고굴절 Diacrylic mono/polycarbodiimide의 합성 및 UV 경화 거동 연구

Abstract

본 연구에서는 carbodiimide를 함유하고 양쪽 측쇄에 우레탄 아크릴레이트 그룹을 함유하여, 고굴절 특성과 UV 경화성을 갖는 물질을 합성하였다. Carbodiimide diacrylate는 2단계의 반응을 걸쳐 합성되었다. 반응이 진행되는 정도는 n-butyl amine을 이용한 유리이소시아네이트 적정법을 사용하여, 원료인 isocyanate가 소모된 정도를 측정하여 추정하였다. 또한, FT-IR 스펙트럼을 반응시간 별로 측정하여, 2270cm-1의 isocyanate peak가 점차 감소됨과 동시에 2140cm-1의 carbodiimide peak가 점차 증가됨을 확인하였다. 합성된 분자의 구조를 확인하기 위하여 적외선, 핵자기 공명 분광학적 분석법을 사용하였다. 1H-NMR 스펙트럼에서 측쇄의 아크릴그룹, 방향족의 특성을 확인하고, 13C-NMR 스펙트럼을 통해서 carbodiimide의 중심탄소의 특성을 확인할 수 있었다. 분자구조가 확인된 carbodiimide diacrylate 분자의 다양한 물리화학적 특성을 조사하였다. 첫째, DSC 측정을 통하여 carbodiimide 그룹의 수가 증가할수록 점성이 높아져 고체의 성질이 증가되는 현상을 확인하였다. 둘째, 용매 또는 다양한 희석제와 혼합한 carbodiimide diacryalte의 코팅액은 점도가 높으나, 안정된 혼화성을 나타내는 것을 확인하였다. 셋째, 다양한 농도에서의 carbodiimide diacrylate의 굴절율 측정을 통하여, 굴절율이 carbodiimide구조의 수가 증가할수록 증가하였고 1.57~1.64의 고굴절 범위에 있음을 확인하였다. 넷째, PDC와 in situ rheology를 통하여 UV 경화성을 측정하였다. UV 경화공정에 적용할 수 있는 최적의 혼합비율과 공정 조건을 얻을 수 있었다. 다섯째, 본 연구에서도 경화도막의 경도를 2H이상으로 증대시키기 위하여 다양한 종류의 흄드 실리카를 carbodiimide diacrylte를 포함하는 UV코팅액에 분산하여, rotational rheology를 이용하여 연구하였다.