KR101323146B1 - Novel polymer complex having lipophilicity and superhydrophobicity - Google Patents

Novel polymer complex having lipophilicity and superhydrophobicity Download PDF

Info

Publication number
KR101323146B1
KR101323146B1 KR1020120047113A KR20120047113A KR101323146B1 KR 101323146 B1 KR101323146 B1 KR 101323146B1 KR 1020120047113 A KR1020120047113 A KR 1020120047113A KR 20120047113 A KR20120047113 A KR 20120047113A KR 101323146 B1 KR101323146 B1 KR 101323146B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lotus leaf
composite
polymer
oil
coating
Prior art date
Application number
KR1020120047113A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
하창식
나가빤 사르와난
박진주
Original Assignee
부산대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 부산대학교 산학협력단 filed Critical 부산대학교 산학협력단
Priority to KR1020120047113A priority Critical patent/KR101323146B1/en
Priority to PCT/KR2013/000172 priority patent/WO2013165072A1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101323146B1 publication Critical patent/KR101323146B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L97/00Compositions of lignin-containing materials
    • C08L97/02Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • C08K3/36Silica
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04Ingredients treated with organic substances
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04Polysiloxanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04Polysiloxanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00Properties
    • C08L2201/08Stabilised against heat, light or radiation or oxydation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

PURPOSE: A polymer composite is provided to have excellent superhydrophobicity, lipophilicity, self-cleaning characteristic, and less hysteresis, and to form superhydrophobicity regardless of the size of water drop. CONSTITUTION: A polymer composite forming a micro-nano structure and having lipophilicity and superhydrophobicity is a hybrid composite of lotus leaf powder, hydrophobic polymer, and silica ormosil having modified phenyl group. The hydrophobic polymer is a polyhydroxysiloxane group polymer. A composite for superhydrophobic coating contains the polymer composite having lipophilicity and superhtdrophobicity. A superhydrophobic coating film is formed by coating the composite for superhydrophobic coating. The coating film is a self-cleaning coating layer. [Reference numerals] (AA) Lotus leaf number; (BB) Initial lotus leaf weight (g); (CC) Lotus leaf weight (g) after coating; (DD) Lotus leaf weight (g) after absorbing oil; (EE) Weight of absorbed oil (g)(Ws-Wp); (FF) Rate of absorbed oil (%); (GG) Oil absorbing capacity (oil/sample) ((Ws-Wp)/Wp)*100; (HH) Total rate of absorbed oil (%)-98.46%

Description

친유성 및 초발수성을 가지는 신규의 고분자 복합체{NOVEL POLYMER COMPLEX HAVING LIPOPHILICITY AND SUPERHYDROPHOBICITY}NOVEL POLYMER COMPLEX HAVING LIPOPHILICITY AND SUPERHYDROPHOBICITY}

본 발명은 천연재료인, 연잎을 분말화하고 연잎 분말이 구조적으로 초발수성을 나타냄을 확인하고, 이를 직접 하이브리드 물질에 포함시킨 친유성 및 초발수성을 가지는 신규의 고분자 복합체에 관한 것이다.
The present invention relates to a novel polymer composite having a lipophilic and super water-repellent property that is a natural material, powdered lotus leaf and confirmed that the lotus leaf powder exhibits a super water-repellent structural, and directly included in the hybrid material.

일반적으로 표면 특성은 물방울 접촉각에 의하여 구분되는데, 물방울 접촉각이 10° 이하인 경우를 초친수, 10°에서 40°까지를 친수, 70°에서 110°까지를 소수(또는 발수), 110°에서 180°까지를 초소수(또는 초발수)라고 부른다. In general, the surface characteristics are distinguished by the contact angle of water droplets, which are superhydrophilic when the water droplet contact angle is 10 ° or less, hydrophilicity from 10 ° to 40 °, decimal (or water repellent) from 70 ° to 110 °, and 110 ° to 180 ° Is called a very small number (or super water repellent).

초발수성을 나타내는 자연의 소재로는 연잎, 벼 등의 식물과 매미날개, 나비날개와 같은 곤충, 게코 도마뱀의 발바닥, 소금쟁이 다리 등 200여 가지가 넘으며, 이들의 표면은 150°보다 높은 접촉각을 지니기 때문에 물에 대한 반발력이 심해져 물방울이 약간의 기울임에도 쉽게 굴러 떨어지는 초발수 특성을 관찰할 수 있다. 예를 들어, 연잎은 그 표면에 수십 나노 크기의 섬모들이 덮고 있는 울퉁불퉁한 마이크로 돌기 구조를 가지고 있으며, 이 표면을 표면에너지가 낮은 소수성의 왁스가 코팅되어 있어 물과의 접촉을 최소화할 수 있어 항상 표면을 깨끗하게 유지하게 되고, 비가 오면 빗물에 의해 오염물이 쉽게 씻겨버리는 자기 정화(selfcleaning)의 기능을 보이게 된다. 즉, 연잎의 표면이 마이크로, 나노 사이즈의 계층적인 구조로 구성됨에 따라 초소수성 및 자가-세정 효과를 나타낼 수 있게 되는 것이다. Natural materials exhibiting super water repellency include over 200 kinds of plants such as lotus leaf and rice, insects such as cicada wings and butterfly wings, soles of gecko lizards, salty legs, and their surface has a contact angle higher than 150 °. Because of this, the repulsive force against the water is increased so that the water-repellent property of the water drops easily rolls down even with slight tilting. For example, a lotus leaf has a rugged microprojection structure covered with cilia of several tens of nano-sized on its surface, and its surface is coated with hydrophobic wax with low surface energy, so that contact with water can be minimized It keeps the surface clean, and when it comes to rain, it shows selfcleaning function that the contaminants are easily washed away by rainwater. That is, since the surface of the lotus leaf is composed of a micro- and nano-sized hierarchical structure, it can exhibit super-hydrophobic and self-cleaning effect.

최근의 초소수성 표면 제조에 관한 연구는 연잎과 같은 자연의 복합구조를 모사하고자 하는 방향으로 이루어지고 있고, 이러한 초소수성 표면 제조를 위한 재료는 불소 계열을 이용한 화학 재료가 대부분이다. 그러나 이들 재료를 이용한 인공의 초발수 표면에 비하여 자연의 초발수 표면은 월등한 자기세정기능과 내구성 및 다른 기능을 복합적으로 가지고 있고, 이러한 자연의 초발수 표면을 분석하여 보면 이들을 분석하여 보면 공통적으로 물을 싫어하는 화학물질로 표면이 이루어져 있으며, 구조적으로도 마이크로 나노 사이즈의 계층적인 구조로 구성됨이 보고되어 있다.Recently, research on the preparation of superhydrophobic surfaces has been conducted in a direction to simulate a natural complex structure such as lotus leaf, and most of the materials for preparing the superhydrophobic surface are fluorine-based chemical materials. However, compared to artificial super water-repellent surfaces using these materials, natural super water-repellent surfaces have a combination of superior self-cleaning functions, durability, and other functions. It is reported that the surface is made of chemicals that do not like water, and the structure is composed of hierarchical structure of micro nano size.

이러한 점에 착안하여 본 발명자는 종래 화학 재료가 아닌 천연재료로서, 초발수 특성을 가지는 연잎을 기본 재료로 하여, 마이크로-나노 구조를 형성하고 초소수성 및 친유성을 가지는 신규의 코팅 재료를 제조하고 본 발명을 완성하게 되었다.
With this in mind, the present inventors prepared a new coating material having a super-hydrophobic and lipophilic structure by forming a micro-nano structure using a lotus leaf having super water-repellent properties as a base material, rather than a conventional chemical material. The present invention has been completed.

따라서 본 발명은 연잎분말과 소수성 고분자 및 실리카가 하이브리드된, 친유성 및 초발수성을 갖는 신규의 고분자 복합체를 제공하는 것을 그 해결과제로 한다. Accordingly, the present invention is to provide a novel polymer composite having a lipophilic and super water-repellent hybrid of a lotus leaf powder, a hydrophobic polymer and silica.

또한 본 발명은 상기 고분자 복합체를 포함하는 초발수 코팅용 조성물을 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.In another aspect, the present invention to provide a composition for super water-repellent coating comprising the polymer composite as a problem.

또한 본 발명은 상기 초발수 코팅용 조성물을 도포한 초발수 코팅막을 제공하는 것을 그 해결과제로 한다. Another object of the present invention is to provide a super water-repellent coating film coated with the composition for super water-repellent coating.

또한 본 발명은 상기 고분자 복합체를 포함하는 기름 흡착재를 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.
Another object of the present invention is to provide an oil adsorbent including the polymer composite.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 연잎 분말; 소수성 고분자; 및 페닐기가 개질된 실리카 오모실(Ormosil: organically modified silicate);의 하이브리드 복합체로서, 마이크로-나노 구조를 형성하고, 친유성 및 초발수성을 가지는 고분자 복합체에 관한 것이다. The present invention for solving the above problems, lotus leaf powder; Hydrophobic polymers; And a hybrid composite of phenyl group-modified silica ormosil (Ormosil: organically modified silicate), to form a micro-nano structure, and to a polymer composite having lipophilic and superhydrophobic properties.

또한 바람직하게는, 본 발명에 있어서 상기 잎분말은 입자크기가 10 내지 50 ㎛인 것을 특징으로 한다. Also preferably, in the present invention, the leaf powder is characterized in that the particle size of 10 to 50 ㎛.

또한 바람직하게는, 본 발명에 있어서 상기 소수성 고분자는 폴리하이드록시실록산계 고분자인 것을 특징으로 한다.
Also preferably, in the present invention, the hydrophobic polymer is a polyhydroxysiloxane polymer.

또한 상기 본 발명의 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 상기 친유성 및 초발수성을 가지는 고분자 복합체를 포함하는 초발수 코팅용 조성물에 관한 것이다.
In addition, the present invention for solving the other problem of the present invention relates to a composition for superhydrophobic coating comprising a polymer composite having the lipophilic and superhydrophobic.

또한 상기 본 발명의 또다른 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 상기 초발수 코팅용 조성물을 도포하여 형성되는 초발수 코팅막에 관한 것이다. 바람직하게는 상기 코팅막은 자가-세정 코팅막인 것을 특징으로 한다.
In addition, the present invention for solving the another problem of the present invention relates to a super water-repellent coating film formed by applying the composition for the super water-repellent coating. Preferably, the coating film is characterized in that the self-cleaning coating film.

또한 상기 본 발명의 또다른 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 상기 친유성 및 초발수성을 가지는 고분자 복합체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기름흡착재에 관한 것이다.
In addition, the present invention for solving the another problem of the present invention relates to an oil adsorbent, characterized in that it comprises a polymer composite having the lipophilic and super water-repellent.

상기 본 발명에 따른 신규의 고분자 복합체에 의하면, 구조적으로 초소수성인 연잎 분말이 고분자 복합체에 직접 하이브리드됨으로써 마이크로-나노 구조를 형성함에 따라 이력현상이 적고 물방울의 크기에 상관없이 초발수성 표면을 구현할 수 있게 되고, 자가 세정 특성을 가질 수 있게 된다. According to the novel polymer composite according to the present invention, as the superhydrophobic lotus leaf powder is directly hybridized to the polymer composite to form a micro-nano structure, the hysteresis is small and super water-repellent surface can be realized regardless of the size of water droplets. And self-cleaning properties.

또한 본 발명에 따른 신규의 고분자 복합체는 다양한 기판에 코팅이 가능하며, 코팅 후 즉시 우수한 초발수 특성과 친유특성을 나타내어, 초발수성이 필요한 분야에 응용될 수 있고, 특히 기름흡착재로서 매우 우수한 특성을 발휘할 수 있다. 더욱이 본 발명의 고분자 복합체는 열적 안정성이 우수하여 저온 및 고온 모두에서 초발수 특성과 친유 특성을 유지할 수 있는 장점이 있다. In addition, the novel polymer composite according to the present invention can be coated on a variety of substrates, and immediately after coating exhibits excellent superhydrophobic and lipophilic properties, and can be applied to fields requiring superhydrophobicity, and in particular, very excellent properties as an oil adsorbent. Can be exercised. Furthermore, the polymer composite of the present invention has excellent thermal stability and has an advantage of maintaining superhydrophobic and lipophilic properties at both low and high temperatures.

또한 본 발명에 따른 신규의 고분자 복합체는 그 제조가 매우 용이하여 경제적이고 친환경적이다.
In addition, the novel polymer composite according to the present invention is very easy to manufacture and economical and environmentally friendly.

도 1은 연잎의 초발수 특성 및 친유 특성을 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 LPPSiOr 복합체의 분산용액을 나타낸 것이다.
도 3은 상온에서 건조시킨 연잎 윗면의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 4는 상온에서 건조시킨 연잎 밑면의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 5는 상온에서 건조시킨 연잎 분말(LH25)의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 6은 상온에서 건조한 연잎 분말(LH25)을 에탄올에 분산시킨 상태의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 7은 PMHOS 고분자의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 8은 페닐기가 개질된 실리카 오모실(PSiOr)의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 9는 연잎분말/고분자 복합체(LPMS)의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 10은 상온에서 캐스팅된 LPPSiOr 복합체의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 11은 EDAX 스펙트럼을 나타낸 것이다. ((a) 연잎 윗면, (b) 연잎 분말, (c) LPPSiOr 복합체)
도 12는 상온에서 제조된 LPPSiOr 복합체의 TEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 13은 상온에서 LPPSiOr의 AFM 결과(3D, 2D)와 선 프로파일을 나타낸 것이다.
도 14는 각각 (a) 건조된 연잎, (b) 상온에서의 연잎 분말, (c) PMHOS, (d) PSiOr, (e) LPPSiOr 의 FTIR 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 15는 각각 (a) 건조된 연잎, (b) 상온에서의 연잎 분말, (c) PMHOS, (d) PSiOr, (d) LPMS, (e) LPPSiOr의 XRD 패턴을 나타낸 것이다.
도 16은 LPPSiOr 복합체를 (a') 유리기판, (b') 라미네이팅 필름에 코팅하고, 각각 (a) 상온, (b) 50℃ (c) 100℃, (d) 200℃에서 열처리 후의 UV-vis 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 17은 각각 (a) 상온에서 준비된 연잎 분말, (b) PMHOS, (c) PSiOr, (d) LPPSiOr 복합체의 TGA 피크를 나타낸 것이고, 삽입된 그래프는 각 시료의 온도에 따른 비율 곡선을 나타낸 것이다.
도 18은 물방울 접촉각(CA)을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 19는 LPPSiOr 복합체를 유리기판에 코팅한 후, 600℃에서 열처리 한 후의 필름 투명도를 확인하는 결과를 나타내는 것이다.
도 20은 LPPSiOr 복합체를 여러가지 방법으로 제조하고, 물방울 접촉각을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 21은 안정제를 첨가하여 제조한 LPPSiOr 복합체의 물방울 접촉각을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 22는 LPPSiOr 복합체의 오일흡착능의 실험과정 및 실험결과를 나타낸 것이다.
도 23은 콩기름 흡착물을 나타낸 것이다. ((a) 물/기름 기판에서 제조된 복합체에 의하여 콩기름을 흡착한 후 형성된 콩기름 흡착물, (b) 알루미늄 호일 기판에서 제조된 복합체에 의하여 콩기름을 흡착한 후 형성된 콩기름 흡착물),
도 24는 다양한 기판에 코팅한 LPPSiOr의 초소수성 특성을 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 25는 LPPSiOr의 넌스틱(Non-stick) 코팅을 확인한 결과를 나타낸 것이다.
Figure 1 shows the results confirming the super water-repellent properties and lipophilic properties of the lotus leaf.
Figure 2 shows a dispersion solution of LPPSiOr complex.
Figure 3 shows the SEM image of the upper surface of the lotus leaf dried at room temperature.
Figure 4 shows the SEM image of the bottom of the lotus leaf dried at room temperature.
Figure 5 shows the SEM image of the lotus leaf powder (LH25) dried at room temperature.
Figure 6 shows the SEM image of the lotus leaf powder (LH25) dried at room temperature dispersed in ethanol.
7 shows an SEM image of a PMHOS polymer.
FIG. 8 shows an SEM image of silica pentyl (PSiOr) modified with phenyl groups.
9 shows an SEM image of lotus leaf powder / polymer complex (LPMS).
10 shows an SEM image of the LPPSiOr composite cast at room temperature.
11 shows the EDAX spectrum. ((a) lotus leaf top, (b) lotus leaf powder, (c) LPPSiOr complex)
12 shows a TEM image of the LPPSiOr complex prepared at room temperature.
Figure 13 shows the AFM results (3D, 2D) and line profile of LPPSiOr at room temperature.
14 shows FTIR spectra of (a) dried lotus leaf, (b) lotus leaf powder at room temperature, (c) PMHOS, (d) PSiOr, and (e) LPPSiOr.
15 shows XRD patterns of (a) dried lotus leaf, (b) lotus leaf powder at room temperature, (c) PMHOS, (d) PSiOr, (d) LPMS, and (e) LPPSiOr.
16 shows the LPPSiOr composite coated on (a ') glass substrate and (b') laminating film, and UV-treated after heat treatment at (a) room temperature, (b) 50 ° C (c) 100 ° C, and (d) 200 ° C, respectively. vis spectrum.
17 shows TGA peaks of (a) lotus leaf powder prepared at room temperature, (b) PMHOS, (c) PSiOr, and (d) LPPSiOr complex, respectively, and the inserted graph shows the ratio curve according to the temperature of each sample. .
18 shows the results of measuring the droplet contact angle CA.
19 shows the result of confirming the film transparency after the LPPSiOr composite is coated on a glass substrate and heat-treated at 600 ° C.
20 shows the results of measuring the contact angle of droplets prepared by various methods of LPPSiOr composite.
Figure 21 shows the results of measuring the contact angle of the droplet of the LPPSiOr composite prepared by the addition of a stabilizer.
Figure 22 shows the experimental process and the experimental results of the oil adsorption capacity of the LPPSiOr complex.
Figure 23 shows soybean oil adsorbate. ((a) soybean oil adsorbate formed after adsorbing soybean oil by a composite prepared on a water / oil substrate, (b) soybean oil adsorbate formed after adsorbing soybean oil by a composite prepared on an aluminum foil substrate),
24 shows the results of confirming the superhydrophobic property of LPPSiOr coated on various substrates.
25 shows the results of confirming the non-stick coating of LPPSiOr.

본 발명은 초소수성 표면을 가지는 천연재료인, 식물의 잎을 분말화하고 이러한 잎 분말이 구조적으로 초소수성을 나타냄을 확인하고, 이를 직접 하이브리드 물질에 포함시킨 신규의 초소수성 고분자 복합체에 관한 것이다.
The present invention relates to a novel superhydrophobic polymer composite comprising powdering a plant leaf, which is a natural material having a superhydrophobic surface, and confirming that the leaf powder is structurally superhydrophobic, and including it directly in a hybrid material.

이하 본 발명을 자세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

일 양태로서 본 발명은, 연잎 분말; 소수성 고분자; 및 페닐기가 개질된 실리카 오모실(Ormosil: organically modified silicate);의 하이브리드 복합체로서, 마이크로-나노 구조를 형성하고, 친유성 및 초발수성을 가지는 고분자 복합체에 관한 것이다. In one aspect, the present invention, lotus leaf powder; Hydrophobic polymers; And a hybrid composite of phenyl group-modified silica ormosil (Ormosil: organically modified silicate), to form a micro-nano structure, and to a polymer composite having lipophilic and superhydrophobic properties.

또한 본 발명에 있어서 바람직하게는 상기 연잎분말은 입자크기가 수백 ㎛ 이하인 것을 특징으로 한다. 더욱 바람직하게는 50㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.In the present invention, preferably, the lotus leaf powder has a particle size of several hundred μm or less. More preferably, it is 50 micrometers or less.

또한 바람직하게는, 본 발명에 있어서 상기 소수성 고분자는 폴리하이드록시실록산계 고분자인 것을 특징으로 한다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 소수성 고분자로서 메틸기와 하이드록시기를 모두 가지고 있는 폴리메틸하이드록시실록산을 사용하였다. Also preferably, in the present invention, the hydrophobic polymer is a polyhydroxysiloxane polymer. In one embodiment of the present invention, polymethylhydroxysiloxane having both a methyl group and a hydroxy group as the hydrophobic polymer was used.

또한 본 발명에 따른 상기 복합체는 500℃의 고온에서도 분해되지 않고 초소수성을 유지하여 열적안정성이 매우 우수한 것을 특징으로 한다.
In addition, the composite according to the present invention is not decomposed even at a high temperature of 500 ℃ is characterized in that the very excellent thermal stability by maintaining the superhydrophobicity.

다른 양태로서, 본 발명은 상기 친유성 및 초발수성을 가지는 고분자 복합체를 포함하는 초발수 코팅용 조성물에 관한 것이다.
In another aspect, the present invention relates to a composition for superhydrophobic coating comprising a polymer composite having lipophilic and superhydrophobic.

또다른 양태로서 본 발명은, 상기 초발수 코팅용 조성물을 도포하여 형성되는 초발수 코팅막에 관한 것이다. 바람직하게는 상기 코팅막은 자가-세정 코팅막인 것을 특징으로 한다.
As another aspect, the present invention relates to a superhydrophobic coating film formed by applying the superhydrophobic coating composition. Preferably, the coating film is characterized in that the self-cleaning coating film.

또다른 양태로서 본 발명은, 상기 친유성 및 초발수성을 가지는 고분자 복합체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기름흡착재에 관한 것이다.
As another aspect, the present invention relates to an oil adsorbent, comprising a polymer composite having lipophilic and super water-repellent properties.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하기로 하나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.

[실시예 1] 연잎분말의 제조Example 1 Preparation of Lotus Leaf Powder

신선한 연잎을 줄기와 함께 채취하고, 물로 연잎에 묻은 먼지를 제거한 다음, 잎 사이사이에 있는 굵은 잎맥들을 제거하고 남은 잎을 다시 한번 증류수로 깨끗하게 세척한 후 상온(25℃)에서 건조하였다. 건조된 잎은 믹서기로 분쇄하고, 체(sieve)를 이용하여 45㎛ 보다 잘게 분쇄 된 것만을 모아, 진공 오븐에서 상온(25℃)으로 24시간 동안 건조하여 연잎 분말을 제조하였다.
The fresh lotus leaf was collected with the stem, the dust on the lotus leaf was removed with water, the coarse leaf veins between the leaves were removed, and the remaining leaves were washed again with distilled water and dried at room temperature (25 ° C.). The dried leaves were pulverized with a blender, and collected only crushed finer than 45㎛ using a sieve, dried for 24 hours at room temperature (25 ℃) in a vacuum oven to prepare a lotus leaf powder.

[실시예 2] 폴리메틸하이드록시실록산의 제조Example 2 Preparation of Polymethylhydroxysiloxane

4.70g의 폴리메틸하이드로실록산(Polymethylhydrosiloxane)을 70mL의 에탄올에 투입하고 5분간 교반하여 용액을 제조한 다음, 염기성 촉매인 소듐 하이드록사이드 (NaOH) 0.008g과 2mL의 증류수를 투입하고, 24시간 동안 교반하여 젤 타입의 폴리메틸하이드록시실록산(Polymethylhydroxysiloxane)을 얻었다. 얻어진 젤을 80℃에서 건조하여 용매를 완전하게 휘발시킨 후, 얻어진 물질을 갈아서 분말로 만든 다음 증류수로 여러 번 세척 하고, 40℃의 진공 오븐에서 하루 동안 건조시켜 폴리메틸하이드록시실록산(PMHOS)을 수득하였다.
4.70 g of polymethylhydrosiloxane was added to 70 ml of ethanol and stirred for 5 minutes to prepare a solution. Then 0.008 g of sodium hydroxide (NaOH) and 2 ml of distilled water were added to the solution, Followed by stirring to obtain a gel-type polymethylhydroxysiloxane. The obtained gel was dried at 80 ° C to completely volatilize the solvent. The obtained material was ground to a powder, washed several times with distilled water, and dried in a vacuum oven at 40 ° C for one day to obtain polymethylhydroxysiloxane (PMHOS) .

[실시예 3] 페닐기가 개질된 실리카 오모실(Ormosil: organically modified silicate)의 제조Example 3 Preparation of Ormosil (Organicallyally Modified Silicate) Modified with Phenyl Group

1.0mL의 페닐트리에톡시실란(Phenyltriethoxysilane) 또는 트리에톡시페닐실란(Triethoxylsilane)을 9.74mL의 메탄올에 용해하고, 0.001M의 옥살릭 엑시드(oxalic acid) 용액(0.091g/1L (H2O)) 0.5mL를 투입하여 30분 동안 교반한 다음, 상온에서 24시간 동안 보관하여 가수분해가 되도록 하였다. 1.0 mL of phenyltriethoxysilane or triethoxylsilane was dissolved in 9.74 mL of methanol and 0.001 M oxalic acid solution (0.091 g / L (H 2 O) ), And the mixture was stirred for 30 minutes and then stored at room temperature for 24 hours to be hydrolyzed.

다음으로 11.2M의 암모늄 하이드록사이드(ammonium hydroxide) 용액 (28%-30%의 NH3) 0.61mL를 한 방울씩 천천히 투입하여 축합반응이 일어나도록 한 후, 15분간 더 교반한 다음 2일 동안 상온에서 보관하여 젤화 되도록 하였다. 제조된 젤은 2-5분간 초음파 처리하고, 초음파 처리된 용액을 PSiOr(Phenyl Functionalized Silica Ormosils)로 명명하였다.
Next, 0.61 mL of 11.2 M ammonium hydroxide solution (28% -30% NH 3 ) was slowly added dropwise to allow the condensation reaction to take place, followed by further stirring for 15 minutes, followed by stirring for 2 days And stored at room temperature to gel. The gel was ultrasonicated for 2-5 minutes and the sonicated solution was named PSiOr (Phenyl Functionalized Silica Ormosils).

[실시예 4] 연잎분말/ 고분자/ 실리카 하이브리드 고분자 복합체의 제조Example 4 Preparation of Lotus Leaf Powder / Polymer / Silica Hybrid Polymer Composite

상기 실시예 1에서 제조한 0.0500g의 연잎분말(이하 'L'로 명명함)과, 상기 실시예 2에서 제조한 0.2500g의 PMHOS 고분자와, 8.0g의 에탄올, 1.0g의 증류수를 투입한 후 1시간동안 교반하여 혼합액을 제조하고, 상기 실시예 3에서 제조한 0.1000g의 페닐기가 개질된 실리카 오모실을 투입하고 용기를 봉한 후, 상온에서 24시간 동안 교반하여 용액을 2분 동안 초음파 처리하여 분산시키고, 용액을 유리 기판 및 다른 여러 가지 기판에 캐스팅 법으로 코팅 후, 상온(25℃)에서 24시간동안 건조하여 연잎 분말/고분자/실리카 하이브리드 복합체(이하 'LPPSiOr')를 제조하였다.
After adding 0.0500 g of lotus leaf powder (hereinafter referred to as 'L') prepared in Example 1, 0.2500 g of PMHOS polymer prepared in Example 2, 8.0 g of ethanol, and 1.0 g of distilled water After stirring for 1 hour to prepare a mixed solution, 0.1000 g of the phenyl group modified silica omosil prepared in Example 3 was added and the vessel was sealed, and stirred for 24 hours at room temperature to sonicate the solution for 2 minutes After dispersion, the solution was coated on a glass substrate and various other substrates by casting, followed by drying at room temperature (25 ° C.) for 24 hours to prepare a lotus leaf powder / polymer / silica hybrid composite (hereinafter 'LPPSiOr').

상기 실시예에 의한 결과를 이하에서 설명하기로 한다.The results by the above embodiment will be described below.

도 1은 연잎의 초발수 특성 및 친유 특성을 확인한 결과를 나타낸 것이다. (a) 연잎 앞면에 물방울이 맺혀 초소수 특성을 나타내었고, (b) 연잎 앞면에 오일(dodecane)을 떨어뜨리면 완전하게 흡수하는 친유 특성을 나타내었으며, (c),(d) : 45㎛ 이하 크기의 미세하게 분쇄된 연잎분말을 나타낸 것이다. Figure 1 shows the results confirming the super water-repellent properties and lipophilic properties of the lotus leaf. (a) Water droplets formed on the front of the lotus leaf and showed very few properties. (b) It showed lipophilic properties that completely absorbed when oil (dodecane) was dropped on the front of the lotus leaf. (c), (d): 45㎛ or less It shows the finely ground lotus leaf powder of the size.

도 2는 상기 실시예에서 제조된 연잎 분말/폴리메틸하이드록시실록산/페닐기가 개질된 실리카 하이브리드 복합체의 분산 용액을 나타낸 것으로, (a) 메탄올, (b) 에탄올, (c) 프로판올 모두에 잘 분산됨을 확인할 수 있었다. Figure 2 shows the dispersion solution of the silica hybrid composite modified lotus leaf powder / polymethylhydroxysiloxane / phenyl group prepared in the above Example, well dispersed in all of (a) methanol, (b) ethanol, (c) propanol It could be confirmed.

도 3은 연잎을 상온에서 건조한 후 앞면의 구조를 SEM 분석을 통해 확인한 것으로, 마이크로, 나노 사이즈의 계층적인 구조가 명확히 관찰되었다. 마이크로 배율에서 보면 잎은 5-10㎛ 사이즈의 많은 돌기들을 가지고 있으며, 소수성을 띄는 왁스 결정이 이러한 돌기 끝부분에 미량 존재한다. 나노 배율에서 보면, 100nm이하의 구형의 이미지를 확인 할 수 있는데 이 부분이 바로 왁스 결정이고, 이 왁스 결정은 식물의 큐티클 층 내부와 외부에 모두 존재하는데 대부분의 경우 외부에 존재하는 왁스 성분이 소수성을 구현 하는 데에 중요한 역할을 한다. 이러한 마이크로-나노 크기의 계층적인 구조 덕분에 잎의 표면이 초소수 특성을 가진다. 돌기들의 사이에 공기 층이 형성되고, 그 위에 물방울이 떠 있는 것과 같은 형상이 되어 초소수 특성을 가지게 되며, 오염물질을 스스로 제거할 수 있는 자가세정 능력을 가지게 된다. 3 shows the structure of the front surface after drying the lotus leaf at room temperature through SEM analysis, the hierarchical structure of the micro, nano size was clearly observed. At micro magnification, the leaf has many projections of 5-10㎛ size, and a small amount of hydrophobic wax crystals are present at the tip of these projections. At nano magnification, the spherical image of less than 100 nm can be seen, which is the wax crystal, which is present both inside and outside the cuticle layer of the plant, and in most cases the external wax component is hydrophobic. Plays an important role in implementing Thanks to this micro-nano-scale hierarchical structure, the surface of the leaf has very few properties. An air layer is formed between the protrusions, and the water droplets float on it to have a very small number, and have a self-cleaning ability to remove contaminants by themselves.

도 4는 연잎을 상온에서 건조한 후 뒷면의 구조를 SEM 분석을 통해 확인한 결과를 나타낸 것으로, 마이크로 사이즈의 연속적인 육각 구조를 확인 할 수 있다. 육각형의 평균 크기는 직경이 약 150-250㎛ 정도이며, 고 배율의 SEM 이미지에서는 이러한 마이크로 육각 구조 뿐만 아니라 나노 크기의 돌기들도 발견할 수 있는 바, 잎의 뒷면에 계층적인 구조임을 확인할 수 있었다. 잎의 뒷면에 존재하는 이러한 연속적이고 규칙적인 기공들에 의해 잎의 유연성과 기계적 물성이 향상되었다.Figure 4 shows the result of confirming the structure of the back through the SEM analysis after drying the lotus leaf at room temperature, it can confirm the continuous hexagonal structure of the micro size. The average size of hexagons is about 150-250㎛ in diameter, and high-magnification SEM images show not only these micro hexagonal structures, but also nano-sized projections, which showed a hierarchical structure on the back of the leaves. . These continuous, regular pores on the back of the leaf improve the leaf's flexibility and mechanical properties.

도 5는 상온에서 건조한 연잎 분말의 구조를 SEM 분석을 통해 확인한 결과를 나타낸 것으로, 연잎을 분쇄한 후에는 연잎의 마이크로 크기의 거칠기와 나노 크기의 거칠기가 함께 섞여 있게 되고, 분말을 45㎛ 크기의 체로 거른 후에는 분말들이 뭉쳐져 있는 모습을 볼 수 있는데 이렇게 뭉쳐진 모양의 크기는 수 나노미터에서 수 마이크로미터에 달하며, 꽃과 같은 형태를 보임을 확인할 수 있었다. 분말들이 뭉쳐져 더 많은 수의 마이크로 돌기들을 형성하고, 마이크로-나노 크기의 뭉쳐진 분말은 더 우수한 거칠기를 유도하여, 이로 인해 초소수 특성이 구현된다. Figure 5 shows the results of confirming the structure of the lotus leaf powder dried at room temperature through SEM analysis, after grinding the lotus leaf is mixed with the micro-sized roughness and nano-sized roughness of the lotus leaf, the powder 45㎛ size After sieving, you can see that the powders are aggregated. The size of these aggregates ranges from several nanometers to several micrometers, and it can be seen that they are like flowers. The powders agglomerate to form a larger number of micro protrusions, and the micro-nano sized agglomerate powder induces better roughness, which results in very few properties.

도 6은 상온에서 건조한 연잎 분말을 에탄올에 분산시킨 상태의 SEM 이미지를 확인한 결과를 나타낸 것으로, 분산된 상태에서의 연잎 분말은 도 5에 나타난 것과 그 모양이 유사하나, 층이 진 잎의 구조가 표면에 부분적으로 분산되어 있는 것을 볼 수 있다. Figure 6 shows the results of SEM image of the lotus leaf powder dried at room temperature in ethanol, the lotus leaf powder in the dispersed state is similar in shape to that shown in Figure 5, but the structure of the layered leaf It can be seen that it is partially dispersed on the surface.

도 7은 폴리메틸하이드록시실록산 고분자의 구조를 SEM 분석을 통해 확인한 결과를 나타낸 것으로, 고분자의 경우 입자는 고르게 잘 분산되어 있으며 그 평균 크기는 30-40nm 정도이다.Figure 7 shows the results of confirming the structure of the polymethylhydroxysiloxane polymer by SEM analysis, in the case of the polymer particles are evenly dispersed and the average size is about 30-40nm.

도 8은 페닐기가 개질된 실리카 오모실의 구조를 SEM 분석을 통해 확인한 결과를 나타낸 것으로, 다양한 크기의 입자가 분포되어 있음을 확인할 수 있다. 페닐기가 개질된 실리카 오모실은 실리카 골격을 기반으로 하여 마이크로, 나노 크기의 계층적인 구조를 가지며 이러한 구조로 인해 표면 거칠기가 유도되어 초소수 특성이 구현된다.FIG. 8 shows the results of confirming the structure of the silica pentyl modified phenyl group through SEM analysis. It can be seen that particles of various sizes are distributed. The phenyl group-modified silica omosil has a hierarchical structure of micro and nano size based on the silica skeleton, and the surface roughness is induced due to this structure, thereby realizing very few properties.

도 9는 연잎 분말/폴리메틸하이드록시실록산 하이브리드 복합체의 구조를 SEM 분석을 통해 확인한 것으로, 연잎 분말과 폴리메틸하이드록시실록산을 혼합하였을 때, 잎의 주위에 균일하게 고분자가 잘 결합한 것을 확인 할 수 있다.FIG. 9 shows the structure of the lotus leaf powder / polymethylhydroxysiloxane hybrid composite through SEM analysis. When the lotus leaf powder and the polymethylhydroxysiloxane are mixed, it can be confirmed that the polymer is uniformly bound around the leaves. have.

도 10은 연잎 분말/폴리메틸하이드록시실록산/페닐기가 개질된 실리카 하이브리드 복합체의 구조를 SEM 분석을 통해 확인한 것으로, 고분자와 연잎 분말이 혼합되어 있는 용액에 페닐기가 개질된 실리카를 투입하자 또한 잘 결합하여 마이크로-나노 크기의 클러스터를 형성하였다. 이러한 마이크로-나노 복합체 구조가 거칠기를 증가시켜 초소수 특성을 구현하였다.10 shows the structure of the silica hybrid composite in which the lotus leaf powder / polymethylhydroxysiloxane / phenyl group is modified through SEM analysis. In addition, the phenyl group-modified silica is added to the solution in which the polymer and the lotus leaf powder are mixed. To form micro-nano size clusters. This micro-nano composite structure increases the roughness to implement ultra-small properties.

도 11은 EDAX를 통해 각 물질의 화학 구성을 확인한 것이다. 연잎의 주성분은 나노코산올(nanocosanol)로, 대부분 알킬 알콜 구조를 가지며, 탄소와 산소 성분으로 이루어져 있으므로, 연잎, 연잎 분말, 연잎분말/폴리메틸하이드록시실록산/페닐기가 개질된 실리카 하이브리드 복합체의 의 탄소와 산소 성분 구성비를 조사하였다. 그 결과, (a) 연잎의 앞면의 경우에는 탄소 : 74.60%, 산소 : 25.40%, (b) 연잎 분말의 경우에는 탄소 : 77.60%, 산소 : 22.40%로 나타났다. 이는 잎의 여러 가지 부분(탄소 성분이 낮은 부분과 높은 부분)이 함께 혼합되기 때문에 연잎을 분쇄하는 과정에서 그 화학 구성이 약간 변하게 되기 때문이다. 또한 (c) 연잎분말/폴리메틸하이드록시실록산/페닐기가 개질된 실리카 하이브리드 복합체의 경우에는, 탄소 : 41.39%, 산소 : 39.64%, 실리카 : 18.97%로 나타났다. 여기에서 나타나는 실리카의 함량은 고분자와 페닐기가 개질된 실리카 물질에 의한 것이다.11 shows the chemical composition of each material through EDAX. The main component of the lotus leaf is nanocosanol, which mostly has an alkyl alcohol structure and consists of carbon and oxygen components. Therefore, the lotus leaf, lotus leaf powder, lotus leaf powder / polymethylhydroxysiloxane / phenyl group modified silica hybrid composite Carbon and oxygen component ratios were investigated. As a result, (a) the front surface of the lotus leaf was carbon: 74.60%, oxygen: 25.40%, and (b) the lotus leaf powder had carbon: 77.60%, oxygen: 22.40%. This is because the chemical composition changes slightly during the grinding of the lotus leaf because the different parts of the leaf (low and high carbon content) are mixed together. (C) In the case of the silica hybrid composite in which the lotus leaf powder / polymethylhydroxysiloxane / phenyl group was modified, carbon: 41.39%, oxygen: 39.64%, and silica: 18.97%. The silica content here is due to the silica material with the polymer and phenyl group modified.

도 12는 연잎분말/폴리메틸하이드록시실록산/페닐기가 개질된 실리카 하이브리드 복합체의 자세한 구조를 확인하기 위한 TEM 분석 결과를 나타낸 것으로, 이미지에서 나타난 바와 같이 밀집되어 있는 클러스터 형태를 가짐을 확인할 수 있고, 이러한 클러스터 구조는 실리카 네트워크에 의한 것으로 20-40nm 크기를 가지는 폴리메틸하이드록시실록산 고분자 입자들이 연잎과 페닐기가 개질된 실리카 물질에 잘 결합되어 형성된다. 또한 이러한 밀집된 클러스터 구조는 실리카 네트워크 사이에 공간을 형성하고, 하이브리드 물질의 거칠기가 형성하여 초소수성을 구현할 수 있도록 한다. 12 shows the results of TEM analysis for confirming the detailed structure of the silica hybrid composite in which the lotus leaf powder / polymethylhydroxysiloxane / phenyl group is modified. As shown in the image, it can be seen that the cluster form is densely packed. Such a cluster structure is formed by a silica network, in which polymethylhydroxysiloxane polymer particles having a size of 20-40 nm are well bonded to a lotus leaf and a phenyl group-modified silica material. In addition, such a dense cluster structure forms a space between the silica networks, and the roughness of the hybrid material is formed to enable superhydrophobicity.

도 13은 연잎분말/폴리메틸하이드록시실록산/페닐기가 개질된 실리카 하이브리드 복합체의 표면 거칠기를 확인하기 위한 AFM 분석결과를 나타낸 것이다. 하이브리드 복합체의의 RMS(root mean square roughness) 값은 약 423.19nm, 거칠기는 약 312.30nm로 나타났고, 이는 제조된 하이브리드 물질의 표면이 매우 거칠다는 것을 의미한다. 3-D, 2-D 이미지에서 매우 밀집되어 있는 실리카 입자들을 확인 할 수 있으며, 2-D 라인 프로파일에서도 또한 하이브리드 표면이 높은 거칠기를 가지고 있음을 확인할 수 있다. Figure 13 shows the results of AFM analysis to confirm the surface roughness of the silica hybrid composite modified lotus leaf powder / polymethylhydroxysiloxane / phenyl group. The root mean square roughness (RMS) value of the hybrid composite was about 423.19 nm and the roughness was about 312.30 nm, which means that the surface of the manufactured hybrid material is very rough. Very dense silica particles can be seen in 3-D and 2-D images, and the hybrid surface has high roughness in the 2-D line profile as well.

도 14는 각 물질들의 작용기를 FTIR 분석결과를 나타낸 것이다. Figure 14 shows the results of the FTIR analysis of the functional group of each material.

(a) 건조된 연잎은 3224cm-1에서 잎 표면의 하이드록시기에 의한 넓은 피크, , 2925cm-1 및 2850cm-1에서 C-H 비대칭 및 대칭 신축 진동에 의한 피크, 1630cm-1에서의 강한 피크는 카르복실릭 엑시드의 C=O 신축 진동에 의한 피크를, 1433cm-1 및 1380cm-1 에서의 피크는 CH3 대칭, CH3, CH2 비대칭 피크를 나타내고, 1055cm-1 에서 -OH에 의한 피크를 나타내었다. (a) The dried lotus leaf is large due to the hydroxyl groups of the leaf surface at 3224cm -1 peak, peak, a strong peak at 1630cm -1 and 2925cm -1 of at 2850cm -1 in CH asymmetric and symmetric stretching vibrations are carboxylic Peaks due to C = O stretching vibrations of the cyclic acid, peaks at 1433 cm -1 and 1380 cm -1 show CH 3 symmetric, CH 3 , CH 2 asymmetric peaks, and peaks at -1055 cm -1 with -OH It was.

(b) 연잎 분말의 경우, 연잎을 분쇄한 후에도 FT-IR 피크는 분쇄전과 유사한 것으로 나타났다. 이는 잎을 분쇄한 후에도 표면의 작용기들은 손상되거나 변하지 않았음을 의미한다. (b) In the case of lotus leaf powder, the FT-IR peak was similar to that before grinding even after grinding the lotus leaf. This means that even after crushing the leaves, functional groups on the surface have not been damaged or changed.

(c) 폴리메틸하이드록시실록산 고분자는 2960cm-1에서 CH3 스트레칭, 3380cm-1에서 Si-OH, 1028cm-1, 1122cm-1에서 Si-O-Si, 1267cm-1, 880cm-1, 773cm-1에서 Si-CH3 결합과 Si-(CH3)3 결합에서 나타나는 C-H 스트레칭 피크를 나타내었다. (c) polymethyl hydroxy siloxane polymer are CH3 stretching, Si-OH, 1028cm -1, Si-O-Si, 1267cm -1 1122cm -1 in at 3380cm -1 at 2960cm -1, 880cm -1, 773cm -1 CH stretching peaks appearing at Si-CH 3 and Si- (CH 3 ) 3 bonds at.

(d) 페닐기가 개질된 실리카 오모실은 3150cm-1~3600cm-1에서 넓은 Si-OH, 1028cm-1에서 강한 Si-O-Si, 1133cm-1에서 용해되지 않은 방향족 물질의 피크를 나타내었다. (d) The phenyl group-modified silica Omo exhibited a peak of an aromatic substance in fact that is not soluble in the 3150cm -1 ~ 3600cm -1 broad Si-OH, 1028cm -1 strong Si-O-Si, from 1133cm -1 in.

(e) 연잎분말/폴리메틸하이드록시실록산/페닐기가 개질된 실리카 하이브리드 복합체는 피크들이 매우 명확하게 나타났는 바, 이로 인해 물질들이 잘 결합하였다는 것을 확인할 수 있었다. 1640cm-1에서 강한 피크는 방향족 고리내의 이중결합, 3100cm-1~3550cm-1에서 넓은 피크는 연잎에 존재하는 -OH과 폴리메틸하이드록시실록산 내에 존재하는 Si-OH 피크. 연잎에 존재하는 강한 카보닐 스트레칭 피크는 하이브리드 후에도 여전히 남아있으며, 페닐기가 개질된 실리카 오모실에서 볼 수 있는 지방족 페닐의 이중결합과 C-H 결합 또한 하이브리드 복합체에 존재한다. 이 점들로 미루어 보아, 연잎과 고분자, 페닐기가 개질된 실리카 오모실이 서로 잘 결합하였다는 것을 확인하였다.(e) The silica hybrid composite in which the lotus leaf powder / polymethylhydroxysiloxane / phenyl group was modified showed very clear peaks, indicating that the materials bound well. The strong peak at 1640 cm −1 is a double bond in the aromatic ring, and the broad peak at 3100 cm −1 to 3550 cm −1 is the -OH present in the lotus leaf and the Si-OH peak present in the polymethylhydroxysiloxane. The strong carbonyl stretching peaks present in the lotus leaf remain after the hybrid, and the double bonds and CH bonds of the aliphatic phenyls found in the silica pentyl modified phenyl groups are also present in the hybrid complex. From these points, it was confirmed that the lotus leaf, the polymer, and the silica OHsil modified with the phenyl group were well bonded to each other.

도 15는 XRD 분석을 통해 물질의 결정화도를 확인하여 나타낸 것으로, 15 shows the crystallinity of the material through XRD analysis.

(a) 건조된 연잎은 23°에서 넓은 피크가 나타나며, 좁은 층간 거리를 보이고, 27°에서 약한 피크가 나타나는데 이것은 분자 내부 구조가 매우 불규칙함을 의미하며,좁은 층간 거리는 나노코사놀 왁스 층 내부에 OH기가 존재한다는 것을 의미한다. 이 나노코사놀 층은 비극성의 메틸기를 잎의 표면에 가지고 있으며 이것이 약간의 층간거리를 4°에서 보인다. (a) Dried lotus leaves show broad peaks at 23 °, narrow interlayer distances, and weak peaks at 27 °, indicating a very irregular molecular structure, with a narrow interlayer distance inside the nanocosanol wax layer. It means that OH group is present. This nanocosanol layer has a nonpolar methyl group on the surface of the leaf, which shows some interlayer distance at 4 °.

(b) 연잎 분말의 경우, 연잎을 45㎛ 이하의 크기로 곱게 분쇄한 후에는 분쇄전의 연잎에 비해 좀 더 결정성을 가지는 것으로 나타났다. 이것은 잎의 위쪽에 존재하는 왁스 결정들이 분쇄과정에서 고르게 아래쪽까지 잘 분포되었음을 의미한다. (b) In the case of the lotus leaf powder, after grinding the lotus leaf finely to the size of 45㎛ or less appeared to be more crystalline than the lotus leaf before grinding. This means that the wax crystals on the top of the leaves are evenly distributed evenly down during the grinding process.

(c) 폴리메틸하이드록시실록산 고분자의 경우, 10.68°, 21.32°, 22.84°, 24.94°, 25.68°에서 약한 피크들이 나타났으며, 이는 약간의 결정성을 가진다는 것을 의미하므로, 반결정성을 가지는 것으로 판단된다.(c) For polymethylhydroxysiloxane polymers, weak peaks appeared at 10.68 °, 21.32 °, 22.84 °, 24.94 °, and 25.68 °, which means that they have some crystallinity and therefore have semicrystalline properties. It seems to be.

(d) 폴리메틸하이드록시실록산과 페닐기가 개질된 실리카의 하이브리드 복합체의 경우, 페닐기가 개질된 실리카가 ~7.58°에서 강한 피크를 나타낸다. (d) In the hybrid composite of polymethylhydroxysiloxane and phenyl group-modified silica, the phenyl group-modified silica shows a strong peak at ˜7.58 °.

(e) 연잎분말/폴리메틸하이드록시실록산의 하이브리드 복합체의 경우, 폴리메틸하이드록시실록산을 연잎분말과 혼합하자, 연잎분말만 있을 때의 결정성이 대부분 사라진 것으로 나타났다. (e) In the hybrid composite of lotus leaf powder / polymethylhydroxysiloxane, when polymethylhydroxysiloxane was mixed with lotus leaf powder, most of the crystallinity of lotus leaf powder was lost.

(f) 연잎분말/폴리메틸하이드록시실록산/페닐기가 개질된 실리카 하이브리드 복합체의 경우, 고분자의 몇몇 약한 결정성 피크가 11°에서 나타났고, 페닐기가 개질된 실리카에서 기인하는 약한 결정성 피크들 또한 나타났다. 이는, 하이브리드 복합체를 만드는 과정에서 화학적 결합이 발생했고, 이것으로 인해 반 결정성을 가지는 복합체가 제조되었음을 의미한다.(f) In the case of the silica hybrid composite in which the lotus leaf powder / polymethylhydroxysiloxane / phenyl group was modified, some weak crystalline peaks of the polymer appeared at 11 °, and the weak crystalline peaks attributable to the phenyl group modified silica were also found. appear. This means that a chemical bond occurred in the process of making a hybrid complex, which resulted in the preparation of a complex having semi-crystallinity.

도 16은 연잎분말/폴리메틸하이드록시실록산/페닐기가 개질된 실리카 하이브리드 복합체를 기판위에 코팅한 후, 그 투명도를 측정한 UV-vis 그래프를 나타낸 것으로, (a) 코팅 후 1시간 동안 상온, (b) 코팅 후 1시간 동안 50℃에서 열처리 (c) 코팅 후 1시간 동안 100℃에서 열처리, (d) 코팅 후 1시간 동안 200℃에서 열처리 후의 투과도를 나타낸 것이다. (a') 유리기판에서는, 코팅 후 1시간 동안 상온에 둔 후 약 46%정도의 투과도를 보였고, 열처리 온도를 높일수록 코팅된 필름의 투과도가 향상되었으며, 200℃까지 온도를 올리자 투과도는 52.5%까지 향상 되었다. (b') 라미네이팅 필름에서의 투명도는 유리기판에 코팅했을 때와 마찬가지로, 열처리 온도가 상승할수록 필름 투과도가 향상되었으며, 유리기판에 비해 대체적으로 투과도가 훨씬 우수함을 확인할 수 있었다. Figure 16 shows the UV-vis graph measuring the transparency after coating the silica hybrid composite modified lotus leaf powder / polymethylhydroxysiloxane / phenyl group on the substrate, (a) at room temperature for 1 hour after coating, ( b) Heat treatment at 50 ° C. for 1 hour after coating (c) Heat treatment at 100 ° C. for 1 hour after coating, and (d) Permeability after heat treatment at 200 ° C. for 1 hour after coating. In the glass substrate (a '), after permeation at room temperature for 1 hour after coating, the transmittance was about 46%, and as the heat treatment temperature was increased, the permeability of the coated film was improved. Up to% was improved. As in the case of coating on the glass substrate, the transparency of the (b ') laminating film was improved as the heat treatment temperature was increased, and the transmittance of the laminating film was much higher than that of the glass substrate.

도 17은 TGA 분석을 통해 물질의 열적 안정성을 확인한 결과를 나타낸 것으로, 17 shows the results of confirming the thermal stability of the material through the TGA analysis,

(a) 연잎 분말: 연잎의 녹는점은 90℃ 정도이나, 건조된 연잎이 표면의 왁스 결정들과 혼합되어 있는 상태에서는 그 열적 안정성이 150℃ 정도까지 강화되며, 왁스 결정으로 구성된 나노 구조는 150℃ 이상으로 열을 가했을 때에도 사라지지 않고 남아 있게 되는바, 연잎 분말은 50-90℃ 근처에서 녹기 시작했으며, 이 온도에 도달했을 때 전체 무게의 5wt% 정도가 감소했다. 이것은 시료에 포함되어 있던 물이 증발하면서 발생한 무게 감소이다. 두 번째 무게 감소는 연잎의 왁스 결정 속에 포함되어 있는 유기 화합물의 감소로 250℃ 근처에서 시작되었고, 이는 종래 보고된 것에 비하여 더 향상된 결과를 나타낸 것이다. 온도를 점차적으로 상승 시킬수록 무게 감소율은 점점 작아졌고, 이것으로 연잎 분말 자체의 우수한 열적 안정성을 확인할 수 있다. (a) Lotus leaf powder: The melting point of lotus leaf is about 90 ℃, but when dried lotus leaf is mixed with wax crystals on the surface, its thermal stability is enhanced to about 150 ℃, and nanostructure composed of wax crystal is 150 When heated to above ℃ it remained undisappeared, the lotus leaf powder began to melt near 50-90 ℃, when reaching this temperature was reduced by 5wt% of the total weight. This is a weight loss caused by the evaporation of water contained in the sample. The second weight loss began around 250 ° C. with the reduction of the organic compounds contained in the wax crystals of the lotus leaf, which showed more improved results than previously reported. As the temperature is gradually increased, the weight loss rate becomes smaller and smaller, which confirms the excellent thermal stability of the lotus leaf powder itself.

(b) 폴리메틸하이드록시실록산: 실리카 골격에 메틸기와 하이드록시기를 가지고 있다. 100℃ 근처에서 반응에 참여하지 않은 물 분자가 분해되고, 200℃ 부근에서 유기화합물의 분해가 일어난다. 222℃ 부근에서 이 고분자의 본격적인 분해가 시작된다. 220~450℃ 까지 온도를 올리는 중에 두 번째 분해가 일어난다. 400~520℃에서 고분자 내의 MeSiO 부분이 분해되어 완전히 사라진다. 본 고분자의 열적 특성이 우수한 것은 고분자 내의 강한 Si-O-Si 결합 때문이다. 본 고분자가 견디는 최고의 온도는 512℃ 정도이고 550℃ 이상이 되면 거의 모두 분해된다.(b) Polymethylhydroxysiloxane: It has a methyl group and a hydroxyl group in a silica skeleton. Water molecules that do not participate in the reaction are decomposed at around 100 ° C., and decomposition of organic compounds occurs at around 200 ° C. The full decomposition of this polymer begins around 222 ° C. The second decomposition takes place while raising the temperature to 220-450 ° C. At 400 ~ 520 ℃, the MeSiO part in the polymer decomposes and disappears completely. The excellent thermal properties of this polymer are due to the strong Si-O-Si bonds in the polymer. The highest temperature that this polymer can withstand is about 512 ° C and almost decomposes when it is above 550 ° C.

(c) 페닐기가 개질된 실리카 오모실: 그 열적 특성이 매우 우수하여, 500℃에 이르러서야 초기 분해가 시작되었고 540-620℃에서 점차 분해되기 시작했다. 이러한 우수한 열적 안정성은 강한 복소식 페닐 고리에 의한 것이다. (c) Silica Omosil with phenyl group modification: The thermal properties were so good that the initial decomposition had only begun until 500 ° C. and gradually began to decompose at 540-620 ° C. This good thermal stability is due to the strong heterophenyl ring.

(d) 연잎분말/폴리메틸하이드록시실록산/페닐기가 개질된 실리카 하이브리드 복합체: 제조된 복합체 역시 우수한 열적 안정성을 나타내었다. 본래의 폴리메틸하이드록시실록산 고분자만 존재할 때에 비해 복합체의 열적안정성이 증가한 것은 열적 안정성이 우수한 페닐기가 개질된 실리카 물질 때문이다. 가장 큰 무게 감소는 550-600℃ 근처에서 발생 했다. (d) Silica hybrid composite modified with lotus leaf powder / polymethylhydroxysiloxane / phenyl group: The prepared composite also showed excellent thermal stability. The increased thermal stability of the composites compared to when only the original polymethylhydroxysiloxane polymer is present is due to the modified phenyl group silica material with excellent thermal stability. The greatest weight loss occurred near 550-600 ° C.

도 18은 물방울 접촉각을 측정한 결과를 나타낸 것이다. 18 shows the results of measuring droplet contact angles.

(a) 연잎과 연잎 분말의 동접촉각: 건조된 잎의 앞면은 전진 접촉각 160.90±2.0°, 후진 접촉각 160.90±2.0°으로 초소수 특성을 가지며 ~4.90±2.0°의 매우 낮은 접촉이력 값을 가진다. 건조된 잎의 뒷면은 전진 접촉각 138.90±2.0°, 후진 접촉각 126.20±2.0°의 소수 특성을 가진다. 분쇄된 잎을 유리기판 위에 도포한 후에도 전진 접촉각 159.05±3.0°과 후진 접촉각 151.80±3.0°의 초소수 특성을 가진다. (a) Dynamic contact angle of lotus leaf and lotus leaf powder: The front surface of dried leaf has very few characteristics with forward contact angle 160.90 ± 2.0 ° and backward contact angle 160.90 ± 2.0 ° and very low contact history value of ~ 4.90 ± 2.0 °. The backside of dried leaves has a minority of forward contact angle of 138.90 ± 2.0 ° and reverse contact angle of 126.20 ± 2.0 °. Even after applying the crushed leaves on the glass substrate, it has very few characteristics of forward contact angle 159.05 ± 3.0 ° and reverse contact angle 151.80 ± 3.0 °.

(b) 연잎 분말, 폴리메틸하이드록시실록산, 폴리메틸하이드록시실록산/페닐기가 개질된 실리카 하이브리드 복합체, 연잎 분말/폴리메틸하이드록시실록산 하이브리드 복합체, 연잎 분말/페닐기가 개질된 실리카의 하이브리드 복합체, 연잎분말/폴리메틸하이드록시실록산/페닐기가 개질된 실리카 하이브리드 복합체를 각각 용매에 분산시킨 후, 유리기판에 코팅하여 정접촉각을 측정한 것이다. (b) lotus leaf powder, polymethylhydroxysiloxane, polymethylhydroxysiloxane / phenyl group-modified silica hybrid composite, lotus leaf powder / polymethylhydroxysiloxane hybrid composite, lotus leaf powder / phenyl group-modified silica hybrid composite, lotus leaf The silica hybrid composites in which the powder / polymethylhydroxysiloxane / phenyl group is modified are dispersed in a solvent, and then coated on a glass substrate to measure the positive contact angle.

연잎분말이 에탄올에 분산된 용액의 경우, 물방울 접촉각은 98.30±0.5°로 소수특성을 나타내었다. 고분자를 에탄올에 분산 시킨 경우, 초소수 특성을 나타내었다. 제조된 폴리메틸하이드록시실록산/페닐기가 개질된 실리카 하이브리드 복합체의 경우에도 그 물방울 접촉각은 146.70±4.5°로 거의 초소수성에 가까운 수치를 나타내었다. 연잎 분말/고분자 복합체의 경우에는, 친수성을 나타내었고 부분적으로 소수성을 나타내었다. 페닐기가 개질된 실리카 오모실/연잎 분말 복합체의 경우에는 소수 특성을 가지는 표면이 만들어졌다. 반면에 연잎 분말/고분자/ 페닐기가 개질된 실리카 복합체의 경우에는 부분적으로 소수성을 띄던 물질이 전체적으로 초소수성을 나타내었다. In the case of lotus leaf powder dispersed in ethanol, the contact angle of water droplets showed 98.30 ± 0.5 °. When the polymer was dispersed in ethanol, it showed very few properties. In the case of the prepared silica hybrid composite in which the polymethylhydroxysiloxane / phenyl group was modified, the water droplet contact angle was almost 146.70 ± 4.5 °, showing a value near superhydrophobicity. In the case of the lotus leaf powder / polymer composite, it was hydrophilic and partially hydrophobic. In the case of the phenyl group-modified silica omyl / lotus leaf powder composite, a surface having a hydrophobic property was produced. On the other hand, in the case of the silica composite modified with the lotus leaf powder / polymer / phenyl group, the partially hydrophobic material showed the superhydrophobicity as a whole.

(c) 연잎 분말/폴리메틸하이드록시실록산/페닐기가 개질된 실리카 하이브리드 복합체를 다양한 기판(가죽나뭇잎의 앞면과 뒷면, 종이, 천, 라미네이팅 필름 등)에 코팅한 후, 초소수성을 구현하는지를 확인한 결과, 코팅 후 모든 기판에서 물방울 접촉각 175.00±2.0° 이상의 초소수 특성이 발현됨을 확인하였다. 가죽나뭇잎(TL)의 앞면에 본 하이브리드물질을 코팅 후, 접촉각을 측정한 경우 전진 접촉각 178.80±0.5°, 후진 접촉각 174.50±1.0°으로 초소수 특성을 나타내었다. 뒷면의 경우에도, 전진 접촉각 178.50±0.5°와 후진 접촉각 173.00±1.2°로 초소수 특성을 보였다. (c) After coating the silica hybrid composite with the lotus leaf powder / polymethylhydroxysiloxane / phenyl group modified on a variety of substrates (front and back of leather leaves, paper, cloth, laminating film, etc.) and confirmed whether the superhydrophobicity is implemented , After coating, it was confirmed that the water droplet contact angle was expressed in a very small number of 175.00 ± 2.0 ° or more on all substrates. After coating the hybrid material on the front surface of the leather leaves (TL), when the contact angle was measured, the contact angle was 178.80 ± 0.5 ° and the backward contact angle was 174.50 ± 1.0 °. In the case of the back side, it showed very few characteristics with the forward contact angle of 178.50 ± 0.5 ° and the reverse contact angle of 173.00 ± 1.2 °.

(d) 연잎분말/폴리메틸하이드록시실록산/페닐기가 개질된 실리카 하이브리드 복합체를 유리기판위에 코팅 한 후, 다양한 온도에서 열처리를 하였을 때, 필름의 초소수 특성의 변화정도를 확인한 결과를 나타낸 것이다. 400℃ 까지는 열처리를 한 후에도 접촉이력 값이 5.0 미만으로 나왔으며, 필름의 소수 특성이 유지 되었다. 600℃까지 그 처리 온도를 올렸을 때 표면은 초친수 특성을 나타내었으며, 접촉각이 거의 0°에 가까웠다. (d) After coating the silica hybrid composite modified with the lotus leaf powder / polymethylhydroxysiloxane / phenyl group on the glass substrate, and the heat treatment at various temperatures, the results show the degree of change of the ultra-small properties of the film. After the heat treatment up to 400 ℃ contact history value was less than 5.0, the hydrophobic properties of the film was maintained. When the treatment temperature was raised to 600 ° C., the surface exhibited superhydrophilic properties and the contact angle was close to 0 °.

도 19는 연잎분말/폴리메틸하이드록시실록산/페닐기가 개질된 실리카 하이브리드 복합체를 유리기판 위에 코팅 한 후, 600℃에서 열처리 한 후의 필름 투명도를 확인한 결과를 나타내는 사진이다. 필름은 비교적 투명하며, 물방울에 대해 초친수 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.FIG. 19 is a photograph showing the film transparency after coating a silica hybrid composite having a lotus leaf powder / polymethylhydroxysiloxane / phenyl group modified on a glass substrate and performing heat treatment at 600 ° C. FIG. It was confirmed that the film was relatively transparent and exhibited superhydrophilic properties with respect to water droplets.

도 20은 본 발명의 실시예에 따른 복합체가 초소수성을 띄는 정확한 이유를 밝히기 위해서 하이브리드 물질의 제조법을 4가지로 다르게 해 본 후 물방울 접촉각을 측정한 결과를 나타낸 것이다. 20 shows the results of measuring the contact angle of water droplets after performing four different manufacturing methods of the hybrid material in order to find out the exact reason for the superhydrophobic composite according to the embodiment of the present invention.

(a) 폴리메틸하이드록시실록산 고분자를 다양한 용매(메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 톨루엔, p-자일렌, 벤젠, 사이클로헥산, 옥탄, 벤질 알콜 등)에 분산시킨 후 그 소수 특성을 확인한 결과, 용매에 분산된 폴리메틸하이드록시실록산 고분자는 모든 용매에 있어서 초소수특성을 나타내었다. (e)는 용매에 분산된 모습을 나타낸 것이다.(a) After dispersing the polymethylhydroxysiloxane polymer in various solvents (methanol, ethanol, 1-propanol, toluene, p-xylene, benzene, cyclohexane, octane, benzyl alcohol, etc.) The polymethylhydroxysiloxane polymer dispersed in the solvent exhibited very few properties in all solvents. (e) shows the state dispersed in a solvent.

(b) 연잎 분말을 상기 (a)의 고분자 용액과 혼합한 결과, 연잎 분말은 몇몇 극성 용매(메탄올, 에탄올, 1-프로판올)에 잘 분산되었고, 다른 용매들에서는 분산이 골고루 이루어지지 않았다(f). 이에 상기 용액을 2분 동안 초음파 처리하여 용액의 분산성을 높인 후, 그 용액을 유리기판에 캐스팅 법으로 코팅하고 그것의 물방울 접촉각을 확인하한 결과 얻어진 결과용액은 대부분 친수특성을 나타내었다. 벤젠의 경우에는 초소수 특성을 보였지만, 이 역시 용액 내에서의 고분자와 연잎분말의 분산성이 떨어짐을 확인할 수 있었다. (b) When the lotus leaf powder was mixed with the polymer solution of (a), the lotus leaf powder was well dispersed in some polar solvents (methanol, ethanol, 1-propanol), and the dispersion was not evenly distributed in other solvents (f ). The solution was sonicated for 2 minutes to increase the dispersibility of the solution, and then the solution was coated on a glass substrate by a casting method and the contact angle of water droplets was confirmed. Most of the resultant solutions showed hydrophilic characteristics. Benzene showed very few properties, but it was also confirmed that the dispersibility of the polymer and the lotus leaf powder in solution was also poor.

(c) 메탄올, 에탄올, 프로판올을 용매로 하여 제조된 연잎 분말/폴리메틸하이드록시실록산/페닐기가 개질된 실리카의 하이브리드 복합체를 다양한 기판위에 코팅한 후, 그것의 물방울 접촉각을 확인한 결과로서, 제조된 복합체가 용매에 얼마나 잘 분산되어 있는지가 코팅 후 초소수 특성에 어떠한 영향을 미치는지를 초음파 분산 처리전과 후의 상태를 모두 측정하였다. 페닐기가 개질된 실리카 오모실을 소량 투입한 후, 제조된 하이브리드 복합체는 초소수성을 나타내었고, 초음파 분산 처리전과 후에 모두 초소수성을 보였으나, 초음파 처리로 용액의 분산성을 높인 후에 초소수 특성이 더욱 개선됨을 확인할 수 있었다. 이로써, 잘 분산된 용액일수록 코팅후 표면의 초소수 특성이 우수하다는 것을 알 수 있다. (c) A hybrid composite of lotus leaf powder / polymethylhydroxysiloxane / phenyl group-modified silica prepared using methanol, ethanol, and propanol as a solvent was coated on various substrates, and then, as a result of confirming the water droplet contact angle, The effect of how well the composite was dispersed in the solvent on the ultra-small properties after coating was measured before and after the ultrasonic dispersion treatment. After adding a small amount of phenyl-modified silica OHsil, the prepared hybrid composite showed superhydrophobicity, and showed superhydrophobicity both before and after sonication, but after solubility of the solution was improved after sonication. It could be confirmed that further improvement. Thus, it can be seen that the more dispersed solution, the better the ultra-low water property of the surface after coating.

(d) 물방울 접촉각을 측정할 때, 사용되는 물방울의 온도가 접촉각에 어떤 영향을 미치는지를 확인한 결과를 나타낸 것으로, 물방울의 온도가 -0.2℃ 일 때, 표면에서의 초소수 특성은 접촉각이 176.43±1.0°으로 매우 우수하게 나타났다. 0℃ 이하의 물에 대해 나타나는 초소수 특성은 ice resistance 효과라고 칭하며, 얼음 결정이 표면에 붙지 않아야하는 다방면에 응용될 수 있다. 물방울의 온도를 0℃에서 70℃까지 점차적으로 상승시킨 결과, 20~30℃까지 온도를 상승시킨 경우 접촉각이 조금씩 더 상승하여 177.80±1.2°까지 도달하여 우수한 초소수 특성을 나타내었고, 이후 물방울의 온도를 50~60℃까지 더 상승시키자 접촉각은 점점 작아졌지만, 여전히 초소수 특성을 가지고 있었다. 이는 뜨거운 물에 의해 시료의 표면이 손상되었기 때문이다. 또한 물방울의 온도를 70℃까지 상승시키자, 접촉각은 127.50±0°으로 초소수성 표면에서 소수성 표면으로 그 초발수 특성이 저하되었는바, 본 실시예에 따른 하이브리드 복합체는 차가운 물 뿐만 아니라, 50℃까지의 물에 대해서 초소수 특성 및 표면에 물이 붙지 않는 특성이 있음을 확인하였다. (d) When measuring the contact angle of water droplets, it shows the result of checking how the temperature of the water droplet used affects the contact angle. When the temperature of water droplet is -0.2 ℃, the ultra-small characteristic on the surface shows that the contact angle is 176.43 ±. Very good at 1.0 °. Ultra-low water properties for water below 0 ° C are called the ice resistance effect and can be applied in many ways where ice crystals should not adhere to the surface. As a result of gradually increasing the temperature of the water drop from 0 ° C to 70 ° C, when the temperature was raised to 20 ~ 30 ° C, the contact angle increased slightly to reach 177.80 ± 1.2 °, showing excellent ultra-low water characteristics. As the temperature increased further to 50-60 ° C, the contact angle became smaller, but still very few. This is because the surface of the sample is damaged by hot water. In addition, when the temperature of the water droplets was raised to 70 ° C, the contact angle was 127.50 ± 0 °, and the superhydrophobic property of the hydrophobic surface was reduced from the superhydrophobic surface. For water, it was confirmed that there are very few properties and the water does not adhere to the surface.

도 21은 제조된 하이브리드 복합체의 안정성을 높이기 위해 안정제로서 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 카나우바 왁스(carnauba wax), 그래핀 옥사이드(graphene oxide), 도파민 하이드로클로라이드(dopamine hydrochloride) 투입하여 복합체를 제조하고 접촉각을 측정해본 결과를 나타낸 것으로, 도파민을 제외하고는 제조된 하이브리드 복합체가 초소수 특성을 나타내었다.21 is a polyvinylpyrrolidone, carnauba wax, graphene oxide, dopamine hydrochloride dopamine hydrochloride as a stabilizer to increase the stability of the prepared hybrid composite As a result of preparing and measuring the contact angle, except for dopamine, the prepared hybrid composites showed very few properties.

도 22는 본 실시예에서 제조된 복합체의 오일흡착능의 실험과정 및 실험결과를 나타낸 것이다. 실험을 위하여 50.0g의 증류수와 1.0g의 콩기름을 한 비커에 담는다. 연잎(10장)을 따서 에탄올로 깨끗하게 세척하여 두고, 에탄올이 모두 증발되고 나면 제조한 하이브리드 복합체가 담겨있는 용액에 연잎 1~10을 담궜다가 빼내서 상온에서 몇 시간동안 건조한 다음, 본 복합체가 코팅된 잎을 증류수와 콩기름이 섞여있는 용액에 담구어 기름 흡착성을 확인하였다. 이 과정을 7-10회 반복하여 행한 결과, 기름이 거의 완벽하게 제거되어 98% 이상의 흡착비율을 나타내었고, 표면의 초발수 특성은 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 이 결과로부터 본 발명의 복합체가 오일 흡착 분야에 대한 다양한 응용 가능성을 갖는 것을 확인할 수 있다.Figure 22 shows the experimental process and the experimental results of the oil adsorption capacity of the composite prepared in this embodiment. For the experiment, 50.0 g of distilled water and 1.0 g of soybean oil are placed in a beaker. After picking up the lotus leaf (10 sheets) and washing it clean with ethanol, after ethanol is all evaporated, immerse the lotus leaf 1 ~ 10 in a solution containing the prepared hybrid complex, remove it and dry it for several hours at room temperature, and then the leaf coated with the complex Was soaked in a solution mixed with distilled water and soybean oil to confirm the oil adsorption. As a result of repeating this process 7-10 times, the oil was almost completely removed, showing an adsorption ratio of 98% or more, and it was confirmed that the superhydrophobic property of the surface was maintained. From these results, it can be seen that the composite of the present invention has various application possibilities for the field of oil adsorption.

도 23(a)는 물/기름 기판에서 제조된 복합체 분말에 의하여 콩기름을 흡착한 후 형성된 콩기름 흡착물을 나타낸 것이다. 실험과정은, 500ml 비커에 250ml의 물을 채운 후, 2g의 콩기름이 물 표면에 흩어지도록 하고, 1g의 하이브리드 복합체(연잎분말/고분자/실리카)를 오일 경계면에 퍼지도록 한 다음 점점 속도를 높여가면서 고속(>1000 rpm)으로 용액을 교반하였다. 하이브리드 복합체는 물/기름의 표면에서 거의 모든 오일 층을 흡수하여 오일 페이스트를 형성하였고, 하이브리드 복합체/오일 페이스트를 수거하여 오일 흡착량을 계산하였다. 그 결과, 콩기름을 흡착한 오일 페이스트는 건조 전 2.9408g, 37℃에서 4시간 30분동안 건조시킨 후, 2.5012g, 37℃에서 12시간 건조시킨 후 2.4665g, 37℃에서 24시간 건조시킨 후 2.4471g으로 계산되었는 바, 매우 우수한 오일 흡착능을 확인할 수 있었다. Figure 23 (a) shows a soybean oil adsorbate formed after adsorbing soybean oil by a composite powder prepared on a water / oil substrate. The experiment process involves filling a 500 ml beaker with 250 ml of water, allowing 2 g of soybean oil to disperse on the surface of the water, spreading 1 g of the hybrid complex (lotus leaf powder / polymer / silica) onto the oil interface and then increasing the speed. The solution was stirred at high speed (> 1000 rpm). The hybrid composite absorbed almost all oil layers at the surface of water / oil to form an oil paste, and the hybrid composite / oil paste was collected to calculate the oil adsorption amount. As a result, the oil paste adsorbed soybean oil was dried at 2.9408 g and 37 ° C. for 4 hours and 30 minutes before drying, and then dried at 2.5012 g and 37 ° C. for 12 hours, and then dried at 2.4665 g and 37 ° C. for 24 hours and then 2.4471 Calculated in g, very good oil adsorption capacity was confirmed.

도 23(b)는 알루미늄 호일 기판에서 제조된 복합체 분말에 의하여 콩기름을 흡착한 후 형성된 콩기름 흡착물을 나타낸 것이다. 실험과정은, 하이브리드 복합체(연잎분말/고분자/실리카) 0.0742g을 알루미늄 호일로 된 용기(7.4277 g)에 놓고, 콩기름 0.1113g을 하이브리드 복합체 분말 표면에 방울방울 떨어뜨렸다. 분말이 오일 주변으로 흩어지는 것을 제어하면서 하이브리드 복합체 분말에 의하여 기름을 흡착시킨 후 오일 페이스트를 형성하였다. 하이브리드 분말에 의하여 흡착된 오일을 계산한 결과(하이브리드 연잎분말(0.0742g)+오일 페이스트=0.1780g ⇒ 흡착된 오일 무게=0.1038g), 93% 이상의 탁월한 흡착이 이루어졌음을 알루미늄 호일에서 관찰할 수 있었다. 이 결과로부터 우수한 오일 흡착능을 가짐을 확인할 수 있었다. Figure 23 (b) shows a soybean oil adsorbate formed after adsorbing soybean oil by a composite powder prepared on an aluminum foil substrate. In the experiment, 0.0742 g of the hybrid composite (lotus leaf powder / polymer / silica) was placed in a container made of aluminum foil (7.4277 g), and 0.1113 g of soybean oil was dropped onto the surface of the hybrid composite powder. The oil paste was formed after the oil was adsorbed by the hybrid composite powder while controlling the powder to scatter around the oil. As a result of calculating the oil adsorbed by the hybrid powder (hybrid lotus leaf powder (0.0742g) + oil paste = 0.1780g ⇒ the weight of adsorbed oil = 0.1038g), it can be observed in aluminum foil that the excellent adsorption was achieved at over 93%. there was. From this result, it was confirmed that it has excellent oil adsorption capacity.

도 24는 연잎 분말/폴리메틸하이드록시실록산/페닐기가 개질된 실리카 하이브리드 복합체를 다양한 기판에 코팅한 후, 초소수 특성을 나타내는지 확인하여 나타낸 것으로, (a) 라미네이팅 필름, 나뭇잎, 고무 장갑, 알루미늄 판, 종이, 천, 금속 봉, 시멘트 바닥, 나무 판 등 다양한 기판에 코팅이 가능하며 코팅 후 즉시 초발수 특성을 나타냄을 확인할 수 있었고, (b) 그래프로 나타낸 바와 같이, 모든 기판에서 물방울 접촉각 175.00±2.0°이상의 초소수 특성이 발현됨을 확인할 수 있었다. 이 결과는 제조된 하이브리드 복합체가 거의 모든 재료에 코팅이 가능하며, 코팅 후 즉각적으로 초발수 특성 및 물이 표면에 붙지 않는 효과를 나타내어 다양한 곳에 응용이 가능하다는 것을 의미한다.FIG. 24 shows that after coating silica hybrid composites having a lotus leaf powder / polymethylhydroxysiloxane / phenyl group modified on various substrates, and showing ultra-minimal characteristics, (a) laminating film, leaves, rubber gloves, aluminum Various substrates such as plates, paper, cloth, metal rods, cement floors, and wooden boards can be coated and exhibit super-water repellent properties immediately after coating. It was confirmed that the ultra-small characteristic of more than ± 2.0 ° is expressed. This result means that the manufactured hybrid composite can be coated on almost all materials, and immediately after coating, the superhydrophobic property and water do not adhere to the surface, and thus can be applied to various places.

도 25는 제조된 연잎 분말/폴리메틸하이드록시실록산/페닐기가 개질된 실리카 하이브리드 복합체의 물방울이 붙지 않는 특성을 실험을 통해 확인한 것으로, 한쪽 면에만 접착력이 있는 라미네이팅 필름을 유리기판에 접착시키고, 라미네이팅 필름위에 제조한 하이브리드 복합체를 캐스팅 법으로 코팅한 후, 물방울을 떨어뜨리자 물방울이 표면에 묻지 않고 밖으로 다 굴러 떨어지는 것을 확인 할 수 있었다. 즉, 이 결과로부터 본 발명의 복합체가 150° 이상의 높은 물방울 접촉각을 가지는 동시에 표면에 물방울이 붙지 않는 특성을 가지고 있어 자가세정 코팅 분야에 응용이 가능함을 확인할 수 있었다.
FIG. 25 is a result of experiments confirming that the water droplets of the prepared silica leaf composite / polymethylhydroxysiloxane / phenyl group-modified silica hybrid composite do not adhere to each other. After coating the hybrid composite prepared on the film by the casting method, dropping the water droplets was confirmed that the water droplets rolled out without contacting the surface. In other words, it can be confirmed that the composite of the present invention has a high water droplet contact angle of 150 ° or more and at the same time has a property of not adhering water droplets on the surface thereof, thereby enabling application in the field of self-cleaning coating.

본 발명에 따른 초발수성 및 친유성을 가지는 신규의 고분자 복합체는, 유리, 필름, 플라스틱 등의 다양한 기판에의 초발수 코팅, 열저항성 코팅, 초발수성 및 친유성 코팅, , 광학 기기 제작, 오일 흡착, 자가 세정 등 다양한 분야에서 응용될 수 있어 산업상 이용가능성이 매우 높다.The novel polymer composites having superhydrophobic and lipophilic properties according to the present invention include superhydrophobic coatings, heat resistant coatings, superhydrophobic and lipophilic coatings on various substrates such as glass, films, and plastics, optical devices, and oil adsorption. It can be applied in various fields such as self-cleaning and industrial use.

Claims (6)

연잎 분말; 소수성 고분자; 및 페닐기가 개질된 실리카 오모실(Ormosil: organically modified silicate);의 하이브리드 복합체로서, 마이크로-나노 구조를 형성하고, 친유성 및 초발수성을 가지는 고분자 복합체.Lotus leaf powder; Hydrophobic polymers; And a phenyl group-modified silica ormosil (Ormosil: organically modified silicate); a polymer composite that forms a micro-nano structure and has lipophilic and superhydrophobic properties. 제 1 항에 있어서,
상기 고분자는 폴리하이드록시실록산계 고분자인 것을 특징으로 하는, 친유성 및 초발수성을 가지는 고분자 복합체.
The method of claim 1,
The polymer is characterized in that the polyhydroxysiloxane-based polymer, lipophilic and super water-repellent polymer composite.
제 1 항 또는 제 2 항에 따른 친유성 및 초발수성을 가지는 고분자 복합체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 초발수 코팅용 조성물.Claim 1 or claim 2, characterized in that it comprises a polymer composite having a lipophilic and super water-repellent, super water-repellent coating composition. 제 3 항에 따른 초발수 코팅용 조성물을 도포하여 형성되는 초발수 코팅막.A super water-repellent coating film formed by applying the composition for super water-repellent coating according to claim 3. 제 4 항에 있어서, 상기 코팅막은 자가-세정 코팅막인 것을 특징으로 하는 초발수 코팅막.The super water-repellent coating film of claim 4, wherein the coating film is a self-cleaning coating film. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 친유성 및 초발수성을 가지는 고분자 복합체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기름 흡착재.Oil adsorbent, characterized in that it comprises a polymer composite having lipophilic and super water-repellent according to claim 1 or 2.
KR1020120047113A 2012-05-03 2012-05-03 Novel polymer complex having lipophilicity and superhydrophobicity KR101323146B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120047113A KR101323146B1 (en) 2012-05-03 2012-05-03 Novel polymer complex having lipophilicity and superhydrophobicity
PCT/KR2013/000172 WO2013165072A1 (en) 2012-05-03 2013-01-09 Novel polymer composite, and coating composition and coated film comprising same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120047113A KR101323146B1 (en) 2012-05-03 2012-05-03 Novel polymer complex having lipophilicity and superhydrophobicity

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101323146B1 true KR101323146B1 (en) 2013-10-30

Family

ID=49639507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120047113A KR101323146B1 (en) 2012-05-03 2012-05-03 Novel polymer complex having lipophilicity and superhydrophobicity

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101323146B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220045284A (en) 2020-10-05 2022-04-12 주식회사 티에프제이글로벌 Eco-friendly superhydrophobic surface-treating composition utilizing lotus leaf, preparation thereof and surface-treated article using the same
KR20220090950A (en) 2020-12-23 2022-06-30 주식회사 티에프제이 Eco-friendly superhydrophobic surface-treating composition utilizing plant leaf, preparation thereof and surface-treated article using the same
KR20220090947A (en) 2020-12-23 2022-06-30 주식회사 티에프제이 Eco-friendly superhydrophobic surface-treating composition utilizing lycopodium, preparation thereof and surface-treated article using the same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100603025B1 (en) 2005-07-08 2006-07-24 한국과학기술연구원 The lotus powder for making waterproof products and the process for producing the same
KR100610257B1 (en) 2005-07-14 2006-08-09 학교법인 포항공과대학교 Method of preparing polymer substrate having hydrophobic surface and polymer substrate prepared by same
JP2010006030A (en) 2008-06-30 2010-01-14 Toyota Boshoku Corp Production method of vegetable fiber composite
KR20110110953A (en) * 2010-04-02 2011-10-10 부산대학교 산학협력단 Supe-hydrophobic coating material self-cleaning coating film and method for making the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100603025B1 (en) 2005-07-08 2006-07-24 한국과학기술연구원 The lotus powder for making waterproof products and the process for producing the same
KR100610257B1 (en) 2005-07-14 2006-08-09 학교법인 포항공과대학교 Method of preparing polymer substrate having hydrophobic surface and polymer substrate prepared by same
JP2010006030A (en) 2008-06-30 2010-01-14 Toyota Boshoku Corp Production method of vegetable fiber composite
KR20110110953A (en) * 2010-04-02 2011-10-10 부산대학교 산학협력단 Supe-hydrophobic coating material self-cleaning coating film and method for making the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220045284A (en) 2020-10-05 2022-04-12 주식회사 티에프제이글로벌 Eco-friendly superhydrophobic surface-treating composition utilizing lotus leaf, preparation thereof and surface-treated article using the same
KR20220090950A (en) 2020-12-23 2022-06-30 주식회사 티에프제이 Eco-friendly superhydrophobic surface-treating composition utilizing plant leaf, preparation thereof and surface-treated article using the same
KR20220090947A (en) 2020-12-23 2022-06-30 주식회사 티에프제이 Eco-friendly superhydrophobic surface-treating composition utilizing lycopodium, preparation thereof and surface-treated article using the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhi et al. Large-scale fabrication of translucent and repairable superhydrophobic spray coatings with remarkable mechanical, chemical durability and UV resistance
Dong et al. Colorful superamphiphobic coatings with low sliding angles and high durability based on natural nanorods
Cho et al. Robust multifunctional superhydrophobic coatings with enhanced water/oil separation, self-cleaning, anti-corrosion, and anti-biological adhesion
Moghadam et al. Multifunctional superhydrophobic surfaces
Gong et al. Highly durable superhydrophobic polydimethylsiloxane/silica nanocomposite surfaces with good self-cleaning ability
Zhang et al. Durable, transparent, and hot liquid repelling superamphiphobic coatings from polysiloxane-modified multiwalled carbon nanotubes
Cheng et al. Biobased super-hydrophobic coating on cotton fabric fabricated by spray-coating for efficient oil/water separation
Ghasemlou et al. Robust and eco-friendly superhydrophobic starch nanohybrid materials with engineered lotus leaf mimetic multiscale hierarchical structures
Li et al. Roles of silanes and silicones in forming superhydrophobic and superoleophobic materials
Ou et al. Superamphiphobic surfaces with self-cleaning and antifouling properties by functionalized chitin nanocrystals
Xu et al. Preparation and properties of hydrophobically modified nano-SiO2 with hexadecyltrimethoxysilane
Lin et al. Robust waterborne superhydrophobic coatings with reinforced composite interfaces
Ragesh et al. A review on ‘self-cleaning and multifunctional materials’
Manatunga et al. Double layer approach to create durable superhydrophobicity on cotton fabric using nano silica and auxiliary non fluorinated materials
Lai et al. Transparent superhydrophobic/superhydrophilic TiO 2-based coatings for self-cleaning and anti-fogging
TWI644877B (en) Method of binding nanoparticles to glass
Wen et al. Recent advances in the fabrication of superhydrophobic surfaces
Jishnu et al. Superhydrophobic graphene-based materials with self-cleaning and anticorrosion performance: An appraisal of neoteric advancement and future perspectives
Wang et al. One-step synthesis of unique silica particles for the fabrication of bionic and stably superhydrophobic coatings on wood surface
Bao et al. Facile preparation of superhydrophobic surfaces based on metal oxide nanoparticles
Sun et al. Robust superhydrophobicity of hierarchical ZnO hollow microspheres fabricated by two-step self-assembly
Xu et al. One-pot preparation of robust, ultraviolet-proof superhydrophobic cotton fabrics for self-cleaning and oil/water separation
JP6243914B2 (en) Super-hydrophobic / super-lipophilic paint, epoxy and method for producing composition
JP5680900B2 (en) Oil-repellent coated article and method for producing the same
Wen et al. Energy-effective superhydrophobic nanocoating based on recycled eggshell

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161011

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170929

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee