[학위논문]실리콘, 우레탄, 불소 작용기를 지닌 모노머 합성 및 이를 이용한 고성능 코팅 특성 연구 Synthesis of Monomers with Functional Groups of Silicone, Urethane, and Fluorine and Studies on High-Performance Coating Properties원문보기
본 연구에서는 플라스틱 시트 또는 필름에 기능성을 부과하기 위해 새로운 모노머 또는 올리고머를 디자인하고 합성하였으며, 또한 유무기 하이브리드 물질과 혼합하여 다양한 특성에 대한 연구를 고찰하였다. 첫째, 디스플레이용 내스크래치성 기능성을 지닌 표면처리제 개발을 위해 새로운 졸-젤 모노머를 합성하였으며, 합성된 각 유-무기 하이브리드 코팅액을 기준 코팅액 MTPMS (methacryloxypropyl trimethoxysilane) 와 같이 졸-겔 공정에 이용하여 기준 코팅액, 유기 실란 코팅액 ‘A’, ‘B’총 3개의 유-무기 하이브리드 플라스틱 코팅제를 얻었다. 졸-겔 공정을 거쳐, ...
본 연구에서는 플라스틱 시트 또는 필름에 기능성을 부과하기 위해 새로운 모노머 또는 올리고머를 디자인하고 합성하였으며, 또한 유무기 하이브리드 물질과 혼합하여 다양한 특성에 대한 연구를 고찰하였다. 첫째, 디스플레이용 내스크래치성 기능성을 지닌 표면처리제 개발을 위해 새로운 졸-젤 모노머를 합성하였으며, 합성된 각 유-무기 하이브리드 코팅액을 기준 코팅액 MTPMS (methacryloxypropyl trimethoxysilane) 와 같이 졸-겔 공정에 이용하여 기준 코팅액, 유기 실란 코팅액 ‘A’, ‘B’총 3개의 유-무기 하이브리드 플라스틱 코팅제를 얻었다. 졸-겔 공정을 거쳐, TGA (열적 안정성), Photo-DSC (광 반응성), AFM (결합채널, 소수성, 친수성), Contact angle (발수성, 소수성)을 통해 특성을 확인할 수 있었다. 이를 통해 플라스틱의 장점은 유지 하고, 단점은 보완하기 위한 특성 분석을 할 수 있었다. 졸-젤 공정을 통해 유-무기물 하이브리드 코팅액을 합성 후 코팅을 하여, 무기물의 실리카가 표면경도를 높이고, 유기 관능기의 따라 원하는 특성을 부여할 수 있었다. 기존 유리 디스플레이와 비슷한 투명성, 경도, 내 화학성, 소수성 등의 특성을 유지하고 보완하기 위해서는 유기 관능기의 적용이 중요하다. 실리카를 주로 하는 무기 망목구조와 유기 고분자나 기능성 유기물과의 분자적 결합을 잦는 유, 무기 하이브리드는 유기재료의 특성과 무기재료의 특성을 상호 보완시킬 수 있는 개념의 신소재이다. 돌째, 복원 특성을 갖는 터치스크린용 우레탄 아크릴 레이트 모노머를 합성 하였으며, 다양한 우레탄 아크릴레이트 조합실험을 통하여 최적의 조건을 찾았으며, 복원력과 경도가 서로 반비례한다는 사실을 확인 할 수 있으며, 벤딩성 역시 경도와 같은 경향성을 지니기 때문에 경도를 더 올릴 수 있으며, 50part 중량부 이상 들어가야 복원력의 효과가 있는 것으로 나타났다. 우레탄 아크릴레이트의 유연성 아크릴 관능기에 따라 또는 우레탄기의 개수에 따라서 우레탄 특성인 유연성이나 점탄성이 변형 되는 것을 알 수 있었으며, 새롭게 개발된 방향족 우레탄 첨가제들은 실록센기가 짧고 길음에 따라 반응성에 차이를 보이고 있다. 방향족 실록센우레탄 아크릴레이트 모노머 3이 결정되어 쓰여지는데 그 이유는 벤젠기의 낮은 함량으로 자체 반응성이 우수하고 다른 올리고머/모노머와의 상호작용을 통해 반응성이 우수한 성질을 띌수 있다. 이러한 방향족은 벤젠기에 따라 반응성에 영향을 줄수 있으며 그에따른 투명도나 유연성등에 영향을 주는 인자 이다. 지방족 우레탄 아크릴레이트들은 점탄성, 반건조성등의 기능을 갖으며 아크릴관능기와 우레탄기 그리고 수산기에 따라 유연성, 높은 반응성, 접착성 등을 높일 수 있다. 셋째, 내지문용 모노머 모두 4,4’-methylenebis(phenylisocyanate) 이하 MDI를 이용하여 urethane을 형성시키고 말단기에 Crotonoyl chloride를 합성하여 acrylate를 대체하며 결과적으로 첨가제로 사용될 총 3가지의 siloxane urethane acrylate를 합성하였다. 접촉각을 통해서 표면의 발수성과 소수성을 알 수 있는데, 첨가제 1, 2, 3의 샘플 모두 기준 물질의 접촉각인 66.8° 보다 높은 95.9°, 95.4°, 76.8° 의 접촉각을 보였다. 기계적 강도는 5H 이상의 연필경도를 보였으나, 기준 물질의 연필경도인 5H에는 첨가제 2 의 첨가제만이 동등한 수치를 보였고 나머지 첨가제 1과 3 은 각각 4H, 2H로 측정되었다. 광 반응성은 기준 물질과 비교하여 첨가제 2의 첨가제가 높았으며, 나머지는 2물질은 기준 물질보다 미세하게 낮은 수치를 보였다.
본 연구에서는 플라스틱 시트 또는 필름에 기능성을 부과하기 위해 새로운 모노머 또는 올리고머를 디자인하고 합성하였으며, 또한 유무기 하이브리드 물질과 혼합하여 다양한 특성에 대한 연구를 고찰하였다. 첫째, 디스플레이용 내스크래치성 기능성을 지닌 표면처리제 개발을 위해 새로운 졸-젤 모노머를 합성하였으며, 합성된 각 유-무기 하이브리드 코팅액을 기준 코팅액 MTPMS (methacryloxypropyl trimethoxysilane) 와 같이 졸-겔 공정에 이용하여 기준 코팅액, 유기 실란 코팅액 ‘A’, ‘B’총 3개의 유-무기 하이브리드 플라스틱 코팅제를 얻었다. 졸-겔 공정을 거쳐, TGA (열적 안정성), Photo-DSC (광 반응성), AFM (결합채널, 소수성, 친수성), Contact angle (발수성, 소수성)을 통해 특성을 확인할 수 있었다. 이를 통해 플라스틱의 장점은 유지 하고, 단점은 보완하기 위한 특성 분석을 할 수 있었다. 졸-젤 공정을 통해 유-무기물 하이브리드 코팅액을 합성 후 코팅을 하여, 무기물의 실리카가 표면경도를 높이고, 유기 관능기의 따라 원하는 특성을 부여할 수 있었다. 기존 유리 디스플레이와 비슷한 투명성, 경도, 내 화학성, 소수성 등의 특성을 유지하고 보완하기 위해서는 유기 관능기의 적용이 중요하다. 실리카를 주로 하는 무기 망목구조와 유기 고분자나 기능성 유기물과의 분자적 결합을 잦는 유, 무기 하이브리드는 유기재료의 특성과 무기재료의 특성을 상호 보완시킬 수 있는 개념의 신소재이다. 돌째, 복원 특성을 갖는 터치스크린용 우레탄 아크릴 레이트 모노머를 합성 하였으며, 다양한 우레탄 아크릴레이트 조합실험을 통하여 최적의 조건을 찾았으며, 복원력과 경도가 서로 반비례한다는 사실을 확인 할 수 있으며, 벤딩성 역시 경도와 같은 경향성을 지니기 때문에 경도를 더 올릴 수 있으며, 50part 중량부 이상 들어가야 복원력의 효과가 있는 것으로 나타났다. 우레탄 아크릴레이트의 유연성 아크릴 관능기에 따라 또는 우레탄기의 개수에 따라서 우레탄 특성인 유연성이나 점탄성이 변형 되는 것을 알 수 있었으며, 새롭게 개발된 방향족 우레탄 첨가제들은 실록센기가 짧고 길음에 따라 반응성에 차이를 보이고 있다. 방향족 실록센우레탄 아크릴레이트 모노머 3이 결정되어 쓰여지는데 그 이유는 벤젠기의 낮은 함량으로 자체 반응성이 우수하고 다른 올리고머/모노머와의 상호작용을 통해 반응성이 우수한 성질을 띌수 있다. 이러한 방향족은 벤젠기에 따라 반응성에 영향을 줄수 있으며 그에따른 투명도나 유연성등에 영향을 주는 인자 이다. 지방족 우레탄 아크릴레이트들은 점탄성, 반건조성등의 기능을 갖으며 아크릴관능기와 우레탄기 그리고 수산기에 따라 유연성, 높은 반응성, 접착성 등을 높일 수 있다. 셋째, 내지문용 모노머 모두 4,4’-methylenebis(phenylisocyanate) 이하 MDI를 이용하여 urethane을 형성시키고 말단기에 Crotonoyl chloride를 합성하여 acrylate를 대체하며 결과적으로 첨가제로 사용될 총 3가지의 siloxane urethane acrylate를 합성하였다. 접촉각을 통해서 표면의 발수성과 소수성을 알 수 있는데, 첨가제 1, 2, 3의 샘플 모두 기준 물질의 접촉각인 66.8° 보다 높은 95.9°, 95.4°, 76.8° 의 접촉각을 보였다. 기계적 강도는 5H 이상의 연필경도를 보였으나, 기준 물질의 연필경도인 5H에는 첨가제 2 의 첨가제만이 동등한 수치를 보였고 나머지 첨가제 1과 3 은 각각 4H, 2H로 측정되었다. 광 반응성은 기준 물질과 비교하여 첨가제 2의 첨가제가 높았으며, 나머지는 2물질은 기준 물질보다 미세하게 낮은 수치를 보였다.
In this study, new monomers or oligomers were designed and synthesized to impart functionality to plastic sheets or films, and research on various properties was considered by mixing them with organic-inorganic hybrid materials. First, a new sol-gel monomer was synthesized to develop a surface t...
In this study, new monomers or oligomers were designed and synthesized to impart functionality to plastic sheets or films, and research on various properties was considered by mixing them with organic-inorganic hybrid materials. First, a new sol-gel monomer was synthesized to develop a surface treatment agent with scratch-resistance functionality for display, and each synthesized organic-inorganic hybrid coating solution was used in the sol-gel process like the standard coating solution MTPMS (methacryloxypropyl trimethoxysilane). A total of three organic-inorganic hybrid plastic coating agents were obtained: a coating solution, an organic silane coating solution 'A', and 'B'. Through the sol-gel process, properties were confirmed through TGA (thermal stability), Photo-DSC (photoreactivity), AFM (binding channel, hydrophobicity, hydrophilicity), and contact angle (water repellency, hydrophobicity). Through this, it was possible to analyze the characteristics of plastics to maintain the advantages and compensate for the disadvantages. After synthesizing an organic-inorganic hybrid coating solution through the sol-gel process, the inorganic silica was able to increase the surface hardness and impart desired properties depending on the organic functional group. The application of organic functional groups is important in order to maintain and supplement characteristics such as transparency, hardness, chemical resistance, and hydrophobicity similar to those of conventional glass displays. The organic/inorganic hybrid, which frequently combines the inorganic network structure with silica and organic polymers or functional organic substances, is a new material with a concept that can complement the characteristics of organic and inorganic materials. Second, a urethane acrylate monomer for touch screen with restoration properties was synthesized, and optimal conditions were found through various urethane acrylate combination experiments. Since it has the same tendency as the hardness can be further increased, and it has been shown that the restoring force is effective only when it contains 50 parts by weight or more. It was found that the flexibility and viscoelasticity, which are urethane properties, are modified depending on the flexible acrylic functional group of the urethane acrylate or the number of urethane groups. . Aromatic siloxane urethane acrylate monomer 3 is determined and used because it has excellent self-reactivity due to a low content of benzene groups and can exhibit excellent reactivity through interaction with other oligomers/monomers. These aromatics can affect the reactivity depending on the benzene group, and are factors that affect transparency and flexibility. Aliphatic urethane acrylates have functions such as viscoelasticity and semi-drying properties, and can increase flexibility, high reactivity, and adhesion according to the acrylic functional group, urethane group, and hydroxyl group. Third, all of the anti-fingerprint monomers use 4,4'-methylenebis (phenylisocyanate) or less MDI to form urethane, synthesize crotonoyl chloride at the terminal group to replace the acrylate, and as a result, synthesize a total of three types of siloxane urethane acrylate to be used as additives. did. The water repellency and hydrophobicity of the surface can be known through the contact angle. All of the samples of Additives 1, 2, and 3 showed contact angles of 95.9°, 95.4°, and 76.8°, which are higher than the 66.8° contact angle of the reference material. The mechanical strength showed a pencil hardness of 5H or higher, but only the additive of additive 2 showed an equivalent value in 5H, which is the pencil hardness of the reference material, and the remaining additives 1 and 3 were measured as 4H and 2H, respectively. The photoreactivity of additive 2 was higher than that of the reference material, and the other two materials showed slightly lower values than the reference material.
In this study, new monomers or oligomers were designed and synthesized to impart functionality to plastic sheets or films, and research on various properties was considered by mixing them with organic-inorganic hybrid materials. First, a new sol-gel monomer was synthesized to develop a surface treatment agent with scratch-resistance functionality for display, and each synthesized organic-inorganic hybrid coating solution was used in the sol-gel process like the standard coating solution MTPMS (methacryloxypropyl trimethoxysilane). A total of three organic-inorganic hybrid plastic coating agents were obtained: a coating solution, an organic silane coating solution 'A', and 'B'. Through the sol-gel process, properties were confirmed through TGA (thermal stability), Photo-DSC (photoreactivity), AFM (binding channel, hydrophobicity, hydrophilicity), and contact angle (water repellency, hydrophobicity). Through this, it was possible to analyze the characteristics of plastics to maintain the advantages and compensate for the disadvantages. After synthesizing an organic-inorganic hybrid coating solution through the sol-gel process, the inorganic silica was able to increase the surface hardness and impart desired properties depending on the organic functional group. The application of organic functional groups is important in order to maintain and supplement characteristics such as transparency, hardness, chemical resistance, and hydrophobicity similar to those of conventional glass displays. The organic/inorganic hybrid, which frequently combines the inorganic network structure with silica and organic polymers or functional organic substances, is a new material with a concept that can complement the characteristics of organic and inorganic materials. Second, a urethane acrylate monomer for touch screen with restoration properties was synthesized, and optimal conditions were found through various urethane acrylate combination experiments. Since it has the same tendency as the hardness can be further increased, and it has been shown that the restoring force is effective only when it contains 50 parts by weight or more. It was found that the flexibility and viscoelasticity, which are urethane properties, are modified depending on the flexible acrylic functional group of the urethane acrylate or the number of urethane groups. . Aromatic siloxane urethane acrylate monomer 3 is determined and used because it has excellent self-reactivity due to a low content of benzene groups and can exhibit excellent reactivity through interaction with other oligomers/monomers. These aromatics can affect the reactivity depending on the benzene group, and are factors that affect transparency and flexibility. Aliphatic urethane acrylates have functions such as viscoelasticity and semi-drying properties, and can increase flexibility, high reactivity, and adhesion according to the acrylic functional group, urethane group, and hydroxyl group. Third, all of the anti-fingerprint monomers use 4,4'-methylenebis (phenylisocyanate) or less MDI to form urethane, synthesize crotonoyl chloride at the terminal group to replace the acrylate, and as a result, synthesize a total of three types of siloxane urethane acrylate to be used as additives. did. The water repellency and hydrophobicity of the surface can be known through the contact angle. All of the samples of Additives 1, 2, and 3 showed contact angles of 95.9°, 95.4°, and 76.8°, which are higher than the 66.8° contact angle of the reference material. The mechanical strength showed a pencil hardness of 5H or higher, but only the additive of additive 2 showed an equivalent value in 5H, which is the pencil hardness of the reference material, and the remaining additives 1 and 3 were measured as 4H and 2H, respectively. The photoreactivity of additive 2 was higher than that of the reference material, and the other two materials showed slightly lower values than the reference material.
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