KR100996851B1 - 자성 이온성 액체를 이용한 자성 고분자 복합입자 및 그제조방법 - Google Patents

자성 이온성 액체를 이용한 자성 고분자 복합입자 및 그제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자성을 부여할 수 있는 자성 이온성 액체와 고분자 물질을 복합화하여 자성을 가지는 자성 고분자 복합입자와 그 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 자성 고분자입자는 자성 이온성 액체와 고분자 유기화합물의 단량체를 혼합하여 얻어진 10 ~ 500 나노미터 크기의 복합 미립자로서, 상기 복합입자는 외부에서 자기장이 가해지면 입자 내의 상기 자성 이온성 액체의 자화에 의해 자성을 나타나게 되고, 자기장이 제거되면 자화를 나타내지 않는 상자성 (paramagnetism) 및 이에 수반되어 외부에서 인가되는 자기장에 응답하여 물질의 이동현상이 유발되는, 순간적 자기영동성 (impermanent magnetophoresis)을 보이게 된다.
상자성 입자, 이온성 액체, 자기영동성, 나노복합입자, 자성유체, MEMS, 센서 스위치 재료

Description

자성 이온성 액체를 이용한 자성 고분자 복합입자 및 그 제조방법{PREPARATION OF MAGNETIC POLYMER HYBRID PARTICLES BASED ON MAGNETIC IONIC LIQUID}
본 발명은 자성 고분자 복합입자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 바이오 센서, 약물전달시스템, MEMS(microelectromechanical systems)의 스위칭 소자 등의 매체로 응용될 수 있는 상자성 고분자 복합입자에 관한 것이다.
자성을 지니고 있는 기능성 입자는 크기가 수 나노미터 내지 수백 나노미터 직경의, Fe와 같은 자기장 응답성을 지닌 금속미립자로부터 제조되는 것이 통상적인 방법이다. 이러한 금속미립자는 상기한 자기적 특성 이외에도 특이적인 전기적 특성, 광학특성, 촉매작용 등을 가지고 있기 때문에, 그 제조방법은 공업재료·의약품 등 여러 가지 분야에서 신소재·신물질 개발의 주요기술로서 주목 받고 있다.
이러한 금속 미립자는 기본적으로 미립자 생산 단계에서 고가의 원료물질과 여러 단계의 합성 공정을 거쳐서 이루어지므로 가격이 높다. 또한 이렇게 만들어진 미립자가 지니고 있는, 열역학적으로 불안정한 높은 표면적 조건을 안정적으로 유지시키기 위하여 금속미립자 표면을 유기물 혹은 무기물의 표면 안정제로 코팅하는 것이 필수적이다.
그러나 이 경우, 금속 미립자 자체의 형상과 응집성으로 인해 코팅된 입자의 형상이 좌우되므로 형상의 조절이 쉽지 않고, 제조 수율이 높지 않다. 또한 금속미립자의 높은 밀도로 인해 운동성이 낮기 때문에, 센서, 스위칭 소자와 같이 외부 자극에 대한 빠른 응답성이 요구되는 응용 분야의 경우 적용하기가 불가능한 실정이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 종래의 금속미립자 기반의 자성 미립자 대신에 유기물 만으로 자성 미립자를 제조함으로써, 상기 미립자가 낮은 밀도로 외부 자극에 신속히 대응할 수 있는 운동성과 높은 분산안정성을 지니게 하여 자기장에 대한 빠른 응답성을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 자성 미립자의 합성 조건을 조절함에 따라 얻어지는 미립자의 크기, 입도분포, 자성의 세기를 조절함으로써 단백질 분리 정제 또는 약물전달시스템, 바이오 센서 및 MEMS의 스위칭 소자로 응용되기에 매우 적합한 입자 및 그 합성 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
대한미국 공개특허 제2007-0037519호에는 이온성 유체를 연속상으로 하여 전도성 고분자를 합성하고, 이 합성 과정에서 산화제 (FeCl3, FeCl4, Cu(ClO4)2)를 처리함으로써 합성과 도핑을 하나의 공정에서 동시에 이루어지는 전도성 고분자 제조방법을 제시하고 있으나, 여기서 사용된 산화제가 물에 대한 용해도가 매우 커서 용매로의 용출 가능성이 증대되므로 전도성 고분자의 안정성에 있어서 문제점이 생길 수 있었다.
이에, 본 발명은 상온에서 상자성을 띄는 자성 이온성 액체가 고분자 중합반응에 직접 참여하여 제조하고, 또한 MnCl2 ·4H2O와 같이 물에 대한 용해도가 상대적으로 적은 물질을 제안함으로써 용매로의 용출 가능성을 차단할 수 있어 복합입자 의 안정성이 유지되면서, 자성 이온성 액체를 포함하는 복합입자가 일정한 자기장 하에서 안정적으로 자화를 나타내게 함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 자성을 부여할 수 있는 자성 이온성 액체와 고분자 유기화합물을 복합화하여 자성을 가지는 자성 고분자 복합입자와 그 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 자성 고분자 복합입자는 자성 이온성 액체와 고분자 유기화합물의 단량체를 혼합하여 얻어진 10 ~ 500 나노미터 크기의 복합 미립자에 해당한다. 도 1a은 자성 고분자 복합입자의 모식도이며, 자성 이온성 액체와 고분자 유기화합물(polystyrene (PS))의 복합입자가 나타나 있다.
상기 자성 이온성 액체는 다음 화학식 1과 같은 구조식을 갖는다.
Figure 112008037499307-pat00001
상기 식에서 R 및 R'는 알킬기, 알릴기 (allyl), 알알킬기 (alalkyl), 알킬알릴기를 포함한 탄소수 1~30개인 탄화수소 또는 탄소 외 원자로 질소, 산소, 불소, 인으로 구성된 군에서 선택된 원자를 함유하는 탄소수 1~30개인 탄화수소 중에 선택 할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 이온성 액체는 상기 구조식에 나타낸 구조를 기본으로 하여, 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드, 1-데실-3-메틸이미다졸륨 클로라이드, 1-알릴-3-메틸이미다졸륨 클로라이드 등을 사용할 수 있으며, 경우에 따라 두 가지 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 Y-는 FeCl3 -, FeCl4 -, FeCl4 -·6H2O, MnCl3 -, MnCl4 -, MnCl5 -, MnCl3 -·4H2O 중에 선택할 수 있다.
상기 자성 고분자 복합입자에 사용되는 고분자 유기화합물로는 유기화합물 단량체가 중합된 고분자의 방향족 비닐 화합물, 불포화 카르복시산에스테르화합물 등의 소수성 폴리비닐계 화합물과 친수성 고분자 화합물의 사용이 가능하다.
방향족 비닐 화합물로서는 스티렌, α-메틸스티렌, α-클로로스티렌, p-tert-부틸스티렌, p-메틸스티렌, p-클로로스티렌, o-클로로스티렌, 2,5-디클로로스티렌, 3,4-디클로로스티렌, 디메틸스티렌, 디비닐벤젠 등을 들 수 있다.
또한, 불포화 카르복시산 에스테르화합물로서는 메틸아크릴레이트, 메틸메타아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 프로필메타아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 부틸메타아크릴레이트, 아크릴아마이드, 아크릴산, 하이드록시에틸메타아크릴레이트 등을 들 수 있다.
친수성 화합물로는 수산기를 가지는 2-하이드록시에틸메타아크릴레이트, 2-하이드록시프로필메타아크릴레이트, 2-하이드록실부틸메타아크릴레이트와, 에틸렌옥사이드기를 가지는 에틸디에틸렌글라이콜아크릴레이트, 폴리에스틸렌글라이콜메타아클릴레이트, 메톡시폴리에스틸렌글라이콜메타아크릴레이트와, 아마이드기를 가지는 N,N-디메틸아크릴아마이드와, 아미노기를 포함하는 N-메틸아미노에틸메타아크 릴레이트, N-메틸아미노에틸아크릴레이트, 디메틸아미노에틸메타아크릴레이트, 디메틸아미노에틸아크릴레이트, 디에틸아미노에틸메타아크릴레이트, 디에틸아미노에틸메타아크릴레이트 등의 아크릴산 또는 메타아크릴산의 알킬아미노에스테르류; N-(2-디메틸아미노에틸)아크릴아마이드, N-(2-디메틸아미노에틸)메타아크릴아마이드, N,N-디메틸아미노프로필아크릴아마이드 등의 알킬 아미노기를 가지는 불포화 아마이드류 등, 비닐 피리딘 등의 모노비닐피리딘류, 디메틸아미노에틸비닐에테르 등의 알킬 아미노기를 가지는 비닐 에테르류; 비닐 이미다졸 등, N-비닐-2-피롤리돈 등을 들 수 있다.
여기서, 상기 자성 고분자 복합입자는 외부에서 자기장이 가해지면 입자 내의 상기 자성 이온성 액체의 자화에 의해 자성을 나타나게 되고, 자기장이 제거되면 자성 이온성 액체가 불규칙적인 스핀의 방향분포를 이루기 때문에 스핀 배열이 없고, 자화를 나타내지 않는 상자성을 보이게 된다.
도 1b는 자기장 인가 시 상기 복합입자가 자화를 나타내어 자기장 방향으로 이동하는 모식도이다.
이 때 복합입자에서 발현되는 상자성을 이용하면 외부에서 자기장을 인가하는 경우에만 자화가 되면서 인가되는 자기장 방향으로 입자의 이동 현상이 일어나는 순간적 자기영동성 (impermanent magnetophoresis)을 보이게 된다.
또한, 본 발명에 따른 자성 고분자 복합입자는 상온에서 상자성을 띄는 유체가 중합반응에 직접 참여하여 자기영동성을 띠게 제조되므로 형상의 조절이 용이하다. 또한 물에 대한 용해도가 상대적으로 적은 물질을 이용함으로써 용매로의 용출 가능성을 차단할 수 있어 입자의 안정성이 유지되며, 상대적으로 금속 미립자보다 가볍기 때문에 자기장에 대한 응답 이동 속도가 빨라지게 되는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 수십에서 수백 나노미터 크기의 자성 고분자 복합입자를 합성하는데 있어서 금속미립자에 고분자 등을 코팅하는 방식이 아니라 상온에서 상자성(paramagnetism)을 띄는 유체가 중합 반응에 직접 참여하여 제조된 자성 복합입자가 일정한 자기장 하에서 자화를 나타내게 된다.
본 발명에 따른 자성 고분자 복합입자의 제조방법은 유기물의 단량체와 유용성 중합개시제, 자성 이온성 액체가 분산된 분산상을 준비하고; 연속상인 분산용매로서 계면활성제를 포함하는 유기용액에 상기 분산상을 혼합하고; 에멀젼을 형성하고; 상기 에멀젼을 중합하여 자성 고분자 복합입자를 형성하고; 상기 자성 고분자 복합입자를 세척하는 것을 포함하여 구성된다.
일반적인 유화 중합법으로 수십 나노미터에서 수 마이크로미터 이하의 고분자 입자를 얻을 수 있으나, 본 발명에서는 워터-인-오일(water -in- oil) 에멀젼 중합법을 이용하여 유기용매상에서 자성 고분자 복합입자를 형성하였다.
중합개시제가 에멀젼 안으로 확산되면서 중합이 이루어지며 초기 형성된 에멀젼이 입자구조로 형성된다. 상기 분산상에는 용매에 대한 분산성과 세척 시 자성 고분자 복합입자의 형상을 유지하기 위해 가교제를 추가로 첨가할 수 있다. 자성 미립자를 만들기 위해 금속미립자 단독으로 혹은 이 미립자에 고분자를 코팅하여 제조하는 경우에는 금속 미립자 자체의 형상과 높은 응집성으로 인해 코팅된 입자 의 형상이 좌우되어 형상의 조절이 쉽지 않고, 또한 금속미립자로 인해 복합입자가 무거워서 자기장에 대한 응답 속도가 낮아지게 된다.
본 발명에서는 수십에서 수백 나노미터 크기의 자성 고분자 복합입자를 합성하는데 있어서 금속 미립자에 고분자 등을 코팅하는 방식이 아니라 상온에서 상자성을 띄는 유체가 중합반응에 직접 참여하여 제조된 자성 복합입자가 일정한 자기장 하에서 자화를 나타내게 된다. 그렇기 때문에 응집된 금속 미립자를 분산시키기 위한 공정이 불필요하며, 합성 조건을 조절함에 따라 자성 복합입자의 크기, 입도분포, 자성의 세기를 조절할 수 있고, 유기고분자 물질이기에 상대적으로 금속 미립자보다 가볍기 때문에 자기장에 대한 응답이 빨라지게 된다. 또한, 낮은 잔류자화 및 보자력을 가져서 단백질 분리 정제 또는 약물전달시스템, 바이오 센서 및 MEMS 에 응용되기에 매우 적합한 입자이다.
도 1a은 자성 고분자 복합입자의 모식도이며, 자성 이온성 액체와 고분자 물질(polystyrene (PS))의 복합입자가 나타나 있다.
고분자 중합에 사용된 유기물 단량체로는 라디칼 중합에 의한 방향족 비닐 화합물, 불포화 카르복시산에스테르화합물 등의 소수성 비닐계 화합물과 친수성 화합물의 사용이 가능하다.
방향족 비닐 화합물로서는 스티렌, α-메틸스티렌, α-클로로스티렌, p-tert-부틸스티렌, p-메틸스티렌, p-클로로스티렌, o-클로로스티렌, 2,5-디클로로스티렌, 3,4-디클로로스티렌, 디메틸스티렌, 디비닐벤젠 등을 들 수 있다.
또한, 불포화 카르복시산 에스테르화합물로서는 메틸아크릴레이트, 메틸메타아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타아크릴레이트, 프로필아크렐리에트, 프로필메타아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 부틸메타아크릴레이트, 아크릴아마이드, 아크릴산, 하이드록시에틸메타아크릴레이트 등을 들 수 있다.
친수성 화합물로는 수산기를 가지는 2-하이드록시에틸메타아크릴레이트, 2-하이드록시프로필메타아크릴레이트, 2-하이드록실부틸메타아크릴레이트와, 에틸렌옥사이드기를 가지는 에틸디에틸렌글라이콜아크릴레이트, 폴리에스틸렌글라이콜메타아클릴레이트, 메톡시폴리에스틸렌글라이콜메타아크릴레이트와, 아마이드기를 가지는 N,N-디메틸아크릴아마이드와, 아미노기를 포함하는 N-메틸아미노에틸메타아크릴레이트, N-메틸아미노에틸아크릴레이트, 디메틸아미노에틸메타아크릴레이트, 디메틸아미노에틸아크릴레이트, 디에틸아미노에틸메타아크릴레이트, 디에틸아미노에틸메타아크릴레이트 등의 아크릴산 또는 메타아크릴산의 알킬아미노에스테르류; N-(2-디메틸아미노에틸)아크릴아마이드, N-(2-디메틸아미노에틸)메타아크릴아마이드, N,N-디메틸아미노프로필아크릴아마이드 등의 알킬 아미노기를 가지는 불포화 아마이드류 등, 비닐 피리딘 등의 모노비닐피리딘류, 디메틸아미노에틸비닐에테르 등의 알킬 아미노기를 가지는 비닐 에테르류; 비닐 이미다졸 등, N-비닐-2-피롤리돈 등을 들 수 있다.
상기 화합물 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화합물의 사용이 가능하다.
가교제로는 사용된 단량체와 같은 스티렌계, 또는 아크릴계, 메타크릴계 단량체 등의 친유성 단량체로서, 단량체 한 분자 당 2개 이상의 비닐기를 갖는 단량 체를 사용하며, 단량체에 대해 1~2 중량% 정도로 한다.
중합개시제로는 라디칼계 개시제로 벤조일 퍼옥사이드(benzoyl peroxide, BPO), 2, 2'-아조비스(2-메틸프로피오니트릴)(2, 2'- azobis (2-methylpropionitrile), AIBN), 2, 2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)(2, 2'- azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), ADVN) 등의 유용성 개시제를 사용하며, 첨가 농도는 단량체 중량의 0.1~10 중량% 정도가 적당하다.
계면활성제는 비이온성 계면활성제로 글리세린지방산 에스텔, 솔비탄지방산 에스텔, 폴리글리세린지방산 에스텔, 프로필렌글리콜지방산 에스텔, 레시틴 등을 사용하며, 전체 중량에 대해 1~10 중량%가 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 자성을 부여할 수 있는 자성 이온성 액체와 고분자 물질을 복합화하여 10 ~ 500 나노미터 크기이며 자성을 가지는 자성 고분자 복합입자로서, 자성 이온성 액체와 고분자 유기화합물의 단량체를 혼합하여 얻을 수 있다.
상기 복합입자는 외부에서 자기장이 가해지면 입자 내의 상기 자성 이온성 액체의 자화에 의해 자성을 나타나게 되고, 자기장이 제거되면 자화를 나타내지 않는 상자성을 가제되며, 이를 이를 기반으로 자기장 인가 시 자화되면서 자기영동성을 보이게 된다.
본 발명에서는 중합 조건 즉, 공중합체를 첨가하거나 단량체의 함량을 조절하거나, 자성 이온성 액체의 함량을 조절하거나, 가교제를 도입하여 복합 입자의 형상과 입경, 자성의 세기를 제어하고 최적화하였다.
또한, 본 발명에 따른 자성 고분자 복합입자는 상온에서 상자성을 띄는 유체가 중합반응에 직접 참여하여 제조되므로 형상의 조절이 용이하고 물에 대한 용해도가 상대적으로 적은 물질을 제안 함으로써 용매로의 용출 가능성을 차단할 수 있어 입자의 안정성이 유지 되며, 상대적으로 금속 미립자보다 가볍기 때문에 자기장에 대한 응답이 빨라지게 되는 효과를 얻을 수 있다.
이하, 자성 이온성 액체와 유기물 단량체를 복합화 하여 자성 고분자 복합입자를 제조하고 얻어진 복합입자를 분석한 실시예는 후술한다.
그러나 본 발명은 자성 이온성 액체와 유기물 단량체로서 상기 언급한 것에만 국한되지 않으며, 다양한 자성 이온성 액체와 다양한 유기물 단량체를 복합화 함으로써 입자 종류별 자성의 세기 제어, 입도 분포 및 크기 제어가 가능하며, 입자간 응집 현상 방지 등에 적용될 수 있다.
실시 예 1
이온성 액체로 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드 1.04g에 염화철(FeCl3) 0.96g을 넣어 자성 이온성 액체를 준비하고, 6 g의 스티렌 단량체, 유용성 중합개시제인 AIBN 80mg을 첨가하여 교반한다. 상기 용액을 계면활성제인 Span 80 240mg이 분산된 유기용매인 등유 24g에 넣고 1시간 동안 500rpm으로 교반한 후 초음파 처리하여 안정한 에멀젼을 형성하고 65 ?에서 2시간 반응 후 3회 이상 세척한 후 원심분리한다.
그 다음 얻어진 자성 복합 입자의 평균 직경을 측정하고 주사전자현미경을 통해 이미지를 확인 한 결과 10나노미터 이상 500나노미터 이하의 복합입자가 형성되며, 자기장 인가 시 자화되면서 자기영동성이 발현됨을 확인하였다.
실시 예 2
이온성 액체로 1-데실-3-메틸이미다졸륨 클로라이드 1.23g에 염화철 0.77g을 넣어 자성 이온성 액체를 준비하고, 실시예 1과 동일한 조건하에서 반응시켜 얻어진 자성 복합 입자의 평균 직경을 측정하고 주사전자현미경을 통해 이미지를 확인 한 결과 10나노미터 이상 500나노미터 이하의 복합입자가 형성되며, 자기장 인가 시 자화되면서 자기영동성이 발현됨을 확인하였다.
실시 예 3
이온성 액체로 1-알릴-3-메틸이미다졸륨 클로라이드 0.99g에 염화철 1.01g을 넣어 자성 이온성 액체를 준비하고, 실시예 1과 동일한 조건하에서 반응시켜 얻어진 자성 복합 입자의 평균 직경을 측정하고 주사전자현미경을 통해 이미지를 확인 한 결과 10나노미터 이상 500나노미터 이하의 복합입자가 형성되며, 자기장 인가 시 자화되면서 자기영동성이 발현됨을 확인하였다.
실시 예 4
이온성 액체로 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 클로라이드 0.94g에 염화망간수화물 1.06g을 넣어 자성 이온성 액체를 준비하고, 실시예 1과 동일한 조건하에서 반응시켜 얻어진 자성 복합 입자의 평균 직경을 측정하고 주사전자현미경을 통해 이미지 를 확인 한 결과 10나노미터 이상 500나노미터 이하의 복합입자가 형성되며, 자기장 인가 시 자화되면서 자기영동성이 발현됨을 확인하였다.
실시 예 5
이온성 액체로 1-데실-3-메틸이미다졸륨 클로라이드 1.14g에 염화망간수화물 0.86g을 넣어 자성 이온성 액체를 준비하고, 실시예 1과 동일한 조건하에서 반응시켜 얻어진 자성 복합 입자의 평균 직경을 측정하고 주사전자현미경을 통해 이미지를 확인 한 결과 10나노미터 이상 500나노미터 이하의 복합입자가 형성되며, 자기장 인가 시 자화되면서 자기영동성이 발현됨을 확인하였다.
실시 예 6
이온성 액체로 1-알릴-3-메틸이미다졸륨 클로라이드 0.89g에 염화망간수화물 1.11g을 넣어 자성 이온성 액체를 준비하고, 실시예 1과 동일한 조건하에서 반응시켜 얻어진 자성 복합 입자의 평균 직경을 측정하고 주사전자현미경을 통해 이미지를 확인 한 결과 10나노미터 이상 500나노미터 이하의 복합입자가 형성되며, 자기장 인가 시 자화되면서 자기영동성이 발현됨을 확인하였다.
실시 예 7
자성 복합 입자의 응용의 예로, MEMS 에서 유체 내에서의 스위칭 물질로 사용시, 유체 내에서의 입자의 팽창 및 확산에 대한 제어가 필요하다. 이를 목적으로 가교제를 도입하였으며 가교제 유무의 영향을 살펴보았다. 가교제는 고분자와 유기물 혹은 무기물 안료입자 사이의 밀도를 향상시키고 고분자의 분자량을 높인다. 반면에 가교되지 않은 자성 복합 입자는 유기 유체 내에서 장시간 분산 시 팽창하거 나 용해, 분해되는 현상을 보였다.
실시 예 8
실시 예 1~6과 동일한 조건 하에서 단량체로 스티렌과 메틸메타아크릴레이트의 혼합물을 사용하여 얻어진 자성 복합 입자의 평균 직경을 측정하고 주사전자현미경을 통해 이미지를 확인 한 결과 한 종류의 단량체를 사용하여 복합입자를 합성하였을 경우 보다 약간 큰 입경과 입도분포를 가지는 복합입자가 형성되며, 자기장 인가 시 자화되면서 자기영동성이 발현됨을 확인하였다.
실시 예 9
실시 예 1~6과 동일한 조건 하에서 단량체의 양을 증가시켰을 때 복합입자의 입경이 증가하였음을 확인하였다.
실시 예 10
실시 예 1~6과 동일한 조건 하에서 자성 이온성 액체의 양을 증가시켰을 때 복합입자의 자성이 증대되었음을 확인하였다.
도 1은 자성 고분자 복합입자에 관한 것으로, (a)는 자기장이 가해지지 않았을 때의 모식도이고, (b)는 외부 자기장에 의해 자화되어 한쪽 극으로 이동하는 복합입자의 모식도.
도 2는 합성된 자성 고분자 복합입자(자성이온성 액체 4wt%)의 직경 및 직경 분포를 나타내는 그래프.
도 3은 합성된 자성 고분자 복합입자(자성이온성 액체 1wt%)의 주사전자현미경 사진.
도 4는 합성된 자성 고분자 복합입자의 외부 자기장에 의한 자화 현상과 이에 따른 자기영동성 결과를 보여주는 사진.

Claims (11)

  1. (1) 방향족 비닐 화합물, 아크릴산, 아크릴산 또는 메타크릴산의 에스테르, 및 아크릴산 또는 메타아크릴산의 아마이드로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 단량체, 유용성 중합개시제 및 자성 이온성 액체를 함유하는 분산상을 준비하는 단계,
    (2) 상기 분산상을 계면활성제를 함유하는 유기 용액과 혼합하는 단계,
    (3) 에멀젼을 형성시키는 단계 및
    (4) 상기 에멀젼 내의 단량체를 중합시켜, 폴리스티렌, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트, 폴리메타아크릴레이트, 폴리아크릴아마이드, 폴리메타아크릴아마이드, 스티렌-아크릴레이트 공중합체 및 스티렌-메타아크릴레이트 공중합체로 구성된 군에서 선택되는 고분자 및 자성 이온성 액체를 포함하는 자성 고분자 복합 입자를 생성시키는 단계
    를 포함하는, 자성 이온성 액체-고분자 복합 입자의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자성 이온성 액체는 다음 화학식 1의 구조를 갖는 것인 자성 이온성 액체-고분자 복합 입자의 제조 방법:
    [화학식 1]
    Figure 112010006583782-pat00009
    식 중에서,
    R 및 R'는 각각 탄소 수 1 내지 30개의 탄화수소기, 또는 질소, 산소, 불소 및 인으로 구성된 군에서 선택되는 원자를 함유하는 탄소 수 1 내지 30개의 탄화수소기이고,
    Y-는 FeCl3 -, FeCl4 -, FeCl4 -·6H2O, MnCl3 -, MnCl4 -, MnCl5 - 및 MnCl3 -·4H2O로 구성된 군에서 선택되는 음이온이다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방향족 비닐 화합물은 스티렌, α-메틸스티렌, α-클로로스티렌, p-tert-부틸스티렌, p-메틸스티렌, p-클로로스티렌, o-클로로스티렌, 2,5-디클로로스티렌, 3,4-디클로로스티렌, 디메틸스티렌 또는 디비닐벤젠이고,
    상기 아크릴산 또는 메타크릴산의 에스테르는 메틸아크릴레이트, 메틸메타아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타아크릴레이트, 프로필아크렐리에트, 프로필메타아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 부틸메타아크릴레이트, 하이드록시에틸메타아크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타아크릴레이트, 2-하이드록시프로필메타아크릴레이트, 2-하이드록실부틸메타아크릴레이트, 에틸디에틸렌글라이콜아크릴레이트, 폴리에틸렌글라이콜메타아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글라이콜메타아크릴레이트, N-메틸아미노에틸메타아크릴레이트, N-메틸아미노에틸아크릴레이트, 디메틸아미노에틸메타아크릴레이트, 디메틸아미노에틸아크릴레이트, 디에틸아미노에틸메타아크릴레이트 또는 디에틸아미노에틸메타아크릴레이트이고,
    상기 아크릴산 또는 메타아크릴산의 아마이드는 N,N-디메틸아크릴아마이드, N-(2-디메틸아미노에틸)아크릴아마이드, N-(2-디메틸아미노에틸)메타아크릴아마이드 또는 N,N-디메틸아미노프로필아크릴아마이드인
    자성 이온성 액체-고분자 복합 입자의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 단량체의 양을 조절함으로써 상기 자성 고분자 복합 입자의 입경을 변화시키는 것을 특징으로 하는 자성 이온성 액체-고분자 복합 입자의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 자성 이온성 액체의 양을 조절함으로써 자성을 조절하는 것을 특징으로 하는 자성 이온성 액체-고분자 복합 입자의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 단계 (1)의 분산상은 가교제를 더 포함하는 것인 자성 이온성 액체-고분자 복합 입자의 제조 방법.
  7. 자성 이온성 액체, 및 폴리스티렌, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트, 폴리메타아크릴레이트, 폴리아크릴아마이드, 폴레메타아크릴아마이드, 스티렌-아크릴레이트 공중합체 및 스티렌-메타아크릴레이트 공중합체로 구성된 군에서 선택되는 고분자를 포함하는, 자성 이온성 액체-고분자 복합 입자.
  8. 제7항에 있어서, 상기 자성 이온성 액체는 다음 화학식 1의 구조를 갖는 것인 자성 이온성 액체-고분자 복합 입자:
    [화학식 1]
    Figure 112010006583782-pat00010
    식 중에서,
    R 및 R'는 각각 탄소 수 1 내지 30개의 탄화수소기, 또는 질소, 산소, 불소 및 인으로 구성된 군에서 선택되는 원자를 함유하는 탄소 수 1 내지 30개의 탄화수소기이고,
    Y-는 FeCl3 -, FeCl4 -, FeCl4 -·6H2O, MnCl3 -, MnCl4 -, MnCl5 - 및 MnCl3 -·4H2O로 구성된 군에서 선택되는 음이온이다.
  9. 제7항에 있어서, 크기가 10 내지 500 나노미터인 자성 이온성 액체-고분자 복합 입자.
  10. 제7항에 있어서, 상기 고분자는 가교되어 있는 것인 자성 이온성 액체-고분자 복합 입자.
  11. 제1항에 있어서, 상기 단계 (1)에서 단량체와 자성 이온성 액체-이온성 액체는 3:1의 중량비로 분산되는 것인 자성 이온성 액체-고분자 복합 입자의 제조 방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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