KR101467660B1 - Method for making non-spherical colloidal particles - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 분산 중합된 폴리스타이렌 콜로이드 입자의 탄화수소 오일로의 팽윤 후 상기 탄화수소 오일과 상기 폴리스타이렌 콜로이드 입자의 상분리에 따른 비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing non-spherical colloidal particles. The present invention relates to a method for producing non-spherical colloid particles according to the phase separation of the hydrocarbon oil and the polystyrene colloid particles after swelling of dispersed polymer polystyrene colloid particles into hydrocarbon oil.

Description

비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법{METHOD FOR MAKING NON-SPHERICAL COLLOIDAL PARTICLES}[0001] METHOD FOR MAKING NON-SPHERICAL COLLOIDAL PARTICLES [0002]

본 발명은 비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법에 관한 것이다. 상세하게는 본 발명은 비구형 입자로서, 분자량 분포도가 넓은 균일한 크기를 갖는 구형의 입자를 제조하는 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 제조 된 구형의 입자를 이용하여 팽윤 과정과 표면장력, 그리고 상 분리를 과정을 거쳐 비구형 입자를 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing non-spherical colloidal particles. In particular, the present invention relates to a method for producing spherical particles having non-spherical particles having a uniform molecular size distribution. More particularly, the present invention relates to a method for preparing non-spherical particles through the process of swelling, surface tension, and phase separation using spherical particles.

일 측면으로서, 본 발명은 오일의 양과 표면장력을 이용하여 조절하여 입자의 형태와 변형 정도가 제어되는 비구형 입자를 제조하는 방법에 관한 것이다.In one aspect, the present invention relates to a method for preparing non-spherical particles whose particle shape and degree of deformation are controlled by controlling the amount of oil and the surface tension.

다른 측면으로서, 본 발명은 오일의 흡수를 돕기 위해 사용한 계면활성제를 변형되지 않은 부분에만 선택적으로 결합시킴으로 변형 된 부분을 소수성의 성질로 만들고, 이러한 소수성에 의한 성질을 이용하여 친수성 용매 내에서 아령 모양이나 다른 클러스터 형태과 같은 다양한 형태로 자기 조립 시키는 방법에 관한 것이다. In another aspect, the present invention relates to a method for producing a dumbbell-like structure in a hydrophilic solvent by selectively binding a surfactant used for assisting absorption of oil to an unmodified portion, thereby making the modified portion hydrophobic in nature, Or other cluster forms, in a variety of ways.

또 다른 측면으로서, 본 발명은 고분자를 분산 시킨 용매 내에서 고갈력을 이용하여 비구형의 입자와 구형의 입자를 눈사람 형태로 자기 조립 시키는 방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of self-assembling non-spherical particles and spherical particles in the form of a snowman using a depleting force in a solvent in which a polymer is dispersed.

빛을 제어할 수 있는 결정구조의 물질인 광자결정은 1980년대 후반 빛의 파장에 해당하는 주기적인 구조를 갖는 물질은 특정 파장의 빛을 반사시킬 수 있다는 연구결과가 발표되고 마이크로파 영역에 해당하는 구조물로 실험적으로 증명함으로써 본격적인 연구가 시작되었다. Photonic crystals, a crystalline structure that can control light, are reported to have a periodic structure that reflects light of a specific wavelength in the late 1980s, And the research was begun in earnest.

최근 파장의 영역을 가시광선선 영역으로 확장시켜 특정 파장의 반사 특성을 이용하는 다양한 연구가 진행되고 있으며, 디스플레이와 열광전지 등의 응용 연구가 이루어지고 있다. Recently, various studies have been conducted to extend the wavelength region to the visible light ray region and to utilize the reflection characteristic of a specific wavelength, and application researches such as a display and a fume cell have been conducted.

초기 광자결정 구조의 제조는 등방성의 입자를 이용하였으나 구조적인 한계가 있어 등방성의 입자보다 비등방성 입자를 이용한 광자결정 구조의 제조에 관한 연구가 진행되고 있다. Although the initial photonic crystal structure is made of isotropic particles, there are structural limitations, and studies on the fabrication of photonic crystal structures using anisotropic particles rather than isotropic particles are underway.

또한 등방성 입자에 의한 광자결정 구조보다 비등방성 입자에 의한 광자결정 구조가 보다 우수한 광학 특성을 얻을 것으로 예상되었고, 이에 따라 현재까지 몇 몇의 비등방성 입자가 제조되었다. It was also expected that the photonic crystal structure due to anisotropic particles would have better optical properties than the photonic crystal structure due to isotropic particles, and thus some non-isotropic particles have been produced up to now.

이처럼 보다 나은 광학적 특성을 얻기 위하여 이방성의 입자 제조에 관한 연구 또한 활발히 진행되고 있으며, 그 중 비구형의 입자의 제조에 관한 연구가 주기적으로 발표되어 지고 있다. Studies on the production of anisotropic particles have been actively carried out in order to obtain better optical properties, and studies on the production of non-spherical particles have been published periodically.

이에 본 발명자는 상기와 같은 요구에 따라, 비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법; 비구형 입자의 형태를 제어하는 방법; 및 선택적 결합 면을 가지는 비구형 입자를 제조하는 방법을 발명하기에 이르렀다.
Accordingly, the present inventors have developed a process for producing non-spherical colloidal particles according to the above-mentioned demand; A method of controlling the shape of non-spherical particles; And a method for producing an aspherical particle having an optional coupling surface.

본 발명은 비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 분산 중합된 폴리스타이렌 콜로이드 입자의 탄화수소 오일로의 팽윤 후 상기 탄화수소 오일과 상기 폴리스타이렌 콜로이드 입자의 상분리에 따른 비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법에 관한 것이다. 일 측면으로서, 본 발명은 용매, 폴리스타이렌 콜로이드 입자 및 상기 탄화수소 오일 간의 계면장력을 제어함으로서 비구형 콜로이드 입자의 모양을 제어하는 방법을 제공한다. 일 측면으로서, 본 발명은 친수성 및 소수성 면을 가지는 비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법을 제공하며, 상기 제조된 비구형 콜로이드 입자의 자가 조립에 의한 비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법을 제공하고, 상기 제조된 비구형 콜로이드 입자를 선택적으로 자가조립시키는 방법을 제공한다.The present invention relates to a method for producing non-spherical colloidal particles. The present invention relates to a method for producing non-spherical colloid particles according to the phase separation of the hydrocarbon oil and the polystyrene colloid particles after swelling of dispersed polymer polystyrene colloid particles into hydrocarbon oil. In one aspect, the present invention provides a method of controlling the shape of non-spherical colloid particles by controlling the interfacial tension between the solvent, polystyrene colloid particles and the hydrocarbon oil. In one aspect, the present invention provides a method for producing non-spherical colloid particles having hydrophilic and hydrophobic surfaces, the method comprising the steps of: preparing a non-spherical colloid particle by self-assembly of the non- And a method of selectively self-assembling the produced non-spherical colloid particles.

상기와 같이 제조된 본 발명의 아령 모양 또는 다른 클러스터 형태와 같은 비구형 입자는 광학특성이 제한되는 구형의 입자에 의한 구조보다 우수한 광학특성을 갖는 새로운 결정 구조를 제공하며, 소수성 기판과 같은 면 위에 선택적으로 결합 시킬 수 있는 특성을 제공한다.The non-spherical particles such as the dumbbell shape or other cluster shape of the present invention manufactured as described above provide a novel crystal structure having optical characteristics superior to those of the spherical particles whose optical properties are limited, And provides properties that can be selectively combined.

본 발명은 a) 알코올 및 물을 포함하는 용매를 준비하는 단계; b) 상기 용매에 폴리스타이렌 입자 및 탄화수소 오일을 첨가하는 단계; c) 상기 용매 내의 폴리스타이렌의 유리전이온도 이상으로 가온시켜, 상기 탄화수소 오일이 상기 용매에 용해되고 상기 폴리스타이렌 입자로 흡수되어, 폴리스타이렌 입자를 팽윤시키는 단계; d) 상기 탄화수소 오일이 상기 용매에서 불용성이 되어, 상기 탄화수소 오일과 상기 폴리스타이렌 입자가 상분리 시키도록 냉각시키는 단계; 및 e) 상기 상분리된 탄화수소 오일을 제거하는 단계를 포함하는, 비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법을 제공한다.The present invention provides a process for preparing a solvent comprising: a) preparing a solvent comprising an alcohol and water; b) adding polystyrene particles and a hydrocarbon oil to the solvent; c) heating the polystyrene at a temperature not lower than the glass transition temperature of the polystyrene in the solvent so that the hydrocarbon oil is dissolved in the solvent and absorbed by the polystyrene particles, thereby swelling the polystyrene particles; d) cooling the hydrocarbon oil to be insoluble in the solvent so that the hydrocarbon oil and the polystyrene particles are phase-separated; And e) removing the phase-separated hydrocarbon oil.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법의 순서도를 도시한다. 본 발명의 방법은 알코올 및 물을 포함하는 용매를 준비하는 단계(S10); 상기 용매에 폴리스타이렌 입자 및 탄화수소 오일을 첨가하는 단계(S20); 상기 용매 내의 폴리스타이렌의 유리전이온도 이상으로 가온시켜, 상기 탄화수소 오일이 상기 용매에 용해되고 상기 폴리스타이렌 입자로 흡수되어, 폴리스타이렌 입자를 팽윤시키는 단계(S30); 상기 탄화수소 오일이 상기 용매에서 불용성이 되어, 상기 탄화수소 오일과 상기 폴리스타이렌 입자가 상분리 시키도록 냉각시키는 단계(S40); 및 상기 상분리된 탄화수소 오일을 제거하는 단계(S50)를 포함한다.Figure 1 shows a flow diagram of a method of making non-spherical colloidal particles according to one embodiment of the present invention. The method of the present invention comprises: (S10) preparing a solvent comprising an alcohol and water; Adding polystyrene particles and hydrocarbon oil to the solvent (S20); Heating the polystyrene at a temperature not lower than the glass transition temperature of the polystyrene in the solvent so that the hydrocarbon oil is dissolved in the solvent and absorbed by the polystyrene particles to swell the polystyrene particles (S30); (S40) cooling the hydrocarbon oil to become insoluble in the solvent so that the hydrocarbon oil and the polystyrene particles are phase-separated; And removing the phase-separated hydrocarbon oil (S50).

단계 S10는 알코올 및 물을 포함하는 용매를 준비하는 단계이다. 용매에 이용되는 알코올은 에탄올 및/또는 메탄올이 이용될 수 있다. 한편, 용매는 계면 활성제를 추가로 포함할 수도 있다.Step S10 is a step of preparing a solvent containing alcohol and water. The alcohol used for the solvent may be ethanol and / or methanol. On the other hand, the solvent may further include a surfactant.

단계 S20은 용매에 폴리스타이렌 입자 및 탄화수소 오일을 첨가하는 단계로서, 폴리스타이렌 입자는 분산 중합법에 의해 제조된 폴리스타이렌 입자를 이용하였으며, 이에 대해서는 아래의 실시예에서 자세히 설명하도록 하겠다. Step S20 is a step of adding polystyrene particles and hydrocarbon oil to the solvent. The polystyrene particles used in the dispersion polymerization method are polystyrene particles, which will be described in detail in the following examples.

또한, 폴리스타이렌 입자는 높은 분자량 분포도를 가지는 것이 바람직하다. 탄화수소오일로는 데칸이 이용될 수 있다.In addition, the polystyrene particles preferably have a high molecular weight distribution. As the hydrocarbon oil, decane may be used.

단계 S30에서는 용매 내에 있는 폴리스타이렌을 유리전이온도 이상으로 가온시키고, 이러한 가온 과정에 의해 탄화수소 오일은 용매에 용해되어 폴리스타이렌 입자로 흡수될 수 있다. 이와 같이 탄화수소 오일이 폴리스타이렌 입자로 흡수됨에 따라 폴리스타이렌 입자는 팽윤되게 된다.In step S30, the polystyrene in the solvent is heated to a temperature higher than the glass transition temperature, and by this warming process, the hydrocarbon oil can be dissolved in the solvent and absorbed into the polystyrene particles. As the hydrocarbon oil is absorbed into the polystyrene particles, the polystyrene particles swell.

이때 가온 과정에서 가온 온도를 달리 함에 따라, 폴리스타이렌 내에 흡수되는 탄화수소 오일의 흡수량을 조절하여, 비구형 콜로이드 입자 생성물의 형태를 제어할 수 있다.At this time, it is possible to control the shape of the non-spherical colloidal particle product by controlling the absorption amount of the hydrocarbon oil absorbed in the polystyrene by varying the heating temperature in the heating process.

단계 S40는 냉각 단계로서, 이러한 냉각에 의해 탄화수소 오일이 용매에서 불용성이 되어, 탄화수소 오일과 폴리스타이렌 입자의 상분리가 일어나게 된다. 이 경우 냉각 속도를 달리함에 따라 비구형 콜로이드 입자 생성물의 형태의 제어가 가능하다. 냉각 속도를 천천히 하면 비구형 콜로이드 입자 생성물의 표면에 다수의 딤플(dimple)이 형성되고, 냉각 속도를 빨리 하면 하나의 딤플이 형성된다.Step S40 is a cooling step, in which the hydrocarbon oil becomes insoluble in the solvent, resulting in phase separation of the hydrocarbon oil and the polystyrene particles. In this case, it is possible to control the shape of the non-spherical colloidal particle product by varying the cooling rate. If the cooling rate is made slow, many dimples are formed on the surface of the non-spherical colloidal particle product, and when the cooling rate is fast, one dimple is formed.

마지막으로 S50 단계는 상분리된 탄화수소 오일을 제거하는 단계이다. 상분리된 탄화수소 오일을 제거함으로써 비구형 콜로이드 입자 생성물이 형성될 수 있다. Finally, step S50 is a step of removing the phase-separated hydrocarbon oil. By removing the phase-separated hydrocarbon oil, non-spherical colloidal particle products can be formed.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 알코올의 종류를 조절함에 따라, 폴리스타이렌, 탄화수소 오일 및 용매 간의 표면 장력을 제어할 수 있고, 이에 의해 비구형 콜로이드 입자 생성물의 형태를 제어할 수 있다.Meanwhile, according to one embodiment of the present invention, by controlling the type of alcohol, the surface tension between polystyrene, hydrocarbon oil, and solvent can be controlled, thereby controlling the shape of the non-spherical colloidal particle product.

본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 폴리스타이렌, 탄화수소 오일 및 용매 간의 표면 장력을 제어할 수 있고, 이에 의해 비구형 콜로이드 입자 생성물의 형태를 제어할 수 있다.According to a further embodiment of the present invention, the surface tension between polystyrene, hydrocarbon oil and solvent can be controlled, thereby controlling the shape of the non-spherical colloidal particle product.

폴리스타이렌, 탄화수소 오일 및 용매 간의 표면 장력의 제어에 따라서 비구형 콜로이드 입자 생성물의 형태는 화산 분화구 모양이 될 수도 있고, 평평한 면 또는 디스크 모양이 될 수도 있다.Depending on the control of the surface tension between the polystyrene, the hydrocarbon oil and the solvent, the shape of the non-spherical colloidal particle product may be a volcanic crater, a flat surface or a disk.

표면 장력의 크기에 대해서 설명하기 위해, 먼저 폴리스타이렌(a)과 용매(c)에 작용하는 표면 장력(Tac)과 폴리스타이렌(a)과 탄화수소 오일(b)에 작용하는 표면장력(Tab)의 비(Tac/Tab)를 A라고 정의하고, 탄화수소 오일(b)와 용매(c)에 작용하는 표면 장력(Tbc)과 폴리스타이렌(a)와 탄화수소 오일(b)에 작용하는 표면장력(Tab)의 비(Tbc/Tab)를 B라고 정의한다. A와 B의 크기를 A < B로 제어하면 비구형 콜로이드 입자 생성물의 형태는 화산 분화구 모양으로 변형되고, A > B로 제어하면 비구형 콜로이드 입자 생성물의 형태는 평평한 면 또는 디스크 모양으로 변형된다.The ratio of the surface tension (Tac) acting on the polystyrene (a) and the solvent (c) to the surface tension (Tab) acting on the polystyrene (a) and the hydrocarbon oil (b) The ratio of the surface tension Tbc acting on the hydrocarbon oil (b) to the solvent (c) and the surface tension Tab acting on the polystyrene (a) and the hydrocarbon oil (b) Tbc / Tab) is defined as B. By controlling the size of A and B to A <B, the morphology of the non spherical colloidal particle product is transformed into a volcanic crater shape, and when A> B, the shape of the non spherical colloidal particle product is transformed into a flat surface or disk shape.

본 발명에 의해 만들어지는 비구형 콜로이드 입자 생성물의 형태는, 하나의 딤플을 가지는 형태, 다수의 딤플을 가지는 형태, 평평한 면을 가지는 형태, 디스크 모양의 면을 가지는 형태 및 화산구 모양을 가지는 형태를 포함한다.The shape of the non-spherical colloidal particle product made by the present invention may be a shape having one dimple, a shape having a plurality of dimples, a shape having a flat surface, a shape having a disc-shaped surface, .

한편, 위에서 언급한 것처럼, 용매는 계면 활성제를 포함할 수 있고, 용매가 계면 활성제를 포함한 경우에는 S50 단계 이후 탄화수소 오일이 제거된 폴리스타이렌 입자의 면은 소수성을 띠게 되고, 그 외의 나머지 면은 친수성을 띠게 된다. 이와 같이 폴리스타이렌 입자의 면이 소수성 면과 친수성 면을 동시에 갖게 되면, 소수성 면을 가지는 비구형 콜로이드 입자들은 용매 내에서 소수성 면끼리 자기 조립될 수 있다. 그 형상은 아령 형상, 눈사람 형상 등과 같은 형상을 나타낼 수 있다.
On the other hand, as mentioned above, the solvent may contain a surfactant, and when the solvent contains a surfactant, the surface of the polystyrene particles having the hydrocarbon oil removed after the step S50 is hydrophobic, and the other surface is hydrophilic . When the surface of the polystyrene particles has both hydrophobic and hydrophilic surfaces, non-spherical colloidal particles having a hydrophobic surface can self-assemble hydrophobic surfaces in a solvent. The shape may represent a shape such as a dumbbell shape, a snowman shape, or the like.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법의 순서도이다.
도 2는 합성한 폴리스타이렌 입자의 주사전자현미경 사진이다.
도 3은 크기별 입자의 분자량을 확인하기 위하여 겔 크로마토그래피를 측정한 결과이다.
FIG. 1 is a flow chart of a method for producing non-spherical colloidal particles according to an embodiment of the present invention.
2 is a scanning electron micrograph of synthesized polystyrene particles.
FIG. 3 shows the result of gel chromatography measurement to confirm the molecular weight of the particles by size.

하기 설명은 본 발명의 실시예에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해서 하나 이상의 실시예들의 간략화된 설명을 제공한다. 본 섹션은 모든 가능한 실시예들에 대한 포괄적인 개요는 아니며, 모든 엘리먼트들 중 핵심 엘리먼트를 식별하거나, 모든 실시예의 범위를 커버하고자 할 의도도 아니다. 그 유일한 목적은 후에 제시되는 상세한 설명에 대한 도입부로서 간략화된 형태로 하나 이상의 실시예들의 개념을 제공하기 위함이다. The following description provides a simplified description of one or more embodiments in order to provide a basic understanding of embodiments of the invention. This section is not a comprehensive overview of all possible embodiments and is not intended to identify key elements or to cover the scope of all embodiments of all elements. Its sole purpose is to present the concept of one or more embodiments in a simplified form as a prelude to the more detailed description that is presented later.

이하에서는 실제 실험예를 기초로 본 발명의 내용을 추가적으로 설명하도록 하겠다.
Hereinafter, the contents of the present invention will be further described based on actual experimental examples.

[실시예][Example]

1. 분산 중합에 의한 폴리스타이렌 입자의 제조 과정1. Preparation process of polystyrene particles by dispersion polymerization

1.1 시료 및 구조1.1 Samples and structures

단량체와 개시제로는 스타이렌(99.9 %, Aldrich)과 2,2-아조비스이소부티로니트릴(AIBN, 99.9 %, Aldrich)을 사용하고, 용매로 에탄올(Aldrich, 99.9 %)과 초순수 물을 사용하였다. 안정화제로는 폴리바이닐피롤리돈(PVP, MW = 3x105g/mol,Junsei)을 사용하였으며, 시약의 구조는 아래 표 1에 나타내었다.As monomers and initiators, styrene (99.9%, Aldrich) and 2,2-azobisisobutyronitrile (AIBN, 99.9%, Aldrich) were used. Ethanol (Aldrich, 99.9% Respectively. Polyvinylpyrrolidone (PVP, MW = 3x105 g / mol, Junsei) was used as the stabilizer, and the structure of the reagent is shown in Table 1 below.

Styrene monomerStyrene monomer

Figure 112013007932504-pat00001
Figure 112013007932504-pat00001
2,2'-Azobis(isobutyronitrile) 2,2'-Azobis (isobutyronitrile)
Figure 112013007932504-pat00002
Figure 112013007932504-pat00002
EthanolEthanol
Figure 112013007932504-pat00003
Figure 112013007932504-pat00003
WaterWater
Figure 112013007932504-pat00004
Figure 112013007932504-pat00004
PolyvinylpyrrolidonePolyvinylpyrrolidone
Figure 112013007932504-pat00005
Figure 112013007932504-pat00005

1.2 제조1.2 Manufacturing

균일한 크기의 고분자로 이루어진 구형의 미세 입자를 합성하기 위해 알코올 및 유기용매를 분산매로 사용한 분산 중합법을 이용하였다.In order to synthesize spherical fine particles composed of homogeneous polymer, dispersion polymerization method using alcohol and organic solvent as a dispersion medium was used.

구체적인 합성 방법으로 우선 용매인 에탄올과 증류수에 안정화제인 폴리비닐피롤리돈(Poly(vinyl pyrrolidone), PVP, 분자량: 3.0■105g/mol)을 분산시킨 후 폴리비닐피롤리돈이 분산된 혼합액을 삼구 플라스크 용기에 넣었다. 이 후 스타이렌 단량체 내에 존재하는 중합억제제를 상용화된 충진 컬럼(inhibitor remover, Aldrich)을 통해 제거하고, 삼구 플라스크 용기에 있는 혼합액에 질소 기류 하에서 500rpm의 속도로 교반시켜 혼합시켰다. 반응 온도를 70℃로 고정 시킨 뒤 개시제인 2,2-아조비스이소부티로니트릴(2,2'-azobis (isobutyronitrile), AIBN)을 넣어주고, 중합시간을 12시간으로 맞췄으며, 반응이 종료 된 후 원심분리기를 이용하여 증류수를 이용하여 4500rpm, 3분의 조건으로 수차례 세척하였다. As a specific synthesis method, polyvinylpyrrolidone (PVP, molecular weight: 3.0 105 g / mol), which is a stabilizer, is first dispersed in ethanol and distilled water as a solvent, and then a mixed solution in which polyvinylpyrrolidone is dispersed is dispersed And placed in a flask. Thereafter, the polymerization inhibitor present in the styrene monomer was removed through a commercial filling column (inhibitor remover, Aldrich), and the mixture was stirred at a speed of 500 rpm under a nitrogen stream to mix the mixture in a three-neck flask. After the reaction temperature was fixed at 70 占 폚, 2,2'-azobis (isobutyronitrile), AIBN, which is an initiator, was added and the polymerization time was adjusted to 12 hours. And then washed several times with distilled water using a centrifuge at 4500 rpm for 3 minutes.

에탄올과 물의 양을 조절하여 입자 크기를 조절하고, 사용되는 시약의 양을 표 2에 나타내었다.The particle size was adjusted by adjusting the amount of ethanol and water, and the amount of reagent used is shown in Table 2.

TypeType StyreneStyrene EthanolEthanol WaterWater PVPPVP AIBNAIBN 1PS1PS 2.0g2.0 g 32.0g32.0 g 3.6g3.6 g 0.600g0.600g 0.080g0.080g 2PS2PS 6.0g6.0g 30.2g30.2 g 3.4g3.4 g 0.288g0.288 g 0.288g0.288 g 3PS3PS 6.0g6.0g 33.6g33.6 g 0.0g0.0 g 0.300g0.300 g 0.048g0.048g

1.3 분석1.3 Analysis

팽윤은 연속적으로 분산되어져 있는 상태에서의 삼투 압력 차이에 의해 이루어진다. 예를 들어 스타이렌과 같은 수용성 물질은 크기의 차이에 의해서 생기는 계면 전위의 차이로 인해 작은 곳에서 큰 곳으로 이동한다. 또한 불용성의 저 분자량의 고분자는 안정적인 에멀젼을 형성하는데 도움을 준다. 저 분자량의 고분자의 경우 높은 분자량의 고분자보다 엔트로피가 높다. 그리고 높은 엔트로피에 의해서 깁스 자유 에너지가 낮아지게 되고 그에 따라 입자에 팽윤되는 것이 증가한다. 이러한 팽윤 과정은 상대적으로 속도가 느리기 때문에, 모든 고분자 입자에 같은 화학 가능성을 유지하기 위해 같은 양의 오일을 흡수하게 된다. 마찬가지로, 입자에 오일 대신 단량체를 흡수 시킬 경우 입자를 성장 시킬 수도 있다. 대부분의 유화 중합의 경우 입자 내에 포함되어 있는 고분자의 분자량은 높고 분포도 또한 좁다. 그렇기 때문에 단량체에 팽윤되는 오일 또는 고분자 단량체의 양이 상대적으로 낮다. 하지만 분산중합에 경우 상대적으로 분자량의 분포도가 넓기 때문에, 낮은 분자량의 폴리머, 예를 들면 입자 내부에 존재하는 올리고머가 팽윤을 향상시키는 에이전트로 사용된다. The swelling is caused by the osmotic pressure difference in the continuously dispersed state. Water-soluble materials such as styrene, for example, migrate from small to large due to differences in interfacial potentials caused by differences in size. Insoluble, low molecular weight polymers also help to form stable emulsions. A low molecular weight polymer has a higher entropy than a high molecular weight polymer. And the higher entropy lowers the Gibbs free energy and hence the swelling of the particles. Because this swelling process is relatively slow, it absorbs the same amount of oil to maintain the same chemical potential in all polymer particles. Likewise, particles may be allowed to grow when they absorb the monomers instead of the oil in the particles. In most emulsion polymerization, the molecular weight of the polymer contained in the particles is high and the distribution is also narrow. Therefore, the amount of the oil or the polymer monomer swelling in the monomer is relatively low. However, in the case of dispersion polymerization, since the distribution of molecular weight is relatively large, a low molecular weight polymer such as an oligomer existing inside the particle is used as an agent for improving the swelling.

이와 같은 이유로 본 발명은 분산중합을 통하여 비구형의 입자 제조의 기본이 되는 균일한 크기(분산도 5% 미만)의 고분자로 이루어진 구형의 폴리스타이렌 입자를 합성하였다. For this reason, the present invention synthesizes spherical polystyrene particles composed of a polymer having a uniform size (dispersion of less than 5%), which is a basis for producing non-spherical particles through dispersion polymerization.

주사전자현미경을 통하여 합성된 폴리스타이렌 입자가 형태를 확인하였다. 도 2는 합성한 폴리스타이렌 입자의 주사전자현미경 사진이다. 도 2a는 용매로 물과 에탄올을 혼합하여 사용한 것으로 1마이크로미터 크기의 구형의 폴리스타이렌 입자가 합성되었음을 확인 할 수 있다. 도 2b와 도 2c의 경우는 에탄올만을 사용한 것으로 각 각 2마이크로미터와 3마이크로미터 크기의 구형의 폴리스타이렌 입자 합성되었음을 확인 할 수 있다. The morphology of the synthesized polystyrene particles was confirmed by scanning electron microscope. 2 is a scanning electron micrograph of synthesized polystyrene particles. FIG. 2A shows that spherical polystyrene particles having a size of 1 micrometer are synthesized by mixing water and ethanol as a solvent. In FIGS. 2B and 2C, only ethanol was used, and it was confirmed that spherical polystyrene particles each having a size of 2 micrometers and 3 micrometers were synthesized.

한편, 본 발명에서 비구형 입자를 제조하기 위해서는 입자의 분자량이 매우 중요하며, 이 경우 폴리스타이렌 입자는 높은 분자량 분포도를 가지는 것이 바람직하다. 입자의 분자량을 확인하기 위하여 겔 크로마토그래피를 측정하였고 도 3은 크기별 입자의 분자량을 측정한 결과이다. 측정 결과를 보면 확인 할 수 있듯이 입자의 분자량 분포도가 넓음을 확인할 수 있었다. 분자량의 분포도가 넓게 나타난 것으로 미루어 보아 가장 분포도가 넓게 나타난 1마이크로미터 크기의 폴리스타이렌 입자가 비구형 입자의 제조할 때 부피에 비례하여 팽윤되는 오일의 양이 가장 많을 것이라는 것을 추측할 수 있었다. 반대로 분자량의 분포도가 가장 좁게 나타난 3마이크로미터 크기의 폴리스타이렌 입자의 경우 부피에 비례하여 되는 오일의 양이 가장 적을 것으로 추측 된다. On the other hand, in the present invention, the molecular weight of the particles is very important for producing the non-spherical particles. In this case, the polystyrene particles preferably have a high molecular weight distribution. Gel chromatography was performed to confirm the molecular weight of the particles, and FIG. 3 shows the result of measuring the molecular weight of the particles by size. As can be seen from the measurement results, it was confirmed that the molecular weight distribution of the particles is broad. The distribution of the molecular weight was wide. As a result, it was presumed that the 1 micrometer size polystyrene particles having the broadest distribution showed the largest amount of oil swelling in proportion to the volume when producing the non-spherical particles. On the contrary, it is presumed that the amount of oil in proportion to the volume of the 3-micrometer-sized polystyrene particles having the narrowest molecular weight distribution is the smallest.

표 3는 겔 크로마토그래피의 결과를 수치로 나타낸 것이다. 합성 된 입자의 분자량 분포도가 모두 3 이상 것을 알 수 있다. Table 3 shows the results of the gel chromatography in numerical values. It can be seen that the molecular weight distribution diagrams of the synthesized particles are all 3 or more.

StyreneStyrene EthanolEthanol WaterWater AIBNAIBN PVPPVP SizeSize MnMn MwMw Polydispersity(=Mw/Mn)Polydispersity (= Mw / Mn) 2.0g2.0 g 32.0g32.0 g 3.6g3.6 g 0.080g0.080g 0.600g0.600g 1mm1mm 1329113291 4930949309 3.70993.7099 6.0g6.0g 30.2g30.2 g 3.4g3.4 g 0.048g0.048g 0.288g0.288 g 2mm2mm 5042250422 174193174193 3.45473.4547 6.0g6.0g 33.6g33.6 g 0.0g0.0 g 0.048g0.048g 0.300g0.300 g 3mm3mm 3693536935 117364117364 3.17763.1776

2. 온도 조절을 통한 비구형 입자의 제조 과정2. Process for manufacturing non-spherical particles through temperature control

2.1. 시료 및 구조2.1. Samples and structures

비구형 입자를 제조하기 위해 사용되는 구형의 입자로는 앞서 분산중합에 제조한 폴리스타이렌 입자(3μm, 25 wt%)를 사용하고, 용매로는 에탄올(Aldrich, 99.9 %)과 메탄올(Aldrich, 99.9 %), 증류수를 사용하였다. 계면활성제로 폴리(에틸렌글리콜)-블록-폴리(프로필렌글리콜)-블록-폴리(에틸렌글리콜)(Pluronic F108, BASF Corp.)을 사용하고, 팽윤 되는 오일로 데칸(Aldrich)을 사용하였다. 시약의 구조를 표 4에 나타내었다. As the spherical particles used for producing the non-spherical particles, polystyrene particles (3 μm, 25 wt%) prepared in the dispersion polymerization were used and ethanol (Aldrich, 99.9%) and methanol (Aldrich, 99.9% ) And distilled water were used. Blocking poly (ethylene glycol) (Pluronic F108, BASF Corp.) was used as the surfactant and swelling oil rode decane (Aldrich) was used. The structures of the reagents are shown in Table 4.

Polystyrene particlesPolystyrene particles

Figure 112013007932504-pat00006
Figure 112013007932504-pat00006
EthanolEthanol
Figure 112013007932504-pat00007
Figure 112013007932504-pat00007
MethanolMethanol
Figure 112013007932504-pat00008
Figure 112013007932504-pat00008
WaterWater
Figure 112013007932504-pat00009
Figure 112013007932504-pat00009
DecaneDecane
Figure 112013007932504-pat00010
Figure 112013007932504-pat00010
F108F108
Figure 112013007932504-pat00011
Figure 112013007932504-pat00011

2.2. 제조2.2. Produce

도 4는 비구형 입자의 제조 과정을 나타낸 모식도이다. 보통, 오일의 팽윤을 돕기 위해 계면활성제인 폴리(에틸렌글리콜)-블록-폴리(프로필렌 글리콜)-블록-폴리(에틸렌글리콜) 0.05g을 메탄올과 물의 혼합액 또는 에탄올과 물의 혼합액(60wt%) 5g에 분산 시켰다. 이후 분산 중합으로 합성된 폴리스타이렌 입자(3μm, 25wt%) 1g과 데칸 1g을 넣어준 뒤 닫힌계를 만들었다. 교반속도를 600rpm으로 고정시킨 뒤 열을 가하여 데칸을 폴리스타이렌에 팽윤 시킨 후 냉각을 통하여 상 분리를 시켰다. 가열 온도(60∼80℃)와 냉각 온도(10∼30℃)를 조절하여 데칸(Decane)의 흡수 양을 조절하고, 가열 시간과 냉각 시간을 각 각 6시간과 3시간으로 고정시켰다. 총 9시간의 반응을 종료하고 원심분리기를 이용하여 입자를 분리한 뒤 에탄올을 이용하여 4500rpm, 3분의 조건으로 몇 차례 세척을 하여 데칸과 계면활성제를 제거하였다.Fig. 4 is a schematic view showing a process for producing non-spherical particles. Usually, 0.05 g of poly (ethylene glycol) -block-poly (propylene glycol) -block-poly (ethylene glycol), which is a surfactant, is added to 5 g of a mixture of methanol and water or a mixture of ethanol and water (60 wt%) Lt; / RTI &gt; After that, 1 g of polystyrene particles (3 μm, 25 wt%) synthesized by dispersion polymerization and 1 g of decane were added, followed by a closed system. The stirring speed was fixed at 600 rpm and heat was applied to swell the decane in polystyrene, followed by phase separation through cooling. The amount of absorption of decane was controlled by adjusting the heating temperature (60 to 80 ° C) and the cooling temperature (10 to 30 ° C), and the heating time and the cooling time were fixed to 6 hours and 3 hours, respectively. After the reaction was completed for 9 hours, the particles were separated using a centrifuge and washed several times with ethanol at 4500 rpm for 3 minutes to remove decane and the surfactant.

2.2 분석2.2 Analysis

도 5는 흡수되는 오일에 양에 의한 입자의 형태를 나타낸 것이다. 에탄올과 증류수 내에서 반응 온도를 조절하여 입자의 형태를 조절한 것이다. 도 5a와 도 5b는 각 각 반응온도 60도에서의 광학현미경 사진과 주사전자현미경 사진이다. 도 5c와 도 5d는 각 각 반응온도 80도에서의 광학현미경 사진과 주사전자현미경 사진이다. 광학현미경 사진인 도 5a와 도 5c를 보면 입자에 흡수된 오일의 양이 차이를 보이게 된다. 60도의 경우 입자에 흡수 된 오일이 작은 것에 비하여 80도에서 반응을 진행하였을 경우 입자에 흡수 된 오일의 양이 큰 것을 확인할 수 있다. 원심분리기를 통하여 10도에서 오일을 제거한 뒤 주사전자현미경을 이용하여 측정한 결과가 도 5b와 도 5c의 사진이다. 광학현미경 사진에서 보인 것과 같이 흡수된 오일의 양에 따라서 각각 평평한 면을 지닌 구형의 입자와 디스크 모양의 입자로 형태가 변형되다는 것을 확인 할 수 있다. 앞서 도 6에서의 시뮬레이션 사진과 같은 결과가 나온 것을 확인 할 수 있다. Figure 5 shows the shape of particles by quantity in the oil being absorbed. The shape of particles is controlled by controlling the reaction temperature in ethanol and distilled water. 5A and 5B are an optical microscope photograph and a scanning electron microscope photograph at a reaction temperature of 60 deg. FIGS. 5C and 5D are optical micrographs and scanning electron micrographs at a reaction temperature of 80 deg. In FIGS. 5A and 5C, which are optical microscope photographs, the amount of oil absorbed in the particles is different. It can be seen that when the reaction was carried out at 80 ° C, the amount of oil absorbed in the particles was larger than that in the case of 60 ° C. 5B and 5C show the results of measurement using a scanning electron microscope after removing the oil at 10 degrees through a centrifugal separator. As shown in the optical microscope picture, it can be confirmed that the shapes are deformed into spherical particles and disk-shaped particles each having a flat surface depending on the amount of absorbed oil. It can be confirmed that the same result as the simulation picture shown in Fig. 6 has come out.

폴리스타이렌 입자에 오일이 될 경우 입자와 오일 사이의 표면 장력에 의해서 입자의 형태가 변형이 이루어진다. 이은 제조된 폴리스타이렌 입자의 경우 알코올과 증류수 혼합액에서 유리전이온도가 29도이기 때문에 가능한 것이다. When the polystyrene particles become oil, the shape of the particles is deformed by the surface tension between the particles and the oil. In the case of the prepared polystyrene particles, the glass transition temperature is 29 ° C in the mixture of alcohol and distilled water.

도 6는 입자와 오일의 표면장력에 따른 입자의 형태를 시뮬레이션으로 나타낸 것이다. 도 6에서 a는 폴리스타이렌을 나타낸 것이고, b는 오일을 나타낸 것이다. c의 경우 입자가 분산되어 있는 용매이다. a와 c에 작용하는 표면 장력과 a와 b에 작용하는 표면장력의 비(Tac/Tab)를 A라고 가정하고, b와 c에 작용하는 표면 장력과 a와 b에 작용하는 표면장력의 비(Tbc/Tab)를 B라고 가정할 경우, A < B의 경우 입자의 형태가 화산 분화구 모양으로 변형이 된다. 반대로 A > B의 경우 입자의 형태가 평평한 면을 지니게 되거나 디스크 모양으로 변형이 된다. 이것은 작용하는 표면 장력이 클수록 입자는 구형을 유지하려는 힘이 커지기 때문이다. Fig. 6 shows a simulation of the shape of particles according to the surface tension of particles and oil. In Fig. 6, a represents polystyrene and b represents oil. c is a solvent in which particles are dispersed. The ratio of the surface tension acting on a and c to the surface tension acting on a and b (Tac / Tab) is assumed to be A, the ratio of the surface tension acting on b and c and the surface tension acting on a and b Tbc / Tab) is assumed to be B, the shape of the particle is transformed into a volcanic crater shape when A <B. On the other hand, in the case of A> B, the particle shape has a flat surface or deforms into a disc shape. This is because the larger the surface tension acting, the greater the force of maintaining the spherical shape.

A < B의 경우 B의 표면장력이 크기 때문에 입자의 형태가 화산 분화구 모양으로 변형이 되며, 반대로 A > B의 경우는 A의 표면 장력이 크기 때문에 입자의 형태가 평평한 면을 지니거나 디스크 모양의 형태로 변형이 된다. 또한 a의 부피가 일정하고 b의 부피를 다르게 할 경우, b의 부피가 커질수록 a와 b에 사이의 표면장력이 작용하는 범위가 넓어져서 입자의 형태 변형이 b의 부피가 작을 때에 비하여 커진다. In the case of A <B, since the surface tension of B is large, the shape of the particle is transformed into a volcanic crater. Conversely, when A> B, A has a large surface tension, . When the volume of a is constant and the volume of b is different, the larger the volume of b is, the wider the range of surface tension between a and b becomes, and the morphological deformation of the particle becomes larger than when the volume of b is smaller.

도 7은 상 분리 시간에 의한 입자의 형태를 나타낸 것이다. 도 7a의 경우 가열 반응이 끝난 후 용매의 온도가 자연적으로 내려가면서 생기는 냉각 반응 없이 실온에서 상 분리를 시킨 뒤의 광학현미경 사진이다. 입자의 표면에 두 개의 오일이 방울이 보이는 것을 확인 할 수 있다. 도 7c의 경우는 가열 반응이 끝난 후 용매의 온도를 30도의 물을 순환시켜 3시간 동안 천천히 내려준 것이다. 입자의 표면에 한 개의 오일 방울이 보이는 것을 확인 할 수 있다. Fig. 7 shows the shape of particles by the phase separation time. FIG. 7A is an optical microscope image after phase separation at room temperature without cooling reaction resulting from the natural lowering of the temperature of the solvent after completion of the heating reaction. Two drops of oil appear on the surface of the particle. In the case of FIG. 7C, after the heating reaction, the temperature of the solvent was slowly lowered for 3 hours by circulating water at 30 degrees. One oil droplet can be seen on the surface of the particle.

그림 8에서 나타낸 것처럼 오일은 입자에 흡수 될 때 입자의 전체에서 흡수가 된다. 그러므로 가열 반응 후 냉각 반응 없이 상 분리를 시킬 경우 오일이 병합 되지 않은 상태에서 온도가 Tg 이하로 내려가게 되고 도 8a와 같이 입자 한 개에 두 개의 오일 방울이 보이는 것이다. 반대로 가열 반응 후 냉각 반응을 진행 할 경우 상 분리가 천천히 이루어지면서 밖으로 들어난 오일과 오일이 병합하게 되고 도 8c와 같이 입자 하나에 한 개의 오일 방울이 있는 것을 볼 수 있다. As shown in Figure 8, oil is absorbed throughout the particle as it is absorbed by the particle. Therefore, when the phase separation is performed without a cooling reaction after the heating reaction, the temperature drops below Tg in the state where the oil is not incorporated, and two oil droplets appear in one particle as shown in FIG. 8A. On the contrary, when the cooling reaction is carried out after the heating reaction, the phase separation is made slowly, and the oil and the oil which are outside are merged, and one oil droplet is observed in one particle as shown in FIG.

도 8b와 도 8d는 원심분리기를 이용한 세척을 통하여 오일 방울을 제거한 뒤에 측정한 주사전자현미경 사진이다. 도 8b의 경우 한 개의 입자에 두 개의 오일이 보이는 것을 도 8a에서 확인한 것과 오일을 제거하였을 경우 입자의 변형 된 부분이 두 군데 인 것을 확인 할 수 있다. 도 8d의 경우 한 개의 입자에 한 개의 오일이 보이는 것을 도 8c에서 확인한 것 과 같이 오일을 제거하였을 경우 입자의 변형 된 부분이 한 군데 인 것을 확인 할 수 있다. 동일한 양의 오일이 입자에 흡수되는 시간을 조절하고 상 분리 시간을 조절 할 경우 한 개의 입자에 여러 개의 오일이 상 분리 되는 것을 확인 할 수 있을 것이다.
8B and 8D are scanning electron micrographs obtained after removal of oil droplets through washing using a centrifugal separator. In FIG. 8B, it can be seen that two oils are observed on one particle, and that when the oil is removed, there are two deformed portions of the particle. In FIG. 8D, one oil is observed in one particle. As shown in FIG. 8C, when the oil is removed, it can be confirmed that the deformed portion of the particle is one. Controlling the amount of time that the same amount of oil is absorbed into the particles and adjusting the phase separation time will reveal phase separation of several oils in one particle.

입자의 형태를 조절하기 위해서는 온도에 의한 흡수되는 오일의 양을 조절 하는 방법과 상 분리 속도를 조절하는 것 이외에 용매를 변화시켜 표면장력을 조절하는 방법과 흡수되었던 오일이 용매로 녹아나오는 현상을 이용하는 방법을 개발하였다. In order to control the particle shape, it is necessary to control the amount of oil absorbed by the temperature and to control the surface tension by changing the solvent in addition to adjusting the phase separation rate and the phenomenon that the absorbed oil is dissolved in the solvent Method.

먼저 반응에 사용되는 입자의 용매에 의한 형태 조절은 물과 알코올의 비율을 조절한 연구가 이미 보고된 바 있다. 이에 용매의 종류에 따라 입자와 오일에 작용하는 표면장력을 조절한 연구를 진행하였다. 도 6에서 입자의 입자와 오일, 용매에 작용하는 표면장력을 조절하는 것으로 입자의 형태가 화산분화구 모양의 입자와 평평한 면을 지닌 입자, 그리고 디스크 모양의 입자로 조절이 가능하다는 것을 설명하였다. First, the control of the ratio of the water to the alcohol by the solvent of the particles used in the reaction has already been reported. In this study, the surface tension acting on particles and oil was controlled according to the kind of solvent. In FIG. 6, by controlling the surface tension acting on the particles, oil, and solvent of the particles, it is explained that the particle shape can be controlled by the volcanic crater-shaped particles, the particles having the flat surface, and the disk-shaped particles.

도 9a와 도 9c는 에탄올과 물 혼합액과 메탄올과 물 혼합액에서의 반응에 대한 주사전자현미경 사진이다. 도 9a의 경우 도 5과 도 7에서와 같이 입자의 형태가 평평한 면을 가지는 것을 확인 할 수 있다. 그러나 도 9c의 경우 입자의 형태가 화산 분화구 모양의 형태를 가지는 것을 확인 할 수 있다. 메탄올과 물 혼합액의 경우 에탄올과 물 혼합액 보다 용매와 입자 또는 용매와 오일에 작용하는 표면장력이 증가한다. 하지만 상대적으로 입자와 오일 사이에 작용하는 표면장력이 감소진다. 이러한 이유로 입자의 형태가 화산 분화구 모양의 형태를 가지는 것이다. FIGS. 9A and 9C are scanning electron micrographs of reactions in a mixture of ethanol and water and a mixture of methanol and water. FIG. In the case of FIG. 9A, it can be seen that the particle shape has a flat surface as shown in FIG. 5 and FIG. However, in the case of FIG. 9c, it can be seen that the shape of the particle is a volcanic crater-like shape. In the case of the mixture of methanol and water, the surface tension acting on the solvent and the particles or on the solvent and the oil is higher than that of the mixture of ethanol and water. However, the surface tension acting between the particles and the oil relatively decreases. For this reason, the shape of the particles is a volcanic crater-like shape.

도 10은 원자간력 현미경을 통하여 측정한 사진으로 입자의 형태가 화산분화구 모양 또는 평평한 부분을 지닌 입자의 형태라는 것을 확인할 수 있다. 도 9b와 도 9d는 변형된 부분의 크기를 측정한 그래프이다. 가열 온도를 천천히 증가시켜 주는 방법으로 오일의 흡수를 느리게 함으로써, 모든 입자가 같은 양의 오일을 흡수하게 하였다. (b)와 (d)는 흡수된 오일의 양이 비슷하다는 것을 확인시켜 준다.
FIG. 10 is a photograph taken through an atomic force microscope, and it can be confirmed that the shape of the particle is a shape of a volcanic crater or a particle having a flat portion. 9B and 9D are graphs showing the sizes of deformed portions. By slowly increasing the heating temperature, the absorption of the oil was slowed so that all the particles could absorb the same amount of oil. (b) and (d) confirm that the amount of oil absorbed is similar.

다음으로, 흡수되었던 오일이 용매로 녹아나오는 현상을 이용하는 방법의 경우, 용매를 냉각시키는 온도를 조절함으로써 입자의 형태 변형을 조절 할 수 있다. Next, in the case of using a phenomenon in which the absorbed oil is dissolved in the solvent, the shape deformation of the particles can be controlled by controlling the temperature at which the solvent is cooled.

오일이 데칸인 경우 메탄올과 물 또는 에탄올과 물 혼합액에서 온도가 높을 경우 혼합액에 녹게 된다. 이러한 현상은 입자에 흡수된 데칸에서도 발생한다. When the oil is decane, it is dissolved in a mixture of methanol and water or a mixture of ethanol and water when the temperature is high. This phenomenon also occurs in the decane absorbed in the particles.

도 8a를 보면 냉각 온도를 10도로 고정할 경우 흡수되어져 있는 오일의 크기가 가장 큰 것을 알 수 있다. 반면 40도의 경우 흡수되어져 있는 오일의 크기가 가장 작다. 이것은 그림 11에 의해 확인 할 수 있다. 도 11a의 경우 평평한 면의 크기가 가장 크다. 반면에 도 11b와 도 11c는 평평한 면의 크기가 도 11a보다 작은데 그 중 도 11c의 경우가 가장 작다. 도 11a의 경우 그림 8a에서 10도 일 때의 결과이고 도 11b와 도 11c는 각 각 30도와 40도에서의 결과이다. 가열 반응에서는 교반을 함께 진행하여 주지만 냉각 반응에서는 교반을 하지 않는다. 교반을 시켜줄 경우 오일의 크기가 작아지기 때문에 오일이 입자에 흡수가 된다. 그러나 교반을 시켜주지 않을 경우 오일은 안정한 상태를 유지하기 위하여 표면적을 줄이게 되고 그로 인하여 서로 병합된다. 또한 용매가 물과 알코올의 혼합액이기 때문에 오일은 용매와 상분리가 이루어진다. 이러한 이유로 입자에 흡수되는 오일의 양이 줄어들게 되고 반대로 입자 내부에 존재하는 오일들이 용매로 녹아나오게 되는 것이다. 그리고 이러한 현상은 온도가 높을수록 오일의 확산 속도가 증가하기 때문에 도 11c의 경우가 평평한 면이 가장 작은 것이다. 메탄올과 물의 혼합액에서의 반응 또한 같은 결과가 나타난다. 도 15b와 같이 오일은 10도에서 가장 많이 흡수가 되어져 있고, 40도에서 가장 적게 흡수가 되어져 있다. 8A, when the cooling temperature is fixed at 10 degrees, it can be seen that the size of the absorbed oil is the largest. On the other hand, the oil absorbed at 40 ° C is the smallest. This can be confirmed by Figure 11. 11A, the size of the flat surface is the largest. On the other hand, Figs. 11B and 11C show that the size of the flat surface is smaller than that of Fig. 11A, and the case of Fig. 11C is the smallest. FIG. 11A shows the result at 10 degrees in FIG. 8A, and FIG. 11B and FIG. 11C show the results at 30 degrees and 40 degrees, respectively. In the heating reaction, stirring is carried out together, but stirring is not performed in the cooling reaction. When the oil is agitated, the size of the oil becomes small, so that the oil is absorbed by the particles. However, if the oil is not stirred, the surface area of the oil is reduced in order to maintain a stable state, and thereby the oil is merged with each other. Since the solvent is a mixture of water and alcohol, the oil is phase-separated from the solvent. For this reason, the amount of oil absorbed in the particles is reduced, and the oil existing in the particles is dissolved in the solvent. In this case, since the diffusion speed of the oil increases as the temperature increases, the flat surface of FIG. 11c is the smallest. The reaction in the mixture of methanol and water also has the same result. As shown in Fig. 15B, the oil is absorbed most at 10 degrees and the least at 40 degrees.

그러나 에탄올과 물의 혼합액보다 동일 온도에서의 데칸의 용해도가 낮기 때문에 도 12c와 같이 입자의 변형이 크다. 하지만 같은 이유로 흡수되는 데칸의 양도 적기 때문에 데칸 방울이 하나로 병합하는데 시간이 오래 걸리게 되고 병합되기 전에 온도가 Tg 이하로 내려가게 되어 입자의 형태가 도 12a와 같이 나타난다.
However, since the solubility of decane at the same temperature is lower than that of a mixture of ethanol and water, the deformation of the particles is large as shown in Fig. 12C. However, due to the small amount of decane absorbed for the same reason, it takes a long time for the decane bubbles to merge into one, and the temperature drops below Tg before merging, and the shape of the particles appears as shown in FIG.

3. 선택적인 상호 작용에 의한 비구형 입자의 자기 조립3. Self-assembly of non-spherical particles by selective interaction

3.1. 시료 및 구조3.1. Samples and structures

비구형 입자의 자기조립을 위해 앞선 과정에 의해 제조한 비구형의 폴리스타이렌 입자와 분산중합에 의해 제조한 구형의 폴리스타이렌 입자를 사용하고, 용매로 에탄올과 증류수를 사용하였다.Non - spherical polystyrene particles prepared by the above process and spherical polystyrene particles prepared by dispersion polymerization were used for self - assembly of non - spherical particles, and ethanol and distilled water were used as solvents.

3.2. 제조 및 분석3.2. Manufacturing and Analysis

3.2.1. 평평한 면을 지닌 비구형 입자의 자기조립3.2.1. Self-assembly of non-spherical particles with flat faces

도 13은 평평한 면을 지닌 비구형 입자의 자기조립 과정을 나타낸 모식도이다. 앞서 제조한 평평한 면을 지닌 비구형의 폴리스타이렌 입자를 원심분리기를 통하여 입자를 분리한 뒤 증류수를 통하여 4500rpm, 3분의 조건으로 몇 차례 세척하였다.13 is a schematic view showing a self-assembly process of non-spherical particles having a flat surface. The non-spherical polystyrene particles having the flat surface prepared above were separated through a centrifuge and washed several times at 4500 rpm for 3 minutes through distilled water.

비구형 입자들을 제조할 때 입자의 표면장력을 감소시키기 위하여 계면활성제를 사용하였다. 그리고 계면활성제는 입자가 된 상태에서 소수성의 부분이 표면에 붙게 되고, 온도가 Tg 이하로 내려가면서 입자 표면과 결합하게 된다. 그러나 데칸과의 표면장력이 작용하는 부분에는 계면활성제가 결합하지 않게 된다. 원심분리기를 이용한 세척을 통하여 잔여 계면활성제를 제거하고 친수성 용매에 넣게 되면 입자들은 계면활성제가 있는 부분은 친수성이지만 오일이 있던 부분은 계면활성제가 존재하지 않아 소수성이기 때문에 소수성 부분끼리 자기 조립하게 된다. Surfactants were used to reduce the surface tension of the particles when manufacturing non-spherical particles. When the surfactant becomes a particle, a hydrophobic part is attached to the surface, and the temperature is lowered to Tg or less and bonded to the particle surface. However, the surfactant does not bind to the portion where the surface tension with decane acts. When the residual surfactant is removed by centrifugal separation and the surfactant is removed in the hydrophilic solvent, the particles are hydrophilic in the portion having the surfactant, but the hydrophobic portion is self-assembled because the surfactant is not present in the portion where the oil exists.

그래서 간접적으로 계면활성제가 결합되는 것과 같이 소수성의 산화철입자를 계면활성제를 대신 이용하여 반응을 진행하였다. 그 결과로 도 15와 같이 오일이 상 분리 되어 있던 부분을 제외한 나머지 부분에 산화철 입자가 결합되어 있는 것을 확인 할 수 있었다.
Thus, the reaction was carried out using a hydrophobic iron oxide particle instead of a surfactant such that a surfactant was indirectly bonded. As a result, it was confirmed that the iron oxide particles were bonded to the remaining portions except for the oil-phase separated portion as shown in Fig.

3.2.2. 화산 분화구 모양을 지닌 비구형 입자와 구형 입자의 자기조립3.2.2. Self-assembly of non-spherical and spherical particles with volcanic crater-like shapes

도 15는 화산 분화구 모양을 지닌 비구형 입자와 구형입자의 자기조립 과정을 나타낸 모식도이다. 앞서 제조한 화산 분화구 모양을 지닌 비구형 입자와 분산중합에 의해 합성한 구형의 폴리스타이렌 입자를 원심분리기를 통하여 입자를 분리한 뒤 에탄올을 통하여 4500rpm, 3분의 조건으로 몇 차례 반복하여 세척하였다. 이후 비구형의 입자와 구형의 입자를 2 : 1의 비율로 혼합 한 뒤 원심분리기를 통하여 분리한 뒤 증류수를 이용하여 몇 차례 세척하였다.15 is a schematic view showing a self-assembly process of non-spherical particles and spherical particles having a volcanic crater shape. The spherical polystyrene particles synthesized by the above-described volcanic crater-shaped particles and the spherical polystyrene particles synthesized by the dispersion polymerization were separated and separated by centrifugal separation, and then washed several times with ethanol at 4500 rpm for 3 minutes. Then, non-spherical particles and spherical particles were mixed at a ratio of 2: 1, separated through a centrifuge, and washed several times with distilled water.

도 16은 선택적인 상호 작용에 의한 입자의 자기 조립 결과를 나타낸 사진이다. 도 16a와 도 16b는 각 각 에탄올과 물 혼합액에서 반응을 진행한 것으로 평평한 면을 지닌 입자들끼리 자기조립 시킨 것을 나타낸 광학현미경 사진과 주사전자현미경 사진이다. 앞서 설명한 것과 같이 입자의 변형된 부분만 소수성을 띄기 때문에 친수성 용매 내에서 입자의 평평한 부분끼리 선택적으로 자기 조립되었다. 최종적으로 입자의 형태가 아령모양이 되는 것을 확인 할 수 있다. 또한 오일이 하나로 병합되기 전에 Tg 이하로 온도를 내려주어 여러 개의 변형 된 부분을 지닌 입자의 경우 친수성 용매 내에서 다양한 형태로 자기 조립 되는 것을 그림 24를 통해 확인 할 수 있다. 16 is a photograph showing the result of self-assembly of particles by selective interaction. FIGS. 16A and 16B are optical micrographs and scanning electron micrographs showing that particles having a flat surface are self-assembled in a reaction mixture of ethanol and water, respectively. As described above, since the deformed portions of the particles are hydrophobic, the flat portions of the particles are selectively self-assembled in the hydrophilic solvent. Finally, it can be confirmed that the shape of the particles becomes dumbbell shape. Figure 24 shows that particles with multiple deformed parts self-assemble in various forms in a hydrophilic solvent by lowering the temperature below Tg before the oil is merged into one.

메탄올과 물 혼합액에서 반응을 진행한 것으로 화산 분화구 모양을 지닌 입자의 경우 구형의 입자와 자기조립 시킬 수 있다. 도 16c와 도 16d는 각 각 메탄올과 물 혼합액에서 반응을 진행한 것으로 화산 분화구 모양을 지닌 입자와 구형의 입자를 자기조립 시킨 것을 나타낸 광학현미경 사진과 주사전자현미경 사진이다. 폴리스타이렌 입자의 안정화제로 사용된 폴리바이닐피릴리돈(PVP)는 초기에 에탄올에서는 안정화제 역할을 하지만 제조된 소수성을 띄는 입자와 함께 친수성 용매에 분산하게 되면 안정화제로의 역할을 하지 못하게 되어 화산 분화구 모양의 변형 된 부분과 구형의 입자가 자기 조립 된다고 추측된다. 최종적으로 트라이머 형태로 자기 조립되는 것을 확인 할 수 있다.
The reaction was carried out in a mixture of methanol and water, and particles having a volcanic crater shape can be self-assembled with spherical particles. FIGS. 16C and 16D are photomicrographs and scanning electron microscope photographs showing that the reaction proceeds in a mixture of methanol and water, respectively, and self-assembled particles of a volcanic crater-shaped particle and a spherical particle. FIG. Polvinylpyrrolidone (PVP) used as a stabilizer of polystyrene particles initially acts as a stabilizer in ethanol, but when dispersed in a hydrophilic solvent together with the hydrophobic particles produced, it can not act as a stabilizer, And the spherical particles are self-assembled. Finally, it can be confirmed that self-assembly is performed in the form of a trimmer.

3.2.3. 평평한 면을 지닌 비구형 입자와 소수성 기판과의 상호작용3.2.3. Interaction between non-spherical particles with a flat surface and a hydrophobic substrate

도 7은 평평한 면을 지닌 비구형 입자와 소수성 기판과의 상호작용을 나타낸 모식도 이다. 우선 실리콘 기판위에 폴리스타이렌을 녹인 용액을 2000rpm, 1분의 조건으로 스핀 코팅을 통하여 필름 형태로 제조한 후 증류수가 들어있는 비커 안에 넣어 주었다. 이후 원심분리기를 통하여 4500rpm, 3분의 조건으로 입자를 분리한 평평한 면을 지닌 비구형의 폴리스타이렌 입자를 기판이 담겨 있는 비커 안에 넣어준 뒤 장시간 반응 시켰다.7 is a schematic diagram showing the interaction between a non-spherical particle having a flat surface and a hydrophobic substrate. First, a polystyrene-dissolved solution on a silicon substrate was spin-coated at 2000 rpm for 1 minute to form a film, which was then placed in a beaker containing distilled water. Thereafter, the non-spherical polystyrene particles having flat faces separated from each other at 4500 rpm for 3 minutes through a centrifuge were put into a beaker containing the substrate and reacted for a long time.

도 18은 평평한 면을 지닌 입자를 소수성 물질로 코팅한 기판 위에 선택적으로 위치시킨 것이다. 입자의 분산액의 농도를 낮춤으로 하여 입자끼리의 자기조립을 줄임으로써 기판위에 선택적으로 위치시킬 수 있다.
Fig. 18 shows a state in which particles having a flat surface are selectively placed on a substrate coated with a hydrophobic substance. By reducing the concentration of the dispersion of particles, the particles can be selectively placed on the substrate by reducing self-assembly among the particles.

4. 고갈력에 의한 비구형 입자와 구형 입자의 자기조립Self-assembly of non-spherical particles and spherical particles by depletion force

메탄올과 물 혼합액에서 제조한 화산 분화구 모양을 지닌 입자와 구형의 입자의 자기조립 방법은 소수성 성질을 이용한 방법 외에도 고갈력(depletion force)을 이용하여 자기조립 시킬 수 있다. 콜로이드 입자를 폴리머가 용해 된 용매에 분산시키게 되면 각 각의 입자는 일정 공간이 폴리머 분자에 의해 둘러싸여져 있게 된다. 이러한 이유로 입자들은 서로 조립 되지 않고 독립되어있지만 만약 입자의 유동에 의해서 이러한 공간이 겹쳐지게 될 경우 겹쳐지는 공간을 제외한 나머지 공간이 폴리머 분자에 의해 둘러싸여지게 되고 특정한 힘에 의해 입자들이 결합하게 된다. 이렇듯 폴리머 분자의 엔트로피를 증가하게 하기 위해서 콜로이드 입자의 결합을 유도하게 되는데, 여기서 엔트로피에 의한 힘을 고갈력이라 부른다. 이처럼 화산 분화구 모양의 입자와 구형의 입자를 폴리머가 용해 된 용매에 분산시키게 되면 화산 분화구 모양과 구형의 입자가 자기 조립된다. 특정 부분인 화산 분화구 모양과 구형의 입자가 결합하는 것은 구형의 부분은 겹치는 공간이 적기 때문에 그만큼 고갈력이 낮지만 화산분화구 모양의 경우 겹쳐지는 공간이 넓기 때문에 그만큼 고갈력이 높아지고 입자가 자기 조립되는 것이다. 도 19는 시간에 따른 입자의 자기조립을 보여주는 광학현미경 사진이다. 초기 화산분화구 모양의 경계 부근과 겹쳐지지만 시간이 지날수록 높은 고갈력을 가지게 되는 부분으로 입자가 이동하여 자기 조립되는 것을 확인 할 수 있다. The self-assembly method of volcanic crater-shaped particles and spherical particles prepared from a mixture of methanol and water can be self-assembled by using a depletion force in addition to a method using hydrophobic properties. When the colloidal particles are dispersed in the solvent in which the polymer is dissolved, each particle is surrounded by the polymer molecules in a certain space. For this reason, the particles are not assembled together but are independent of each other. However, if these spaces are overlapped by the flow of the particles, the remaining space except the overlapping space is surrounded by the polymer molecules, and the particles are bonded by a specific force. In order to increase the entropy of the polymer molecules, the binding of the colloidal particles is induced. Here, the force due to the entropy is referred to as the depletion force. When volcanic crater-shaped particles and spherical particles are dispersed in the polymer dissolved solvent, volcanic crater-shaped and spherical particles self-assemble. The combination of volcanic crater and spherical particles, which is a specific part of the volcanic crater, combines with spherical particles because the spherical parts have less space for overlapping, resulting in lower depletion potential. However, since the volcanic crater shape has a larger overlapping space, will be. 19 is an optical micrograph showing the self-assembly of particles with time. Although it overlaps with the crater boundary of the initial volcanic crater, it can be confirmed that the particles move and self-assemble as a part that has a high depletion force with time.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다. The description of the disclosed embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to these embodiments will be readily apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the invention. Thus, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.

Claims (18)

삭제delete 삭제delete a) 알코올 및 물을 포함하는 용매를 준비하는 단계;
b) 상기 용매에 폴리스타이렌 입자 및 탄화수소 오일을 첨가하는 단계;
c) 상기 용매 내의 폴리스타이렌의 유리전이온도 이상으로 가온시켜 폴리스타이렌 입자를 팽윤시키는 단계;
d) 상기 탄화수소 오일과 상기 폴리스타이렌 입자가 상분리 시키도록 냉각시키는 단계; 및
e) 상기 상분리된 탄화수소 오일을 제거하는 단계를 포함하는, 비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법으로서,
상기 탄화수소 오일은 용매의 가온에 의해 용매에 용해되어 폴리스타이렌 입자 내로 흡수되어 폴리스타이렌 입자를 팽윤시키고 냉각에 의해 용매에 불용성되어 폴리스타이렌 입자와 상분리가 일어나는 탄화수소계 화합물이며,
상기 냉각 속도를 달리함에 따라, 상기 비구형 콜로이드 입자 생성물의 형태를 제어하는,
비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법.
a) preparing a solvent comprising an alcohol and water;
b) adding polystyrene particles and a hydrocarbon oil to the solvent;
c) heating the polystyrene particles above the glass transition temperature of the polystyrene in the solvent to swell the polystyrene particles;
d) cooling the hydrocarbon oil and the polystyrene particles to phase-separate; And
e) removing the phase-separated hydrocarbon oil, comprising the steps of:
The hydrocarbon oil is a hydrocarbon compound which is dissolved in a solvent by heating the solvent and absorbed into the polystyrene particles to swell the polystyrene particles and insoluble in the solvent by cooling to cause phase separation with the polystyrene particles.
Controlling the shape of the non-spherical colloidal particle product by varying the cooling rate,
A method of making non-spherical colloidal particles.
제 3항에 있어서,
상기 냉각 속도를 천천히 하여, 상기 비구형 콜로이드 입자 생성물의 표면에 다수의 딤플(dimple)을 형성하는,
비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법.
The method of claim 3,
Slowing the cooling rate to form a plurality of dimples on the surface of the non-spherical colloidal particle product,
A method of making non-spherical colloidal particles.
제 3항에 있어서,
상기 냉각 속도를 빠르게 하여, 상기 비구형 콜로이드 입자 생성물의 표면에 하나의 딤플(dimple)을 형성하는,
비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법.
The method of claim 3,
Wherein the cooling rate is increased to form a dimple on the surface of the non-spherical colloidal particle product,
A method of making non-spherical colloidal particles.
a) 알코올 및 물을 포함하는 용매를 준비하는 단계;
b) 상기 용매에 폴리스타이렌 입자 및 탄화수소 오일을 첨가하는 단계;
c) 상기 용매 내의 폴리스타이렌의 유리전이온도 이상으로 가온시켜 폴리스타이렌 입자를 팽윤시키는 단계;
d) 상기 탄화수소 오일과 상기 폴리스타이렌 입자가 상분리 시키도록 냉각시키는 단계; 및
e) 상기 상분리된 탄화수소 오일을 제거하는 단계를 포함하는, 비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법으로서,
상기 탄화수소 오일은 용매의 가온에 의해 용매에 용해되어 폴리스타이렌 입자 내로 흡수되어 폴리스타이렌 입자를 팽윤시키고 냉각에 의해 용매에 불용성되어 폴리스타이렌 입자와 상분리가 일어나는 탄화수소계 화합물이며,
상기 알코올의 종류를 조절함에 따라, 상기 비구형 콜로이드 입자 생성물의 형태를 제어하는,
비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법.
a) preparing a solvent comprising an alcohol and water;
b) adding polystyrene particles and a hydrocarbon oil to the solvent;
c) heating the polystyrene particles above the glass transition temperature of the polystyrene in the solvent to swell the polystyrene particles;
d) cooling the hydrocarbon oil and the polystyrene particles to phase-separate; And
e) removing the phase-separated hydrocarbon oil, comprising the steps of:
The hydrocarbon oil is a hydrocarbon compound which is dissolved in a solvent by heating the solvent and absorbed into the polystyrene particles to swell the polystyrene particles and insoluble in the solvent by cooling to cause phase separation with the polystyrene particles.
Controlling the type of the alcohol to control the shape of the non-spherical colloidal particle product,
A method of making non-spherical colloidal particles.
삭제delete a) 알코올 및 물을 포함하는 용매를 준비하는 단계;
b) 상기 용매에 폴리스타이렌 입자 및 탄화수소 오일을 첨가하는 단계;
c) 상기 용매 내의 폴리스타이렌의 유리전이온도 이상으로 가온시켜 폴리스타이렌 입자를 팽윤시키는 단계;
d) 상기 탄화수소 오일과 상기 폴리스타이렌 입자가 상분리 시키도록 냉각시키는 단계; 및
e) 상기 상분리된 탄화수소 오일을 제거하는 단계를 포함하는, 비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법으로서,
상기 탄화수소 오일은 용매의 가온에 의해 용매에 용해되어 폴리스타이렌 입자 내로 흡수되어 폴리스타이렌 입자를 팽윤시키고 냉각에 의해 용매에 불용성되어 폴리스타이렌 입자와 상분리가 일어나는 탄화수소계 화합물이며,
상기 폴리스타이렌, 상기 탄화수소 오일 및 상기 용매 간의 표면 장력을 제어하여, 상기 비구형 콜로이드 입자 생성물의 형태를 제어하고,
상기 폴리스타이렌(a)과 상기 용매(c)에 작용하는 표면 장력(Tac)과 상기 폴리스타이렌(a)과 상기 탄화수소 오일(b)에 작용하는 표면장력(Tab)의 비(Tac/Tab)를 A라고 정의하고,
상기 탄화수소 오일(b)와 상기 용매(c)에 작용하는 표면 장력(Tbc)과 상기 폴리스타이렌(a)와 상기 탄화수소 오일(b)에 작용하는 표면장력(Tab)의 비(Tbc/Tab)를 B라고 정의하는 경우에,
A < B로 제어하여, 상기 비구형 콜로이드 입자 생성물의 형태를 화산 분화구 모양으로 변형하는,
비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법.
a) preparing a solvent comprising an alcohol and water;
b) adding polystyrene particles and a hydrocarbon oil to the solvent;
c) heating the polystyrene particles above the glass transition temperature of the polystyrene in the solvent to swell the polystyrene particles;
d) cooling the hydrocarbon oil and the polystyrene particles to phase-separate; And
e) removing the phase-separated hydrocarbon oil, comprising the steps of:
The hydrocarbon oil is a hydrocarbon compound which is dissolved in a solvent by heating the solvent and absorbed into the polystyrene particles to swell the polystyrene particles and insoluble in the solvent by cooling to cause phase separation with the polystyrene particles.
Controlling the surface tension between the polystyrene, the hydrocarbon oil and the solvent to control the shape of the non-spherical colloidal particle product,
(Tac / Tab) of the surface tension (Tac) acting on the polystyrene (a) and the solvent (c) and the surface tension (Tab) acting on the polystyrene (a) and the hydrocarbon oil Define,
(Tbc / Tab) of the surface tension (Tbc) acting on the hydrocarbon oil (b) and the solvent (c) and the surface tension (Tab) acting on the polystyrene (a) and the hydrocarbon oil In this case,
A < B to transform the shape of the non-spherical colloidal particle product into a volcanic crater shape,
A method of making non-spherical colloidal particles.
a) 알코올 및 물을 포함하는 용매를 준비하는 단계;
b) 상기 용매에 폴리스타이렌 입자 및 탄화수소 오일을 첨가하는 단계;
c) 상기 용매 내의 폴리스타이렌의 유리전이온도 이상으로 가온시켜 폴리스타이렌 입자를 팽윤시키는 단계;
d) 상기 탄화수소 오일과 상기 폴리스타이렌 입자가 상분리 시키도록 냉각시키는 단계; 및
e) 상기 상분리된 탄화수소 오일을 제거하는 단계를 포함하는, 비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법으로서,
상기 탄화수소 오일은 용매의 가온에 의해 용매에 용해되어 폴리스타이렌 입자 내로 흡수되어 폴리스타이렌 입자를 팽윤시키고 냉각에 의해 용매에 불용성되어 폴리스타이렌 입자와 상분리가 일어나는 탄화수소계 화합물이며,
상기 폴리스타이렌, 상기 탄화수소 오일 및 상기 용매 간의 표면 장력을 제어하여, 상기 비구형 콜로이드 입자 생성물의 형태를 제어하고,
상기 폴리스타이렌(a)과 상기 용매(c)에 작용하는 표면 장력(Tac)과 상기 폴리스타이렌(a)과 상기 탄화수소 오일(b)에 작용하는 표면장력(Tab)의 비(Tac/Tab)를 A라고 정의하고,
상기 탄화수소 오일(b)와 상기 용매(c)에 작용하는 표면 장력(Tbc)과 상기 폴리스타이렌(a)와 상기 탄화수소 오일(b)에 작용하는 표면장력(Tab)의 비(Tbc/Tab)를 B라고 정의하는 경우에,
A > B로 제어하여, 상기 비구형 콜로이드 입자 생성물의 형태를 평평한 면 또는 디스크 모양으로 변형하는,
비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법.
a) preparing a solvent comprising an alcohol and water;
b) adding polystyrene particles and a hydrocarbon oil to the solvent;
c) heating the polystyrene particles above the glass transition temperature of the polystyrene in the solvent to swell the polystyrene particles;
d) cooling the hydrocarbon oil and the polystyrene particles to phase-separate; And
e) removing the phase-separated hydrocarbon oil, comprising the steps of:
The hydrocarbon oil is a hydrocarbon compound which is dissolved in a solvent by heating the solvent and absorbed into the polystyrene particles to swell the polystyrene particles and insoluble in the solvent by cooling to cause phase separation with the polystyrene particles.
Controlling the surface tension between the polystyrene, the hydrocarbon oil and the solvent to control the shape of the non-spherical colloidal particle product,
(Tac / Tab) of the surface tension (Tac) acting on the polystyrene (a) and the solvent (c) and the surface tension (Tab) acting on the polystyrene (a) and the hydrocarbon oil Define,
(Tbc / Tab) of the surface tension (Tbc) acting on the hydrocarbon oil (b) and the solvent (c) and the surface tension (Tab) acting on the polystyrene (a) and the hydrocarbon oil In this case,
A> B to transform the shape of the non-spherical colloidal particle product into a flat surface or disk shape,
A method of making non-spherical colloidal particles.
a) 알코올 및 물을 포함하는 용매를 준비하는 단계;
b) 상기 용매에 폴리스타이렌 입자 및 탄화수소 오일을 첨가하는 단계;
c) 상기 용매 내의 폴리스타이렌의 유리전이온도 이상으로 가온시켜 폴리스타이렌 입자를 팽윤시키는 단계;
d) 상기 탄화수소 오일과 상기 폴리스타이렌 입자가 상분리 시키도록 냉각시키는 단계; 및
e) 상기 상분리된 탄화수소 오일을 제거하는 단계를 포함하는, 비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법으로서,
상기 탄화수소 오일은 용매의 가온에 의해 용매에 용해되어 폴리스타이렌 입자 내로 흡수되어 폴리스타이렌 입자를 팽윤시키고 냉각에 의해 용매에 불용성되어 폴리스타이렌 입자와 상분리가 일어나는 탄화수소계 화합물이며,
상기 냉각 온도를 제어하여, 상기 비구형 콜로이드 입자 생성물의 형태를 제어하는,
비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법.
a) preparing a solvent comprising an alcohol and water;
b) adding polystyrene particles and a hydrocarbon oil to the solvent;
c) heating the polystyrene particles above the glass transition temperature of the polystyrene in the solvent to swell the polystyrene particles;
d) cooling the hydrocarbon oil and the polystyrene particles to phase-separate; And
e) removing the phase-separated hydrocarbon oil, comprising the steps of:
The hydrocarbon oil is a hydrocarbon compound which is dissolved in a solvent by heating the solvent and absorbed into the polystyrene particles to swell the polystyrene particles and insoluble in the solvent by cooling to cause phase separation with the polystyrene particles.
Controlling the cooling temperature to control the shape of the non-spherical colloidal particle product,
A method of making non-spherical colloidal particles.
제 3항 내지 제 6항, 제 8항 및 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비구형 콜로이드 입자 생성물의 형태는, 하나의 딤플을 가지는 형태, 다수의 딤플을 가지는 형태, 평평한 면을 가지는 형태, 디스크 모양의 면을 가지는 형태 및 화산구 모양을 가지는 형태를 포함하는,
비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법.
10. The method according to any one of claims 3 to 6, 8, and 9,
The shape of the non-spherical colloidal particle product may be any shape including a shape having one dimple, a shape having a plurality of dimples, a shape having a flat surface, a shape having a disc-shaped surface,
A method of making non-spherical colloidal particles.
a) 알코올 및 물을 포함하는 용매를 준비하는 단계;
b) 상기 용매에 폴리스타이렌 입자 및 탄화수소 오일을 첨가하는 단계;
c) 상기 용매 내의 폴리스타이렌의 유리전이온도 이상으로 가온시켜 폴리스타이렌 입자를 팽윤시키는 단계;
d) 상기 탄화수소 오일과 상기 폴리스타이렌 입자가 상분리 시키도록 냉각시키는 단계; 및
e) 상기 상분리된 탄화수소 오일을 제거하는 단계를 포함하는, 비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법으로서,
상기 탄화수소 오일은 용매의 가온에 의해 용매에 용해되어 폴리스타이렌 입자 내로 흡수되어 폴리스타이렌 입자를 팽윤시키고 냉각에 의해 용매에 불용성되어 폴리스타이렌 입자와 상분리가 일어나는 탄화수소계 화합물이며,
상기 용매는 계면활성제를 포함하고,
탄화수소 오일이 제거된 후, 상기 탄화수소 오일이 제거된 상기 폴리스타이렌 입자 면은 소수성을 띄고 다른 폴리스타일엔 면은 친수성을 띠는,
비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법.
a) preparing a solvent comprising an alcohol and water;
b) adding polystyrene particles and a hydrocarbon oil to the solvent;
c) heating the polystyrene particles above the glass transition temperature of the polystyrene in the solvent to swell the polystyrene particles;
d) cooling the hydrocarbon oil and the polystyrene particles to phase-separate; And
e) removing the phase-separated hydrocarbon oil, comprising the steps of:
The hydrocarbon oil is a hydrocarbon compound which is dissolved in a solvent by heating the solvent and absorbed into the polystyrene particles to swell the polystyrene particles and insoluble in the solvent by cooling to cause phase separation with the polystyrene particles.
Wherein the solvent comprises a surfactant,
Wherein the surface of the polystyrene particles from which the hydrocarbon oil has been removed is hydrophobic after the removal of the hydrocarbon oil,
A method of making non-spherical colloidal particles.
제 12항에 있어서,
상기 소수성 면을 가지는 비구형 콜로이드 입자들은 상기 용매 내에서 상기 소수성 면끼리 자기 조립되어, 비구형 콜로이드 입자를 형성하는,
비구형 콜로이드 입자를 제조하는 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the non-spherical colloid particles having the hydrophobic surface are self assembled with the hydrophobic surfaces in the solvent to form non-spherical colloidal particles,
A method of making non-spherical colloidal particles.
삭제delete 삭제delete 제 12항 또는 제 13항에 따라 제조된 비구형 콜로이드 입자를, 소수성면 또는 친수성 면에 선택적으로 자가 조립시키는 방법.
13. A method of selectively self-assembling non-spherical colloidal particles made according to claim 12 or 13 on hydrophobic or hydrophilic surfaces.
삭제delete 삭제delete
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