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KR102105119B1 - Hydrophilic coating composition - Google Patents

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KR102105119B1
KR102105119B1 KR1020160025886A KR20160025886A KR102105119B1 KR 102105119 B1 KR102105119 B1 KR 102105119B1 KR 1020160025886 A KR1020160025886 A KR 1020160025886A KR 20160025886 A KR20160025886 A KR 20160025886A KR 102105119 B1 KR102105119 B1 KR 102105119B1
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hydrophilic coating
polymer
carbon atoms
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최희정
장영래
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 중합체, 중합체의 제조 방법, 및 이를 포함하는 친수성 코팅 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 측쇄에 양쪽성 이온 그룹(zwitter-ion group)을 구비한, (메트)아크릴레이트 또는 (메트)아크릴아미드계 반복 단위를 포함하는 중합체 및 이온성 실란 커플링제를 포함하는 친수성 코팅 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a polymer, a method for preparing the polymer, and a hydrophilic coating composition comprising the same, and more specifically, (meth) acrylate or (meth) having a zwitter-ion group in a side chain. ) It relates to a hydrophilic coating composition comprising a polymer comprising an acrylamide-based repeating unit and an ionic silane coupling agent.

Description

친수성 코팅 조성물{HYDROPHILIC COATING COMPOSITION}Hydrophilic coating composition {HYDROPHILIC COATING COMPOSITION}

본 발명은 친수성 코팅 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 측쇄에 양쪽성 이온 그룹(zwitter-ion group)을 구비한, (메트)아크릴레이트 또는 (메트)아크릴아미드계 반복 단위를 포함하는 중합체 및 이온성 실란 커플링제를 포함하는 친수성 코팅 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a hydrophilic coating composition, and more specifically, a polymer comprising a (meth) acrylate or (meth) acrylamide-based repeating unit having a zwitter-ion group in a side chain, and It relates to a hydrophilic coating composition comprising an ionic silane coupling agent.

유리나 섬유 등 고체 표면 오염을 방지하기 위한 방법으로는, 발수를 용이하게 하기 위한 소수성 표면 처리와 친수성 표면 처리 방법이 알려져 있다. As a method for preventing solid surface contamination such as glass or fiber, hydrophobic surface treatment and hydrophilic surface treatment methods for facilitating water repellency are known.

소수성 표면 처리는 유리, 섬유 등의 고체 표면에 발수성을 갖도록 표면 처리를 수행하여, 수용성 오염 물질이 쉽게 부착되지 않도록 하는 방법이다. Hydrophobic surface treatment is a method of performing a surface treatment to have water repellency on a solid surface such as glass or fiber, so that water-soluble contaminants are not easily attached.

예를 들면, 의류를 세탁 후, 유연제로 처리하거나 별도의 발수제를 스프레이 도포하여 방수 효과를 갖게 하는 방법, 자동차의 도장 면에 왁스를 코팅하여 발수성을 부여하는 방법 등이 있다. For example, after washing clothes, there is a method of treating a softener or spraying a separate water repellent agent to provide a waterproof effect, and a method of imparting water repellency by coating wax on a painted surface of a vehicle.

그러나, 이런 방법에 의할 경우, 고체의 표면을 완전하게 소수성으로 처리하기 어려운 문제점이 있고, 또한 수용성 오염 물질이 반복적으로 접촉되는 경우, 고체 표면에 축적되어 충분한 오염 방지 효과를 발휘하는 것이 어려운 문제점이 있다.However, when using this method, there is a problem in that it is difficult to completely treat the surface of the solid with hydrophobicity, and when water-soluble contaminants are repeatedly contacted, it is difficult to accumulate on the solid surface and exert a sufficient anti-pollution effect. There is this.

한편, 친수성 표면 처리에 의해 오염을 방지하는 방법은, 고체 표면에서 물에 대한 접촉각을 저하시켜 물이나 수용성 물질의 접촉을 쉽게 하는 것으로, 처리 후 고체 표면에 오염 물질이 부착된다 하더라도, 이후 물을 이용한 세정 시에 쉽게 제거할 수 있게 된다. On the other hand, the method of preventing contamination by hydrophilic surface treatment is to facilitate contact of water or water-soluble substances by lowering the contact angle with water on the solid surface. It can be easily removed during washing.

또한, 유리나 거울, 투명 플라스틱 등의 표면에 김서림이나 성에가 발생하는 것을 방지할 수도 있으며, 표면 대전 방지 효과도 얻을 수 있게 된다. In addition, it is possible to prevent fogging and frost from forming on the surface of glass, mirror, transparent plastic, etc., and also it is possible to obtain a surface antistatic effect.

이러한 친수성 표면 처리 방법으로서는, 예를 들면, 양성 고분자 전해질을 포함하는 조성물로 처리하는 방법이나, 계면활성제 및 특정 구조의 양쪽성 이온을 구비한 고분자 물질을 포함하는 조성물로 처리하는 방법 등이 알려져 있다. As such a hydrophilic surface treatment method, for example, a method of treating with a composition containing an amphoteric polymer electrolyte, a method of treating with a composition containing a polymer material having amphoteric ions of a surfactant and a specific structure, and the like are known. .

그러나, 위와 같은 조성물은 친수성이 높아 유리, 플라스틱 등, 코팅을 필요로 하는 기재 상에 우수한 부착력을 확보하기 어렵다. However, the above composition is highly hydrophilic, and thus it is difficult to secure excellent adhesion on a substrate requiring coating, such as glass and plastic.

따라서, 기재의 표면에 오염 방지를 위한 친수성을 부여할 수 있으면서도, 기재의 표면에 우수한 부착력을 구현할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요한 실정이다. Therefore, there is a need for research on a method capable of imparting hydrophilicity for preventing contamination to the surface of the substrate, while achieving excellent adhesion to the surface of the substrate.

본 발명은, 유리, 플라스틱 등의 기재 표면에 오염 방지를 위한 친수성을 부여할 수 있으면서도, 기재에 우수한 부착력을 구현할 수 있는 중합체 및 이를 포함하는 친수성 코팅 조성물을 제공한다. The present invention provides a polymer capable of realizing excellent adhesion to a substrate and a hydrophilic coating composition comprising the same, while being able to impart hydrophilicity for preventing contamination to a surface of a substrate such as glass or plastic.

본 발명은 측쇄에 양쪽성 이온 그룹(zwitter-ion group)을 구비한, (메트)아크릴레이트 또는 (메트)아크릴아미드계 반복 단위를 포함하는 중합체; 및 이온성 실란 커플링제를 포함하는, 친수성 코팅 조성물을 제공한다. The present invention is a polymer comprising a (meth) acrylate or (meth) acrylamide-based repeating unit having a zwitter-ion group in a side chain; And an ionic silane coupling agent.

이 때, 상기 반복 단위는 하기 화학식 1로 표시되는 것일 수 있다. At this time, the repeating unit may be represented by Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112016020922703-pat00001
Figure 112016020922703-pat00001

상기 화학식 1에서, In Chemical Formula 1,

R1은, 수소, 중수소, 또는 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기이고,R1 is hydrogen, deuterium, or a hydrocarbyl group having 1 to 10 carbon atoms,

X1은, 산소, 또는 2가 아민기(-NR3-)로, R3는 수소, 중수소, 또는 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기이고, X1 is oxygen or a divalent amine group (-NR3-), R3 is hydrogen, deuterium, or a hydrocarbyl group having 1 to 10 carbon atoms,

R2는 양쪽성 이온 그룹(zwitter-ion group)이다. R2 is a zwitter-ion group.

그리고, 상기 양쪽성 이온 그룹은 하기 화학식 1-1로 표시되는 것일 수 있다. In addition, the amphoteric ion group may be represented by the following Chemical Formula 1-1.

[화학식 1-1][Formula 1-1]

Figure 112016020922703-pat00002
Figure 112016020922703-pat00002

상기 화학식 1-1에서, In Chemical Formula 1-1,

R21 및 R22는, 각각 독립적으로, 동일하거나 상이하게, 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기고, R21 and R22 are each independently, identically or differently, a hydrocarbyl group having 1 to 10 carbon atoms,

(AA) 및 (BB)는, 각각 독립적으로, 동일하거나 상이하게, 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌렌이다. (AA) and (BB) are each independently, the same or different, hydrocarbylene having 1 to 10 carbon atoms.

발명의 실시예에 따르면, 상기 이온성 실란 커플링제는, 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.According to an embodiment of the invention, the ionic silane coupling agent may be represented by the following formula (2).

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112016020922703-pat00003
Figure 112016020922703-pat00003

상기 화학식 2에서, In Chemical Formula 2,

IG는 암모늄기, 인산기, 인산 에스터기, 황산기, 초산기, 및 수소화 이미다졸기로 이루어진 군에서 선택된 1이상을 포함하는 이온 그룹이고, IG is an ionic group containing one or more selected from the group consisting of ammonium group, phosphoric acid group, phosphoric acid ester group, sulfuric acid group, acetic acid group, and hydrogenated imidazole group,

(CC)는 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌렌이고, (CC) is a hydrocarbylene having 1 to 10 carbon atoms,

R41 내지 R43은, 각각 독립적으로, 동일하거나 상이하게, 수소, 중수소, 염소(Cl), 브롬(Br), 요오드(I), 히드록시기, 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기, 또는 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌록시기다. R41 to R43 each independently or equally or differently represent hydrogen, deuterium, chlorine (Cl), bromine (Br), iodine (I), a hydroxy group, a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or 1 to 10 carbon atoms. It is a hydrocarbyloxy group.

그리고, 더욱 바람직하게는, 상기 화학식 2의 (CC)는 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌이고, R41 내지 R43은, 각각 독립적으로, 동일하거나 상이하게, 히드록시기 또는 탄소수 1 내지 10의 알콕시기일 수 있다. And, more preferably, (CC) of the formula (2) is a straight or branched alkylene having 1 to 10 carbon atoms, and R41 to R43 are each independently, the same or differently, a hydroxy group or 1 to 10 carbon atoms. It may be an alkoxy group.

발명의 실시예에 따르면, 상기 중합체의 양쪽성 이온 그룹과, 상기 이온성 실란 커플링제는 상호 간에 이온 결합을 형성할 수 있다. According to an embodiment of the invention, the zwitterionic group of the polymer and the ionic silane coupling agent may form ionic bonds with each other.

그리고, 상기 중합체에서 반복 단위의 반복 수와 상기 이온성 실란 커플링제의 이온 당량 비는 약 100:1 내지 약 5:1일 수 있다. In addition, a ratio of the repeating number of repeating units to the ionic equivalent of the ionic silane coupling agent in the polymer may be about 100: 1 to about 5: 1.

그리고, 상기 중합체의 중량 평균 분자량은 약 3,000g/mol 내지 약 500,000g/mol일 수 있다. In addition, the weight average molecular weight of the polymer may be about 3,000 g / mol to about 500,000 g / mol.

이러한 친수성 코팅 조성물은 계면활성제 및 다가 유기산을 더 포함할 수 있다. The hydrophilic coating composition may further include a surfactant and a polyvalent organic acid.

발명의 실시예에 따르면, 상기 친수성 코팅 조성물은 pH가 약 1.0 내지 약 9.0일 수 있다. According to an embodiment of the invention, the hydrophilic coating composition may have a pH of about 1.0 to about 9.0.

그리고, 다른 일 실시예에 따르면, 상기 친수성 코팅 조성물은, 유리 기재 표면에 코팅 시, 물에 대한 정지 접촉각이 약 15도 이하일 수 있다. And, according to another embodiment, the hydrophilic coating composition, when coated on the surface of the glass substrate, the static contact angle with respect to water may be less than or equal to about 15 degrees.

본 발명의 친수성 코팅 조성물은, 양이온과 음이온을 함께 가지는 중합체에 의해 유리, 플라스틱 등의 기재 표면에 친수성을 부여하여, 표면 오염을 효과적으로 방지할 수 있으면서도, 상기 기재의 표면에 우수한 부착력을 구현할 수 있게 된다. The hydrophilic coating composition of the present invention provides hydrophilicity to a surface of a substrate such as glass or plastic by a polymer having both a cation and an anion, so that it is possible to effectively prevent surface contamination and realize excellent adhesion to the surface of the substrate. do.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is only used to describe exemplary embodiments, and is not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "include", "have" or "have" are intended to indicate the presence of implemented features, numbers, steps, elements or combinations thereof, one or more other features or It should be understood that the existence or addition possibilities of numbers, steps, elements, or combinations thereof are not excluded in advance.

또한 본 발명에 있어서, 각 층 또는 요소가 각 층들 또는 요소들의 "상에" 또는 "위에" 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층 또는 요소가 직접 각 층들 또는 요소들의 위에 형성되는 것을 의미하거나, 다른 층 또는 요소가 각 층 사이, 대상체, 기재 상에 추가적으로 형성될 수 있음을 의미한다. Also in the present invention, when each layer or element is referred to as being formed “on” or “above” each layer or element, it means that each layer or element is formed directly on top of each layer or element, or other It means that a layer or element can be additionally formed between each layer, on an object or substrate.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention can be applied to various changes and may have various forms, and specific embodiments will be illustrated and described in detail below. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosure form, and it should be understood that all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention are included.

본 명세서 전체에서 상기 하이드로카빌기라 함은, 직쇄 또는 분지쇄의 지방족 또는 방향족 탄화수소에서 한 개의 수소가 제거되어 형성된 1가의 작용기를 의미한다. In the present specification, the hydrocarbyl group means a monovalent functional group formed by removing one hydrogen from a linear or branched aliphatic or aromatic hydrocarbon.

그리고, 상기 하이드로카빌렌이라 함은, 직쇄 또는 분지쇄의 지방족 또는 방향족 탄화수소에서 두 개의 수소가 제거되어 형성된 2가의 작용기를 의미한다. In addition, the hydrocarbylene means a divalent functional group formed by removing two hydrogens from a straight-chain or branched-chain aliphatic or aromatic hydrocarbon.

또한, (메트)아크릴레이트 또는 (메트)아크릴아미드라 함은, 치환 또는 비치환된 아크릴레이트기 또는 아크릴아미드기에서, 카보닐 알파 탄소에 수소나 메틸기뿐 아니라, 다양한 형태의 하이드로카빌기가 치환된 형태를 의미한다. In addition, (meth) acrylate or (meth) acrylamide refers to a substituted or unsubstituted acrylate group or acrylamide group in which carbonyl alpha carbon is substituted with hydrogen or methyl groups, as well as various types of hydrocarbyl groups. Mean form.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일 측면에 따른 친수성 코팅 조성물은, 측쇄에 양쪽성 이온 그룹(zwitter-ion group)을 구비한, (메트)아크릴레이트 또는 (메트)아크릴아미드계 반복 단위를 포함하는 중합체; 및 이온성 실란 커플링제를 포함한다. The hydrophilic coating composition according to an aspect of the present invention includes a polymer including a (meth) acrylate or (meth) acrylamide-based repeating unit having a zwitter-ion group in a side chain; And ionic silane coupling agents.

종래 알려진 친수성 표면 처리 방법의 경우, 친수성 부분을 포함하는 고분자 물질을 기재의 표면에 도포할 때, 수분에 용해되어, 표면 특성을 유지하기가 어렵고, 입자 상의 광 촉매를 도입하는 경우라도, 기재 표면의 요철로 인하여, 외부 힘에 의해 쉽게 박리되는 단점이 있었다. In the case of a conventionally known hydrophilic surface treatment method, when a polymer material containing a hydrophilic part is applied to the surface of a substrate, it is soluble in water and difficult to maintain surface properties, and even when introducing a photocatalyst on a particle, the substrate surface Due to the unevenness of, there was a disadvantage that it is easily peeled off by external force.

또한, 부착력을 확보하기 위해, 친수성 고분자 물질의 말단에 작용기를 도입하는 방법을 사용하더라도, 친수성 고분자 물질 또는 말단 작용기의 특성에 따라 도입이 불가능한 경우가 많았으며, 고분자의 분자량 분포가 넓어 기재의 표면에서 충분한 표면 안정성을 확보하기 어려운 단점이 있었다. In addition, even if a method of introducing a functional group at the end of the hydrophilic polymer material is used to secure adhesion, it is often impossible to introduce it depending on the characteristics of the hydrophilic polymer material or terminal functional group, and the molecular weight distribution of the polymer is wide, so that the surface of the substrate It was difficult to secure sufficient surface stability.

본 발명의 일 측면에 따른 친수성 코팅 조성물에 포함되는 중합체는, 측쇄에 양쪽성 이온 그룹(zwitter-ion group)을 포함하는, (메트)아크릴레이트 또는 (메트)아크릴아미드계 반복 단위를 포함한다. The polymer contained in the hydrophilic coating composition according to an aspect of the present invention includes a (meth) acrylate or (meth) acrylamide-based repeating unit containing a zwitter-ion group in a side chain.

이러한 반복 단위는 측쇄에 양쪽성 이온 그룹(zwitter-ion group)을 포함하는, (메트)아크릴레이트 또는 (메트)아크릴아미드계 불포화 단량체의 중합 반응으로부터 유래된 것일 수 있다. This repeating unit may be derived from a polymerization reaction of a (meth) acrylate or (meth) acrylamide-based unsaturated monomer containing a zwitter-ion group in a side chain.

측쇄에 양쪽성 이온 그룹을 포함한다 함은, 상기 (메트)아크릴레이트 또는 (메트)아크릴아미드계 반복 단위가 중합체의 주쇄를 형성하고, 각 반복 단위의 측쇄에 에스터 결합 또는 아미드 결합을 통해 양쪽성 이온 그룹이 연결되는 형태를 의미한다. When the side chain contains an amphoteric ion group, the (meth) acrylate or (meth) acrylamide-based repeating unit forms the main chain of the polymer, and the side chain of each repeating unit is amphoteric through an ester bond or an amide bond. It means the form in which ionic groups are connected.

본 발명의 일 측면에 따른 친수성 코팅 조성물에 포함되는 중합체는 이러한 형태로 측쇄에 형성된 양쪽성 이온 그룹으로 인하여, 많은 부분에서 부분 전하를 가지게 되며, 이러한 부분 전하들은 중합체에 친수성 내지 초친수성을 부여할 수 있게 된다. 따라서, 이러한 중합체를 기재 상에 도포할 경우, 친수성 내지 초친수성 표면을 제공할 수 있게 된다. The polymers included in the hydrophilic coating composition according to one aspect of the present invention have partial charges in many parts due to the amphoteric ion groups formed on the side chain in this form, and these partial charges impart hydrophilic to superhydrophilicity to the polymer. It becomes possible. Therefore, when such a polymer is applied on a substrate, it is possible to provide a hydrophilic to superhydrophilic surface.

그리고, 본 발명의 일 측면에 따른 친수성 코팅 조성물은 이온성 실란 커플링제를 포함한다. And, the hydrophilic coating composition according to an aspect of the present invention includes an ionic silane coupling agent.

이온성 실란 커플링제란, 분자의 한 쪽 말단에 실란 결합 또는 실라놀 결합을 가능케 하는 실란기를 구비하고, 다른 쪽 말단에 양이온 또는 음이온성 작용기를 구비한 화합물을 말한다. An ionic silane coupling agent refers to a compound having a silane group capable of silane bonding or silanol bonding at one end of a molecule, and a cation or anionic functional group at the other end.

이온성 실란 커플링제는, 상기 중합체와 함께 기재 상에 도포하였을 때, 기재 표면과 실란기에 의한 실란 결합 또는 실라놀 결합을 형성할 수 있으며, 다른 한 편의 이온성 작용기는 중합체의 양쪽성 이온 그룹과 정전기적 인력에 의한 상호 작용을 가능케 하여, 다양한 유기 또는 무기 기재의 표면에 대해 우수한 부착력을 확보할 수 있게 된다. The ionic silane coupling agent, when applied with the polymer on the substrate, can form a silane bond or a silanol bond by the silane group with the substrate surface, and the other ionic functional group is formed with the amphoteric ion group of the polymer. By enabling the interaction by electrostatic attraction, it is possible to secure excellent adhesion to the surfaces of various organic or inorganic substrates.

일 예에 따르면, 상술한 중합체에 포함되는 반복 단위는 하기 화학식 1로 표시되는 것일 수 있다. According to an example, the repeating unit included in the above-described polymer may be represented by Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112016020922703-pat00004
Figure 112016020922703-pat00004

상기 화학식 1에서, In Chemical Formula 1,

R1은, 수소, 중수소, 또는 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기이고,R1 is hydrogen, deuterium, or a hydrocarbyl group having 1 to 10 carbon atoms,

X1은, 산소, 또는 2가 아민기(-NR3-)로, R3는 수소, 중수소, 또는 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기이고,X1 is oxygen or a divalent amine group (-NR3-), R3 is hydrogen, deuterium, or a hydrocarbyl group having 1 to 10 carbon atoms,

R2는 양쪽성 이온 그룹(zwitter-ion group)이다. R2 is a zwitter-ion group.

R1은, 아크릴레이트 또는 아크릴아미드의 카보닐 알파 탄소에 결합된 작용기로, 수소, 중수소, 또는 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기이며, 바람직하게는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기일 수 있다. R1 is a functional group bonded to the carbonyl alpha carbon of acrylate or acrylamide, and is hydrogen, deuterium, or a hydrocarbyl group having 1 to 10 carbon atoms, preferably hydrogen or a straight or branched chain alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. You can.

그리고, 상기 R2는 본 발명의 중합체에 친수성을 부여하기 위한 양쪽성 이온 그룹(zwitter-ion group)으로, 양이온 및 음이온은 서로 인접해있을 수도 있고(ylide group), 서로 떨어져 있을 수도 있으나(betaine group), 중합체의 친수성을 향상시키기 위한 측면에서, 서로 떨어져 있는 베타인(betaine)의 형태가 더 유리할 수 있다. And, R2 is a zwitter-ion group for imparting hydrophilicity to the polymer of the present invention, and cations and anions may be adjacent to each other (ylide group) or may be separated from each other (betaine group). ), In terms of improving the hydrophilicity of the polymer, the form of betaines separated from each other may be more advantageous.

발명의 실시예에 따르면, 상기 양쪽성 이온 그룹은 하기 화학식 1-1로 표시될 수 있다. According to an embodiment of the invention, the zwitterionic group may be represented by the following formula 1-1.

[화학식 1-1][Formula 1-1]

Figure 112016020922703-pat00005
Figure 112016020922703-pat00005

상기 화학식 1-1에서, In Chemical Formula 1-1,

R21 및 R22는, 각각 독립적으로, 동일하거나 상이하게, 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기고, R21 and R22 are each independently, identically or differently, a hydrocarbyl group having 1 to 10 carbon atoms,

(AA) 및 (BB)는, 각각 독립적으로, 동일하거나 상이하게, 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌렌이다. (AA) and (BB) are each independently, the same or different, hydrocarbylene having 1 to 10 carbon atoms.

즉, 본 발명의 중합체에 포함되는 양쪽성 이온은, 바람직하게는 암모늄-설포네이트 베타인의 형태일 수 있다. That is, the amphoteric ion included in the polymer of the present invention may preferably be in the form of ammonium-sulfonate betaine.

특히 상기 R21 및 R22는 각각 암모늄의 질소에 결합된 작용기로, 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기일 수 있으며, 친수성 향상 측면에서 질소 원자에 형성된 양전하의 편재화를 위하여, 탄소수 1 내지 3의 알킬기로, 질소 원자가 4급 암모늄의 형태를 띄는 것이 바람직할 수 있다. In particular, each of R21 and R22 is a functional group bonded to nitrogen of ammonium, and may be a hydrocarbyl group having 1 to 10 carbon atoms, in order to localize the positive charge formed on the nitrogen atom in terms of improving hydrophilicity, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. , It may be desirable for the nitrogen atom to take the form of quaternary ammonium.

그리고, (AA) 및 (BB)는, 양쪽성 이온에 포함된 연결기로, 각각 독립적으로, 동일하거나 상이하게, 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌렌일 수 있으며, 친수성 향상 측면, 고분자의 안정성 측면, 및 고분자 형성의 용이성 측면에서, 탄소수 1 내지 5의 알킬렌 또는 탄소수 6 내지 10의 아릴렌인 것이 더욱 바람직할 수 있다. And, (AA) and (BB), the linking group contained in the amphoteric ion, each independently, the same or different, may be a hydrocarbylene having 1 to 10 carbon atoms, improving the hydrophilicity, stability of the polymer, and From the viewpoint of ease of polymer formation, it may be more preferable to be alkylene having 1 to 5 carbons or arylene having 6 to 10 carbons.

그리고, 발명의 실시예에 따르면, 상기 이온성 실란 커플링제는, 하기 화학식 2로 표시될 수 있다. And, according to an embodiment of the invention, the ionic silane coupling agent may be represented by the following formula (2).

[화학식 2] [Formula 2]

Figure 112016020922703-pat00006
Figure 112016020922703-pat00006

상기 화학식 2에서, In Chemical Formula 2,

IG는 암모늄기, 인산기, 인산 에스터기, 황산기, 초산기, 및 수소화 이미다졸기로 이루어진 군에서 선택된 1이상을 포함하는 이온 그룹이고, IG is an ionic group containing one or more selected from the group consisting of ammonium group, phosphoric acid group, phosphoric acid ester group, sulfuric acid group, acetic acid group, and hydrogenated imidazole group,

(CC)는 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌렌이고, (CC) is a hydrocarbylene having 1 to 10 carbon atoms,

R41 내지 R43은, 각각 독립적으로, 동일하거나 상이하게, 수소, 중수소, 염소(Cl), 브롬(Br), 요오드(I), 히드록시기, 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기, 또는 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌록시기이다. R41 to R43 each independently or equally or differently represent hydrogen, deuterium, chlorine (Cl), bromine (Br), iodine (I), a hydroxy group, a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or 1 to 10 carbon atoms. It is a hydrocarbyloxy group.

더욱 바람직하게는, More preferably,

상기 화학식 2의 (CC)는 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌일 수 있으며, R41 내지 R43은, 각각 독립적으로, 동일하거나 상이하게, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기일 수 있다. (CC) of Formula 2 may be a straight chain or branched alkylene having 1 to 10 carbon atoms, and R41 to R43 may each independently, identically or differently, be an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.

(CC) 그룹에서 하이드로카빌렌의 탄소수나, R41 내지 R43의 탄소수가 상기 범위를 벗어나는 경우, 기재 표면과 실란기의 실라놀 결합을 방해하거나, 전하 비편재화로 인하여 이온성 실란 커플링제와 중합체의 양쪽성 이온 간의 정전기적 상호작용을 방해하게 되어, 기재와 중합체의 부착력이 오히려 감소될 수 있다. When the carbon number of the hydrocarbylene in the (CC) group or the carbon number of R41 to R43 is outside the above range, the silanol bond between the surface of the substrate and the silane group is interrupted, or due to delocalization of charge, the ionic silane coupling agent and the polymer Since the electrostatic interaction between zwitterions is prevented, the adhesion between the substrate and the polymer can be rather reduced.

구체적으로, 상기 이온성 커플링제는 하기와 같은 구조식의 화합물일 수 으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. Specifically, the ionic coupling agent may be a compound of the following structural formula, but the present invention is not necessarily limited thereto.

Figure 112016020922703-pat00007
Figure 112016020922703-pat00007

상술한 바와 같이, 위와 같은 화학식 구조를 가지는 이온성 커플링제는, 암모늄, 인산, 황산 등의 이온성 그룹이 상기 중합체의 양쪽성 이온 부분과 정전기적 인력에 의해 상호 작용할 수 있으며, 더욱 구체적으로는, 이온 결합을 형성하여, 친수성 중합체와 대상 기재 간에 우수한 부착력을 구현하게 될 수 있다. As described above, the ionic coupling agent having the above chemical formula structure, ionic groups such as ammonium, phosphoric acid, and sulfuric acid may interact with the amphoteric ion portion of the polymer by electrostatic attraction, and more specifically , By forming an ionic bond, it is possible to realize excellent adhesion between the hydrophilic polymer and the target substrate.

그리고 이 때, 상기 중합체 내부의 (메트)아크릴레이트 또는 (메트)아크릴아미드계 반복 단위의 반복 수와 상기 이온성 실란 커플링제의 이온 당량 비가 약 100 : 1 내지 약 5 : 1인 것이 바람직하다.And, at this time, it is preferable that the ionic equivalent ratio of the number of repeats of the (meth) acrylate or (meth) acrylamide-based repeating unit in the polymer is about 100: 1 to about 5: 1.

상기 비율이 상기 범위를 벗어나는 경우는, 친수성 고분자 측쇄 양쪽성 이온 그룹의 전하 균형이 무너지게 되어, 코팅 면의 친수성이 발현되기 어렵다. When the ratio is outside the above range, the charge balance of the hydrophilic polymer side chain amphoteric ion group is broken, and it is difficult to express the hydrophilicity of the coated surface.

각 부분의 구체적인 특성에 대해서는 전술한 바와 같다. The specific characteristics of each part are as described above.

그리고, 본 발명의 일 예에 따른 중합체는, 중량 평균 분자량이 약 3,000g/mol 내지 약 500,000g/mol, 바람직하게는 약 10,000g/mol 내지 약 200,000g/mol인 것이, 친수성 향상 및 기재에의 부착성 향상 측면에서 유리할 수 있다. In addition, the polymer according to an example of the present invention has a weight average molecular weight of about 3,000 g / mol to about 500,000 g / mol, preferably about 10,000 g / mol to about 200,000 g / mol, for improving hydrophilicity and substrate It may be advantageous in terms of improving adhesion.

한편, 상기 중합체는 측쇄에 양쪽성 이온 그룹(zwitter-ion group)을 포함하는, (메트)아크릴레이트 또는 (메트)아크릴아미드계 불포화 단량체를 중합하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 구체적으로 설명하면 다음과 같다. On the other hand, the polymer may be prepared by polymerizing (meth) acrylate or (meth) acrylamide-based unsaturated monomers containing zwitter-ion groups in the side chain. For example, it is as follows in detail.

먼저, 질소 공급기, 응축기(condenser), 교반기 등을 갖춘 반응기에 상기 (메트)아크릴레이트 또는 (메트)아크릴아미드계 불포화 단량체를 투입하고, 수용액 상태에서 약 10분 내지 약 120분 간 교반하여 반응물을 균일하게 혼합한다. First, the (meth) acrylate or (meth) acrylamide-based unsaturated monomer is introduced into a reactor equipped with a nitrogen supply, a condenser, a stirrer, etc., and stirred for about 10 minutes to about 120 minutes in an aqueous solution to react. Mix evenly.

여기에 개시제를 투입하고, 질소 분위기 하에서 약 1시간 내지 약 5시간 동안 교반하여, 반응기 내에 산소를 제거한다. 이 때, (메트)아크릴레이트 또는 (메트)아크릴아미드계 불포화 단량체의 용해도를 높이기 위하여, 전하 균형을 유지할 수 있는 착물이나 염을 추가로 첨가할 수도 있다. The initiator is added thereto, and stirred under a nitrogen atmosphere for about 1 hour to about 5 hours to remove oxygen in the reactor. At this time, in order to increase the solubility of the (meth) acrylate or (meth) acrylamide-based unsaturated monomer, a complex or salt capable of maintaining charge balance may be further added.

반응기 내부의 온도를 약 50℃ 내지 약 90℃ 범위로 승온시킨 상태에서 약 2시간 내지 약 8시간 동안 중합 반응을 진행할 수 있으며, 결과물로 상술한 중합체를, 용액 혼합물 상태로 얻을 수 있다.The polymerization reaction may be performed for about 2 hours to about 8 hours while the temperature inside the reactor is raised to about 50 ° C to about 90 ° C, and the above-described polymer may be obtained as a solution mixture.

이 때, 상기 불포화 단량체는, 상술한 중합체에서, 양쪽성 이온 그룹을 포함하는 (메트)아크릴레이트 또는 (메트)아크릴아미드계 반복 단위를 형성하기 위한 것으로, 구체적으로는 하기 화학식 1a로 표시될 수 있다. At this time, the unsaturated monomer, in the above-described polymer, for forming a (meth) acrylate or (meth) acrylamide-based repeating unit containing an amphoteric ion group, specifically represented by the formula (1a) have.

[화학식 1a][Formula 1a]

Figure 112016020922703-pat00008
Figure 112016020922703-pat00008

상기 화학식 1a에서, In Formula 1a,

R1은, 수소, 중수소, 또는 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기이고,R1 is hydrogen, deuterium, or a hydrocarbyl group having 1 to 10 carbon atoms,

X1은, 산소, 또는 2가 아민기(-NR3-)로, R3는 수소, 중수소, 또는 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기이고,X1 is oxygen or a divalent amine group (-NR3-), R3 is hydrogen, deuterium, or a hydrocarbyl group having 1 to 10 carbon atoms,

R2는 양쪽성 이온 그룹(zwitter-ion group)이다. R2 is a zwitter-ion group.

그리고, 상기 양쪽성 이온 그룹은 하기 화학식 1-1로 표시될 수 있음은, 상술한 바와 같다. In addition, the amphoteric ion group may be represented by the following Chemical Formula 1-1, as described above.

[화학식 1-1][Formula 1-1]

Figure 112016020922703-pat00009
Figure 112016020922703-pat00009

상기 화학식 1a-1에서, In Formula 1a-1,

R21 및 R22는, 각각 독립적으로, 동일하거나 상이하게, 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기고, R21 and R22 are each independently, identically or differently, a hydrocarbyl group having 1 to 10 carbon atoms,

(AA) 및 (BB)는, 각각 독립적으로, 동일하거나 상이하게, 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌렌이다. (AA) and (BB) are each independently, the same or different, hydrocarbylene having 1 to 10 carbon atoms.

일 예에 따르면, 상기 친수성 코팅 조성물은, 계면활성제 및 다가 유기산을 더 포함할 수도 있으며, 1종 또는 2 종 이상의 중합체를 포함할 수도 있다. According to an example, the hydrophilic coating composition may further include a surfactant and a polyvalent organic acid, and may also include one or more polymers.

그리고, 중합체는, 친수성 코팅 조성물 전체 중량에 대해, 약 2w%이상, 보다 바람직하게는 약 5w% 내지 약 30w%로 포함될 수 있다. 중합체가 상기 범위보다 적게 포함되는 경우, 대상 기재에 충분한 친수성을 부여하지 힘들 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우에는, 점도가 높아져, 균일한 조성물의 제조가 힘들어지고, 기재에 도포가 힘들어, 친수성이 오히려 저하될 수 있다. And, the polymer, based on the total weight of the hydrophilic coating composition, may be included in about 2w% or more, more preferably from about 5w% to about 30w%. When the polymer is included in less than the above range, it may be difficult to impart sufficient hydrophilicity to the target substrate, and when it exceeds the above range, the viscosity becomes high, making it difficult to manufacture a uniform composition, and difficult to apply to the substrate, making it hydrophilic. This may rather degrade.

계면활성제는, 조성물의 친수성을 더욱 향상시키고, 기재 표면에 도포를 더욱 용이하게 할 수 있다. 계면활성제를 포함하는 경우, 친수성 코팅 조성물이 쉽게 고체 표면에 분산될 수 있고, 이에 따라 균일한 코팅이 가능하게 되어, 친수성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 특히, 대상 기재 표면에 소수성의 오염 물질이 존재하는 경우, 계면활성제에 의해 상기 오염 물질이 쉽게 제거될 수 있기 때문에, 친수성이 더욱 향상될 수 있다. The surfactant can further improve the hydrophilicity of the composition and make it easier to apply to the surface of the substrate. In the case of containing a surfactant, the hydrophilic coating composition can be easily dispersed on a solid surface, thereby allowing a uniform coating, further improving hydrophilicity, and in particular, a hydrophobic contaminant on the surface of the target substrate. If it does, since the contaminants can be easily removed by the surfactant, the hydrophilicity can be further improved.

이런 계면활성제는, 친수성 코팅 조성물 전체 중량에 대하여, 약 0.01w% 내지 약 1w%, 보다 바람직하게는 약 0.05w% 내지 약 0.5w%일 수 있다. Such surfactants may be from about 0.01 w% to about 1 w%, more preferably from about 0.05 w% to about 0.5 w%, relative to the total weight of the hydrophilic coating composition.

계면활성제로서는, 일반적으로 액체 세정제에 이용되는 계면활성제는 특별히 제한 없이 사용할 수 있으며, 음이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 및 양성 계면활성제를 등을 사용할 수 있다. As the surfactant, surfactants generally used in liquid detergents can be used without particular limitation, and anionic surfactants, nonionic surfactants, cationic surfactants, and amphoteric surfactants can be used.

음이온성 계면활성제로서는, 황산 에스테르염, 설폰산염, 카르복실산염, 인산 에스테르염, 및 아미노산염으로부터 선택되는 1종 또는 2 종 이상이 바람직할 수 있다. As the anionic surfactant, one or two or more selected from sulfuric acid ester salts, sulfonate salts, carboxylic acid salts, phosphoric acid ester salts, and amino acid salts may be preferable.

구체적으로는, 알킬 황산염, 알케닐 황산염, 폴리옥시알킬렌알킬 에테르 유산염, 폴리옥시알킬렌 알케닐 에테르 유산염, 폴리옥시알킬렌알킬 페닐 에테르 유산염 등의 황산 에스테르염;Specifically, sulfuric acid ester salts such as alkyl sulfates, alkenyl sulfates, polyoxyalkylene alkyl ether sulfates, polyoxyalkylene alkenyl ether sulfates, and polyoxyalkylene alkyl phenyl ether sulfates;

설포 호박산 알킬 에스테르염, 폴리옥시알킬렌 설포 호박산 알킬 에스테르염, 알칸 설폰산염, 내부 올레핀 술폰산염, 아실이세티오네이트, 아시르메치르타우레이트 등의 설폰산염;Sulfonate salts such as sulfo succinic acid alkyl ester salts, polyoxyalkylene sulfo succinic acid alkyl ester salts, alkanesulfonate salts, internal olefin sulfonate salts, acyl isethionates, and asirmethirtaurates;

탄소수 8 내지 16의 고급 지방산염, 폴리옥시알킬렌알킬 에테르 아세트산염 등의 카르복실산염;Carboxylic acid salts such as higher fatty acid salts having 8 to 16 carbon atoms and polyoxyalkylene alkyl ether acetates;

알킬 인산염, 폴리옥시알킬렌알킬 에테르 인산염 등의 인산 에스테르염;Phosphoric acid ester salts such as alkyl phosphates and polyoxyalkylene alkyl ether phosphates;

아실 글루타민산염, 알라닌 유도체, 글리신 유도체, 아르기닌 유도체 등의 아미노산염 등을 들 수 있다.And amino acid salts such as acyl glutamate, alanine derivatives, glycine derivatives, and arginine derivatives.

특히, 친수성 향상을 위해서는, 폴리옥시에틸렌알킬 에테르 유산염 또는 고급 지방산염이 보다 바람직할 수 있다. In particular, in order to improve the hydrophilicity, polyoxyethylene alkyl ether sulfate or higher fatty acid salt may be more preferable.

비이온성 계면활성제로는, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비트 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌글리세린 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌알킬 페닐 에테르, 폴리옥시알킬렌(경화) 피마자유 등의 폴리에틸렌 글리콜형 비이온성 계면활성제와 자당 지방산 에스테르, 폴리글리세린 알킬에테르, 폴리글리세린 지방산 에스테르, 알킬글루코사이드 등의 다가알코올형 비이온성 계면활성제 및 지방산 알칸올 아미드 등을 들 수 있다. Examples of the nonionic surfactant include polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitic fatty acid ester, polyoxyethylene glycerin fatty acid ester, polyoxyethylene fatty acid ester, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, poly Polyethylene glycol type nonionic surfactants such as oxyalkylene (cured) castor oil, polysaccharide alcohol type nonionic surfactants such as sucrose fatty acid esters, polyglycerin alkyl ethers, polyglycerin fatty acid esters, alkyl glucosides, fatty acid alkanol amides, etc. Can be lifted.

특히, 폴리옥시에틸렌알킬 에테르 또는 알킬 글루코사이드가 보다 바람직할 수 있다.In particular, polyoxyethylene alkyl ether or alkyl glucoside may be more preferable.

양이온성 계면활성제로는, 아미드기, 에스테르기 또는 에테르기를 포함하는, 탄소수 12 내지 20의 탄화수소기를 가지는 4급 암모늄염, 피리디늄염, 또는 3급 아민 유기산 염을 들 수 있다. Examples of the cationic surfactant include a quaternary ammonium salt having a hydrocarbon group having 12 to 20 carbon atoms, a pyridinium salt, or a tertiary amine organic acid salt containing an amide group, an ester group or an ether group.

구체적으로는, 세틸 트리메틸 암모늄염, 스테아릴 트리메틸 암모늄염, 비페닐 트리메틸 암모늄염, 등의 트리메틸 암모늄염;Specifically, trimethyl ammonium salts, such as cetyl trimethyl ammonium salt, stearyl trimethyl ammonium salt, and biphenyl trimethyl ammonium salt;

스테아릴 디메틸벤질 암모늄염 등의 장쇄알킬 디메틸벤질 암모늄염;Long-chain alkyl dimethylbenzyl ammonium salts such as stearyl dimethylbenzyl ammonium salt;

디스테아릴 디메틸 암모늄염, 디이소테트라데실 디메틸 암모늄염 등의 디알킬 디메틸 암모늄염;Dialkyl dimethyl ammonium salts such as distearyl dimethyl ammonium salt and diisotetradecyl dimethyl ammonium salt;

스테아릴 디메틸 아민, 비페닐 디메틸 암모늄, 오크타데시로키시프로피르지메치르아민의산 소금 등의 모노 장쇄 알킬 디메틸 아민염을 들 수 있다. And mono long-chain alkyl dimethyl amine salts such as stearyl dimethyl amine, biphenyl dimethyl ammonium, and acid salts of octadecirokisipropyrzimethylamine.

특히, 장쇄알킬 디메틸벤질 암모늄염이 바람직할 수 있다.In particular, long chain alkyl dimethylbenzyl ammonium salts may be preferred.

양성 계면활성제로는, 이미다졸린계 베타인, 알킬디메틸 아미노아세트산 베타인, 지방산 아미드 프로필 베타인, 설포베타인 등의 베타인계 계면활성제, 및 알킬디메틸 아민옥사이드 등의 아민옥사이드형 계면활성제 등을 들 수 있다. Examples of amphoteric surfactants include betaine surfactants such as imidazoline-based betaine, alkyldimethyl aminoacetic acid betaine, fatty acid amide propyl betaine, sulfobetaine, and amine oxide-type surfactants such as alkyldimethyl amine oxide. Can be lifted.

특히, 라우린산 아미도프로필-N,N-디메틸-아세트산 베타인 등의 지방산 아미드 프로필 베타인이 보다 바람직할 수 있다. In particular, fatty acid amide propyl betaine, such as amidopropyl lauric acid-N, N-dimethyl-acetic acid betaine, may be more preferable.

그리고, 상기 친수성 코팅 조성물은 분자 내에 카르복시기, 설폰산기, 인산기 등의 산성기를 2개 이상 가지는 다가 유기산을 더 포함할 수 있다. In addition, the hydrophilic coating composition may further include a polyvalent organic acid having two or more acidic groups such as a carboxyl group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group in the molecule.

예를 들면, 옥살산, 말레산, 구연산, 아디프산(adipic acid), 세바식산, 사과산, EDTA, 니트릴로-3-아세트산, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리말레인산, 폴리-2-아크릴아미드-2-메틸프로판 설폰산, 폴리스티렌 술폰산 등을 들 수 있다. For example, oxalic acid, maleic acid, citric acid, adipic acid, sebacic acid, malic acid, EDTA, nitrilo-3-acetic acid, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polymaleic acid, poly-2-acrylamide And 2-methylpropane sulfonic acid and polystyrene sulfonic acid.

이러한 다가 유기산은 염의 형태로 포함될 수 있으며, 구체적으로는 알칼리 금속염, 알칼리 희토류 금속염, 암모늄염, 또는 아민염 등의 형태일 수 있으며, 친수성 향상을 위하여, 알칼리 금속염 또는 암모늄염인 것이 바람직할 수 있다. The polyvalent organic acid may be included in the form of a salt, and specifically, may be in the form of an alkali metal salt, an alkali rare earth metal salt, an ammonium salt, or an amine salt, and for improving hydrophilicity, it may be preferable to be an alkali metal salt or an ammonium salt.

그리고, 본 발명의 친수성 코팅 조성물은, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서, 에틸 알코올, 이소프로필 알코올 등의 저급 알코올; 톨루엔 설폰산염, 자일렌 설폰산염, 요소 등의 용제; 점도 조절제; 수불용성 연마제; 글리세린, 소르비톨 등의 보습제; 기타 색소 등을 더 첨가할 수 있다.And, the hydrophilic coating composition of the present invention, in the range that does not inhibit the object of the present invention, lower alcohols such as ethyl alcohol, isopropyl alcohol; Solvents such as toluene sulfonate, xylene sulfonate, and urea; Viscosity modifiers; Water-insoluble abrasives; Moisturizing agents such as glycerin and sorbitol; Other pigments and the like can be further added.

이러한 친수성 코팅 조성물은 상술한 중합체 및 물에, 필요에 따라 전술한 계면활성제나 다가 유기산 등의 기타 성분을 더 첨가하고, 예를 들면, 호모게나이저, 초음파 분산기, 고압 분산기 등, 공지의 방법에 의해 교반, 혼합하여 얻을 수 있다. Such a hydrophilic coating composition is added to the above-described polymer and water, if necessary, other components such as the above-described surfactant or polyvalent organic acid, for example, homogenizer, ultrasonic disperser, high pressure disperser, etc. It can be obtained by stirring and mixing.

얻어진 친수성 코팅 조성물의 pH는 취급 안전성, 고체 표면의 손상 방지 및 친수성 향상의 관점에서, 약 1.0 내지 약 9.0, 바람직하게는 약 1.0 내지 약 7.0, 더욱 바람직하게는 약 2.0 내지 약 4.0일 수 있으며, 이를 위하여 전술한 첨가제 또는 pH조절제 등을 적절한 양으로 사용할 수 있다. pH가 상기 범위보다 클 경우에는, 이온성 실란 커플링제에 의한 축합 반응이 활성화되어, 코팅 조성물의 저장 안정성에 문제가 발생할 수 있다. The pH of the obtained hydrophilic coating composition may be from about 1.0 to about 9.0, preferably from about 1.0 to about 7.0, more preferably from about 2.0 to about 4.0, in view of handling safety, prevention of damage to the solid surface and improvement of hydrophilicity, To this end, the above-described additive or pH adjusting agent may be used in an appropriate amount. When the pH is greater than the above range, the condensation reaction by the ionic silane coupling agent is activated, which may cause problems in storage stability of the coating composition.

본 발명의 친수성 코팅 조성물은, 다음과 같은 방법에 의해, 기재의 표면에 친수성을 부여할 수 있다. 여기에서 대상 기재는 특별히 제한되지 않으며, 유리, 도자기, 세라믹, 고분자 수지, 천연 섬유 등의 표면에 적용이 가능하나, 특히 유리, 세라믹, 등에 있어서, 물에 대한 접촉각이 약 30도 이상인, 소수성 경질 표면이 적절하고, 이온성 실란 커플링제와 상호 작용이 가능한, 유리 기재가 가장 바람직할 수 있다. The hydrophilic coating composition of the present invention can impart hydrophilicity to the surface of a substrate by the following method. Here, the target substrate is not particularly limited, and can be applied to surfaces such as glass, ceramics, ceramics, polymer resins, and natural fibers. In particular, in glass, ceramics, and the like, the contact angle with water is about 30 degrees or more, and hydrophobic hard Glass substrates having a suitable surface and capable of interacting with an ionic silane coupling agent may be most preferred.

친수성 코팅 조성물을 도포 하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 대상 기재를 친수성 코팅 조성물에 침지시키거나, 기재의 표면에 친수성 코팅 조성물을 분무 하는 방법 등에 의해 도포할 수 있다. 바람직하게는, 코팅액의 젖음성(wetting)을 향상시키고, 실라놀기, 또는 히드록시기의 반응성을 높이기 위해, 기재의 표면을 플라즈마 처리하여, 기재 표면의 표면에너지를 낮추고, 코팅 조성물을 도포, 건조하여 코팅을 진행할 수 있다. The method of applying the hydrophilic coating composition is not particularly limited. For example, the target substrate may be immersed in a hydrophilic coating composition, or may be applied by a method of spraying a hydrophilic coating composition on the surface of the substrate. Preferably, in order to improve the wetting of the coating solution and increase the reactivity of the silanol group or hydroxy group, the surface of the substrate is plasma treated to lower the surface energy of the substrate surface, and the coating composition is applied and dried to coat the coating. You can proceed.

도포 양은, 예를 들어, 중합체 중량을 기준으로, 10cm2의 단위 면적 당 약 0.01g 내지 약 0.2g이 되도록 도포할 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 대상 기재의 물리적, 화학적 특성 또는 친수성 코팅 조성물의 농도에 따라 달라질 수 있다.The amount of application may be, for example, about 0.01 g to about 0.2 g per unit area of 10 cm 2 based on the weight of the polymer, but the present invention is not limited thereto, and physical and chemical properties of the target substrate Or it may vary depending on the concentration of the hydrophilic coating composition.

그리고, 본 발명의 친수성 코팅 조성물을 유리 기재 표면에 코팅하여, 유리 표면에 친수성을 부여하였을 때, 물에 대한 정지 접촉각은 약 15도 이하, 바람직하게는 약 10도 이하 또는 약 0.1도 내지 약 10도일 수 있다. And, when the hydrophilic coating composition of the present invention is coated on the surface of a glass substrate to impart hydrophilicity to the glass surface, the static contact angle with respect to water is about 15 degrees or less, preferably about 10 degrees or less or about 0.1 degrees to about 10 It may be.

이러한 친수성에 의해, 기재의 표면 오염을 효과적으로 방지하거나, 오염물이 부착되었을 때 효과적으로 제거할 수 있게 된다. By this hydrophilicity, it is possible to effectively prevent surface contamination of the substrate or effectively remove it when contaminants adhere.

이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.Hereinafter, the operation and effects of the invention will be described in more detail through specific examples of the invention. However, these examples are only presented as examples of the invention, and the scope of the invention is not thereby determined.

<< 실시예Example >>

중합체의 합성Synthesis of polymer

[실시예 1][Example 1]

질소 가스 도입관, condenser, 교반기를 갖춘 500ml반응기에, [2-(Methacryloyloxy)ethyl]dimethyl-(3-sulfopropyl)ammonium hydroxide 20g, 1-dodecaMethiol 0.04g, 증류수 180g을 투입하고, 30분 간 교반시켰다. Into a 500 ml reactor equipped with a nitrogen gas introduction tube, condenser, and stirrer, 20 g of [2- (Methacryloyloxy) ethyl] dimethyl- (3-sulfopropyl) ammonium hydroxide, 0.04 g of 1-dodecaMethiol, and 180 g of distilled water were added and stirred for 30 minutes. .

이후, sodium persulfate 0.17g을 투입하고, 질소 분위기 하에서 2시간 동안 교반시켜, 반응기 내에 산소를 제거하였다. Thereafter, 0.17 g of sodium persulfate was added and stirred for 2 hours under a nitrogen atmosphere to remove oxygen in the reactor.

질소 분위기 하에서 반응기의 온도를 70℃로 승온하고, 6시간동안 반응을 진행하여, 초친수성 고분자 용액 200g (고분자 고형분 10.0%)을 얻었다. The temperature of the reactor was raised to 70 ° C. under a nitrogen atmosphere, and the reaction was performed for 6 hours to obtain 200 g of a superhydrophilic polymer solution (polymer solid content 10.0%).

중량 평균 분자량= 82,000g/mol, PDI= 1.64 (상온, 0.5M NaCl(aq))Weight average molecular weight = 82,000 g / mol, PDI = 1.64 (room temperature, 0.5M NaCl (aq))

[실시예 2][Example 2]

질소 가스 도입관, condenser, 교반기를 갖춘 500ml반응기에, [2-(Methacryloyloxy)ethyl]dimethyl-(3-sulfopropyl)ammonium hydroxide 20g, 1-dodecaMethiol 0.08g, 증류수 180g을 투입하고, 30분 간 교반시켰다. Into a 500 ml reactor equipped with a nitrogen gas introduction tube, a condenser, and a stirrer, 20 g of [2- (Methacryloyloxy) ethyl] dimethyl- (3-sulfopropyl) ammonium hydroxide, 0.08 g of 1-dodecaMethiol, and 180 g of distilled water were added and stirred for 30 minutes. .

이후, sodium persulfate 0.17g을 투입하고, 질소 분위기 하에서 2시간 동안 교반시켜, 반응기 내에 산소를 제거하였다. Thereafter, 0.17 g of sodium persulfate was added and stirred for 2 hours under a nitrogen atmosphere to remove oxygen in the reactor.

질소 분위기 하에서 반응기의 온도를 70℃로 승온하고, 6시간동안 반응을 진행하여, 초친수성 고분자 용액 200g (고분자 고형분 10.0%)을 얻었다. The temperature of the reactor was raised to 70 ° C. under a nitrogen atmosphere, and the reaction was performed for 6 hours to obtain 200 g of a superhydrophilic polymer solution (polymer solid content 10.0%).

중량 평균 분자량= 32,000g/mol, PDI= 1.74 (상온, 0.5M NaCl(aq))Weight average molecular weight = 32,000 g / mol, PDI = 1.74 (room temperature, 0.5M NaCl (aq))

코팅 조성물의 제조Preparation of coating composition

[실시예 1-1][Example 1-1]

양이온성 실란 커플링제인 N-trimethoxysilylpropyl-N, N, N-trimethylammonium chloride 1g(50wt% in methanol)을, 증류수 100g에 희석하여, 상기 실시예 1에서 얻어진 초친수성 고분자 용액 100g에 투입하고, 30분 간 교반하여, 친수성 코팅 조성물을 제조하였다. 1 g (50 wt% in methanol) of cationic silane coupling agent N-trimethoxysilylpropyl-N, N, N-trimethylammonium chloride was diluted in 100 g of distilled water and added to 100 g of the superhydrophilic polymer solution obtained in Example 1, and 30 minutes By stirring the liver, a hydrophilic coating composition was prepared.

[실시예 1-2][Example 1-2]

음이온성 실란 커플링제인 3-(Trihydroxysilyl)-1-propane sulfonic acid 1.7g (35wt% in water)을, 증류수 100g에 희석하여, 상기 실시예 1에서 얻어진 초친수성 고분자 용액 100g에 투입하고, 30분 간 교반하여, 친수성 코팅 조성물을 제조하였다. Anionic silane coupling agent 3- (Trihydroxysilyl) -1-propane sulfonic acid 1.7g (35 wt% in water) was diluted in 100 g of distilled water, added to 100 g of the superhydrophilic polymer solution obtained in Example 1, and stirred for 30 minutes to prepare a hydrophilic coating composition.

[실시예 2-1][Example 2-1]

양이온성 실란 커플링제인 N-trimethoxysilylpropyl-N, N, N-trimethylammonium chloride 1g(50wt% in methanol)을, 증류수 100g에 희석하여, 상기 실시예 2에서 얻어진 초친수성 고분자 용액 100g에 투입하고, 30분 간 교반하여, 친수성 코팅 조성물을 제조하였다. 1 g (50 wt% in methanol) of cationic silane coupling agent N-trimethoxysilylpropyl-N, N, N-trimethylammonium chloride was diluted in 100 g of distilled water and added to 100 g of the superhydrophilic polymer solution obtained in Example 2, 30 minutes By stirring the liver, a hydrophilic coating composition was prepared.

[실시예 2-2][Example 2-2]

음이온성 실란 커플링제인 3-(Trihydroxysilyl)-1-propane sulfonic acid 1.7g (35wt% in water)을, 증류수 100g에 희석하여, 상기 실시예 2에서 얻어진 초친수성 고분자 용액 100g에 투입하고, 30분 간 교반하여, 친수성 코팅 조성물을 제조하였다. The anionic silane coupling agent 3- (Trihydroxysilyl) -1-propane sulfonic acid 1.7g (35wt% in water) was diluted in 100g of distilled water and added to 100g of the superhydrophilic polymer solution obtained in Example 2, 30 min. By stirring the liver, a hydrophilic coating composition was prepared.

[비교예 1][Comparative Example 1]

상기 실시예 1에서 얻어진 고분자 용액 100g에 증류수 100g을 투입하고, 30분 간 교반하여, 친수성 코팅 조성물을 제조하였다. 100 g of distilled water was added to 100 g of the polymer solution obtained in Example 1 and stirred for 30 minutes to prepare a hydrophilic coating composition.

[비교예 2][Comparative Example 2]

상기 실시예 2에서 얻어진 고분자 용액 100g에 증류수 100g을 투입하고, 30분 간 교반하여, 친수성 코팅 조성물을 제조하였다. 100 g of distilled water was added to 100 g of the polymer solution obtained in Example 2 and stirred for 30 minutes to prepare a hydrophilic coating composition.

<< 실험예Experimental example >>

유리 기재에 코팅Coating on glass substrate

유리 기재: LCD용 유리 75*50*0.7mm, 제조사: SM Tech Glass substrate: LCD glass 75 * 50 * 0.7mm, Manufacturer: SM Tech

유리 기재 표면을 1차 증류수로 1차 세척하고, 2N NaOH 수용액에 10분 간 침지하여, 유리 기재 표면의 실라놀기를 활성화시켰다. The surface of the glass substrate was first washed with primary distilled water, and immersed in a 2N NaOH aqueous solution for 10 minutes to activate a silanol group on the surface of the glass substrate.

유리 기재 표면을 1차 증류수를 이용하여 2차 세척한 후, Air Blowing과정을 통해 유리 표면의 물을 제거하였다. After the glass substrate surface was second washed with primary distilled water, water on the glass surface was removed through an air blowing process.

여기에 상기 실시예 및 비교예에서 준비한 코팅 조성물을 10mm2 당 0.1mm3의 양으로 도포되도록 분사하고(가로: 75mm, 세로: 50mm에 3.75mm3분사), 40℃ 오븐에서 30분, 80℃ 오븐에서 30분 간 건조한 후, 1차 증류수로 세척 및 Air Blowing과정을 통해 유리 표면의 물을 제거하여, 약 10nm 미만의 코팅층을 형성하였다. Here, the coating compositions prepared in Examples and Comparative Examples were sprayed to be applied in an amount of 0.1 mm 3 per 10 mm 2 (horizontal: 75 mm, vertical: 3.75 mm 3 sprayed at 50 mm), 30 minutes in an oven at 40 ° C., 80 ° C. After drying in the oven for 30 minutes, the surface of the glass was removed by washing with primary distilled water and air blowing to form a coating layer of less than about 10 nm.

초기 물 Early water 접촉각Contact angle 평가 실험 Evaluation experiment

상기 코팅 과정을 거친 실시예 및 비교예의 유리 기재에 대해, 접촉각 측정기를 이용하여, 표면의 물 접촉각을 측정하였다. For the glass substrates of Examples and Comparative Examples that were subjected to the coating process, the contact angle of water on the surface was measured using a contact angle meter.

내마모성 평가 실험Wear resistance evaluation experiment

상기 코팅 과정을 거친 실시예 및 비교예의 유리 기재의 표면을, 500g 하중 하에 양면범포(cotton canvas, JIS L 3102. #10호) 로 100회 문지르고, 다시 물 접촉각을 측정하였다. The surfaces of the glass substrates of Examples and Comparative Examples that were subjected to the coating process were rubbed 100 times with a double-sided canvas (cotton canvas, JIS L 3102. # 10) under a load of 500 g, and the water contact angle was measured again.

위 실험 결과를 하기 표 1에 정리하였다. The results of the above experiment are summarized in Table 1 below.

초기 물 접촉각
(Degree)
Initial water contact angle
(Degree)
내마모성 평가 후
물 접촉각
(Degree)
After evaluation of wear resistance
Water contact angle
(Degree)
실시예 1-1Example 1-1 3.23.2 6.26.2 실시예 1-2Example 1-2 3.53.5 5.85.8 실시예 2-1Example 2-1 4.24.2 6.46.4 실시예 2-2Example 2-2 4.14.1 7.37.3 비교예 1Comparative Example 1 8.28.2 22.522.5 비교예 2Comparative Example 2 9.49.4 23.123.1

상기 표 1을 참조하면, 본원의 친수성 코팅 조성물을 유리 기재 상에 도포하였을 때, 인해 기재 표면이 초친수성으로 개질된 것을 확인할 수 있다. Referring to Table 1 above, when the hydrophilic coating composition of the present application is applied on a glass substrate, it can be seen that the surface of the substrate was modified to be superhydrophilic.

특히, 비교예의 경우, 초기 접촉각이 각각 8.2 및 9.4도 정도인데 비해, 실시예의 경우, 기재 표면이 약 5도 미만의 초기 물 접촉각을 나타내는 것을 알 수 있으며, 따라서, 본원의 실시예의 경우, 일반적인 친수성 코팅 조성물보다 더 우수한 친수성을 확보할 수 있는 것을 확인할 수 있다. In particular, in the case of the comparative example, the initial contact angle is about 8.2 and 9.4 degrees, respectively, whereas in the case of the example, it can be seen that the substrate surface exhibits an initial water contact angle of less than about 5 degrees, and thus, in the case of the examples herein, the general hydrophilic It can be seen that it is possible to secure better hydrophilicity than the coating composition.

또한, 비교예의 경우, 내마모성 평가 후에는, 물 접촉각이 매우 커지게 되어, 표면 친수성이 저하되는 것으로 나타나는 데 비해, 본원 실시예의 경우, 양면 범포로 약 100회 문지른 후에도 물 접촉각에 거의 변화가 없는 것을 알 수 있다. In addition, in the case of the comparative example, after evaluation of wear resistance, the water contact angle becomes very large, and the surface hydrophilicity appears to be deteriorated, whereas in the case of the present example, the water contact angle is almost unchanged even after rubbing about 100 times with a double-sided canvas. Able to know.

즉, 본원의 친수성 코팅 조성물의 경우, 기재 표면에 대한 접착력이 매우 우수하고, 내마모성 또한 매우 우수하여, 코팅 초기뿐 아니라, 코팅 이후 다양한 환경에 노출되더라도, 표면의 친수성을 오래 유지할 수 있을 것으로 기대된다.That is, in the case of the hydrophilic coating composition of the present application, the adhesion to the substrate surface is very excellent, and the abrasion resistance is also very excellent, and it is expected that the hydrophilicity of the surface can be maintained for a long time even when exposed to various environments not only at the beginning of coating but also after coating. .

Claims (11)

측쇄에 양쪽성 이온 그룹(zwitter-ion group)을 구비한, (메트)아크릴레이트 또는 (메트)아크릴아미드계 반복 단위를 포함하는 중합체; 및
이온성 실란 커플링제를 포함하고,
상기 이온성 실란 커플링제는 하기 화학식 2로 표시되며,
상기 중합체의 반복 단위 수와 상기 이온성 실란 커플링제의 당량 비가 100 : 1 내지 5 : 1인, 친수성 코팅 조성물:
[화학식 2]
Figure 112019131096554-pat00013

상기 화학식 2에서,
IG는 암모늄기, 인산기, 인산 에스터기, 황산기, 초산기, 및 디하이드로 수소화 이미다졸기로 이루어진 군에서 선택된 1이상을 포함하는 이온 그룹이고,
(CC)는 탄소수 1 내지 10의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌이고,
R41 내지 R43은, 각각 독립적으로, 동일하거나 상이하게, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기이다.
A polymer comprising a (meth) acrylate or (meth) acrylamide-based repeating unit having a zwitter-ion group in a side chain; And
An ionic silane coupling agent,
The ionic silane coupling agent is represented by the following formula (2),
The hydrophilic coating composition in which the ratio of the number of repeat units of the polymer and the equivalent ratio of the ionic silane coupling agent is 100: 1 to 5: 1:
[Formula 2]
Figure 112019131096554-pat00013

In Chemical Formula 2,
IG is an ionic group containing one or more selected from the group consisting of ammonium group, phosphoric acid group, phosphoric acid ester group, sulfuric acid group, acetic acid group, and dihydro hydrogenated imidazole group,
(CC) is a straight or branched alkylene having 1 to 10 carbon atoms,
R41 to R43 are each independently, the same or different, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.
제1항에 있어서,
상기 반복 단위는 하기 화학식 1로 표시되는, 친수성 코팅 조성물:
[화학식 1]
Figure 112016020922703-pat00010

상기 화학식 1에서,
R1은, 수소, 중수소, 또는 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기이고,
X1은, 산소, 또는 2가 아민기(-NR3-)로, R3는 수소, 중수소, 또는 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기이고,
R2는 양쪽성 이온 그룹(zwitter-ion group)이다.
According to claim 1,
The repeating unit is represented by Formula 1 below, a hydrophilic coating composition:
[Formula 1]
Figure 112016020922703-pat00010

In Chemical Formula 1,
R1 is hydrogen, deuterium, or a hydrocarbyl group having 1 to 10 carbon atoms,
X1 is oxygen or a divalent amine group (-NR3-), R3 is hydrogen, deuterium, or a hydrocarbyl group having 1 to 10 carbon atoms,
R2 is a zwitter-ion group.
제2항에 있어서,
상기 양쪽성 이온 그룹은 하기 화학식 1-1로 표시되는, 친수성 코팅 조성물:
[화학식 1-1]
Figure 112016020922703-pat00011

상기 화학식 1-1에서,
R21 및 R22는, 각각 독립적으로, 동일하거나 상이하게, 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기고,
(AA) 및 (BB)는, 각각 독립적으로, 동일하거나 상이하게, 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌렌이다.
According to claim 2,
The amphoteric ion group is represented by the following Chemical Formula 1-1, a hydrophilic coating composition:
[Formula 1-1]
Figure 112016020922703-pat00011

In Chemical Formula 1-1,
R21 and R22 are each independently, identically or differently, a hydrocarbyl group having 1 to 10 carbon atoms,
(AA) and (BB) are each independently, the same or different, hydrocarbylene having 1 to 10 carbon atoms.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 중합체의 양쪽성 이온 그룹과, 상기 이온성 실란 커플링제가 이온 결합을 형성하는, 친수성 코팅 조성물.
According to claim 1,
A hydrophilic coating composition wherein the amphoteric ion group of the polymer and the ionic silane coupling agent form an ionic bond.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 중합체의 중량 평균 분자량이 3,000g/mol 내지 500,000g/mol인, 친수성 코팅 조성물.
According to claim 1,
A hydrophilic coating composition having a weight average molecular weight of 3,000 g / mol to 500,000 g / mol of the polymer.
제1항에 있어서,
계면활성제 및 다가 유기산을 더 포함하는, 친수성 코팅 조성물.
According to claim 1,
A hydrophilic coating composition further comprising a surfactant and a polyvalent organic acid.
제1항에 있어서,
pH가 1.0 내지 9.0인, 친수성 코팅 조성물.
According to claim 1,
A hydrophilic coating composition having a pH of 1.0 to 9.0.
제1항에 있어서,
유리 기재 표면에 코팅 시, 물에 대한 정지 접촉각이 15도 이하인, 친수성 코팅 조성물.
According to claim 1,
A hydrophilic coating composition having a static contact angle with water of 15 degrees or less when coated on a glass substrate surface.
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