KR100614414B1 - Silica nanoparticles capped conductive polymers and manufacture method therefor - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 실리카 나노입자를 수산화한 다음 트리클로로실란으로 처리하여 자기조립단층막이 형성된 자기조립 실리카 나노입자를 제조하는 과정과, 실리카표면에 아닐린으로 기능화하여 아닐린 기능화된 실리카 나노입자를 얻는 과정과, 기능화된 실리카 나노입자에 폴리아닐린보다 상대적으로 유기용매에 잘 용해되는 전도성 고분자를 산화성 고분자화를 통해 그라프팅하여 상기 전도성 고분자가 캡핑된 실리카 나노입자를 얻는 과정으로 이루어진다.
전도성고분자, 유기용매, 실리카 나노입자, 캡핑, 자기조립, 그라프팅
The present invention provides a process for preparing self-assembled silica nanoparticles having a self-assembled monolayer film by hydrating silica nanoparticles and then treating with trichlorosilane, and obtaining aniline functionalized silica nanoparticles by functionalizing with aniline on a silica surface. The grafting of the conductive polymer, which is more soluble in an organic solvent, than the polyaniline on the functionalized silica nanoparticles, is performed to obtain silica nanoparticles capped with the conductive polymer by oxidative polymerization.
Conductive polymer, organic solvent, silica nanoparticles, capping, self-assembly, grafting
Description
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 전도성 고분자물질 캡핑된 실리카 나노입자를 제조하기 위한 절차도, 1 and 2 is a flow chart for manufacturing a conductive polymer-capped silica nanoparticles according to an embodiment of the present invention,
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 얻어진 전도성 고분자물질 캡핑된 실리카 나노입자에 대해 각종 분석기기를 이용해 분석 및 평가한 특성 곡선도. 3 to 5 are characteristic curve diagrams analyzed and evaluated using various analyzers for the conductive polymer-capped silica nanoparticles obtained according to the embodiment of the present invention.
본 발명은 전자재료사용 목적으로 하는 기능성 물질제조에 관한 것으로, 특히 전도성물질을 코팅한 실리카 나노입자 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to the production of functional materials for the purpose of using electronic materials, and more particularly, to silica nanoparticles coated with a conductive material and a method of manufacturing the same.
실리카는 양호한 생체 적합성(bio-compatibility), 높은 광발광(photo luminescence), 양자효율, 광표백에 대한 안정성을 가지고 있다. 특히 실리콘을 근간으로 하는 나노 크기 입자는, 광전디바이스, 화학센서, 전계발광 디스플레이 (electro-luminescent displays: ELD), 광검출기, 광펌프된 동조용 레이저물질 등에서 중요하게 사용될 수 있다. Silica has good bio-compatibility, high photo luminescence, quantum efficiency and stability to photobleaching. In particular, nano-sized particles based on silicon can be importantly used in photoelectric devices, chemical sensors, electro-luminescent displays (ELDs), photodetectors, light-pumped tuning laser materials, and the like.
아킬사슬(alkyl chains)에서부터 고분자까지의 다양한 유기화합물을 이용하여 실리콘을 표면 개질하게 되면, 새로운 광학 및 전기적, 및 생의학 응용에 적합하게 접목될 수 있는데, 특히 고분자 증착(polymer deposition)에 의한 실리콘 박막 개질은 센서들 이용의 기능과, 전계발광 디바이스 및 다른 하이브리드 디바이스들의 성능 개선에 유용하게 사용될 수 있다. Surface modification of silicon using a variety of organic compounds, from alkyl chains to polymers, can be adapted to new optical, electrical, and biomedical applications, particularly by thin film deposition by polymer deposition. The modification can be usefully used to improve the function of using sensors and the performance of electroluminescent devices and other hybrid devices.
나노 복합체(nano-composites)를 만드는 방법 중에서 나노입자 표면 개질화 및 기능화는 상당히 매력적인 분야이며, 기능화된 나노입자 재료를 실현하기 위해 요구되는 것 중의 하나가 나노입자를 적합하게 변경하여 활용하는 것이다. Among the methods of making nano-composites, nanoparticle surface modification and functionalization is a very attractive field, and one of the requirements for realizing functionalized nanoparticle materials is to adapt and utilize nanoparticles appropriately.
전도성 고분자는 금속에 버금가는 전기 전도성이 있으면서도 플라스틱처럼 휠 수도 있고 가벼운 특성 때문에 꿈의 신소재라 각광받고 있지만 유기용매에 녹지 않아 가공성이 어렵다는 단점이 있다. Conductive polymers have the same electrical conductivity as metals but can be bent like plastics and are attracting attention as a new material of dream because of their light properties, but they do not melt in organic solvents, making them difficult to process.
그러므로 전도성 고분자의 가공성을 좋게 하면서도 친환경성인 실리카상에 특히 나노크기의 실리카에 단단하게 코팅을 할 수만 있다면 전자파 차폐소재뿐만 아니라 기능성 섬유소재, 전자소재 분야 등에서 광범위하게 사용할 수 있을 것이다. Therefore, it is possible to use a wide range of functional fiber materials as well as electromagnetic shielding materials as well as electromagnetic shielding materials as long as the conductive polymer can be coated on nano-sized silica on the eco-friendly silica while improving the processability.
따라서 본 발명의 목적은 유기용매에 잘 용해되는 전도성 고분자물질을 캡핑 한 실리카 나노입자 및 그 제조방법을 제공하는데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a silica nanoparticle capping a conductive polymer material that is well dissolved in an organic solvent, and a method of manufacturing the same.
본 발명의 다른 목적은 가용성 폴리디페닐아민을 도프한 실리카나노입자 제조방법을 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a method for preparing silica nanoparticles doped with soluble polydiphenylamine.
본 발명의 또 다른 목적은 유기용매에 잘 용해되는 전도성 고분자물질을 코팅보다 강력하게 결합으로 실리카 나노입자에 캡핑하도록 하는 실리카 나노입자 제조방법을 제공하는데 있다. Still another object of the present invention is to provide a method for preparing silica nanoparticles, in which a conductive polymer that is well dissolved in an organic solvent is capped to silica nanoparticles by binding more strongly than a coating.
상기한 목적에 따라, 본 발명은, 실리카 나노입자를 수산화한 다음 트리클로로실란으로 처리하여 자기조립단층막이 형성된 자기조립 실리카 나노입자를 제조하는 과정과, 실리카표면에 아닐린으로 기능화하여 아닐린 기능화된 실리카 나노입자를 얻는 과정과, 상기 기능화된 실리카 나노입자에 폴리아닐린보다 상대적으로 유기용매에 잘 용해되는 전도성 고분자를 산화성 고분자화를 통해 그라프팅하여 상기 전도성 고분자가 캡핑된 실리카 나노입자를 얻는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다. In accordance with the above object, the present invention, the process of preparing self-assembled silica nanoparticles having a self-assembled monolayer film by hydrating the silica nanoparticles and then treated with trichlorosilane, and functionalized with aniline on the surface of the silica aniline functionalized silica Obtaining a nanoparticle and grafting a conductive polymer which is more soluble in an organic solvent than polyaniline to the functionalized silica nanoparticle through oxidative polymerization to obtain silica nanoparticles capped with the conductive polymer. It features.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.
본 발명의 실시 예에서는 전도성 고분자들중 유기용매에 잘 용해되는 전도성 고분자를 제시하고, 그 전도성 고분자들을 친환경성 실리카 나노입자에 공유결합으로 캡핑하는 제조방법을 구현함으로써 기능성 섬유제조, 전자소재분야 등에 광범위 하게 사용될 수 있는 새로운 소재를 얻을 수 있도록 한다. In an embodiment of the present invention, by presenting a conductive polymer that is well dissolved in an organic solvent of the conductive polymers, by implementing a manufacturing method of capping the conductive polymers to environmentally friendly silica nanoparticles by covalent bonds in the functional fiber manufacturing, electronic material field, etc. It allows you to obtain new materials that can be used extensively.
먼저 본 발명의 실시 예에 따라 제시되는 유기용매에 잘 용해되는 전도성 고분자의 종류는 폴리디페닐아민(poly diphenyl amine: PDPA), 폴리오소페닐디아민(poly ortho phenylene diamine), 폴리4-아미노디페닐아민(poly 4-amino diphenyl amine), 폴리디페닐아미노설페닉에시드(poly dephenyl amino sulfanic acid), 폴리0-아미노페닐(poly 0-amino phenol)과, 및 이들 각각의 공중합체들 등이 있다. First, the kind of the conductive polymer that is well dissolved in the organic solvent according to the embodiment of the present invention is polydiphenylamine (PDPA), polyortho phenylene diamine, poly4-aminodiphenyl Amines (poly 4-amino diphenyl amine), poly dephenyl amino sulfanic acid, poly 0-amino phenol, and their respective copolymers.
본 발명의 실시 예에 따라 제시되는 유기용매에 잘 용해되는 전도성 고분자는 폴리아닐린(poly aniline) 보다 상대적으로 유기용매에 용해가 잘되는 것으로서, 본 발명자들이 실험을 통해서 찾아낸 것이다. The conductive polymer that is well soluble in the organic solvent presented according to the embodiment of the present invention is more soluble in the organic solvent than polyaniline, and the inventors have found through experiments.
기존 기술에는 실리콘 나노입자에 폴리 아닐린을 코팅을 하였는데, 폴리아닐린은 높은 일함수때문에 고분자 LED들의 홀(hole) 이동물질로 사용되어 오고 있다. 좀더 구체적으로 설명하면, 폴리아닐린은 하이브리드 무기/유기 발광에 대하여 실리콘내로 양전하를 주입하기 위한 홀 이동물질이다.In the existing technology, polyaniline is coated on silicon nanoparticles. Polyaniline has been used as a hole transport material for polymer LEDs because of its high work function. More specifically, polyaniline is a hole transfer material for injecting positive charges into silicon for hybrid inorganic / organic luminescence.
본 발명의 실시 예에서는 실리카 나노입자의 표면에 고밀도 전도성 고분자를 캡핑하는데 있어 소위 "그라프팅(grafing)"이라는 기술을 이용하여 나노입자 표면에 바로 고분자사슬이 연결되도록 구현한다. 또 이렇게 구현되도록 하기 위해 본 발명의 실시 예에서는 자기조립기술도 함께 이용한다. In an embodiment of the present invention, in the capping of the high density conductive polymer on the surface of the silica nanoparticles, a so-called "grafting" technique is implemented so that the polymer chain is directly connected to the surface of the nanoparticles. In addition, the embodiment of the present invention also uses a self-assembly technology in order to implement this.
요컨대, 본 발명의 실시 예에서는 자기조립기술로 자기조립단층막(self assembled mono-layer: SAM) 형성시키는 실리카 표면 기능화를 먼저 수행하는데, 이는 이후의 그라프팅 기술을 이용한 고분자화 과정에서 다른 고분자에 기(groups) 부착이 가능케 해준다.In other words, the embodiment of the present invention first performs a silica surface functionalization to form a self assembled mono-layer (SAM) by a self-assembly technique, which is then applied to other polymers in the polymerization process using a grafting technique. Allows group attachments.
본 발명의 실시 예에서와 같이 자기조립기술과 연계한 표면개시 고분자화 방법은 정밀한 설계와 아울러 명확하게 정의된 고분자들 및 그 공중합체에 의한 실리카 나노입자의 표면 기능화에 있어 가장 유용한 합성루틴이 될 수 있다. As in the embodiment of the present invention, the surface-initiated polymerization method in conjunction with the self-assembly technique may be the most useful synthetic routine in the surface functionalization of silica nanoparticles by precisely defined polymers and copolymers thereof. have.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 전도성 고분자물질 캡핑된 실리카 나노입자를 제조하기 위한 절차도로서, 도 1은 자기조립을 통해 실리카 나노입자 표면을 기능화시키는 것을 보여주는 도면이고, 도 2는 자기조립 실리카 나노입자를 전도성 고분자로 그라프팅기술을 이용해서 캡핑하는 것을 보여주고 있다. 1 and 2 is a procedure for manufacturing a conductive polymer-capped silica nanoparticles according to an embodiment of the present invention, Figure 1 is a view showing the functionalization of the surface of the silica nanoparticles through self-assembly, Figure 2 Demonstrates capturing self-assembled silica nanoparticles with conductive polymers using grafting technology.
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서는 자기조립 단층막(self assembled mono-layer: SAM)의 일 예인 자기조립 브로머프로필실란(bromopropyl silane: BPS)층을 얻기 위해서 먼저 실리카 나노입자를 수산화를 한 다음, (3-브로머프로필) 트리클로로 실란(trichloro silane) Cl3Si-R-Br로 처리한다. First, referring to FIG. 1, in an embodiment of the present invention, silica nanoparticles are first prepared to obtain a self-assembled bromopropyl silane (BPS) layer, which is an example of a self assembled mono-layer (SAM). Hydroxide is followed by treatment with ( 3 -bromerpropyl) trichloro silane Cl 3 Si-R-Br.
그러면 도 1에서 두번째 단계에 도시한 분자구조와 같은 자기조립 브로머프로필실란(bromopropyl silane: BPS)층이 실리카 나노입자 표면상에 형성된다.Then, a self-assembled bromopropyl silane (BPS) layer having the molecular structure shown in the second step in FIG. 1 is formed on the surface of the silica nanoparticles.
그 후 자기조립 브로머 프로필실란(BPS)층에 아닐린(
그 후 도 2에 도시된 바와 같이, 유기용매에 잘 용해되는 전도성 고분자의 일예인 폴리디페닐아민(PDPA)을 산화성 고분자화(polimerzation)를 통해 상기 기능화된 실리카 나노입자에 그라프팅(grafting)함으로써 전도성 고분자인 폴리디페닐아민이 캡핑된 실리카 나노입자를 얻게된다. Thereafter, as shown in FIG. 2, polydiphenylamine (PDPA), an example of a conductive polymer that is well dissolved in an organic solvent, is grafted onto the functionalized silica nanoparticles through oxidative polymerization. The conductive polymer polydiphenylamine is capped silica nanoparticles are obtained.
이러한 제조방법으로 폴리디페닐아민과 같은 유기용매에 잘 용해되는 전도성 고분자를 캡핑한 실리카 나노입자를 제조할 수 있다. In this manner, silica nanoparticles capped with a conductive polymer that is well dissolved in an organic solvent such as polydiphenylamine can be prepared.
실리카 나노입자에 캡핑∼된 전도성 고분자는 단순히 덧입혀지는 코팅과는 달리 상대적으로 강력하게 결합(접합)이 되어 있어 내부의 실리카 나노입자를 분해(degradation)로부터 안전하게 보호해준다. 또한 전도성 고분자는 고분자사슬의 화학적 모식화로 조절할 수 있는 에너지갭과 이온화 전위를 가지고 있어 실리카의 광발광성능을 3∼5% 정도를 더 향상시켜 주는 장점이 있다. 특히 본 발명의 실시 예에 따른 유기용매에 잘 용해되는 전도성 고분자는 대면적 디바이스의 가공(process)을 보다 쉽게 해주어 화학이나 물리학 분야, 반도체, 고분자 등의 광범위한 산업에 응용될 수 있다. Conductive polymers capped to silica nanoparticles are relatively strong bonds (unbonded), unlike simply coated coatings, thereby protecting internal silica nanoparticles from degradation. In addition, the conductive polymer has an energy gap and an ionization potential that can be controlled by chemical modeling of the polymer chain, thereby improving the photoluminescence performance of silica by 3 to 5%. In particular, the conductive polymer that is well dissolved in the organic solvent according to the embodiment of the present invention can be easily applied to a wide range of industries such as chemistry or physics, semiconductors, polymers, etc. to facilitate the processing of large area devices.
이하 본 발명의 실시 예에 따른 유기용매에 잘 용해되는 전도성 고분자물질중 대표적인 일 예인 폴리디페닐아민(PDPA)을 실리카 나노입자에 캡핑되게 하는 제조방법에 대해서 구체적인 실험 일예를 들어 더욱 상세히 설명히 설명한다. 하기 실험 일예들에서 사용되는 수치나 데이터들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 실험의 일예이지 본 발명을 한정하는 것이 아님을 이해하여야한다. Hereinafter, a method for producing polydiphenylamine (PDPA), which is a representative example of conductive polymers that are well dissolved in an organic solvent according to an embodiment of the present invention, is capped on silica nanoparticles. . It is to be understood that the numerical values and data used in the following experimental examples are examples of experiments to aid the understanding of the present invention, and do not limit the present invention.
(1) 자기조립 실리카 나노입자 준비(1) Preparation of self-assembled silica nanoparticles
우선 수십 내지 수백나노미터(㎚) 사이즈의 실리카 나노입자를 십여분동안 초음파 세척한 후 수산화 처리한다. 그래서 실리카 나노입자의 표면에 OH기가 연결되게 한다. 도 1의 첫번째 단계가 실리카 나노입자 표면에 OH기가 연결된 구조이다. First, several tens to several hundred nanometers (nm) size silica nanoparticles are ultrasonically cleaned for ten minutes and then subjected to hydroxide treatment. Therefore, the OH group is connected to the surface of the silica nanoparticles. 1 is a structure in which an OH group is connected to a surface of silica nanoparticles.
그 후 질소분위기 하에서 실리카 나노입자를 마른 톨루엔(dried toluene) 50mL과 3-브로머프로필 트리클로로실란(trichlorosilane) Cl3Si-R-Br 50㎖를 용기에 넣고 수십분 예컨대 20분 정도 초음파를 조사한다. 여기서 마른 톨루엔은 수분제거용이다. Subsequently, 50 mL of dried toluene and 50 mL of 3-bromerpropyl trichlorosilane Cl 3 Si-R-Br are placed in a container under a nitrogen atmosphere and irradiated with ultrasonic waves for several tens of minutes, for example, about 20 minutes. . Here dry toluene is for water removal.
그 후에는 24시간 정도 실온에서 보관하고 6시간 정도 다시 초음파 조사를 하고 필터로 거른다. 그 다음으로 초음파 중탕(bath) 안에서 마른 톨루엔으로 생성물을 세척하여 줌으로써 반응되지 않은 트리클로로실란을 제거한다. After that, it is stored for 24 hours at room temperature, and again irradiated for 6 hours with a filter. The unreacted trichlorosilane is then removed by washing the product with dry toluene in an ultrasonic bath.
그 결과 실리카표면에 자기조립단층막(self Assembled Monolayer: SAM)인 자기조립 브로머프로필실란(bromopropyl silane: BPS)층이 형성된 자기조립 실리카 나노입자를 얻을 수 있다. 도 1의 두번째 단계가 자기조립 브로머프로필실란(BPS)층이 형성된 실리카 나노입자의 분자구조이다. As a result, self-assembled silica nanoparticles having a self-assembled bromopropyl silane (BPS) layer, which is a self-assembled monolayer (SAM) layer, can be obtained. The second step of FIG. 1 is a molecular structure of silica nanoparticles on which a self-assembled bromerpropylsilane (BPS) layer is formed.
실리카 나노입자 표면에서 분자의 자발적인 화학흡착에 의해 제조되는 자기조립 단층막(Self-Assembled Monolayer: SAM)은 단결정에 가까운 격자구조를 이룬 다. 실리카표면에 형성된 단분자막은 분자의 말단기의 분자적 특성이 이차원의 넓은 평면에 나타나기 때문에 작용기의 특성, 계면에서의 분자간 인력연구 등 기초과학적인 연구에서부터 분자간 인력을 이용한 특정분자에 선택성을 보이는 화학 및 바이오 센서의 개발 등 응용될 수 있다. Self-assembled monolayers (SAMs), prepared by spontaneous chemisorption of molecules on the surface of silica nanoparticles, form a lattice structure close to a single crystal. The monomolecular film formed on the surface of silica has the molecular properties of the end groups of molecules appear in a wide two-dimensional plane, so the basic scientific research such as the characteristics of functional groups, the intermolecular attraction at the interface, and the chemistry showing selectivity for specific molecules using the intermolecular attraction and It can be applied to the development of biosensors.
(2) 실리카표면에 아닐린 기능화(2) Aniline Functionalization on Silica Surface
실온에서 자기조립 실리카 나노입자를 20mL 가량의 아닐린 용액에 넣고는 48시간 정도를 기다린다. 이때 아닐린에 의해서 자기조립 단층막인 자기조립 브로머프로필실란: BPS)층의 Br원자의 공유성 치환이 일어난다. 이에 의해서 실리카 나노입자의 표면이 아닐린 기능화된다. At room temperature, the self-assembled silica nanoparticles are added to 20 mL of aniline solution and wait for 48 hours. At this time, covalent substitution of Br atoms in the self-assembled bromerpropylsilane: BPS) layer, which is a self-assembled monolayer, occurs. As a result, the surface of the silica nanoparticles is aniline functionalized.
그 후 아닐린 기능화된 실리카 나노입자를 메탄올로 필터하고 세척한다. The aniline functionalized silica nanoparticles are then filtered and washed with methanol.
도 1에서, 세번째 단계가 아닐린 기능화된 실리카 나노입자의 구조이다. In FIG. 1, the third step is the structure of the aniline functionalized silica nanoparticles.
(3) 전도성 고분자인 폴리디페닐아민을 아닐린 기능화된 실리카 나노입자에 그라프팅(grafting)(3) Grafting of a conductive polymer, polydiphenylamine, onto aniline functionalized silica nanoparticles
4M의 황산 H2SO4 80 mL 용액안에 황산용액안에 폴리 디페닐아민 40mM을 넣고 준비한다. 이때 4M의 황산 H2SO4 80mL 용액안에는 암모늄 퍼설페이트(ammonium persulfate: APS) 0.1M이 포함되어 있게한다. In a 80 mL solution of 4M sulfuric acid H 2 SO 4, add 40 mM polydiphenylamine in sulfuric acid solution. At this time, 80M solution of 4M H 2 SO 4 sulfate contains 0.1M ammonium persulfate (APS).
그후 0∼7℃, 바람직하게는 5℃ 정도의 온도에서 아닐린 기능화된 나노입자 용액을 폴리페닐아민 40mM의 용액에 떨어뜨리면서 1시간 정도 경과시킨다. 이러한 과정을 통해서 산화성 고분자화가 진행되며 아닐린 기능화된 실리카 나노입자에 폴리디페닐아민(PDPA)이 그라프팅된다. Thereafter, the aniline functionalized nanoparticle solution is dropped in a solution of 40 mM polyphenylamine at a temperature of about 0 ° C. to 7 ° C., preferably about 5 ° C., for about 1 hour. Through this process, oxidative polymerization proceeds and polydiphenylamine (PDPA) is grafted onto the aniline functionalized silica nanoparticles.
1시간 정도 경과시킨 후 침전물을 필터로 걸러내고 메탄올이나 에탄올로 원심분리하고, 그 후 물을 넣고 수십분 정도 저어서 원심분리를 다수 회를 하게 되면 폴리디페닐아민(PDPA)이 캡핑된 실리카 나노입자를 얻을 수 있다. After an hour or so, the precipitate was filtered through a filter, centrifuged with methanol or ethanol, and then centrifuged several times by adding water and stirring for several tens of minutes. Polydiphenylamine (PDPA) capped silica nanoparticles Can be obtained.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 얻어진 전도성 고분자물질의 일예인 폴리디페닐아민(PDPA) 캡핑된 실리카 나노입자에 대해 각종 분석기기를 이용해 분석 및 평가한 특성 곡선도로서, 도 3은 FTIR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy)로 스펙트럼 분석한 것이고, 도 4는 XRD(X-ray diffractometer)로 패턴 분석한 것이며, 도 5는 UV스펙트럼분석기로 분석한 것이다. 3 to 5 are characteristic curves analyzed and evaluated using various analyzers for polydiphenylamine (PDPA) capped silica nanoparticles, which are examples of conductive polymers obtained according to an embodiment of the present invention. Is a spectrum analysis by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Figure 4 is a pattern analysis by XRD (X-ray diffractometer), Figure 5 is analyzed by a UV spectrum analyzer.
먼저 도 3의 FTIR 스펙트럼을 참조하면, (a)는 실리카 나노입자이고, (b)는 브롬유도화된 실리카이며, (c)는 자기조립 단층막을 가지는 아닐린기이다. 그리고 (d)는 본 발명의 실시 예에 따른 고분자물질(폴리디페닐아민)이 캡핑된 실리카 나노입자이다. First, referring to the FTIR spectrum of FIG. 3, (a) is silica nanoparticles, (b) is brominated derivative silica, and (c) is an aniline group having a self-assembled monolayer film. And (d) is silica nanoparticles capped with a polymer material (polydiphenylamine) according to an embodiment of the present invention.
도 3의 (d), 본 발명의 실시 예에 따른 폴리디페닐아민 캡핑된 실리카 나노입자의 투과율(transmittance) 곡선을 보면, 방향족 아민 신축기에서 전형적으로 나타나는 1600㎝-1, 1500㎝-1, 1140㎝-1 파수(wavenumber) 대에서 에너지 흡수가 일 어나므로 실리카 나노입자에 폴리디페닐아민이 캡핑된 사실을 확인할 수 있었다.Figure 3 (d), the transmission curve of the polydiphenylamine capped silica nanoparticles according to the embodiment of the present invention, 1600cm -1 , 1500cm -1 , Since energy absorption occurs in the 1140 cm -1 wavenumber band, polydiphenylamine was capped on the silica nanoparticles.
다음으로 도 4의 X-레이 회절패턴을 참조하면, (a)는 실리카 나노입자이고, (b)는 브롬유도화된 실리카이며, (c)는 본 발명의 실시 예에 따른 고분자물질(폴리디페닐아민)이 캡핑된 실리카 나노입자이다. Next, referring to the X-ray diffraction pattern of FIG. 4, (a) is silica nanoparticles, (b) is brominated derivative silica, and (c) is a polymer material according to an embodiment of the present invention (polydiphenyl). Amines) are capped silica nanoparticles.
도 4의 (d)에 도시된 패턴에서 볼 수 있는 바와 같이, 아몰퍼스 폴리디페닐아민이 결합되어 있을 경우에 나타나는 높은 피크성 강도가 존재하므로 본 발명의 실시 예에 따른 전도성 고분자물질 폴리디페닐아민이 캡핑된 사실을 확인할 수 있었다.As can be seen in the pattern shown in (d) of FIG. 4, since there is a high peak strength that appears when amorphous polydiphenylamine is bonded, the conductive polymer polydiphenylamine according to the embodiment of the present invention You can see this capped fact.
마지막으로, 도 5의 UV 가시스펙트럼을 참조하면, (a)는 실리카 나노입자이고, (b)는 브롬유도화된 실리카이며, (c)는 자기조립 단층막을 가지는 아닐린기이다. 그리고 (d)는 본 발명의 실시 예에 따른 고분자물질(폴리디페닐아민)이 캡핑된 실리카 나노입자이다. Finally, referring to the UV visible spectrum of FIG. 5, (a) is silica nanoparticles, (b) is brominated derivative silica, and (c) is an aniline group having a self-assembled monolayer film. And (d) is silica nanoparticles capped with a polymer material (polydiphenylamine) according to an embodiment of the present invention.
도 5의 (d)에서 볼 수 있듯이 흡수율(absorbance)이 아닐린기가 있을 때의 특성 곡선도를 나타내므로 본 발명의 실시 예에 따른 실리카 나노입자에 전도성 고분자물질인 폴리디페닐아민이 캡핑된 사실을 확인할 수 있었다.As shown in (d) of FIG. 5, since the characteristic curve when the aniline group has an absorbance is shown, polydiphenylamine, which is a conductive polymer, is capped on the silica nanoparticles according to the embodiment of the present invention. I could confirm it.
본원 발명자들은 상기한 분석을 포함한 다양한 분석기로 분석을 해본 결과 실리카 나노입자 표면에 유기용매에 잘 용해되는 전도성 고분자의 일예인 디페닐아민이 그라프팅되었음을 확인할 수 있었다. The inventors of the present invention analyzed the results with various analyzers including the above analysis, and it was confirmed that diphenylamine, which is an example of a conductive polymer that is well dissolved in an organic solvent, was grafted on the surface of silica nanoparticles.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다. In the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but should be determined by the equivalent of claims and claims.
상술한 바와 같이 본 발명은 친환경성 실리카 나노입자에 유기용매에 잘 용해되는 전도성 고분자물질을 캡핑함으로써 전도성 고분자물질 고유특성과 높은 가공성을 함께 가지므로 물리, 기능성 섬유제조, 반도체 고분자를 포함한 전자소재분야 등등에 광범위하게 응용될 수 있다. As described above, the present invention has the inherent properties and high processability of the conductive polymer material by capping the conductive polymer material that is well dissolved in the organic solvent on the eco-friendly silica nanoparticles, thereby producing physical, functional fiber, and electronic material fields including semiconductor polymers. It can be widely applied to the etc.
Claims (4)
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