KR100933795B1 - Oligomeric / Halosite Complex and Manufacturing Method Thereof, and Hydrocarbon Adsorbent Using the Complex - Google Patents
Oligomeric / Halosite Complex and Manufacturing Method Thereof, and Hydrocarbon Adsorbent Using the Complex Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 올리고머/할로이사이트 복합물질 및 올리고머 수용액에 할로이사이트 분말을 첨가하여 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 가열하여 할로이사이트 나노튜브 내부의 공기를 팽창시키는 단계; 및 상기 혼합물을 상온으로 냉각시켜 할로이사이트 나노튜브 내부에 올리고머 수용액을 충진하는 단계를 포함하는 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 복합물질은 효율의 탄화수소에 대한 흡착능력을 갖는 흡착제 및 흡착시킨 기능성 물질의 효능의 지속성을 향상시키기 위해서 기능성 물질의 용출속도를 조절할 수 있는 고효율의 나노 기공성 담체로서도 활용될 수 있다.The present invention comprises the steps of adding and mixing the halosite powder to the oligomer / halosite complex material and the oligomer aqueous solution; Heating the mixture to expand air inside the halosite nanotubes; And cooling the mixture to room temperature to fill an aqueous oligomer solution inside the halosite nanotubes. The composite material according to the present invention can be used as a highly efficient nanoporous carrier that can control the dissolution rate of the functional material in order to improve the sustainability of the adsorbent and the adsorbed functional material having an efficient adsorption capacity for hydrocarbons. .
양쪽성 올리고머/할로이사이트 복합물질, 탄화수소 흡착제 Amphoteric Oligomer / Halosite Complex, Hydrocarbon Adsorbent
Description
본 발명은 올리고머/할로이사이트 복합물질 및 그의 제조방법, 및 상기 복합물질을 이용한 흡착제에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 할로이사이트 나노튜브 내에 올리고머가 충진되어 이루어진 복합물질 및 그의 제조방법, 및 탄화수소를 포함하는 각종 유기화합물을 효과적으로 흡착하여 회수하거나 또는 흡착시킨 기능성 물질을 서서히 방출시켜 그 효과의 지속성을 극대화할 수 있는 담체로서도 응용 가능한, 상기 복합물질을 이용한 흡착제에 관한 것이다.The present invention relates to oligomer / halosite composites and methods for their preparation, and adsorbents using the composites. More specifically, the present invention provides a composite material obtained by filling oligomers in a halosite nanotube, a method for preparing the same, and a slow release of a functional material obtained by effectively adsorbing and recovering or adsorbing various organic compounds including hydrocarbons. The present invention relates to an adsorbent using the composite material, which can be applied as a carrier capable of maximizing durability.
본 발명은 과학기술부의 기본사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: GP2007-007, 과제명: 천연 나노광물 활용 기술 개발: 스마트 나노컨테이너 제조].The present invention is derived from the research conducted as part of the basic project of the Ministry of Science and Technology [Task Management Number: GP2007-007, Task name: Development of natural nano-mineral utilization technology: Smart nano-container manufacturing].
최근 나노 구조를 가진 소재에 대한 연구가 다양한 분야에 걸쳐 다각도로 이 루어지면서, 특히 나노 기공 소재를 이용하여 흡착제, 촉매, 전달체, 담체 등으로서 전자 광학 분야, 정밀화학 분야, 의학 분야, 바이오 분야 등 다양한 분야에 적용하기 위한 노력들이 활성화되고 있다.Recently, research on nano-structured materials has been conducted in various angles across various fields. In particular, nano-porous materials can be used as adsorbents, catalysts, carriers, carriers, etc. in the electro-optic, fine chemical, medical, and bio fields. Efforts to apply in various fields are being activated.
이러한 기공을 갖는 물질은 기공의 크기에 따라 크게 2㎚ 미만의 크기를 갖는 마이크로포러스(microporous), 2~50㎚ 크기를 갖는 메조포러스(mesoporous) 및50㎚ 보다 큰 크기를 갖는 매크로포러스(macroporous) 물질로 분류될 수 있다. 마이크로포러스 물질로는 제올라이트가 가장 일반적으로 이용되며, 메조포러스 물질로는 메조포러스 실리카(mesoporous silica)가 분자체로 널리 이용되고 있다.The material having such pores is microporous having a size of less than 2 nm, mesoporous having a size of 2-50 nm, and macroporous having a size larger than 50 nm, depending on the size of the pores. Can be classified as a substance. Zeolite is most commonly used as a microporous material, and mesoporous silica is widely used as a molecular sieve as a mesoporous material.
메조포러스 실리카는 일반적으로 1.5~10㎚의 직경의 기공이 규칙적으로 배열된 구조를 갖는 분차제로서, 약 700㎡/g의 표면적을 가지는 것으로 알려져 있으며, 이는 촉매, 전자광학 분야, 의학 분야 등에 있어서 나노 소재로서 연구가 진행되고 있다. 일반적으로 메조포러스 실리카는 액정 주형 경로를 통하여 계면활성제나 양쪽성 고분자 등을 이용하여 수열 반응을 통하여 화학적으로 합성된다.Mesoporous silica is generally known as having a structure having a structure in which pores having a diameter of 1.5 to 10 nm are regularly arranged, and having a surface area of about 700 m 2 / g. Research is underway as nanomaterials. In general, mesoporous silica is chemically synthesized through hydrothermal reaction using a surfactant or an amphoteric polymer through a liquid crystal template path.
마이크로포러스 물질에 비하여 메조포러스 실리카 등의 메조포러스 물질은 메조포어의 범위를 갖기 때문에, 마이크로포어보다 큰 크기의 분자들의 흡착, 분리, 촉매 반응 등에 있어서 응용될 수 있어 그 적용가능성이 높아지고 있다. 또한, 이러한 메조포러스 물질은 기공의 크기가 일정하며, 표면적이 매우 커서 담체로서 활용가능성이 높으며, 전도성 재료, 정밀화학 및 바이오 분야, 전자광학 분야 등으로 널리 응용될 수 있다.Compared to microporous materials, mesoporous materials such as mesoporous silica have a range of mesopores, and thus are applicable in adsorption, separation, and catalytic reaction of molecules having a larger size than micropores. In addition, the mesoporous material has a uniform pore size, a very large surface area, and thus is highly applicable as a carrier, and may be widely applied to conductive materials, fine chemistry and biotechnology, and electro-optics.
최근 제초제를 포함한 각종 농약류 및 석유화학류의 사용이 급증하면서 그에 수반하여 환경오염 문제의 심각성이 커짐에 따라 이로부터의 오염을 최소하기 위하여 탄화수소류를 포함한 유기화합물의 흡착에 이용될 수 있는 담체 물질 및, 활성 화합물의 효능의 지속성을 향상시키기 위해서 기능 물질의 용출속도를 조절할 수 있는 담체 물질에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.As the use of various pesticides and petrochemicals, including herbicides, has recently increased, the seriousness of environmental pollution problems has increased, and thus, carrier materials that can be used for adsorption of organic compounds including hydrocarbons to minimize contamination therefrom, and In order to improve the sustainability of the efficacy of the active compounds, research on a carrier material that can control the dissolution rate of the functional material is being actively conducted.
이러한 관점에서 탄화수소류 흡착 뿐만 아니라 기능성 화장품이나 특수 의약품과 같은 기능성 물질의 효능과 지속성을 극대화하기 위한 나노 기공성 담체로서 메조포러스 물질에 대한 많은 연구결과들이 발표되고 있다.In view of this, many studies on mesoporous materials have been published as nanoporous carriers for maximizing the efficacy and sustainability of functional materials such as functional cosmetics and specialty medicines as well as hydrocarbons.
그러나, 아직까지 이러한 나노 기공성 물질에 대한 연구 결과는 만족스럽지 못한 상태로, 다양한 용도에 적합하게 적용될 수 있는 우수한 담체 특성을 가진 고효율의 나노 기공 물질에 대한 요구가 여전히 존재한다. 또한, 좀더 우수한 효율로 탄화수소류 등의 유기물질을 흡착할 수 있는 물리적, 화학적 안정성을 갖는 흡착제에 대한 요구도 존재하는 실정이다.However, as yet, the results of research on such nanoporous materials are not satisfactory, and there is still a need for high-efficiency nanoporous materials with excellent carrier properties that can be suitably applied to various applications. In addition, there is a need for an adsorbent having physical and chemical stability capable of adsorbing organic materials such as hydrocarbons with better efficiency.
본 발명의 목적은 할로이사이트의 나노튜브 내에 올리고머를 충진하여 이루어진 올리고머/할로이사이트 복합물질 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an oligomer / halogenite composite material formed by filling an oligomer in a nanotube of a halosite and a method of manufacturing the same.
또한, 본 발명은 탄화수소류에 우수한 흡착특성을 나타내는 올리고머를 할로이사이트 내부에 충진시킴으로써 제조된 올리고머/할로이사이트 복합물질을 이용한 신기능성 탄화수소 흡착제 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.The present invention also provides a novel functional hydrocarbon adsorbent using an oligomer / halogenite composite material prepared by filling an oligomer which exhibits excellent adsorption characteristics to hydrocarbons inside the halosite and a method for producing the same.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 올리고머 수용액에 할로이사이트 분말을 첨가하여 혼합하는 단계; 상기 혼합물을 가열하여 할로이사이트 나노튜브 내부의 공기를 팽창시키는 단계; 및 상기 혼합물을 상온으로 냉각시켜 할로이사이트 나노튜브 내부에 올리고머 수용액을 충진하는 단계를 포함하는 올리고머/할로이사이트 복합물질의 제조방법을 제공한다The present invention for achieving the above object is, adding and mixing the halosite powder to the aqueous oligomer solution; Heating the mixture to expand air inside the halosite nanotubes; And cooling the mixture to room temperature to fill an oligomer aqueous solution in the halosite nanotubes.
또한, 본 발명은 할로이사이트 나노튜브 내부에 올리고머가 충진되어 이루어진 올리고머/할로이사이트 복합 물질을 제공한다.In addition, the present invention provides an oligomer / halosite composite material formed by filling the oligomer inside the halosite nanotubes.
또한, 본 발명은 상기 올리고머/할로이사이트 복합 물질을 포함하는 탄화수소 흡착제를 제공한다.The present invention also provides a hydrocarbon adsorbent comprising the oligomer / halosite composite material.
본 발명에 따른 올리고머/할로이사이트 복합물질은 나노튜브 구조를 갖는 할로이사이트의 기공 즉, 나노튜브 내부에 탄화수소류를 포함하는 유기물질에 대한 높은 흡착력을 나타내는 올리고머를 충진하여 형성함으로써, 고효율의 탄화수소에 대한 흡착능력을 갖는 흡착제로 이용할 수 있다.The oligomer / halosite composite material according to the present invention is formed by filling the pores of the halosite having a nanotube structure, that is, by filling oligomers having high adsorption capacity to organic materials including hydrocarbons in the nanotubes, thereby providing high efficiency to hydrocarbons. It can be used as an adsorbent having an adsorption capacity for.
또한, 본 발명에 따른 복합물질은 담체 능력이 우수한 할로이사이트를 이용함으로써 환경이나 건강에 대한 문제를 야기하지 않고, 흡착시킨 탄화수소류 등을 서서히 방출시켜 그 효과의 지속성을 극대화할 수 있는 담체로서도 응용 가능하다.In addition, the composite material according to the present invention can be used as a carrier that can maximize the sustainability of the effect by slowly releasing the adsorbed hydrocarbons, without causing problems to the environment or health by using the halosite excellent carrier capacity Do.
즉 본 발명에 따른 복합물질은 환경친화형 탄화수소 흡착제 및 담체로서 이용가능하므로, 최근 제초제를 포함한 각종 농약류 및 석유화학류의 사용이 급증하면서 유발되고 있는 환경오염을 최소화할 수 있으며, 기능성 물질의 효능의 지속성을 향상시키기 위해서 기능성 물질의 용출속도를 조절할 수 있는 고효율 담체로서도 활용이 가능하다.That is, the composite material according to the present invention can be used as an environmentally friendly hydrocarbon adsorbent and carrier, thereby minimizing the environmental pollution caused by the recent increase in the use of various pesticides and petrochemicals, including herbicides, In order to improve the sustainability, it can be utilized as a highly efficient carrier that can control the dissolution rate of the functional material.
나아가. 이러한 특성을 이용하여 기능성 화장품이나 특수 의약품과 같은 기능성 물질의 효능과 지속성을 극대화하기 위한 나노 기공성 담체로서도 사용할 수 있다.Furthermore. By using these properties, it can be used as a nano-porous carrier for maximizing the efficacy and sustainability of functional materials such as functional cosmetics or specialty medicines.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.The above objects, features, and advantages will become more apparent from the detailed description given hereinafter with reference to the accompanying drawings, and accordingly, those skilled in the art to which the present invention pertains may share the technical idea of the present invention. It will be easy to implement. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the present invention.
본 발명에 따른 올리고머/할로이사이트 복합물질은 나노튜브 구조를 갖는 천연광물인 할로이사이트를 이용하여 그 나노튜브 내부에 올리고머를 충진함으로써 형성된다.The oligomer / halogenite composite material according to the present invention is formed by filling oligomers into the nanotubes using a halosite, which is a natural mineral having a nanotube structure.
본 발명에 사용된 할로이사이트는 하기 화학식 1The halosite used in the present invention is represented by the following Chemical Formula 1
로 표시되는 물질로서, 알루미늄과 실리콘의 비가 1:1 인 규산알루미늄 점토광물이다. 상기 할로이사이트는 속이 비어있는 나노튜브 구조로서 튜브의 내경은 40~250nm 정도로 기존의 화학적으로 합성되는 메조포러스 실리카에 비해 월등히 우수한 담체 특성을 나타낸다. 또한, 인체에 무해한 천연광물이므로, 적용시에 환경오염 문제나 인체 유해성에서 전혀 문제가 없으므로 담체로서의 그 활용성이 매우 우수한 특징을 갖는다.A material represented by is an aluminum silicate clay mineral in which the ratio of aluminum to silicon is 1: 1. The halosite is a hollow nanotube structure, the inner diameter of the tube is about 40 ~ 250nm excellent carrier properties compared to conventional chemically synthesized mesoporous silica. In addition, since it is a natural mineral that is harmless to the human body, since there is no problem in environmental pollution or human hazards at the time of application, it has a very excellent utility as a carrier.
본 발명에 있어서, 이러한 할로이사이트의 기공 내부에, 즉, 나노튜브 내부에 충진되는 올리고머는 탄화수소 등의 유기물질에 대한 흡착 특성을 나타내는 것 이면 제한되지 않고 이용할 수 있다. 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 아무런 어려움 없이 공지된 올리고머 중에서 탄화수소류 등의 유기물질 흡착에 적합한 올리고머를 선택하여 이용할 수 있다.In the present invention, oligomers filled in the pores of the halosite, i.e., inside the nanotubes, can be used without limitation as long as they exhibit adsorption characteristics for organic materials such as hydrocarbons. Those skilled in the art may select and use an oligomer suitable for adsorption of organic materials such as hydrocarbons from known oligomers without any difficulty.
특히 바람직한 것은 양쪽성 올리고머로서, 이는 친수성 특성을 함께 나타내므로 할로이사이트 내부에 올리고머를 충진할 때 물을 용매로 이용하는 수용성 조건에서 용이하게 충진할 수 있다는 장점이 있다. 이러한 양쪽성 올리고머는 적합한 것을 선택하여 이용할 수 있으며, 전술한 바와 같이 탄화수소류 등의 유기물질 흡착 특성을 나타내는 것이면 제한없이 이용가능하다.Particularly preferred are amphoteric oligomers, which together show hydrophilic properties, and thus can be easily filled in water-soluble conditions using water as a solvent when the oligomer is filled in the halosite. Such amphoteric oligomers can be selected and used appropriately, and as described above, any amphoteric oligomer can be used without limitation as long as it exhibits adsorption characteristics of organic substances such as hydrocarbons.
예를 들어, 본 발명에 바람직하게 이용될 수 있는 양쪽성 올리고머로서는 우레탄/아크릴레이트 올리고머를 들 수 있다. 이러한 우레탄/아크릴레이트 올리고머는 친수성이 큰 프로필렌글리콜 작용기를 가지고 있어서 소수성과 친수성을 모두 가지게 되며, 이러한 친수 특성은 할로이사이트에 올리고머를 충진할 때 물을 용매로 사용하는 수용성 조건에서 충진할 수 있어, 제조과정이 용이할 수 있다.For example, the amphoteric oligomers which can be preferably used in the present invention include urethane / acrylate oligomers. Since the urethane / acrylate oligomer has a high hydrophilic propylene glycol functional group, it has both hydrophobicity and hydrophilicity, and this hydrophilic property can be filled in water-soluble conditions using water as a solvent when the oligomer is filled in the halosite. The manufacturing process may be easy.
본 발명에 이용될 수 있는 우레탄/아크릴레이트 올리고머는 폴리프로필렌 글리콜(polypropylene glycol)과 이소포론 다이이소시아네이트(isophorone diisocyanate)을 혼합하여 우레탄 반응을 진행시킨 후, 상기 반응 혼합물에 2-하이드록시 에틸아크릴레이트(2-hydroxy ethylacryate)와 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol)을 첨가하여 반응시킴으로써 제조될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.Urethane / acrylate oligomers that can be used in the present invention is a mixture of polypropylene glycol (polypropylene glycol) and isophorone diisocyanate (isophorone diisocyanate) to proceed with the urethane reaction, 2-hydroxy ethyl acrylate to the reaction mixture (2-hydroxy ethylacryate) and polyethylene glycol (polyethylene glycol) may be prepared by the addition of the reaction, but is not limited thereto.
좀더 구체적으로는, 폴리프로필렌 글리콜 50~70중량%와 이소포론 다이이소시 아네이트 30~50중량%를 혼합하여 50~80℃에서 2~4시간 동안 우레탄 반응을 수행한 후, 상기 혼합물에 2-하이드록시 에틸아크릴레이트를 상기 폴리프로필렌 글리콜 및 이소포론 다이이소시아네이트 혼합물 총 중량에 대하여 5~25중량% 첨가하여 동일한 온도에서 2~4시간 교반하면서 반응시킨다. 반응 후 동일한 온도에서, 반응 혼합물(폴리프로필렌 글리콜 및 이소포론 다이이소시아네이트 혼합물에 2-하이드록시 에틸아크릴레이트를 첨가하여 반응시킨 반응 혼합물)에 폴리에틸렌 글리콜을 상기 반응 혼합물 총 중량에 대하여 25~45중량% 첨가하여, 2~4시간 동안 교반하면서 반응시키는 것에 의하여 본 발명에 적합하게 이용될 수 있는 양쪽성 올리고머가 제조될 수 있다.More specifically, 50 to 70% by weight of polypropylene glycol and 30 to 50% by weight of isophorone diisocyanate were mixed to perform a urethane reaction at 50 to 80 ° C. for 2 to 4 hours, and then the mixture was added to the mixture. Hydroxyethyl acrylate is added in an amount of 5 to 25% by weight based on the total weight of the polypropylene glycol and isophorone diisocyanate mixture and reacted with stirring for 2 to 4 hours at the same temperature. 25 to 45% by weight of polyethylene glycol relative to the total weight of the reaction mixture at the same temperature after the reaction, to the reaction mixture (reaction mixture reacted by adding 2-hydroxy ethyl acrylate to the mixture of polypropylene glycol and isophorone diisocyanate) By addition, amphoteric oligomers which can be suitably used in the present invention can be prepared by reacting with stirring for 2-4 hours.
올리고머는 일반적으로 점도가 매우 높으므로, 증류수를 이용하여 약 4~6배 정도로 희석하여 이용하는 것이 바람직하며, 특히 5배 정도의 증류수로 희석한 수용액을 이용하는 것이 바람직하다.Since the oligomer is generally very high in viscosity, it is preferable to dilute to about 4 to 6 times using distilled water, and it is particularly preferable to use an aqueous solution diluted with about 5 times distilled water.
본 발명에 따른 복합물질을 제조하기 위하여, 먼저 올리고머 수용액에 할로이사이트 분말을 첨가하여 혼합한다. 이 때, 올리고머 수용액 30~50중량% 와 할로이사이트 분말 50~70중량% 정도의 범위에서 혼합하여 제조하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 혼합 단계에서 추가적으로 증류수를 더 첨가하여 혼합할 수 있다.In order to prepare the composite material according to the present invention, first, the halosite powder is added to the oligomer aqueous solution and mixed. At this time, it is preferable to mix and manufacture in 30 to 50 weight% of oligomer aqueous solution, and about 50 to 70 weight% of halosite powder. In addition, in the mixing step may be additionally mixed by adding distilled water.
다음으로, 올리고머 수용액 및 할로이사이트 분말의 혼합물을 가열하여 할로이사이트의 나노튜브 내부의 공기를 팽창시킨다. 상기 가열은 50~100℃에서 10~30분 동안 이루어지는 것이 바람직하며, 70℃에서 20분 정도 이루어지는 것이 특히 바람직하다. 가열에 의하여 할로사이트의 나노튜브 내부에 있던 공기가 팽창되어 일부 공기는 외부로 빠져나오게 되어, 빈 공간이 형성될 수 있다.Next, the mixture of the aqueous oligomer solution and the halosite powder is heated to expand the air inside the nanotubes of the halosite. The heating is preferably performed for 10 to 30 minutes at 50 ~ 100 ℃, it is particularly preferred to be made for about 20 minutes at 70 ℃. By heating, the air inside the nanotubes of the halosite is expanded so that some air is released to the outside, thereby forming an empty space.
이와 같이 가열된 혼합물을 다시 서서히 상온으로 냉각시키면 할로이사이트 나노튜브 내부의 팽창된 공기가 응축하면서 올리고머 수용액이 그 내부의 빈 공간에 충진되게 된다. 할로이사이트 나노튜브 내부에 올리고머를 충분히 충진하기 위하여 가열된 혼합물을 상온으로 냉각시킨 후 5~30분 정도, 바람직하게는 약 10분 정도 교반한다.When the heated mixture is gradually cooled to room temperature, the expanded air in the halosite nanotubes is condensed and the oligomer aqueous solution is filled in the empty space therein. In order to sufficiently fill the oligomer inside the halosite nanotube, the heated mixture is cooled to room temperature, and then stirred for about 5 to 30 minutes, preferably about 10 minutes.
할로이사이트 나노튜브 내부에 올리고머 충진이 완료되면, 공지된 방법에 따라 여과 및 건조 과정을 거치는 것이 바람직하다. 여과 및 건조는 공지된 방법 중 적합한 것을 선택하여 이용할 수 있으며, 특히 제한되지 않는다. 건조는 예를 들어 50~100℃, 바람직하게는 약 70℃의 공기 중에서 이루어질 수 있있다.When the oligomer filling is completed inside the halosite nanotubes, it is preferable to undergo a filtration and drying process according to a known method. Filtration and drying can be used by selecting a suitable method among known methods, and are not particularly limited. Drying can occur for example in air at 50-100 ° C., preferably about 70 ° C.
본 발명에 따라 제조된 올리고머/할로이사이트 복합물질은 나노튜브형의 다공성 물질로서 우수한 담체 특성을 갖는 할로이사이트 기공 내에 유기물질, 특히 탄화수소류에 강한 흡착력을 나타내는 올리고머를 충진하여 이루어진다. 따라서, 탄화수소류를 포함하는 유기물질에 대하여 고효율의 흡착성능을 가진 흡착제로서 이용될 수 있으며, 또한 흡착된 탄화수소류를 서서히 방출시켜 그 효과의 지속성을 극대화할 수 있는 나노 기공성 담체로서도 유용하게 이용될 수 있다.The oligomer / halosite composite material prepared according to the present invention is a nanotube-type porous material made by filling oligomers having strong adsorptivity to organic materials, especially hydrocarbons, in the halosite pores having excellent carrier properties. Therefore, it can be used as an adsorbent with high efficiency adsorption performance on organic materials including hydrocarbons, and also useful as a nano-porous carrier that can gradually release the adsorbed hydrocarbons to maximize the persistence of the effect. Can be.
이하 실시예에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited to the following examples.
실시예Example 1: One: 올리고머Oligomer 제조 Produce
올리고머를 얻기 위해서 폴리프로필렌 글리콜([GP1000]) 195.21g을 이소포론 다이이소시아네이트 130.19g과 혼합하였다. 상기 혼합물을 55~60℃에서 2시간 동안 우레탄 반응을 진행시킨 후, 65℃로 유지시키고 3시간 동안 교반하여 반응시켰다.To obtain the oligomer 195.21 g of polypropylene glycol ([GP1000]) was mixed with 130.19 g of isophorone diisocyanate. The mixture was allowed to proceed with a urethane reaction at 55 ~ 60 ℃ for 2 hours, then maintained at 65 ℃ and stirred for 3 hours to react.
상기 온도에서 2-하이드록시 에틸아크릴레이트([2-HEA]) 45.34g 을 더 첨가하여 2시간 교반하며 반응시켰다. 다시 폴리에틸렌 글리콜 128.84g 과 촉매로서 라우릴트리메틸주석 0.02g을 첨가하고 3시간 동안 교반하며 반응을 지속시켜 우레탄/아크릴레이트 올리고머를 합성하였다.At this temperature, 45.34 g of 2-hydroxy ethyl acrylate ([2-HEA]) was further added and reacted with stirring for 2 hours. Again, 128.84 g of polyethylene glycol and 0.02 g of lauryltrimethyltin were added as a catalyst and stirred for 3 hours to continue the reaction to synthesize a urethane / acrylate oligomer.
실시예Example 2: 2: 올리고머Oligomer /Of 할로이사이트Halloysite 복합물질 제조(1) Composite Material Manufacturing (1)
상기 실시예 1에서 제조한 올리고머를 증류수로 1:5로 희석하였다. 상기 올리고머를 할로이사이트 내부에 충진하기 위하여 할로이사이트:올리고머 수용액:증류수 무게비를 1:1:5로 혼합하였다. 상기 혼합물을 70℃에서 20분 정도 가열하여 할로이사이트 기공에 있는 공기를 가열 팽창시킨 후 서서히 상온으로 냉각시키며 약 10분간 계속 교반하여 할로이사이트 내부에 올리고머 수용액이 응축되어 들어가게 하였다. 할로이사이트의 나노튜브 내부로의 올리고머 충진이 완료되면 여과 후 70℃로 공기 중에서 건조시켜 올리고머/할로이사이트 복합물질을 제조하였다.The oligomer prepared in Example 1 was diluted 1: 5 with distilled water. In order to fill the oligomer inside the halosite, a weight ratio of halosite: oligomer aqueous solution: distilled water was mixed at a ratio of 1: 1: 5. The mixture was heated at 70 ° C. for about 20 minutes to expand and expand the air in the halosite pores, and then gradually cooled to room temperature and continued stirring for about 10 minutes to allow the oligomer aqueous solution to condense into the halloysite. When the oligomer filling of the halosite into the nanotube was completed, the resultant was dried in air at 70 ° C. after filtration to prepare an oligomer / halosite composite material.
실시예Example 3: 3: 올리고머Oligomer /Of 할로이사이트Halloysite 복합물질 제조(2) Composite Material Manufacturing (2)
상기 실시예 1에서 제조한 올리고머를 증류수로 1:5로 희석하였다. 상기 올리고머를 할로이사이트 내부에 충진하기 위하여 할로이사이트:올리고머 수용액:증류수 무게비를 1:2:5로 혼합하였다. 상기 혼합물을 70℃에서 20분 정도 가열하여 할로이사이트 기공에 있는 공기를 가열 팽창시킨 후 서서히 상온으로 냉각시키며 약 10분간 계속 교반하여 할로이사이트 내부에 올리고머 수용액이 응축되어 들어가게 하였다. 할로이사이트의 나노튜브 내부로의 올리고머 충진이 완료되면 여과 후 70℃로 공기 중에서 건조시켜 올리고머/할로이사이트 복합물질을 제조하였다.The oligomer prepared in Example 1 was diluted 1: 5 with distilled water. In order to fill the oligomer inside the halosite, the weight ratio of halosite: oligomer aqueous solution: distilled water was mixed at 1: 2: 5. The mixture was heated at 70 ° C. for about 20 minutes to expand and expand the air in the halosite pores, and then gradually cooled to room temperature and continued stirring for about 10 minutes to allow the oligomer aqueous solution to condense into the halloysite. When the oligomer filling of the halosite into the nanotube was completed, the resultant was dried in air at 70 ° C. after filtration to prepare an oligomer / halosite composite material.
실시예Example 4: 4: 올리고머Oligomer /Of 할로이사이트Halloysite 복합물질 제조(3) Composite Material Manufacturing (3)
상기 실시예 1에서 제조한 올리고머를 증류수로 1:5로 희석하였다. 상기 실시예 1에서 제조한 올리고머를 할로이사이트 내부에 충진하기 위하여 할로이사이트:올리고머 수용액:증류수 무게비를 1:2:1로 혼합하였다. 상기 혼합물을 70℃에서 20분 정도 가열하여 할로이사이트 기공에 있는 공기를 가열 팽창시킨 후 서서히 상온으로 냉각시키며 약 10분간 계속 교반하여 할로이사이트 내부에 올리고머 수용액이 응축되어 들어가게 하였다. 할로이사이트의 나노튜브 내부로의 올리고머 충진이 완료되면 여과 후 70℃로 공기 중에서 건조시켜 올리고머/할로이사이트 복합물질을 제조하였다.The oligomer prepared in Example 1 was diluted 1: 5 with distilled water. In order to fill the oligomer prepared in Example 1 to the inside of the halosite, a weight ratio of a halosite: oligomer aqueous solution: distilled water was mixed at 1: 2: 1. The mixture was heated at 70 ° C. for about 20 minutes to expand and expand the air in the halosite pores, and then gradually cooled to room temperature and continued stirring for about 10 minutes to allow the oligomer aqueous solution to condense into the halloysite. When the oligomer filling of the halosite into the nanotube was completed, the resultant was dried in air at 70 ° C. after filtration to prepare an oligomer / halosite composite material.
상기 실시예 2에서 제조한 올리고머/할로이사이트 복합물질을 전자장-주사전 자현미경 및 고분해능-투과전자현미경으로 관찰한 사진을 각각 도 1의 (a) 및 (b)에 나타낸다. 도 1의 (a) 및 (b)로부터, 본 발명에 따른 올리고머/할로이사이트 복합물질은 나노튜브 구조의 할로이사이트 튜브 내부에 올리고머가 충진되어 복합체를 형성하고 있음을 확인할 수 있다.The oligomer / halosite composite material prepared in Example 2 was observed with an electron-scan prescan microscope and a high-resolution electron microscope, respectively, in FIGS. 1A and 1B, respectively. 1 (a) and (b), the oligomer / halosite composite material according to the present invention can be seen that the oligomer is filled inside the halosite tube of the nanotube structure to form a complex.
또한, 실시예 2에서 제조한 올리고머/할로이사이트 복합물질을 X선 회절분석기로 분석한 그래프를 도 2에 나타낸다. 상기 결과로부터도 본 발명에 따른 올리고머/할로이사이트는 나노튜브 구조의 할로이사이트 내부에 올리고머가 충진되어 형성된 복합체임을 명확히 확인할 수 있다.In addition, the graph obtained by analyzing the oligomer / halosite composite material prepared in Example 2 with an X-ray diffractometer is shown in FIG. From the above results, it can be clearly confirmed that the oligomer / haloisite according to the present invention is a complex formed by filling oligomers inside the halosite of the nanotube structure.
이와 같이 제조된 본 발명에 따른 올리고머/할로이사이트 복합물질은 우수한 담체 특성을 갖는 나노튜브 구조의 할로이사이트를 이용하므로 환경 오염이나 인체 유해성 문제를 야기시키지 않으며, 탄화수소류에 대한 높은 흡착능력을 갖는 올리고머를 이용하므로 고효율의 선택적인 흡착제로서 이용될 수 있다. 따라서, 최근에 고조되는 환경 오염 및 건강에 대한 관심에 부합하여, 그 오염을 최소화하면서, 높은 효율 및 선택성, 물리적 및 화학적 안정성 및 내구성을 갖는 흡착제로서 매우 유용하게 적용될 수 있다.The oligomer / halosite composite material according to the present invention prepared as described above uses a nanotube structure of halosite having excellent carrier properties and thus does not cause environmental pollution or human hazard problems, and has a high adsorption capacity for hydrocarbons. It can be used as a high efficiency selective adsorbent. Therefore, in line with the recently rising environmental pollution and health concerns, it can be very usefully applied as an adsorbent having high efficiency and selectivity, physical and chemical stability and durability while minimizing the pollution.
또한, 본 발명에 따른 복합물질은 흡착된 기능성 물질의 용출 속도를 조절하여 그 효능의 지속성을 향상시킬 수 있는 우수한 나노 기공성 담체로서 다양한 분야에 널리 적용될 수 있다.In addition, the composite material according to the present invention can be widely applied to various fields as an excellent nano-porous carrier that can improve the sustainability of the effect by adjusting the dissolution rate of the adsorbed functional material.
이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above can be variously substituted, modified and changed within the scope without departing from the spirit of the present invention for those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, the above-described embodiment and the accompanying drawings It is not limited by.
도 1은 본 발명의 실시예 2에서 수득한 올리고머/할로이사이트 복합물질을 전자장-주사전자현미경(a) 및 고분해능-투과 전자 현미경(b)으로 관찰한 사진.Figure 1 is a photograph of the oligomer / halosite composite obtained in Example 2 of the present invention with an electron-scanning electron microscope (a) and a high-resolution electron microscope (b).
도 2는 본 발명의 실시예 2에서 수득한 올리고머/할로이사이트 복합물질을 X선 회절 분석기로 분석한 그래프.Figure 2 is a graph of the oligomer / halosite composite obtained in Example 2 of the present invention by an X-ray diffraction analyzer.
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