KR101593753B1 - Method for manufacturing coating material containing water-dispersible polyurethane - Google Patents
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Abstract
[과제] 본 발명의 목적은 폴리올, 디이소시아네이트 및 음이온기를 포함하는 우레탄 프리폴리머를 중화시켜 이온결합이 가능하며, 물에 분산 가능하도록 제조하여 유기 용제 없이도 우수한 균일도를 갖는 폴리우레탄을 제공하는데 있다.
[해결수단] 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수분산성 폴리우레탄 및 전도성 고분자를 포함하는 코팅물질 제조방법은, 폴리올, 용매, 디이소시아네이트 및 음이온기를 포함하는 혼합물이 교반되어 우레탄 프리폴리머를 형성하는 우레탄 프리폴리머 형성단계, 상기 우레탄 프리폴리머에 중화제가 첨가되어 중화되는 중화단계, 상기 중화된 우레탄 프리폴리머에 물에 첨가되어 분산되는 수분산단계, 상기 수분산된 우레탄 프리폴리머에 쇄연장제가 첨가되어 폴리우레탄이 형성되는 폴리우레탄 형성단계, 상기 폴리우레탄이 증류되어 용매가 제거되는 용매 제거단계, 및 상기 용매가 제거된 폴리우레탄이 전도성 고분자에 첨가되어 코팅되는 코팅단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. An object of the present invention is to provide a polyurethane which is capable of ionic bonding by neutralizing a urethane prepolymer containing a polyol, a diisocyanate, and an anionic group, is dispersible in water, and has excellent uniformity without an organic solvent.
[MEANS FOR SOLVING PROBLEMS] In order to achieve the above object, a method for producing a coating material comprising a water-dispersible polyurethane and a conductive polymer according to the present invention comprises stirring a mixture containing a polyol, a solvent, a diisocyanate and an anion group, A neutralization step in which the neutralization agent is added to the urethane prepolymer, a water dispersing step in which the neutralized urethane prepolymer is added and dispersed in water, a step of adding a chain extender to the water-dispersed urethane prepolymer to form a urethane prepolymer, , A solvent removing step in which the polyurethane is distilled and the solvent is removed, and a coating step in which the solvent-removed polyurethane is added to and coated on the conductive polymer.
Description
본 발명은 수분산성 폴리우레탄 및 전도성 고분자를 포함하는 코팅물질 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 폴리올, 디이소시아네이트 및 음이온기를 포함하는 우레탄 프리폴리머를 중화시켜, 유기 용제 없이도 물에 분산되어 취급될 수 있는 환경 친화적 수용성 폴리우레탄 제조방법 및 그에 의해 제조된 폴리우레탄을 이용하여 대전 방지 효과가 뛰어나도록 전도성 고분자와 혼합하여 코팅물질을 제조하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing a coating material comprising a water-dispersible polyurethane and a conductive polymer, and more particularly to a method for neutralizing a urethane prepolymer containing a polyol, a diisocyanate and an anionic group, And a method for producing a coating material by mixing with a conductive polymer so as to have an excellent antistatic effect by using a polyurethane produced by the method.
종래, 폴리우레탄은 이소시아네이트와 폴리올을 반응시켜 반복단위 내에 우레탄 혹은 우레아기가 결합을 가지도록 합성함으로써 제조되었다. Conventionally, polyurethane was prepared by reacting an isocyanate with a polyol to synthesize a urethane or urea group in the repeating unit.
이렇게 제조된 폴리우레탄은 표면이 부드러우며, 마찰 저항성이 양호하고, 신축성, 유연성, 굴곡성, 내약품성, 내한/내열성 등의 장점을 가지고 있으며, 이러한 장점으로 인해 물질의 표면 개질을 위해 다양하게 활용되고 있다. The polyurethane thus produced has advantages such as smooth surface, good friction resistance, stretchability, flexibility, flexibility, chemical resistance, resistance to cold / heat, and the like. have.
또한, 폴리우레탄이 지니고 있는 우수한 밀착성과 내마모성을 이용하여 코팅, 접착제, 탄성체, 직물, 합성가죽, 발포체, 탄성체, 섬유, 합성피역, 방수제, 도료 등 다양한 분야에 응용되고 있다. In addition, polyurethane has been applied to various fields such as coatings, adhesives, elastomers, fabrics, synthetic leather, foams, elastic bodies, fibers, synthetic detachment, waterproofing agents and paints using the excellent adhesion and abrasion resistance of polyurethane.
그러나, 폴리우레탄은 폴리올의 강한 소수성으로 인하여 유성으로 제조되어 왔으며, 이러한 유성은 제조공정이나 사용과정에서 휘발성 유기용매를 방출하므로 그에 따른 화재의 위험성 및 대기오염과 같은 환경오염을 유발하는 문제가 있다. However, polyurethanes have been produced oily due to the strong hydrophobicity of the polyol. These oily oils release volatile organic solvents during the manufacturing process or use thereof, thereby causing a risk of fire and environmental pollution such as air pollution .
따라서, 환경보존이나 작업환경 개선을 위하여 유기 용제를 사용하지 않는 폴리우레탄을 제조하는 것이 여전히 요구되고 있다. Therefore, it is still required to manufacture a polyurethane which does not use an organic solvent in order to preserve the environment or improve the working environment.
본 발명의 목적은 폴리올, 디이소시아네이트 및 음이온기를 포함하는 우레탄 프리폴리머를 중화시켜 이온결합이 가능하며, 물에 분산 가능하도록 제조하여 유기 용제 없이도 우수한 균일도를 갖는 폴리우레탄을 제공하는데 있다. An object of the present invention is to provide a polyurethane which is capable of ionic bonding by neutralizing a urethane prepolymer containing a polyol, a diisocyanate and an anion group, and which is dispersible in water so as to be dispersible in water, and has excellent uniformity even without an organic solvent.
본 발명의 또 다른 목적은 수분산된 폴리우레탄을 전도성 고분자와 혼합하여 대전 방지 효과가 우수하고 코팅도가 뛰어난 코팅물질의 제조방법을 제공하는데 있다.
Another object of the present invention is to provide a method for producing a coating material having excellent antistatic effect and excellent coating property by mixing water-dispersed polyurethane with a conductive polymer.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수분산성 폴리우레탄 및 전도성 고분자를 포함하는 코팅물질 제조방법은, 폴리올, 용매, 디이소시아네이트 및 음이온기를 포함하는 혼합물이 교반되어 우레탄 프리폴리머를 형성하는 우레탄 프리폴리머 형성단계, 상기 우레탄 프리폴리머에 중화제가 첨가되어 중화되는 중화단계, 상기 중화된 우레탄 프리폴리머에 물이 첨가되어 분산되는 수분산단계, 상기 수분산된 우레탄 프리폴리머에 쇄연장제가 첨가되어 폴리우레탄이 형성되는 폴리우레탄 형성단계, 상기 폴리우레탄이 증류되어 용매가 제거되는 용매 제거단계, 및 상기 용매가 제거된 폴리우레탄이 전도성 고분자와 혼합되는 혼합단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for producing a coating material comprising a water-dispersible polyurethane and a conductive polymer, which comprises mixing a mixture containing a polyol, a solvent, a diisocyanate and an anionic group, A water dispersing step in which the neutralized urethane prepolymer is neutralized by adding a neutralizing agent to the urethane prepolymer, water is dispersed in the neutralized urethane prepolymer by adding water, and the water dispersed urethane prepolymer is mixed with a poly A step of forming a urethane, a step of removing the solvent from which the polyurethane is distilled and removing the solvent, and a step of mixing the solvent-removed polyurethane with the conductive polymer.
상기 폴리올은 폴리테트라메틸렌 글리콜 또는 폴리카프로락톤 디올 중 어느 하나일 수 있으며, 상기 폴리올은 수평균분자량이 100 내지 5000인 것을 특징으로 한다. The polyol may be any one of polytetramethylene glycol and polycaprolactone diol, and the polyol has a number average molecular weight of 100 to 5000. [
또한, 상기 우레탄 프리폴리머 형성단계의 상기 혼합물은 디부틸틴디로레이트를 더 포함할 수 있으며, 상기 우레탄 프리폴리머 형성단계는 교반속도가 100rpm 내지 500rpm이고, 30℃ 내지 150℃ 온도에서 1시간 내지 10시간동안 교반되는 것을 특징으로 한다.The mixture of the urethane prepolymer may further include dibutyl tin dilaurate. The urethane prepolymer is formed at a stirring speed of 100 rpm to 500 rpm at a temperature of 30 to 150 ° C for 1 to 10 hours And is stirred.
상기 폴리올에 포함되는 하이드록시기의 몰수 및 음이온기에 포함되는 하이드록시기의 몰수의 합과 상기 디이소시아네이트 몰수의 몰수비는 1:1 내지 1:2인 것을 특징으로 한다.The molar ratio of the number of moles of the hydroxyl group contained in the polyol to the number of moles of the hydroxyl group contained in the anion group and the molar ratio of the diisocyanate to the diisocyanate is 1: 1 to 1: 2.
상기 중화제는 트리에틸아민인 것을 특징으로 한다. The neutralizing agent is characterized by being triethylamine.
또한, 상기 수분산단계는 상기 물 100중량부에 대하여 상기 중화된 우레탄 프리폴리머가 10 내지 50중량부인 것을 특징으로 한다. In addition, the aqueous dispersion step is characterized in that the neutralized urethane prepolymer is 10 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the water.
상기 용매제거단계의 상기 증류는 단증류인 것을 특징으로 한다. And the distillation in the solvent removal step is a distillation.
아울러, 상기 코팅단계의 상기 전도성 고분자는 PEDOT/PSS인 것을 특징으로으로 한다.In addition, the conductive polymer in the coating step is PEDOT / PSS.
본 발명에 따르면 카르복실기를 포함하는 우레탄 프리폴리머에 중화제를 첨가함으로써, 중화제와 우레탄 프리폴리머 사이에 이온결합을 형성하며, 이로 인해 유해한 유기용제 없이도 물에 분산이 가능한 폴리우레탄을 제조하는 방법을 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide a method for producing a polyurethane which can form an ionic bond between a neutralizing agent and a urethane prepolymer by adding a neutralizing agent to a urethane prepolymer containing a carboxyl group, thereby allowing water to be dispersed without harmful organic solvent .
또한, 쇄연장제와 여분의 이소시아네이트기가 반응함으로써, 신축성, 유연성, 굴곡성, 내약품성, 내한/내열성이 우수한 폴리우레탄을 제공할 수 있다. Further, by reacting the chain extender with the excess isocyanate group, it is possible to provide a polyurethane excellent in stretchability, flexibility, flexibility, chemical resistance and cold resistance / heat resistance.
또한, 물에 분산된 폴리우레탄과 전도성 고분자를 혼합하여 코팅물질을 제조함으로써, 대전 방지 효과가 우수한 코팅물질을 제공할 수 있다.
In addition, a coating material having excellent antistatic effect can be provided by mixing a polyurethane dispersed in water and a conductive polymer to prepare a coating material.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수분산성 폴리우레탄 및 전도성 고분자를 포함하는 코팅물질 제조방법의 순서도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flow chart of a method of manufacturing a coating material comprising a water dispersible polyurethane and a conductive polymer according to an embodiment of the present invention. FIG.
이하, 본 발명에 의한 수분산성 폴리우레탄 및 전도성 고분자를 포함하는 코팅물질 제조방법에 대하여 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시목적을 위한 것이고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which a method for producing a coating material comprising a water-dispersible polyurethane and a conductive polymer according to the present invention is described. The present invention may be better understood by the following examples, which are for the purpose of illustrating the invention and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims.
도 1를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수분산성 폴리우레탄 및 전도성 고분자를 포함하는 코팅물질 제조방법은 우레탄 프리폴리머 형성단계(S10), 중화단계(S20), 수분산 단계(S30), 폴리우레탄 형성단계(S40), 용매제거단계(S50) 및 혼합단계(S60)을 포함한다. Referring to FIG. 1, a method for manufacturing a coating material comprising a water-dispersible polyurethane and a conductive polymer according to an embodiment of the present invention includes forming a urethane prepolymer (S10), neutralizing the aqueous solution (S20) A polyurethane forming step (S40), a solvent removing step (S50), and a mixing step (S60).
우레탄 프리폴리머 형성단계(S10)는 폴리올, 용매, 디이소시아네이트 및 음이온기가 포함된 혼합물을 교반하여 우레탄 프리폴리머를 형성하는 단계이다. The urethane prepolymer formation step (S10) is a step of stirring a mixture containing a polyol, a solvent, a diisocyanate and an anion group to form a urethane prepolymer.
이때, 폴리올은 특별히 한정되지 않고, 분자 내에 하이드록시기(-OH)를 2개 이상 가진 물질이면 어느 것이나 가능하며, 바람직하게는 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리디엔 및 폴리카프로락톤을 포함하는 군에서 선택되는 어느 하나이고, 더 바람직하게는 폴리테트라메틸렌글리콜(polytetramethylene glycol, PTMG) 또는 폴리카프로락톤디올(polycarprolactone diol, PCLD) 중 어느 하나일 수 있으며, 상기 폴리올은 하기 [화학식 1]로 표현되는 우레탄 결합기에 알콕시기를 제공한다. At this time, the polyol is not particularly limited, and any material having two or more hydroxyl groups (-OH) in the molecule can be used, and preferably, a polyether, a polyester, a polycarbonate, a polydiene and a polycaprolactone (PTMG) or polycaprolactone diol (PCLD), and the polyol may be any one selected from the group consisting of the following chemical formula 1 Is an alkoxy group.
또한, 상기 폴리올은 수평균분자량이 100 내지 5000이고, 바람직하게는 1000내지 3000이고, 더 바람직하게는 2000일 수 있다. The polyol may have a number average molecular weight of 100 to 5000, preferably 1000 to 3000, and more preferably 2000.
폴리올의 수평균분자량이 100 미만인 경우, 우레탄 프리폴리머 제조시, 상대적으로 음이온기의 함량이 감소하여, 수분산성이 저하되는 문제가 있으며, 상기 폴리올의 수평균분자량이 5000 이상인 경우, 중합반응 진행시 부반응이 활발히 진행되어 결과적으로 폴리우레탄의 물성을 크게 저하시키는 원인이 되기 때문이다. When the number average molecular weight of the polyol is less than 100, there is a problem that the content of the anion group is relatively decreased and the water dispersibility is lowered in the production of the urethane prepolymer. When the number average molecular weight of the polyol is 5000 or more, As a result, the physical properties of the polyurethane are largely lowered.
또한, 상기 폴리올은 용매에 의해 용해될 수 있으며, 이때 용매는 유독성이 없으며, 폴리올을 용해할 수 있는 용매는 제한없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 아세톤이다.In addition, the polyol may be dissolved by a solvent, wherein the solvent is not toxic, and the solvent capable of dissolving the polyol may be used without limitation, preferably acetone.
상기 폴리올이 용해된 용액에, 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate, IPDI)를 첨가한다. To the solution in which the polyol is dissolved, isophorone diisocyanate (IPDI) is added.
또한, 상기 디이소시아네이트는 방향족, 지방족 및 지환족 디이소시아네이트 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 예를 들면, 톨릴렌-2,4-디이소시아네이트, 톨릴렌-2,6-디이소시아네이트, 메타-페닐렌 디이소시아네이트, 비페닐렌-4,4'-디이소아네이트, 메틸렌비스((4-페닐 이소시아네이트), 4-클로로-1,3-페닐렌 디이소시아네이트, 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트, 테트라메틸렌-1,4-디이소시아네이트, 헥사메틸렌-1,6-디이소시아네이트, 데카메틸렌-1,10-디이소시아네이트, 시클로헥실렌-1,4-디이소시아네이트, 메틸렌비스(4-시클로헥실 이소시아네이트), 테트라히드로나프틸렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 4,4'-메틸렌비스(시클로헥실 이소시아네이트) 또는 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어진 그룹 중에서 선택된 것이 사용될 수 있다 Further, the diisocyanate may be aromatic, aliphatic and alicyclic diisocyanate or a mixture thereof. Diisocyanate, tolylene-2,6-diisocyanate, meta-phenylene diisocyanate, biphenylene-4,4'-diisocyanate, methylene bis ((4- Phenyl isocyanate), 4-chloro-1,3-phenylene diisocyanate, naphthalene-1,5-diisocyanate, tetramethylene-1,4-diisocyanate, hexamethylene-1,6-diisocyanate, decamethylene- Diisocyanate, cyclohexylene-1,4-diisocyanate, methylenebis (4-cyclohexylisocyanate), tetrahydronaphthylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 4,4'-methylene bis (cyclohexyl isocyanate ) Or a mixture of two or more thereof may be used
하기 [화학식 2]는 디이소시아네이트의 구조식이며, 디이소시아네이트는 하기 [화학식 2]에 나타난 바와 같이 2개의 NCO기를 가짐으로써, 우레탄 결합기(-NH·CO·O-)에 「-NH·CO」 결합을 제공한다. (2) is a structural formula of a diisocyanate, and the diisocyanate has two NCO groups as shown in the following formula (2), whereby a urethane bond group (-NH. CO. O--) .
상기 폴리올, 용매 및 디이소시아네이트가 포함된 용액에 음이온기를 첨가할 수 있으며, 이때, 음이온기는 다이메틸폼아마이드(dimethyl formamide, DMF)에 용해된 형태로 첨가될 수 있다. An anion group may be added to the solution containing the polyol, the solvent and the diisocyanate, wherein the anion group may be added in a form dissolved in dimethylformamide (DMF).
상기 음이온기는, 상기 폴리올과 함께 폴리우레탄 결합에 친수성을 제공하며, 상세하게는 수소양이온(H+)이 떨어져서 음이온을 제공하는 물질로, 수소를 포함하는 물질을 제한없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 디메틸프로판산(dimethyl propionic acid) 또는 디메틸올부탄산(dimethylol butanoic acid)일 수 있다. The anionic group provides a hydrophilic property to a polyurethane bond together with the polyol, specifically, a substance that provides an anion by dropping a hydrogen cation (H + ). A substance containing hydrogen can be used without limitation, It may be dimethyl propionic acid or dimethylol butanoic acid.
또한, 상기 폴리올, 용매, 디이소시아네이트 및 음이온기를 포함하는 혼합물에 촉매를 더 포함할 수 있으며, 상기 촉매는 디부틸틴디로레이트(dibutyltin dilaurate, DBTL)일 수 있다.The catalyst may further comprise a catalyst in the mixture comprising the polyol, the solvent, the diisocyanate and the anionic group, and the catalyst may be dibutyltin dilaurate (DBTL).
상기 혼합물 또는 상기 촉매를 더 포함하는 혼합물은 교반속도가 100rpm 내지 500rpm이고, 바람직하게는 300rpm이며, 교반속도가 100rpm 미만인 경우 공정시간이 증가하여 경제성이 떨어지는 문제가 있으며, 교반속도가 500rpm을 초과하는 경우 반응물이 충분히 반응하지 않아 수율이 현저히 감소하는 문제가 발생한다. When the stirring speed is 100 rpm to 500 rpm, preferably 300 rpm, and the stirring speed is less than 100 rpm, the process time is increased and the economical efficiency is lowered. When the stirring speed exceeds 500 rpm The reactants do not react sufficiently, resulting in a problem that the yield is significantly reduced.
또한, 상기 혼합물 또는 상기 촉매를 더 포함하는 혼합물이 교반되는 교반기 내부의 온도는 30℃ 내지 150℃이고, 바람직하게는 50℃ 내지 100℃이고, 더 바람직하게는 60℃이다. 온도가 30℃ 미만인 경우 반응속도가 느려 공정시간이 증가하는 문제가 있으며, 온도가 60℃를 초과하는 경우 용매가 기화될 수 있기 때문이다.Further, the temperature inside the stirrer in which the mixture or the mixture further comprising the catalyst is stirred is 30 ° C to 150 ° C, preferably 50 ° C to 100 ° C, and more preferably 60 ° C. If the temperature is less than 30 ° C, the reaction rate is slow and the process time is increased. If the temperature exceeds 60 ° C, the solvent may be vaporized.
아울러, 상기 우레탄 프리폴리머 형성단계(S10)의 교반시간은 1시간 내지 10시간이고, 바람직하게는 2시간 내지 5시간이고, 더 바람직하게는 3시간이며, 1시간 미만인 경우 혼합물이 충분히 반응하지 못하며, 10시간을 초과하는 경우 부반응이 진행되어 우레탄 프리폴리머의 물성을 감소시킬 수 있다. Further, the stirring time of the urethane prepolymerization step (S10) is from 1 hour to 10 hours, preferably from 2 hours to 5 hours, more preferably 3 hours, and when the time is less than 1 hour, the mixture does not sufficiently react, If it exceeds 10 hours, the side reaction may proceed and the physical properties of the urethane prepolymer may be reduced.
상기 우레탄 프리폴리머 형성단계(S10)의 폴리올에 포함되는 하이드록시기의 몰수 및 음이온기에 포함되는 하이드록시기의 몰수의 합과 디이소시아네이트의 몰수비는 1:1 내지 1:2이고, 바람직하게는 1:1.5이다. The ratio of the molar ratio of the number of moles of the hydroxyl group contained in the polyol to the number of moles of the hydroxyl group contained in the anion group and the molar ratio of the diisocyanate contained in the polyol in the urethane prepolymer forming step (S10) is 1: 1 to 1: 2, : 1.5.
몰수비가 1:1 미만인 경우, 반응하지 않은 잉여의 폴리올 및 음이온기가 발생하며, 1:2를 초과하는 경우 역시, 반응하지 않고 남은 음이온기가 발생할 수 있기 때문이다. If the mole ratio is less than 1: 1, excess unreacted polyol and anionic group will occur, and if the molar ratio exceeds 1: 2, unreacted remaining anion groups may also occur.
중화단계(S20)는 우레탄 프리폴리머 형성단계(S10)을 거쳐 형성된 우레탄 프리폴리머에 중화제를 첨가하여 중화시켜 물에 분산될 수 있도록, 이온결합을 형성하는 단계이다. In the neutralization step S20, a neutralizer is added to the urethane prepolymer formed through the urethane prepolymer formation step (S10), and neutralization is performed to form ionic bonds so as to be dispersed in water.
상기 중화제는 상기 음이온기보다 낮은 산도를 가진 물질은 제한없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 트리에틸아민, N-메틸 모르폴린, 디메틸 이소프로필아민, 디이소프로필 아미노에탄올, 디메틸 에탄올아민 및 디메틸 이소프로판올아민이고, 더 바람직하게는 트리에틸아민(triethyl amine, TEA)이다.The neutralizing agent may be any material having a lower acidity than that of the anion group, and is preferably selected from the group consisting of triethylamine, N-methylmorpholine, dimethylisopropylamine, diisopropylaminoethanol, dimethylethanolamine and dimethyl isopropanolamine And more preferably triethyl amine (TEA).
상기 우레탄 프리폴리머가 상기 중화제와 반응하면, 우레탄 프리폴리머에 포함된 음이온기의 카르복실기(COOH)에서 양이온(H+) 대신 중화제가 양이온처럼 결합함으로써, 중화제와 우레탄 프리폴리머가 이온결합을 형성한다. When the urethane prepolymer reacts with the neutralizing agent, the neutralizing agent binds like a cation in place of the cation (H + ) in the carboxyl group (COOH) of the anion group contained in the urethane prepolymer, so that the neutralizing agent and the urethane prepolymer form ionic bonds.
수분산단계(S30)는 중화제와 이온결합을 형성하는 우레탄 프리폴리머가 물에 첨가되어 분산되는 단계이다. The water dispersion step (S30) is a step in which a urethane prepolymer forming an ionic bond with a neutralizing agent is added to water and dispersed.
이때, 물에 첨가되는 우레탄 프리폴리머는 물 100중량부에 대하여 10 내지 50중량부이고, 바람직하게는 20 내지 30중량부이다. At this time, the urethane prepolymer added to water is 10 to 50 parts by weight, preferably 20 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of water.
우레탄 프리폴리머가 10 중량부 미만인 경우 전도성 고분자에 코팅하여 사용되는 경우 대전 방지 효과가 현저히 감소하는 문제가 있으며, 50중량부를 초과하는 경우 전도성 고분자에 코팅되는 경우 균일도가 떨어지는 문제가 있기 때문이다. When the urethane prepolymer is used in an amount of less than 10 parts by weight, there is a problem that the antistatic effect is remarkably reduced when the composition is coated on the conductive polymer. When the content of the urethane prepolymer is more than 50 parts by weight, uniformity is lowered when the composition is coated on the conductive polymer.
폴리우레탄 형성단계(S40)는 수분산된 우레탄 프리폴리머에 쇄연장제를 첨가하여 폴리우레탄을 형성하는 단계이다. The polyurethane forming step (S40) is a step of forming polyurethane by adding a chain extender to the water-dispersed urethane prepolymer.
이는 여분의 디이소시아네이트의 NCO기를 없애기 위해서 쇄연장제를 첨가하여 우레아기(CON2H4)를 형성하는 것으로써, 우레탄기와 우레아기가 반복된 폴리머가 형성된다. This is to form a urea (CON 2 H 4 ) by adding a chain extender to eliminate the NCO group of the extra diisocyanate, whereby a polymer in which urethane groups and urea groups are repeated is formed.
이때, 상기 쇄연장제는 NCO기와 반응하여 우레아기(CON2H4)를 형성할 수 있는 물질은 제한없이 사용가능하며, 바람직하게는 음이온성 쇄연장제와 양이온성 쇄연장제가 사용될 수 있으며, 음이온성 쇄연장제로는 카르복실기 또는 설포네이트기를 포함하는 화합물로, 2,4-디아미노-5-메틸벤젠 술폰산 또는 2,2-디메틸올프로피온산 등이 사용될 수 있다. 또한, 양이온성 쇄연장제로는 3급 아민 디올(diol) 및 디아민(diamine) 화합물, 메틸디에탄올 아민 등이고, 더 바람직하게는 에틸렌디아민(ethylene diamine, EDA)이며, 에틸렌디아민의 NH2와 NCO기가 반응하여 우레아기(CON2H4)가 형성된다.At this time, the chain extender can be used without limitation as long as it reacts with the NCO group to form urea (CON 2 H 4 ), preferably an anionic chain extender and a cationic chain extender, Examples of the anionic chain extender include a carboxyl group or a sulfonate group-containing compound such as 2,4-diamino-5-methylbenzenesulfonic acid or 2,2-dimethylolpropionic acid. Examples of the cationic chain extender include a tertiary amine diol, a diamine compound, methyldiethanolamine and the like, more preferably ethylene diamine (EDA), NH 2 and an NCO group of ethylenediamine (CON 2 H 4 ) is formed.
용매 제거단계(S50)는 우레탄 프리폴리머 형성단계(S10)에 포함된 용매를 제거하는 단계이다. The solvent removing step (S50) is a step of removing the solvent contained in the urethane prepolymer forming step (S10).
이때, 용매는 증류에 의해 제거될 수 있으며, 바람직하게는 단증류 방식일 수 있다. At this time, the solvent may be removed by distillation, and preferably it may be a simple distillation method.
상기 단증류 온도는 상기 우레탄 프리폴리머 형성단계(S10)에 포함된 용매의 끓는점보다 높은 온도에서 수행될 수 있으나, 상기 수분산단계(S30)에서 사용된 물의 증류를 방지하기 위해 100℃ 미만의 온도에서 수행되는 것이 바람직하다. The distillation temperature may be performed at a temperature higher than the boiling point of the solvent included in the urethane prepolymer formation step (S10). However, in order to prevent the distillation of water used in the water dispersion step (S30) .
본 발명의 일실시예에 따라 상기 우레탄 프리폴리머 형성단계(S10)에 포함된 용매가 아세톤인 경우 상기 용매 제거단계는 40℃ 내지 60℃ 온도에서 수행될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, when the solvent contained in the urethane prepolymer formation step (S 10) is acetone, the solvent removal step may be performed at a temperature of 40 ° C to 60 ° C.
혼합단계(S60)는 상기 용매가 제거된 폴리우레탄이 전도성 고분자를 혼합하여 코팅물질을 제조하는 단계이다. In the mixing step (S60), the solvent-removed polyurethane is mixed with the conductive polymer to prepare a coating material.
상기 전도성 고분자는 당해 기술분야에서 통상에 사용되는 것은 제한없으며, 바람직하게는 PEDOT/PSS (poly (3,4-ethylene dioxythiophene) / poly (styrene sulfonate))일 수 있다. The conductive polymer is not limited to those conventionally used in the art, and may be preferably PEDOT / PSS (poly (3,4-ethylene dioxythiophene) / poly (styrene sulfonate)).
또한, 상기 혼합은 상기 수분산된 폴리우레탄에 상기 전도성 고분자를 첨가하여 교반하는 방식으로 수행될 수 있으며, 상기 교반은 30분 내지 2시간 동안 진행될 수 있으며, 상기 교반온도는 0℃ 내지 50℃이고, 바람직하게는 상온일 수 있다. The mixing may be performed by adding the conductive polymer to the water-dispersed polyurethane and stirring the mixture. The stirring may be performed for 30 minutes to 2 hours, and the stirring temperature is 0 to 50 ° C , Preferably at room temperature.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부된 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
It is to be understood that the present invention is not limited thereto and that various changes and modifications may be made within the scope of the appended claims, the detailed description of the invention and the accompanying drawings, It is natural to belong to the scope.
Claims (10)
상기 우레탄 프리폴리머에 중화제가 첨가되어 중화되는 중화단계;
상기 중화된 우레탄 프리폴리머가 물에 첨가되어 분산되는 수분산단계;
상기 수분산된 우레탄 프리폴리머에 쇄연장제가 첨가되어 폴리우레탄이 형성되는 폴리우레탄 형성단계;
상기 폴리우레탄기가 증류되어 용매가 제거되는 용매 제거단계; 및
상기 용매가 제거된 폴리우레탄이 전도성 고분자와 혼합되는 혼합단계;를 포함하며,
상기 폴리올은 수평균분자량이 100 내지 5000인 폴리테트라메틸렌 글리콜 또는 폴리카프로락톤 디올 중 어느 하나이며,
상기 우레탄 프리폴리머 형성단계는 교반속도가 100rpm 내지 500rpm이고, 30℃ 내지 150℃ 온도에서 1시간 내지 10시간동안 교반되고,
상기 폴리올에 포함되는 하이드록시기의 몰수 및 음이온기에 포함되는 하이드록시기의 몰수의 합과 상기 디이소시아네이트 몰수의 몰수비는 1:1 내지 1:2이며, 상기 중화제는 트리에틸아민이고,
상기 수분산단계는 상기 물 100중량부에 대하여 상기 중화된 우레탄 프리폴리머가 10 내지 50중량부이며, 상기 혼합단계의 상기 전도성 고분자는 PEDOT/PSS인 것을 특징으로 하는 수분산성 폴리우레탄 및 전도성 고분자를 포함하는 코팅물질 제조방법.A urethane prepolymer-forming step in which a mixture containing a polyol, a solvent, a diisocyanate and an anion group is stirred to form a urethane prepolymer;
A neutralization step in which the neutralization agent is added to the urethane prepolymer to be neutralized;
A water dispersing step in which the neutralized urethane prepolymer is added and dispersed in water;
A polyurethane-forming step of adding a chain extender to the water-dispersed urethane prepolymer to form a polyurethane;
A solvent removing step of removing the solvent by distilling the polyurethane group; And
And mixing the solvent-removed polyurethane with the conductive polymer,
The polyol is any one of polytetramethylene glycol or polycaprolactone diol having a number average molecular weight of 100 to 5000,
Wherein the urethane prepolymer is stirred at a stirring speed of 100 rpm to 500 rpm at a temperature of 30 to 150 캜 for 1 to 10 hours,
The molar ratio of the number of moles of the hydroxyl group contained in the polyol to the number of moles of the hydroxyl group contained in the anion group and the molar ratio of the diisocyanate to the diisocyanate is 1: 1 to 1: 2, the neutralizer is triethylamine,
Wherein the neutralized urethane prepolymer is contained in an amount of 10 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the water, and the conductive polymer in the mixing step is PEDOT / PSS, and the conductive polymer ≪ / RTI >
상기 우레탄 프리폴리머 형성단계의 상기 혼합물은 디부틸틴디로레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수분산성 폴리우레탄 및 전도성 고분자를 포함하는 코팅물질 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the mixture in the urethane prepolymer forming step further comprises dibutyl tin dilaurate. 2. The method of claim 1, wherein the polyurethane is a polyurethane.
상기 용매제거단계의 상기 증류는 단증류인 것을 특징으로 하는 수분산성 폴리우레탄 및 전도성 고분자를 포함하는 코팅물질 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the distillation in the solvent removal step is distillation only. The method for producing a coating material according to claim 1, wherein the distillation is a distillation.
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