KR100605200B1

KR100605200B1 - Production Method of the Electrochromic Coating Solution Using a Redispersion of Polyaniline

Info

Publication number: KR100605200B1
Application number: KR1020040058513A
Authority: KR
Inventors: 황태진; 이흥렬; 김성신
Original assignee: 한국생산기술연구원; 주식회사 유스테크코리아
Priority date: 2004-07-27
Filing date: 2004-07-27
Publication date: 2006-07-28
Also published as: KR20060009972A

Abstract

본 발명은 폴리아닐린의 재분산을 이용한 전기변색성 코팅 용액의 제조방법에 관한 것으로, 폴리아닐린을 중합반응시킨 후 포름산에 콜로이드 분산시키고, 콜로이드 안정화제를 용해한 수용액에 일정량 첨가하여 안정화된 코팅용액을 얻은 다음, 안정도를 해치지 않는 바인더를 첨가하여 코팅 용액을 제조하는 것이다.The present invention relates to a method for preparing an electrochromic coating solution using redispersion of polyaniline, wherein the polyaniline is polymerized and then colloidally dispersed in formic acid, and a predetermined amount is added to an aqueous solution in which a colloidal stabilizer is dissolved to obtain a stabilized coating solution. To prepare a coating solution by adding a binder that does not impair the stability.

상기 본 발명의 코팅 용액은, 중합과 동시에 표면에 적용하여 안정화시키는 방식이 아니므로 대량 생산 및 생산 공정의 제어가 용이하고, 용액의 재사용도가 높아 환경 오염을 줄일 수 있으며 코팅 특성이 우수하다.Since the coating solution of the present invention is not a method of stabilizing by applying to the surface at the same time as the polymerization, it is easy to control the mass production and production process, high reuse of the solution can reduce environmental pollution and excellent coating properties.

폴리아닐린, 재분산, 전기변색성, 코팅, 용액, 제조방법Polyaniline, Redispersion, Electrochromic, Coating, Solution, Manufacturing Method

Description

Production Method of the Electrochromic Coating Solution Using a Redispersion of Polyaniline

도1은 본 발명의 공정도1 is a process diagram of the present invention

도2는 콜로이드 용액의 안정성 비교사진Figure 2 is a comparison of the stability of the colloidal solution

도3 및 도4는 코팅 특성의 비교 사진3 and 4 is a comparison photograph of the coating properties

본 발명은 폴리아닐린의 재분산을 이용한 전기변색성 코팅 용액의 제조방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는, 폴리아닐린을 중합반응시킨 후 포름산에 콜로이드 분산시키고, 콜로이드 안정화제를 용해한 수용액에 일정량 첨가하여 안정화된 코팅용액을 얻은 다음, 안정도를 해치지 않는 바인더를 첨가하여 코팅 용액을 제조하는 것이다.The present invention relates to a method for preparing an electrochromic coating solution using redispersion of polyaniline, and more specifically, to a colloidal dispersion in formic acid after polymerization of polyaniline and stabilized by adding a certain amount to an aqueous solution in which a colloidal stabilizer is dissolved. After obtaining a coating solution, a coating solution is prepared by adding a binder that does not impair stability.

폴리아닐린은 폴리피롤 등과 더불어 최근들어 세계적으로 많은 연구자들로 부터 매우 주목받는 재료이다. 그 이유는, 상대적으로 이들 재료는 다른 폴리머 들에 비하여 중합반응이 쉽고, 무엇보다 우수한 전기적 특성, 즉 높은 전기전도도 때문이다. 또한 형성된 폴리머가 매우 안정하여 왠만한 화학적 침투에도 잘 견디기 때문이기도 하다.Polyaniline, along with polypyrrole, is a material that has attracted much attention from many researchers around the world in recent years. The reason is that these materials are relatively easy to polymerize compared to other polymers and, above all, because of their excellent electrical properties, ie high electrical conductivity. It is also because the formed polymer is very stable and withstands chemical penetration.

그러나, 이러한 특성에도 불구하고, 손쉽게 응용되지는 못하고 있는데, 이는 재료의 가공성이 매우 떨어지기 때문이다. 우선, 이들 폴리머들은 한번 중합이 되고 나면 왠만한 유기 용매에 녹지 않기 때문에 원하는 형태로의 가공이 쉽지 않다.However, despite these characteristics, they are not easily applied because the workability of the material is very poor. First of all, these polymers are not easily dissolved in any organic solvent once polymerized, so processing into a desired form is not easy.

즉, 손쉽게 쓰일 수 있는 용액의 형태로 만들 수 있어야, 벌크(bulk) 나 박막 혹은 분말 등의 형태로 쉽게 전환될 수가 있는데, 용액을 만들 수 있는 유기 용제가 거의 없다고 알려져 있다.In other words, it should be able to be easily used in the form of a solution, it can be easily converted into the form of a bulk (bulk), thin film or powder, etc., it is known that there are almost no organic solvents to make a solution.

이러한 문제점은 이 재료가 여러가지 응용 분야에 많이 쓰이는 것을 가로막는 가장 중요한 요소이다. 이러한 문제점에도 불구하고, 현재까지 고려되고 있는 응용은 주로 코팅의 형태로 이루어진다. This problem is the most important factor that prevents this material from being used in many applications. Despite these problems, the applications currently considered are mainly in the form of coatings.

폴리아닐린(PANI) 과 폴리피롤(PPy)의 코팅은 전기적 특성을 이용한 응용이다. 즉, 이들 재료의 코팅은 전기착색(electrochromic) 특성을 나타내기도 하고, 전자파 차폐 효과를 나타내기도 한다.Coating of polyaniline (PANI) and polypyrrole (PPy) is an application using electrical properties. That is, coatings of these materials may exhibit electrochromic properties or may exhibit electromagnetic shielding effects.

코팅을 위하여 일반적으로 가장 많이 이용되는 방법은 모노머를 중합시키면서 동시에 코팅이 이루어지도록 하는 것이다. 이 경우, 중합반응은 화학적 중합과 전기화학적 중합의 두 가지가 많이 쓰인다. 그러나, 코팅과 동시에 중합이 일어나는 경우는 재료의 낭비가 심하고 코팅의 특성을 조절하기 위한 공정조절이 쉽지 않다. 즉, 용액 전반에서 중합이 일어나면서 PANI 혹은 PPy가 석출되지만, 정작 코팅이 형성되는 곳은 용액과 접촉하고 있는 기판의 표면이므로, 생성되는 재료의 극히 일부만이 코팅에 참가하고 대부분은 용액중에 석출되어 가라앉고 만다. 일단 이렇게 가라앉은 PANI 혹은 PPy는 매우 안정한 상태에 있으므로 여타의 반응을 통해서 다시 이용되지 못하고 버려진다.The most commonly used method for coating is to polymerize the monomers so that the coating takes place at the same time. In this case, there are two types of polymerization reactions, chemical polymerization and electrochemical polymerization. However, when polymerization occurs simultaneously with coating, waste of material is severe and process control for adjusting the characteristics of the coating is not easy. In other words, PANI or PPy precipitates as a result of polymerization throughout the solution, but since the coating is formed on the surface of the substrate in contact with the solution, only a part of the resulting material participates in the coating and most of it is deposited in the solution. Sinks. Once this sinks, PANI or PPy is in a very stable state and is discarded without being used again through other reactions.

그런데, 상기 버려지는 용액중에는 폴리아닐린의 경우 미처 중합되지 못하고 남은 아닐린(폴리아닐린의 모노머)이 용해되어 있게 된다. 아닐린은 인체에 해로운 물질이므로 이를 처리하기 위한 특별한 공정이 필요하다. 이러한 처리공정은 많은 비용을 수반하는 것이다. 따라서 전반적인 공정이 매우 비효율적이라고 할 수 있다.By the way, in the discarded solution, aniline (the monomer of polyaniline) remaining without polymerization in the case of polyaniline is dissolved. Since aniline is a harmful substance to the human body, a special process is required to deal with it. This process is expensive. Therefore, the overall process is very inefficient.

따라서 이러한 문제를 해결하기 위해서는 PANI와 PPy가 중합된 후에도 이를 재사용 할 수 있는 재료의 재 사용성이 요구된다.Therefore, to solve this problem, the reuse of materials that can be reused after PANI and PPy are polymerized is required.

상기 PANI, PPy와 관련하여는, 용액중에서 분산 중합반응을 이용해서 입자를 안정화시키고자 하는 연구가 많이 진행되고 있다. 이 방법은 용액중에서 모노머의 중합에 의한 입자형성과 더불어 표면 개질제(surface modifier)와의 반응을 유도하는 것이다.In relation to PANI and PPy, many studies have been conducted to stabilize particles using dispersion polymerization in a solution. This method induces reaction with surface modifiers as well as particle formation by polymerization of monomers in solution.

일반적으로 개질제를 첨가하여 석출된 PANI, PPy입자들이 용액중에서 콜로이드 상태를 유지하게 하는 방법이다. 이렇게 하면 비록 용액에 폴리머를 녹이는 것 은 아니지만, 그와 유사한 효과를 거둘 수 있고, 향후 코팅 등에 응용할 수 있다. 물론 이때는 생성되는 입자의 크기를 매우 작게 유지 (< 50 nm) 할 수 있는 특별한 공정조건이 필요하므로 비교적 까다로운 공정이라 할 수 있다.In general, a method of adding a modifier to maintain the colloidal state of the precipitated PANI, PPy particles in solution. Although this does not dissolve the polymer in solution, it has a similar effect and can be applied in future coating applications. Of course, this is a relatively demanding process because it requires special process conditions to keep the size of the particles produced very small (<50 nm).

그 외에도, 폴리아닐린 표면에 다른 종류의 폴리머를 적용(grafting)하는 시도도 있다. 이 방법은 실제로는 표면개질제를 이용하는 방법과 유사한 것이다. 표면개질이나 표면적용을 위해서 첨가하는 고분자 전해질 성분으로는 폴리소듐스티렌술포네이트, 폴리2-디메틸아미노에틸메타크릴레이트, 폴리N-비닐피롤리돈, 하이드록시프로필셀룰로오스 등이 있다. 이 방법 역시 폴리머 입자의 안정성을 향상시켜 용액중에서 콜로이드 상태를 유지하도록 하기 위한 것이다. 그러나, 이들 모두는 중합반응과 동시에 반응을 제어하여 입자의 크기를 매우 작게 유지하고, 또 형성된 입자의 표면에 특정한 성분을 반응시켜야 하므로 쉽지 않다.In addition, there are attempts to grafting other types of polymers onto polyaniline surfaces. This method is actually similar to the method using surface modifiers. Examples of the polymer electrolyte component added for surface modification or surface application include polysodium styrenesulfonate, poly2-dimethylaminoethyl methacrylate, polyN-vinylpyrrolidone, and hydroxypropyl cellulose. This method also aims to improve the stability of the polymer particles to maintain the colloidal state in solution. However, all of them are difficult to control the reaction simultaneously with the polymerization reaction to keep the size of the particles very small, and to react certain components on the surface of the formed particles.

더구나 공정상 첨가하는 표면개질제나 적용되는 폴리머의 종류에 따라 아닐린의 중합도 많이 영향을 받을 수 있다. 즉, 좀 더 생산성 있고 제어가 용이한 공정을 제공하기 위해서는 중합반응과 콜로이드 안정성 향상 작업이 분리될 필요가 있다.In addition, the polymerization of aniline may be greatly affected by the surface modifier added in the process or the type of polymer to be applied. That is, in order to provide a more productive and controllable process, it is necessary to separate the polymerization reaction and the colloid stability improvement work.

한편, 폴리아닐린은 왠만한 유기 용매에 녹지 않지만, 포름산에서는 쉽게 나노입자의 형태로 콜로이드를 이룬다. 이러한 현상을 두고 콜로이드를 형성한 것이라는 주장과 완전히 용해된 것이라는 주장이 제기되고 있다. 그러나, 공통점은 특별한 표면 개질성분이나 표면 적용성분 없이도 안정된 콜로이드 혹은 용액을 얻을 수 있다는 것이다.On the other hand, polyaniline is insoluble in some organic solvents, but formic acid easily forms a colloid in the form of nanoparticles. It is argued that colloids have been formed for this phenomenon and that they are completely dissolved. However, what is common is that stable colloids or solutions can be obtained without special surface modification or surface application.

이를 이용하면 캐스팅으로 PANI 코팅을 제조할 수도 있다. 그러나, 이렇게 제조된 코팅의 경우는 코팅의 건조과정 중 포름산이 증발하면, 다시 입자간의 엉김현상이 나타나기가 쉽고, 따라서 제조된 코팅의 광학적 투명성이 크게 떨어질 수 있다. 그에 따라 코팅의 품질도 현저히 떨어진다.It can also be used to produce PANI coatings by casting. However, in the case of the coating thus prepared, when formic acid evaporates during the drying process of the coating, entanglement between particles is likely to occur again, and thus optical transparency of the prepared coating may be greatly degraded. As a result, the quality of the coating is also significantly reduced.

그러므로 포름산에 PANI를 성공적으로 분산한다 하더라도 분산된 입자에 대하여 코팅시 건조공정 중 발생하는 엉김현상을 방지해 줄 방법이 필요하다.Therefore, even if PANI is successfully dispersed in formic acid, there is a need for a method to prevent entanglement during drying during coating of dispersed particles.

따라서, 본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명에서는 폴리아닐린의 표면처리와 분산용액의 적절한 선택을 통해서 코팅 용액으로의 재사용이 가능한 안정화된 폴리아닐린 콜로이드 용액을 제공하고자 하나, 이는 결국 재사용이 가능한 폴리아닐린 코팅용액을 얻는 것과 직결되는 것으로 중합반응 후 더이상 코팅용액으로 사용하지 못하고 있는 현재의 기술적 한계를 극복하고자 하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made in view of this point, and the present invention seeks to provide a stabilized polyaniline colloidal solution that can be reused as a coating solution through surface treatment of polyaniline and appropriate selection of a dispersion solution. It is directly related to obtaining a polyaniline coating solution to overcome the current technical limitations that can no longer be used as a coating solution after the polymerization reaction.

또한, 안정화 된 콜로이드를 만드는 방법도, 공정상의 제어를 손쉽게 하기 위하여 중합반응과 분산의 두가지 공정을 분리하고자 한다. 이것은 기존의 제조 방법이 중합과 분산을 동시에 이루어지게 함으로써 공정조건을 까다롭게 한 기술적 한계를 극복하기 위한 것이다. 두가지 공정의 분리는 폴리아닐린이 중합되고 난 후에도 분산이 가능한 용액을 선택함으로써 달성하고자 한다.In addition, a method of making a stabilized colloid is intended to separate two processes, polymerization and dispersion, to facilitate process control. This is to overcome the technical limitations of the existing manufacturing method, which makes the process conditions difficult by simultaneously performing polymerization and dispersion. Separation of the two processes is intended to be achieved by selecting a solution that can be dispersed even after the polyaniline is polymerized.

또한, 상기 제조된 코팅용액을 이용하여 실제로 코팅을 제조하여 그 특성을 평가하고, 본 발명을 통하여 제조된 용액이 코팅의 재료로서 충분한 가능성을 확보 할 수 있는지를 확인함으로써, 우수한 코팅 특성을 가진 용액을 제조하고자 한다.In addition, by using the coating solution prepared above, the coating is actually manufactured to evaluate its properties, and the solution prepared through the present invention can be confirmed that sufficient potential as a material for coating can be ensured, thereby having a solution having excellent coating properties. To prepare.

본 발명은 폴리아닐린을 중합반응시킨 후 포름산에 콜로이드 분산시키고, 콜로이드 안정화제를 용해한 수용액에 일정량 첨가하여 안정화된 코팅용액을 얻은 다음, 안정도를 해치지 않는 바인더를 첨가하여 코팅 용액을 제조하는 것이 특징이다.The present invention is characterized by preparing a coating solution by polymerizing polyaniline and then colloidally dispersing it in formic acid, adding a certain amount to an aqueous solution in which a colloidal stabilizer is dissolved, and then adding a binder that does not impair stability.

도1에는 본 발명의 전체 공정도를 나타낸다.1 shows the overall process diagram of the present invention.

또한, 본 발명에서는 폴리아닐린 5-15wt%, 안정화제 0.2-3wt% 및 바인더 3-10wt%를 용매인 포름산에서 혼합하여 제조한 코팅 용액을 사용하는 것이 특징이다.In addition, the present invention is characterized by using a coating solution prepared by mixing 5-15wt% polyaniline, 0.2-3wt% stabilizer and 3-10wt% binder in formic acid as a solvent.

이하, 각 공정별로 설명한다.Hereinafter, each process is demonstrated.

1. 폴리아닐린의 중합반응1. Polymerization of Polyaniline

본 발명에서 쓰인 폴리아닐린의 중합방법은 소위 화학적 중합이라 불리는 방법이다. 이 방법은 모노머인 아닐린의 중합을 단순히 중합제(혹은 산화제)인 암모늄퍼옥시디설페이트(APS)를 이용하여 유도하는 방법이다. 일반적으로 폴리아닐린을 얻기 위한 중합방법으로 많이 쓰이는 두가지 방법 즉, 화학적 중합과 전기화학적 중합 중 하나이다.The polymerization method of polyaniline used in the present invention is a method called chemical polymerization. This method simply induces polymerization of aniline, a monomer, using ammonium peroxydisulfate (APS), which is a polymer (or oxidant). Generally, one of two methods commonly used as a polymerization method for obtaining polyaniline is chemical polymerization and electrochemical polymerization.

화학적 중합은 물에 아닐린을 먼저 용해하고, pH를 산성에 맞춘 후, 중합제인 APS를 첨가하여 반응이 일어나게 한다. 반응은 대부분 상온, 상압 하에서 이루어진다Chemical polymerization causes the reaction to occur by first dissolving aniline in water, adjusting the pH to acidity, and then adding APS, which is a polymer. Most of the reaction takes place at room temperature and atmospheric pressure

상기 본 발명에서는 폴리아닐린을 5-15wt% 사용하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable to use 5 to 15% by weight of polyaniline.

2. 콜로이드 분산2. Colloidal Dispersion

일단 중합이 충분히 진행된 용액에서 폴리아닐린을 분리한다. 생성된 폴리아닐린은 물에 녹지 않으므로 반응 후에는 석출물이 바닥에 침전물의 형태로 분리된다. 이를 수거하여 증류수와 에탄올을 이용하여 수차례 세척한 후 건조(80 ~ 100℃, 진공건조로)한다.Once the polymerization has proceeded sufficiently, the polyaniline is separated. The produced polyaniline is insoluble in water, so after the reaction, the precipitate is separated in the form of a precipitate at the bottom. This was collected, washed several times with distilled water and ethanol and dried (80-100 ° C., by vacuum drying).

이렇게 얻어진 폴리아닐린은 짙은 녹색 혹은 검은색에 가까운 색깔을 띄며, 매우 불안전한 분말의 형태이다. 이를 포름산에 분산(혹은 용해)한다. 포름산에 분산 하는 것에 대해서는 분산이라는 주장과 용해라는 주장이 맞서지만, 본 발명에서는 특별한 의미의 차이는 없다.The polyaniline thus obtained is dark green or black in color and is in the form of a very unsafe powder. It is dispersed (or dissolved) in formic acid. Dispersion in formic acid contends with the claim of dispersion and the dissolution, but there is no difference in meaning in the present invention.

왜냐하면, 본 발명에서 얻고자 하는 것은 코팅 용액인데, 코팅용액은 폴리아닐린 성분을 포함하고 있되, 그것이 용액이건 콜로이드 이건 기본적인 요건은 폴리아닐린의 크기가 용액 내에서 50 nm 이하이면 충분하기 때문이다. 폴리아닐린은 기본적으로 고분자 물질이므로 분산되었든 용해되었든 분자의 크기가 50 nm 이하이기만 하면 충분하므로, 둘 중 어느 쪽이라도 상관은 없다.Because the present invention is to obtain a coating solution, the coating solution contains a polyaniline component, whether it is a solution or a colloid, the basic requirement is that the size of the polyaniline is 50 nm or less in the solution is sufficient. Since polyaniline is basically a polymer material, it is sufficient if the size of the molecule is 50 nm or less, regardless of whether it is dispersed or dissolved.

3. 콜로이드 안정화3. Colloidal Stabilization

비록 용해든 분산이든 상관이 없다고 하더라도, 코팅에 쓰일 때는 코팅의 건조후에 형성될 폴리아닐린 입자가 50 nm 이하로 제어되어야 한다는 제한이 있다. 폴리아닐린을 포름산에 분산하고 특별한 처리를 해주지 않으면, 코팅을 건조할 때 폴리아닐린 입자가 커지는 (혹은 엉기는) 현상이 발생한다. 그 결과로 형성된 코팅은 광학적 투명도가 떨어진다. 따라서, 코팅을 건조할 때 입자들이 일정한 크기 이상으로 엉기는 것을 막아주어야 하는데, 본 발명에서의 안정화제는 0.2-3wt%가 바람직하고, 특히 폴리(N-비닐피롤리돈(PVP)이 좋다.Although it does not matter whether it is dissolved or dispersed, there is a limitation that when used in coating, the polyaniline particles to be formed after drying of the coating should be controlled to 50 nm or less. If polyaniline is dispersed in formic acid and no special treatment is applied, the polyaniline particles become large (or entangled) when the coating is dried. The resulting coating lacks optical clarity. Therefore, when drying the coating, particles should be prevented from tangling beyond a certain size. The stabilizer in the present invention is preferably 0.2-3 wt%, in particular poly (N-vinylpyrrolidone (PVP).

즉, 폴리아닐린을 포름산에 분산한 후 PVP를 용액에 첨가하여 폴리아닐린의 표면에서 반응을 유도하였다. 즉 기존의 폴리아닐린 분산 효과는 그대로 유지하면서 용액의 건조과정 중에 입자의 거리가 가까와지면서 입자들이 직접 반응 하는 것을 막아줌으로써 입자의 엉김현상을 방지하도록 하였다.That is, after dispersing polyaniline in formic acid, PVP was added to the solution to induce a reaction on the surface of the polyaniline. In other words, while maintaining the existing polyaniline dispersion effect as it is to prevent the particles from tangling by preventing the particles from reacting directly as the distance of the particles near the process of drying the solution.

4. 바인더 첨가4. Add binder

비록 PVP를 첨가하여 폴리아닐린의 콜로이드를 안정화 시키고, 코팅에서 입자가 엉기는 현상을 방지했다 하더라도, 코팅의 기판에 대한 부착력은 취약할 수 있다. 이것은 주로 폴리아닐린은 유기물 성분이므로 코팅의 부착력 향상을 위한 열처리 조건 중 가열 온도에 제한이 있는데서 비롯되는 것이다. 그러므로 비록 저온 (200℃이하)에서 열처리 하더라도 기반과의 부착력이 충분히 확보될 수 있는 바인더를 첨가하여 코팅용액을 완성할 수 있다.Although the addition of PVP stabilizes the colloid of polyaniline and prevents particle agglomeration in the coating, the adhesion of the coating to the substrate may be weak. This is mainly because the polyaniline is an organic component, it is due to the limitation in the heating temperature of the heat treatment conditions for improving the adhesion of the coating. Therefore, even if the heat treatment at low temperature (below 200 ℃), it is possible to complete the coating solution by adding a binder that can be sufficiently secured to the base.

본 발명에서 선택한 바인더는 TEOS(Tetraethylorthosilicate)이다. 이는 폴리아닐린과 기판 사이에 연결고리를 형성하여 부착력을 확보하는 역할을 한다. 졸-겔 반응을 거쳐서 200℃ 이하의 낮은 온도에서도 실리카 네트워크를 형성하므로 매우 효과적인 바인더 역할을 할 수 있다.The binder selected in the present invention is TEOS (Tetraethylorthosilicate). This serves to secure the adhesion by forming a link between the polyaniline and the substrate. The sol-gel reaction forms a silica network even at a low temperature of 200 ° C. or lower, and thus may serve as a very effective binder.

그러나, TEOS는 포름산의 영향으로 용액중에서 겔을 형성할 수 있다. 그러므로 그 첨가량이 매우 제한적이어야 하는데, 본 발명에서는 3-10 wt%의 양을 첨가하여 겔의 형성없이 안정한 콜로이드를 형성하도록 하였다.However, TEOS can form gels in solution under the influence of formic acid. Therefore, the addition amount should be very limited. In the present invention, an amount of 3-10 wt% was added to form a stable colloid without formation of a gel.

이하, 이와 같이하여 형성된 본 발명의 전기변색성 코팅 용액에 대한 각 성응 시험을 나타낸다.Hereinafter, each adaptation test with respect to the electrochromic coating solution of this invention formed in this way is shown.

1. 콜로이드 형성 - 공정의 분리1. Colloidal Formation-Separation of Process

용액의 안정성 비교는 도2에 나타낸 것과 같다. 도면에서와 같이, 폴리아닐린을 포름산에 분산한 후 PVP와 TEOS 등을 첨가한 후 각각 48시간(도2A), 그리고 1개월이 지난 후(도2B)에 콜로이드의 변화를 관찰하였으나, 거의 변화가 없었다. 즉 용액의 안정성은 PVP, TEOS 등의 첨가에 따라 저하되지 않았음을 알 수 있다.The stability comparison of the solution is as shown in FIG. As shown in the figure, after the polyaniline was dispersed in formic acid and PVP and TEOS were added, the colloidal changes were observed 48 hours (Fig. 2A) and one month later (Fig. 2B), respectively. . That is, it can be seen that the stability of the solution did not decrease with the addition of PVP and TEOS.

이로써 콜로이드 형성을 위한 공정을 중합과 분산 공정의 두가지로 분리할 수 있음을 확인 할 수 있다.This can be seen that the process for colloid formation can be separated into two processes, polymerization and dispersion.

2. 코팅의 광학적 특성 향상2. Improvement of optical properties of coating

코팅의 광학적 특성을 비교하기 위하여 담금법에 의하여 코팅을 제조하였다. Coatings were prepared by immersion to compare the optical properties of the coatings.

그 결과는 표1과 도3에 나타낸 바와 같다.The results are shown in Table 1 and FIG.

코팅의 평균가시광선 투과율 비교Comparison of average visible light transmittance of coating 시 료sample 평균 가시광선 투과율Average visible light transmittance 포름산에 분산 후 아무런 처리도 하지 않은 폴리아닐린 코팅[A]Polyaniline coating without treatment after dispersion in formic acid [A] 75%75% [A] + PVP 첨가 = [B][A] + PVP addition = [B] 89%89% [B] + TEOS 첨가Add [B] + TEOS 92%92%

상기 표와 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 단순히 폴리아닐린을 포름산에 분산한 경우(도3A)는 육안으로도 표면이 거칠게 나타나는 것을 확인 할 수 있으며, 가시광선 투과율도 평균 75%로 매우 낮음을 알 수 있다. 그러나, PVP를 첨가하여 입자간 엉김현상을 방지한 경우는 육안으로도 매우 맑은 코팅을 확인할 수 있으며, 가시광선 투과율도 평균 89%로 매우 향상되었음을 확인할 수 있다.As can be seen from the table and drawing, when the polyaniline is simply dispersed in formic acid (FIG. 3A), it can be seen that the surface is rough even with the naked eye, and the visible light transmittance is also very low with an average of 75%. have. However, when PVP was added to prevent intergranular phenomena, it could be confirmed that the coating was very clear with the naked eye, and the visible light transmittance was also improved to an average of 89%.

PVP 외에 TEOS를 추가로 첨가한 경우(도3B)도 코팅의 부착력 향상으로 추가적인 투과율 상승이 있었음을 확인할 수 있다.In addition to the addition of the PVP TEOS (Fig. 3B) also can be confirmed that there was an additional increase in the transmittance by improving the adhesion of the coating.

3. 코팅의 부착력 향상3. Improve adhesion of coating

코팅의 부착력 향상을 확인하기 위하여 코팅을 제조한 후 금속으로 긁어본 결과가 도4와 같다. In order to confirm the adhesion of the coating to improve the results of scraping the metal after the coating is prepared as shown in FIG.

도면에서 도4A는 폴리아닐린을 포름산에 분산한 경우, 도4B는 폴리아닐린을 포름산에 분산한 후 PVP만 첨가한 경우, 도4C는 폴리아닐린을 포름산에 분산한 후 PVP와 TEOS를 첨가한 경우이다.In the figure, FIG. 4A is a case where polyaniline is dispersed in formic acid, and FIG. 4B is a case where PVP is added after dispersing polyaniline in formic acid. FIG. 4C is a case where PVP and TEOS are added after polyaniline is dispersed in formic acid.

도면에서와 같이, 콜로이드 안정화를 위해 PVP만 첨가한 경우에 비하여 코팅의 부착력이 향상되었음을 알 수 있다.As shown in the figure, it can be seen that the adhesion of the coating is improved compared to the case of adding only PVP for colloidal stabilization.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 폴리아닐린을 중합반응시킨 후 포름산에 콜로이드 분산시키고, 콜로이드 안정화제를 용해한 수용액에 일정량 첨가하여 안정화된 코팅용액을 얻은 다음, 안정도를 해치지 않는 바인더를 첨가하여 코팅 용액을 제조함으로써, 중합과 동시에 표면에 적용하여 안정화시키는 방식이 아니므로 대량 생산 및 생산 공정의 제어가 용이하고, 용액의 재사용도가 높아 환경 오염을 줄일 수 있으며 코팅 특성이 우수하여, 관련 분야에의 이용 및 응용이 기대된다 하겠다. As described above, according to the present invention, the polyaniline is polymerized and then colloidally dispersed in formic acid, and a certain amount is added to an aqueous solution in which a colloidal stabilizer is dissolved to obtain a stabilized coating solution, followed by addition of a binder that does not impair stability. It is easy to control the mass production and production process because it is not applied to the surface at the same time as polymerization and stabilized, and it is possible to reduce the environmental pollution due to the high reusability of the solution. Use and application are expected.

Claims

A method of producing a coating solution, wherein poly N-vinylpyrrolidone is added as a stabilizer for improving colloidal stability in obtaining a colloidal coating solution by polymerizing polyaniline and dispersing it in formic acid.

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The method of claim 1, wherein TEOS (Tetraethylorthosilicate) is added as a binder that does not impair the stability of the coating solution.

The method of claim 1, wherein the coating solution is prepared by mixing 5-15wt% polyaniline, 0.2-3wt% poly N-vinylpyrrolidone as a stabilizer, and 3-10wt% TEOS (Tetraethylorthosilicate) as a binder in formic acid as a solvent. Method for producing a coating solution, characterized in that.