KR100727086B1 - 기능성 고분자 소재 및 이의 제조 방법 - Google Patents

기능성 고분자 소재 및 이의 제조 방법 Download PDF

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황성호
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Abstract

본 발명은 반도체 금속 산화물 및 고분자 수지를 혼합 및 혼련하여 반도체 금속 산화물이 함유된 고분자 수지 조성물을 준비하는 단계, 상기 고분자 수지를 성형하여 소정의 형상을 갖는 고분자 소재를 형성하는 단계, 및 상기 고분자 소재에 금속 나노 입자를 광증착시켜 상기 고분자 소재 표면에 분포된 금속 산화물 입자에 상기 금속 나노 입자를 담지시키는 단계를 포함하는 기능성 고분자 소재의 제조 방법을 제공한다. 상기 제조 방법에 의하여 제조된 고분자 소재의 표면에는 은(Ag), 백금(Pt), 금(Au), 구리(Cu) 및 아연(Zn) 등의 금속 나노 입자가 담지되어 있다.

Description

기능성 고분자 소재 및 이의 제조 방법{Functional polymer materials and method of manufacturing the same}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조 되었으며, TiO2 입자를 함유한 섬유에 백금(Pt) 나노 입자가 광증착된 TEM 사진이다.
도 2는 본 발명 다른 실시예에 따라 제조 되었으며, TiO2 입자를 함유한 섬유에 은 나노 입자가 광증착된 TEM 사진이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조된 TiO2/폴리아크릴로나트릴 나노 복합섬유의 SEM 사진이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조 되었으며, 백금(Pt) 나노 입자가 담지되어 있고 TiO2 입자를 함유한 나노 복합 섬유의 TEM 사진이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조된 TiO2/폴리아크릴로나트릴 나노 복합섬유의 SEM 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조되었으며, 은(Ag) 나노입자가 담지되어 있고 TiO2 입자를 함유한 나노 복합 섬유의 TEM 사진이다.
본 발명은 기능성 고분자 소재 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자외선 차단, 전자파차폐, 방취 및 항균성 제품에 적용될 수 있는 기능성 고분자 소재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
종래의 기능성 고분자 재료의 제조 기술, 특히 기능성 섬유의 제조 기술로서는 아래와 같은 기술들을 들 수 있다.
대한민국 공개특허 10-2004-0098808호에서는 폴리프로필렌 수지에 평균입경 0.3 마이크로 미터 정도의 이산화티탄 분말, 토루말린 분말, 세리사이트 분말, 은분말, 실리카, 산화칼슘, 산화아연, 지루코늄 등의 혼합분말을 일정비율로 첨가한 조성물을 만들어 폴리프로필렌 수지와 3: 2의 중량비로 혼합하여 마스터배치를 만들고 이를 다시 폴리프로필렌 수지와 5:5의 중량비로 혼합하여 120~140℃ 에서 1시간 정도 열처리하여 수분과 습기를 제거한 후 220~240℃에서 용융 방사하는 것을 특징으로 하는 항균, 정화, 방오, 자외선 차단, 원적외선, 전자파차단 기능을 가지는 폴리프로필렌 멀티 필라멘트사 및 그의 제조하는 기술이 개시되어 있다. 또한, 기능성을 가지는 섬유를 제조하기 위하여 대한민국 공개특허 10-2005-0106396호에서는 알킬기 또는 히드록시알킬기에 의한 몰 치환도가 0.05 내지 1.3인 저치환도 셀룰로오스 에테르를 용해한 알칼리 수용액에 가교제 또는 수계 수지 유탁액을 첨가하고, 이 용액을 섬유에 부착시킨 후, 부착된 용액을 산으로 중화하여 응고시키 고, 이어서 가열 처리하는 것을 특징으로 하는 섬유 개질 방법이 개시되어 있다. 상기 발명에 따르면, 이황화탄소 등의 유독한 용매를 사용하지 않고 섬유를 개질할 수 있기 때문에 안전성이 높고, 용해 공정이 번잡하지 않으며, 보풀을 방지하고, 인장 강도가 높으며, 내마모성, 제전성, 흡수성이 우수한 섬유를 제조할 수 있다. 대한민국 공개특허 10-2001-0012855호에 따르면, DMF(90중량%)에는 무수초산(10중량%)을 용해한 용액에 전정련한 양모를 침지하고, 50℃까지 승온시켜 이 온도를 30분간 유지하여 음이온화 처리를 행하고, 그 후, 양모를 물에 씻는다. 한편, 티탄알콕시드 및 플루오르화티탄중 적어도 하나의 티탄 화합물을 2.0% owf의 비율로 용해한다. 이 수용액에 음이온화 처리한 양모를 침지시키고, 상온에서 30분간 처리한다. 이어서, 붕산:시트르산:D,L-말산=0.5:1:1의 중량비율로 혼합한 것을 상기 수용액에 0.5%owf의 비율로 첨가하여, 50 에서 30분간 처리하고, 그 후, 물에 씻음으로써, 섬유표면이 산화티탄으로 도금된 천연섬유를 제조함으로써 기능성을 부여하고 시도하였다.
상기의 방법 중 10-2004-0098808호의 경우는, 항균, 정화, 방오, 자외선차단, 전자파차단 기능을 가지는 섬유를 제조하기 위해서는 이산화티타늄분말, 토르말린 분말, 은분말, 실리카, 지르코늄 등의 복잡한 혼합 분말을 고분자 수지에 혼련해야하는 제약이 있으며 대한민국 공개특허 10-2005-0106396호의 경우에는 알킬기 또는 히드록시알킬기에 의한 몰 치환도가 0.05 내지 1.3인 저치환도 셀룰로오스 에테르를 용해한 알칼리 수용액에 가교제 또는 수계 수지 유탁액을 사용하기에 항구적인 기능을 유지하기가 힘든 단점이 있다.
`본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안한 것으로서, 안정적으로 기능성 고분자 소재를 제조할 수 있는 기능성 고분자 소재의 제조 방법을 제공함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 제조 방법에 의하여 제조되고, 자외선 차단, 전자파차폐, 방취 및 항균성 제품에 적용될 수 있는 기능성 고분자 소재를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명의 일 특징에 따른 고분자 소재의 제조 방법은 반도체 금속 산화물 및 고분자 수지를 혼합 및 혼련하여 반도체 금속 산화물이 함유된 고분자 수지 조성물을 준비하는 단계, 상기 고분자 수지를 성형하여 소정의 형상을 갖는 고분자 소재를 형성하는 단계 및 상기 고분자 소재에 금속 나노 입자를 광증착시켜 상기 고분자 소재 표면에 분포된 금속 산화물 입자에 상기 금속 나노 입자를 담지시키는 단계를 포함한다.
상기 고분자 수지로서는 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리프리필렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐알콜, 폴리젖산, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌비닐알콜 공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리에스테르계 공중합체, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐카바졸, 콜라겐, 폴리아닐린, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 나일론, 폴리에틸렌-비닐아세테이트 공중합체, 합성고무, 천 연고무 등을 사용할 수 있다.
상기 반도체 금속 산화물로서는, 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 이산화티탄(TiO2), 산화철(Fe2O3), 인듐옥사이드(In2O3), 삼산화안티몬(Sb2O3), 삼산화텅스텐(WO3), 인듐틴옥사이드(In2O3:SnO2), 안티몬틴옥사이드(Sb2O3:SnO2), 바륨티타네이트(BaTiO3), 세륨옥사이드(CeO2) 등을 사용할 수 있다.
상기 반도체 금속 산화물은 상기 고분자 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 40 중량부가 되도록 상기 고분자 수지와 혼합되는 것이 바람직하다.
상기 고분자 수지의 성형을 위해서는 사출기, 용융방사기 또는 전기방사기를 이용할 수 있다.
상기 광증착은 상기 고분자 소재를 염(salt) 형태의 금속 전구체 용액에 침지시켜 자외선을 조사함으로써 이루어진다.
상기 금속 전구체 용액은 은(Ag), 백금(Pt), 금(Au), 구리(Cu) 및 아연(Zn) 등의 금속으로 이루어진 금속 염 용액이다.
본 발명의 일 특징에 따른 기능성 고분자 소재는 반도체 금속 산화물을 함유하고, 표면에는 은(Ag), 백금(Pt), 금(Au), 구리(Cu) 및 아연(Zn) 등의 금속 나노 입자가 담지되어 있다.
상기 금속 나노 입자의 크기는 2 내지 30 nm인 것이 바람직하다.
상기 기능성 고분자 소재는 특히 섬유로서 기능할 수 있다.
상기 반도체 금속 산화물의 함량은 상기 고분자 소재 100 중량부에 대하여 0.1 내지 40 중량부인 것이 바람직하다.
이하 본 발명을 자세하게 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 기능성 고분자 소재를 제조하기 위해서는, 먼저 반도체 금속산화물 입자를 고분자 수지에 혼련하여 분산시켜 상기 반도체 금속 산화물이 함유된 고분자 수지를 준비한다.
상기 반도체 금속산화물로서는, 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 이산화티탄(TiO2), 산화철(Fe2O3), 인듐옥사이드(In2O3), 삼산화안티몬(Sb2O3), 삼산화텅스텐(WO3), 인듐틴옥사이드(In2O3:SnO2), 안티몬틴옥사이드(Sb2O3 :SnO2), 바륨티타네이트(BaTiO3), 세륨옥사이드(CeO2) 등을 사용할 수 있으며, 상기 반도체 금속 산화물은 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
상기 고분자 수지로서는, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐알콜, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리젖산, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌비닐알콜 공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리에스테르계 공중합체, 폴리비닐 아세테이트, 1,4 부타디엔 고무, 폴리비닐 클로라이드 등을 사용할 수 있다. 상기 고분자 수지는 단독으로 또는 둘 이상의 고분자 수지가 블렌딩되어 사용될 수 있다.
상기 반도체 금속산화물 입자를 고분자 수지에 용융 혼련하기 위하여 용융 혼합기를 사용하여 100 중량부의 고분자 수지에 0.1 내지 40 중량부의 반도체 금속 산화물 입자을 첨가하여 고분자수지의 용융온도에서 완전한 혼합 용융체가 될 때까 지 혼합하여 제조한다. 상기 고분자 수지가 가용성 수지로서, 용제 등에 혼합된 고분자 수지 용액의 형태로서 사용될 경우에는, 상기 고분자 수지 조성물은 5~20 중량부의 고분자 겔에 0.1 중량부 내지 40 중량부의 반도체 금속산화물 입자을 첨가하여 분산시켜 제조된다. 여기서 혼합기로서는 시그마믹서, 브라벤더, 싱글스크류 압출혼합기, 트윈스크류 압출혼합기, 컴파운더 등이 사용 가능하며 기계적 혼합을 보다 효과적으로 수행하기 위해서는 컴파운더 및 트윈스크류 압출 혼합기가 바람직하며 가용성 수지의 경우에는 고분자 겔에 반도체 금속 산화물 입자를 분산시키기 위하여 호모게나이저, 초음파 분산기. 자력 교반기 등이 사용 가능하다.
상기 고분자 수지 조성물을 섬유로 제조하기 위해서는, 상기 고분자 수지 조성물을 용융방사장치에 투입하여 고분자 수지의 융점 근처에 해당하는 온도 하에서 적정한 방사속도로 방사하고, 고분자수지의 유리전이 온도 근처의 적정한 온도에서 연신하여 제조할 수 있다. 나노 섬유로 제조하기 위해서는 통상의 전기방사기에 상기 조성물을 적정한 전기장 하에서 방사하여 나노 섬유를 제조할 수 있다. 또한 상기 고분자 수지 조성물을 플라스틱 사출물로 제조하기 위해서는 고분자 수지의 융점 이상의 온도 하에서 상기 고분자 수지를 융용체로 만든 다음 사출기를 이용하여 플라스틱 사출물을 제조할 수 있다.
반도체 금속 산화물을 함유하고 있는 상기 섬유, 플라스틱, 고무 등의 제조물은 은(Ag), 백금(Pt), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn) 등의 금속이온 용액에 침지한 상태에서 자외선을 이용하여 광증착(photodeposition)시켜 반도체 금속산화물 입자 함유 제조물의 반도체 금속산화물 입자 위에 은(Ag), 백금(Pt), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn) 등의 나노 입자가 담지된 기능성 나노 복합재료로 제조할 수 있다.
상기 나노 복합 재료는 표면에 분포된 금속 산화물 입자에 은(Ag), 백금(Pt), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn) 등의 금속이 담지되어 있다. 상기 금속의 크기는 1 내지 30 nm인 것이 바람직하며, 상기 금속의 크기는 광증착 시 자외선 조사 시간을 조절함으로써, 조절될 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 살펴본다. 그러나 본 발명은 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
[실시 예 1 ]
폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지에 대해 5중량부의 TiO2를 트윈스크류 컴파운더(Wrarner & Pfleiderer , Type ZSK 25)에 투입하고 온도 260℃ 내지 290℃에서 스크류속도 250 rpm, 토출량 l5kg/h로 혼합하여 수지 조성물을 칩으로 만들었다. 상기 수지 조성물을 방사구멍의 직경이 0.5mm이고, 방사구멍 수가 60홀인 방사구금이 장착된 용융방사기(한국 Spin-draw M/C)에 투입한 다음 방사온도 290℃ 에서 토출량 19g/분, 권취속도 1500m/분으로 방사한 후, 연신온도 95℃에서 연신비 3.8로 연신하여 단사 굵기 2.1 데니어의 섬유를 제조하였다. 상기 섬유를 1.5 × 10-4 mol 농도의 염화백금산(H2PtCl6H2O) 용액에 침지시킨 상태에서 60초 동안 자외선 조사하여 광증착 하였다. 상기 백금(Pt)이 TiO2 입자상에 담지된 복합섬유를 증 류수로 수세 후 상온 건조하였다. TiO2 입자 표면위에 담지된 백금(Pt) 입자의 크기는 1-2nm로 측정되었다. 상기 백금(Pt)이 담지된 TiO2/폴리에스테르 섬유의 투과전자현미경 사진은 도1과 같다.
[실시 예 2 ]
폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지에 대해 10중량부의 TiO2를 트윈스크류 컴파운더(Wrarner & Pfleiderer , Type ZSK 25)에 투입하고 온도 260℃ 내지 290℃ 에서 스크류속도 250 rpm, 토출량 l5kg/h로 혼합하여 수지 조성물을 칩으로 만들었다. 상기 수지 조성물을 방사구멍의 직경이 0.5 mm이고, 방사구멍 수가 60 홀인 방사구금이 장착된 용융방사기(한국 Spin-draw M/C)에 투입한 다음 방사온도 290℃에서 토출량 19g/분, 권취속도 1500m/분으로 방사한 후, 연신온도 95℃에서 연신비 3.8로 연신하여 단사 굵기 2.1 데니어의 섬유를 제조하였다. 상기 섬유를 1.5 10-4 mol 농도의 염화백금산(H2PtCl6H2O) 용액에 침지한 상태에서 60초 동안 자외선 조사하여 광증착 하였다. 상기 백금(Pt)이 TiO2 입자상에 담지된 복합섬유를 증류수로 수세 후 상온 건조하였다.
[실시 예 3 ]
폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지에 대해 10중량부의 산화아연(ZnO)를 트윈스크류 컴파운더(Wrarner & Pfleiderer , Type ZSK 25)에 투입하고 온도 260℃ 내지 290℃에서 스크류속도 250 rpm, 토출량 l5kg/h로 혼합하여 수지 조성물을 칩으로 만들었다. 상기 수지 조성물을 방사구멍의 직경이 0.5mm이고, 방사구멍 수가 60 홀인 방사구금이 장착된 용융방사기(한국 Spin-draw M/C)에 투입한 다음 방사온도 290℃에서 토출량 19g/분, 권취속도 1500m/분으로 방사한 후, 연신온도 95℃에서 연신비 3.8로 연신하여 단사 굵기 2.1 데니어의 섬유를 제조하였다. 상기 섬유를 1.5 ×10-4 mol 농도의 염화백금산(H2PtCl6H2O) 용액에 침지시킨 상태에서 60초 동안 자외선 조사하여 광증착 하였다. 상기 백금(Pt)이 ZnO 입자상에 담지된 복합섬유를 증류수로 수세 후 상온 건조하였다. ZnO 입자 표면 위에 담지된 백금(Pt) 입자의 크기는 1-2nm로 관찰되었다.
[실시 예 4 ]
폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지에 대해 10중량부의 TiO2를 트윈스크류 컴파운더(Wrarner & Pfleiderer , Type ZSK 25)에 투입하고 온도 260℃ 내지 290℃ 에서 스크류속도 250 rpm, 토출량 l5kg/h로 혼합하여 수지 조성물을 칩으로 만들었다. 상기 수지 조성물을 방사구멍의 직경이 0.5 mm이고, 방사구멍 수가 60 홀인 방사구금이 장착된 용융방사기(한국 Spin-draw M/C)에 투입한 다음 방사온도 290℃에서 토출량 19g/분, 권취속도 1500m/분으로 방사한 후, 연신온도 95℃에서 연신비 3.8로 연신하여 단사 굵기 2.1 데니어의 섬유를 제조하였다. 상기 섬유를 1.5 × 10-4 mol 농도의 질산은(AgNO3) 용액에 침지한 상태에서 60초 동안 자외선 조사하여 광증착 하였다. 상기 은(Ag)이 TiO2 입자상에 담지된 복합섬유를 증류수로 수세 후 상온 건조하였다. TiO2 입자 표면위에 담지된 은입자의 크기는 1-2nm로 관찰되었다. 상기 은(Ag)이 담지된 TiO2/폴리에스테르 섬유의 투과전자현미경 사진은 도2와 같다.
[실시 예 5 ]
폴리아크릴로니트릴 10 중량부를 N,N-디메틸포름아미드의 용매에 용해한 후, 여기에 폴리아크릴로니트릴에 대해 1중량부의 TiO2를 서서히 투입하면서 교반하고 60℃에서 6 시간 교반 후 TiO2와 폴리아크릴로니트릴 분산액을 제조하였다. 상기 혼합액을 20kV의 전압 하에서 전기 방사하여 직경이 280nm인 TiO2/폴리아크릴로나트릴 복합섬유를 제조하였다. 상기 복합섬유의 전자현미경 사진은 도 3과 같다. 계속해서, 상기 복합섬유를 1.5 × 10-4 mol 농도의 염화백금산(H2PtCl6H2O) 용액에 침지시킨 후 120초 동안 자외선을 조사하여 백금(Pt)을 광증착하였다 상기 백금(Pt)이 TiO2 입자상에 담지된 복합섬유를 증류수로 수세 후 상온 건조하였다. 상기 백금(Pt)이 담지된 TiO2/폴리아크릴로나트릴 복합섬유의 투과전자현미경 사진은 도4와 같다. TiO2 입자 표면위에 담지된 백금 입자의 크기는 1-2nm로 측정되었다.
[실시 예 6 ]
폴리아크릴로니트릴 10 중량부를 N,N-디메틸포름아미드의 용매에 용해한 후, 여기에 폴리아크릴로니트릴에 대해 10중량부의 TiO2를 서서히 투입하면서 교반하고 60℃에서 6시간 교반후 TiO2와 폴리아크릴로니트릴 분산액을 제조하였다. 상기 혼합액을 20kV의 전압 하에서 전기 방사하여 직경이 280nm인 TiO2/폴리아크릴로나트릴 복합섬유를 제조하였다. 상기 복합섬유의 전자현미경 사진은 도 5과 같다. 계속해서, 상기 복합섬유를 1.5 ×10-4 mol 농도의 염화백금산(H2PtCl6H2O) 용액에 침지시킨 후 180초 동안 자외선을 조사하여 광증착 하였다. 상기 백금(Pt)이 TiO2 입자상에 담지된 복합섬유를 증류수로 수세 후 상온 건조 하였다.
[실시 예 7 ]
폴리아크릴로니트릴 10 중량부를 N,N-디메틸포름아미드의 용매에 용해한 후, 여기에 폴리아크릴로니트릴에 대해 10 중량부의 TiO2를 서서히 투입하면서 교반하였고 60℃에서 6 시간 교반 후 TiO2와 폴리아크릴로니트릴 분산액을 제조하였다. 상기 혼합액을 20kV의 전압 하에서 전기 방사하여 직경이 280nm인 TiO2/폴리아크릴로나트 릴 복합섬유를 제조하였다. 계속해서, 상기 복합섬유를 1.5 × 10-4 mol 농도의 질산은(AgNO3) 용액에 침지시킨 후 60초 동안 자외선을 조사하여 광증착 하였다. 상기 은(Ag)이 TiO2 입자상에 담지된 복합섬유를 증류수로 수세 후 상온 건조하였다. 상기 은(Ag)이 담지된 TiO2/폴리아크릴로나트릴 복합섬유의 투과전자현미경 사진은 도 6과 같다. TiO2 입자 표면위에 담지된 은입자의 크기는 1-3nm로 측정되었다.
[실시 예 8 ]
폴리아크릴로니트릴 10 중량부를 N,N-디메틸포름아미드의 용매에 용해한 후, 여기에 폴리아크릴로니트릴에 대해 10중량부의 산화아연(ZnO) 나노 입자를 서서히 투입하면서 교반하고 60℃에서 6시간 교반 후 TiO2와 폴리아크릴로니트릴 분산액을 제조하였다. 상기 혼합액을 20kV의 전압 하에서 전기 방사하여 직경이 300nm인 ZnO/폴리아크릴로나트릴 복합섬유를 제조하였다. 계속해서, 상기 복합섬유를 1.5 × 10-4 mol 농도의 염화백금산(H2PtCl6H2O) 용액에 침지시킨 후 120초 동안 자외선을 조사하여 광증착 하였다. 상기 백금(Pt)이 ZnO 입자상에 담지된 복합섬유를 증류수로 수세 후 상온 건조하였다.
[실시 예 9 ]
폴리아크릴로니트릴 10 중량부를 N,N-디메틸포름아미드의 용매에 용해한 후, 여기에 폴리아크릴로니트릴에 대해 10중량부의 산화주석(SnO2) 나노 입자를 서서히 투입하면서 교반하고 60℃에서 6시간 교반 후 SnO2와 폴리아크릴로니트릴 분산액을 제조하였다. 상기 혼합액을 20kV의 전압 하에서 전기 방사하여 직경이 360nm인 SnO2/폴리아크릴로나트릴 복합섬유를 제조한다.
계속해서, 상기 복합섬유를 1.5 × 10-4 mol 농도의 염화백금산(H2PtCl6H2O) 용액에 침지시킨 후 60초 동안 자외선을 조사하여 광증착 하였다. 상기 백금(Pt)이 SnO2 입자상에 담지된 복합섬유를 증류수로 수세 후 상온 건조하였다.
[실시 예 10 ]
폴리프로필렌 수지에 대하여 10중량부의 TiO2를 트윈스크류 컴파운더(Wrarner & Pfleiderer , Type ZSK 25)에 투입하고 온도 220℃ 내지 230℃ 에서 스크류속도 200 rpm, 토출량 l5kg/h로 혼합하여 수지 조성물을 칩으로 만들었다. 상기 칩을 사출 성형기를 사용하여 사출 시편을 만든 후 1.5 × 10-4 mol 농도의 질산은(AgNO3) 용액에 침지시킨 후 60초 동안 자외선을 조사하여 광증착 하였다. 상기 은(Ag)이 TiO2 입자상에 담지된 플라스틱 사출물을 증류수로 수세 후 상온 건조하였다.
본 발명은 나노 사이즈의 은(Ag), 백금(Pt), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn) 등이 반도체 금속산화물 입자 함유 고분자 소재 표면에 분포하는 반도체 금속산화물 입자 상에 광증착되어 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기능성 고분자 소재는 은(Ag), 백금(Pt), 금(Au), 구리(Cu), 아연(Zn) 등을 선택적으로 함유하고 있어서 항균성, 전자파 차폐, 소취성이 요구되는, 기능성 플라스틱, 기능성 의류, 산업용 섬유 및 의료용품에 적용이 가능하고 나아가 부직포 등에 시행되는 경우에는 공기정화에 응용될 수 있다. 나아가 상처나 찰과상으로부터 2차 감염을 방지하는 창상피복제 같은 의료산업 및 물티슈나 각종 생리용품 또한 플라스틱 쉬트, 자동차용 플라스틱 재료, 포장용 플라스틱 용기 등에 광범위하게 사용될 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (13)

  1. 반도체 금속 산화물 및 고분자 수지를 혼합 및 혼련하여 반도체 금속 산화물이 함유된 고분자 수지 조성물을 준비하는 단계;
    상기 고분자 수지 조성물을 성형하여 소정의 형상을 갖는 고분자 소재를 형성하는 단계; 및
    상기 고분자 소재에 금속 나노 입자를 광증착시켜 상기 고분자 소재 표면에 분포된 금속 산화물 입자에 상기 금속 나노 입자를 담지시키는 단계를 포함하는 기능성 고분자 소재의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고분자 수지는 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리프리필렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐알콜, 폴리젖산, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌비닐알콜 공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리에스테르계 공중합체, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐카바졸, 콜라겐, 폴리아닐린, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 나일론, 폴리에틸렌-비닐아세테이트 공중합체, 합성고무 및 천연고무로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 기능성 고분자 소재의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반도체 금속 산화물은 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 이산화티탄(TiO2), 산화철(Fe2O3), 인듐옥사이드(In2O3), 삼산화안티몬(Sb2O3), 삼산화텅스텐(WO3), 인듐틴옥사이드(In2O3:SnO2), 안티몬틴옥사이드(Sb2O3:SnO2), 바륨티타네이트(BaTiO3) 및 세륨옥사이드(CeO2)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 고분자 소재의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 반도체 금속 산화물은 상기 고분자 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 40 중량부가 되도록 상기 고분자 수지와 혼합되는 것을 특징으로 하는 기능성 고분자 소재의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 성형은 사출기, 용융방사기 또는 전기방사기를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기능성 고분자 소재의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 광증착은 상기 고분자 소재를 염(salt) 형태의 금속 전구체 용액에 침지시켜 자외선을 조사함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 기능성 고분자 소재의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 금속 전구체 용액은 은(Ag), 백금(Pt), 금(Au), 구리 (Cu) 및 아연(Zn)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하는 금속 염 용액인 것을 특징으로 하는 기능성 고분자 소재의 제조 방법.
  8. 반도체 금속 산화물을 함유하는 고분자 소재로서, 상기 고분자 소재의 표면에는 은(Ag), 백금(Pt), 금(Au), 구리(Cu) 및 아연(Zn)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 금속 나노 입자가 담지되어 있는 것을 특징으로 하는 기능성 고분자 소재.
  9. 제8항에 있어서, 상기 반도체 금속 산화물은 산화주석(SnO2), 산화아연(ZnO), 이산화티탄(TiO2), 산화철(Fe2O3), 인듐옥사이드(In2O3), 삼산화안티몬(Sb2O3), 삼산화텅스텐(WO3), 인듐틴옥사이드(In2O3:SnO2), 안티몬틴옥사이드(Sb2O3:SnO2), 바륨티타네이트(BaTiO3) 및 세륨옥사이드(CeO2)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 고분자 소재.
  10. 제8항에 있어서, 상기 고분자 수지는 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리프리필렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐알콜, 폴리젖산, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌비닐알콜 공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리에스테 르계 공중합체, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐카바졸, 콜라겐, 폴리아닐린, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 나일론, 폴리에틸렌-비닐아세테이트 공중합체, 합성고무 및 천연고무로 이루어진 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 기능성 고분자 소재
  11. 제8항에 있어서, 상기 금속 나노 입자의 크기는 1 내지 30 nm인 것을 특징으로 하는 기능성 고분자 소재.
  12. 제11항에 있어서, 상기 기능성 고분자 소재는 섬유인 것을 특징으로 하는 기능성 고분자 소재.
  13. 제8항에 있어서, 상기 반도체 금속 산화물의 함량은 상기 고분자 소재 100 중량부에 대하여 0.1 내지 40 중량부인 것을 특징으로 하는 기능성 고분자 소재.
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