WO2018221980A1 - 코팅용 수지 조성물 및 이의 경화물을 코팅층으로 포함하는 코팅필름 - Google Patents

코팅용 수지 조성물 및 이의 경화물을 코팅층으로 포함하는 코팅필름 Download PDF

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WO2018221980A1
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coating
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resin composition
compound represented
film
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안상현
이동희
양필례
백성훈
김항근
안병준
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코오롱인더스트리 주식회사
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04—Coating
    • C08J7/046—Forming abrasion-resistant coatings; Forming surface-hardening coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04—Polysiloxanes

Definitions

  • the present invention relates to a coating film comprising a coating resin composition and a cured product thereof as a coating layer.
  • Transparent polymer film has been widely used as a core material of the optical, transparent, and flexible display industry.
  • the transparent polymer film has been applied to replace the glass in the display industry due to its light weight, processability, and flexibility.
  • the disadvantages of low surface hardness and wear resistance compared to glass, coating technology for improving the wear resistance of the polymer film has become an important issue.
  • Organic, inorganic and organic-inorganic composite materials are largely used as coating materials for polymer films.
  • Organic materials have advantages of flexibility and formability due to the characteristics of organic materials, but have a disadvantage of low surface hardness.
  • the material has the advantages of high surface hardness and transparency, but has the disadvantage of poor flexibility and formability.
  • organic-inorganic composite materials having both the advantages of both materials are currently in the spotlight, and much research is being conducted, but it is still insufficient to realize the advantages of both materials.
  • the adhesion of the coating agent to the film must be excellent, and there must be no curling or rainbow phenomenon. Finding materials is emerging as a key task in technology development.
  • coating materials still have weaknesses in hardness and permeability when the advantages of organic materials are highlighted, and limitations such as flexibility cannot be completely eliminated when the advantages of inorganic materials are highlighted.
  • the organic material is suitable for surface coating of polymer films due to its flexibility, but when the intermolecular network is formed to improve the surface hardness of the coating layer, shrinkage increases and curls and cracks are generated. Since the peeling of the coating layer is reduced, a technique that can prevent the deterioration of the flexibility of the film due to the coating is required, in order to supplement the surface hardness, in order to be widely used in the polymer film.
  • the present invention is to provide a coating resin composition having excellent flexibility and wear resistance while securing a surface hardness of 3H or more.
  • a coating film comprising a cured product of the resin composition as a coating layer.
  • a first preferred embodiment of the present invention for solving the above problems is a resin composition for coating comprising a silane compound represented by the following formula (1) and a siloxane resin chemically bonded by a diol compound represented by the following formula (2) To provide.
  • R 1 is a C1-C3 linear, branched or alicyclic alkylene group substituted with epoxy or acryl
  • R 2 is a C1-C8 linear, branched or alicyclic alkyl group
  • n is 1 to 3 Is an integer.
  • n is an integer of 1 to 10.
  • the diol compound represented by Chemical Formula 2 may be included in a molar ratio of 1: 0.1 to 1.5 with respect to the silane compound represented by Chemical Formula 1.
  • the silane compound represented by Formula 1 is 3-glycidoxypropyl trimethoxysilane, 3-glycidoxypropyl triethoxysilane, 3-glycidoxypropyl tripropoxysilane, 3-methacryloxypropyl trimeth Methoxysilane, 3-methacryloxypropyl triethoxysilane, 3-acryloxypropyl trimethoxysilane, 3-acryloxypropyl triethoxysilane, 3-acryloxypropyl tripropoxysilane, 2- (3,4 At least one selected from epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane and 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltripropoxysilane have.
  • the siloxane resin may further include a silane compound represented by the following Chemical Formula 3, and may be chemically bonded together with the silane compound represented by the Chemical Formula 1 and the diol compound represented by the Chemical Formula 2.
  • R 4 is a C1 to C4 linear or branched alkyl group.
  • the silane compound represented by Formula 3 may be included in a molar ratio of 1: 0.01 or more relative to the silane compound represented by Formula 1.
  • the siloxane resin may have a weight average molecular weight of 1,000 to 10,000, molecular weight distribution of 1.2 to 3.4.
  • the coating resin composition may further include at least one additive selected from the group consisting of an organic solvent, a photoinitiator, a thermal initiator, an antioxidant, a leveling agent, and a coating aid.
  • a second embodiment of the present invention is a base film; And it is laminated on at least one surface of the base film, to provide a coating film comprising a cured product of the coating resin composition according to the first embodiment as a coating layer.
  • the coating film may have a surface hardness of 3H or more based on ASTM D3363 measurement in the direction in which the coating layer is formed.
  • the coating film has a coating thickness of 10 ⁇ m, the distance (curl) of the edge of the film is separated from the flat bottom may be 5mm or less.
  • the coating film may have a bending radius of 2.0 mm or less based on a coating thickness of 10 ⁇ m, measured using the Radius mode of the bend measuring instrument (JIRBT-620-2).
  • linear diol structures may be included in the polymer bonding structure to maximize flexibility during curing.
  • a resin composition for coating comprising a silane compound represented by the following formula (1) and a siloxane resin chemically bonded by a diol compound represented by the following formula (2).
  • R 1 is a C1-C3 linear, branched or alicyclic alkylene group substituted with epoxy or acryl
  • R 2 is a C1-C8 linear, branched or alicyclic alkyl group
  • n is 1 to 3 Is an integer.
  • n is an integer of 1 to 10.
  • silane compound represented by the formula (1) examples include 3-glycidoxypropyl trimethoxysilane, 3-glycidoxypropyl triethoxysilane, 3-glycidoxypropyl tripropoxysilane, and 3-meta Acryloxypropyl trimethoxysilane, 3-methacryloxypropyl triethoxysilane, 3-acryloxypropyl trimethoxysilane, 3-acryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyl tripropoxysilane, 2 In-(3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane and 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltripropoxysilane It may be at least one selected, but is not limited thereto.
  • the present invention is to polymerize the silane compound containing the alkoxy silane represented by the formula (1) with a diol compound represented by the formula (2) to a siloxane resin, thereby linearizing the polymer chain of the siloxane resin
  • the diol structure is present, from which the cured product of the coating resin composition containing the siloxane resin has excellent flexibility.
  • the diol compound represented by Chemical Formula 2 according to the present invention has a linear structure, since the intramolecular rotation can be freed by including the linear structure to maximize flexibility. It is good to have a linear structure.
  • n may be an integer of 1 to 10, preferably an integer of 2 to 6.
  • the hardness drop can be minimized.
  • the diol compound represented by Chemical Formula 2 may have a molar ratio of 1: 0.1 to 1.5, preferably 1: 0.1 to 1.5, and more preferably 1: 0.1 to 0.5, relative to the silane compound represented by Chemical Formula 1 It may be included as.
  • the siloxane resin further comprises a silane compound represented by the following formula (3) and the silane compound represented by the formula (1) and the diol (diol) compound represented by the formula (2) and It may be chemically bonded together.
  • R 4 is a C1 to C4 linear or branched alkyl group.
  • the coating resin composition is cured to act to realize high hardness such as glass.
  • the silane compound represented by Chemical Formula 3 may be included in a molar ratio of 1: 0.01 or more relative to the silane compound represented by Chemical Formula 1.
  • the silane Q structure having no alkoxy functional group in Si may not be sufficiently formed in the polymer chain of the siloxane resin, and thus high hardness and scratch resistance may be reduced.
  • the excess of the silane compound represented by Formula 3 in excess of 0.01 may be meaningless in that it improves high hardness and scratch resistance.
  • the synthesis of the siloxane resin may be performed through alkoxy diol substitution reaction and condensation polymerization, and the reaction may be performed at room temperature, but in order to promote the reaction, the mixture is stirred at 50 ° C. to 120 ° C. for 1 hour to 120 hours. Can proceed.
  • alkoxy reacts with diols for substitution reaction (hydrolysis with water) and condensation polymerization in the reaction, and includes acid catalysts such as hydrochloric acid, acetic acid, hydrogen fluoride, nitric acid and iodic acid, ammonia and potassium hydroxide.
  • Base catalysts such as sodium hydroxide, barium hydroxide, imidazole, and ion exchange resins such as Amberlite may be used. These catalysts may be used alone or in combination thereof.
  • the amount of the catalyst may be added from 0.0001 to about 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the siloxane resin, but is not particularly limited thereto.
  • substitution reaction and the condensation polymerization proceed, water or alcohol is generated as a by-product, and by removing the reverse reaction, the forward reaction can be reduced more rapidly and the reaction rate can be controlled.
  • the by-products can be removed by applying heat under reduced pressure.
  • the siloxane resin synthesized as described above may have a weight average molecular weight of 1,000 to 10,000, and a polydispersity index (PDI) of 1.2 to 3.4.
  • PDI polydispersity index
  • the molecular weight and the molecular weight distribution (polydispersity index, PDI) were obtained by gel permeation chromatography (GPC) (manufactured by Waters, model name e2695) to obtain a polystyrene reduced weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn).
  • GPC gel permeation chromatography
  • Mw polystyrene reduced weight average molecular weight
  • Mn number average molecular weight
  • the polymer to be measured was dissolved in tetrahydrofuran to a concentration of 1% and 20 ⁇ l was injected into GPC.
  • the mobile phase of GPC used tetrahydrofuran and was introduced at a flow rate of 1.0 mL / min and the analysis was performed at 30 ° C.
  • the column was connected in series with two Waters Styragel HR3.
  • As a detector it measured at 40 degreeC using RI detector (Waters company make, 2414).
  • PDI molecular weight distribution map
  • the present invention may further include at least one additive selected from the group consisting of an organic solvent, a photoinitiator, a thermal initiator, an antioxidant, a leveling agent, and a coating aid in addition to the siloxane resin as a component of the coating resin composition.
  • at least one additive selected from the group consisting of an organic solvent, a photoinitiator, a thermal initiator, an antioxidant, a leveling agent, and a coating aid in addition to the siloxane resin as a component of the coating resin composition.
  • the present invention is a coating that can specifically increase the hardness, wear resistance, flexibility and anti-curling properties of the film or sheet It is preferable to provide with the resin composition for resin.
  • the initiator for example, a photopolymerization initiator such as an organometallic salt, and a thermal polymerization initiator such as amine or imidazole may be used.
  • the amount of the initiator is preferably included in about 0.5 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the total siloxane resin. If the amount is less than 0.5 parts by weight, the curing time of the coating layer to increase the hardness to increase the efficiency is reduced, and if it exceeds 5 parts by weight, it is difficult to obtain a transparent coating layer by increasing the yellowness of the coating layer.
  • ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl butyl ketone and cyclohexanone
  • cellosolves such as methyl cellosolve and butyl cellosolve
  • ethers such as ethyl ether and dioxane
  • At least one solvent selected from alcohols such as isobutyl alcohol, isopropyl alcohol, butanol and methanol, halogenated hydrocarbons such as dichloromethane, chloroform and trichloroethylene, or hydrocarbons such as normal hexane, benzene and toluene
  • the viscosity of the siloxane resin can be controlled by controlling the addition amount of the organic solvent, the processability can be more easily adjusted, or the thickness of the coating film can be adjusted.
  • the present invention may further provide a hardened coating cured product by photopolymerization and thermal polymerization after molding the coating resin composition by coating, casting, molding, or the like.
  • the present invention is a base film; And is laminated on at least one surface of the base film, and provides a coating film comprising a cured product of the coating resin composition as a coating layer.
  • the surface hardness in the direction in which the coating layer is formed indicates the hardness of ASTM D3363, 3H or more, and based on a coating thickness of 10 ⁇ m, the distance that the edge of the film is separated from the flat bottom is 5 mm or less.
  • the radius of curvature measured by the Radius mode of the flexure measuring instrument (JIRBT-620-2) is 2.0 mm or less, which is excellent in hardness as well as curl characteristics and flexibility.
  • the light amount condition suitable for photopolymerization is 50mJ / cm2 or more and 20000mJ / cm2 or less, in order to obtain a uniform surface before light irradiation heat treatment at a temperature of 40 °C to about 300 °C or less have.
  • the temperature conditions suitable for thermal polymerization are 40 degreeC or more and 300 degrees C or less, but are not limited to this.
  • KBM-403 (Shinetsu; 3-glycidoxypropyl trimethoxysilane) and Ethylene Glycol (Sigma-Aldrich) were mixed in a ratio of 472.6 g: 186.2 g (200 mmol: 300 mmol) in a 1,000 mL double jacket reactor.
  • 0.1 g of sodium hydroxide was added together with 1 g of distilled water in 10 mL vial to dissolve it with Magnetic Stirrer, and an aqueous sodium hydroxide solution was added as a catalyst, followed by stirring at 200 RPM using Mechanical Stirrer at 90 ° C. for 10 hours using a thermostat. .
  • the mixture was diluted with 50 wt% of solid content in 2-butanone, and then filtered using a 0.45 um Teflon filter to obtain a siloxane resin.
  • the molecular weight of the resin was measured using GPC, and it was confirmed that it had a number average molecular weight of 937, a weight average molecular weight of 1,154, and a polydispersity index (PDI, Mw / Mn) of 1.23.
  • composition was coated on a polyimide surface using a bar, dried at 80 ° C. for 20 minutes, and then exposed to an ultraviolet lamp having a wavelength of 315 nm for 30 seconds to prepare a 10 ⁇ m coating film.
  • KBM-403 (Shinetsu Co., Ltd.) and Ethylene Glycol (Sigma-Aldrich Co., Ltd.) were placed in a 1,000mL double jacket reactor at a ratio of 472.6g: 168g: 5.4g (200mmol: 270mmol: 30mmol), and 0.1g sodium hydroxide was added 10mL 1 g of distilled water was added to the vial and dissolved in a magnetic stirrer. An aqueous sodium hydroxide solution was added as a catalyst and stirred at 200 RPM using a mechanical stirrer for 10 hours at 90 ° C. using a thermostat.
  • the mixture was diluted with 50 wt% of solids in 2-butanone, and then filtered using a 0.45 ⁇ m Teflon filter to obtain a siloxane resin.
  • the molecular weight of the resin was measured using GPC, and it was confirmed that it had a number average molecular weight of 1,052, a weight average molecular weight of 1,653, and a polydispersity index (PDI, Mw / Mn) of 1.57.
  • a coating resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, and this was coated on a polyimide film to prepare a 10 ⁇ m coating film.
  • KBM-403 (Shinetsu Co., Ltd.) and Ethylene Glycol (Sigma-Aldrich Co., Ltd.) were placed in a 1,000 mL double jacket reactor at a ratio of 472.6 g: 130 g: 16 g (200 mmol: 210 mmol: 90 mmol), and 0.1 g of sodium hydroxide was added to 10 mL Vial. 1g of distilled water was dissolved together with a magnetic stirrer, and an aqueous sodium hydroxide solution was added as a catalyst, and stirred at 200 RPM using a mechanical stirrer for 10 hours at 90 ° C. using a thermostat.
  • the mixture was diluted with 50 wt% of solids in 2-butanone, and then filtered using a 0.45 ⁇ m Teflon filter to obtain a siloxane resin.
  • the molecular weight of the resin was measured using GPC, it was confirmed that the number average molecular weight of 2,022, the weight average molecular weight of 3,164, and the polydispersity index (PDI, Mw / Mn) value of 1.56.
  • a coating resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, and this was coated on a polyimide film to prepare a 10 ⁇ m coating film.
  • KBM-403 (Shinetsu Co., Ltd.) and Ethylene Glycol (Sigma-Aldrich Co., Ltd.) were placed in a 1,000 mL double jacket reactor at a ratio of 472.6 g: 93 g: 27 g (200 mmol: 150 mmol: 150 mmol), and 0.1 g of sodium hydroxide was added to 10 mL Vial. 1g of distilled water was dissolved together with a magnetic stirrer, and an aqueous sodium hydroxide solution was added as a catalyst, and stirred at 200 RPM using a mechanical stirrer for 10 hours at 90 ° C. using a thermostat.
  • the mixture was diluted with 50 wt% of solids in 2-butanone, and then filtered using a 0.45 ⁇ m Teflon filter to obtain a siloxane resin.
  • the molecular weight of the resin was measured using GPC, it was confirmed that the number average molecular weight of 1,804, the weight average molecular weight of 2,356, and the polydispersity index (PDI, Mw / Mn) value of 1.31.
  • a coating resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, and this was coated on a polyimide film to prepare a 10 ⁇ m coating film.
  • KBM-403 (Shinetsu Co., Ltd.) and Ethylene Glycol (Sigma-Aldrich Co., Ltd.) were placed in a 1,000 mL double jacket reactor at a ratio of 472.6 g: 56 g: 38 g (200 mmol: 90 mmol: 210 mmol), and 0.1 g of sodium hydroxide was added to 10 mL Vial. 1g of distilled water was dissolved together with a magnetic stirrer, and an aqueous sodium hydroxide solution was added as a catalyst, and stirred at 200 RPM using a mechanical stirrer for 10 hours at 90 ° C. using a thermostat.
  • the mixture was diluted with 50 wt% of solids in 2-butanone, and then filtered using a 0.45 ⁇ m Teflon filter to obtain a siloxane resin.
  • the molecular weight of the resin was measured using GPC, it was confirmed that the number average molecular weight of 2,701, the weight average molecular weight of 4,565, and the polydispersity index (PDI, Mw / Mn) value of 1.69.
  • a coating resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, and this was coated on a polyimide film to prepare a 10 ⁇ m coating film.
  • KBM-403 (Shinetsu), Ethylene Glycol (Sigma-Aldrich) and distilled water were placed in a 1,000mL double jacket reactor at a ratio of 472.6g: 19g: 49g (200mmol: 30mmol: 270mmol), and then 0.1g of sodium hydroxide was 10mL.
  • 1 g of distilled water was added to the vial and dissolved in a magnetic stirrer.
  • An aqueous sodium hydroxide solution was added as a catalyst and stirred at 200 RPM using a mechanical stirrer for 10 hours at 90 ° C. using a thermostat.
  • the mixture was diluted with 50 wt% of solids in 2-butanone, and then filtered using a 0.45 ⁇ m Teflon filter to obtain a siloxane resin.
  • the molecular weight of the resin was measured using GPC, it was confirmed that the number average molecular weight of 2,801, the weight average molecular weight of 7,565, and the polydispersity index (PDI, Mw / Mn) value of 2.70.
  • a coating resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, and this was coated on a polyimide film to prepare a 10 ⁇ m coating film.
  • the mixture was diluted with 50 wt% of solids in 2-butanone, and then filtered using a 0.45 ⁇ m Teflon filter to obtain a siloxane resin.
  • the molecular weight of the resin was measured by using GPC, and it was confirmed that it had a number average molecular weight of 2,949, a weight average molecular weight of 9,791, and a polydispersity index (PDI, Mw / Mn) of 3.32.
  • a coating resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, and this was coated on a polyimide film to prepare a 10 ⁇ m coating film.
  • the mixture was diluted with 50 wt% of solids in 2-butanone, and then filtered using a 0.45 ⁇ m Teflon filter to obtain a siloxane resin.
  • the molecular weight of the resin was measured using GPC, it was confirmed that the number average molecular weight of 2,036, the weight average molecular weight of 3,400, and the polydispersity index (PDI, Mw / Mn) value of 1.67.
  • a coating resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, and this was coated on a polyimide film to prepare a 10 ⁇ m coating film.
  • the mixture was diluted with 50 wt% of solids in 2-butanone, and then filtered using a 0.45 ⁇ m Teflon filter to obtain a siloxane resin.
  • the molecular weight of the resin was measured using GPC, and it was confirmed that it had a number average molecular weight of 1,653, a weight average molecular weight of 2,512, and a polydispersity index (PDI, Mw / Mn) of 1.52.
  • a coating resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, and this was coated on a polyimide film to prepare a 10 ⁇ m coating film.
  • the mixture was diluted with 50 wt% of solids in 2-butanone, and then filtered using a 0.45 ⁇ m Teflon filter to obtain a siloxane resin.
  • the molecular weight of the resin was measured using GPC, and it was confirmed that it had a number average molecular weight of 1,610, a weight average molecular weight of 2,271, and a polydispersity index (PDI, Mw / Mn) of 1.41.
  • a coating resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, and this was coated on a polyimide film to prepare a 10 ⁇ m coating film.
  • the mixture was diluted with 50 wt% of solids in 2-butanone, and then filtered using a 0.45 ⁇ m Teflon filter to obtain a siloxane resin.
  • the molecular weight of the resin was measured using GPC, and it was confirmed that it had a number average molecular weight of 1,610, a weight average molecular weight of 2,271, and a polydispersity index (PDI, Mw / Mn) of 1.41.
  • a coating resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, and this was coated on a polyimide film to prepare a 10 ⁇ m coating film.
  • KBM-503 (Shinetsu; 3-methacryloxypropyl trimethoxysilane), TEOS (Sigma-Aldrich), Ethylene Glycol (Sigma-Aldrich) and distilled water 447 g: 42 g: 135 g: 17 g (180 mmol: 20 mmol: 217mmol: 93mmol) into a 1,000mL double jacket reactor and add 0.1g of sodium hydroxide to 10mL vial with 1g of distilled water to dissolve it in Magnetic Stirrer, add sodium hydroxide as a catalyst, and use a thermostat Stir at 200 RPM using Mechanical Stirrer for 6 hours at °C.
  • the mixture was diluted with 50 wt% of solids in 2-butanone, and then filtered using a 0.45 ⁇ m Teflon filter to obtain a siloxane resin.
  • the molecular weight of the resin was measured using GPC, and it was confirmed that it had a number average molecular weight of 1,672, a weight average molecular weight of 2,951, and a polydispersity index (PDI, Mw / Mn) of 1.76.
  • Polymerization was carried out in the same manner as in Example 9, except that Propylene Glycol (Sigma-Aldrich) was used instead of Ethylene Glycol (Sigma-Aldrich), and the number average molecular weight of 1,072, the weight average molecular weight of 1,634, and the polydispersity of 1.52 were used. It was confirmed that the index (PDI, Mw / Mn) has a value and the coating resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, it was coated on a polyimide film to prepare a 10 ⁇ m coating film.
  • the polymerization was carried out in the same manner as in Example 9, except that Ethylene Glycol (Sigma-Aldrich) was used instead of Pentanediol (Sigma-Aldrich), and the number average molecular weight of 1,352, the weight average molecular weight of 1,795, and the polydispersity index of 1.33 ( It was confirmed that the PDI, Mw / Mn) value and to prepare a coating resin composition in the same manner as in Example 1, was coated on a polyimide film to prepare a 10 ⁇ m coating film.
  • Ethylene Glycol Sigma-Aldrich
  • Pentanediol Sigma-Aldrich
  • the polymerization was carried out in the same manner as in Example 9, except that Hexanediol (Sigma-Aldrich) was used instead of Ethylene Glycol (Sigma-Aldrich), and the number average molecular weight of 749, the weight average molecular weight of 1,213, and the polydispersity index of 1.62 ( It was confirmed that the PDI, Mw / Mn) value and to prepare a coating resin composition in the same manner as in Example 1, was coated on a polyimide film to prepare a 10 ⁇ m coating film.
  • Hexanediol Sigma-Aldrich
  • Ethylene Glycol Sigma-Aldrich
  • KBM-403 (Shinetsu Co., Ltd.) and distilled water were added to a 1,000mL double jacket reactor at a ratio of 473g: 54g (200mmol: 300mmol), and 0.1g of sodium hydroxide was added together with 1g of distilled water in 10mL Vial, and dissolved in a magnetic stirrer.
  • Aqueous sodium hydroxide solution was added as a catalyst and stirred at 200 RPM using Mechanical Stirrer for 1 hour at 80 ° C. using a thermostat. Thereafter, the mixture was diluted with 50 wt% of solids in 2-butanone, and then filtered using a 0.45 ⁇ m Teflon filter to obtain a siloxane resin.
  • the molecular weight of the resin was measured using GPC, it was confirmed that the number average molecular weight of 1,872, the weight average molecular weight of 5,862, and the polydispersity index (PDI, Mw / Mn) value of 3.13.
  • a coating resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, and this was coated on a polyimide film to prepare a 10 ⁇ m coating film.
  • KBM-403 (Shinetsu Co., Ltd.), TEOS (Sigma-Aldrich Co., Ltd.) and distilled water were placed in a 1,000 mL double jacket reactor at a ratio of 425 g: 42 g: 56 g (180 mmol: 20 mmol: 310 mmol), and 0.1 g of sodium hydroxide was added to 10 mL Vial. 1g of distilled water was added together and dissolved in a magnetic stirrer. An aqueous sodium hydroxide solution was added as a catalyst, and the mixture was stirred at 200 RPM using a mechanical stirrer at 80 ° C. for 1 hour.
  • the mixture was diluted with 50 wt% of solids in 2-butanone, and then filtered using a 0.45 ⁇ m Teflon filter to obtain a siloxane resin.
  • the molecular weight of the resin was measured using GPC, it was confirmed that the number average molecular weight of 2,003, the weight average molecular weight of 7,053, and the polydispersity index (PDI, Mw / Mn) value of 3.52.
  • a coating resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, and then coated on a polyimide film to prepare a 10um coating film.
  • KBM-503 (Shinetsu Co., Ltd.) and distilled water were added into a 1,000 mL double jacket reactor at a rate of 497 g: 54 g (200 mmol: 300 mmol), and 0.1 g of sodium hydroxide was added together with 1 g of distilled water in a 10 mL vial, and dissolved in a magnetic stirrer. Aqueous sodium hydroxide solution was added as a catalyst and stirred at 200 RPM using Mechanical Stirrer for 1 hour at 80 ° C. using a thermostat. Thereafter, the mixture was diluted with 50 wt% of solids in 2-butanone, and then filtered using a 0.45 ⁇ m Teflon filter to obtain a siloxane resin.
  • the molecular weight of the resin was measured using GPC, and it was confirmed that it had a number average molecular weight of 1,765, a weight average molecular weight of 2,862, and a polydispersity index (PDI, Mw / Mn) of 1.62.
  • a coating resin composition was prepared in the same manner as in Example 11, and this was coated on a polyimide film to prepare a 10 ⁇ m coating film.
  • the polymerization was carried out in the same manner as in Example 6, except that Ethylene Glycol (Sigma-Aldrich) was used instead of Hydroquinone (Sigma-Aldrich), and the number average molecular weight of 1,120, the weight average molecular weight of 1,503, and the polydispersity index of 1.34 ( It was confirmed that the PDI, Mw / Mn) value and to prepare a coating resin composition in the same manner as in Example 1, was coated on a polyimide film to prepare a 10 ⁇ m coating film.
  • Ethylene Glycol Sigma-Aldrich
  • Hydroquinone Hydroquinone
  • Polymerization was carried out in the same manner as in Example 9, except that 1,12-Dodecanediol (Sigma-Aldrich) was used instead of Ethylene Glycol (Sigma-Aldrich), and the number average molecular weight of 712 and the weight average molecular weight of 893, and 1.25 It was confirmed that the polydispersity index (PDI, Mw / Mn) value was prepared in the same manner as in Example 1 to prepare a resin composition for coating, it was coated on a polyimide film to prepare a 10 ⁇ m coating film.
  • PDI, Mw / Mn polydispersity index
  • the pencil hardness was measured at ASTM D3363, a speed of 180 mm / min using a pencil hardness tester manufactured by IMOTO, Japan, at a load of 1 kgf.
  • Example 1 4H 0 L2 S7 ** ⁇ 1.0 * 91.0 0.8
  • Example 2 4H 0 L1 S5 ** 1.2 91.0 0.8
  • Example 3 4H 0 S4 1.2 91.0 0.8
  • Example 4 4H 0 S4 1.2 91.0 0.8
  • Example 5 4H 0 S5 1.4 91.0 0.8
  • Example 6 4H 0 S4 1.8 91.0 0.8
  • Example 7 5H 0 Good 1.8 91.0 0.8
  • Example 8 5H 0 Good 1.4 91.0 0.8
  • Example 10 4H 0 Good 1.2 91.0 0.8
  • Example 11 4H 0 Good 1.2 91.0 0.8
  • Example 12 4H 5 Good 1.8 91.0 0.8
  • Example 13 4H 0 Good 1.4 91.0 0.8
  • Example 14 4H 0 Good 1.4 91.0 0.8
  • Example 15 4H 0 Good 1.2 91.0 0.8
  • Example 16 4H 0 Good 1.2 91.0 0.8
  • Example 12 and Comparative Example 3 it was shown that the alkoxy silane having an acrylic functional group is significantly affected by curl properties and bendability depending on the presence or absence of the diol, when the diol is not added It was confirmed that the curling property due to the acrylic functional group was not as good as that of the epoxy.
  • Comparative Example 4 is to perform a coating resin composition using hydroquinone instead of the diol compound represented by the formula (2) having a linear structure, it was found that the flexibility is significantly reduced compared to Examples 1 to 16, Comparative Example 5 is a resin composition for coating using a 1,12-Dodecanediol in which n is more than 10 in the diol compound represented by the formula (2), the scratch resistance is significantly reduced compared to Examples 1 to 16 could know.
  • the coating resin composition of the present invention has a fine crosslinking by a silane network as well as a linear molecular chain of the diol, as well as curling without deterioration of surface hardness or scratch resistance.
  • the characteristics were improved and, above all, the flexibility was excellent.
  • the coating resin composition of the present invention is suitable as a polymer film, in particular a flexible display protective film Can be applied.
  • the present invention can be applied to a transparent polymer film which is widely utilized as a core material of the optical, transparent, and flexible display industry.

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Abstract

본 발명은 코팅용 수지 조성물 및 이의 경화물을 코팅층으로 포함하는 코팅필름에 관한 것으로서, 구체적으로는 화학구조내 에폭시 또는 아크릴을 포함하는 알콕시 실란과 다이올(diol)을 포함하는 화합물들에 의해 화학 결합된 실록산 수지를 포함하는 코팅용 수지 조성물 및 이의 경화물을 코팅층으로 포함하는 코팅필름에 관한 것이다.

Description

코팅용 수지 조성물 및 이의 경화물을 코팅층으로 포함하는 코팅필름
본 발명은 코팅용 수지 조성물 및 이의 경화물을 코팅층으로 포함하는 코팅필름에 관한 것이다.
투명 고분자 필름은 광학, 투명, 플렉서블 디스플레이 산업의 핵심 소재로 많은 활용이 되고 있으며, 특히 그 경량성 및 가공용이성, 유연성으로 인해 디스플레이 산업에서 유리를 대체하여 적용되고 있다. 하지만 유리에 비해 낮은 표면 경도 및 내마모성이 단점이기에, 고분자 필름의 내마모성을 향상시키기 위한 코팅 기술이 중요한 이슈가 되고 있다.
고분자 필름의 코팅에 사용되는 재료로는 크게 유기, 무기, 유무기 복합재료가 존재하는데, 유기재료는 유기물의 특성으로 유연성, 성형성을 장점을 가지고 있지만 표면경도가 낮다는 단점을 가지고 있고, 무기재료는 높은 표면경도와 투명성의 장점을 가지고 있지만, 유연성 및 성형성이 저조하다는 단점을 가지고 있다. 이에 따라 두 재료의 장점을 모두 가진 유무기 복합재료는 현재 많은 각광을 받고 있고, 많은 연구가 진행되고 있지만, 아직 두 가지 재료의 장점을 모두 구현하기는 미흡한 실정이다.
또한, 표면 코팅된 고분자 필름이 광학용으로 유용하게 적용되기 위해서는 무엇보다도 필름에 대한 코팅제의 부착력이 우수해야 하며, 컬(Curl) 현상 및 레인보우(rainbow) 현상 등이 없어야 하므로 이 모든 장점을 나타내는 코팅 소재를 찾아내는 것이 기술 개발의 핵심 과제로 부각되고 있는 상황이다.
고분자 필름에 대한 코팅 조성물과 관련되어 종래 개시된 특허문헌을 살펴보면, 일 예로 대한민국 공개특허 제2010-0041992호를 통해서는 자외선 경화성 폴리우레탄 아크릴레이트계 올리고머를 포함하는 고경도 하드코팅 필름 조성물이 개시되었고, 대한민국 공개특허 제2011-0013891호를 통해 금속 촉매가 포함된 비닐 올리고 실록산 하이브리드 조성물이 제안된 바 있다. 전자의 경우, 컬 현상을 최소화하고 광간섭에 의한 레인보우 현상을 방지할 수 있고, 후자의 경우, 무기 망목구조의 조성물로서 수축률이 적으며 뛰어난 광학특성 및 내열성을 달성한 것으로 보고되었다.
한편, 국제 공개특허공보 WO 2014-129768호를 통해서는 지환식 에폭시기를 포함하는 고경도 실록산 수지 조성물과 그의 제조방법 및 상기 경화물을 포함하는 광학필름이 개시되어, 최근 하드 코팅 분야의 기술 수준이 9 H의 높은 경도를 구현하기에 이른 것으로 확인되었다.
그럼에도 불구하고, 여전히 코팅소재는 유기재료의 장점을 부각하면 경도 및 투과성에 약점을 가지게 되고 무기재료의 장점을 부각하면 유연성 등의 약점을 완벽히 해소할 수 없는 한계가 존재한다. 특히, 유기재료는 유연성을 갖는다는 장점으로 인하여 고분자 필름의 표면 코팅에 적합하나, 분자간 치밀한 네트워크를 형성하여 코팅층의 표면경도를 향상시키면 수축성이 증가하여 컬 및 크랙이 발생하게 되고 이로 인해 접착성이 감소하여 코팅층의 박리가 발생하기 때문에, 고분자 필름에 보다 광범위하게 활용되기 위해서는 표면경도를 보완하면서도 코팅으로 인한 필름의 유연성 저하를 방지할 수 있는 기술이 무엇보다도 필요한 상황이다.
이에 본 발명을 통해 3H 이상의 표면경도를 확보하면서 동시에 우수한 유연성 및 내마모성을 갖는 코팅용 수지 조성물을 제공하고자 한다. 또한, 상기 수지 조성물의 경화물을 코팅층으로 포함하는 코팅필름을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 제 1 구현예는 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물과 하기 화학식 2로 표시되는 다이올(diol) 화합물에 의해 화학 결합된 실록산 수지를 포함하는 코팅용 수지 조성물을 제공하는 것이다.
<화학식 1>
R1 nSi(OR2)4-n
상기 화학식 1에서 R1은 에폭시 또는 아크릴이 치환된 C1~C3의 선형, 분지형 또는 지환형 알킬렌기이고, R2는 C1~C8의 선형, 분지형 또는 지환형 알킬기며, n은 1 내지 3의 정수이다.
<화학식 2>
HO(CH2)nOH
상기 화학식 2에서 n은 1 내지 10의 정수이다.
상기 화학식 2로 표시되는 다이올(diol) 화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물 대비 1:0.1 내지 1.5인 몰비로 포함되는 것일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물은 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리프로폭시실란, 3-메타아크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 3-메타아크릴옥시프로필 트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 트리프로폭시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리에톡시실란 및 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리프로폭시실란 중 선택된 적어도 하나일 수 있다.
상기 실록산 수지는 하기 화학식 3으로 표시되는 실란 화합물을 더 포함하여 상기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물과 상기 화학식 2로 표시되는 다이올(diol) 화합물과 함께 화학 결합된 것일 수 있다.
<화학식 3>
Si(OR4)4
상기 화학식 3에서 R4는 C1 내지 C4의 선형 또는 분지형 알킬기이다.
상기 화학식 3으로 표시되는 실란 화합물은 화학식 1로 표시되는 실란 화합물 대비 1: 0.01 이상의 몰비로 포함하는 것일 수 있다.
상기 실록산 수지는 중량평균분자량이 1,000 내지 10,000 이고, 분자량 분포도는 1.2 내지 3.4 일 수 있다.
상기 코팅용 수지 조성물은 유기용매, 광개시제, 열개시제, 산화방지제, 레벨링제 및 코팅조제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가물을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제 2 구현예는 기재필름; 및 상기 기재필름의 적어도 일면에 적층되며, 상기 제 1 구현예에 따른 코팅용 수지 조성물의 경화물을 코팅층으로 포함하는 코팅필름을 제공하는 것이다.
상기 코팅필름은 코팅층이 형성된 방향으로의 표면 경도가 ASTM D3363 측정 기준 3 H 이상일 수 있다.
상기 코팅필름은 코팅 두께 10㎛ 기준, 필름의 모서리가 평면바닥으로부터 이격되는 거리(curl)가 5㎜ 이하일 수 있다.
상기 코팅필름은 코팅 두께 10㎛ 기준, 굴곡측정기(JIRBT-620-2)의 라디우스 모드를 이용하여 측정한 굴곡반경이 2.0㎜ 이하일 수 있다.
본 발명은 실록산 분자로부터 기인하는 실록산 네트워크의 치밀한 가교를 통해 표면경도와 내스크래치성을 확보하면서, 선형(linear)의 다이올 구조가 고분자 결합구조 내에 포함되어 경화시 유연성이 극대화될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물과 하기 화학식 2로 표시되는 다이올(diol) 화합물에 의해 화학 결합된 실록산 수지를 포함하는 코팅용 수지 조성물을 제공하는 것이다.
<화학식 1>
R1 nSi(OR2)4-n
상기 화학식 1에서 R1은 에폭시 또는 아크릴이 치환된 C1~C3의 선형, 분지형 또는 지환형 알킬렌기이고, R2는 C1~C8의 선형, 분지형 또는 지환형 알킬기며, n은 1 내지 3의 정수이다.
<화학식 2>
HO(CH2)nOH
상기 화학식 2에서 n은 1 내지 10의 정수이다.
상기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물의 구체적인 일례를 들면, 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리프로폭시실란, 3-메타아크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 3-메타아크릴옥시프로필 트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 트리프로폭시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리에톡시실란 및 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리프로폭시실란 중 선택된 적어도 하나일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
다만, 상기 실란 화합물로만 실록산 수지를 합성할 경우, 높은 표면경도는 확보할 수 있으나, 치밀한 실록산 가교에 의해서만 결합구조가 형성되므로 유연성을 확보하기에 한계가 존재한다. 이에, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 알콕시 실란을 포함하는 실란 화합물을 상기 화학식 2로 표시되는 다이올(diol) 화합물과 함께 실록산 수지로 중합함으로써, 실록산 수지의 고분자 쇄에 선형(linear)의 다이올 구조가 존재하도록 하고, 이로부터 실록산 수지를 포함하는 코팅용 수지 조성물의 경화물이 우수한 유연성을 갖도록 한다.
이를 구체적으로 설명하면, 본 발명에 따른 상기 화학식 2로 표시되는 다이올(diol) 화합물은 선형구조를 가지는 것이 바람직한데, 이는 선형구조를 포함함으로써 분자 내 회전이 자유로워 유연성을 극대화할 수 있기 때문에 선형 구조를 가지는 것이 좋다.
상기 화학식 2로 표시되는 다이올(diol) 화합물에서 n은 1 내지 10의 정수, 바람직하게는 2 내지 6의 정수일 수 있다. 상기 n의 범위가 상기 범위 내에 있는 경우 경도 하락을 최소화 할 수 있다.
상기 화학식 2로 표시되는 다이올(diol) 화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물 대비 1:0.1 내지 1.5인 몰비, 바람직하게는 1:0.1 내지 1.5, 보다 바람직하게는 1:0.1 내지 0.5의 몰비로 포함될 수 있다.
상기 화학식 2로 표시되는 다이올 화합물의 몰비가 0.1 미만인 경우 유연성의 상승폭이 적어 굴곡성 부여에 한계가 발생하고, 1.5를 초과하는 경우 잔여 다이올로 인한 점도 하락으로 반응시간 확인에 어려움이 있어, 실록산 수지를 제조하는데 공정상 문제가 발생할 수 있다.
한편, 본 발명은 보다 우수한 경도를 확보하기 위하여 상기 실록산 수지는 하기 화학식 3으로 표시되는 실란 화합물을 더 포함하여 상기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물과 상기 화학식 2로 표시되는 다이올(diol) 화합물과 함께 화학 결합된 것일 수 있다.
<화학식 3>
Si(OR4)4
상기 화학식 3에서 R4는 C1 내지 C4의 선형 또는 분지형 알킬기이다.
상기 화학식 3으로 표시되는 실란 화합물은 Si에 알콕시 관능기가 없는 실란 Q 구조를 실록산 수지의 고분자 쇄에 형성하기 때문에, 코팅용 수지 조성물이 경화되어 유리와 같은 고경도를 구현할 수 있게 작용한다.
상기 화학식 3으로 표시되는 실란 화합물은 화학식 1로 표시되는 실란 화합물 대비 1: 0.01 이상의 몰비로 포함하는 것이 바람직하다.
상기 화학식 3으로 표시되는 실란 화합물의 몰비가 0.01 미만인 경우 Si에 알콕시 관능기가 없는 실란 Q 구조를 실록산 수지의 고분자 쇄에 충분히 형성시킬 수 없어, 고경도 및 내스크래치성이 저하될 수 있다.
이러한 점에서 상기 화학식 3으로 표시되는 실란 화합물의 몰비가 0.01 이상인 경우 충분한 Q 구조의 중합반응 생성물이 생성될 수 있어, 본 발명이 목적하는 고경도 및 내스크래치성을 확보할 수 있고, 0.01를 초과하는 수준에서는 목적하는 효과가 더 이상 향상되지 않아 상기 화학식 3으로 표시되는 실란 화합물을 0.01를 초과하여 과량 포함하는 것은 고경도 및 내스크래치성을 향상시킨다는 점에서 무의미할 수 있다.
본 발명에서 실록산 수지의 합성은 알콕시 다이올 치환반응 및 축합중합을 통해 이루어질 수 있고, 이 반응은 상온에서 진행될 수도 있으나, 반응을 촉진하기 위해서는 50℃ 내지 120℃에서 1시간에서 120시간 동안 교반하며 진행될 수 있다. 또, 상기 반응시 알콕시가 다이올과 치환반응(물과의 가수분해), 축합중합을 진행하기 위한 촉매로서, 염산, 아세트산, 불화수소, 질산, 황산 요오드산 등의 산 촉매, 암모니아, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화바륨, 이미다졸 등의 염기 촉매 및 앰버라이트(Amberite) 등 이온교환수지가 사용될 수 있으며, 이들 촉매는 단독으로 사용될 수도 있고, 이들을 조합하여 사용하는 것도 가능하다. 촉매의 양은 실록산 수지 100 중량부 기준 0.0001 내지 약 10 중량부를 첨가할 수 있으나 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 치환반응과 축합중합이 진행되면, 부산물로 물 또는 알코올이 생성되는데 이를 제거함으로써 역반응을 줄여 정반응을 보다 빠르게 진행할 수 있으며 이를 통한 반응속도 조절이 가능하다. 또한 반응 종료 후 상기 부산물은 감압하며 열을 가함으로써 제거할 수 있다.
이와 같이 합성된 상기 본 발명의 실록산 수지는 중량평균분자량이 1,000 내지 10,000이고, 다분산 지수(PDI)는 1.2 내지 3.4일 수 있다. 이때, 상기 분자량 및 분자량 분포도(다분산 지수, PDI)는, 겔 투과 크로마토그래피 (GPC)(Waters사 제품, 모델명 e2695)에 의해 폴리스티렌 환산 중량평균분자량(Mw) 및 수평균분자량(Mn)을 구한 것이다. 측정하는 중합체는 1%의 농도가 되도록 테트라히드로푸란에 용해시켜 GPC에 20㎕를 주입하였다. GPC의 이동상은 테트라히드로푸란을 사용하고, 1.0mL/분의 유속으로 유입하였으며, 분석은 30℃에서 수행하였다. 컬럼은 Waters사 Styragel HR3 2개를 직렬로 연결하였다. 검출기로는 RI 검출기(Waters사 제품, 2414)를 이용하여 40℃에서 측정하였다. 이때, PDI(분자량 분포도)는 측정된 중량평균분자량을 수평균분자량으로 나누어 산출하였다.
한편, 본 발명은 코팅용 수지 조성물의 성분으로 상기 실록산 수지 외에 유기용매, 광개시제, 열개시제, 산화방지제, 레벨링제 및 코팅조제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가물을 더 포함할 수 있다. 이때, 첨가하는 첨가제의 종류와 함량을 조절함으로써, 다양한 용도에 맞는 코팅용 수지 조성물로 제공할 수 있으며, 본 발명에서는 특별히 필름 또는 시트의 경도, 내마모성, 유연성 및 컬방지 특성을 상승시킬 수 있는 코팅용 수지 조성물로 제공되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 개시제로는 예를 들어 유기금속염 등 광중합개시제와 아민, 이미다졸 등 열중합 개시제를 사용할 수 있다. 이때, 개시제의 첨가량은 실록산 수지 총 100중량부에 대해 약 0.5 내지 5 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 0.5 중량부 미만으로 포함되면 충분한 경도를 얻기 위한 코팅층의 경화 시간이 증대되어 효율성이 저하되며, 5 중량부를 초과할 경우 코팅층의 황색도가 증대되어 투명한 코팅층을 얻기가 어려워질 수 있다.
또한, 상기 유기용매로는 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤, 사이클로헥사논 등 케톤류, 또는 메틸셀로솔브, 부틸셀로솔브 등의 셀로솔브류, 또는 에틸에테르, 디옥산 등의 에테르류, 이소부틸알코올, 이소프로필알코올, 부탄올, 메탄올 등 알코올류, 또는 디클로로메탄, 클로로포름, 트리클로로에틸렌 등의 할로겐화 탄화수소류, 또는 노르말 헥산, 벤젠, 톨루엔 등의 탄화수소류 등으로 이루어진 용매로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 특히 유기용매의 첨가량을 제어함으로써 실록산 수지의 점도의 제어가 가능하므로 가공성을 더욱 용이하거나 코팅막의 두께를 조절할 수 있다.
본 발명은 나아가, 상기 코팅용 수지 조성물을 코팅, 캐스팅, 몰딩 등의 방법으로 성형 후 광중합, 열중합에 의해 고경도 코팅 경화물로 제공할 수 있다. 특히, 본 발명은 기재필름; 및 상기 기재필름의 적어도 일면에 적층되며, 상기 코팅용 수지 조성물의 경화물을 코팅층으로 포함하는 코팅필름을 제공한다. 본 발명의 코팅필름은 코팅층이 형성된 방향으로의 표면 경도가 ASTM D3363 측정 기준, 3H 이상의 경도를 나타내며, 코팅 두께 10㎛ 기준, 필름의 모서리가 평면바닥으로부터 이격되는 거리(curl)가 5㎜ 이하이고, 굴곡측정기(JIRBT-620-2)의 라디우스 모드를 이용하여 측정한 굴곡반경이 2.0㎜ 이하로 경도는 물론 컬 특성과 유연성이 매우 우수하다.
본 발명에서 상기 코팅용 수지 조성물을 중합할 경우, 광중합에 적합한 광량 조건은 50mJ/㎠ 이상 20000mJ/㎠ 이하이며, 광조사전 균일한 표면을 얻기 위해 40℃ 이상 약 300℃ 이하의 온도에서 열처리하여 수 있다. 또한, 열중합에 적합한 온도 조건은 40℃ 이상 300℃ 이하이나, 이에 제한되지 않는다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
KBM-403(Shinetsu社; 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란) 및 Ethylene Glycol(Sigma-Aldrich社)를 472.6g : 186.2g (200mmol : 300mmol)의 비율로 혼합하여 1,000mL 2중 자켓 반응기에 넣은 후 수산화나트륨 0.1g을 10mL Vial에 증류수 1g와 함께 넣어 Magnetic Stirrer로 용해시킨 후, 수산화나트륨 수용액을 촉매로 첨가하고, 항온조를 이용하여 90℃에서 10시간 동안 Mechanical Stirrer를 이용하여 200RPM에서 교반하였다. 이 후, 2-butanone에 고형분 50wt%로 희석한 후, 0.45um 테프론 필터를 사용해 여과하여 실록산 수지를 얻었다. 상기 수지의 분자량은 GPC를 이용하여 측정하였으며, 937의 수평균분자량과 1,154의 중량평균분자량, 그리고 1.23의 다분산지수(PDI, Mw/Mn)값을 가짐을 확인하였다.
그 다음 상기 용매에 희석된 실록산 수지에 광개시제인 IRGACURE 250(BASF社)를 상기 실록산 수지 100 중량부 대비 3 중량부 첨가하여 최종적으로 코팅용 수지 조성물을 얻었다.
이 조성물을 폴리이미드 표면 위에 Bar를 이용하여 코팅한 뒤, 80℃, 20분 동안 건조 후, 315㎚ 파장의 자외선 램프에 30초간 노출하여 10㎛ 코팅필름을 제조하였다.
실시예 2
KBM-403(Shinetsu社) 및 Ethylene Glycol(Sigma-Aldrich社) 증류수를 472.6g : 168g : 5.4g (200mmol : 270mmol : 30mmol)의 비율로 1,000mL 2중 자켓 반응기에 넣은 후 수산화나트륨 0.1g을 10mL Vial에 증류수 1g와 함께 넣어 Magnetic Stirrer로 용해시킨 후, 수산화나트륨 수용액을 촉매로 첨가하고, 항온조를 이용하여 90℃에서 10시간 동안 Mechanical Stirrer를 이용하여 200RPM에서 교반하였다. 이 후, 2-butanone에 고형분 50wt%로 희석한 후, 0.45㎛ 테프론 필터를 사용해 여과하여 실록산 수지를 얻었다. 상기 수지의 분자량은 GPC를 이용하여 측정하였으며, 1,052의 수평균분자량과 1,653의 중량평균분자량, 그리고 1.57의 다분산지수(PDI, Mw/Mn)값을 가짐을 확인하였다. 다음으로 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅용 수지 조성물을 제조하고, 이를 폴리이미드 필름에 코팅하여 10㎛ 코팅필름을 제조하였다.
실시예 3
KBM-403(Shinetsu社) 및 Ethylene Glycol(Sigma-Aldrich社) 증류수를 472.6g : 130g : 16g (200mmol : 210mmol : 90mmol)의 비율로 1,000mL 2중 자켓 반응기에 넣은 후 수산화나트륨 0.1g을 10mL Vial에 증류수 1g와 함께 넣어 Magnetic Stirrer로 용해시킨 후, 수산화나트륨 수용액을 촉매로 첨가하고, 항온조를 이용하여 90℃에서 10시간 동안 Mechanical Stirrer를 이용하여 200RPM에서 교반하였다. 이 후, 2-butanone에 고형분 50wt%로 희석한 후, 0.45㎛ 테프론 필터를 사용해 여과하여 실록산 수지를 얻었다. 상기 수지의 분자량은 GPC를 이용하여 측정하였으며, 2,022의 수평균분자량과 3,164의 중량평균분자량, 그리고 1.56의 다분산지수(PDI, Mw/Mn)값을 가짐을 확인하였다. 다음으로 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅용 수지 조성물을 제조하고, 이를 폴리이미드 필름에 코팅하여 10㎛ 코팅필름을 제조하였다.
실시예 4
KBM-403(Shinetsu社) 및 Ethylene Glycol(Sigma-Aldrich社) 증류수를 472.6g : 93g : 27g (200mmol : 150mmol : 150mmol)의 비율로 1,000mL 2중 자켓 반응기에 넣은 후 수산화나트륨 0.1g을 10mL Vial에 증류수 1g와 함께 넣어 Magnetic Stirrer로 용해시킨 후, 수산화나트륨 수용액을 촉매로 첨가하고, 항온조를 이용하여 90℃에서 10시간 동안 Mechanical Stirrer를 이용하여 200RPM에서 교반하였다. 이 후, 2-butanone에 고형분 50wt%로 희석한 후, 0.45㎛ 테프론 필터를 사용해 여과하여 실록산 수지를 얻었다. 상기 수지의 분자량은 GPC를 이용하여 측정하였으며, 1,804의 수평균분자량과 2,356의 중량평균분자량, 그리고 1.31의 다분산지수(PDI, Mw/Mn)값을 가짐을 확인하였다. 다음으로 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅용 수지 조성물을 제조하고, 이를 폴리이미드 필름에 코팅하여 10㎛ 코팅필름을 제조하였다.
실시예 5
KBM-403(Shinetsu社) 및 Ethylene Glycol(Sigma-Aldrich社) 증류수를 472.6g : 56g : 38g (200mmol : 90mmol : 210mmol)의 비율로 1,000mL 2중 자켓 반응기에 넣은 후 수산화나트륨 0.1g을 10mL Vial에 증류수 1g와 함께 넣어 Magnetic Stirrer로 용해시킨 후, 수산화나트륨 수용액을 촉매로 첨가하고, 항온조를 이용하여 90℃에서 10시간 동안 Mechanical Stirrer를 이용하여 200RPM에서 교반하였다. 이 후, 2-butanone에 고형분 50wt%로 희석한 후, 0.45㎛ 테프론 필터를 사용해 여과하여 실록산 수지를 얻었다. 상기 수지의 분자량은 GPC를 이용하여 측정하였으며, 2,701의 수평균분자량과 4,565의 중량평균분자량, 그리고 1.69의 다분산지수(PDI, Mw/Mn)값을 가짐을 확인하였다. 다음으로 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅용 수지 조성물을 제조하고, 이를 폴리이미드 필름에 코팅하여 10㎛ 코팅필름을 제조하였다.
실시예 6
KBM-403(Shinetsu社), Ethylene Glycol(Sigma-Aldrich社) 및 증류수를 472.6g : 19g : 49g (200mmol : 30mmol : 270mmol)의 비율로 1,000mL 2중 자켓 반응기에 넣은 후 수산화나트륨 0.1g을 10mL Vial에 증류수 1g와 함께 넣어 Magnetic Stirrer로 용해시킨 후, 수산화나트륨 수용액을 촉매로 첨가하고, 항온조를 이용하여 90℃에서 10시간 동안 Mechanical Stirrer를 이용하여 200RPM에서 교반하였다. 이 후, 2-butanone에 고형분 50wt%로 희석한 후, 0.45㎛ 테프론 필터를 사용해 여과하여 실록산 수지를 얻었다. 상기 수지의 분자량은 GPC를 이용하여 측정하였으며, 2,801의 수평균분자량과 7,565의 중량평균분자량, 그리고 2.70의 다분산지수(PDI, Mw/Mn)값을 가짐을 확인하였다. 다음으로 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅용 수지 조성물을 제조하고, 이를 폴리이미드 필름에 코팅하여 10㎛ 코팅필름을 제조하였다.
실시예 7
KBM-403(Shinetsu社), TEOS(Sigma-Aldrich社), Ethylene Glycol(Sigma-Aldrich社) 및 증류수를 236g : 208g : 152g : 19g (100mmol :100mmol : 245mmol : 105mmol)의 비율로 1,000mL 2중 자켓 반응기에 넣은 후 수산화나트륨 0.1g을 10mL Vial에 증류수 1g와 함께 넣어 Magnetic Stirrer로 용해시킨 후, 수산화나트륨 수용액을 촉매로 첨가하고, 항온조를 이용하여 90℃에서 8시간 동안 Mechanical Stirrer를 이용하여 200RPM에서 교반하였다. 이 후, 2-butanone에 고형분 50wt%로 희석한 후, 0.45㎛ 테프론 필터를 사용해 여과하여 실록산 수지를 얻었다. 상기 수지의 분자량은 GPC를 이용하여 측정하였으며, 2,949의 수평균분자량과 9,791의 중량평균분자량, 그리고 3.32의 다분산지수(PDI, Mw/Mn)값을 가짐을 확인하였다.
다음으로 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅용 수지 조성물을 제조하고, 이를 폴리이미드 필름에 코팅하여 10㎛ 코팅필름을 제조하였다.
실시예 8
KBM-403(Shinetsu社), TEOS(Sigma-Aldrich社), Ethylene Glycol(Sigma-Aldrich社) 및 증류수를 330g : 125g : 143g : 18g (140mmol : 60mmol : 231mmol : 99mmol)의 비율로 1,000mL 2중 자켓 반응기에 넣은 후 수산화나트륨 0.1g을 10mL Vial에 증류수 1g와 함께 넣어 Magnetic Stirrer로 용해시킨 후, 수산화나트륨 수용액을 촉매로 첨가하고, 항온조를 이용하여 90℃에서 10시간 동안 Mechanical Stirrer를 이용하여 200RPM에서 교반하였다. 이 후, 2-butanone에 고형분 50wt%로 희석한 후, 0.45㎛ 테프론 필터를 사용해 여과하여 실록산 수지를 얻었다. 상기 수지의 분자량은 GPC를 이용하여 측정하였으며, 2,036의 수평균분자량과 3,400의 중량평균분자량, 그리고 1.67의 다분산지수(PDI, Mw/Mn)값을 가짐을 확인하였다. 다음으로 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅용 수지 조성물을 제조하고, 이를 폴리이미드 필름에 코팅하여 10㎛ 코팅필름을 제조하였다.
실시예 9
KBM-403(Shinetsu社), TEOS(Sigma-Aldrich社), Ethylene Glycol(Sigma-Aldrich社) 및 증류수를 425g : 42g : 135g : 17g (180mmol : 20mmol : 217mmol : 93mmol)의 비율로 1,000mL 2중 자켓 반응기에 넣은 후 수산화나트륨 0.1g을 10mL Vial에 증류수 1g와 함께 넣어 Magnetic Stirrer로 용해시킨 후, 수산화나트륨 수용액을 촉매로 첨가하고, 항온조를 이용하여 90℃에서 10시간 동안 Mechanical Stirrer를 이용하여 200RPM에서 교반하였다. 이 후, 2-butanone에 고형분 50wt%로 희석한 후, 0.45㎛ 테프론 필터를 사용해 여과하여 실록산 수지를 얻었다. 상기 수지의 분자량은 GPC를 이용하여 측정하였으며, 1,653의 수평균분자량과 2,512의 중량평균분자량, 그리고 1.52의 다분산지수(PDI, Mw/Mn)값을 가짐을 확인하였다. 이 후 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅용 수지 조성물을 제조하고, 이를 폴리이미드 필름에 코팅하여 10㎛ 코팅필름을 제조하였다.
실시예 10
KBM-403(Shinetsu社), TEOS(Sigma-Aldrich社), Ethylene Glycol(Sigma-Aldrich社) 및 증류수를 449g : 21g : 133g : 17g (190mmol : 10mmol : 214mmol : 92mmol)=306의 비율로 1,000mL 2중 자켓 반응기에 넣은 후 수산화나트륨 0.1g을 10mL Vial에 증류수 1g와 함께 넣어 Magnetic Stirrer로 용해시킨 후, 수산화나트륨 수용액을 촉매로 첨가하고, 항온조를 이용하여 90℃에서 6시간 동안 Mechanical Stirrer를 이용하여 200RPM에서 교반하였다. 이 후, 2-butanone에 고형분 50wt%로 희석한 후, 0.45㎛ 테프론 필터를 사용해 여과하여 실록산 수지를 얻었다. 상기 수지의 분자량은 GPC를 이용하여 측정하였으며, 1,610의 수평균분자량과 2,271의 중량평균분자량, 그리고 1.41의 다분산지수(PDI, Mw/Mn)값을 가짐을 확인하였다. 다음으로 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅용 수지 조성물을 제조하고, 이를 폴리이미드 필름에 코팅하여 10㎛ 코팅필름을 제조하였다.
실시예 11
KBM-403(Shinetsu社), TEOS(Sigma-Aldrich社), Ethylene Glycol(Sigma-Aldrich社) 및 증류수를 489g : 4.2g : 131g : 16g (198mmol : 2mmol : 211mmol : 90mmol)의 비율로 1,000mL 2중 자켓 반응기에 넣은 후 수산화나트륨 0.1g을 10mL Vial에 증류수 1g와 함께 넣어 Magnetic Stirrer로 용해시킨 후, 수산화나트륨 수용액을 촉매로 첨가하고, 항온조를 이용하여 90℃에서 6시간 동안 Mechanical Stirrer를 이용하여 200RPM에서 교반하였다. 이 후, 2-butanone에 고형분 50wt%로 희석한 후, 0.45㎛ 테프론 필터를 사용해 여과하여 실록산 수지를 얻었다. 상기 수지의 분자량은 GPC를 이용하여 측정하였으며, 1,610의 수평균분자량과 2,271의 중량평균분자량, 그리고 1.41의 다분산지수(PDI, Mw/Mn)값을 가짐을 확인하였다. 다음으로 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅용 수지 조성물을 제조하고, 이를 폴리이미드 필름에 코팅하여 10㎛ 코팅필름을 제조하였다.
실시예 12
KBM-503(Shinetsu社; 3-메타아크릴옥시프로필 트리메톡시실란), TEOS(Sigma-Aldrich社), Ethylene Glycol(Sigma-Aldrich社) 및 증류수를 447g : 42g : 135g : 17g(180mmol : 20mmol : 217mmol : 93mmol)의 비율로 1,000mL 2중 자켓 반응기에 넣은 후 수산화나트륨 0.1g을 10mL Vial에 증류수 1g와 함께 넣어 Magnetic Stirrer로 용해시킨 후, 수산화나트륨 수용액을 촉매로 첨가하고, 항온조를 이용하여 90℃에서 6시간 동안 Mechanical Stirrer를 이용하여 200RPM에서 교반하였다. 이 후, 2-butanone에 고형분 50wt%로 희석한 후, 0.45㎛ 테프론 필터를 사용해 여과하여 실록산 수지를 얻었다. 상기 수지의 분자량은 GPC를 이용하여 측정하였으며, 1,672의 수평균분자량과 2,951의 중량평균분자량, 그리고 1.76의 다분산지수(PDI, Mw/Mn)값을 가짐을 확인하였다. 이 후 상기 IRGACURE 250(BASF社) 대신, IRGACURE 127(BASF社)을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅용 수지 조성물을 제조하고, 이를 폴리이미드 필름에 코팅하여 10㎛ 코팅필름을 제조하였다.
실시예 13
Ethylene Glycol(Sigma-Aldrich社) 대신 Propylene Glycol(Sigma-Aldrich社)를 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 9와 동일한 방법으로 중합하여 1,072의 수평균분자량과 1,634의 중량평균분자량, 그리고 1.52의 다분산지수(PDI, Mw/Mn)값을 가짐을 확인하였으며 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅용 수지 조성물을 제조하고, 이를 폴리이미드 필름에 코팅하여 10㎛ 코팅필름을 제조하였다.
실시예 14
Ethylene Glycol(Sigma-Aldrich社)대신 Butanediol(Sigma-Aldrich社)을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 9와 동일한 방법으로 중합하여 1,021의 수평균분자량과 1,419의 중량평균분자량, 그리고 1.39의 다분산지수(PDI, Mw/Mn)값을 가짐을 확인하였으며 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅용 수지 조성물을 제조하고, 이를 폴리이미드 필름에 코팅하여 10㎛ 코팅필름을 제조하였다.
실시예 15
Ethylene Glycol(Sigma-Aldrich社)대신 Pentanediol(Sigma-Aldrich社)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 9와 동일한 방법으로 중합하여 1,352의 수평균분자량과 1,795의 중량평균분자량, 그리고 1.33의 다분산지수(PDI, Mw/Mn)값을 가짐을 확인하였으며 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅용 수지 조성물을 제조하고, 이를 폴리이미드 필름에 코팅하여 10㎛ 코팅필름을 제조하였다.
실시예 16
Ethylene Glycol(Sigma-Aldrich社)대신 Hexanediol(Sigma-Aldrich社)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 9와 동일한 방법으로 중합하여 749의 수평균분자량과 1,213의 중량평균분자량, 그리고 1.62의 다분산지수(PDI, Mw/Mn)값을 가짐을 확인하였으며 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅용 수지 조성물을 제조하고, 이를 폴리이미드 필름에 코팅하여 10㎛ 코팅필름을 제조하였다.
비교예 1
KBM-403(Shinetsu社) 및 증류수를 473g : 54g (200mmol : 300mmol)의 비율로 1,000mL 2중 자켓 반응기에 넣은 후 수산화나트륨 0.1g을 10mL Vial에 증류수 1g와 함께 넣어 Magnetic Stirrer로 용해시킨 후, 수산화나트륨 수용액을 촉매로 첨가하고, 항온조를 이용하여 80℃에서 1시간 동안 Mechanical Stirrer를 이용하여 200RPM에서 교반하였다. 이 후, 2-butanone에 고형분 50wt%로 희석한 후, 0.45㎛ 테프론 필터를 사용해 여과하여 실록산 수지를 얻었다. 상기 수지의 분자량은 GPC를 이용하여 측정하였으며, 1,872의 수평균분자량과 5,862의 중량평균분자량, 그리고 3.13의 다분산지수(PDI, Mw/Mn)값을 가짐을 확인하였다.
다음으로 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅용 수지 조성물을 제조하고, 이를 폴리이미드 필름에 코팅하여 10㎛ 코팅필름을 제조하였다.
비교예 2
KBM-403(Shinetsu社), TEOS(Sigma-Aldrich社) 및 증류수를 425g : 42g : 56g(180mmol:20mmol:310mmol)의 비율로 1,000mL 2중 자켓 반응기에 넣은 후, 수산화나트륨 0.1g을 10mL Vial에 증류수 1g와 함께 넣어 Magnetic Stirrer로 용해시킨 후, 수산화나트륨 수용액을 촉매로 첨가하고, 항온조를 이용하여 80℃에서 1시간 동안 Mechanical Stirrer를 이용하여 200RPM에서 교반하였다. 이 후, 2-butanone에 고형분 50wt%로 희석한 후, 0.45㎛ 테프론 필터를 사용해 여과하여 실록산 수지를 얻었다. 상기 수지의 분자량은 GPC를 이용하여 측정하였으며, 2,003의 수평균분자량과 7,053의 중량평균분자량, 그리고 3.52의 다분산지수(PDI, Mw/Mn)값을 가짐을 확인하였다. 다음으로 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅용 수지 조성물을 제조하고, 이를 폴리이미드 필름에 코팅하여 10um 코팅필름을 제조하였다.
비교예 3
KBM-503(Shinetsu社) 및 증류수를 497g : 54g (200mmol : 300mmol)의 비율로 1,000mL 2중 자켓 반응기에 넣은 후 수산화나트륨 0.1g을 10mL Vial에 증류수 1g와 함께 넣어 Magnetic Stirrer로 용해시킨 후, 수산화나트륨 수용액을 촉매로 첨가하고, 항온조를 이용하여 80℃에서 1시간 동안 Mechanical Stirrer를 이용하여 200RPM에서 교반하였다. 이 후, 2-butanone에 고형분 50wt%로 희석한 후, 0.45㎛ 테프론 필터를 사용해 여과하여 실록산 수지를 얻었다. 상기 수지의 분자량은 GPC를 이용하여 측정하였으며, 1,765의 수평균분자량과 2,862의 중량평균분자량, 그리고 1.62의 다분산지수(PDI, Mw/Mn)값을 가짐을 확인하였다. 다음으로 상기 실시예 11과 동일한 방법으로 코팅용 수지 조성물을 제조하고, 이를 폴리이미드 필름에 코팅하여 10㎛ 코팅필름을 제조하였다.
비교예 4
Ethylene Glycol(Sigma-Aldrich社)대신 Hydroquinone(Sigma-Aldrich社)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 6과 동일한 방법으로 중합하여 1,120의 수평균분자량과 1,503의 중량평균분자량, 그리고 1.34의 다분산지수(PDI, Mw/Mn)값을 가짐을 확인하였으며 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅용 수지 조성물을 제조하고, 이를 폴리이미드 필름에 코팅하여 10㎛ 코팅필름을 제조하였다.
비교예 5
Ethylene Glycol(Sigma-Aldrich社)대신 1,12-Dodecanediol(Sigma-Aldrich社)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 9와 동일한 방법으로 중합하여 712의 수평균분자량과 893의 중량평균분자량, 그리고 1.25의 다분산지수(PDI, Mw/Mn)값을 가짐을 확인하였으며 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 코팅용 수지 조성물을 제조하고, 이를 폴리이미드 필름에 코팅하여 10㎛ 코팅필름을 제조하였다.
<측정예>
상기 제조된 실시예 및 비교예의 코팅필름을 대상으로 하기 방법에 따라 물성 평가를 실시하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(1) 표면 경도: 일본 IMOTO사의 연필경도 측정기를 사용하여 ASTM D3363, 180㎜/min의 속도로 하중을 1kgf로 연필경도를 측정하였다.
(2) 컬(Curl): 시료를 100㎜ × 100㎜의 정사각형으로 잘라 평면에 위치 시켰을 때 모서리가 바닥으로부터 이격되는 거리의 최대값을 측정하였다.
(3) 내스크래치성: 평면에 20㎝ × 5㎝로 자른 필름을 코팅면이 위로 가게 접착테이프(3M)로 고정시킨 후, #0000 (LIBERON社) 부직포를 감은 봉으로 1.5kgf의 하중, 45RPM 속도로 10회 동안 표면을 왕복시켰을 때 스크래치가 발생하는지 여부를 측정하여 스크래치가 발생할 경우 >5㎜은 L, ≤5㎜ S로 표시하여 유의차를 확인하였으며 숫자로 개수를 표시하였으며, 스크래치가 발생하지 않을 경우 양호로 판단하였다.
(4) 굴곡성: 실시예 및 비교예에 따라 제조된 최종 필름을 50㎜ × 100㎜로 잘라 코팅층 상면에 약 100㎚의 은을 증착하여 은나노박막을 형성한 후, 준일테크사의 굴곡측정기(JIRBT-620-2)의 라디우스 모드를 이용하여 최종 필름의 굴곡반경을 전도도를 확인하며 20 R에서 0.1R씩 줄여가면서 전도도가 소실된 시점을 확인하여 그 시점을 굴곡특성(Crack)으로 하였다.
(5) 투과도 및 헤이즈: 실시예 및 비교예에 따라 제조된 최종 필름을 50㎜ × 50㎜로 잘라 MURAKAMI社의 헤이즈미터(모델명: HM-150) 장비를 이용하여 ASTM D1003에 따라 투과도 및 헤이즈를 5회 측정하여 그 평균 값을 확인하였다.
연필경도 컬(㎜) 내스크래치성 굴곡성(R) 투과도(%) 헤이즈(%)
실시예 1 4H 0 L2 S7** <1.0* 91.0 0.8
실시예 2 4H 0 L1 S5** 1.2 91.0 0.8
실시예 3 4H 0 S4 1.2 91.0 0.8
실시예 4 4H 0 S4 1.2 91.0 0.8
실시예 5 4H 0 S5 1.4 91.0 0.8
실시예 6 4H 0 S4 1.8 91.0 0.8
실시예 7 5H 0 양호 1.8 91.0 0.8
실시예 8 5H 0 양호 1.4 91.0 0.8
실시예 9 5H 0 양호 1.2 91.0 0.8
실시예 10 4H 0 양호 1.2 91.0 0.8
실시예 11 4H 0 양호 1.2 91.0 0.8
실시예 12 4H 5 양호 1.8 91.0 0.8
실시예 13 4H 0 양호 1.4 91.0 0.8
실시예 14 4H 0 양호 1.4 91.0 0.8
실시예 15 4H 0 양호 1.2 91.0 0.8
실시예 16 4H 0 양호 1.2 91.0 0.8
비교예 1 4H 20 L2 S6** 3.0 91.0 0.8
비교예 2 5H 30 양호 3.4 91.0 0.8
비교예 3 4H 40 L2 S8** 5.0 91.0 0.8
비교예 4 3H 5 L3 S7** 3.0 90.8 0.9
비교예 5 2H 0 L10 S15** <1.0* 90.9 0.8
주) *: “<1.0”은 굴곡성이 1.0 미만을 의미하며, 1.0 미만시 측정 장비의 한계로 그 미만의 수치는 측정할 수 없음을 의미한다.**: L 및 S가 동시에 기재되어 있는 것은 내스크래치 테스트 경우 긴 스크래치(>5mm), 짧은 스크래치(≤5mm)가 동시에 생긴다는 의미로서, 긴 스크래치가 발생할 정도로 내스크래치성이 좋지 않아, 짧은 스크래치도 발생함을 의미한다.
상기 표 1을 통해 알 수 있듯이, 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol)을 첨가하지 않은 비교예 1 및 2의 경우 굴곡반경이 3.0㎜ 이상으로 나타나 유연성이 현저하게 저하되는 것으로 확인되었으며, 컬 특성도 좋지 않은 것으로 확인되었다.
또한, 실시예 7 내지 12을 통해서는 실란 Q 구조를 갖는 알콕시 실란의 추가 도입으로 경도 내지 내스크레치성이 향상될 수 있음을 확인할 수 있었으며, 실시예 13 내지 16을 통해서는 에틸렌글리콜 대신 사슬의 길이(Chain Length)가 긴 다이올(Diol)을 사용하여 사슬의 길이(Chain Length)에 따른 굴곡성 향상 효과를 확인해보았으나, 굴곡성은 에틸렌글리콜을 첨가한 것과 유사수준으로 확인되었다.
한편, 실시예 12 및 비교예 3을 통해 알 수 있듯이, 아크릴 작용기를 갖는 알콕시 실란은 다이올의 첨가 유무에 따른 컬 특성 및 굴곡성 영향을 훨씬 크게 받는 것으로 나타났으며, 다이올이 첨가되지 않을 경우 아크릴 작용기에 의한 컬 특성이 에폭시 대비 좋지 않은 것을 확인할 수 있었다.
또한, 비교예 4는 선형구조를 가지는 화학식 2로 표시되는 다이올 화합물 대신에 하이드로퀴논를 사용하여 코팅용 수지 조성물을 실시한 것인데, 실시예 1 내지 16에 비하여 굴곡성이 현저하게 저하됨을 알 수 있었고, 비교예 5는 화학식 2로 표시되는 다이올 화합물에서 n이 10을 초과하는 1,12-Dodecanediol을 사용하여 코팅용 수지 조성물을 실시한 것인데, 실시예 1 내지 16에 비하여 내스크래치성이 현저하게 저하됨을 알 수 있었다.
상기 실시예로부터 확인할 수 있듯이, 본 발명의 코팅용 수지 조성물은 분자 구조에 실란 네트워크에 의한 치밀한 가교는 물론 다이올의 선형(liner) 분자쇄가 적절히 포함됨에 따라 표면 경도나 내스크래치성의 저하 없이 컬특성이 향상되고 무엇보다도 유연성이 월등히 우수할 수 있었다. 또한 내스크래치성 또는 경도 상승에 Q 구조를 가진 알콕시 실란을 추가적으로 포함하여 내스크래치성 및 경도를 보완할 수 있으며, 이에 따라 본 발명의 코팅용 수지 조성물은 고분자 필름, 특히 플렉서블 디스플레이 보호용 필름으로 적합하게 적용될 수 있다.
본 발명은 광학, 투명, 플렉서블 디스플레이 산업의 핵심소재로 많은 활용이 되는 투명 고분자 필름에 적용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물과 하기 화학식 2로 표시되는 다이올(diol) 화합물에 의해 화학 결합된 실록산 수지를 포함하는 코팅용 수지 조성물:
    <화학식 1>
    R1 nSi(OR2)4-n
    상기 화학식 1에서 R1은 에폭시 또는 아크릴이 치환된 C1~C3의 선형, 분지형 또는 지환형 알킬렌기이고, R2는 C1~C8의 선형, 분지형 또는 지환형 알킬기며, n은 1 내지 3의 정수이다.
    <화학식 2>
    HO(CH2)nOH
    상기 화학식 2에서 n은 1 내지 10의 정수이다.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 2로 표시되는 다이올(diol) 화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물 대비 1:0.1 내지 1.5인 몰비로 포함되는 것을 특징으로 하는 코팅용 수지 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물은 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필 트리프로폭시실란, 3-메타아크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 3-메타아크릴옥시프로필 트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 트리메톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 트리에톡시실란, 3-아크릴옥시프로필 트리프로폭시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리에톡시실란 및 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트리프로폭시실란 중 선택된 적어도 하나인 것임을 특징으로 하는 코팅용 수지 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 실록산 수지는 하기 화학식 3으로 표시되는 실란 화합물을 더 포함하여 상기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물과 상기 화학식 2로 표시되는 다이올(diol) 화합물과 함께 화학 결합된 것임을 특징으로 하는 코팅용 수지 조성물:
    <화학식 3>
    Si(OR4)4
    상기 화학식 3에서 R4는 C1 내지 C4의 선형 또는 분지형 알킬기이다.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 화학식 3으로 표시되는 실란 화합물은 화학식 1로 표시되는 실란 화합물 대비 1: 0.01 이상의 몰비로 포함하는 것임을 특징으로 하는 코팅용 수지 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 실록산 수지는 중량평균분자량이 1,000 내지 10,000 이고, 분자량 분포도는 1.2 내지 3.4 인 것을 특징으로 하는 코팅용 수지 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅용 수지 조성물은 유기용매, 광개시제, 열개시제, 산화방지제, 레벨링제 및 코팅조제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅용 수지 조성물.
  8. 기재필름; 및
    상기 기재필름의 적어도 일면에 적층되며, 상기 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 코팅용 수지 조성물의 경화물을 코팅층으로 포함하는 코팅필름.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 코팅필름은 코팅층이 형성된 방향으로의 표면 경도가 ASTM D3363 측정 기준, 3 H 이상인 것을 특징으로 하는 코팅필름.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 코팅필름은 코팅 두께 10㎛ 기준, 필름의 모서리가 평면바닥으로부터 이격되는 거리(curl)가 5㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 코팅필름.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 코팅필름은 코팅 두께 10㎛ 기준, 굴곡측정기(JIRBT-620-2)의 라디우스 모드를 이용하여 측정한 굴곡반경이 2.0㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 코팅필름.
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