KR20090055641A - 실란 코팅 물질 및 실란 코팅 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실란 코팅 물질 및 실란 코팅 제조 방법에 관한 것이다. 일반적인 조건에 따라, 상기 명시된 단점을 회피할 수 있는 실란 코팅 물질을 생산하기 위하여 제안된 본 발명에 따라, 사전축합되지 않거나, 혹은 단지 최소한으로 사전축합된 하나 또는 그 이상의 실란이 반응 파트너에 첨가되고, 생산된 코팅 물질이 기질에 도포된 후 경화된다. 놀랍게도, 더 고분자이고 아마도 약간 사전가교결합된 실란과 적절한 반응 파트너의 반응에 의하여, 코팅 물질의 새로운 부류가 창출되었다는 것이 밝혀졌다. 선행기술에 따르면, 실란은 사전축합 종으로 시작하여 졸-겔 방법에 따라 가공된다. 본 발명에 따른 접근법은, 사용 가능 시간에 대하여 아무런 제한이 없다는 점에서 및 코팅 물질의 추가적으로 향상된 성질, 특히 높은 내스크래치성이 얻어진다는 점에서는 유익하다.

실란 코팅, 사전축합 실란, 사전가교결합 실란

Description

실란 코팅 물질 및 실란 코팅 제조 방법 {Silane Coating Material and a Process to Produce Silane Coating}

본 발명은 실란 코팅 물질 및 실란 코팅을 제조하는 방법에 관한 것이다.

실리콘 수지로부터 생산되는 실란 코팅이 공지되어 있다. 이는 고분자량의 수지가 생길 때까지 단량체, 예를 들면 디메틸 실록산 또는 그 밖에 유기적으로 개질된 동종(homologous species)을 사전축합(pre-condensing)하는 것을 포함한다. 이것은 그 후 보통의 상업적인 출발 물질과 함께 경화될 수 있다. 이러한 시스템의 적용분야는 코팅, 빌딩 보호제, 실란트 등을 포함한다.

이러한 시스템을 코팅 가능한 형태로 유지하고 겔화를 막기 위해서, 실란은 일반적으로 두 유기적으로 개질된 측쇄와 함께 이용된다.

이러한 코팅 시스템은 매우 내온성이 강하지만, 보통은 단지 적당한 내마모성만을 나타낸다.

3중 및 4중 가교결합 가능한 실란은 졸-겔 방법에서 가공 가능한 형태로 만들어진다. 이러한 방법으로 테트라에톡시실란(TEOS) 또는 메틸트리에톡시실란(MTEOS)과 같은 실란 뿐만 아니라 글리시독시프로필트리에톡시실란(GPTES, Glyeo) 또는 메타크릴프로필트리메톡시실란(MPTS) 등과 같은 유기적으로 개질된 실 란이 촉매 존재 하에 가수 분해되고 사전축합된다. 이는 도포 및 경화 후 표면에 코팅으로 적용될 수 있는 코팅 가능한 졸을 만들어 낸다.

이는 추가적인 유기 결합을 초래하고, 코팅은 일반적으로 높은 가교결합 가능성과 내화학물질성 뿐만 아니라, 내스크래치성을 갖는다.

그러나, 낮은 인화점을 갖고 제거하기 어려운 메탄올, 에탄올과 같은 저분자 알코올이 합성 중에 생성된다. 이것은 DE 198 16 136 A1에 기술된 것과 같이 제거되거나, DE 100 63 519 A1에 기술된 것과 같이 상분리에 의해 분리될 수 있다. 또 다른 문제는 축합 반응의 조절 불가한 계속성으로부터 기인한 제한된 사용 가능 기간이다.

그러므로, 본 발명의 목적은 상기 기술된 단점을 회피하는, 서론에 따른 실란 코팅 제조 방법을 창출하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이러한 목표는 사전축합 되지 않거나 단지 최소한으로 사전축합된 하나 또는 몇몇 실란이 반응물에 첨가되고, 이렇게 만들어진 코팅 물질이 기질에 도포된 후 경화되는 실란 코팅 제조 방법에 의해 성취된다.

놀랍게도, 더 고분자이면서 단지 약하게 사전가교결합된 실란과 적절한 반응물을 포함하는 반응을 통해서, 새로운 부류의 코팅 물질이 생성될 수 있음이 밝혀졌다. 당해 기술분야의 현 상태에 따르면, 실란은 사전축합 종이 나타나는 졸-겔 방법에 의해 가공된다. 사전축합 반응이 대부분 또는 완전히 회피되는 본 발명에 따른 접근은 사용 가능 기간에 관해서 제한이 없다는 점에서, 그리고 추가적으로, 코팅 물질의 더 나은 특질, 특히 높은 내스크래치성이 얻어진다는 점에서 유리하다.

본 발명에 따르면, 실란(들)의 분자량은 200보다 크고, 특히 300보다 크고, 바람직하게는 500보다 크고, 가장 바람직하게는 1000보다 커야 한다.

실란의 분자량이 크다는 것은 중요하다. 그러므로 반응은 미축합 실란이 증발되지 않으면서 표면에서 시작될 수 있다.

본 발명은 실란(들)이 수소 결합을 형성하기에 적합한 유기 측쇄에 분극 기를 가지는 것을 포함한다. 또한, 본 발명에 따르면, 실란(들)의 증기압은 20℃에서 2 미만, 바람직하게는 1 미만 및 가장 바람직하게는 0.5 hPa 미만이다.

그러므로 경화 전에, 실란(들)이 동질 또는 비동질의 실란(들)과 또는 유기 단량체, 올리고머 또는 중합체와 유기 가교결합을 하는 것은 유용할 수 있다.

이는 더 큰 분자량의 실란을 생산하는, 유기 작용에 의한 두 실란 또는 실란과 유기 분자 사이의 유기 가교결합으로 알 수 있다.

예를 들어, 실란(들)은 디올 또는 폴리올과 사전가교결합된 이소시아노실란일 수 있다.

이와 관련하여, 유기 분자량은 바람직하게는 무기 분자량보다 크다.

실란으로, 특히 다음과 같은 것이 고려된다: 3-아미노프로필트리에톡시실란, 아미노에틸아민프로필트리메톡시실란, 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란, 아미노에틸아미노프로필실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-시클로헥실-3-아미노프로필-트리메톡시실란, 벤질아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란, 비닐벤질아미노-에틸아미노프로필트리메톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 비닐디메톡시메틸실란, 비닐(트리스)메톡시에톡시실란, 비닐메톡시메틸실란, 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란, 비닐트리아세톡시실란, 메틸트리메톡시실란, n-헥실트리메톡시실란, n-옥틸트리에톡시실란, 프로필트리메톡시실란, 프로필트리에톡시실란, t-부틸트리메톡시실란, 이소부틸트리에톡시실란, 클로로프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란 글리시독시프로필-메틸디에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 메르캅토프로필트리메톡시실란, 비스-트리에톡시실릴프로필디술피도실란, 비스-트리에톡시실릴프로필디술피도실란, 비스-트리에톡시실릴프로필테트라술피도실란, 테트라에톡시실란, N-시클로헥실아미노메틸메틸디에톡시실란, n-시클로헥실아미노메틸트리에톡시실란, n-페닐아미노메틸트리메톡시실란, (메타크릴옥시메틸)메틸디메톡시실란, 메타크릴-옥시메틸트리메톡시실란, (메타크릴옥시메틸)메틸디에톡시실란, 메타크릴옥시메틸-트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리아세톡시실란, (이소시아네이토메틸)메틸디메톡시실란, 3-이소시아네이토프로필트리메톡시실란, 3-트리메톡시실릴메틸-O-메틸카르바메이트, n-디메톡시-(메틸)실릴메틸-O-메틸카르바메이트, 3-(트리에톡시실릴)프로필 숙신산 무수물, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 트리메틸에톡시실란, 이소옥틸트리메톡시실란, 이소옥틸트리에톡시실란, 헥사데실트리메톡시실란, (옥타데실)메틸디메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, (시클로헥실)메틸디메톡시실란, 디시클로펜틸디메톡시실란 및 테트라에틸실리케이트.

본 발명의 정황상 물 함량은 최대 5%, 바람직하게는 1%이어야 하고, 가장 바람직하게는 반응이 물이 없는 상태에서 일어나야 한다.

공기 습도는 일반적으로 반응에 지장을 주지 않는다.

더욱이, 목적에 따르면, 실란(들)은 최대 5%, 바람직하게는 1% 및 가장 바람직하게는 무기적이지 않게 사전가교결합되어야 한다.

반응물로서 20% 까지, 바람직하게는 0.5 내지 50 중량%, 루이스 산 또는 루이스 염기가, 특히 전이 금속 착물, 염 또는 입자, 바람직하게는 마이크로- 또는 나노 입자의 형태로 사용되는 것 또한 본 발명의 일부이다.

이러한 정황에서, 전이 금속 착물, 염 또는 입자는 바람직하게는 티타늄, 알루미늄, 주석 또는 지르코늄 착물이어야 한다.

입자, 특히 마이크로-, 준마이크로- 또는 나노 입자가 충진재로서 첨가되는 것 또한 제공될 수 있다.

본 발명의 목적은 용매, 특히 알코올, 아세테이트, 에테르 또는 반응 희석제의 첨가를 포함한다.

본 발명은 또한 소광제, 결합 분산제(linkage dispersing agent), 소포제, 왁스, 살생물제, 보존제 또는 안료의 첨가를 포함한다.

본 발명의 추가적인 확장은 코팅 물질의 기질에의 습식 화학적 적용, 특히 분무, 침지, 플러딩, 롤링, 페인팅 또는 그 밖에 진공 증착에 의한 적용으로 구성된다.

본 발명에 따르면, 기질은 금속, 합성, 세라믹, 락카, 직물 또는 천연 물질, 예를 들면 나무 또는 피혁, 유리, 광물질 또는 복합재 물질로 만들어진다.

추가적으로, 본 발명은 코팅 물질이, 실온부터 1200℃까지, 바람직하게는 실온부터 250℃까지의 온도에서 적용된 후에 경화되는 것을 수반하는데, 이 때 경화는 바람직하게는 열적으로, 극초단파 복사 또는 UV 복사에 의해 행해진다.

본 발명에 따른 방법으로 생산된 실란 코팅 또한 본 발명에 포함된다.

게다가, 내스크래치성, 내식성, 세정 용이성, 내지문성, 비반사성, 방담성, 스케일링 보호(scaling protection), 확산 장벽, 방사선 방호 코팅으로써, 또는 자가 세척, 항균, 항미생물, 마찰 및 친수성 코팅은 본 발명의 일부이다.

하기 실시 태양은 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

실시태양 1

11.8 g의 헥산디올을 49.5 g의 ICTES (이소시아네이토프로필트리에톡시실란)과 함께 50℃까지 교반하며 가열하고, 0.1 g의 디부틸틴디라우레이트를 첨가하였다. 50℃에서 30분 동안 계속 교반하고, 실온으로 식혔다. 5 g의 부가물 (상기 참조)을 10 g의 1-메톡시-2-프로판올에 용해시키고, 0.2 g의 알루미늄 아세틸아세토네이트를 첨가하였다. 폴리카보네이트 패널에의 적용 (예 플러딩) 후에, 120℃에서 50 분 동안 공기 순환 오븐(circulating air oven)에서 경화를 수행하였다. 생산된 코팅은 우수한 내스크래치성을 나타낸다.

실시태양 2

30.0 g의 데스모펜(desmophen) 1145을 4.3 g의 ICTES (이소시아네이토프로필트리에톡시실란)과 50℃까지 교반하며 가열하고, 0.15 g의 디부틸틴디라우레이트를 첨가하였다. 50℃에서 1 시간 동안 교반하고, 실온으로 식혔다. 10 g의 생성물 (상기 참조)을 8 g의 1-메톡시-2-프로판올에 용해시키고, 0.1 g의 알루미늄 아세틸아세토네이트를 첨가하였다. 분사 적용방식을 이용하여 생산된 코팅 용액으로 철판을 코팅하고, 그 후 150℃에서 60분 동안 공기 순환 오븐에서 경화시켰다. 층은 높은 내스크래치성과 내식성을 나타낸다.

실시태양 3

22.1 g의 아미노프로필트리에톡시실란을 27.8 g의 글리시독시프로필트리에톡시실란과 45℃에서 교반시키고, 45분 동안 그 온도에서 방치하였다. 10 g의 반응성 혼합물을 12 g의 이소프로판올에 용해시키고, 0.3 g의 아세틸 아세톤을 첨가하였다. 알루미늄 판에 플러딩한 후, 120℃에서 20분 동안 공기 순환 오븐에서 피복을 경화시켰다. 피복은 높은 내스크래치성과 내식성을 나타낸다.

실시태양 4

24.8 g의 3-메톡시프로필트리에톡시실란을 12 g의 1-메톡시-2-프로판올에 녹이고, 2.5 g의 에베크릴(ebecryl) 1259 및 2.0 g의 데스모뒤어(desmodur) N 3300를 첨가하고, 40℃에서 2시간 동안 진정시켰다. 그 후, 0.24 g의 지르코늄 아세틸아세토네이트를 혼합물에 첨가하였다. 그 혼합물을 PMMA 패널에 플러딩으로 적용 하고 수은 중압 램프로 약 2.5 J/cm²을 조사한 후에, 80℃에서 2시간 동안 진정시켰다. 층은 높은 내스크래치성과 내마모성 및/또는 산 및 염기에 대한 화학반응 저항성을 나타낸다.

Claims (18)

1. 사전축합되지 않거나 단지 최소한으로 사전축합 된 하나 또는 몇몇 실란이 반응물에 첨가되고, 이렇게 생산된 코팅 물질을 기질에 도포한 후 경화시키는 것을 특징으로 하는 실란 코팅 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 실란(들)의 분자량이, 200보다 큰, 특히 300보다 큰, 바람직하게는 500보다 큰, 가장 바람직하게는 1000보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 실란(들)이 수소 결합을 형성하는데 적절한 유기 측쇄에 분극 기를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 실란(들)의 증기압이 20℃에서 2 hPa보다 작은, 바람직하게는 1 hPa보다 작은, 그리고 가장 바람직하게는 0.5 hPa보다 작은 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 실란(들)이 경화되기 전에 동종 또는 비동종의 실란 또는 유기 단량체, 올리고머 또는 중합체와 유기 가교결합 반응을 하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 무기 분자량보다 유기 분자량이 더 큰 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 물 함량이 최대 5 %, 바람직하게는 최대 1 %이고 가장 바람직하게는 물이 전혀 없이 반응이 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항에 있어서, 실란(들)은 최대 5 %, 바람직하게는 1 % 사전가교결합되고, 가장 바람직하게는 무기적으로 사전가교결합되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제1항에 있어서, 반응물로 20% 까지, 바람직하게는 0.5 내지 50 중량%, 루이스 산 또는 루이스 염기가, 특히 전이 금속 착물, 염 또는 입자, 바람직하게는 마이크로- 또는 나노 입자의 형태로 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제9항에 있어서, 전이 금속 착물, 염 또는 입자가 바람직하게는 티타늄, 알루미늄, 주석 또는 지르코늄 착물인 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제1항에 있어서, 입자, 특히 마이크로-, 준마이크로- 또는 나노 입자가 충진재로서 첨가되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제1항에 있어서, 용매, 특히 알코올, 아세테이트, 에테르 또는 반응 희석제 를 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제1항에 있어서, 소광제, 결합 분산제(linkage dispersing agent), 소포제, 왁스, 살생물제, 보존제 또는 안료의 첨가를 특징으로 하는 방법.
14. 제1항에 있어서, 코팅 물질의 기질에의 습식 화학적 적용, 특히 분무, 침지, 플러딩, 롤링, 페인팅 또는 그 밖에 진공 증착에 의한 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제14항에 있어서, 기질이 금속, 합성, 세라믹, 락카, 직물 또는 천연 물질, 예를 들면 나무 또는 피혁, 유리, 광물질 또는 복합재 물질로 만들어지는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제14항에 있어서, 코팅 물질이 실온부터 1200℃까지, 바람직하게는 실온부터 250℃까지의 온도에서 적용 후 경화되고, 경화가 바람직하게는 열적으로, 극초단파 복사 또는 UV 복사로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 실란 코팅.
18. 내스크래치성, 내식성, 세정 용이성, 내지문성, 비반사성, 방담성, 스케일링 보호(scaling protection), 확산 장벽, 방사선 방호 코팅으로써, 또는 자가 세척, 항균, 항미생물, 마찰 및 친수성 코팅으로서의 제17항에 따른 코팅의 용도.