KR101914246B1 - 자외선 차단용 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자외선 차단용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2차원 구조를 갖는 TiO_x(2≤x≤3)를 제조하여 이를 자외선 차단용 조성물에 적용시켜, 자외선을 차단하는데 현저한 효과를 나타낼 수 있는 자외선 차단용 조성물 및 이의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 여러 구현예에 따르면, 2차원 층상구조를 갖는 TiO_x(2≤x≤3)를 제조할 수 있으며, 상기 TiO_x(2≤x≤3)를 포함하는 자외선 차단용 조성물은 무기차단제로써 자외선 차단 효율이 우수하고, 층상 구조의 미끄러짐으로 인하여 유연성이 현저히 향상된 효과를 나타낸다.
이러한 특성으로 인하여, 상기 TiO_x(2≤x≤3)를 포함하는 자외선 차단용 조성물은 화장료 조성물 뿐만 아니라, 자동차용 유리 코팅막 및 건축용 유리 코팅 소재 등의 폭넓게 응용이 가능하다.

Description

자외선 차단용 조성물 및 이의 제조방법{The composition for protecting ultraviolet and method for preparing the same}

본 발명은 자외선 차단용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2차원 구조를 갖는 TiO_x(2≤x≤3)를 제조하여 이를 자외선 차단용 조성물에 적용시켜, 자외선을 차단하는데 현저한 효과를 나타낼 수 있는 자외선 차단용 조성물 및 이의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

최근 들어 환경오염에 따른 오존층이 점점 파괴되면서 자외선이 지구에 도달하는 양이 증가되고 있는 실정이다.

일반적으로 자외선(ultra violet rays, UV)은 파장에 따라 UV-A(320~380 nm), UV-B(280~320 nm), UV-C(100~280 nm)로 나뉜다. UV-B는 피부에 자극을 주어 홍반, 흑화 및 수포를 만드는 일광화상(sunburn)이 발생하게 된다. 또한, UV-A는 피부 깊게 진피까지 침투하여 피부암 및 광노화 등을 유발하고, UV-C는 염색체 변이를 일으키고 단세포 유기물을 죽이며, 눈의 각막을 해치는 등 생명체에 해로운 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.

이러한 문제점으로 인하여 자외선 차단제는 기능성 화장품 분야부터 자동차용 유리 코팅막 및 건축용 유리 코팅소재까지 광범위하게 사용되고 있다.

현재, 자외선 차단제는 유기계와 무기계 차단제가 사용되고 있는데, 유기계로 벤조트리 아졸(Bensotriazole), 트리아진(Triazine), 벤조페논(Benzopheone) 등이 있고, 무기 산화물 차단제는 산화세륨(CeO₂), 산화아연(ZnO), 산화티탄(TiO₂), 산화철(Fe₂O₃), 산화텅스텐(WO₃) 등이 이용되고 있다.

일반적으로, 유기차단제는 차단 효율이 좋으나 내후성 및 내구성이 무기차단제(무기산화물 차단제)에 비하여 약하고, 무기 산화물 차단제는 유기 차단제에 비해 내구성이 우수하지만 자외선 차단 효율이 낮다는 특징을 보인다.

상용되고 있는 무기차단제는 산화물계의 세라믹 소재로, 세라믹 소재의 특징은 강도 및 경도는 좋으나 유연성이 없기 때문에 구부리거나 휠 경우 쉽게 깨진다는 단점이 있다. 이에, 현재 구형의 분말형태로 유기 용제 및 첨가제와 혼합되어 사용되고 있는 경우가 일반적이어서 유연성에 대응은 가능하나, 구부러졌을 경우 분말과 분말 사이의 간극이 발생하여 차단율이 저하되고 나아가 내구성이 감소되는 문제점을 갖는다.

한국등록특허 제10-1191268호

K. Thamaphat et. al, Kasetsart J. (Nat. Sci.), 42 (2008) 357. S. Vyas, R. Tiwary, K. Shubham and P. Chakrabarti, Superlattices and Microstructures, 80 (2015) 215. S. Nezara, N. Saoula, S. Sali, M. Faiz, M. Mekki, N.A. Laoufi, N. Tabet, Applied Surface Science, 395 (2017) 172. H.J. Park, J. Kim, J.H. Won, K.S. Choi, Y.T Lim, J.S. Shin, J.U. Park, Thin Solid Films, 615 (2016) 8. C. Wang, J. Li, J. Dho, Materials Science and Engineering B, 182 (2014) 1. H. Mahdhi, S. Alaya, J.L. Gauffier, K. Djessas, Z. Ben Ayadi, J. of Alloys and Compounds, 695 (2017) 697.

따라서, 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 2차원의 층상구조를 갖는 무기차단제로써 자외선 차단 효율이 우수하고, 층상형태의 미끄러짐으로 유연성 대응이 가능한 자외선 차단용 조성물을 제공하는 것이다.

또한, 상기 자외선 차단용 조성물을 화장료 조성물, 자동차용 유리 코팅막 및 건축용 유리 코팅 소재 등의 폭넓게 응용하고자 하는 것이다.

본 발명의 대표적인 일 측면에 따르면, 2차원의 층상 구조를 갖는 TiO_x(2≤x≤3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 차단용 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 다른 대표적인 일 측면에 따르면, 상기 자외선 차단용 조성물을 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 차단용 필름 또는 자외선 차단용 화장료 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 대표적인 일 측면에 따르면,

(ⅰ) A_yTi_1-aN_aO_x를 합성하는 단계;

(ⅱ) 상기 A_yTi_{1 - a}N_aO_x에 산을 투입하고 반응시키는 제1 박리단계; 및

(ⅲ) 상기 제1 박리단계를 거친 반응물에 유기물을 투입하고 반응시키는 제2 박리단계;를 포함하며,

상기 A는 Li, Na, K, Rb, 및 Cs으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고,

상기 N은 Li 또는 Na이며,

상기 x는 2 내지 3이고,

상기 y는 0.1 내지 1이며,

상기 a는 0 내지 0.3인 것을 특징으로 하는 자외선 차단용 조성물의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 여러 구현예에 따르면, 2차원 층상구조를 갖는 TiO_x(2≤x≤3)를 제조할 수 있으며, 상기 TiO_x(2≤x≤3)를 포함하는 자외선 차단용 조성물은 무기차단제로써 자외선 차단 효율이 우수하고, 층상 구조의 미끄러짐으로 인하여 유연성이 현저히 향상된 효과를 나타낸다.

이러한 특성으로 인하여, 상기 TiO_x(2≤x≤3)를 포함하는 자외선 차단용 조성물은 화장료 조성물 뿐만 아니라, 자동차용 유리 코팅막 및 건축용 유리 코팅 소재 등의 폭넓게 응용이 가능하다.

도 1는 본 발명의 일 구현예에 따른 자외선 차단용 조성물의 제조방법을 도시화한 것이다.
도 2는 실시예 1의 제조 공정 중에서 나노쉬트 합성을 위한 출발상인 K_0.8[Ti_1.73Li_0.27]O₄(KTLO) 분말의 SEM(Scanning electron microscope)으로 분석한 결과를 이미지이다.
도 3은 실시예 1의 제조 공정 중에서 K_{0 .8}[Ti_{1 .73}Li_{0 .27}]O₄(KTLO) 분말, TiO_x·n(H₃O)⁺ 분말 및 TiO_x·n(H₃O)⁺ 나노쉬트를 XRD(X-ray Diffraction Analyzer)로 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 1을 통해 제조된 TiO_x(2≤x≤3) 나노시트를 AFM(Atomic force microscope)으로 분석한 결과를 나타낸다.
도 5은 실시예 1을 통해 제조된 TiO_x(2≤x≤3) 나노시트를 TEM(Transmission Electron Microscope)과 SAED(selected area electron diffraction)으로 분석한 결과를 나타낸 이미지이다.
도 6은 온도에 따른 나노쉬트의 무게 변화를 측정한 TGA(Thermogravimetric analysis) 결과 그래프이다.
도 7은 실시예 3을 통해 제조된 TiO_x(2≤x≤3) 필름의 파장에 따른 투과도를 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8는 UV-A, UV-B, 및 UV-C의 대표 파장에서 TiO_x(2≤x≤3) 필름의 두께에 따른 투과도를 나타낸 그래프이다.
도 9은 층상구조 나노시트 자외선 차단제는 층상구조가 가지고 있는 물성(층상구조 소재의 특성)으로 유연성(flexibility)이 우수함을 도식화하여 보여주는 그림이다.

이하에서, 본 발명의 여러 측면 및 다양한 구현예에 대해 더욱 구체적으로 살펴보도록 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 2차원의 층상 구조를 갖는 TiO_x(2≤x≤3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 차단용 조성물을 제공한다.

일반적으로 TiO_x는 3차원의 결정구조를 가지는데, 루타일(rutile crystal structure) 또는 아나타제(anatase crystal structure)의 결정구조를 갖는 것으로 알려져 있다. 따라서, 자외선 차단용 조성물에 대한 기술 중에서 상용화되거나 기존에 연구된 기술들은 모두 3차원 결정구조를 갖는 TiO_x에 대한 것으로서, 본 발명에서는 종래의 3차원 결정구조가 아닌 2차원 결정구조를 갖는 TiO_x(2≤x≤3) 나노시트를 제조하고, 이를 자외선 차단에 효과적인 화장료 조성물로 응용하고자 하는 것이다.

상기 자외선 차단용 조성물은 상기 2차원의 층상 구조는 다수의 나노시트 층으로 구성될 수 있으며, 상기 나노시트 층의 각 두께는 0.5 내지 10 nm인 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게는 0.1 내지 20 ㎛(width) × 0.1 내지 20 ㎛(length)의 면적을 가지는 것으로서, 상기 나노쉬트를 이용하여 다양한 두께의 필름 (1 nm~1 ㎛)을 제조할 수 있으며 두께에 따라 자외선 투과율이 최대 100%로 감소되는 것을 확인하였다.

또한, 상기 2차원의 층상 구조를 갖는 TiO_x(2≤x≤3)는 하이드로늄 이온(H₃O⁺)을 더 포함하여 TiO_x·n(H₃O)⁺인(0≤n≤1) 것으로, 상기 하이드로늄 이온은 TiO_x에 흡착, 또는 층상 구조 사이에 인터칼레이션(intercalation) 되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면,

(ⅰ) Cs₂CO₃ 및 TiO₂ 분말을 1: 5.3의 몰비로 혼합한 후 반응시켜 Cs_0.7Ti_1.825O₄을 합성하는 단계;

(ⅱ) 상기 Cs_0.7Ti_1.825O₄에 산을 투입하고 반응시키는 제1 박리단계;

(ⅲ) 상기 제1 박리단계를 거친 반응물에 유기물을 투입하고 반응시키는 제2 박리단계; 및

(ⅳ) 상기 제2 박리단계를 거친 반응물을 필름으로 제조하는 단계;를 포함하는 자외선 차단용 필름의 제조방법으로서,

상기 유기물은 Tetrabuthylammonium, Tetramethylammonium, 또는 Tetraethylammonium, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 자외선 차단용 필름의 제조방법을 제공한다.

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도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 자외선 차단용 조성물의 제조방법을 도시화한 것으로, 상기 도 2를 참조하여 각 단계를 설명하기로 한다.

상기 (ⅰ) 단계는 Cs₂CO₃ 및 TiO₂ 분말을 1: 5.3의 몰비로 혼합한 후 반응시켜 반응물(Cs_0.7Ti_1.825O₄)을 제조하는 단계이다.

보다 상세하게는, 먼저 원료인 Cs₂CO₃ 및 TiO₂ 분말을 1: 5.3의 몰비로 혼합한 후, 800 ℃의 온도에서 1 내지 100 시간 동안 반응시켜 반응물을 합성하는 것이 바람직하다.

상기 (ⅱ) 단계는 상기 (ⅰ) 단계를 통해 합성된 Cs_0.7Ti_1.825O₄에 산을 투입하고 반응시켜 Cs 이온을 제거하여 박리시키는 제1 박리단계이다.

상기 제1 박리단계는 산 처리를 하는 동안에 프로톤(H⁺)이 고상(Cs)의 이온과 교환되고, 교환된 이온(Cs⁺)은 제거될 수 있다.

상기 산은 염산, 질산 및 황산 중에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 (ⅲ) 단계는 상기 (ⅱ) 단계를 통해 제1 박리단계를 거친 반응물에 유기물을 투입하고 반응시키는 제2 박리단계이다.

상기 제1 박리단계를 거친 반응물은 Cs가 제거되고 교환된 하이드로늄 이온(Hydronium ion(H₃O⁺)=프로톤(H⁺)+물(H₂O))이 결합된 TiO_x·n(H₃O)⁺ 형태가 된다. 상기 하이드로늄 이온 형태의 물 분자는 소재에 가역적으로 흡착(adsorption) 또는 삽입(TiO_x 층상구조 사이에 intercalation)되어 존재할 수 있으며, 그 양(n)은 0 내지 1이다.

상기 TiO_x·n(H₃O)⁺에 유기물을 투입하고 반응시키면 상기 유기물 이온이 층상구조인 TiO_x·n(H₃O)⁺으로 들어가 층들을 분리하여, 도 1에서 보는 바와 같이 원자층으로 구성된 2차원 구조의 TiO_x 나노시트가 형성된다.

상기 유기물은 Tetrabuthylammonium(TBAOH), tetramethylammonium(TMAOH), 또는 tetraethylammonium(TEAOH), 또는 이들의 혼합물일 수 있다.

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상기 자외선 차단용 필름은 상기 자외선 차단용 조성물을 기판 상에 딥코팅법, 통상의 슬러리 및 페이스트 코팅법 등을 사용하여 코팅시켜 제조할 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 자외선 차단용 조성물은 표면이 (-) charge를 띄기 때문에 기판 상에 코팅시키기 위해서는 먼저, 상기 기판의 표면을 (+) charge로 대전시키는 것이 바람직하다.

상기 기판은 polyethylenimine(PEI) 용액 등에 담가 (+) charge로 표면을 대전시킬 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 통상의 방법으로 수행될 수 있다.

이때, 상기 자외선 차단용 조성물은 필요에 따라 메탄올, 에탄올 및 아세톤 중에서 선택된 1종 이상의 비수계 용매와 혼합하여 코팅시킬 수도 있다.

또한, 상기 자외선 차단용 조성물은 다수의 층으로 기판 상에 코팅될 수 있는데, 상기 자외선 차단용 조성물의 코팅 층수가 증가할수록 자외선의 흡수는 더욱 향상되는 것을 확인하였다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 자외선 차단용 조성물을 포함하는 자외선 차단용 화장료 조성물, 자동차 유리 코팅막 및 건축용 유리 코팅 소재를 제공할 수 있다.

이하에서 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 다만 이하에 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 또한, 이하의 실시예를 포함한 본 발명의 개시 내용에 기초한다면, 구체적으로 실험 결과가 제시되지 않은 본 발명을 통상의 기술자가 용이하게 실시할 수 있음은 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.

또한 이하에서 제시되는 실험 결과는 상기 실시예 및 비교예의 대표적인 실험 결과만을 기재한 것이며, 아래에서 명시적으로 제시하지 않은 본 발명의 여러 구현예의 각각의 효과는 해당 부분에서 구체적으로 기재하도록 한다.

(실시예 1: TiO _x 나노시트 제조)

TiO₂, Li₂CO₃, MoO₃ 및 K₂CO₃ 분말을 1.73 : 1.67 : 0.13 : 1.27의 몰(M)비로 혼합한 후, 1100 내지 1200 ℃의 온도에서 71시간 동안 반응시킨 후에 물로 세척하여 K_0.8[Ti_1.73Li_0.27]O₄(KTLO)를 합성하였다.

합성된 상기 KTLO 3g과 0.5 M의 HCl 200 cc를 혼합한 후, 상온에서 5일 동안 마그네틱 바를 이용하여 교반시키면 H_1.07Ti_{1 .73}O₄가 형성되고, 상기 H_1.07Ti_{1 .73}O₄ 1.2 g에 TBAOH(tetrabutylammonium hydroxide, (C₄H₉)₄NOH) 용액 10.2 cc와 증류수 300 cc를 투입하고 상온에서 10일 동안 교반시켜 TiO_x·n(H₃O)⁺(2≤x≤3, 0≤n≤1) 나노시트를 제조하였다.

( 실시예 2: TiO _x 나노시트 제조)

Cs₂CO₃ 및 TiO₂ 분말을 1:5.3의 몰(M)비로 혼합한 후, 800℃의 온도에서 28시간 동안 반응시켜 Cs_{0 .7}Ti_{1 .825}O₄를 합성하였다.

합성된 상기 Cs_{0 .7}Ti_{1 .825}O₄ 1g과 1M HCl 40cc를 혼합한 후, 상온에서 5일 동안 마그네틱 바를 이용하여 교반시키면 H_{0 .7}Ti_{1 .825}O₄·H₂O가 형성되고, 상기 H_{0 .7}Ti_{1 .825}O₄·H₂O 1g에 TBAOH(tetrabutylammonium hydroxide, (C₄H₉)₄NOH) 용액 1cc와 증류수 250cc를 투입하고 상온에서 14일 동안 교반시켜 TiO_x(2≤x≤3) 나노시트를 제조하였다.

(실시예 3: TiO _x (2≤x≤3) 필름 제조)

실시예 1의 나노시트를 쿼츠(quartz) 기판 상에 딥코팅법을 사용하여 코팅한 후, PEI(polyethylenimine) 용액에 담가 기판 표면을 (+) charge로 대전시키고 나서, 타이타늄옥사이드 콜로이드에 담가 나노시트를 기판의 표면 전체에 코팅시켰다. 상기 과정을 반복적으로 수행하여 교차증착법(layer-by-layer)을 통해 기판 상에 나노시트 층을 코팅시켜 필름으로 제조하였으며, 코팅된 횟수에 따라 각각 1, 2, 3, 4, 5층이 코팅된 TiO_x(2≤x≤3) 필름을 제조하였다.

(실험예 1: TiO _x 구조 분석)

실시예 1의 TiO_x·n(H₃O)⁺ 나노시트 구조 및 조성을 파악하기 위하여 XRD(X-ray Diffraction Analyzer), SEM(Scanning electron microscope), AFM(Atomic force microscope), TEM(Transmission Electron Microscope) 및 HR-TEM(High-resolution transmission electron microscope)으로 분석을 실시하였으며, 그 결과를 도 3 내지 7에 나타내었다.

아울러, 도 2는 출발상인 KTLO의 SEM 이미지이로, 상기 KTLO도 판상형태를 가지는 것을 확인할 수 있다.

구체적으로, 도 3의 XRD 분석 결과를 참조하면, 결정구조 측면에서 층상구조(layered structure)를 가지는 것을 확인할 수 있다.

파란색 선은 KTLO 고상의 XRD 패턴이고 붉은 색은 산처리 후 생성된 TiO_x·n(H₃O)⁺ 분말의 패턴이다. 검정색은 최종 수득한 TiO_x·n(H₃O)⁺ 나노쉬트의 패턴이다. 나노쉬트 XRD 분석을 위해 나노쉬트를 AAO(aluminium oxidized alumina) 멤브레인(다공성을 갖는) 위에 여러 층을 코팅한 후 분석하였다. 검출된 피크(detected peaks)는 나노쉬트의 특징인 등 간격(첫 번째 피크는 5.99 ^o, 두 번째 피크는 11.98 ^o)으로 나타남을 알 수 있다. KTLO부터 나노쉬트까지 결정구조가 그래프에 내에 삽입되어 있다(붉은색 : 산소, 하늘색 : 타이타늄).

또한, AFM 결과인 도 4를 참조하면, 판상형태의 나노시트를 확인할 수 있으며, 상기 나노시트의 두께는 2 nm이하로 원자층 두께이고 x-y 방향(laterally)으로 ㎛ 이상임을 확인할 수 있다(non-contact mode로 AFM 팁과 시료 간에 간극이 존재하고 또한 시료 표면에 물 분자가 흡착되어 있기에 나노쉬트 만의 두께는 약 1 nm임을 알 수 있다.).

도 5은 TEM 이미지와 회절 패턴(diffraction pattern)이다. 상기 회절 패턴을 살펴보면 edge shared TiO₆로 구성된 결정구조로, 여러 장이 겹쳐진 패턴임을 알 수 있다. 보고에 따르면 3차원의 루타일 구조의 경우 점(spot)들이 바둑판 모양(직각형태)으로 나타난다(K. Thamaphat et. al, Kasetsart J. (Nat. Sci.) 42 : 357 - 361 (2008)).

도 6은 TGA(Thermogravimetric analysis)결과이다. 상온에서 200 ℃의 온도 사이에서 물분자와 프로톤(물분자 + 프로톤 = 하이드로늄이온)이 증발하는 것을 무게변화로부터 관찰할 수 있었으며, 나노쉬트는 TiO_x·n(H₃O)⁺ 형태를 지니고 있다.

(실험예 2: TiOx의 자외선 차단 물성 분석)

실시예 3의 TiO_x·n(H₃O)⁺ 필름에 대한 UV-VIS 흡광도 분석을 실시하였으며, 그 결과를 도 8 및 하기 표 1에 나타내었다.

도 8을 참조하면, 자외선 영역에서의 큰 흡수가 일어난 것을 알 수 있는데, 이러한 자외선 흡수는 코팅층의 두께가 증가할수록 커지는 것을 확인할 수 있다. 여러 파장에서의 투과도는 하기 표 1에 구체적으로 나타내었다.

즉, 최대 5층의 나노시트가 코팅된 기판은 350 nm에서 19.0%의 흡수율을 나타내고, 300 nm에서 62.8%의 흡수율을 나타내며, 250 nm에서는 94.7%의 흡수율을 나타내어, 자외선을 차단하는데 효과적임을 확인할 수 있다.

대조군으로, 범용적으로 사용되고 있는 3차원 결정구조를 갖는 타이타늄옥사이드 필름을 스퍼터링(sputtering) 법으로 제조하였으며, 마찬가지로 투과도를 측정한 결과, 상기 3차원의 결정구조를 갖는 타이타늄옥사이드 필름의 자외선 흡수는 350 nm에서 19.0%(투과도: 81.0%), 300 nm에서 62.8%(투과도: 37.2%), 250 nm에서 94.7%(투과도: 5.3%)인 것을 알 수 있다.

그러나, 대조군의 스퍼터링된 필름은 그 두께가 200-250 nm인 것으로, 실시예보다 수십 배가량 두꺼우며 상기 두께를 고려하면 UVB 영역에서 나노쉬트 필름의 흡수가 더 큼을 알 수 있다.

추가적으로 TiO_x·n(H₃O)⁺ 쉬트는 가시광선 영역에서의 투과는 우수한 것을 알 수 있다. 즉, 가시광의 투과효율과 자외선의 차단효율이 우수함을 알 수 있다.

두께에 따른 자외선 차단의 정량적 비교를 위해 도 8에 UV-A, UV-B 및 UV-C의 대표 파장에서 두께에 따른 투과도를 나타내었다(선은 데이터의 linear fitting 결과이다). 파장에 따라 흡수에 차이가 있었지만 피팅결과에 따른 외삽된 선(extrapolated line)에 의하면 TiO_x 나노쉬트가 약 70 nm(UVA 기준)의 두께로도 대부분의 자외선을 차단할 수 있음을 확인할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 2차원 구조를 갖는 TiO_x 나노시트 필름은 상용 타이타늄옥사이트 자외선 차단제 보다 가시광 영역에서의 흡수가 적어 광학적으로 보다 투명하면서 자외선을 효과적으로 차단할 수 있다는 것을 보여주는 결과이다.

구분	TiOx 나노시트의 코팅 층수(L: layer)
	0L	1L	2L	3L	4L	5L
필름의 전체두께(nm)	-	2	4	6	8	10
가시광선 투과율(%)@ 550nm	96.7	96.5	94.8	93.4	94.5	93.2
자외선 투과율(%)@ 350nm	96.0	95.0	89.0	86.0	87.0	81.0
자외선 투과율(%)@ 300nm	95.6	91.5	68.8	61.8	48.8	37.2
자외선 투과율(%)@ 250nm	94.8	86.4	48.9	38.5	20.5	5.3

따라서, 본 발명의 여러 구현예에 따르면, 2차원 층상구조를 갖는 TiO_x·n(H₃O)⁺(2≤x≤3, 0≤n≤1)를 제조할 수 있으며, 상기 TiO_x(2≤x≤3)를 포함하는 자외선 차단용 조성물은 무기차단제로써 자외선 차단 효율이 우수하고, 층상 구조의 미끄러짐으로 인하여 유연성이 현저히 향상된 효과를 나타낸다(도 9).

이러한 특성으로 인하여, 상기 TiO_x·n(H₃O)⁺(2≤x≤3, 0≤n≤1)를 포함하는 자외선 차단용 조성물은 화장료 조성물뿐만 아니라, 자동차용 유리 코팅막 및 건축용 유리 코팅 소재 등의 폭넓게 응용이 가능하다.

Claims (9)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. (ⅰ) Cs₂CO₃ 및 TiO₂ 분말을 1: 5.3의 몰비로 혼합한 후 반응시켜 Cs_0.7Ti_1.825O₄을 합성하는 단계;
   (ⅱ) 상기 Cs_0.7Ti_1.825O₄에 산을 투입하고 반응시키는 제1 박리단계;
   (ⅲ) 상기 제1 박리단계를 거친 반응물에 유기물을 투입하고 반응시키는 제2 박리단계; 및
   (ⅳ) 상기 제2 박리단계를 거친 반응물을 필름으로 제조하는 단계;를 포함하는 자외선 차단용 필름의 제조방법으로서,
   상기 유기물은 Tetrabuthylammonium, Tetramethylammonium, 또는 Tetraethylammonium, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 자외선 차단용 필름의 제조방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 (ⅰ) 단계는 800 ℃의 온도에서 1 내지 100 시간 동안 반응시키는 것을 특징으로 하는 자외선 차단용 필름의 제조방법.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 (ⅱ) 단계는 상기 Cs_0.7Ti_1.825O₄에 산을 투입하고 상온에서 5일 동안 교반하여 반응시키는 것을 특징으로 하는 자외선 차단용 필름의 제조방법.
   
9. 삭제

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