KR101659449B1 - Preparation method for silver colloid - Google Patents
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Abstract
본 발명은 은 콜로이드의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 본 발명의 은 콜로이드의 제조방법은 은염을 유기 용매에 용해시켜 혼합용액을 제조하는 단계; 및 상기 혼합용액에 비닐계 고분자를 용해시켜 은 콜로이드를 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 은 콜로이드를 제조하는 단계는 환원제 및 안정화제를 첨가하지 않고, 나노 크기의 은 콜로이드 입자를 형성하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for producing silver colloid, and more particularly, to a method for producing silver colloid of the present invention, comprising the steps of: preparing a mixed solution by dissolving silver salt in an organic solvent; And dissolving the vinyl polymer in the mixed solution to prepare a silver colloid. In the step of preparing the silver colloid, nano-sized silver colloid particles are formed without adding a reducing agent and a stabilizer .
Description
본 발명은 은 콜로이드의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 안정화제, 분산제, 착화합물제 등의 별도의 첨가제를 필요로 하지 않으며, 나노 입자 크기의 고순도 은 콜로이드 입자를 제조할 수 있으며, 이를 이용하여 전도성 접착제, 전자파 차단제, 도료, 표면 증강 라만 산란용 증강제, 잉크 첨가제, 항균제, 항생제 등 다양한 산업분야에 활용할 수 있는 은 콜로이드의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of preparing silver colloid, and more particularly, it does not require any additive such as a stabilizer, a dispersant, and a complexing agent, and a high purity of nanoparticle size can produce colloidal particles, Which is applicable to various industrial fields such as conductive adhesives, electromagnetic wave shielding agents, paints, enhancers for surface enhanced Raman scattering, ink additives, antibacterial agents, antibiotics, and the like.
나노 크기의 구리(Cu), 아연(Zn), 백금(Pt), 은(Ag) 등의 금속 입자들은 예로부터 항균제로 많이 이용되어 왔다. 그 중에서도 콜로이드 상태의 은(colloidal silver)은 저가이고 비교적 낮은 인체 독성으로 인해 항균제 및 항바이러스 재료로 널리 이용되어 왔다. 특히, 1 ~ 100 nm 크기의 은 나노입자는 쉽게 세포 내부로 침투하여 대사 과정을 저해하기 때문에 세균 또는 바이러스의 사멸에 매우 유용한 것으로 알려져 있다. 콜로이드 상태의 은 입자에 대한 연구가 활발하게 진행된 것은 표면 플라즈몬 공명(surface plasmonic resonance, SPR) 현상의 발견과 밀접한 관련이 있다. Metal particles such as nano-sized copper (Cu), zinc (Zn), platinum (Pt), and silver (Ag) have been widely used as antibacterial agents for a long time. Among them, colloidal silver has been widely used as antibacterial and antiviral materials because of its low cost and relatively low human toxicity. In particular, silver nanoparticles of 1 to 100 nm in size are known to be very useful for the destruction of bacteria or viruses because they readily penetrate into cells and inhibit the metabolic process. The active research on colloidal silver particles is closely related to the discovery of surface plasmonic resonance (SPR) phenomenon.
플라즈몬 공명은 특정한 파수를 가지며 외부 입사된 전자기파와 음의 유전 함수를 갖는 금속 표면 자유 전자의 고유 파수가 일치됨에 따라 입사된 전자기파가 흡수되는 현상이다. 전자기파 흡수에 의해 금속과 유전체 계면에 존재하는 표면 전자는 집단적으로 진동하게 되며, 여기된 전자로부터 계면을 따라 진행하는 표면 전자기파(surface plasmonic wave)가 발생된다. 이러한 현상은 금, 은, 구리, 알루미늄 등과 같이 외부 자극에 의해 전자의 방출이 쉽고 음의 유전상수를 갖는 금속에서 주로 관측된다. Plasmon resonance is a phenomenon in which incident electromagnetic waves are absorbed as electromagnetic waves having an externally incident electromagnetic wave and a negative dielectric surface function of metal surface free electrons coincide with each other. Electromagnetic wave absorption causes surface electrons present at the metal and dielectric interfaces to vibrate collectively, generating surface plasmonic waves traveling along the interface from the excited electrons. This phenomenon is mainly observed in a metal having a negative dielectric constant and easy to emit electrons by external stimuli such as gold, silver, copper, and aluminum.
금속 상태의 은 입자가 균질하게 분산되어 있는 은 콜로이드의 제조 방법은 화학적 환원에 의해 제조할 수 있는데, 기본적으로 환원 대상이 되는 은 염(전구체), 은 이온을 금속으로 환원시킬 수 있는 환원제, 나노 크기의 은 입자의 성장과 응집을 억제하기 위한 안정화제 또는 계면활성제 및 은이 분산되는 유기 용매를 필요로 한다.The silver colloid in which the silver particles in the metallic state are uniformly dispersed can be prepared by chemical reduction. Basically, silver salts (precursors) to be reduced, reducing agents capable of reducing silver ions to metals, A stabilizer for inhibiting the growth and aggregation of silver particles of a size or an organic solvent in which a surfactant and silver are dispersed.
다음 표 1은 화학적 환원법에 주로 활용되는 구성 성분을 나타낸 것이다.The following Table 1 shows the constituents mainly used in the chemical reduction method.
상기 표 1에서 알 수 있듯이 화학적 환원법에는 여러 가지 은염, 환원제, 계면활성제, 분산 매질, pH 조절 등 다양한 화합물이 소요되며 비교적 단순한 제조 방법에도 불구하고 미반응되는 은염과 은 이온 환원 과정에서 발생되는 pH 변화, 하이드라진(hydrazine), HCHO, NaBH4와 같은 강력한 환원제의 사용을 필요로 한다. 그러나 이러한 첨가제들로 인해 폭발적인 환원 반응, pH 조절로 인한 금속 은으로부터 수산화물 생성과 응집, 과다한 농도의 계면활성제 및 안정화제로 인한 금속 표면의 불활성화와 정제 문제가 제기되었다. As shown in Table 1, various chemical compounds such as silver salts, reducing agents, surfactant, dispersion medium, and pH control are required in the chemical reduction method. Despite the relatively simple preparation method, the pH generated during unreacted silver salt and silver ion reduction change, requires the use of powerful reducing agents such as hydrazine (hydrazine), HCHO, NaBH 4 . However, these additives have caused problems such as explosive reduction reaction, hydroxide formation and coagulation from metal silver due to pH control, inactivation and purification of metal surface due to excessive concentration of surfactants and stabilizers.
이에 최근 입자의 성장 억제와 분산 안정성을 위한 계면활성제 또는 안정화제 역할과 동시에 은 이온에 대한 환원제 역할을 하는 피롤(pyrrole), 아닐린(aniline), 키토산(chitosan), 가용성 녹말(soluble starch), 폴리펩타이드(polypeptide), 헤파린(heparin), 히알루로난(hyaluronan), 알긴산 나트륨(sodium alginate), 리그노술폰산염(lignosulfonate), 폴리아미도아민(polyamidoamine) 등의 화합물에 의한 은 콜로이드 제조 방법이 차례로 보고되고 있다. Recently, pyrrole, aniline, chitosan, soluble starch, poly (arylene ether), which act as a surfactant or stabilizer for particle growth inhibition and dispersion stability, Methods for producing silver colloids by compounds such as polypeptides, heparin, hyaluronan, sodium alginate, lignosulfonate, and polyamidoamine were reported in turn .
종래 이러한 화학적 환원에 의한 은 콜로이드의 제조 방법에 관해 한국공개특허 제2003-75231호에서는 질산 수용액에 은괴를 용해시켜 은 이온 수용액을 제조하는 단계; 및 상기 용액에 환원제 및 계면활성제를 첨가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자크기 및 입자분포의 제어가 가능한 고농도의 은 콜로이드 제조방법에 관해 개시되어 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2003-75231 discloses a silver colloid produced by such a chemical reduction method. The silver colloid is prepared by dissolving silver particles in an aqueous nitric acid solution to prepare a silver ion aqueous solution. And a step of adding a reducing agent and a surfactant to the solution, wherein a high concentration of silver colloid capable of controlling the particle size and the particle distribution is disclosed.
또한 한국등록특허 477,912에서는 질산 수용액과 은 덩어리를 혼합한 후 가열하여 얻은 질산은 수용액과 알칼리성 물질을 반응시켜 은 침전물을 형성하고, 상기 은 침전물을 여과 및 건조한 다음 물에 분산하고, 계면활성제와 수산화암모늄을 가한 후 환원제를 첨가하여 은 콜로이드를 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 은 콜로이드의 제조방법에 관해 개시되어 있다.In Korean Patent No. 477,912, silver nitrate aqueous solution and an alkaline substance are reacted with each other by mixing an aqueous solution of nitric acid and a silver lump to form a silver precipitate. The silver precipitate is filtered and dried, dispersed in water, And then adding a reducing agent to form a silver colloid.
또한 한국공개특허 제2005-40226호에서는 아크릴산 유도체 및 무수말레산의 공중합체로 이루어진 킬레이트 분산제, 수용성 알코올류 및 티오글리콜, 티오글리콜릭산 및 티오우레아로부터 선택되는 환원제를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 및 귀금속의 무전해 도금용액에 관해 개시되어 있다.Korean Patent Publication No. 2005-40226 discloses a chelating dispersant comprising a copolymer of an acrylic acid derivative and maleic anhydride, a water-soluble alcohol and a reducing agent selected from thioglycol, thioglycolic acid and thiourea. An electroless plating solution of a noble metal is disclosed.
또한 일본등록특허 4,872,083에서는 분산제를 사용하지 않고 마이크로파 조사와 분산 매질 자체의 환원력을 활용한 금속 콜로이드 제조 방법이 개발되고 있다. 이런 식으로 과도한 화합물 사용과 공정 단계 단축을 통하여 비교적 저렴한 은 콜로이드의 제조가 시도되고 있다. Japanese Patent No. 4,872,083 discloses a method for producing a metal colloid utilizing microwave irradiation and the reducing power of the dispersion medium itself without using a dispersant. In this way, the production of relatively inexpensive silver colloids has been attempted through the use of excessive amounts of compounds and shortening of process steps.
그러나 상기의 제조 방법들은 버터플라이(butterfly) 형태와 응집으로 인해 일정한 입자 형상을 얻기 어렵고, 마이크로파 조사와 함께 환원제 및 안정화제 역할을 하는 화합물을 이용함에도 pH 조절과 착화합물 형성제가 필요한 점, 아닐린과 피롤의 경우 환원제 및 안정화제 역할을 위해서는 메타설폰산(methanesulfonic acid) 또는 과황산 암모늄(ammonium peroxysulfate)과 같은 강산성 용매와 중합 개시제를 필요로 하는 문제가 있다.
However, the above-mentioned preparation methods are difficult to obtain a uniform particle shape due to butterfly shape and agglomeration, and it is necessary to control the pH and to form a complex compound even though a compound acting as a reducing agent and a stabilizer together with microwave irradiation is used. There is a problem that a strongly acidic solvent such as methanesulfonic acid or ammonium peroxysulfate and a polymerization initiator are required for the purpose of reducing agent and stabilizer.
이에, 본 발명은 은 콜로이드의 제조 방법상의 문제점을 해결하기 위하여 노력한 결과, 은염에 유기용매와 비닐계 고분자를 적용함으로써 안정화제, 분산제, 중합 개시제 및 착화합물제 등과 같은 별도의 첨가제를 필요로 하지 않아 공정 단계를 감축할 수 있으며, 균일한 나노 크기의 은 콜로이드 입자를 형성하는 동시에 불필요한 이물질의 혼입을 방지하여 고순도의 은 콜로이드를 제조할 수 있다는 사실을 알게 되어 발명을 완성하였다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems in the silver colloid production method, and as a result, it has been found that by applying an organic solvent and a vinyl-based polymer to silver salts, a separate additive such as a stabilizer, a dispersant, a polymerization initiator, It is possible to reduce the number of processing steps and to form uniform nano-sized silver colloid particles, and at the same time, it is possible to manufacture silver colloids of high purity by preventing the incorporation of unnecessary foreign substances, thereby completing the invention.
본 발명의 목적은 환원제 및 안정화제의 첨가 없이 불필요한 이물질의 혼입을 방지하여 고순도의 은 콜로이드를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
It is an object of the present invention to provide a method for producing high-purity silver colloid by preventing the incorporation of unnecessary foreign matter without adding a reducing agent and a stabilizer.
본 발명의 은 콜로이드의 제조방법은 은염을 유기 용매에 용해시켜 혼합용액을 제조하는 단계; 및 상기 혼합용액에 비닐계 고분자를 용해시켜 은 콜로이드를 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 은 콜로이드를 제조하는 단계는 환원제 및 안정화제를 첨가하지 않고, 나노 크기의 은 콜로이드 입자를 형성하는 것을 특징으로 한다.The method for producing silver colloid of the present invention comprises the steps of: preparing a mixed solution by dissolving silver salt in an organic solvent; And dissolving the vinyl polymer in the mixed solution to prepare a silver colloid. In the step of preparing the silver colloid, nano-sized silver colloid particles are formed without adding a reducing agent and a stabilizer .
상기 은염은 질산은, 초산은, 황산은 및 요오드화은으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것일 수 있다.The silver salt may be one or more selected from the group consisting of silver nitrate, silver nitrate, silver sulfate and silver iodide.
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상기 유기 용매는 에탄올, 메탄올, N-메틸-2-피롤리돈, 테트라하이드로퓨란, 디메틸 설폭사이드 및 N,N-디메틸아세트아마이드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것일 수 있다.The organic solvent may be one or more selected from the group consisting of ethanol, methanol, N-methyl-2-pyrrolidone, tetrahydrofuran, dimethylsulfoxide and N, N-dimethylacetamide.
상기 비닐계 고분자는 폴리비닐포르말, 폴리(N-비닐카바졸) 또는 이 둘의 혼합물인 것일 수 있다.The vinyl-based polymer may be a polyvinylformal, poly (N-vinylcarbazole), or a mixture of the two.
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상기 각 단계는 25 내지 100 ℃의 온도에서 수행되는 것일 수 있다.Each of the above steps may be performed at a temperature of 25 to 100 ° C.
상기 은 콜로이드는 입자 크기가 0.1 내지 100 nm인 것일 수 있다.
The silver colloid may have a particle size of 0.1 to 100 nm.
본 발명의 은 콜로이드의 제조방법은 비닐계 고분자를 첨가함으로써 안정화제, 분산제, 중합 개시제 및 착화합물제 등과 같은 별도의 첨가제를 필요로 하지 않아 공정 단계 감축 및 공정 비용을 절감할 수 있으며, 불필요한 이물질의 혼입을 방지하여 고순도의 은 콜로이드를 제조할 수 있다.The silver colloid production method of the present invention does not require a separate additive such as a stabilizer, a dispersant, a polymerization initiator, and a complexing agent by adding a vinyl-based polymer, thereby reducing a process step and a processing cost, The silver colloid of high purity can be produced by preventing the incorporation.
또한 본 발명의 은 콜로이드는 균일한 나노 크기의 은 콜로이드 입자를 형성할 수 있으며, 이를 이용하여 전도성 접착제, 전자파 차단제, 도료, 표면 증강 라만 산란용 증강제, 잉크 첨가제, 항균제, 항생제 등 다양한 산업분야에 활용할 수 있다.
In addition, the silver colloid of the present invention can form uniform nano-sized silver colloid particles and can be used in various industrial fields such as conductive adhesives, electromagnetic wave shielding agents, paints, enhancers for surface enhanced Raman scattering, ink additives, antibacterial agents, Can be utilized.
도 1은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 은 콜로이드 용액의 UV-VIS 스펙트럼이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에서 제조된 은 콜로이드 용액의 UV-VIS 스펙트럼이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에서 제조된 은 콜로이드 용액의 UV-VIS 스펙트럼이다.
도 4는 본 발명의 비교예에서 제조된 은 콜로이드 용액의 UV-VIS 스펙트럼이다.1 is a UV-VIS spectrum of the silver colloid solution prepared in Example 1 of the present invention.
2 is a UV-VIS spectrum of the silver colloid solution prepared in Example 2 of the present invention.
3 is a UV-VIS spectrum of the silver colloid solution prepared in Example 3 of the present invention.
4 is a UV-VIS spectrum of the silver colloid solution prepared in the comparative example of the present invention.
이하에서는 본 발명을 실시예 등을 통하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples and the like.
본 발명의 은 콜로이드의 제조방법은 은염을 유기 용매에 용해시켜 혼합용액을 제조하는 단계; 및 상기 혼합용액에 비닐계 고분자를 용해시켜 은 콜로이드를 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 은 콜로이드를 제조하는 단계는 환원제 및 안정화제를 첨가하지 않고, 나노 크기의 은 콜로이드 입자를 형성하는 것을 특징으로 한다.The method for producing silver colloid of the present invention comprises the steps of: preparing a mixed solution by dissolving silver salt in an organic solvent; And dissolving the vinyl polymer in the mixed solution to prepare a silver colloid. In the step of preparing the silver colloid, nano-sized silver colloid particles are formed without adding a reducing agent and a stabilizer .
상기 은염은 질산은, 초산은, 황산은 및 요오드화은으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것일 수 있다. 바람직하게는 질산은 또는 황산은을 사용하는 것이 좋다.The silver salt may be one or more selected from the group consisting of silver nitrate, silver nitrate, silver sulfate and silver iodide. It is preferable to use silver nitrate or silver sulfate.
상기 은염의 함량이 적은 경우 제조되는 은 콜로이드의 농도가 매우 낮을 수 있고, 반대로 많은 경우 유기 용매에서 은염의 불용해가 일어나 불규칙한 은 입자를 생성할 수 있고, 침전, 환원 반응에 소요되는 시간이 길어지는 문제가 있을 수 있다. When the content of the silver salt is small, the concentration of the silver colloid to be produced may be very low. On the contrary, when the silver salt is insoluble in the organic solvent in many cases, irregular silver particles can be formed and the time required for the precipitation and reduction reaction is long There may be a problem losing.
상기 유기 용매는 에탄올(ethanol), 메탄올(methanol), N-메틸-2-피롤리돈(N-Methyl-2-pyrrolidone, NMP), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF), 디메틸 설폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO) 및 N,N-디메틸아세트아마이드(N,N-dimethylacetamide, DMA)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것일 수 있다. 상기 유기 용매는 기존의 유기 용매에 비해 이온화 경향이 높고 전자가 풍부한 루이스 산 특성으로 인하여 나노 크기의 은 콜로이드 입자를 형성하는데 유리하다. 또한 상기 유기 용매는 비닐계 고분자와 은염에 대한 용해력이 높은 특징이 있다.The organic solvent may be at least one selected from the group consisting of ethanol, methanol, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), tetrahydrofuran (THF), dimethyl sulfoxide , DMSO), and N, N-dimethylacetamide (DMA). The organic solvent is advantageous for forming nano-sized silver colloid particles because of its high ionization tendency and electron-rich Lewis acid properties compared to conventional organic solvents. In addition, the organic solvent has a high solubility in vinyl-based polymers and silver salts.
상기 비닐계 고분자는 폴리비닐포르말(poly(vinyformal), PVF), 폴리(N-비닐카바졸)(poly(N-vinylcarbazole), PNVC) 또는 이 둘의 혼합물인 것일 수 있다. 상기 비닐계 고분자는 비닐기에 결합되어 있는 아세탈(acetal)기와 카바졸(carbazole)기에서 기인되는 산소(O) 및 질소(N) 원자에 의해 은 이온을 착화하여(complexing) 환원시키고 동시에 생성된 은 입자를 분산시키는 분산제 역할을 하여 별도의 첨가제를 사용하지 않고 균일한 나노 크기의 은 콜로이드입자를 형성할 수 있다. The vinyl-based polymer may be poly (vinyformal), PVF, poly (N-vinylcarbazole), PNVC, or a mixture of the two. The vinyl polymer may be formed by complexing and reducing silver ions by oxygen (O) and nitrogen (N) atoms originating from an acetal group and a carbazole group bonded to a vinyl group, It serves as a dispersing agent for dispersing the particles, and uniform nano-sized silver colloid particles can be formed without using any additive.
상기 비닐계 고분자의 함량이 적은 경우 유기 용매에 용해되지 않을 수 있고, 반대로 많은 경우 급속한 환원으로 인해 금속 입자의 침적 현상이 발생하는 문제가 있을 수 있다.If the content of the vinyl polymer is small, it may not be dissolved in the organic solvent. On the contrary, in many cases, deposition of metal particles may occur due to rapid reduction.
상기 각 단계는 25 내지 100 ℃의 온도에서 수행되는 것일 수 있다. 특히 상기 비닐계 고분자를 용해시킬 경우, 용해 온도가 25 ℃ 보다 낮으면 고분자에 대한 유기용매의 용해도가 낮을 수 있고, 반대로 100 ℃ 보다 높으면 분산 매질로 활용되는 유기 용매가 증발되는 문제가 있을 수 있다. 바람직하게는 50 내지 80 ℃의 온도에서 수행되는 것이 좋다.Each of the above steps may be performed at a temperature of 25 to 100 ° C. In particular, when the vinyl polymer is dissolved, if the melting temperature is lower than 25 ° C, the solubility of the organic solvent with respect to the polymer may be low. On the contrary, if the vinyl polymer is higher than 100 ° C, the organic solvent used as the dispersion medium may be evaporated . And preferably at a temperature of 50 to 80 캜.
본 발명에서 제조된 은 콜로이드는 입자 크기가 0.1 내지 100 nm인 것일 수 있다. 이때 상기 입자 크기가 0.1 nm 보다 작으면 표면 플라즈몬 효과가 미미하여 라만 효과를 이용하는 증폭에 적합하지 않거나 양자 수율(quantum yield)이 낮아지는 문제가 있을 수 있고, 반대로 100 nm 보다 크면 입자 간 응집이 발생되어 분산이 제대로 이루어지지 않는 문제가 있을 수 있다. The silver colloid prepared in the present invention may have a particle size of 0.1 to 100 nm. If the particle size is less than 0.1 nm, the effect of surface plasmon is insufficient, which is not suitable for amplification using the Raman effect, or the quantum yield may be lowered. On the contrary, when the particle size is larger than 100 nm, There may be a problem that dispersion is not done properly.
상기 은 콜로이드 입자의 평균 입경은 하기 수학식에 의해 계산되었다. The average particle diameter of the silver colloid particles was calculated by the following equation.
[수학식] [Mathematical Expression]
상기 수학식에서 g는 표면 플라즈몬 피크(surface plasmonic peak)에서 계산된 반치폭값(Full Width at Half Maximum, FWHM)이고, g0는 벌크 산란 속도(velocity of bulk scattering)이며 그 값은 5*1012 s-1이고, A는 은 입자에 대해 0.75이고, vf는 페르미 속도(Fermi velocity)이며 그 값은 1.39*106 m/s이다. 반치폭값(FWHM)은 표면 플라즈몬(surface Plasmon)이 일어나는 피크를 로렌츠(Lorentz) 곡선으로 근사했을 때 계산되는 값을 의미한다.G is the full width at half maximum (FWHM) calculated at the surface plasmonic peak, g 0 is the velocity of bulk scattering and the value is 5 * 10 12 s -1 , A is 0.75 for silver particles, v f is the Fermi velocity and its value is 1.39 * 10 6 m / s. The half width value (FWHM) is a value calculated when a peak at which a surface plasmon occurs is approximated by a Lorentz curve.
본 발명의 은 콜로이드는 수분산 폴리우레탄, 수분산 아크릴 등의 수용성 고분자 기질에 분산시킨 항균, 살균성, 대전 방지성, 전자파 차단성, 방충성, 감광성, 탈취성을 갖는 필름에 적용할 수 있다. 또한 기능성이 부여된 유리, 금속, 세라믹, 표면 증강 라만 산란용(Surface Enhanced Raman Scattering Spectroscopy, SERS) 증강제, 잉크 활성 첨가제, 전기 제품에 이용될 수 있는 전도성 접착제 등 다양한 산업분야에 활용할 수 있다.
The silver colloid of the present invention can be applied to a film having antimicrobial, bactericidal, antistatic, electromagnetic wave shielding, insoluble, photosensitive, and deodorant properties dispersed in a water-soluble polymer substrate such as water-dispersed polyurethane or water- In addition, it can be utilized in various industrial fields such as functionalized glass, metal, ceramic, surface enhanced Raman scattering spectroscopy (SERS) enhancer, ink active additive, conductive adhesive which can be used in electrical products.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명하겠는 바, 본 발명이 다음 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited by the following Examples.
[실시예 1] [Example 1]
50 ℃에서 질산은 0.1 g을 25 ml 용량의 유리병에 넣은 후 DMA(N,N-dimethylacetamide) 10 g을 채워 질산은을 완전히 용해시켰다. 상기 용액에 PVF 0.1 g을 가하여 완전히 용해된 용액을 얻었다. 5 시간 경과 후, 용액에서 노란색이 나타났으며, 이는 은 이온의 환원에 의해 0.4 nm 크기의 은 입자가 생성된 것을 알 수 있었다. At 50 ° C, 0.1 g of silver nitrate was placed in a 25-ml glass bottle and 10 g of DMA (N, N-dimethylacetamide) was added to completely dissolve the silver nitrate. To the solution was added 0.1 g of PVF to obtain a completely dissolved solution. After 5 hours, a yellow color appeared in the solution, indicating that a silver particle with a size of 0.4 nm was generated by the reduction of the silver ion.
상기 은 콜로이드의 환원 여부를 관측하기 위해서 UV-VIS 분광법을 활용하여 은 입자의 생성을 관측하였다. 나노 크기의 은 입자는 약 390 ~ 420 nm의 파장 범위에서 표면 플라즈몬 공명에 의한 피크를 나타내었으며, 이를 통해 은 이온의 환원 반응에 대한 진행여부를 확인할 수 있었다.To observe the reduction of the silver colloid, the formation of silver particles was observed using UV-VIS spectroscopy. Nano - sized silver particles showed a peak due to surface plasmon resonance in the wavelength range of about 390 to 420 nm.
도 1은 실시예 2에서 얻어진 은 콜로이드 용액의 UV-VIS 스펙트럼이다. 상기 도12에서 확인할 수 있듯이, 410 nm의 파장에서 은 입자의 표면 플라즈몬 공명에 의한 피크가 관측되었다. 5 시간 이후 표면 플라즈몬 공명 피크의 강도는 더 이상 커지지 않는 것으로 보아, 은 이온의 환원 반응이 종결되었음을 확인할 수 있었다.
1 is a UV-VIS spectrum of the silver colloid solution obtained in Example 2. Fig. As shown in FIG. 12, a peak due to surface plasmon resonance of silver particles was observed at a wavelength of 410 nm. After 5 hours, the intensity of the surface plasmon resonance peak did not increase any longer, indicating that the silver ion reduction reaction was completed.
[실시예 2] [Example 2]
25 ℃에서 질산은 0.1 g을 25 ml 용량의 유리병에 넣은 후 NMP 10 g을 채워 질산은을 완전히 용해시켰다. 상기 용액에 PVF 0.1 g을 가하여 완전히 용해된 용액을 얻었다. 1 시간 경과 후, 용액에서 노란색이 나타났으며, 이는 은 이온의 환원에 의해 0.2 nm 크기의 은 입자가 생성된 것을 알 수 있었다. At 25 ° C, 0.1 g of silver nitrate was placed in a 25-ml glass bottle and 10 g of NMP was added to completely dissolve the silver nitrate. To the solution was added 0.1 g of PVF to obtain a completely dissolved solution. After one hour, the solution showed a yellow color, indicating that a silver particle size of 0.2 nm was generated by the reduction of the silver ion.
도 2는 실시예 2에서 얻어진 은 콜로이드 용액의 UV-VIS 스펙트럼이다. 상기 도 2에서 확인할 수 있듯이, 400 nm의 파장에서 은 입자의 표면 플라즈몬 공명에 의한 피크가 관측되었다. 1 시간 이후 표면 플라즈몬 공명 피크의 강도는 더 이상 커지지 않는 것으로 보아, 은 이온의 환원 반응이 종결되었음을 확인할 수 있었다.
2 is a UV-VIS spectrum of the silver colloid solution obtained in Example 2. Fig. As can be seen from FIG. 2, a peak due to surface plasmon resonance of silver particles was observed at a wavelength of 400 nm. The intensity of the surface plasmon resonance peak did not increase any more after 1 hour, indicating that the silver ion reduction reaction was terminated.
[실시예 3][Example 3]
70 ℃에서 질산은 0.1 g을 25 ml 용량의 유리병에 넣은 후 DMA 10 g을 채워 질산은을 완전히 용해시켰다. 상기 용액에 PVF 0.1 g을 가하여 완전히 용해된 용액을 얻었다. 2 시간 경과 후, 용액에서 노란색이 나타났으며, 이는 은 이온의 환원에 의해 0.2 nm 크기의 은 입자가 생성된 것을 알 수 있었다. At 70 ° C, 0.1 g of silver nitrate was placed in a 25-ml glass bottle, and 10 g of DMA was added to completely dissolve the silver nitrate. To the solution was added 0.1 g of PVF to obtain a completely dissolved solution. After 2 hours, yellow color appeared in the solution, indicating that the reduction of the silver ion resulted in the generation of silver particles of 0.2 nm in size.
도 3은 실시예 3에서 얻어진 은 콜로이드 용액의 UV-VIS 스펙트럼이다. 상기 도 3에서 확인할 수 있듯이, 400 nm의 파장에서 은 입자의 표면 플라즈몬 공명에 의한 피크가 관측되었다. 2 시간 이후 표면 플라즈몬 공명 피크의 강도는 더 이상 커지지 않는 것으로 보아, 은 이온의 환원 반응이 종결되었음을 확인할 수 있었다.
3 is a UV-VIS spectrum of the silver colloid solution obtained in Example 3. Fig. As shown in FIG. 3, a peak due to surface plasmon resonance of silver particles was observed at a wavelength of 400 nm. After 2 hours, the intensity of the surface plasmon resonance peak did not increase any more, confirming that the silver ion reduction reaction was completed.
[비교예][Comparative Example]
25 ℃에서 질산은 0.1g을 25 ml 용량의 유리병에 넣은 후 1,4-dioxane 10 g을 채워 질산은을 완전히 용해시켰다. 상기 용액에 PVF 0.01 g을 가하여 완전히 용해된 용액을 얻었다. 1 일 경과 후, 용액에서 노란색이 나타나지 않았다. At 25 ° C, 0.1 g of silver nitrate was placed in a 25-ml glass bottle and 10 g of 1,4-dioxane was added to completely dissolve the silver nitrate. To this solution was added 0.01 g of PVF to obtain a completely dissolved solution. After one day, no yellow color appeared in the solution.
도 4는 비교예에서 얻어진 은 콜로이드 용액의 UV-VIS 스펙트럼이다. 상기 도 4에서 확인할 수 있듯이, 420 nm의 파장에서 은 입자의 표면 플라즈몬 공명에 의한 피크가 관측되지 않았다. 이는 상기 실시예 1, 2 및 3과 대비하여 1,4-Dioxane의 유기 용매를 사용한 비교예의 경우 전자가 충분한 화합물임에도 매우 느린 속도로 환원 반응이 진행됨을 알 수 있었다.4 is a UV-VIS spectrum of the silver colloid solution obtained in Comparative Example. As can be seen from FIG. 4, no peak due to surface plasmon resonance of silver particles was observed at a wavelength of 420 nm. Compared with Examples 1, 2 and 3, in Comparative Example using an organic solvent of 1,4-Dioxane, the reduction reaction proceeds at a very slow rate even though the compound is a sufficient electron.
따라서 본 발명의 은 콜로이드의 제조방법은 은염을 NMP 및 DMA 등의 유기 용매에 용해시킨 후 PVF 또는 PNVC의 비닐계 고분자를 첨가하여 은 콜로이드를 제조함으로써, 별도의 안정화제, 분산제, 중합 개시제 및 착화합물제와 같은 첨가제를 필요로 하지 않아 공정 단계의 감축 및 공정 비용을 절감할 수 있으며, 불필요한 이물질의 혼입을 방지하여 고순도의 은 콜로이드를 제조할 수 있다.Accordingly, the silver colloid of the present invention can be prepared by dissolving silver salt in an organic solvent such as NMP and DMA, and then adding a vinyl polymer such as PVF or PNVC to prepare a silver colloid, It is possible to reduce the process steps and the process cost by eliminating the need for the additive such as the additive, and it is possible to prevent the incorporation of unnecessary foreign substances and to produce silver colloid of high purity.
Claims (8)
상기 혼합용액에 비닐계 고분자를 용해시켜 은 콜로이드를 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 은 콜로이드를 제조하는 단계는 환원제 및 안정화제를 첨가하지 않고, 나노 크기의 은 콜로이드 입자를 형성하는 것이고,
상기 유기 용매는 N-메틸-2-피롤리돈, N,N-디메틸아세트아마이드 또는 이 둘의 혼합물인 것이고,
상기 비닐계 고분자는 폴리비닐포르말, 폴리(N-비닐카바졸) 또는 이 둘의 혼합물인 것을 특징으로 하는 은 콜로이드의 제조방법.
Dissolving silver salt in an organic solvent to prepare a mixed solution; And
And dissolving the vinyl polymer in the mixed solution to prepare a silver colloid,
The step of producing the silver colloid is to form nano-sized silver colloid particles without adding a reducing agent and a stabilizer,
Wherein the organic solvent is N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide or a mixture of the two,
Wherein the vinyl-based polymer is polyvinylformal, poly (N-vinylcarbazole), or a mixture of the two.
상기 은염은 질산은, 초산은, 황산은 및 요오드화은으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 은 콜로이드의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the silver salt is at least one selected from the group consisting of silver nitrate, silver acetate, silver sulfate and silver iodide.
상기 각 단계는 25 내지 100 ℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 은 콜로이드의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein each of the steps is carried out at a temperature of 25 to 100 < 0 > C.
상기 은 콜로이드는 입자 크기가 0.1 내지 100 nm인 것을 특징으로 하는 은 콜로이드의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the silver colloid has a particle size of 0.1 to 100 nm.
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