POSS를 사용한 고경도, 고투과 유-무기 복합 소재 코팅막에 대한 연구

Title
POSS를 사용한 고경도, 고투과 유-무기 복합 소재 코팅막에 대한 연구
Other Titles
A study of robust transparent protective hybrid hard-coating film using POSS material
Author
김신범
Advisor(s)
구상만
Issue Date
2018-02
Publisher
한양대학교
Degree
Master
Abstract
Recently according to rapid growth of display industry, thin and transparent display materials are demanded. In general, plastics are widely used in many industrial field with advantage of low density, high flexibility and high shock resistance. However, plastics have drawbacks of low abrasion resistance and low thermal resistance, limiting the usage. To improve these problem, studies about inorganic materials mixing with organic materials to make hard coating film have been conducted. In this study, nano-sized alumina, G-POSS, DGEBA, GPTMS were dispersed in PGMEA solvent for stock sol, coated on the glass substrate by spincoating method and then thermal cured to make thin film which had 9H pencil hardness and over 90% optical transmittance. Inorganic materials, alumina and G-POSS, improved surface hardness and abrasion resistance while DGEBA and G-POSS were used to form an epoxy network with thermal curing to enhance surface hardness. A ratio of G-POSS and DGEBA and solid content in the stock sol were controlled. By the ratio of epoxy functional group about G-POSS and DGEBA growth to 8:4~8:8, 3D network strongly combined resulting the increased pencil hardness to 6H and 95.2% transmittance. By increasing the solid content 25 wt% to 50 wt%, 9H pencil hardness and 93.5% transmittance hard coating film was obtained and the film thickness increase 2.7μm to 4.8μm. To find the optimal condition of thermal curing temperature and time, different conditions, 200°C (60min, 120min, 240min), 250°C (30min), 300°C (60min), have been conducted. FT-IR spectrum of sample cured at 250°C (30min) did not show epoxy peak and appear high surface hardness (9H), transmittance(93.5%).
디스플레이 산업의 급진적인 성장으로 인해 얇고 투명한 디스플레이 소재에 대한 요구가 증가하고있다는 추세이.며 기존의 디스플레이 소재로 사용되고있는 투명 플라스틱 소재들은 낮은 밀도, 높은 유연성 및 내충격성을 강점으로 여러 산업분야에 사용되고 있다. 그러나 플라스틱 소재들은 낮은 표면경도로 인한해 저조한 마모성을 지니며 낮은 내열성을 가지고 있어 사용에 제한이 있다. 최근 이런 단점을 개선하기 위해 alumina, POSS등의 무기 입자와 유기물을 혼용하여 박막을 제조하는 연구들이 응용 개발되고 있다. 본 연구에서는 나노 사이즈의 alumina와 G-POSS, DGEBA, GPTMS를 PGMEA 용매에 분산시켜 하드코팅 졸을 만들었고, 유리기판 위에 스핀코팅하여 코팅막을 제조한 뒤 고온에서 열 경화하여 코팅막을 제조하였다. 무기소재인 alumina와 G-POSS는 표면경도와 내마모성을 개선하였고,고 G-POSS와 DGEBA의 에폭시 기능기를 열로 개환시켜 네트워크를 형성시켜하여 표면경도를 더욱 향상하였다. 연필경도 기준 9H 이상, 90%이상의 고 투과율을 지닌 코팅졸을 제조하기 위해 G-POSS, DGEBA의 조합비를 달리하고 고형분의 농도를 조절하였다. 첨가한 G-POSS와 DGEBA 각각의 에폭시 작용기 개수를 맞춰가며 열 경화에 따른 경도 변화를 확인하였다.고 특히 에폭시 작용기의 비율이여 8:4에서 8:8일 경우 3차원 네트워크 형성에 의해 증가된 경도를 고경도의 조합비를 찾았다.지만 하지만 9H 이상의 고경도의 박막을 얻을 수 없었다.~~ 코팅졸의 고형분 농도를 25 wt%에서 50 wt%로 증가시켜 코팅 막의 두께를 2.7μm에서 4.8μm로 증가시켰고 연필경도 9H, 광투과율 93.5%의 코팅막을 얻었고 코팅 막의 두께는 2.7μm에서 4.8μm로 증가하였다다. 이 후 최적의 조건을 찾기 위해 열 경화 온도와 시간을 200°C (60분, 120분, 240분), 250°C (30분), 300°C (60분)로 바꿔가며 실험을 진행하였다.고 FT-IR 분석을 통해 200°C (60분, 120분, 240분)에서 에폭시 픽이 사라지지 않았음을 확인하였고 이로 인해 낮은 경도를 지녔다.경도. 250°C (30분)에서 코팅막 경화시 에폭시 픽이 완전히 없어지는 것을 확인하였고으며 경화시간을 60분에서 30분으로 줄여도 같은 경도(9H)와 유사한 투과도(93.5%)의 코팅막을 만들 수 있었다.
URI
http://www.dcollection.net/handler/hanyang/000000106234http://repository.hanyang.ac.kr/handle/20.500.11754/68694
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GRADUATE SCHOOL[S](대학원) > CHEMICAL ENGINEERING(화학공학과) > Theses (Master)
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