KR101525212B1 - 내마모성 및 내오염성이 우수한 초내후성 복합 그래핀 재료의 제조방법 및 그 시공방법 - Google Patents

내마모성 및 내오염성이 우수한 초내후성 복합 그래핀 재료의 제조방법 및 그 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내마모성 및 내오염성이 우수한 초내후성 그래핀 재료의 제조방법 및 그 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 그래핀의 표면에 관능기를 형성하는 단계와, 상기 관능기가 형성된 그래핀에 수지를 혼합하는 단계와, 상기 수지와 혼합된 그래핀에 가교제를 혼합하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 내마모성 및 내오염성이 우수할 뿐만 아니라, 바닥면과의 접착력 역시 우수하여 박리 및 탈리 현상이 없으며, 분진화 및 탈색, 백화현상이 없어 장기간 사용이 가능한 장점이 있다. 또한, 이러한 우수한 특성들로 인해 바닥재의 유지보수 비용을 현저히 줄일 수 있는 장점이 있다.

Description

내마모성 및 내오염성이 우수한 초내후성 복합 그래핀 재료의 제조방법 및 그 시공방법{METHOD FOR PREPARING GRAPHENE MATERIALS HAVING GOOD ANTI SCRATCH AND ANTI CONTAMINATING AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}
본 발명은 내마모성 및 내오염성이 우수한 초내후성 복합 그래핀 재료의 제조방법 및 그 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내마모성, 내오염성 등이 우수하여 장기간 사용이 가능한 초내후성 복합 그래핀 재료의 제조방법 및 그 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 주차장, 병원, 공장, 상가 건물, 사무실, 식당 등 토목 및 건축물이 준공된 후에는 건물 내부의 콘크리트 바닥면을 보호하기 위하여 바닥재를 시공하여 왔다. 따라서, 상기한 바닥재는 내마모성 및 내오염성이 우수하여 장기간 사용이 가능하여야만, 바닥재로 인한 보수 비용이 절약되는 이점이 있다.
종래 우수한 내마모성 및 내오염성을 갖도록 하기 위하여 에폭시 수지 또는 우레탄 수지 등에 경도가 높은 실리카와 전도성이 우수한 카본 등을 혼합하여 사용하였다.
그러나 이러한 종래의 방법은 주차장이나 공장 등 마모 및 오염 인자가 극히 높은 장소의 바닥 도장재로서 사용하기 위한 충분한 물성(내마모성, 내오염성, 내박리성)을 갖지 못하여 잦은 재도장을 하여야 하는 문제가 있었다.
즉, 상기 에폭시나 우레탄 바닥재의 경우, 콘크리트면 거동에 의한 저항성이 부족하고, 바닥재 자체가 가지고 있는 접착특성에 의하여 콘크리트 바닥면에 단순히 접착된 상태만을 유지하므로 시간이 지남에 따라 무기계인 시멘트 바닥면과의 파단, 박리, 탈락현상이 발생하며, 열 변화에 적응력이 떨어져 고온 및 물을 사용하는 장소에서는 수분의 증발압력에 의한 시공부위의 들뜸(부풀어 오름) 현상이 발생하는 단점이 있었다.
이러한 에폭시, 우레탄계 바닥재의 환경적, 물성적 문제점을 해결하고, 주차장 바닥 등의 분진 발생을 막기 위한 재료로서, 시멘트 성분에 색상을 부여하기 위한 안료와 몇 가지 첨가제를 첨가한 시멘트계 칼라 하드너 역시 사용되고 있다. 이러한 시멘트계 칼라 하드너는 가격이 저렴하고 일괄 시공으로 공기를 단축할 수 있는 장점이 있으나, 표면 평활성이 없고, 수분침투가 용이할 뿐만 아니라 도포 후 일정시기가 지나면 안료의 분진화, 색상변화(탈색), 백화현상이 발생하는 단점이 있었다.
전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 최근에는 친환경 무기계 바닥재가 많이 개발되고 있다.
그 예로서, 대한민국 등록특허 제0873051호에는 시멘트 혼화용 고무 라텍스 수성 에멀젼 및 무기질 칼라 파우더를 1:4~1:4.5의 중량비로 포함하고, 상기 무기질 칼라 파우더가 백시멘트 35∼50 중량%, 천연 또는 인조 규사 40∼48중량%, 마이크로 실리카, 석회, 금강사(미분), 탄산칼슘, 점토, 구형 실리카(마이크로 쉘 형태) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종의 무기 충진제 5∼10 중량%, 알루미나 시멘트 0.1∼10 중량%, 무수석고 0.1∼8 중량%, 메타 카올린 2∼10 중량%, 천연 화이바, 미세점토 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종의 점성 안정제 0.2∼1 중량%, 분산제 0.2∼0.7 중량%, 소포제 0.2∼0.5 중량%, 경화 촉진제 0.1∼0.2 중량%, 지연제 0.1∼0.2중량%, 및 무기안료 0.5∼5 중량%를 포함하는 무기계 폴리머 수지몰탈 마감재 조성물이 개발되어 있다.
또한, 한국등록특허 제874657호에는 우레탄 프리폴리머 18~22중량%, 폴리올 7~11중량%, 물 6~8중량% 및 분체 65~69중량%로 구성되는 친환경 습윤 경화형 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물에 있어서, 상기 분체는 백시멘트 45~46중량%, 규사 11~12중량%, 수산화칼슘 3~4중량%, 탄산칼슘 3~3.5중량% 및 이산화크롬 3~3.5중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 친환경 습윤 경화형 유·무기 복합 산업용 바닥재 조성물이 공지되어 있다.
그러나 상기 선행기술들도 모두 무기계 또는 시멘트를 주제로 하거나 우레탄을 사용한 것이어서 바닥재 자체가 가지고 있는 접착력에 의하여 콘크리트 바닥면에 단순히 접착된 상태만을 유지하므로 시간이 지남에 따라 바닥면과의 박리, 탈락현상이 발생하며, 수분 침투가 용이하고, 도포 후 일정시기가 지난 후에는 분진화 및 탈색, 백화현상을 근본적으로 해결하지 못하는 단점이 있었다.
KR 10-0873051 B1 KR 10-0874657 B1
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 바닥재들이 갖는 제반 문제점을 해소하기 위한 것으로, 내마모성 및 내오염성이 우수하여 장기간 사용이 가능할 뿐 아니라, 콘크리트 바닥면과의 박리 현상이 없고, 먼지의 부착 역시 적으며, 방수성 및 내구성이 우수한 초내후성 복합 그래핀 재료의 제조방법 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 내마모성 및 내오염성이 우수한 초내후성 복합 그래핀 재료의 제조방법은, 그래핀의 표면에 관능기를 형성하는 단계와, 상기 관능기가 형성된 그래핀에 수지를 혼합하는 단계와, 상기 수지와 혼합된 그래핀에 가교제를 혼합하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 그래핀의 표면에 관능기를 형성하는 단계는, 그래핀에 과산화수소와 금속계 촉매를 첨가하여 하이드록시기를 발생시키고, 상기 그래핀에 하이드록시기를 결합시켜 관능기를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 그래핀의 표면에 관능기를 형성하는 단계는, 반응기에 그래핀과 과산화수소를 1:0.2~500 중량비로 첨가하고, 금속계 촉매를 추가로 첨가하여 하이드록시기를 발생시키고 상기 그래핀에 하이드록시기를 결합시켜 관능기를 형성하는 단계와, 상기 관능기가 형성된 그래핀으로부터 수분을 원심분리기로 제거하는 단계와, 상기 수분이 제거된 관능기가 형성된 그래핀을 100~110℃에서 20~30시간 건조하는 단계를 포함하여서 되는 것을 특징으로 한다.
상기 수지는 우레탄(Urethane)수지, 에폭시(ephoxy)수지, 불소수지(fluororesine), 아크릴(acrylic) 수지, 염화비닐(vinyl chloride) 수지, 폴리아미드(polyamid) 수지, 폴리에스테르(polyester) 수지, 폴리우레아(polyurea) 수지, 멜라민(melamine) 수지, 초산비닐(polyvinyl acetate) 수지, 폴리실록산(polysiloxane) 수지, 페놀(phenol) 수지, 폴리이소시아네이트(poly isocyanate) 수지로 이루어진 군 중 선택된 둘 이상의 혼합물이거나 공중합체이고, 상기 가교제는 이소시아네이트 프리폴리머(isocyanate prepolymer), 아민 수지 중 선택된 1종 이상의 것임을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 내마모성 및 내오염성이 우수한 초내후성 그래핀 재료의 시공방법은, 초내후성 그래핀 재료를 제조하는 단계와, 상기 제조된 재료를 건조도막 두께가 50~5000㎛가 되도록 바탕면에 도포하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 내마모성 및 내오염성이 우수할 뿐만 아니라, 바닥면과의 접착력 역시 우수하여 박리 및 탈리 현상이 없으며, 분진화 및 탈색, 백화현상이 없어 장기간 사용이 가능한 장점이 있다. 또한, 이러한 우수한 특성들로 인해 바닥재의 유지보수 비용을 현저히 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 내마모성 및 내오염성이 우수한 초내후성 복합 그래핀 재료의 제조공정도.
도 2는 본 발명에 따른 실시예 1의 주사전자현미경 사진.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
종래의 바닥재용 도료는 대부분 에폭시 또는 우레탄 수지를 주재로 사용하였다. 그러나 이러한 에폭시 또는 우레탄 수지의 경우 차량의 통행이 거의 없고, 오염도가 높지 않은 장소에서는 일정기간 이상 사용이 가능하였으나, 주차장, 공장 등 차량의 통행량이 많고, 오염도가 높은 장소에서는 콘크리트 바닥면과의 박리 및 탈리 현상이 많으며, 요구되는 충분한 내마모성 및 내오염성을 갖지 못해 바닥재의 유지보수 비용이 증가하는 단점이 있었다.
따라서, 본 발명은 이러한 단점을 개선하기 위하여, 내마모성, 내오염성이 우수할 뿐만 아니라, 콘크리트와의 접착성 역시 우수하며, 방수성이 있고, 백화현상이 없어 장기간 사용이 가능한 초내후성 복합 그래핀 재료를 제안하는 것이다.
이러한 본 발명의 복합 그래핀 재료는 관능기가 형성된 그래핀(이하, '관능성 그래핀'이라 한다.)을 주재로 이용하는 것이다.
먼저, 그래핀(grapene)은 반데르발스 힘(van der Waales force) 등에 의하여 수십만 내지 수백만 이상으로 쌓인 층상 구조를 갖는 그래파이트(graphite)로부터 분리된 단층을 일컫는 것이나, 본 발명에서의 그래핀 복합 유기용액에 포함된 그래핀은 이러한 단층의 그래파이트 또는 수 내지 수십 층의 그래파이트(유사 그래핀)일 수 있다.
상기 그래파이트로부터 분리된 단층의 그래핀은 물리적 및 화학적 안정성이 매우 높으며, 전기 전도성은 구리(Cu)에 비하여 약 100배 이상, 전자 이동성은 실리콘(silicone)에 비하여 약 100배 이상, 강도는 강철에 비하여 약 200배 이상, 열 전도성은 다이아몬드(diamond)에 비하여 약 2배 이상 우수하며, 초소수성으로 인하여 물기의 접근을 막아 방수재료로서 우수한 물성이 있다.
따라서, 이러한 그래핀을 이용하여 바닥재의 재료를 제조할 경우, 내마모성, 내구성, 내오염성 등이 우수함은 물론, 방수성 역시 우수한 재료가 되는 것이다.
이하, 본 발명의 내마모성 및 내오염성이 우수한 초내후성 복합 그래핀 재료의 제조방법에 대하여 도 1을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 내마모성 및 내오염성이 우수한 초내후성 복합 그래핀 재료의 제조방법은, 그래핀의 표면에 관능기를 형성하는 단계와, 상기 관능기가 형성된 그래핀에 수지를 혼합하는 단계와, 상기 수지와 혼합된 그래핀에 가교제를 혼합하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그래핀의 표면에 관능기를 형성하는 단계
먼저, 그래핀의 표면에 관능기를 형성한다. 본 발명에서 그래핀에 관능기를 형성하는 이유는, 상기 그래핀은 반응기가 있지 않아 화학적, 물리적으로 매우 안정적인 물질이어서, 고분자 매질과 혼합시 단순 충진 상태로 존재하여 가교형 수지들과의 가교 반응에 중합하지 못하기 때문에, 바닥재 등의 피복 수지로 사용시 물성증진에 한계가 있기 때문이다. 즉, 상기 그래핀의 표면에 관능기를 형성할 경우 고분자 매질 내의 분산성 우수해지는 것은 물론, 가교형 수지들의 가교 반응에 공중합할 수 있게 되므로, 관능기를 형성하는 것이다.
여기서, 상기 그래핀의 표면에 관능기를 형성할 시에는 그래핀을 손상하지 않아 그래핀 고유의 전기적, 기계적 물성을 유지하도록 하여야 한다.
본 발명에서는 이를 위하여 그래핀에 과산화수소와 금속계 촉매를 첨가하여 하이드록시기를 발생시키고, 상기 그래핀에 하이드록시기를 결합시켜 관능기를 형성하는 방법을 사용한다.
이를 더욱 상세히 설명하면, 반응기에 그래핀과 과산화수소(H2O2)를 1:0.2~500 중량비로 첨가하고 밀봉한다. 상기 과산화수소는 그래핀에 하이드록시기(-OH)를 제공하기 위한 것이며, 수용액 상태로 사용할 수도 있음은 당연하다. 이때, 상기 과산화수소를 0.2중량부 미만으로 첨가하면 그래핀에 충분한 하이드록시기를 제공할 수 없고, 500중량비를 초과할 경우 과량이 되어 경제적이지 못하므로 상기한 중량비의 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직하나, 반응성 및 경제성 등을 고려할 때 가장 바람직한 혼합비는 1: 5~15이다.
그리고 상기 밀봉된 반응기 내의 그래핀과 과산화수소를 100~100,000rpm으로 교반하면서 금속계 촉매를 5~15분에 걸쳐 첨가함으로써, 하이드록시기를 발생시키고, 상기 발생된 하이드록시기가 그래핀에 결합하도록 한다. 이때, 상기 금속계 촉매로는 황산철(FeSO4) 등을 사용할 수 있으며, 이는 촉매이므로 그 첨가량을 제한하지 않는다. 그리고 상기 황산철로는 3~30%의 황산철 수용액을 사용할 수 있으나, 이 역시 반드시 제한하는 것은 아니다.
여기서, 상기 그래핀에 금속계 촉매를 첨가할 경우 과산화수소가 강력히 분해하면서 하이드록시기가 발생하고, 발열과 압력이 발생하게 된다. 그리고 촉매의 첨가완료 후 50~70분간 더 교반하게 되면, 상기 발생된 압력 하에서 하이드록시기가 그래핀의 표면에 결합하여 관능성 그래핀이 생성된다.
그리고 상기 생성된 관능성 그래핀으로부터 원심분리기를 이용하여 수분을 제거하고, 상기 수분이 제거된 관능성 그래핀을 100~110℃에서 20~30시간 건조하면, 다양한 수지에 복합될 수 있는 관능성 그래핀이 제조되는 것이다. 이때, 건조온도가 너무 낮거나 높으면 공정의 효율성이 떨어지므로, 100~110℃에서 20~30시간 동안 건조과정을 진행한다.
이렇게 제조된 관능성 그래핀은 내마모성, 내오염성, 고강도, 방수특성 등을 가져 바닥재로서 우수한 물성을 확보할 수 있는 것이며, 바닥재 이외에도 각종 내마모성 및 고강도를 요구하는 분야에서 다양하게 사용될 수 있다.
상기 관능기가 형성된 그래핀에 수지를 혼합하는 단계.
다음으로, 상기 관능성 그래핀에 수지를 혼합한다. 이때 상기 수지로는 통상 바닥재용 수지로 많이 사용되고 있는 우레탄(Urethane)수지, 에폭시(ephoxy)수지, 불소수지(fluororesine), 아크릴(acrylic) 수지, 염화비닐(vinyl chloride) 수지, 폴리아미드(polyamid) 수지, 폴리에스테르(polyester) 수지, 폴리우레아(polyurea) 수지, 멜라민(melamine) 수지, 초산비닐(polyvinyl acetate) 수지, 폴리실록산(polysiloxane) 수지, 페놀(phenol) 수지, 폴리이소시아네이트(poly isocyanate) 수지로 이루어진 군 중 선택된 둘 이상의 혼합물이거나 공중합체일 수 있으며, 이외의 다양한 종류의 수지를 사용할 수 있다. 본 발명에서 상기한 수지 중 가장 바람직한 예는 우레탄 수지와 에폭시 수지를 사용하는 것이다.
여기서, 상기 관능성 그래핀과 수지의 혼합비는 수지 100중량부를 기준으로, 관능성 그래핀 0.5~25,000중량부를 혼합하는 것인바, 관능성 그래핀의 혼합량이 너무 적을 경우 그래핀의 물성이 충분히 나타나지 못해 재료가 우수한 내마모성 및 내오염성을 갖지 못하고 25,000중량부를 초과할 경우 과량이 되어 제조비용이 증가함은 물론, 수지의 혼합량이 너무 적어 가교 반응이 어렵기 때문이다.
상기 수지와 혼합된 그래핀에 가교제를 혼합하는 단계.
다음으로, 상기 수지와 혼합된 그래핀에 가교제를 혼합한다. 이때 상기 가교제로는 이소시아네이트 프리폴리머, 아민 수지 중 선택된 1종 이상의 것을 사용할 수 있다. 여기서, 상기 가교제의 혼합량은 상기 수지 100중량부를 기준으로 5~20중량부 만큼 사용될 수 있는데, 이는 경제성과 반응성을 고려한 혼합비이다.
상기와 같이 가교제를 혼합하면, 상기 수지와 그래핀이 공중합함으로써, 재료의 물성이 현저히 상승하게 된다.
또한, 이 단계에서 가교제와의 혼합 후, 필요에 따라 이산화티탄(TiO2)과 같은 안료를 추가로 혼합할 수도 있는 것으로, 추가로 포함하는 조성물을 제한하지 않는다. 이때, 상기 안료의 첨가량은 수지 100중량부를 기준으로 50중량부를 초과하지 않도록 한다.
상기와 같은 과정을 통해 제조된 초내후성 복합 그래핀 재료는, 내마모성 및 내오염성이 우수할 뿐만 아니라, 바닥면과의 접착력 역시 우수하여 박리 및 탈리 현상이 없으며, 분진화 및 탈색, 백화현상이 없어 장기간 사용이 가능한 장점이 있다.
상기한 재료의 시공방법은, 상기와 같은 방법을 통해 제조한 초내후성 복합 그래핀 재료를 바탕면에 도포함으로써 이루어진다. 이때, 상기 재료의 도포방법은 제한하지 않으나, 그 시공 두께는 건조도막 두께로서 50~5000㎛의 범위로 도포하는 것이 바람직한바, 이는 그 두께가 너무 얇을 경우 충분한 물성이 발휘될 수 없고, 너무 두꺼울 경우 시공비용이 상승하기 때문이다.
이때, 상기 바탕면으로는 콘크리트로 시공된 바닥면은 물론, 벽돌 등으로 시공된 바닥면일 수도 있는 것으로, 바탕면의 종류를 제한하지 않는다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 설명한다.
(실시예 1)
100ℓ 스테인리스 재질 반응기에 과산화수소(H2O2) 10kg과 그래핀 1kg을 첨가하고 밀봉하였다. 그리고 1800rpm으로 교반하면서 10% 황산철(FeSO4)수용액을 10분에 걸쳐서 첨가하였다. 상기 황산철의 첨가를 완료한 직후, 반응기 내의 온도는 46℃였으며, 반응기 내의 압력은 2~5㎏f/㎠을 오르내렸다.(반응기내 초기온도는 27℃이며 압력은 0㎏f/㎠이었다.) 그리고 상기 황산철의 첨가 완료 후, 1시간 더 추가 교반하여 반응을 완료하였다. 추가 교반 후의 반응기의 온도는 32℃였으며, 압력은 0.2 ㎏f/㎠였다. 이어서 원심분리기를 이용하여 상기 반응기 내의 반응물로부터 수분을 제거하고, 105℃의 온도에서 24시간 건조하여 관능성 그래핀을 제조하였다.
다음으로, 우레탄 수지 용액((고형분 50%) 1kg에 상기의 제조된 반응성 그래핀 0.025kg을 투입하고, 이소시아네이트 프리폴리머 0.1kg을 혼합한 후, 이산화티타늄 0.2kg을 첨가하고 혼합하여 재료를 제조하였다.
그리고 상기 제조된 재료를 150mm×70mm크기의 두께 50mm로 되는 콘크리트 벽돌에 건조도막 두께가 100㎛가 되도록 도포하였다. 그리고 그 표면을 주사전자현미경(SEM)으로 분석하여, 그 결과를 도 2에 나타내었다.
(실시예 2)
에폭시 수지용액(고형분 60%) 1kg에 상기의 실시예 1에서 제조된 관능성 그래핀 0.03kg을 투입하고, 폴리아미드아민(Polyamidoamine) 0.15kg을 혼합한 후, 이산화티타늄 0.2kg을 첨가하고 혼합하여 재료를 제조하였다.
그리고 상기 제조된 재료를 150mm×70mm크기의 두께 50mm로 되는 콘크리트 벽돌에 건조도막 두께가 100㎛가 되도록 도포하였다.
(실시예 3)
폴리에스테르 수지용액(고형분 50%) 1kg에 에 상기의 실시예 1에서 제조된 관능성 그래핀 0.025kg과 이소시아네이트 프리폴리머 0.1kg을 혼합한 후, 녹색 안료 산화크롬 0.15kg을 첨가하고 혼합하여 재료를 제조하였다.
그리고 상기 제조된 재료를 150mm×70mm크기의 두께 50mm로 되는 콘크리트 벽돌에 건조도막 두께가 100㎛가 되도록 도포하였다.
(비교예 1)
우레탄 수지용액(고형분 50%) 1kg에 이소시아네이트 프리폴리머 0.1kg을 혼합한 후, 이산화티타늄 0.2kg을 첨가하고 혼합하여 재료를 제조하였다.
그리고 상기 제조된 재료를 150mm×70mm크기의 두께 50mm로 되는 콘크리트 벽돌에 건조도막 두께가 100㎛가 되도록 도포하였다.
(비교예 2)
에폭시 수지용액(고형분 60%) 1kg에 폴리아미드아민(Polyamidoamine) 0.15kg을 혼합한 후, 이산화티타늄 0.2kg을 첨가하고 혼합하여 재료를 제조하였다.
그리고 상기 제조된 재료를 150mm×70mm크기의 두께 50mm로 되는 콘크리트 벽돌에 건조도막 두께가 100㎛가 되도록 도포하였다.
(비교예 3)
폴리에스테르 수지용액(고형분 50%) 1kg에 이소시아네이트 프리폴리머 0.1kg을 혼합한 후, 녹색안료 산화크롬 0.15kg을 첨가하고 혼합하여 재료를 제조하였다.
그리고 상기 제조된 재료를 150mm×70mm크기의 두께 50mm로 되는 콘크리트 벽돌에 건조도막 두께가 100㎛가 되도록 도포하였다.
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 물성을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 물성 측정 결과.
시험항목 시험방법 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
전기저항 Insulation resistance tester/
SH-2000M		 0 MΩ 0 MΩ 0 MΩ 2000 MΩ
이상		 2000 MΩ
이상		 2000 MΩ
이상
내마모성 KS
M 6080:2011		 5mg 2mg 4mg 231mg 183mg 206mg
내산성 HCl 10%
/7일		 이상없음 이상없음 이상없음 도막 박리 팽윤,변색 팽윤,변색
내알칼리성 NaOH 10%
/7일		 이상없음 이상없음 이상없음 도막 박리 팽윤,변색 팽윤,변색
*전기저항:낮을수록 대전방지성능이 우수하며, 표면에 먼지 등의 오염부착을 방지하여, 내오염성이 우수하다.
*내마모성:수치가 낮을 수록 내마모성이 우수하다.
상기 표 1 및 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3은 모두 그래핀의 특성을 잘 나타냄을 확인할 수 있었는바, 실시예 1 내지 실시예 3은 전기저항 값이 0 MΩ으로 대전방지성능이 우수하여, 내오염성이 우수함을 확인할 수 있었다. 반면에 비교예 1 내지 3의 경우 2000 MΩ 이상으로 내오염성이 좋지 못함을 확인할 수 있었다. 또한, 내마모성에 있어서도 실시예 1 내지 3이 비교예 1 내지 3과 비교하여 내마모성이 우수함을 확인할 수 있었다. 그리고 실시예 1 내지 3은 내산성 및 내알칼리성 시험에 있어서도 이상이 없었으나, 비교예 1 내지 3은 도막이 박리되거나, 팽윤, 변색되는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명의 초내후성 복합 그래핀 재료는 종래의 우레탄, 아크릴 도료와는 달리, 우수한 내오염성, 내마모성을 가지며, 도막의 박리, 팽윤, 변색 현상이 없어 별도의 유지보수 없이 장기간 사용이 가능함을 알 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 그래핀의 표면에 관능기를 형성하는 단계와,
    상기 관능기가 형성된 그래핀에 수지를 혼합하는 단계와,
    상기 수지와 혼합된 그래핀에 가교제를 혼합하는 단계를 포함하며,
    상기 그래핀의 표면에 관능기를 형성하는 단계는,
    반응기에 그래핀과 과산화수소를 1:0.2~500 중량비로 첨가하고, 금속계 촉매를 5~15분에 걸쳐 추가로 첨가한 후 50~70분간 더 교반함으로써, 하이드록시기를 발생시키고 상기 그래핀에 하이드록시기를 결합시켜 관능기를 형성하는 단계와,
    상기 관능기가 형성된 그래핀으로부터 수분을 원심분리기로 제거하는 단계와,
    상기 수분이 제거된 관능기가 형성된 그래핀을 100~110℃에서 20~30시간 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내마모성 및 내오염성이 우수한 초내후성 복합 그래핀 재료의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 수지는 우레탄(Urethane)수지, 에폭시(ephoxy)수지, 불소수지(fluororesine), 아크릴(acrylic) 수지, 염화비닐(vinyl chloride) 수지, 폴리아미드(polyamid) 수지, 폴리에스테르(polyester) 수지, 폴리우레아(polyurea) 수지, 멜라민(melamine) 수지, 초산비닐(polyvinyl acetate) 수지, 폴리실록산(polysiloxane) 수지, 페놀(phenol) 수지, 폴리이소시아네이트(poly isocyanate) 수지로 이루어진 군 중 선택된 둘 이상의 혼합물이거나 공중합체이고,
    상기 가교제는 이소시아네이트 프리폴리머(isocyanate prepolymer), 아민 수지 중 선택된 1종 이상의 것임을 특징으로 하는 내마모성 및 내오염성이 우수한 초내후성 복합 그래핀 재료의 제조방법.
  5. 제 3항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 방법으로 그래핀 재료를 제조하는 단계와,
    상기 제조된 그래핀 재료를 건조도막 두께가 50~5000㎛가 되도록 바탕면에 도포하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 내마모성 및 내오염성이 우수한 초내후성 복합 그래핀 재료의 시공방법.
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