광촉매 조성물, 이를 포함하는 광경화성 조성물 및 이를 이용한 광경화 수지의 제조방법
Photocatalyst Composition, Photocurable Composition Comprising Same and Method for Preparing Photocured Resin by Using Same
특허 요약
본 발명은 광촉매 조성물, 이를 포함하는 광경화성 조성물 및 이를 이용한 광경화 수지의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 광촉매 조성물은 열 활성 지연 형광(TADF) 성질을 갖는 광촉매; 및 이온성 공개시제를 포함하며, 이들의 결합 사용 및 조성의 최적화를 통해 소량의 광촉매로도 라디칼 생성 효율이 매우 뛰어난 광개시 시스템을 형성할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 광촉매 조성물을 이용하여 단량체를 중합시키는 경우 중합율이 우수한 광경화 수지를 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 사용되는 광촉매의 양이 매우 적기 때문에 심부 경화가 가능하다. 또한, 본 발명에서는 가시광을 이용하여 중합 반응을 개시하므로 UV 투과가 불가능한 매트릭스 내의 경화가 가능하며, 가시광을 흡수함에도 투명성이 높은 수지를 제조할 수 있다.
청구항
번호청구항
1

열 활성 지연 형광(thermally activated delayed fluorescence, TADF) 성질을 갖는 광촉매; 및 이온성 공개시제(co-initiator)를 포함하며,상기 이온성 공개시제가 음이온성 공개시제 및 양이온성 공개시제를 포함하고, 상기 광촉매가 하기 화학식 2로 표시되는, 광촉매 조성물:[화학식 2]상기 화학식 2에서, X1 내지 X10은, 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로젠 원자, -NO2, -CN, -COOR(R은 수소 또는 C1-C24 알킬), 또는 치환 또는 비치환된 C1-C24 알킬(alkyl), C2-C24 알케닐(alkenyl), C2-C24 알키닐(alkynyl), C1-C24 알콕시(alkoxy) 또는 C4-C18 아릴(aryl)이고,X는 F, Cl, Br 및 I로 구성된 군에서 선택되는 할로젠 원자이며, n은 2이고, m은 3 내지 4의 정수이며, l은 0 또는 1 이고, n+m+l은 5 내지 6의 정수이다.

2

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3

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4

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5

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6

제 1 항에 있어서,상기 광촉매 및 공개시제의 몰비가 1:10 내지 1:5,000인, 광촉매 조성물.

7

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8

제 1 항에 있어서,상기 음이온성 공개시제가 보레이트염 화합물인, 광촉매 조성물.

9

제 1 항에 있어서,상기 음이온성 공개시제가 하기 화학식 4로 표시되는, 광촉매 조성물:[화학식 4]상기 화학식 4에서, R3는 C1-C24 알킬 또는 -CH2SiR'3 (R'은 수소 또는 C1-C24 알킬)이고,Ar1 내지 Ar3는, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C4-C18 아릴이며,Z+는 Li+, K+, Na+, Rb+, 또는 치환 또는 비치환된 사프라닌(safranin) 이온, 피릴륨(pyrylium) 이온, 시아닌(cyanine) 이온, 아이오도늄(iodonium) 이온, 설포늄(sulfonium) 이온, 포스포늄(phosphonium) 이온 또는 암모늄(ammonium) 이온이다.

10

제 1 항에 있어서,상기 양이온성 공개시제가 아이오도늄염, 설포늄염 및 포스포늄염으로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물인, 광촉매 조성물.

11

제 1 항에 있어서,상기 양이온성 공개시제가 하기 화학식 6으로 표시되는 아이오도늄염 화합물인, 광촉매 조성물:[화학식 6]상기 화학식 6에서, Ar4 및 Ar5는, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C4-C18 아릴이며,Z-는 PF6-, SbF6-, AsF6-, BF4-, (C6F5)4B-, Cl-, Br-, HSO4-, CF3SO3-, FSO3-, CH3SO3-, ClO4-, PO4-, NO3-, SO4-, CH3SO4-, 또는 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬설포네이트, C2-C20 할로알킬설포네이트, C4-C10 아릴설포네이트, 캄포설포네이트(camphorsulfonate), C1-C20 퍼플루오로알킬설포닐메타이드 또는 C1-C20 퍼플루오로알킬설포닐이미드 이온이다.

12

제 1 항에 있어서,상기 양이온성 공개시제가 하기 화학식 7로 표시되는 설포늄염 화합물인, 광촉매 조성물:[화학식 7]상기 화학식 7에서, Ar6 내지 Ar8은, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C4-C18 아릴이며,Z-는 PF6-, SbF6-, AsF6-, BF4-, (C6F5)4B-, Cl-, Br-, HSO4-, CF3SO3-, FSO3-, CH3SO3-, ClO4-, PO4-, NO3-, SO4-, CH3SO4-, 또는 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬설포네이트, C2-C20 할로알킬설포네이트, C4-C10 아릴설포네이트, 캄포설포네이트(camphorsulfonate), C1-C20 퍼플루오로알킬설포닐메타이드 또는 C1-C20 퍼플루오로알킬설포닐이미드 이온이다.

13

제 1 항에 있어서,상기 양이온성 공개시제가 하기 화학식 8로 표시되는 포스포늄염 화합물인, 광촉매 조성물:[화학식 8]상기 화학식 8에서,R4는 수소, 중수소, 할로젠 원자, -NO2, -CN, -COOR, -NRCOCH3, -SR, -COONHxR2-x, NHxR2-x, 또는 치환 또는 비치환된 C1-C24 알킬(alkyl), C2-C24 알케닐(alkenyl), C2-C24 알키닐(alkynyl), C1-C24 알콕시(alkoxy) 또는 C4-C18 아릴(aryl)이며, R은 수소 또는 C1-C24 알킬이고, x는 0 내지 2의 정수이며,Ar9 내지 Ar11은, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C4-C18 아릴이고,Z-는 PF6-, SbF6-, AsF6-, BF4-, (C6F5)4B-, Cl-, Br-, HSO4-, CF3SO3-, FSO3-, CH3SO3-, ClO4-, PO4-, NO3-, SO4-, CH3SO4-, 또는 치환 또는 비치환된 C1-C20 알킬설포네이트, C2-C20 할로알킬설포네이트, C4-C10 아릴설포네이트, 캄포설포네이트(camphorsulfonate), C1-C20 퍼플루오로알킬설포닐메타이드 또는 C1-C20 퍼플루오로알킬설포닐이미드 이온이다.

14

에틸렌성 불포화 결합을 갖는 중합성 단량체;열 활성 지연 형광 성질을 갖는 광촉매; 및 이온성 공개시제를 포함하는, 광경화성 조성물로서,상기 이온성 공개시제가 음이온성 공개시제 및 양이온성 공개시제를 포함하며, 상기 광촉매가 하기 화학식 2로 표시되는, 광경화성 조성물:[화학식 2]상기 화학식 2에서, X1 내지 X10은, 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로젠 원자, -NO2, -CN, -COOR(R은 수소 또는 C1-C24 알킬), 또는 치환 또는 비치환된 C1-C24 알킬(alkyl), C2-C24 알케닐(alkenyl), C2-C24 알키닐(alkynyl), C1-C24 알콕시(alkoxy) 또는 C4-C18 아릴(aryl)이고,X는 F, Cl, Br 및 I로 구성된 군에서 선택되는 할로젠 원자이며, n은 2이고, m은 3 내지 4의 정수이며, l은 0 또는 1 이고, n+m+l은 5 내지 6의 정수이다.

15

제 14 항에 있어서,상기 광촉매가 중합성 단량체 100몰에 대하여 0.00001 내지 0.01몰 사용되는, 광경화성 조성물.

16

에틸렌성 불포화 결합을 갖는 중합성 단량체; 열 활성 지연 형광 성질을 갖는 광촉매; 및 이온성 공개시제를 포함하는 광경화성 조성물에 가시광을 조사하여, 중합성 단량체를 중합시켜 광경화 수지를 제조하는 단계를 포함하는, 광경화 수지의 제조방법으로서, 상기 이온성 공개시제가 음이온성 공개시제 및 양이온성 공개시제를 포함하고, 상기 광촉매가 하기 화학식 2로 표시되는, 광경화 수지의 제조방법:[화학식 2]상기 화학식 2에서, X1 내지 X10은, 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로젠 원자, -NO2, -CN, -COOR(R은 수소 또는 C1-C24 알킬), 또는 치환 또는 비치환된 C1-C24 알킬(alkyl), C2-C24 알케닐(alkenyl), C2-C24 알키닐(alkynyl), C1-C24 알콕시(alkoxy) 또는 C4-C18 아릴(aryl)이고,X는 F, Cl, Br 및 I로 구성된 군에서 선택되는 할로젠 원자이며, n은 2이고, m은 3 내지 4의 정수이며, l은 0 또는 1 이고, n+m+l은 5 내지 6의 정수이다.

17

제 16 항에 있어서,상기 가시광 조사가 1 내지 240초 동안 수행되는, 광경화 수지의 제조방법.

18

제 16 항에 있어서, 상기 가시광 조사 전, 질소 가스로 탈기(degassing)하는 단계를 수행하는, 광경화 수지의 제조방법.

19

제 16 항에 있어서,제조된 수지에 가시광을 추가적으로 조사하는 단계를 더 포함하는, 광경화 수지의 제조방법.

20

제 19 항에 있어서, 제조된 수지를 기판 상에 1㎛ 내지 8mm 두께로 도포한 후 가시광을 추가적으로 조사하는, 광경화 수지의 제조방법.