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KR-102961238-B1 - XYLYLENEDIISOCYANATE COMPOSITION AND OPTICAL POLYMERIZABLE COMPOSITION INCLUDING THE SAME

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Abstract

예시적인 실시예들에 따른 자일릴렌 디이소시아네이트(XDI) 조성물은 자일릴렌 디이소시아네이트 및 끓는점 110℃ 이상의 산도 조절제를 포함하며, 자일릴렌 디이소시아네이트(XDI) 총 중량 기준으로 100ppm 초과 및 1,000 ppm 이하의 산도를 갖는다. 산도 조절을 통해 중합 반응 속도가 제어되어 고투과율 및 향상된 광학적 균일성을 갖는 광학 렌즈가 제조될 수 있다.

Inventors

  • 배재영
  • 김정무
  • 한혁희
  • 류경환
  • 명정환
  • 최의준
  • 신정환

Assignees

  • 주식회사 온빛

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20210902

Claims (15)

  1. 자일릴렌 디이소시아네이트 조성물로서, 자일릴렌 디이소시아네이트(XDI) 및 끓는점 110℃ 이상의 산도 조절제를 포함하며, 자일릴렌 디이소시아네이트(XDI)의 총 중량을 기준으로 110ppm 내지 1,000 ppm의 산도를 가지며, 상기 산도 조절제는 유기산 화합물 및 무기산 화합물 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 자일릴렌 디이소시아네이트 조성물 내 염소 함량은 100 ppm 미만이고, 상기 산도 조절제 첨가량은 300 ppm 내지 4,000 ppm이고, 25℃의 암실에서 3개월 보관 후의 380nm 파장 광에 대한 투과율은 99% 이상 인, 자일릴렌 디이소시아네이트 조성물.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 자일릴렌 디이소시아네이트 조성물 내 염소 함량은 10 ppm 내지 95 ppm인, 자일릴렌 디이소시아네이트 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 25℃의 암실에서 3개월 보관 전후의 산도 변화량은 40 ppm 이하인, 자일릴렌 디이소시아네이트 조성물.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 산도 조절제는 할로겐 산, 황산, 인산 및 인산에스테르계 화합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 무기산 화합물을 포함하는, 자일릴렌 디이소시아네이트 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 산도 조절제는 아세트산 및 벤조산 중 적어도 하나의 유기산 화합물을 포함하는, 자일릴렌 디이소시아네이트 조성물.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 청구항 1에 따른 자일릴렌 디이소시아네이트 조성물; 폴리티올계 화합물; 및 첨가제를 포함하는, 광학용 중합성 조성물.
  12. 삭제
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 첨가제는 이형제, 반응 촉매, 열 안정제, 자외선 흡수제 및 블루잉(blueing) 제로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 광학용 중합성 조성물.
  14. 자일릴렌 디이소시아네이트 조성물의 제조 방법으로서, 자일릴렌디아민으로부터 자일릴렌디이소시아네이트를 합성하여 자일릴렌디이소시아네이트를 포함하는 예비 조성물을 형성하는 단계; 및 끓는점 110℃ 이상의 산도 조절제를 첨가하여 상기 예비 조성물의 산도를 110 ppm 내지 1,000 ppm 범위로 조절하는 단계를 포함하고, 상기 산도 조절제는 유기산 화합물 및 무기산 화합물 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 산도 조절제의 첨가량은 300 ppm 내지 4,000 ppm이고, 상기 자일릴렌 디이소시아네이트 조성물 내 염소 함량은 100 ppm 미만이 되도록 상기 자일릴렌 디이소시아네이트 조성물이 제조되며, 상기 자일릴렌 디이소시아네이트 조성물의 25℃의 암실에서 3개월 보관 후의 380nm 파장 광에 대한 투과율은 99% 이상이 되도록 상기 자일릴렌 디이소시아네이트 조성물이 제조되는, 자일릴렌 디이소시아네이트 조성물의 제조 방법.
  15. 삭제

Description

자일릴렌디이소시아네이트 조성물 및 이를 포함하는 광학용 중합성 조성물{XYLYLENEDIISOCYANATE COMPOSITION AND OPTICAL POLYMERIZABLE COMPOSITION INCLUDING THE SAME} 본 발명은 자일릴렌디이소시아네이트 조성물 및 이를 포함하는 광학용 중합성 조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 아민염의 반응을 통해 제조되는 자일릴렌디이소시아네이트 조성물 및 이를 포함하는 광학용 중합성 조성물에 관한 것이다. 디이소시아네이트 화합물은 예를 들면, 폴리우레탄계 수지의 제조 원료로서 널리 사용되고 있다. 예를 들면, 폴리우레탄계 수지가 사용되는 광학 렌즈 제조를 위해 디이소시아네이트 화합물이 사용되고 있으며, 제조 원료로서 디이소시아네이트 화합물의 물성이 상기 광학 렌즈의 투명성, 굴절률 등의 광학적 특성에 바로 영향을 미칠 수 있다. 예를 들면, 폴리티올 화합물 및 디이소시아네이트 화합물을 반응시켜 제조되는 폴리티오우레탄계 수지가 상기 광학 렌즈의 베이스 물질로 활용될 수 있다. 상기 디이소시아네이트 화합물 중, 자일릴렌디이소시아네이트(xylylenediisocyanate: XDI)는 반응성, 투명성 등과 같은 화학적, 광학적 특성 측면을 고려하여 널리 활용되고 있다. 예를 들면, XDI을 포함하는 조성물을 제조하고, 폴리티올 화합물을 포함하는 조성물과 혼합하여 광학 렌즈용 중합성 조성물이 제조될 수 있다. XDI의 안정성 및 상기 폴리티올 화합물과의 적절한 반응성을 고려하여 XDI의 조성물의 물성, 합성 공정 등이 설계될 필요가 있다. 예를 들면, 대한민국 공개특허공보 제2012-0076329호는 이소시아네이트화합물을 사용하여 제조된 우레탄계 광학재료를 개시하고 있다. 그러나, 이소시아네이트 조성물 자체의 물성에 대해서는 고려하고 있지 않다. 이하, 본 출원의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 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. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 본 출원을 통한 일 측면에 따르면, 자일릴렌디이소시아네이트(XDI)를 포함하는 조성물(이하, XDI 조성물로 약칭될 수 있다)이 제공된다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 XDI 조성물은 XDI를 포함하며, XDI의 총 중량을 기준으로 100ppm 초과 및 1,000ppm이하의 산도를 가질 수 있다. 본 출원에서 사용되는 용어 "산도"는 실온에서 알코올과 반응해 유리하는 산성분의 양을 예를 들면, HCl로 환산해 XDI의 총 중량에 대한 비율로 나타낸 값일 수 있다 상기 XDI 조성물에 포함된 XDI는 3관능 티올 화합물 및/또는 4관능 티올 화합물과 같은 폴리티올계 화합물과 반응하여 폴리티오우레탄 수지가 수득될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 XDI 조성물의 산도는 XDI의 안정성 및 상기 폴리티올계 화합물과의 반응성에 영향을 미치는 인자로서 조절될 수 있다. 예를 들면, 상기 XDI 조성물의 산도가 지나치게 증가할 경우 폴리티올계 화합물과의 중합 반응성이 지나치게 저하될 수 있다. 이에 따라, 광학 렌즈 제조를 위한 폴리티오우레탄 수지의 공정 수율이 저하될 수 있다. 또한, 렌즈 성형을 위한 캐스팅 공정에서 백탁 현상이 초래될 수 있다. 상기 XDI 조성물의 산도가 지나치게 감소할 경우, 상기 폴리티올계 화합물과의 중합 반응성이 지나치게 증가할 수 있다. 이에 따라, 원하는 폴리티오우레탄 수지 대신, 예를 들면 올리고머 혹은 중합체 형태의 다른 부산물이 증가될 수 있으며, 렌즈의 맥리를 초래할 수 있다. 또한, XDI의 자체 반응성도 증가되어 장기간 보관시 백탁 현상이 초래될 수 있다. 이에 따라, 후술하는 바와 같이 상온(25℃)에서 3개월 장기간 암실 보관시 조성물 원액의 투과도가 감소할 수 있다. 또한, 장기 보관 시 자체 반응으로 인해 원하는 타겟 산도가 변동되어 산도 컨트롤이 구현되지 않을 수 있다. 상술한 측면들을 고려하여, 예시적인 실시예들에 따르면 XDI 조성물의 산도를 100 ppm 초과 및 1,000ppm 이하로 조절할 수 있다. 이에 따라, 폴리티올계 화합물과의 적절 반응성을 유지하여 렌즈 캐스팅시 백탁을 억제하고, 렌즈 맥리를 방지할 수 있다. 또한, XDI 조성물의 보관 특성을 확보하여 XDI 조성물의 투과도 저하 및 산도 변화를 억제할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 XDI 조성물의 산도는 110 ppm 내지 800 ppm, 바람직하게는 110 ppm 내지 700 ppm일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 25℃에서 3개월 동안 암실 보관 후 상기 XDI 조성물의 산도의 변화량은 40 ppm 이하, 바람직하게는 30 ppm 이하, 보다 바람직하게는 20 ppm 이하, 또는 15 ppm 이하일 수 있다. XDI 조성물의 산도와 함께 염소 함량이 조절될 수 있다. XDI 조성물 내 염소 함량이 증가되는 경우 렌즈 황변 현상이 초래될 수 있다. 또한, 조성물 내 포함된 염소 이온은 산도 변동 인자로 작용할 수 있다. 이에 따라, 조성물 내 염소 함량이 증가되는 경우 상술한 바와 같이 소정의 범위로 조절된 조성물 산도가 변화되어 원하는 타겟 범위의 산도를 용이하게 구현하지 못할 수 있다. 또한, 염소에 의해 조성물의 장기 보관시 산도가 변동되어 원하는 바람직한 렌즈 물성이 획득되지 않을 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, XDI 조성물 내 염소 함량은 100ppm 미만일 수 있다. 바람직하게는, XDI 조성물 내 염소 함량은 95ppm 이하일 수 있다. 일 실시예에 있어서, XDI 조성물 내 염소 함량은 10ppm 이상 및 100ppm 미만으로 유지될 수 있다. 이 경우, XDI 조성물의 증류 및 정제 공정에서의 지나친 공정 로드 증가를 방지하며 안정적으로 염소 함량을 해당 범위로 유지시킬 수 있다. 일 실시예에 있어서, XDI 조성물 내 염소 함량은 10 ppm 내지 95 ppm, 10ppm 내지 80ppm, 바람직하게는 30 ppm 내지 80ppm 또는 40 ppm 내지 80ppm 범위로 유지될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 XDI 조성물에는 상술한 범위의 산도로 미세 조절하기 위한 산도 조절제가 첨가될 수도 있으며, 상기 산도 조절제로서 끓는점이 110℃ 이상인 화합물을 사용할 수 있다. 끓는점이 110℃ 이상인 산도 조절제가 사용됨에 따라 XDI 조성물 제조 공정 중 증류 공정 중 산도 조절제의 함량 변화를 억제할 수 있다. 따라서, 상술한 범위의 산도 및 염소 함량을 안정적으로 유지할 수 있다. 또한, 끓는점이 높은 산도 조절제를 사용하여 산도 조절제에 의한 부반응을 억제하고 XDI 조성물의 장기 보관성을 증진하며, 원하는 산도 범위를 장기간 유지할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, XDI 조성물의 25℃의 암실에서 3개월 보관 후의 380nm 파장 광에 대한 투과율은 99% 이상일 수 있다. 상기 산도 조절제는 무기산 화합물, 유기산 화합물 또는 고체산을 포함할 수 있다. 상기 무기산 화합물의 예로서 염산, 브롬산, 요오드산 등과 같은 할로겐산, 황산, 인산, 인산계 유도체 등을 들 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 인산계 유도체는 포스페이트계 화합물, 포스포네이트계 화합물 등과 같은 인산 에스테르계 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 인산계 유도체는 하기 식 1의 화합물을 포함할 수 있다. [식 1] 식 1 중, n은 1 혹은 2이다. 상기 유기산 화합물의 예로서 아세트산, 벤조산, 포름산 등을 들 수 있다. 상기 고체산의 예로서 산성 점토, 실리카알루미나, 양이온교환수지, 산 부착 실리카겔 혹은 알루미나, 산화알루미늄, 산화바나듐과 같은 고체산 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 산도 조절제는 XDI와 반응성이 실질적으로 없는 염기성 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 산도 조절제는 이미다졸, 테트라졸, 피리딘 등과 같은 고리형 아민, 또는 N,N-디메틸아닐린 (PhNMe2) 등과 같은 3차 아민을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 산도 조절제의 첨가량 또는 함량은 상술한 산도 범위 및 염소 함량을 고려하여 조절될 수 있으며, 예를 들면 300 ppm 내지 4,000 ppm, 바람직하게는 400 ppm 내지 3500 ppm, 또는 500 ppm 내지 3,000 ppm일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 XDI 조성물 내의 XDI 함량은 90 중량% 이상, 95 중량% 이상, 또는 99 중량% 이상일 수 있고, 예를 들어 99 중량% 이상 내지 100 중량% 미만일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 산도 조절제가 상술한 범위의 산도를 획득할 수 있는 범위 내에서 첨가될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 하기의 단계, 공정 또는 작용을 포함하는 XDI 조성물의 제조 방법이 제공된다. 예시적인 실시예들에 따르는 XDI 조성물의 제조 방법은 하기의 S10 및 S20으로 기재된 단계, 공정 또는 작용 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 아래의 용어 "S10" 및 S20"는 설명의 편의를 위해 공정을 구분하기 위해 사용된 것이며 순서를 제한하기 위한 것이 아님을 이해해야 한다. 예를 들면, 하기의 S10 및 S20의 공정들 중 일부 혹은 전부가 순차적으로 수행될 수 있으며, 공정 조건에 따라 변경되어 실시될 수도 있다. S10) XDI의 합성 공정을 통해 XDI를 함유하는 예비 조성물을 획득 S20) 상기 예비 조성물의 산도를 확인하고, 100ppm 이하 또는