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KR20130082350A - 저굴절 화합물을 포함하는 전도성 고분자 코팅 조성물을 이용한 전도성 고분자 막 - Google Patents

저굴절 화합물을 포함하는 전도성 고분자 코팅 조성물을 이용한 전도성 고분자 막 Download PDF

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Publication number
KR20130082350A
KR20130082350A KR1020120003524A KR20120003524A KR20130082350A KR 20130082350 A KR20130082350 A KR 20130082350A KR 1020120003524 A KR1020120003524 A KR 1020120003524A KR 20120003524 A KR20120003524 A KR 20120003524A KR 20130082350 A KR20130082350 A KR 20130082350A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
conductive polymer
coating composition
weight
polythiophene
polymer coating
Prior art date
Application number
KR1020120003524A
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English (en)
Inventor
안인숙
김덕기
김진환
오대성
류대기
Original Assignee
에스케이씨 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이씨 주식회사 filed Critical 에스케이씨 주식회사
Priority to KR1020120003524A priority Critical patent/KR20130082350A/ko
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Abstract

본 발명은 폴리티오펜계 전도성 고분자 수용액 및 1.3 내지 1.5의 굴절률을 갖는 저굴절 화합물을 포함하는 전도성 고분자 코팅 조성물을 이용하여 제조된 전도성 고분자 막에 관한 것으로서, 상기 막은 낮은 표면저항(우수한 전도도), 초고투명성, 강한 접착력, 강한 내구성 및 저반사율을 가지므로, 접촉식 패널(touch panel)용 상ㆍ하부 전극필름, 모바일 폰용 무기 전계발광소자(EL) 전극 필름 및 디스플레이용 투명전극 필름, TV 브라운관 표면 및 컴퓨터 모니터 화면의 전자파 차폐층으로 응용이 가능하며, 기타 유리, 폴리카보네이트 아크릴판, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 캐스팅 폴리프로필렌(CPP, casting polypropylene) 필름 등에도 유용하게 사용될 수 있다.

Description

저굴절 화합물을 포함하는 전도성 고분자 코팅 조성물을 이용한 전도성 고분자 막{CONDUCTIVE POLYMER MEMBRANE USING A COATING COMPOSITION OF CONDUCTIVE POLYMER COMPRISING LOW REFRACTIVE INDEX MATERIAL}
본 발명은 저굴절 화합물을 포함하는 전도성 고분자 코팅 조성물을 이용한 고분자 막에 관한 것이다.
현재 전도성 고분자 화합물로서 폴리아닐린(Polyaniline, PAN), 폴리피롤(Polypyrrol, PPy) 및 폴리티오펜(Polythiophene, PT) 등이 널리 사용되고 있다. 이들은 중합이 쉽고, 상당히 우수한 전도성과 열적 안정성 및 산화 안정성을 가지고 있다.
이러한 전도성 고분자 화합물들의 전기적 특성을 응용하여 이차 전지의 전극, 전자파 차폐용 소재, 유연성을 가지는 전극, 대전방지용 소재, 부식 방지용 코팅재 등 여러 용도로 사용 가능성이 제안되고 있으나, 가공성의 난점, 열적 및 대기 안정성의 문제, 내환경성의 문제, 가격 등의 문제로 인해서 활발하게 상업화되지 못하고 있는 실정이다.
그러나, 최근 먼지 부착 방지 및 대전 방지용 코팅재료가 주목받으면서 이와 더불어 전자파 차폐에 관한 규격 강화에 의해 전도성 고분자 화합물들이 여러 전자 기기들의 전자파 차폐용 코팅재로서 주목을 받기 시작하였다.
특히, 전도성 고분자가 브라운관 유리표면의 도전성 코팅재로 주목받기 시작한 것은 미국 특허 제 5,035,926호 및 제 5,391,472호에 기재되어 있는 바와 같이, 폴리티오펜계 전도성 고분자인 폴리에틸렌디옥시티오펜(Polyethylene dioxythiophene, PEDT)이 알려지면서부터이다. 이러한 전도성 고분자는 폴리아닐린계, 폴리피롤계 뿐만 아니라 그 외의 폴리티오펜계 전도성 고분자에 비해서 우수한 투명도를 나타낸다.
종래의 폴리에틸렌디옥시티오펜은 전도성을 향상시키기 위해 폴리스틸렌설포네이트와 같은 고분자산염을 도핑 물질로 이용하여 수분산이 가능한 코팅 용액으로 제조되었으며, 알콜 용매와의 혼합성 및 가공성이 뛰어나 브라운관(CRT) 유리, 플라스틱 필름표면 등 다양한 재질에 대한 코팅재로서 사용할 수 있었다. 이러한 수분산 폴리에틸렌디옥시티오펜의 대표적인 예로 현재 판매중인 (주)에이치씨스타아크사의 Clevios P를 들 수 있다. 그러나, 폴리에틸렌디옥시티오펜 전도성 고분자는 투명도가 우수하여도 95% 이상의 고투명도를 유지하기 위해서는 저농도의 폴리에틸렌디옥시티오펜으로 코팅해야 하므로, 일반적인 방법으로는 1 ㏀/㎡ 이하의 표면저항, 바람직하게는 100~1000 Ω/㎡ 범위의 표면저항의 달성이 어렵다.
이와 관련된 종래 기술로서, 대한민국 특허공개 제2000-10221호는 폴리에틸렌디옥시티오펜, 알콜류의 용매, 아마이드 용매, 폴리에스터계 수지 바인더 등을 함유한 전도성 고분자 조성물을 개시하고 있으며, 대한민국 특허공개 제2005-66209호는 폴리에틸렌디옥시티오펜, 알콜류의 용매, 아마이드 용매 및 실란 커플링제 등을 함유한 전도성 광확산 필름 코팅 조성물을 개시하고 있다. 상기 조성물은 표면저항 100~1000 Ω/㎡ 범위의 전기적 특성을 지니면서 높은 투명성, 강한 접착력 및 내구성을 부여하나, 최근의 디스플레이 장치들은 더 높은 투명성 뿐만 아니라 태양광이나 형광등 등의 외부광이 디스플레이 표면에 비치면서 반사되는 것을 방지하는 성능을 더 요구하고 있다.
이를 위해, 1개 이상의 금속산화물로 이루어진 투명한 층들을 적층한 저반사 필름이 사용되고 있으나, 기존의 필름들은 생산비가 높고, 생산성이 낮으며, 전극용으로 사용할 수 있는 표면저항의 구현이 낮은 단점이 있다.
이에 본 발명자들은 상기 열거한 문제들을 해결할 수 있는 방안을 연구하던 중, 전도성 고분자 용액에 저굴절 화합물을 첨가함으로써 고전도성, 초고투명성, 강한 접착력, 강한 내구성 및 저반사율을 갖춘 전도성 고분자 막을 제조할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 고전도성, 초고투명성, 강한 접착력, 강한 내구성 및 저반사율을 갖는 전도성 고분자 막을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 고분자 막의 제조에 사용되는 전도성 고분자 코팅 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성을 하기 위하여, 본 발명은 폴리티오펜계 전도성 고분자 수용액 및 1.3 내지 1.5의 굴절률을 갖는 저굴절 화합물을 포함하는 전도성 고분자 코팅 조성물을 기판에 도포한 후 건조시켜 제조되며, 하기의 특성을 갖는 전도성 고분자 막을 제공한다:
(1) 100 내지 1000 Ω/㎡의 범위의 표면저항;
(2) 98%를 초과하는 투과도;
(3) 3% 이하의 헤이즈(Haze) 값; 및
(4) 5.5% 미만의 반사율.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (1) 폴리티오펜계 전도성 고분자 수용액; (2) 1.3 내지 1.5의 굴절률을 갖는 저굴절 화합물; (3) 알콜계 유기용매; (4) 아마이드계 유기용매; 및 (5) 폴리에스터, 폴리우레탄, 폴리아크릴 수지 및 알콕시 실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 결합제를 포함하는 전도성 고분자 코팅 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 전도성 고분자 코팅 조성물로부터 제조된 전도성 고분자 막은 100 내지 1000 Ω/㎡의 범위의 표면저항, 초고투명성, 강한 접착력, 강한 내구성 및 저반사율 등의 우수한 특성을 가지므로, 접촉식 패널(touch panel)용 상ㆍ하부 전극필름, 모바일 폰용 무기 전계발광소자(EL) 전극 필름 및 디스플레이용 투명전극 필름, TV 브라운관 표면 및 컴퓨터 모니터 화면의 전자파 차폐층으로 응용이 가능하며, 기타 유리, 폴리카보네이트 아크릴판, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 캐스팅 폴리프로필렌(CPP, casting polypropylene) 필름 등에도 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 실시예 2에서 제조된 전도성 고분자 막의 SEM 사진이다.
하나의 실시형태에 있어서, 본 발명은 폴리티오펜계 전도성 고분자 수용액 및 1.3 내지 1.5의 굴절률을 갖는 저굴절 화합물을 포함하는 전도성 고분자 코팅 조성물을 기판에 도포한 후 건조시켜 제조되며, 하기의 특성을 갖는 전도성 고분자 막을 제공한다:
(1) 100 내지 1000 Ω/㎡의 범위의 표면저항;
(2) 98%를 초과하는 투과도;
(3) 3% 이하의 헤이즈(Haze) 값; 및
(4) 5.5% 미만의 반사율.
상기 기판의 예로는 투명 재질의 기판을 들 수 있으며, 바람직하게는 유리, 캐스팅 폴리프로필렌(CPP, casting polypropylene) 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리카보네이트 및 아크릴 패널이 사용될 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물의 도포 방법은 당업계에 알려진 방법에 의해 수행될 수 있으며, 예를 들어, 바(Bar)코팅, 롤코팅, 플로우 코팅, 딥 코팅 또는 스핀코팅법 등이 사용될 수 있고, 상기 건조는 100 내지 145℃의 온도에서 1 내지 10분 동안 수행될 수 있다. 상기 도포 및 건조에 의해 제조된 전도성 고분자 막은 1 내지 5 ㎛ 두께를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명은 (1) 폴리티오펜계 전도성 고분자 수용액; (2) 1.3 내지 1.5의 굴절률을 갖는 저굴절 화합물; (3) 알콜계 유기용매; (4) 아마이드계 유기용매; 및 (5) 폴리에스터, 폴리우레탄, 폴리아크릴 수지 및 알콕시 실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 결합제를 포함하는, 전도성 고분자 코팅 조성물을 제공한다.
하나의 구현예에서, 본 발명은 (1) 폴리티오펜계 전도성 고분자 수용액 10 내지 70 중량%; (2) 1.3 내지 1.5의 굴절률을 갖는 저굴절 화합물 0.001 내지 40 중량%; (3) 알콜계 유기용매 10 내지 75 중량%; (4) 아마이드계 유기용매 1 내지 10 중량%; 및 (5) 폴리에스터, 폴리우레탄, 폴리아크릴 수지 및 알콕시 실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 결합제 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전도성 고분자 코팅 조성물을 제공한다.
또 다른 구현예에서, 본 발명은 (1) 폴리티오펜계 전도성 고분자 수용액 14 내지 67 중량%; (2) 저굴절 화합물 0.005 내지 35 중량%; (3) 알콜계 유기용매 25 내지 70 중량%; (4) 아마이드계 유기용매 2 내지 5 중량%; 및 (5) 폴리에스터, 폴리우레탄, 폴리아크릴 수지 및 알콕시 실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 결합제 0.5 내지 4 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전도성 고분자 코팅 조성물을 제공한다.
이하, 본 발명의 고분자 코팅 조성물에 사용되는 성분들에 대해 상세히 설명한다.
(1) 폴리티오펜계 전도성 고분자 수용액
상기 폴리티오펜계 전도성 고분자 수용액은 폴리티오펜계 전도성 고분자를 포함하며, 상기 폴리티오펜계 전도성 고분자는 당업계에 통상적으로 알려져 있는 폴리티오펜계 전도성 고분자일 수 있다. 바람직하게는, 상기 폴리티오펜계 전도성 고분자는 폴리에틸렌디옥시티오펜(PEDT)일 수 있다. 더욱 바람직하게는 폴리에틸렌디옥시티오펜에 폴리스틸렌설포네이트가 도핑된 것일 수 있다. 상기 폴리스틸렌설포네이트가 도핑된 폴리에틸렌디옥시티오펜은 물에 잘 녹고, 열적 및 대기 안정성이 매우 우수하다.
상기 폴리티오펜계 전도성 고분자 수용액은 폴리티오펜계 전도성 고분자를 1 내지 1.5 중량%의 양으로 포함할 수 있다. 수용액 중에 폴리티오펜계 전도성 고분자가 1 중량% 미만으로 사용되는 경우 이로부터 제조된 고분자 막의 전도성이 낮아지는 문제가 있고, 1.5 중량%를 초과하는 경우 분산성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 폴리티오펜계 전도성 고분자 수용액은 전체 코팅 조성물에 대하여 10 내지 70 중량%의 양으로 사용될 수 있다. 10 중량% 미만으로 사용되는 경우 고전도성을 실현하기 어려우며, 70 중량%를 초과하여 사용되는 경우 착색성을 가진 전도성 고분자의 증가로 인하여 투과도가 감소하는 문제가 발생할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 폴리티오펜계 전도성 고분자 수용액은 14 내지 67 중량%의 양으로 사용될 수 있다.
(2) 1.3 내지 1.5의 굴절률을 갖는 저굴절 화합물
상기 1.3 내지 1.5의 굴절률을 갖는 저굴절 화합물은 코팅층의 굴절률을 낮추는 것은 물론 표면을 요철화함으로써 산란 및 회절 효과를 증진시켜 반사방지 성능을 향상시키는 역할을 한다. 이와 같이, 상기 저굴절 화합물이 포함된 전도성 고분자 코팅 조성물로부터 제조되는 전도성 고분자 막은 낮은 반사율, 초고투명성 및 강한 내구성을 갖는다.
본 발명에 사용되는 저굴절 화합물은 1.3 내지 1.5의 굴절률을 갖는 것을 특징으로 한다. 굴절률 1.3 이하인 경우는 존재하지 않으며, 굴절률이 1.5 이상인 경우에는 반사방지 성능이 충분하지 못하다.
상기 저굴절 화합물의 예로는 규소(silicon)계 화합물 또는 아크릴(acryl)계 화합물을 들 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 바람직하게는 실리카(SiO2) 또는 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA)일 수 있다.
상기 저굴절 화합물은 입자 크기가 4 nm 내지 30 μm의 범위인 것을 특징으로 한다. 입자 크기가 4 nm 미만인 경우 투과율 향상 효과가 없으며, 30 μm를 초과하는 경우 헤이즈(Haze)가 높아지는 문제가 발생할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 5 nm 내지 20 μm의 범위일 수 있다.
상기 저굴절 화합물은 전체 코팅 조성물에 대하여 0.001 내지 40 중량%의 양으로 사용될 수 있다. 0.001 중량% 미만인 경우 투과율 향상 효과가 없으며, 40 중량%를 초과하는 경우 전도도가 감소하는 문제가 발생할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 0.005 ~ 35 중량%의 양으로 사용될 수 있다.
(3) 알콜계 유기용매
상기 알콜계 유기용매는 전도성 고분자 용액의 분산성을 향상시키기 위해 사용된다. 상기 알콜계 유기용매의 예로는 C1 내지 C4 알콜 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 바람직하게는, PEDT 전도성 고분자의 분산성을 향상시키기 위하여 주 용매로서 메탄올 또는 에탄올을 사용할 수 있다.
상기 알콜계 유기용매는 전체 코팅 조성물에 대하여 10 내지 75 중량%의 양으로 사용될 수 있다. 알콜계 유기용매의 양이 10 중량% 미만인 경우 코팅막의 분산성이 떨어져 투과성을 저해하며, 75 중량%를 초과하는 경우 분산성은 개선되나 전도도가 감소되며, 응집이 쉽게 일어나는 문제가 발생할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 25 내지 70 중량%의 양으로 사용될 수 있다.
(4) 아마이드계 유기용매
상기 아마이드계 유기용매는 폴리티오펜계 전도성 고분자 수용액의 고분자 그룹을 부분적으로 다시 녹여 폴리티오펜계 전도성 고분자들 간의 연결성 및 분산성을 향상시키는 역할을 한다.
아마이드계 유기용매의 예로는 분자내 아마이드기를 갖는 용매를 들 수 있으며, 바람직하게는 포름아마이드(FA), N-메틸포름아마이드(NMFA), N,N-디메틸포름아마이드(DMF), 아세트아마이드(AA), N-메틸아세트아마이드(NMAA), N-디메틸아세트아마이드(DMA), N-메틸피롤리돈(NMP) 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 아마이드계 용매를 단독으로 사용하여도 전도도를 증가시킬 수 있으나, 2종 이상의 아마이드계 용매를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 아마이드계 유기용매는 1 내지 10 중량% 범위의 양으로 사용될 수 있다. 아마이드계 용매가 10 중량%를 초과하는 경우 코팅 과정에 있어 고온 소성이 필요하며, 폴리티오펜계 전도성 고분자의 열에 의한 전도도 방해를 가져오는 것은 물론 유리를 제외한 플라스틱 기재를 사용시 고온 소성에 따른 기재자체의 변형이 야기될 가능성이 있다. 더욱 바람직하게는, 2 내지 5 중량%의 양으로 사용될 수 있다.
(5) 결합제
상기 결합제는 폴리티오펜계 전도성 고분자 막에 기질 접착성 및 내구성을 부여하는 역할을 한다. 상기 결합제의 예로는 폴리에스터, 폴리우레탄 , 폴리아크릴 또는 알콕시 실란과 같은 알콜 가용성 결합제를 들 수 있다. 상기 결합제는 분산성 향상을 위해 수용액 형태로 사용될 수 있다. 또한, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 위에 코팅 시에는 기질과의 접착력 향상을 위해 폴리에스터 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 알콕시 실란은 삼관능기 및 사관능기 실란 화합물일 수 있으며, 바람직하게는 트리메톡시실란 또는 테트라에톡시실란일 수 있다.
상기 결합제는 전체 코팅 조성물에 대하여 0.1 내지 5 중량%의 양으로 사용될 수 있다. 상기 사용량이 0.1 중량% 미만인 경우 기질과의 접착력과 전도성 막의 내구성이 불량하며, 5 중량%를 초과하는 경우 전도도의 상승을 저해할 수 있다. 바람직하게는, 0.5 내지 4 중량%의 양으로 사용될 수 있다.
(6) 기타 성분
본 발명의 전도성 고분자 코팅 조성물은 상기 설명한 성분 이외에도 코팅된 표면의 블록킹 방지 및 미끄럼성을 증대시키기 위한 슬립 및 점도 저하용 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 첨가제의 예로는 실란계나 불소계 등을 들 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 바람직하게는 EFKA 3288 (Ciba 社 제품) 혹은 FC 4430 (3M 社 제품)일 수 있다. 상기 첨가제는 전도성 고분자 용액 조성물 100 중량부에 대하여 0.05 내지 5 중량부의 양으로 사용될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예증하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다.
실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 5
하기 표 1에 나타낸 성분과 함량범위를 사용하여 폴리티오펜계 고분자 수용액을 격렬히 교반하면서, 약 7분 간격으로 알콜 용매, 저굴절 화합물(단 비교예 1 및 2는 사용하지 않음), 아마이드계 유기 용매 및 결합제를 차례로 첨가하고 약 4시간 정도 균일하게 혼합하여 전도성 고분자 코팅액을 제조하였다.
상기 코팅액을 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 상에 도포한 후 약 125℃의 오븐에서 약 5분간 건조시켜 폴리티오펜 고분자 막을 제조하였다. 상기 건조된 고분자 막의 두께는 5 ㎛ 이하였다.
조성(g) 폴리티오펜계 전도성 고분자 수용액 저굴절 화합물 알콜계 유기용매 아마이드계
용매		 결합제
실시예 1 Clevios P
(52)		 N10
(0.5)		 MeOH
(39.5)		 FA (3)
DMF (1)		 R-986 (4)
실시예 2 Clevios P
(24)		 130
(12)		 EtOH
(58)		 NMP (3) TEOS (3)
실시예 3 Clevios P
(24)		 ST-40
(25)		 MeOH
(44)		 DMF (3)
NMAA (2)		 R-986 (2)
실시예 4 Clevios P
(48)		 SX series
(16)		 EtOH
(29)		 FA (1)
NMP (2)		 PET(aq)(4)
실시예 5 Clevios P
(37)		 ST-ZL
(25)		 MeOH
(33)		 FA (2)
NMP (1)		 TEOS (2)
실시예 6 Clevios P
(35)		 ST-20L
(32)		 EtOH
(29)		 NMP (1) R-986 (3)
실시예 7 Clevios P
(16)		 190
(20)		 EtOH
(59)		 FA (1)
DMF (2)		 TEOS (2)
비교예 1 Clevios P
(48)		 - EtOH
(44)		 FA (2)
NMP (1)		 R-986 (5)
비교예 2 Clevios P
(35)		 - MeOH
(61)		 NMP (4) -
비교예 3 Clevios P
(48)		 130
(0.0005)		 MeOH
(46.9995)		 DMF (3) TEOS (2)
비교예 4 Clevios P
(35)		 ST-ZL
(45)		 EtOH
(13)		 DMF (3)
NMAA (2)		 PET(aq) (2)
비교예 5 Clevios P
(12)		 ST-40
(60)		 MeOH
(24)		 DMF (1)
NMAA (2)		 TEOS (1)
Clevios P : 폴리에틸렌디옥시티오펜(에이치씨스타아크사 제품), 고형분 농도 1.0 ~ 1.5 중량%
MeOH ; 메틸알콜(Aldrich사 제품)
EtOH ; 에틸알콜(Aldrich사 제품)
FA : 포름아마이드(Aldrich사 제품)
PET(aq) : 폴리에틸렌테레프탈레이트의 고형분이 20%인 수용액(SKC사 제품)
R-986 : 폴리우레탄의 고형분이 25%인 수용액(DSM사 제품)
NMP : N-메틸피롤리돈(Aldrich사 제품)
DMF : N, N-디메틸포름아마이드 (Aldrich사 제품)
NMAA : N- 메틸아세트아마이드 (Aldrich사 제품)
TEOS : 테트라에톡시실란(Aldrich사 제품)
ST-40 : 콜로이드성 실리카, 크기 10 ~ 20 nm (Snowtex사 제품)
ST-20L : 콜로이드성 실리카, 크기 40 ~ 50 nm (Snowtex사 제품)
ST-ZL : 콜로이드성 실리카, 크기 70 ~ 100 nm (Snowtex사 제품)
130 : 구형 실리카 분말, 크기 2 ~ 4 μm (SILNOS사 제품)
190 : 구형 실리카 분말, 크기 8 ~ 10 μm (SILNOS사 제품)
N10 : 구형 실리카 분말, 크기 10 ~ 12 μm (SILNOS사 제품)
SX Series: 아크릴계의 고형분이 25%인 수용액, 크기 80 ~ 100 nm (JSR사 제품)
실험예
1) 표면저항
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 고분자 막을 오움(ohm) 메타기(Loresta EP MCP-T360, 미쯔비시 케미칼사)로 표면저항을 측정하였다.
2) 투명도(투과율)
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 고분자 막을 UV-가시광선 550 ㎚(CM-3500d, Minolta사)를 조사하여 그 투과도로서 평가하였다. 이때, 투명기판의 투과도를 100%로 정하고 코팅 후의 투과도를 비율로 나타내었다.
3) 반사율
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 고분자 막을 UV-가시광선 550 ㎚(CM-3500d, Minolta사)를 조사하여 그 반사율로서 평가하였다.
4) 헤이즈(Haze) 값
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 고분자 막을 NDH 5000W 헤이즈미터(Hazemeter; Nippon Denshoku사)를 사용하여 측정하였다(헤이즈 초기값: 1% 이하). 헤이즈 값 3% 이하는 양호로, 3% 이상은 불량으로 표시하였다.
5) 접착력
테이핑 테스터(Taping Tester)로 10회 테이핑한 후 표면저항의 변화를 상대평가하였다(사용 테이프 : Nitto사 제품). 50 Ω/㎡ 이하는 양호, 50 ～ 100 Ω/㎡는 보통, 100 Ω/㎡ 이상은 불량으로 표시하였다.
상기에서 제조된 폴리티오펜 고분자막의 물성을 상기와 같은 방법으로 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
물성 표면저항
(Ω/㎡)		 투명도
(%)		 반사율
(%)		 헤이즈 값
(초기:0.5%)		 접착력 막균일성
실시예 1 650 99.1 5 2.1 양호 양호
실시예 2 600 98.7 4.1 1.4 양호 양호
실시예 3 400 99.3 3.3 1.7 양호 양호
실시예 4 380 99 4.5 2.5 양호 양호
실시예 5 450 99.2 4.7 1.8 양호 양호
실시예 6 400 98.9 3.8 2.7 양호 양호
실시예 7 400 99 5.2 1.5 양호 양호
비교예 1 600 98 8 1.9 양호 양호
비교예 2 550 98 7.5 1.4 불량 양호
비교예 3 500 97 6.2 2 양호 양호
비교예 4 1250 98 6.5 7 양호 양호
비교예 5 1180 97 5.8 8.5 양호 양호
상기 표 2에서 보는 바와 같이, 저굴절 화합물을 사용하지 않은 비교예 1 및 2의 경우 투명도(투과율, 투과도)가 98%를 초과하지 않아 투명도가 불량한 것으로 나타났다. 또한, 저굴절 화합물을 0.1 중량% 이하로 소량 사용한 비교예 3의 경우 투명도가 97%로서 초고투명성을 달성하기 어려운 것으로 나타났다. 더욱이, 저굴절 화합물을 40 중량% 이상으로 과량 사용한 비교예 4 및 5의 경우에는 표면저항이 증가(전도도가 감소)하고 헤이즈 값이 증가하는 문제가 발생하였다.
이에 반해, 본 발명의 코팅 조성물을 사용하여 제조한 전도성 고분자 막(실시예 1 내지 7)의 경우 초고투명성을 가지며, 낮은 표면저항(우수한 전도도), 접착성, 내구성 및 막균일성을 가짐을 알 수 있었다.

Claims (14)

  1. 폴리티오펜계 전도성 고분자 수용액 및 1.3 내지 1.5의 굴절률을 갖는 저굴절 화합물을 포함하는 전도성 고분자 코팅 조성물을 기판에 도포한 후 건조시켜 제조되며, 하기의 특성을 갖는 전도성 고분자 막:
    (1) 100 내지 1000 Ω/㎡의 범위의 표면저항;
    (2) 98%를 초과하는 투과도;
    (3) 3% 이하의 헤이즈(Haze) 값; 및
    (4) 5.5% 미만의 반사율.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판이 유리, 캐스팅 폴리프로필렌(CPP, casting polypropylene) 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리카보네이트 또는 아크릴 패널인 것을 특징으로 하는, 전도성 고분자 막.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 건조가 100 내지 145℃의 온도에서 1 내지 10분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는, 전도성 고분자 막.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전도성 고분자 막이 1 내지 5 ㎛ 두께인 것을 특징으로 하는, 전도성 고분자 막.
  5. (1) 폴리티오펜계 전도성 고분자 수용액;
    (2) 1.3 내지 1.5의 굴절률을 갖는 저굴절 화합물;
    (3) 알콜계 유기용매;
    (4) 아마이드계 유기용매; 및
    (5) 폴리에스터, 폴리우레탄, 폴리아크릴 수지 및 알콕시 실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 결합제
    를 포함하는 전도성 고분자 코팅 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    (1) 폴리티오펜계 전도성 고분자 수용액 10 내지 70 중량%;
    (2) 1.3 내지 1.5의 굴절률을 갖는 저굴절 화합물 0.001 내지 40 중량%;
    (3) 알콜계 유기용매 10 내지 75 중량%;
    (4) 아마이드계 유기용매 1 내지 10 중량%; 및
    (5) 폴리에스터, 폴리우레탄, 폴리아크릴 수지 및 알콕시 실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 결합제 0.1 내지 5 중량%
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전도성 고분자 코팅 조성물.
  7. 제5항에 있어서,
    (1) 폴리티오펜계 전도성 고분자 수용액 14 내지 67 중량%;
    (2) 저굴절 화합물 0.005 내지 35 중량%;
    (3) 알콜계 유기용매 25 내지 70 중량%;
    (4) 아마이드계 유기용매 2 내지 5 중량%; 및
    (5) 폴리에스터, 폴리우레탄, 폴리아크릴 수지 및 알콕시 실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 결합제 0.5 내지 4 중량%
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전도성 고분자 코팅 조성물.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 폴리티오펜계 전도성 고분자 수용액이 폴리티오펜계 전도성 고분자를 1.0 내지 1.5 중량%의 양으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 전도성 고분자 코팅 조성물.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 폴리티오펜계 전도성 고분자가 폴리에틸렌디옥시티오펜에 폴리스틸렌설포네이트가 도핑된 것임을 특징으로 하는, 전도성 고분자 코팅 조성물.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 1.3 내지 1.5의 굴절률을 갖는 저굴절 화합물의 입자 크기가 4 nm 내지 30 μm의 범위인 것을 특징으로 하는, 전도성 고분자 코팅 조성물.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 1.3 내지 1.5의 굴절률을 갖는 저굴절 화합물이 실리카인 것을 특징으로 하는, 전도성 고분자 코팅 조성물.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 알콜계 유기용매가 C1 내지 C4 알콜 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 전도성 고분자 코팅 조성물.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 아마이드계 유기용매가 포름아마이드(FA), N-메틸포름아마이드(NMFA), N,N-디메틸포름아마이드(DMF), 아세트아마이드(AA), N-메틸아세트아마이드(NMAA), N-디메틸아세트아마이드(DMA), N-메틸피롤리돈(NMP), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 전도성 고분자 코팅 조성물.
  14. 제5항에 있어서,
    상기 전도성 고분자 코팅 조성물 100 중량부에 대해 실리콘계, 불소계 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 슬립 및 점도 저하용 첨가제가 0.05 내지 5 중량부의 양으로 첨가된 것을 특징으로 하는, 전도성 고분자 코팅 조성물.
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KR20150141399A (ko) * 2014-06-10 2015-12-18 연세대학교 산학협력단 유연한 투명 투습방지막, 투명 투습방지막용 잉크형 조성물 및 이를 포함하는 전자소자

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