이미다졸과 딜스-알더 기능기가 말단에 도입된 고분자, 이를 이용한 잠재성 경화제 제조방법, 일액형 에폭시/맥신 복합소재 및 그의 제조방법
Polymer having imidazole and Diels-Alder functional groups introduced at terminals, method for producing latent curing agent using the same, one-component epoxy/MXene composite material and method for producing the same
특허 요약
에폭시 레진 및 잠재성 경화제를 혼합하여, 제1 혼합물을 제조하는 단계, 상기 제1 혼합물과, 기능화된 전자파 차폐소스를 혼합하여, 제2 혼합물을 제조하는 단계, 및 상기 제2 혼합물을 건조시켜, 일액형 에폭시/맥신 복합소재를 제조하는 단계를 포함하는, 일액형 에폭시/맥신 복합소재 제조방법이 제공된다.
청구항
번호청구항
1

하기 화학식 1로 표시되는 이미다졸(imidazole); 및딜스-알더(Diels-Alder) 기능기를 포함하는, 고분자 화합물.003c#화학식 1003e#(상기 화학식 1에서,ρ, σ는 R1 및 R2를 포함하는 탄소의 반복 단위를 포함하되, 각각 독립하여 1 이상 내지 20 이하를 포함하고,R1, R2는 각각 독립하여 수소, 및 탄소수 1 이상 내지 20 이하의 알킬기를 포함하고,m 및 n은 폴리에테르 단위체의 함량(mol %)을 포함하되, 0003c#m≤1000, 0≤n003c#1000, 및 m + n = 1000을 포함하고,Z는 말단 고리 및 폴리메타크릴레이트 주쇄를 연결하는 링커를 포함하고,p는 하기 화학식 2로 표시되는 물질을 포함하는 군에서 지방족, 및 방향족 유도체, 또는 -H, -CH3, -COOH, -CHO, -OH, -NH2, -C6H6, -(C6H6)2, 및 N3로 포함하는 군으로부터 선택되는 유도체를 포함하고,x는 다아엔(diene) 또는 친다이엔(dienophile)을 포함하는 군에서 지방족, 및 방향족 유도체, 또는 -H, -CH3, -COOH, -CHO, -OH, -NH2, -C6H6, -(C6H6)2, 및 N3로 포함하는 군으로부터 선택되는 유도체를 포함함.)003c#화학식 2003e#(상기 화학식 2에서,A-C는 -CHO, -COOH, -COOR, -C=NR, -H, -N3, -NO2, -N=R, -NH2, -NHR, -NR2, -NR3, -OH, -OCR, -OR, -POH, -P0R, -PO2H, -PO2R, -PO3H, -PO3R, -SH, -SR, -SOH, -SOR, -S02H, -S02R, -SO3H, SO3R, =O, =N, =S 및 -C6H5를 포함하는 군으로부터 선택됨.)

2

제1 항에 있어서,상기 Z는 상기 말단 고리 및 상기 폴리메타크릴레이트 주쇄를 연결하는 상기 링커로 -COOCH2ORO-, -COOCH2OROCO-, -COOCH2ORCOO-, -COOCH2OCORO-, -COOCH2ORNHCO-, -COOCH2OROCO(CH2)2OCO-, -COOCH2ORCO-, -COOCH2OROCO(CH2)2OCOR-, -COOCH2OCO(C6H6)2RO-, -COOCH2OCO(C6H6)2ROCO-, -COOCH2OCO(C6H6)2RCOO-, -COOCH2OCO(C6H6)2RNHCO-, -COOCH2OCO(C6H6)2ROCO(CH2)2OCO-, -COOCH2OCO(C6H6)2ROCO(CH2)2OCORO-, -COOCH2OCORO(C6H6)2-, -COOCH2OCOROCO(C6H6)2-, -COOCH2OCORCOO(C6H6)2-, -COOCH2OCORNHCO(C6H6)2, -COOCH2OCORO(C6H6)2ORO-, -COOCH2OCORO(C6H6)2ORCO-, -COOCH2OCORO(C6H6)2ORCOO-, -COOCH2OCOROCO(C6H6)2ORO-, -COOCH2OCOROCO(C6H6)2ORCO-, -COOCH2OCOROCO(C6H6)2ORCOO-, -COOCH2OCORCOO(C6H6)2ORO-, -COOCH2OCORCOO(C6H6)2ORCO-, -COOCH2OCORCOO(C6H6)2ORCOO-, -COOCH2SRO-, -COOCH2SROCO-, -COOCH2SRCOO-, -COOCH2SRO-, -COOCH2SRNHCO-, -COOCH2SROCO(CH2)2OCO-, -COOCH2SRCO-, -COOCH2SROCO(CH2)2OCOR-, -COOCH2SO2RO-, -COOCH2SO2ROCO-, -COOCH2SO2RCOO-, -COOCH2SO2RNHCO-, -COOCH2SO2ROCO(CH2)2OCO-, -COOCH2SO2ROCO(CH2)2OCOR-, -COOCH2SO2RCO-, -COOCH2ORSRO-, -COOCH2ORSROCO-, -COOCH2ORSRCOO-, -COOCH2ORSRNHCO-, -COOCH2ORSROCO(CH2)2OCO-, -COOCH2ORSROCO(CH2)2OCOR-를 포함하는 군으로부터 선택되는 지방족 또는 방향족 유도체를 포함하고,여기에서, R은 수소, 및 탄소수 1 이상 내지 20 이하의 알킬기를 포함하는, 고분자 화합물.

3

제1 항에 있어서,5,000 이상 내지 5,000,000 이하의 중량평균 분자량을 포함하는, 고분자 화합물.

4

제1 항에 있어서,상기 화학식 2에서,x는 하기 다아엔(diene) 또는 친다이엔(dienophile)을 포함하는 군에서 지방족, 및 방향족 유도체, 또는 -H, -CH3, -COOH, -CHO, -OH, -NH2, -C6H6, -(C6H6)2, 및 N3로 포함하는 군으로부터 선택되는 유도체를 포함하는, 고분자 화합물.

5

하기 화학식 3으로 표시되는 메틸 메타크릴레이트 구조의 단량체를, 하기 화학식 4로 표시되는 개시제 존재 하에서 반응시켜, 하기 화학식 1로 표시되는 메틸메타아크릴레이트 고분자를 제조하는 것을 포함하는, 고분자 화합물 제조방법.003c#화학식 3003e#003c#화학식 4003e#(상기 화학식 3 및 상기 화학식 4에서,X1은 유도체를 연결하는 링커로서 -O-, -COO-, -NH-, -S-, 및 -SOO-를 포함하는 군으로부터 선택되는 유도체를 포함하고,X2는 이미다졸 유도체 그룹 또는 퓨란 유도체 그룹으로 끝나는 기능기를 포함하고,Z는 -C12H25, -C6H6, -NRC6H6, -OC2H5, -S-C12H25, -C6H6CN, -S(CH3)2CO2C5F5, -N(C5H5)2, -C4H4N, -N(CH3)2C5H5N, -C2H5, -SCH3, -C5H9NO, -O-C5H5, -N-CH(C2H5)2, 및 -SCH2C5H5를 포함하는 군으로부터 선택됨.)003c#화학식 1003e#(상기 화학식 1에서,ρ, σ는 R1 및 R2를 포함하는 탄소의 반복 단위를 포함하되, 각각 독립하여 1 이상 내지 20 이하를 포함하고,R1, R2는 각각 독립하여 수소, 및 탄소수 1 이상 내지 20 이하의 알킬기를 포함하고,m 및 n은 폴리에테르 단위체의 함량(mol %)을 포함하되, 0003c#m≤1000, 0≤n003c#1000, 및 m + n = 1000을 포함하고,Z는 말단 고리 및 폴리메타크릴레이트 주쇄를 연결하는 링커를 포함하고,p는 하기 화학식 2로 표시되는 물질을 포함하는 군에서 지방족, 및 방향족 유도체, 또는 -H, -CH3, -COOH, -CHO, -OH, -NH2, -C6H6, -(C6H6)2, 및 N3로 포함하는 군으로부터 선택되는 유도체를 포함하고,x는 다아엔(diene) 또는 친다이엔(dienophile)을 포함하는 군에서 지방족, 및 방향족 유도체, 또는 -H, -CH3, -COOH, -CHO, -OH, -NH2, -C6H6, -(C6H6)2, 및 N3로 포함하는 군으로부터 선택되는 유도체를 포함함.)003c#화학식 2003e#(상기 화학식 2에서,A-C는 -CHO, -COOH, -COOR, -C=NR, -H, -N3, -NO2, -N=R, -NH2, -NHR, -NR2, -NR3, -OH, -OCR, -OR, -POH, -P0R, -PO2H, -PO2R, -PO3H, -PO3R, -SH, -SR, -SOH, -SOR, -S02H, -S02R, -SO3H, SO3R, =O, =N, =S 및 -C6H5를 포함하는 군으로부터 선택됨.)

6

다이엔 퓨란(diene furan) 및 친다이엔체(dienophile) 말레이미드 사이의 딜스-알더(Diels-Alder) 반응으로 결합되는 이미다졸계 화합물을 포함하는, 잠재성 경화제.

7

제6 항에 있어서,80 ℃ 이상 내지 200 ℃ 이하에서 경화가 시작되는 것을 포함하는, 잠재성 경화제.

8

이미다졸 부분(imidazole moiety, Im), 퓨란 부분(furan moiety, Fu), 폴리프로필렌-브로민(polypropylene-bromine, PP-Br), 아니솔(anisole), 트리스 2-피리딜메틸아민(Tris 2-pyridylmethylamine, TPMA), 및 브롬화 제2 구리-TPMA 복합체(Copper(II) bromide-TPMA complex, Cu(II)Br2-TPMA complex)를 혼합하여, 예비 물질을 제조하는 단계;상기 예비 물질을 탈산소화하고, 탈산소화된 상기 예비 물질과, 아니솔에 용해된 질소가 제거된 제2 주석 2-에틸헥사노에이트(Tin(II) 2-ethylhexanoate, Sn(II)EH2) 용액을 혼합하여, 혼합물을 제조하는 단계;상기 혼합물을 냉각하고, 공기 중에 노출시켜 반응을 중단시키고, 헥산(hexane)에 침전시켜 비-반응된 모노머를 제거하고, 침전물을 획득하는 단계; 및상기 침전물에서 잔류 물질을 제거하는 단계를 포함하는, 잠재성 경화제 제조방법.

9

퓨란과 이미다졸을 포함하는 고분자를 합성하는 단계; 및상기 고분자 및 빌딩 블록을 가지는 단분자를 습식 공정으로 혼합하여, 잠재성 경화제를 제조하는 단계를 포함하는, 잠재성 경화제 제조방법.

10

제9 항에 있어서,상기 잠재성 경화제를 제조하는 단계는,상기 고분자 및 상기 빌딩 블록을 가지는 단분자를 혼합하고, 유기 용매에 용해시키고, 수용성 고분자와 혼합하여, 현탄액을 제조하는 단계; 및상기 현탄액을 가열하는 단계를 포함하는, 잠재성 경화제 제조방법.

11

제10 항에 있어서,상기 고분자는, 폴리이미다졸릴메타크릴레이트-코-폴리푸르푸릴메타크릴레이트(polyimidazolyl methacrylate-co-polyfurfuryl methacrylate, PIm50-PFu50)를 포함하고,상기 빌딩 블록을 가지는 단분자는, 말레이미드 그룹(maleimide group)을 포함하고,상기 유기 용매는, 다이클로로메테인(dichloromethane, DCM)을 포함하고,상기 수용성 고분자는, 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol, PVA)을 포함하는, 잠재성 경화제 제조방법.

12

다이엔, 친다이엔체 및 이미다졸계 화합물을 혼합하여 제1 혼합용액을 수득하는 단계;상기 제1 혼합용액에 계면활성제를 혼합하여 제2 혼합용액을 수득하는 단계; 및상기 제2 혼합용액을 후처리하여 잠재성 경화제를 수득하는 단계를 포함하되,상기 제2 혼합용액을 수득하는 단계는 0 ℃ 이상 내지 150 ℃ 이하의 온도범위에서 수행되는 것을 포함하는, 잠재성 경화제 제조방법.

13

제12 항에 있어서,상기 이미다졸계 화합물은 하기 화학식 5로 표시되는 것을 포함하는, 잠재성 경화제 제조방법.003c#화학식 5003e#(상기 화학식 5에서,A1-A4는 각각 독립하여 수소 원자, 탄소수 1-15의 알킬기, 페닐기, 또는 헤테로고리 화합물임)

14

대상체에 도포되는 에폭시 레진;상기 대상체에 도포된 상기 에폭시 레진을 경화시키는 잠재성 경화제; 및상기 잠재성 경화제에 의해 경화된 상기 에폭시 레진이 도포된 상기 대상체의 전자파를 차폐하는 기능화된 전자파 차폐소스를 포함하는, 일액형 에폭시/맥신 복합소재.

15

제14 항에 있어서,페이스트(paste) 제형을 가지되,전자파 차폐재 또는 줄 히터(Joule heater)로 사용되는 것을 포함하는, 일액형 에폭시/맥신 복합소재.

16

제14 항에 있어서, 상기 에폭시 레진과 기능화된 상기 전자파 차폐소스의 무게비는 100: 1 이상 내지 100:99 이하인 것을 포함하는, 일액형 에폭시/맥신 복합소재.

17

제14 항에 있어서, 상기 에폭시 레진과 기능화된 상기 전자파 차폐소스의 무게비는 100:1인 것을 포함하는, 일액형 에폭시/맥신 복합소재.

18

제14 항에 있어서, 상기 잠재성 경화제는, 이미다졸계 잠재성 경화제를 포함하고,기능화된 상기 전자파 차폐소스는, 맥신 및 알킬화 3,4-디하이드록시-페닐알라닌을 포함하는, 일액형 에폭시/맥신 복합소재.

19

에폭시 레진 및 잠재성 경화제를 혼합하여, 제1 혼합물을 제조하는 단계;상기 제1 혼합물과, 기능화된 전자파 차폐소스를 혼합하여, 제2 혼합물을 제조하는 단계; 및상기 제2 혼합물을 건조시켜, 일액형 에폭시/맥신 복합소재를 제조하는 단계를 포함하는, 일액형 에폭시/맥신 복합소재 제조방법.

20

제19 항에 있어서, 기능화된 상기 전자파 차폐소스를 준비하는 단계를 더 포함하되,기능화된 상기 전자파 차폐소스를 준비하는 단계는,상기 전자파 차폐소스가 분산된 분산액을 준비하는 단계; 및상기 분산액과, 용매 중에 기능화 물질이 분산된 기능성액을 혼합하여, 상기 전자파 차폐소스를 기능화시키는 단계를 포함하고,상기 기능화시키는 단계는, 상기 용매를 교환하는 단계를 더 포함하고,상기 일액형 에폭시/맥신 복합소재를 제조하는 단계는, 상기 제2 혼합물을 건조시키기 위해 열처리하는 단계를 포함하되,상기 열처리하는 단계는, 상기 용매가 휘발되는 온도에서 열처리되는 것을 포함하고,전자파 차폐재 또는 줄 히터(Joule heater)로 사용되는 것을 포함하는, 일액형 에폭시/맥신 복합소재 제조방법.

21

제19 항에 있어서, 상기 제2 혼합물을 제조하는 단계는, 상기 제1 혼합물의 상기 에폭시 레진과, 기능화된 상기 전자파 차폐소스의 무게비를 제어하는 단계를 포함하되,상기 무게비를 제어하는 단계는, 상기 에폭시 레진과, 기능화된 상기 전자파 차폐소스의 상기 무게비가 100:1 이상 내지 100:99 이하로 제어되는 것을 포함하는, 일액형 에폭시/맥신 복합소재 제조방법.

22

제21 항에 있어서,상기 무게비를 제어하는 단계는, 상기 에폭시 레진과, 기능화된 상기 전자파 차폐소스의 상기 무게비가 100:1로 제어되는 것을 포함하는, 일액형 에폭시/맥신 복합소재 제조방법.

23

제19 항에 있어서, 상기 잠재성 경화제는, 습식 공정으로 제공되되,상기 잠재성 경화제는, 이미다졸(imidazole)계 잠재성 경화제를 포함하는, 일액형 에폭시/맥신 복합소재 제조방법.

24

제20 항에 있어서, 상기 용매는, 아세톤(acetone)을 포함하고,상기 전자파 차폐소스는, 맥신(MXene)을 포함하고,상기 기능화 물질은, 알킬화 3,4-디하이드록시-페닐알라닌(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-heptadecafluorodecyl 2-amino-3-(3,4-dihydroxyphenyl)propanoate, ADOPA)을 포함하는, 일액형 에폭시/맥신 복합소재 제조방법.