KR100961277B1 - 금속할로겐 나노입자를 함유한 고분자 복합재 및 그제조방법 - Google Patents

금속할로겐 나노입자를 함유한 고분자 복합재 및 그제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속할로겐 나노입자를 함유한 고분자 복합재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 친수성 영역 및 소수성 영역으로 미세 상분리되어 있는 고분자 매트릭스의 친수성 영역과 소수성 영역에 각각 크기가 다른 금속할로겐 입자가 분산되어 있어 열, 압력, 대기 등의 외부 조건에 의한 나노입자의 응집 현상을 발생시키지 않으므로 광학적, 자기적, 기계적 및 전기적 특성이 우수하고, 간단하고 효율적으로 제조할 수 있는 고분자 복합재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
금속할로겐, 나노입자, 고분자, 복합재

Description

금속할로겐 나노입자를 함유한 고분자 복합재 및 그 제조방법{Polymer nanoparticle containing metal halogen nanoparticles and method for preparing the same}
본 발명은 금속할로겐 나노입자를 함유한 고분자 복합재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 친수성 영역 및 소수성 영역으로 미세 상분리되어 있는 고분자 매트릭스의 친수성 영역과 소수성 영역에 각각 크기가 다른 금속할로겐 입자가 분산되어 있어 열, 압력, 대기 등의 외부 조건에 의한 나노입자의 응집 현상을 발생시키지 않으므로 광학적, 자기적, 기계적 및 전기적 특성이 우수하고, 간단하고 효율적으로 제조할 수 있는 고분자 복합재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
균일한 나노입자의 출현은 기술적인 분야에서 큰 영향력을 발휘하고 있다. 이러한 나노 크기의 재료는 기존의 입자들에 비해 새로운 전자적, 광학적, 자기적 특성을 보인다. 나노입자는 기존의 벌크 재료에 비해 체적대비 표면적이 매우 크고 표면의 결함 비율이 크기 때문에 재료의 표면 성질이 특히 중요하다. 즉 분자와 벌 크 재료의 중간 크기를 갖는 나노입자의 특성에 의해 나타나는 양자 크기 효과 때문에 학문적 기술적 관심이 증대하고 있다.
금속 나노입자를 제조하는 방법은 화학적 합성방법, 기계적 제조방법, 전기적 제조방법이 있는데, 기계적인 힘을 이용하여 분쇄하는 기계적 제조방법은 공정상 불순물의 혼입으로 고순도의 입자를 합성하기 어렵고 나노 사이즈의 균일한 입자의 형성이 불가능하다. 또 전기분해에 의한 전기적 제조방법의 경우 제조시간이 길고, 농도가 낮아 효율이 낮다는 단점이 있다. 화학적 합성방법은 크게 기상법과 액상법이 있는데, 플라즈마나 기체 증발법을 사용하는 기상법의 경우 고가의 장비가 요구되는 단점이 있어, 저비용으로 균일한 입자의 합성이 가능한 액상법이 주로 사용되고 있다. 이 액상법에 의한 금속 나노입자의 제조방법은 지금까지 수계에서 금속 화합물을 해리시킨 후 환원제나 계면활성제를 사용하여 히드로졸 형태의 금속 나노입자를 제조하는 방법이 있다. 그러나 이러한 종래 액상법으로 금속 나노입자를 제조하는 경우 금속 화합물 용액의 농도에 제한을 받아 수율이 매우 낮은 한계가 있다.
우수한 활성을 보이는 나노입자는 일반적으로 자외선 혹은 플라즈마 조사를 통해 화합물을 환원시킴으로써 얻을 수 있다. 대한민국 특허 제 379250호에서는 고분자 용액에 은염 혹은 금염을 첨가하여 단일상의 용액을 만들고, 이 용액으로 고분자 필름을 형성시킨 후 자외선을 조사하여 필름 내에 나노입자를 형성시키는 방법을 제시하였다. 이 방법은 자외선 조사에 의해 고분자 내의 관능기의 전자적 여기가 발생하고 이것에 의해서 금속염의 환원이 이루어지기 때문이다. 균일한 구형 나노입자의 합성방법으로는, 유기금속 전구체의 열적[J. Phys . Chem. 84 (1980) 1621], 음파화학적 분해[J. Am . Chem . Soc. 118 (1996) 11960]와 금속 이온들의 고온 환원 [J. Appl . Phys. 85 (1999) 4325], 그리고 역 마이셀 안에서의 환원[J. Phys. Chem . B 103 (1999) 1805] 등을 포함한 여러 가지의 합성방법들이 금속 나노입자들을 만들기 위해 이용되고 있다. 이 중 계면활성제를 포함하는 용액을 고온으로 올린 후 여기에 전구체를 짧은 시간에 투여함으로써 유도된 갑작스러운 균일한 결정핵 형성 후에 낮은 온도로 낮춤으로써 새로운 핵형성을 막고 입자의 성장이 균일하게 일어나도록 유도하는 방법이 가장 널리 적용되고 있다[J. Am . Chem . Soc . 115 (1993) 8706]. 이와 같이 금속 나노입자 또는 금속 산화물 입자에 관한 보고는 많지만, 금속할로겐 나노입자 제조에 관한 연구는 거의 없다.
본 발명의 목적은 고분자 매트릭스 상에 금속할로겐 나노입자가 분산되어 있는 고분자 복합재 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
친수성 영역 및 소수성 영역으로 미세 상분리되어 있는 고분자 매트릭스; 및
상기 고분자 매트릭스의 각 영역에 분산된 금속할로겐 나노입자를 포함하는 고분자 복합재를 제공한다.
본 발명은 또한
친수성 영역 및 소수성 영역으로 미세 상분리되어 있는 고분자 매트릭스를 제조하는 단계;
상기 고분자 메트릭스에 양전하 및 음이온을 도입하는 단계; 및
상기 양전하 및 음이온이 도입된 고분자 메트릭스를 금속할로겐 전구체 용액과 혼합하여 금속할로겐 나노입자를 상기 고분자 메트릭스에 도입하는 단계를 포함하는 고분자 복합재의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 고분자 복합재의 제조방법은 나노입자의 제조 및 상기 입자의 고분자 매트릭스로의 균일한 복합화를 in - situ 공정으로 간단하고 효율적으로 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은 복합재 내의 금속 나노입자 충진량의 한계를 극복하고, 충진량을 분자 수준에서 용이하게 제어할 수 있는 이점이 있다.
이하, 본 발명의 구성을 구체적으로 설명한다.
본 발명은
친수성 영역 및 소수성 영역으로 미세 상분리되어 있는 고분자 매트릭스; 및
상기 고분자 매트릭스의 각 영역에 분산된 금속할로겐 나노입자를 포함하는 고분자 복합재에 관한 것이다.
본 발명의 고분자 복합재는 친수성 영역과 소수성 영역으로 미세 상분리되어 있는 고분자 매트릭스에서 친수성 영역과 소수성 영역에 각각 크기가 다른 금속할로겐 나노입자가 분산되어 있다. 이러한 특징으로 인해 본 발명의 고분자 복합재에 포함되는 금속할로겐 나노입자는 고분자 매트릭스와의 우수한 상용성을 나타내고, 열이나 압력, 대기 등의 외부 조건에 의한 응집 현상이 없어, 광학적, 자기적, 기계적 및 전기적 특성 등이 우수하다는 이점을 가진다.
본 발명의 고분자 복합재에서는 고분자 매트릭스가 친수성 영역 및 소수성 영역으로 미세 상분리(microphase separated)되어 있는 자기 조립형(self-organized type)인 것을 특징으로 한다. 자기조립형 고분자란 고분자 내의 구조 단위(building block) 간의 인력(attraction) 및 척력(repulsion)의 균형에 의하여, 스스로 기능성 분자 구조를 형성할 수 있는 고분자를 의미한다. 본 발명의 고분자 매트릭스에서는 친수성 영역과 소수성 영역의 인력 및 척력의 상호작용 균형에 의해 스스로 기능성 분자 구조를 형성할 수 있다. 즉, 본 발명의 고분자에서 주쇄는 소수성 영역을, 측쇄는 친수성 영역을 이룸으로써 자기조립형 고분자 구조를 이룰 수 있다. 소수성 영역을 형성할 수 있는 그룹으로는 물과의 친화성이 적고 기름과의 친화성이 큰 무극성 원자단을 포함하는데, 사슬모양 탄화수소기, 방향족탄화수소기, 할로겐화알킬기, 유기규소기 등이 있다. 친수성 영역을 형성할 수 있는 그룹으로는 물과의 친화성이 좋은 원자단을 포함하는데, 아민기 (－N) 등이 있다. 또한, 이러한 소수성 영역과 친수성 영역은 30 내지 300 나노미터 수준에서 미세 상분리되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 이와 같이 상분리된 친수성 영역 및 소수성 영역을 동시에 포함하고 있는 고분자라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있으나, 소수성 영역으로 소수성 그룹을 포함하는 소수성 고분자 주쇄에 친수성 고분자가 그래프팅되어 있는 가지형 고분자를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 소수성 고분자는 소수성 그룹을 포함하는 고분자 중합체라면 특별히 제 한하지는 않으나, 하기 화학식 1 또는 화학식 2로 표현되는 반복단위를 포함하는 것이 바람직하다.
Figure 112008054100114-pat00001
Figure 112008054100114-pat00002
상기 식에서,
R1은 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내고,
R2는 시아노기, 탄소수 1 내지 8의 알킬기, 탄소수 1 내지 4의 알킬기로 치환되거나 비치환된 탄소수 6 내지 12의 아릴기, 탄소수 1 내지 8의 알콕시기, 또는 -C(O)-X를 나타내며,
여기서 X는 탄소수 1 내지 8의 알콕시기 또는 아미노기를 나타내고,
R3은 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내며,
n은 1 내지 4의 정수이다.
상기 소수성 고분자는 폴리스티렌, 폴리알킬스티렌, 폴리메타크릴레이트, 폴 리아크릴레이트, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리아크릴아미드, 또는 폴리비닐에테르 등을 단독 또는 2종 이상 포함하는 공중합체를 사용할 수 있다.
상기 소수성 고분자는 전체 고분자 100 중량부에 대해 20 내지 80 중량부를 사용하는 것이 좋다. 그 함량이 상기 범위 내일 경우에는 상기 고분자 매트릭스의 열적, 기계적, 화학적 안정성 구현에 있어 더욱 좋다.
또한, 상기 친수성 고분자는 물과의 친화성이 좋은 원자단을 포함하며, 특히 금속할로겐 나노입자를 손쉽게 제조할 수 있는 아민기(-N-)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 친수성 고분자는 아민기를 포함하는 고분자 중합체라면 특별히 제한하지는 않으나, 바람직하게는 폴리4-비닐피리딘, 폴리2-비닐피리딘, 폴리디에틸아미노에틸메타크릴레이트, 폴리디에틸아미노에틸아크릴레이트, 폴리도데실메타크릴아미드, 폴리2비닐피리딘옥사이드, 폴리아미노스티렌, 폴리알릴아민히드로클로라이드, 폴리메틸비닐아민, 또는 폴리에틸이민 등을 단독 또는 2종 이상 포함하는 공중합체를 사용하는 것이 좋다.
상기 친수성 고분자는 전체 고분자 100 중량부에 대하여 80 내지 20 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 그 함량이 상기 범위내일 경우에는 상기 고분자 매트릭스의 열적, 기계적, 화학적 안정성 구현에 있어 더욱 좋다.
특별히 한정되는 것은 아니나, 상기 고분자 매트릭스에서 친수성 영역과 소 수성 영역의 비율은 몰비로 20:80 내지 80:20인 것이 바람직하다. 상기 몰비가 20:80 보다 작으면, 고분자 매트릭스에서 금속할로겐 나노입자가 분포될 친수성 영역의 비율이 작아져, 원하는 물성이 도출되지 않을 우려가 있으며, 80:20를 초과하면, 금속할로겐 나노입자의 크기와 모양을 제어하기 어렵게 될 우려가 있다.
또한, 상기 고분자 매트릭스의 친수성 영역 및 소수성 영역에는 크기가 다른 금속할로겐 나노입자가 각각 분산될 수 있다.
상기 친수성 영역에는 20 내지 50nm의 크기의 금속할로겐 나노입자가, 소수성 영역에는 이보다 크기가 작은, 바람직하게는 1 내지 15nm의 크기를 갖는 나노입자가 각각 분산되는 것이 바람직하다.
상기 금속할로겐 나노입자는 목적하는 용도에 따라서 광학적, 자기적, 기계적 및 또는 전기적 특성을 나타낼 수 있는 나노입자라면 특별히 제한하지는 않는다.
상기 금속할로겐은 하기 화학식 3으로 표현되는 단위로 이루어진 것을 사용할 수 있다.
MX
M은 Au, Pt, Pd, Cu, Ag, Co, Fe, Ni, Mn, Sm, Nd, Pr, Gd, Ti, Zr, Si 및 In로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 금속 원소이고,
X는 F, Cl, Br, I 등의 할로겐 원소를 나타낸다.
상기 금속할로겐 나노입자는 고분자 매트릭스 100 중량부에 대하여 1 내지 50 중량부의 양으로 포함되는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 함량은 본 발명의 일례에 불과하며, 본 발명에서는 목적하는 용도에 따라서 금속 나노입자의 충진량을 자유롭게 변경할 수 있다.
본 발명은 또한
친수성 영역 및 소수성 영역으로 미세 상분리되어 있는 고분자 매트릭스를 제조하는 단계;
상기 고분자 메트릭스에 양전하 및 음이온을 도입하는 단계; 및
상기 양전하 및 음이온이 도입된 고분자 메트릭스를 금속할로겐 전구체 용액과 혼합하여 금속할로겐 나노입자를 상기 고분자 메트릭스에 도입하는 단계를 포함하는 고분자 복합재의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 고분자 복합재의 제조방법을 단계별로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
제1단계는 소수성 고분자 및 친수성 고분자를 중합시켜 고분자 매트릭스를 제조하고, 제조된 고분자 매트릭스를 사용하여 고분자 성형체를 제조하는 단계이다.
상기 고분자 매트릭스를 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 고분자 매트릭스는 이 분야의 통상의 그래프트 중합법(graft polymerization)을 사용하여 소수성 주쇄에 친수성 측쇄를 도입하여 제조할 수 있 다. 특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 발명에서는 반응의 효율성 및 친수성 영역으로의 선택적 도입성의 관점에서 라디칼 중합법(radical polymerization)이 바람직하다.
구체적으로, 본 발명에서 고분자 매트릭스는
a) 소수성 고분자 및 친수성 고분자를 혼합하는 단계; 및
b) 라디칼 중합을 통하여 상기 소수성 고분자에 친수성 고분자를 그래프팅하는 단계를 포함하는 방법으로 제조되는 것이 바람직하다.
상기 단계 a)는 라디칼 중합에 사용될 각 성분을 용매에 혼합하여, 중합 반응을 준비하는 단계이며, 이때 사용될 수 있는 소수성 고분자 및 친수성 단량체의 구체적인 종류는 전술한 바와 같다.
상기 소수성 고분자 및 친수성 고분자의 중합 조건은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 질소 분위기 하, 80 내지 100℃의 온도에서 16 내지 20 시간 동안 중합을 진행시킬 수 있다. 그러나, 상기 조건은 본 발명의 일 태양에 불과하며, 본 발명에서는 목적하는 고분자 매트릭스에 따라서 적절한 조건을 자유롭게 변경할 수 있다.
본 발명에서는 기존의 방법과는 다르게, 일단 고분자로 목적 성형체를 제조한 후에 금속 전구체를 상기에 분산시키게 된다. 이때 제조되는 성형체의 형상은 특별히 한정되지 않고, 목적 용도에 따라 선택되며, 예를 들면, 고분자 필름의 형상으로 제조될 수 있다.
이와 같은 고분자 필름을 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 고분자 매트릭스를 포함하는 용액을 사용하여 캐스팅 공법으로 제조할 수 있다. 이때 고분자 매트릭스를 용해시키는 용매의 종류는 특별히 한정되지 않으며, THF(tetrahydrofuran), 톨루엔, DMF(dimethylformamide) 또는 CHCl3와 같은 이 분야의 통상의 용매를 제한 없이 사용할 수 있다. 본 발명의 제 1 단계에서 고분자 필름을 제조할 경우에는, 상기 고분자 매트릭스 용액을 사용하여 캐스팅 공법으로 적절한 기판 상에 도포하고, 이를 건조시킴으로써 제조할 수 있다.
제2단계는 상기 고분자 메트릭스에 양전하 및 음이온을 도입하는 단계이다.
상기 양전하 및 음이온을 도입하는 방법은 특별히 제한되지는 않으나, 고분자 매트릭스와 할로겐화 알킬을 반응시키는 것이 바람직하다.
제3단계는 상기 제2단계에서 제조된 양전하 고분자 성형체를 금속할로겐 전구체 용액과 혼합하여, 금속할로겐 전구체를 매트릭스의 소수성 영역 및 친수성 영역에 분산시키는 단계이다.
본 발명의 방법에서는 고분자 필름 등의 성형체를 우선 제조한 후에, 금속할로겐 전구체를 도입함으로써 나노입자의 성장 및 최종 크기를 용이하게 제어할 수 있으며, 매트릭스가 친수성 및 소수성 영역으로 미세 상분리되어 있기 때문에 응집 현상이 없이 나노입자를 균일하게 분산시킬 수 있게 되는 이점이 있다.
상기 금속할로겐 전구체의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 도입하려고 하는 나노입자의 종류에 따라 통상의 전구체를 제한 없이 선택, 사용할 수 있다.
이와 같은 금속할로겐 전구체의 예로는 MX로 구성된 금속할로겐 원소, 예를 들어, M은 Au, Pt, Pd, Cu, Ag, Co, Fe, Ni, Mn, Sm, Nd, Pr, Gd, Ti, Zr, Si 및 In로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 금속 원소이고, X는 F, Cl, Br, I 등의 할로겐 원소임; 상기 금속 원소 중 2 이상의 금속간 화합물; 상기 금속 원소 중2 성분 이상의 합금; 및 상기의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 성분, 또는 상기의 염 또는 산화물을 들 수 있다.
상기 금속할로겐 전구체 용액의 농도는 1 내지 30 중량부인 것이 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
전술한 각 단계의 방법을 거침으로써 본 발명의 고분자 복합재를 제조할 수 있으며, 제조된 복합재는 원심분리법, 침전법 또는 여과법과 같은 이 분야의 통상의 방법을 통하여 분리할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
<실시예 1> 고분자 복합재의 제조
1) 폴리 4 비닐피리딘 - 폴리라우릴메타크릴레이트 ( P4VP -g- PLMA ) 공중합체 제조
실온 1기압에서 폴리비닐피리딘(4VP, 4-vinylpyridine 95%, Aldrich) 5g과 라우릴메타크레이트(LMA, Lauryl methacrylate 96%, Aldrich) 5g을 에틸아세테이트(ethyl acetate, 99%, Aldrich) 20mL의 용매에 용해시켰다. 상기 혼합용액에 아조비스이소부틸나이트릴 (AIBN, 2,2-Azobis(isobutyronitrile), Aldrich) 0.041g을 첨가하였다. 상기 혼합용액을 교반하면서 30분 동안 질소를 주입한 후 70℃로 예열된 오일 욕조에 놓고, 18시간 동안 반응시켰다. 반응이 종료된 고분자 용액을 메탄올(methanol, Aldrich) 용매에 침전시키고 여과하여 고분자 중합체를 회수하였다. 상기 고분자 중합체를 80℃의 건조오븐에서 24시간 동안 용매를 제거하고, 진공오븐에서 남아있는 용매를 완전히 제거하였다.
합성과정은 도 1에 나타내었으며, 합성 결과를 NMR로 확인하였다.
2) N-알킬화된 양전하 공중합체 ( NP4VP -g- PLMA ) 제조
상기에서 합성된 고분자 중합체 폴리4비닐피리딘-폴리라우릴메타크릴레이트 공중합체 1.5g과 브로모헥산(1-bromohexane, Acros) 1.17g(0.007mol)을 테트라히드로푸란(THF, Tetrahydrofuran, Aldrich) 용매에 용해시켰다. 상기 용액을 교반하면서 60℃로 예열된 오일 욕조에 놓고, 24시간 동안 반응시켰다. 반응이 종료된 고분자 용액을 에테르 혼합용액(mixture of ether, Aldrich) 용매에 침전시키고 여과하 여 알킬화된 고분자 중합체를 회수하였다. 상기 고분자 용액을 상온에서 건조시켰다.
3) AgBr 나노 복합재의 제조
상기에서 제조된 NP4VP-g-PLMA 0.24g을 테트라히드로 푸란(THF, Tetrahydrofuran, Aldrich) 4mL 용매에 용해시켰다. 디메틸 설폭시드(DMSO, dimethyl sulfoxide, Aldrich)와 테트라히드로 푸란(THF, Tetrahydrofuran, Aldrich) 두 용매를 1:1 부피비로 섞은 혼합용액 4mL에 실버 파라 톨루엔 설포네이트(AgPTS, Silver p-toluene sulfonate, Aldrich) 0.175g을 용해시켰다. 고분자 용액과 실버 파라 톨루엔 설포네이트 두 용액을 0℃ 아이스 욕조에 넣은 채로 상온에 정치시켰다. 실버파라 톨루엔 설포네이트 용액을 고분자 용액에 한 방울씩 10분간 떨어뜨리고, 상기 혼합 용액을 60분 동안 상온에서 교반시켰다. 반응이 종료된 고분자 혼합 용액을 에테르 혼합 용액(mixture of ether, Aldrich)에 침전시키고 여과한 후, 상온에서 하루 동안 건조시켰다.
상기 과정과, 최종 나노 복합재의 전자현미경(transmission electron microscope) 사진은 도 2에 도시하였다.
도 2에 나타난 바와 같이, 은할로겐 나노입자가 어두운 부분 (P4VP)의 중앙에는 30-40nm의 크기로 분포를 하고, 밝은 부분 (PLMA) 영역에는 더 작은 8-10nm의 크기로 분포함을 확인하였다.
도 1은 본 발명의 친수성 영역 및 소수성 영역으로 미세 상분리되어 있는 고분자 매트릭스의 제조과정 및 NMR 합성 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 고분자 매트릭스로부터 본 발명의 고분자 복합재를 제조하는 과정 및 복합재의 전자현미경 사진도를 나타낸 것이다.

Claims (15)

  1. 친수성 영역 및 소수성 영역으로 미세 상분리되어 있는 고분자 매트릭스; 및
    상기 고분자 매트릭스의 각 영역에 분산된 금속할로겐 나노입자를 포함하는 고분자 복합재.
  2. 제1항에 있어서,
    고분자 매트릭스는 하기 화학식 1 또는 화학식 2의 반복단위를 포함하는 소수성 고분자의 주쇄에 아민기 함유 중합체인 친수성 고분자가 그래프팅된 것을 특징으로 하는 고분자 복합재:
    [화학식 1]
    Figure 112009080107920-pat00007
    [화학식 2]
    Figure 112009080107920-pat00008
    상기 식에서,
    R1은 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내고,
    R2는 시아노기, 탄소수 1 내지 8의 알킬기, 탄소수 1 내지 4의 알킬기로 치환되거나 비치환된 탄소수 6 내지 12의 아릴기, 탄소수 1 내지 8의 알콕시기, 또는 -C(O)-X를 나타내며,
    여기서 X는 탄소수 1 내지 8의 알콕시기 또는 아미노기를 나타내고,
    R3은 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내며,
    n은 1 내지 4의 정수이다.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서,
    소수성 고분자는 폴리스티렌, 폴리알킬스티렌, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리아크릴아미드 및 폴리비닐에테르로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 공중합체인 것을 특징으로 하는 고분자 복합재.
  5. 삭제
  6. 제2항에 있어서,
    아민기 함유 중합체는 폴리 4-비닐피리딘, 폴리 2-비닐피리딘, 폴리디에틸아미노에틸메타크릴레이트, 폴리디에틸아미노에틸아크릴레이트, 폴리도데실메타크릴아미드, 폴리2비닐피리딘옥사이드, 폴리아미노스티렌, 폴리알릴아민히드로클로라이드, 폴리메틸비닐아민 및 폴리에틸이민으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 고분자 복합재.
  7. 제1항에 있어서,
    고분자 매트릭스의 친수성 영역 및 소수성 영역의 몰비가 20: 80 내지 80: 20인 것을 특징으로 하는 고분자 복합재.
  8. 제1항에 있어서,
    친수성 영역 및 소수성 영역에 존재하는 금속할로겐 나노입자의 평균 크기가 상이한 것을 특징으로 하는 고분자 복합재.
  9. 제1항에 있어서,
    친수성 영역에 존재하는 금속할로겐 나노입자의 평균 크기가 20 내지 50nm이고, 소수성 영역에 존재하는 금속할로겐 나노입자의 평균 크기가 1 내지 15nm인 것을 특징으로 하는 고분자 복합재.
  10. 제1항에 있어서,
    금속할로겐은 하기 화학식 3으로 표현되는 단위로 이루어진 것임을 특징으로 하는 고분자 복합재.
    [화학식 3]
    MX
    상기 식에서,
    M은 Au, Pt, Pd, Cu, Ag, Co, Fe, Ni, Mn, Sm, Nd, Pr, Gd, Ti, Zr, Si 및 In로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 금속 원소이고, X는 할로겐 원소를 나타낸다.
  11. 제1항에 있어서,
    금속할로겐 나노입자는 고분자 매트릭스 100 중량부에 대하여 1 내지 50 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 고분자 복합재.
  12. 하기 화학식 1 또는 화학식 2의 반복단위를 포함하는 소수성 고분자 및 아민기 함유 중합체인 친수성 고분자를 혼합하고, 라디칼 중합을 통해 소수성 고분자에 친수성 고분자를 그래프팅하여 친수성 영역 및 소수성 영역으로 미세 상분리되어 있는 고분자 매트릭스를 제조하는 단계;
    상기 고분자 메트릭스와 할로겐화 알킬을 반응시켜 상기 고분자 메트릭스에 양전하 및 음이온을 도입하는 단계; 및
    상기 양전하 및 음이온이 도입된 고분자 메트릭스를 금속할로겐 전구체 용액과 혼합하여 금속할로겐 나노입자를 상기 고분자 메트릭스에 도입하는 단계를 포함하는 고분자 복합재의 제조방법:
    [화학식 1]
    Figure 112009080107920-pat00009
    [화학식 2]
    Figure 112009080107920-pat00010
    상기 식에서,
    R1은 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내고,
    R2는 시아노기, 탄소수 1 내지 8의 알킬기, 탄소수 1 내지 4의 알킬기로 치환되거나 비치환된 탄소수 6 내지 12의 아릴기, 탄소수 1 내지 8의 알콕시기, 또는 -C(O)-X를 나타내며,
    여기서 X는 탄소수 1 내지 8의 알콕시기 또는 아미노기를 나타내고,
    R3은 수소 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내며,
    n은 1 내지 4의 정수이다.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서,
    소수성 고분자에 친수성 고분자를 그래프팅하는 단계는 80 내지 100℃의 온도에서 16 내지 20 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 고분자 복합재의 제조방법.
  15. 삭제
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