제 (2,4,6-Trimethylbenzoyl)diphenylphosphine oxide(TPO-H)을 혼합하여 우레탄 아크릴레이트 조성물(IS-PO-IS_9 / PN3330_1)을 얻었다. 상기 우레탄 아크릴레이트 조성물을 경화시켜 성형체를 얻었다.
[화학식 1]
실시예 3-2: IS-PO-IS_8 / PN3330_2
실시예 1-2의 IS-PO-IS와 가교제인 PN3330의 중량비가 8:2가 되도록 배합하여 우레탄 아크릴레이트 조성물을 제조하고 상기 우레탄 아크릴레이트 조성물에 광개시제 (2,4,6-Trimethylbenzoyl)diphenylphosphine oxide(TPO-H)을 혼합하여 우레탄 아크릴레이트 조성물(IS-PO-IS_8 / PN3330_2)을 얻었다. 상기 우레탄 아크릴레이트 조성물을 경화시켜 성형체를 얻었다.
실시예 3-3: IS-PO-IS_7 / PN3330_3
실시예 1-2의 IS-PO-IS와 가교제인 PN3330의 중량비가 7:3이 되도록 배합하여 우레탄 아크릴레이트 조성물을 제조하고, 상기 우레탄 아크릴레이트 조성물에 광개시제 (2,4,6-Trimethylbenzoyl)diphenylphosphine oxide(TPO-H)을 혼합하여 우레탄 아크릴레이트 조성물(IS-PO-IS_7 / PN3330_3)을 얻었다. 상기 우레탄 아크릴레이트 조성물을 경화시켜 성형체를 얻었다.
상기 실시예의 조성비를 정리하여 아래 표 1에 나타내었다.
CODE IS-IS-IS(중량부) IS-PO3G-IS(중량부) PO3G-IS-PO3G PO3G-PO3G-PO3G PN3601(중량부) PN3330(중량부)
실시예 1-1 IS-IS-IS 100 - - - - -
실시예 1-2 IS-PO-IS - 100 - -
실시예 1-3 PO-IS-PO - 100 - -
실시예 1-4 PO-PO-PO - 100 - -
실시예 2-1 IS-PO-IS_9/PN3601_1 - 90 - - 10 -
실시예 2-2 IS-PO-IS_8/PN3601_2 - 80 - - 20 -
실시예 2-3 IS-PO-IS_7/PN3601_3 - 70 - - 30 -
실시예 3-1 IS-PO-IS_9/PN3330_1 - 90 - - - 10
실시예 3-2 IS-PO-IS_8/PN3330_2 - 80 - - - 20
실시예 3-3 IS-PO-IS_7/PN3330_3 - 70 - - - 30
[시험예]
시험예 1: GPC(Gel Permeation Chromatography) 분석
도 1 및 표 2는 실시예 1-1 내지 1-4에 따라 제조된 우레탄 아크릴레이트를 용매로 THF을 사용하여 측정한 GPC 분석 결과이다.
Mn(g/mol) Mw(g/mol) PDI
실시예 1-1 IS-IS-IS 7609 13573 1.76
실시예 1-2 IS-PO-IS 7465 14968 2.01
실시예 1-3 PO-IS-PO 8603 15331 1.78
실시예 1-4 PO-PO-PO 13902 18764 1.65
시험예 2: 우레탄 아크릴레이트의 구조 분석
도 2는 실시예 1-1 내지 1-4에 따라 제조된 우레탄 아크릴레이트의 FT-IR 분석 결과이다. 도 2를 참조하면, 우레탄 아크릴레이트가 제조된 것을 확인할 수 있었다.
도 3a 및 도 3b는 실시예 1-1 내지 1-4에 따라 제조된 우레탄 아크릴레이트의 NMR 분석 결과이다. 도 3을 참조하면, 우레탄 아크릴레이트가 제조된 것을 확인할 수 있었다.
시험예 3: Photo DSC(Differential Scanning Calorimetry) 분석
Perkin Elmer사의 DSC 8000을 사용하여 25℃에서 250~450nm 파장을 21.4 mJ/cm2의 광량으로 6분 동안 광조사하여 photo DSC 분석을 수행하였다. 이때 시료의 무게는 6 mg였다.
도 4a는 실시예 1-1 내지 1-4에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트의 photo DSC 분석 결과이다. 도 4b는 실시예 1-1 내지 1-4에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트의 반경화시간을 나타낸 그래프이다. 표 3은 실시예 1-1 내지 1-4에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트의 반경화시간을 나타내었다.
도 4a, 4b 및 표 3을 참조하면, 우레탄 아크릴레이트 조성물의 열량변화를 통해서 광경화 속도를 확인할 수 있는데 실시예 1-1 내지 1-4에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트는 아이소소바이드(ISB)의 함량이 증가할수록 광경화속도가 증가하는 것을 알 수 있었다.
code 반경화 시간(t1/2, min)
실시예 1-1 IS-IS-IS 3.04
`실시예 1-2 IS-PO-IS 3.45
실시예 1-3 PO-IS-PO 3.74
실시예 1-4 PO-PO-PO 4.01
도 5a는 실시예 1-2, 2-3 및 3-3에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트 또는 조성물의 photo DSC 분석 결과이다. 도 5b 및 표 4는 실시예 1-2, 2-3 및 3-3에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트 또는 조성물의 반경화시간을 나타낸 그래프와 표이다.
도 5a, 5b 및 표 4를 참조하면, 우레탄 아크릴레이트 조성물의 열량변화를 통해서 광경화 속도를 확인할 수 있는데 가교제의 도입에 따라 경화속도가 증가하는 것을 알 수 있다.
code 반경화 시간(t1/2, min)
`실시예 1-2 IS-PO-IS 3.45
실시예 2-3 IS-PO-IS_7/PN3601_3 0.902
실시예 3-3 IS-PO-IS_7/PN3330_3 0.802
시험예 5: 광투과도(Photo-Transmittance) 측정
SHIMADZU Corp.의 UV-1800를 사용하여 200~800nm 파장, 0.1nm 분해능으로 광투과도를 측정하였다. 여기서 시료의 크기는 35 mm x 35 mm x 500 μm이었다.
도 6 및 표 5는 실시예 1-1 내지 1-4에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트의 성형체의 광투과도 측정 결과이다. 도 6 및 표 5를 참조하면, 실시예 1 내지 4에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트 성형체는 90% 이상의 우수한 빛 투과도를 보였다.
code 광투과도(%)
실시예 1-1 IS-IS-IS 90.68
`실시예 1-2 IS-PO-IS 92.55
실시예 1-3 PO-IS-PO 91.91
실시예 1-4 PO-PO-PO 92.26
도 7 및 표 6은 실시예 1-2, 2-3 및 3-3에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트 또는 조성물의 성형체의 광투과도 측정 결과이다. 도 7 및 표 6을 참조하면, 실시예 1-2, 2-3 및 3-3에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트 또는 조성물의 성형체는 90% 이상의 우수한 빛 투과도를 보였다.
code 광투과도(%)
`실시예 1-2 IS-PO-IS 92.55
실시예 2-3 IS-PO-IS_7/PN3601_3 90.90
실시예 3-3 IS-PO-IS_7/PN3330_3 90.36
시험예 6: 연필 경도(Pencil hardness) 측정
유리기판 위에 실시예 1-1 내지 1-4에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트를 코팅하고 자외선을 조사하여 100 μm 두께의 도막을 형성하였다. 상기 도막을 연필에 1000g의 하중을 가해 45°의 각도로 10 mm 거리로 연필 경도 시험을 수행하였다. 이때, 시험속도는 20mm/min였다.
도 8a는 실시예 1-1 내지 1-4에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트를 사용하여 제조한 도막의 연필경도 결과이다. 도 8을 참고하면, 연필경도가 5B이하 임을 알 수 있다.
도 8b는 실시예 1-2 및 실시예 3-1 내지 3-3에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트 또는 조성물을 사용하여 제조한 도막의 연필경도 결과이다. 도 8b를 참고하면, 연필경도가 6B이하인 것을 알 수 있다.
도 8c는 실시예 1-2 및 실시예 2-1 내지 2-3에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트 또는 조성물을 사용하여 제조한 도막의 연필경도 결과이다. 도 8c를 참고하면, 가교제인 PN3601의 함량이 증가함에 따라 연필경도가 F까지 증가하는 것을 알 수 있다.
시험예 7: 기계적 특성 측정
ASTM 638-v의 규격에 따라 기계적 특성을 측정하였다. 시편 두께는 500 μm, 로드셀 파워는 100 N, Cross head speed는 100 mm/min로 하여 측정하였다.
도 9a 내지 도 9c는 실시예 1-1 내지 1-4에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트 성형체의 기계적 특성 측정결과이다. 도 9a 내지 도 9c는 실시예 1-1 내지 1-4를 참고하면 아이소소바이드(ISB) 함량이 증가할수록 인장강도 및 모듈러스가 증가하고 폴리트리메틸렌에테르글라이콜(PO3G) 함량이 증가할수록 연신율이 증가하는 것을 알 수 있다.
도 9d 및 도 9e는 실시예 1-2, 2-3 및 3-3에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트 또는 조성물의 성형체의 기계적 특성 측정 결과이다. 도 9d 및 도 9e를 참조하면, 실시예 1-2, 2-3 및 3-3에 따라 각각 제조된 우레탄 아크릴레이트 또는 조성물의 성형체는 가교제인 PN3601 함량이 증가함에 따라 인장강도 및 모듈러스 향상되었다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (19)

  1. 하기 구조식 1로 표시되는 우레탄 아크릴레이트;
    [구조식 1]

    상기 구조식 1에서,
    R1은 및 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고,
    R3은 및 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고,
    R6는 C1 내지 C4 알킬렌기이고,
    m은 3 내지 100의 정수 중 어느 하나이고,
    R2는 각각 독립적으로 및 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
    R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5 알킬기이고,
    R9은 수소원자 또는 C1 내지 C5 알킬기이고,
    R10 및 R11는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5 알킬기이고,
    R4는 C1 내지 C5 알킬렌기이고,
    R5는 수소원자 또는 C1 내지 C5 알킬기이다.
  2. 제1항에 있어서,
    R1은 및 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고,
    R3은 및 로 이루어진 군에서 선택된 다른 하나인 것을 특징으로 하는 우레탄 아크릴레이트.
  3. 제1항에 있어서,
    R6는 C3 내지 C4 알킬렌기이고,
    R2는 각각 독립적으로 및 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
    R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
    R9은 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
    R10 및 R11는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
    R4는 C1 내지 C3 알킬렌기이고,
    R5는 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기인 것을 특징으로 하는 우레탄 아크릴레이트.
  4. 제3항에 있어서,
    R6는 C3 내지 C4 알킬렌기이고,
    R2는 각각 독립적으로 및 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
    R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C2 알킬기이고,
    R9은 수소원자 또는 C1 내지 C2 알킬기이고,
    R10 및 R11는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C2 알킬기이고,
    R4는 C1 내지 C2 알킬렌기이고,
    R5는 수소원자 또는 C1 내지 C2 알킬기인 것을 특징으로 하는 우레탄 아크릴레이트.
  5. 제4항에 있어서,
    R6는 C3 알킬렌기이고,
    R2는 각각 독립적으로 및 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
    R7 및 R8은 수소원자이고,
    R9은 수소원자 또는 C1 알킬기이고,
    R10 및 R11는 C1 알킬기이고,
    R4는 C2 알킬렌기이고,
    R5는 C2 알킬기인 것을 특징으로 하는 우레탄 아크릴레이트.
  6. 제1항에 따른 우레탄 아크릴레이트; 및
    복수의 아크릴레이트기를 갖는 가교제;를
    포함하는 우레탄 아크릴레이트 조성물.
  7. 제1항에 따른 우레탄 아크릴레이트 100 중량부; 및
    복수의 아크릴레이트기를 갖는 가교제 5 내지 100 중량부;를
    포함하는 우레탄 아크릴레이트 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가교제가 구조식 6으로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 우레탄 아크릴레이트 조성물.
    [구조식 8]

    상기 구조식 6에서,
    R12 내지 R14는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
    R15은 수소원자, C1 내지 C5 알킬기 또는 이고,
    R16은 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
    R17은 C1 내지 C3 알킬렌기이다.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 구조식 8에서,
    R12 내지 R14는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 알킬기이고,
    R15는 C1 내지 C3 알킬기인 것을 특징으로 하는 우레탄 아크릴레이트 조성물.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 우레탄 아크릴레이트 조성물이 라디칼 개시제 0.01 내지 10 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 우레탄 아크릴레이트 조성물.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 라디칼 개시제가 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀 옥시드, 1-히드록시-시클로헥실-페닐-케톤(1-Hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone, IRGACURE 184), 캄포퀴논(camphoquinone), 에틸-4-디메틸아미노벤조에이트(ethyl-4-dimethylamino benzoate), 3차 아민 개시제, 디페닐요오도늄 클로라이드, 디페닐요오도늄 헥사플루오로포스페이트, 디페닐요오도늄 테트라플루오로보레이트, 톨릴쿠밀요오도늄테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 아실, 비스아실 포스핀 산화물, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀 옥시드, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-(2,4,4-트리메틸펜틸)포스핀 산화물, 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸펜틸 포스핀 산화물, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐 포스핀 옥시드, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온 및 에틸2,4,6-트리메틸벤질페닐 포스피네이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 우레탄 아크릴레이트 조성물.
  12. 제6항에 따른 우레탄 아크릴레이트 조성물을 비닐 라디칼 중합하여 성형한 우레탄 아크릴레이트 성형체.
  13. 반응식 1에서,
    (a) 구조식 2로 표시되는 화합물과 구조식 3으로 표시되는 화합물을 우레탄 반응시켜 구조식 5로 표시되는 화합물을 제조하는 단계;
    (b) 구조식 5로 표시되는 화합물과 구조식 4로 표시되는 화합물을 우레탄 반응시켜 구조식 6으로 표시되는 화합물을 제조하는 단계;
    (c) 구조식 6으로 표시되는 화합물과 구조식 3으로 표시되는 화합물을 우레탄 반응시켜 구조식 7로 표시되는 화합물을 제조하는 단계; 및
    (d) 구조식 7로 표시되는 화합물과 구조식 5로 표시되는 화합물을 우레탄 반응시켜 구조식 1의 우레탄 아크릴레이트를 제조하는 단계;를
    포함하는 우레탄 아크릴레이트의 제조방법.
    [반응식 1]

    상기 반응식 1에서,
    R1은 및 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고,
    R3은 및 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고,
    R6는 C1 내지 C4 알킬렌기이고,
    m은 3 내지 100의 정수 중 어느 하나이고,
    R2는 각각 독립적으로 및 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
    R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5 알킬기이고,
    R9은 수소원자 또는 C1 내지 C5 알킬기이고,
    R10 및 R11는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C5 알킬기이고,
    R4는 C1 내지 C5 알킬렌기이고,
    R5는 수소원자 또는 C1 내지 C5 알킬기이다.
  14. 제13항에 있어서,
    R1은 및 로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나이고,
    R3은 및 로 이루어진 군에서 선택된 다른 하나인 것을 특징으로 하는 우레탄 아크릴레이트의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    R6는 C3 내지 C4 알킬렌기이고,
    R2는 각각 독립적으로 및 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
    R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
    R9은 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
    R10 및 R11는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기이고,
    R4는 C1 내지 C3 알킬렌기이고,
    R5는 수소원자 또는 C1 내지 C3 알킬기인 것을 특징으로 하는 우레탄 아크릴레이트의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    R6는 C3 내지 C4 알킬렌기이고,
    R2는 각각 독립적으로 및 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
    R7 및 R8은 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C2 알킬기이고,
    R9은 수소원자 또는 C1 내지 C2 알킬기이고,
    R10 및 R11는 각각 독립적으로 수소원자 또는 C1 내지 C2 알킬기이고,
    R4는 C1 내지 C2 알킬렌기이고,
    R5는 수소원자 또는 C1 내지 C2 알킬기인 것을 특징으로 하는 우레탄 아크릴레이트의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    R6는 C3 알킬렌기이고,
    R2는 각각 독립적으로 및 로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
    R7 및 R8은 수소원자이고,
    R9은 수소원자 또는 C1 알킬기이고,
    R10 및 R11는 C1 알킬기이고,
    R4는 C2 알킬렌기이고,
    R5는 C2 알킬기인 것을 특징으로 하는 우레탄 아크릴레이트.
  18. 제17항에 있어서,
    단계(a) 내지 단계(d)가 각각 촉매로서 디부틸틴 디라우레이트(Dibutyltin dilaurate, DBTDL)사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 우레탄 아크릴레이트 조성물의 제조방법.
  19. 제13항에 따라 상기 우레탄 아크릴레이트 조성물을 제조하는 단계; 및
    상기 우레탄 아크릴레이트 조성물을 성형하고 가교(crosslinking)시켜 우레탄 아크릴레이트 성형체를 제조하는 단계;를
    포함하는 우레탄 아크릴레이트 성형체의 제조방법.
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