KR101916659B1 - Manufacturing method of gas barrier film based on layered double hydroxide - Google Patents

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Abstract

본 발명은, (a) 제1 전구체인 [M2+][An- 2/n]·zH2O과 제2 전구체인 [M3+][An- 3/n]·zH2O를 증류수에 용해시키는 단계와, (b) 상기 제1 전구체와 상기 제2 전구체가 용해되어 있는 반응용기에 헥사메틸렌테트라아민(Hexamethylenetetramine)을 첨가하여 전구체 반응용액을 형성하는 단계와, (c) 상기 전구체 반응용액이 담긴 반응용기를 밀봉하고 오토클레이브 용기에 넣고 수열 반응시키는 단계와, (d) 상기 수열 반응에 의해 형성된 층상이중수산화물을 선택적으로 분리해내는 단계와, (e) 상기 층상이중수산화물을 용매에 분산시키고 유기 기판에 코팅하여 층상이중수산화물층을 형성하는 단계와, (f) 상기 층상이중수산화물층 상부에 유기물을 코팅하여 유기물층을 형성하는 단계와, (g) 상기 (e) 단계 및 상기 (f) 단계를 복수 회 반복하여 상기 층상이중수산화물층과 상기 유기물층이 교번하면서 적층된 하이브리드막을 형성하는 단계 및 (h) 상기 하이브리드막 상부에 무기 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 가스 배리어 필름의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 높은 종횡비를 갖는 층상이중수산화물을 기반으로 하고, 상기 종횡비의 편차가 작으므로 균일한 가스 배리어 특성을 나타내며, 수분투과 및 산소투과를 억제할 수 있다. The present invention, (a) a first precursor of [M 2+] [A n- 2 / n] · zH 2 O and a second precursor [M 3+] [A n- 3 / n] · zH 2 O (B) adding hexamethylenetetramine to the reaction vessel in which the first precursor and the second precursor are dissolved to form a precursor reaction solution, and (c) (D) selectively separating the layered double hydroxide formed by the hydrothermal reaction; and (e) separating the layered double hydroxide from the layered double hydroxide, (B) forming a layered double hydroxide layer on the organic substrate by coating the organic layer on the layered double hydroxide layer; and (g) (f) is repeated a plurality of times to form the layered double hydroxide layer And step (h) to group the organic layer is formed while alternately stacked hybrid film relates to a method for producing gas barrier film, which comprises forming an inorganic protective layer on the hybrid film thereon. The present invention is based on a layered double hydroxide having a high aspect ratio and exhibits a uniform gas barrier property because the deviation of the aspect ratio is small, and water permeation and oxygen permeation can be suppressed.

Description

층상이중수산화물을 기반으로 하는 가스 배리어 필름의 제조방법{Manufacturing method of gas barrier film based on layered double hydroxide}[0001] The present invention relates to a method for producing a gas barrier film based on a layered double hydroxide,

본 발명은 가스 배리어 필름의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 높은 종횡비를 갖는 층상이중수산화물을 기반으로 하고, 상기 종횡비의 편차가 작으므로 균일한 가스 배리어 특성을 나타내는 수분투과 및 산소투과 억제용 가스 배리어 필름의 제조방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method for producing a gas barrier film, which is based on a layered double hydroxide having a high aspect ratio and has a small deviation in aspect ratio, And a method of manufacturing a gas barrier film.

유기전자재료의 배리어 필름으로 다양한 배리어 필름들이 시도되어 왔다. 종래에는 진공 공정을 이용하여 무기물을 증착하고 유기물을 코팅하여 다적층 구조로 배리어를 제작하여 왔다. 하지만, 진공 공정을 이용한 무기물의 증착과정은 공정 진입장벽이 높을 뿐만 아니라 전체적인 공정 비용의 상승을 가져왔고, 결과적으로 배리어 필름의 가격경쟁력을 떨어뜨리게 되는 주된 요인 중 하나였다. Various barrier films have been attempted as barrier films of organic electronic materials. Conventionally, a barrier has been fabricated using a multilayer structure by depositing an inorganic material by using a vacuum process and coating an organic material. However, the process of depositing inorganic materials using a vacuum process not only has a high barrier to entry into the process, but also raises the overall process cost, which is one of the main factors that lowers the price competitiveness of the barrier film.

높은 수분기체 차단 능력을 갖게 하고 공정 비용을 줄이기 위해서 유무기 하이브리드 배리어 필름을 제조하려는 다양한 연구가 이루어지고 있다. 그 중 무기물 나노입자와 유기물을 이용한 복합체를 사용하여 적층 횟수를 감소시키고 배리어 특성을 향상시키는 방법이 제안되어 있다. 이러한 유무기 하이브리드 배리어 필름을 제조하기 위하여 층상구조를 갖는 그라핀, 층상실리케이트를 무기물로 사용하는 방법이 최근 연구되고 있다. Various studies have been conducted to fabricate organic / inorganic hybrid barrier films in order to have a high moisture barrier ability and to reduce the process cost. Among them, a method of reducing the number of lamination and improving the barrier property by using a composite using inorganic nanoparticles and an organic material has been proposed. Recently, a method of using graphene or a layered silicate having a layered structure as an inorganic material has been studied for producing such an organic hybrid barrier film.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0071226호에 개시된 가스 배리어 필름의 제조방법에 의하면 층상실리케이트 나노구조체를 사용하여 높은 배리어 특성 향상을 제시하고 있지만, 상기 층상실리케이트 재료의 종횡비는 높은 편차를 가져 배리어 특성이 크게 불균일해진다는 문제가 있다. According to the method for producing a gas barrier film disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0071226, a layered silicate nanostructure is used to improve the barrier property, but the aspect ratio of the layered silicate material has a high deviation, There is a problem in that it is largely uneven.

상술한 점들을 고려할 때, 층상구조 무기물의 종횡비 제어에 따른 배리어 필름 특성 조절에 관한 연구가 요구된다.Considering the above points, there is a need for research on controlling the barrier film properties by control of the aspect ratio of the layered inorganic material.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0071226호Korean Patent Publication No. 10-2014-0071226

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 높은 종횡비를 갖는 층상이중수산화물을 기반으로 하고, 상기 종횡비의 편차가 작으므로 균일한 가스 배리어 특성을 나타내는 수분투과 및 산소투과 억제용 가스 배리어 필름의 제조방법을 제공함에 있다. A problem to be solved by the present invention is to provide a process for producing a gas barrier film for water permeation and oxygen permeation inhibition which is based on a layered double hydroxide having a high aspect ratio and has a small deviation in aspect ratio and thus exhibits uniform gas barrier properties have.

본 발명은, (a) 제1 전구체인 [M2+][An- 2/n]·zH2O과 제2 전구체인 [M3+][An- 3/n]·zH2O를 증류수에 용해시키는 단계와, (b) 상기 제1 전구체와 상기 제2 전구체가 용해되어 있는 반응용기에 헥사메틸렌테트라아민(Hexamethylenetetramine)을 첨가하여 전구체 반응용액을 형성하는 단계와, (c) 상기 전구체 반응용액이 담긴 반응용기를 밀봉하고 오토클레이브 용기에 넣고 수열 반응시키는 단계와, (d) 상기 수열 반응에 의해 형성된 층상이중수산화물을 선택적으로 분리해내는 단계와, (e) 상기 층상이중수산화물을 용매에 분산시키고 유기 기판에 코팅하여 층상이중수산화물층을 형성하는 단계와, (f) 상기 층상이중수산화물층 상부에 유기물을 코팅하여 유기물층을 형성하는 단계와, (g) 상기 (e) 단계 및 상기 (f) 단계를 복수 회 반복하여 상기 층상이중수산화물층과 상기 유기물층이 교번하면서 적층된 하이브리드막을 형성하는 단계 및 (h) 상기 하이브리드막 상부에 무기 보호층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 M2+는 Ba2+,Ca2+Co2+,Mn2+,Ni2+,Fe2+,Cu2+,Sn2+, Zn2+ 및 Mg2+로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 2가 금속 이온이고, 상기 M3+은 Al3+,Cr3+,Fe3+,Co3+,Mn3+,Ni3+,Ce3+ 및 Ga3+으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 3가 금속 이온이며, 상기 An-는 히드록시드, 카르보네이트, 비카르보네이트, 나이트레이트, 클로라이드, 브로마이드, 설포네이트, 설페이트, 비설페이트, 바나데이트, 텅스테이트, 보레이트 및 포스페이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온이고, 상기 z는 0 내지 10 범위의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 가스 배리어 필름의 제조방법을 제공한다. The present invention, (a) a first precursor of [M 2+] [A n- 2 / n] · zH 2 O and a second precursor [M 3+] [A n- 3 / n] · zH 2 O (B) adding hexamethylenetetramine to the reaction vessel in which the first precursor and the second precursor are dissolved to form a precursor reaction solution, and (c) (D) selectively separating the layered double hydroxide formed by the hydrothermal reaction; and (e) separating the layered double hydroxide from the layered double hydroxide, (B) forming a layered double hydroxide layer on the organic substrate by coating the organic layer on the layered double hydroxide layer; and (g) (f) is repeated a plurality of times to form the layered double hydroxide layer And step (h) to group the organic layer is formed while alternately stacked hybrid film and forming an inorganic protective layer on the hybrid membrane, wherein M 2+ is Ba 2+, Ca 2+ Co 2+, Mn 2 +, Ni 2+, Fe 2+, Cu 2+, Sn 2+, and Zn 2+ and Mg 2+ group divalent metal ion at least one selected from consisting of the M 3+ is Al 3+, Cr 3 + , Fe 3+ , Co 3+ , Mn 3+ , Ni 3+ , Ce 3+, and Ga 3+ , and A n- is at least one selected from the group consisting of hydroxide, Z is at least one anion selected from the group consisting of zirconium, zirconium, zirconium, zirconium, zirconium, zirconium, Of the gas barrier film. The present invention also provides a method for producing the gas barrier film.

상기 층상이중수산화물은 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.The layered double hydroxide may be represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

[M2+ 1-x M3+ x (OH)2][An-]x/n·zH2O (0.2≤x≤0.4)[M 2+ 1-x M 3+ x (OH) 2 ] [A n- ] x / n zH 2 O (0.2? X? 0.4)

상기 제1 전구체와 상기 제2 전구체는 상기 전구체 반응용액에서 1:1 내지 3:1의 몰농도 비율을 이루는 것이 바람직하다.The first precursor and the second precursor preferably form a molar concentration ratio of 1: 1 to 3: 1 in the precursor reaction solution.

상기 제1 전구체는 상기 전구체 반응용액에서 10∼200 mM의 몰농도를 이루고, 상기 제2 전구체는 상기 전구체 반응용액에서 5∼100 mM의 몰농도를 이루며, 상기 헥사메틸렌테트라아민(Hexamethylenetetramine)은 상기 전구체 반응용액에서 50∼1000 mM의 몰농도를 이루는 것이 바람직하다. Wherein the first precursor has a molar concentration of 10-200 mM in the precursor reaction solution and the second precursor has a molarity of 5-100 mM in the precursor reaction solution and the hexamethylenetetramine It is preferable that the precursor reaction solution has a molar concentration of 50 to 1000 mM.

상기 유기물은 폴리(아릴아민 하이드로클로라이드(poly(allylamine hydrochloride)), 폴리(아크릴산)(poly(acrylic acid)), 폴리에틸에니민(polyethylenimine; PEI) 및 (3-아미노프로필)트리에톡시실란((3-Aminopropyl)triethoxysilane) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The organic material may be selected from the group consisting of poly (allylamine hydrochloride), poly (acrylic acid), polyethylenimine (PEI) and (3-aminopropyl) triethoxysilane (3-Aminopropyl) triethoxysilane).

상기 무기 보호층은 폴리실라잔(polysilazane)을 포함할 수 있다.The inorganic protective layer may include polysilazane.

상기 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트((polyethylene terephthalate; PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 폴리에스터(polyester; PES), 폴리이미드(polyimid; PI), 아릴라이트(AryLite) 및 사이클로-올레핀 코폴리머(Cyclo-Olefin Copolymer; COC)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The substrate may be at least one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polyester (PES), polyimide (AryLite) and Cyclo-Olefin Copolymer (COC). ≪ / RTI >

상기 (e) 단계 전에, 상기 층상이중수산화물의 종횡비를 증가시키기 위하여 상기 층상이중수산화물을 박리하는 단계를 더 포함할 수 있다. Before the step (e), the step of peeling the layered double hydroxide to increase the aspect ratio of the layered double hydroxide may be further included.

상기 박리는 상기 층상이중수산화물의 층과 층 사이에 계면활성제, 유기용매 및 양쪽성 물질을 인터칼레이션(intercalation) 시키고 초음파 처리하여 수행하는 것이 바람직하다.The peeling is preferably performed by intercalating a surfactant, an organic solvent, and an amphoteric substance between the layer of the layered double hydroxide and the layer and subjecting the layer to ultrasonic treatment.

상기 계면활성제는 포스포리피드(phospholipid) 및 소듐 도데실설페이트(sodium dodecylsulfate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The surfactant may include at least one substance selected from the group consisting of phospholipid and sodium dodecylsulfate.

상기 유기용매는 디메틸포름아미드(Dimethylformamide), 디메틸설폭사이드(Dimethylsulfoxide), 페닐에틸포름아미드(phenylethylformamide) 및 하이드록시에틸포름아미드(hydroxyethylformamide)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The organic solvent may include at least one material selected from the group consisting of dimethylformamide, dimethylsulfoxide, phenylethylformamide, and hydroxyethylformamide.

상기 양쪽성 물질은 폴리(메타크릴산)(poly(methacrylic acid)), 폴리(2-(에틸아미노)에틸 폴리(아릴아민)(poly(2-(diethylamino)ethyl poly(allylamine))), 폴리(메타크릴산)(poly(methacrylic acid)), N-이소프로필아크릴아미드(N-isopropylacrylamide), N-(3-아미노프로필)메타크릴아미드(N-(3-aminopropyl)methacrylamide), 아릴아민(allylamine), 아크릴아미드(acrylamide), (디메틸아미노)에틸메타크릴레이트((dimethylamino)ethylmethacrylate) 및 테트라하이드로피라닐 메타크릴레이트(tetrahydropyranyl methacrylate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The amphoteric material may be selected from the group consisting of poly (methacrylic acid), poly (2- (ethylamino) ethyl poly (allylamine)), poly (Methacrylic acid), N-isopropylacrylamide, N- (3-aminopropyl) methacrylamide, and arylamine allylamine, acrylamide, (dimethylamino) ethylmethacrylate, and tetrahydropyranyl methacrylate. These materials may be used alone or in combination of two or more.

상기 (e) 단계에서 상기 용매는 증류수일 수 있고, 상기 층상이중수산화물은 상기 증류수 100중량부에 대하여 0.1∼2 중량부를 이루도록 분산시키는 것이 바람직하다. In the step (e), the solvent may be distilled water, and the layered double hydroxide may be dispersed in an amount of 0.1 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the distilled water.

상기 제1 전구체는 Mg(NO3)2·6H2O 일 수 있고, 상기 제2 전구체는 Al(NO3)3·9H2O 일 수 있다.The first precursor may be Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O, and the second precursor may be Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O.

본 발명에 의하면, 높은 종횡비를 갖는 층상이중수산화물을 기반으로 하고, 상기 종횡비의 편차가 작으므로 균일한 가스 배리어 특성을 나타내며, 수분투과 및 산소투과를 억제할 수 있다. 높은 종횡비를 가진 층상이중수산화물을 사용하여 가스 배리어 필름을 제작할 경우, 일반적인 무기 입자를 사용할 때보다 수분 기체 분자가 통과할 때 확산거리를 매우 상승시킬 수 있어 수분기체 차단 특성을 향상시킬 수 있다. The present invention is based on a layered double hydroxide having a high aspect ratio and exhibits a uniform gas barrier property because the deviation of the aspect ratio is small, and water permeation and oxygen permeation can be suppressed. When a gas barrier film is produced using a layered double hydroxide having a high aspect ratio, the diffusion distance can be greatly increased when water molecules are passed through compared to using general inorganic particles, thereby improving the moisture barrier property.

본 발명에 의하면, 유기전자재료에 적용할 수 있는 가스 배리어 필름의 제작 방법으로 유연한 기판에 적용 가능하며, 수분 및 산소 기체와의 접촉을 차단하여 유기전자재료의 수명을 증가시킬 수 있다. According to the present invention, it is possible to apply to a flexible substrate by a production method of a gas barrier film applicable to an organic electronic material, and to prevent contact with moisture and oxygen gas, thereby increasing the lifetime of the organic electronic material.

도 1은 층상이중수산화물을 기반으로 하는 가스 배리어 필름의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 실험예 1에 따라 제조된 층상이중수산화물의 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 이미지이다.
도 3a 내지 도 3c는 실험예 1에 따라 제조된 층상이중수산화물의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 4a는 실험예 1에 따라 가수분해제(hydrolysis agent)로 우레아(Urea)를 사용하여 종횡비를 제어한 층상이중수산화물의 주사전자현미경(SEM) 이미지이고, 도 4b는 실험예 2에 따라 가수분해제로 HMTA(Hexamethylenetetramine)를 사용하여 종횡비를 제어한 층상이중수산화물의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 5a 내지 도 5c는 실험예 4에 따라 드랍캐스팅(drop casting) 방법으로 코팅된 층상이중수산화물층의 광학현미경(optical microscope; OM) 이미지이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view schematically showing the structure of a gas barrier film based on a layered double hydroxide. Fig.
2A to 2C are scanning electron microscope (SEM) images of the layered double hydroxides prepared according to Experimental Example 1. FIG.
3A to 3C are scanning electron microscope (SEM) images of the layered double hydroxides prepared according to Experimental Example 1. Fig.
FIG. 4A is a scanning electron microscope (SEM) image of a layered double hydroxide having an aspect ratio controlled by using a Urea as a hydrolysis agent according to Experimental Example 1, and FIG. 4B is a scanning electron microscope This is a scanning electron microscope (SEM) image of layered double hydroxides with controlled aspect ratios using zero HMTA (Hexamethylenetetramine).
5A to 5C are optical microscope (OM) images of a layered double hydroxide layer coated by a drop casting method according to Experimental Example 4. FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it should be understood that the following embodiments are provided so that those skilled in the art will be able to fully understand the present invention, and that various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. It is not.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스 배리어 필름의 제조방법은, (a) 제1 전구체인 [M2+][An- 2/n]·zH2O과 제2 전구체인 [M3+][An- 3/n]·zH2O를 증류수에 용해시키는 단계와, (b) 상기 제1 전구체와 상기 제2 전구체가 용해되어 있는 반응용기에 헥사메틸렌테트라아민(Hexamethylenetetramine)을 첨가하여 전구체 반응용액을 형성하는 단계와, (c) 상기 전구체 반응용액이 담긴 반응용기를 밀봉하고 오토클레이브 용기에 넣고 수열 반응시키는 단계와, (d) 상기 수열 반응에 의해 형성된 층상이중수산화물(Layered Double Hydroxide; LDH)을 선택적으로 분리해내는 단계와, (e) 상기 층상이중수산화물(Layered Double Hydroxide; LDH)을 용매에 분산시키고 유기 기판에 코팅하여 층상이중수산화물층을 형성하는 단계와, (f) 상기 층상이중수산화물층 상부에 유기물을 코팅하여 유기물층을 형성하는 단계와, (g) 상기 (e) 단계 및 상기 (f) 단계를 복수 회 반복하여 상기 층상이중수산화물층과 상기 유기물층이 교번하면서 적층된 하이브리드막을 형성하는 단계 및 (h) 상기 하이브리드막 상부에 무기 보호층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 M2+는 Ba2+,Ca2+Co2+,Mn2+,Ni2+,Fe2+,Cu2+,Sn2+, Zn2+ 및 Mg2+로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 2가 금속 이온이고, 상기 M3+은 Al3+,Cr3+,Fe3+,Co3+,Mn3+,Ni3+,Ce3+ 및 Ga3+으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 3가 금속 이온이며, 상기 An-는 히드록시드, 카르보네이트, 비카르보네이트, 나이트레이트, 클로라이드, 브로마이드, 설포네이트, 설페이트, 비설페이트, 바나데이트, 텅스테이트, 보레이트 및 포스페이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온이고, 상기 z는 0 내지 10 범위의 값을 가질 수 있다. A method for producing a gas barrier film according to a preferred embodiment of the present invention comprises the steps of: (a) mixing a first precursor [M 2+ ] [A n- 2 / n ] .zH 2 O and a second precursor [M 3+ ] Dissolving [A n- 3 / n ] .zH 2 O in distilled water; and (b) adding hexamethylenetetramine to the reaction vessel in which the first precursor and the second precursor are dissolved to form a precursor Forming a reaction solution; (c) sealing the reaction vessel containing the precursor reaction solution and placing the reaction vessel in an autoclave vessel and performing a hydrothermal reaction; (d) forming a layered double hydroxide formed by the hydrothermal reaction; (E) dispersing the layered double hydroxide (LDH) in a solvent and coating it on an organic substrate to form a layered double hydroxide layer; (f) The organic material is coated on the double hydroxide layer, (G) repeating the steps (e) and (f) a plurality of times to form a hybrid film in which the layered double hydroxide layer and the organic material layer are alternately stacked, and (h) Wherein the M 2+ is selected from the group consisting of Ba 2+ , Ca 2+ Co 2+ , Mn 2+ , Ni 2+ , Fe 2+ , Cu 2+ , Sn 2+ , Zn 2+ and Mg 2+ , and M 3+ is at least one selected from the group consisting of Al 3+ , Cr 3+ , Fe 3+ , Co 3+ , Mn 3+ , Ni 3+ , Ce 3+ and Ga 3+ , and A n- is at least one selected from the group consisting of a hydroxide, a carbonate, a bicarbonate, a nitrate, a chloride, a bromide, a sulfonate, a sulfate, At least one anion selected from the group consisting of zirconium, zirconium, zirconium, zirconium, zirconium, zirconium, zirconium, It may have a value of ten range.

상기 층상이중수산화물은 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.The layered double hydroxide may be represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

[M2+ 1-x M3+ x (OH)2][An-]x/n·zH2O (0.2≤x≤0.4)[M 2+ 1-x M 3+ x (OH) 2 ] [A n- ] x / n zH 2 O (0.2? X? 0.4)

상기 제1 전구체와 상기 제2 전구체는 상기 전구체 반응용액에서 1:1 내지 3:1의 몰농도 비율을 이루는 것이 바람직하다.The first precursor and the second precursor preferably form a molar concentration ratio of 1: 1 to 3: 1 in the precursor reaction solution.

상기 제1 전구체는 상기 전구체 반응용액에서 10∼200 mM의 몰농도를 이루고, 상기 제2 전구체는 상기 전구체 반응용액에서 5∼100 mM의 몰농도를 이루며, 상기 헥사메틸렌테트라아민(Hexamethylenetetramine)은 상기 전구체 반응용액에서 50∼1000 mM의 몰농도를 이루는 것이 바람직하다. Wherein the first precursor has a molar concentration of 10-200 mM in the precursor reaction solution and the second precursor has a molarity of 5-100 mM in the precursor reaction solution and the hexamethylenetetramine It is preferable that the precursor reaction solution has a molar concentration of 50 to 1000 mM.

상기 유기물은 폴리(아릴아민 하이드로클로라이드(poly(allylamine hydrochloride)), 폴리(아크릴산)(poly(acrylic acid)), 폴리에틸에니민(polyethylenimine; PEI) 및 (3-아미노프로필)트리에톡시실란((3-Aminopropyl)triethoxysilane) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The organic material may be selected from the group consisting of poly (allylamine hydrochloride), poly (acrylic acid), polyethylenimine (PEI) and (3-aminopropyl) triethoxysilane (3-Aminopropyl) triethoxysilane).

상기 무기 보호층은 폴리실라잔(polysilazane)을 포함할 수 있다.The inorganic protective layer may include polysilazane.

상기 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트((polyethylene terephthalate; PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 폴리에스터(polyester; PES), 폴리이미드(polyimid; PI), 아릴라이트(AryLite) 및 사이클로-올레핀 코폴리머(Cyclo-Olefin Copolymer; COC)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The substrate may be at least one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polyester (PES), polyimide (AryLite) and Cyclo-Olefin Copolymer (COC). ≪ / RTI >

상기 (e) 단계 전에, 상기 층상이중수산화물의 종횡비를 증가시키기 위하여 상기 층상이중수산화물을 박리하는 단계를 더 포함할 수 있다. Before the step (e), the step of peeling the layered double hydroxide to increase the aspect ratio of the layered double hydroxide may be further included.

상기 박리는 상기 층상이중수산화물의 층과 층 사이에 계면활성제, 유기용매 및 양쪽성 물질을 인터칼레이션(intercalation) 시키고 초음파 처리하여 수행하는 것이 바람직하다.The peeling is preferably performed by intercalating a surfactant, an organic solvent, and an amphoteric substance between the layer of the layered double hydroxide and the layer and subjecting the layer to ultrasonic treatment.

상기 계면활성제는 포스포리피드(phospholipid) 및 소듐 도데실설페이트(sodium dodecylsulfate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The surfactant may include at least one substance selected from the group consisting of phospholipid and sodium dodecylsulfate.

상기 유기용매는 디메틸포름아미드(Dimethylformamide), 디메틸설폭사이드(Dimethylsulfoxide), 페닐에틸포름아미드(phenylethylformamide) 및 하이드록시에틸포름아미드(hydroxyethylformamide)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The organic solvent may include at least one material selected from the group consisting of dimethylformamide, dimethylsulfoxide, phenylethylformamide, and hydroxyethylformamide.

상기 양쪽성 물질은 폴리(메타크릴산)(poly(methacrylic acid)), 폴리(2-(에틸아미노)에틸 폴리(아릴아민)(poly(2-(diethylamino)ethyl poly(allylamine))), 폴리(메타크릴산)(poly(methacrylic acid)), N-이소프로필아크릴아미드(N-isopropylacrylamide), N-(3-아미노프로필)메타크릴아미드(N-(3-aminopropyl)methacrylamide), 아릴아민(allylamine), 아크릴아미드(acrylamide), (디메틸아미노)에틸메타크릴레이트((dimethylamino)ethylmethacrylate) 및 테트라하이드로피라닐 메타크릴레이트(tetrahydropyranyl methacrylate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The amphoteric material may be selected from the group consisting of poly (methacrylic acid), poly (2- (ethylamino) ethyl poly (allylamine)), poly (Methacrylic acid), N-isopropylacrylamide, N- (3-aminopropyl) methacrylamide, and arylamine allylamine, acrylamide, (dimethylamino) ethylmethacrylate, and tetrahydropyranyl methacrylate. These materials may be used alone or in combination of two or more.

상기 (e) 단계에서 상기 용매는 증류수일 수 있고, 상기 층상이중수산화물은 상기 증류수 100중량부에 대하여 0.1∼2 중량부를 이루도록 분산시키는 것이 바람직하다. In the step (e), the solvent may be distilled water, and the layered double hydroxide may be dispersed in an amount of 0.1 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the distilled water.

상기 제1 전구체는 Mg(NO3)2·6H2O 일 수 있고, 상기 제2 전구체는 Al(NO3)3·9H2O 일 수 있다.The first precursor may be Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O, and the second precursor may be Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스 배리어 필름의 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a method for producing a gas barrier film according to a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail.

구형의 무기물 나노입자와 유기물 복합층의 경우 유기단일층에 비해 높은 수분기체 차단 특성을 갖지만, 수분투습도(WVTR), 산소투과도(OTR)의 값이 각각 10-2 g/m2day, 10-2 cm3/m2day의 한계를 지녀 단일층 만으로는 유기전자재료 소재에 적합하지 않다. (WVTR) and oxygen permeability (OTR) values were 10 -2 g / m 2 day and 10 - 10 g / m 2 day, respectively, in the case of spherical inorganic nanoparticles and organic composite layer. 2 cm 3 / m 2 day, and the single layer alone is not suitable for organic electronic material.

본 발명은 층상이중수산화물의 합성을 통하여 층상나노구조체의 안정적인 종횡비를 구현하고 종횡비 증가에 따른 향상된 가스 배리어 필름의 제조 방법을 제시한다.The present invention implements a stable aspect ratio of a layered nanostructure through the synthesis of a layered double hydroxide and proposes a method of manufacturing an improved gas barrier film with increasing aspect ratio.

층상이중수산화물을 기반으로 하는 가스 배리어 필름을 제조하기 위하여 제1 전구체인 [M2+][An- 2/n]·zH2O과 제2 전구체인 [M3+][An- 3/n]·zH2O를 증류수에 용해시킨다. [M 2+ ] [A n- 2 / n ] .zH 2 O and the second precursor [M 3+ ] [A n- 3 ], which are the first precursor, are used for preparing the gas barrier film based on the layered double hydroxide. / n ] · zH 2 O is dissolved in distilled water.

상기 제1 전구체인 [M2+][An- 2/n]·zH2O에서, 상기 M2+는 Ba2+,Ca2+Co2+,Mn2+,Ni2+,Fe2+,Cu2+,Sn2+, Zn2+ 및 Mg2+로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 2가 금속 이온이고, 상기 An-는 히드록시드, 카르보네이트, 비카르보네이트, 나이트레이트, 클로라이드, 브로마이드, 설포네이트, 설페이트, 비설페이트, 바나데이트, 텅스테이트, 보레이트 및 포스페이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온이고, 상기 z는 0 내지 10 범위의 값을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 제1 전구체는 Mg(NO3)2·6H2O 일 수 있다.In the first precursor, [M 2+ ] [A n 2 / n ] 揃 zH 2 O, the M 2+ is Ba 2+ , Ca 2+ Co 2+ , Mn 2+ , Ni 2+ , Fe 2 + , Cu 2+ , Sn 2+ , Zn 2+ and Mg 2+ , and A n- is at least one selected from the group consisting of hydroxide, carbonate, bicarbonate, Z is at least one anion selected from the group consisting of halide, chloride, bromide, sulfonate, sulfate, bisulfate, vanadate, tungstate, borate and phosphate. For example, the first precursor may be Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O.

상기 제2 전구체인 [M3+][An- 3/n]·zH2O에서 상기 M3+은 Al3+,Cr3+,Fe3+,Co3+,Mn3+,Ni3+,Ce3+ 및 Ga3+으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 3가 금속 이온이며, 상기 An-는 히드록시드, 카르보네이트, 비카르보네이트, 나이트레이트, 클로라이드, 브로마이드, 설포네이트, 설페이트, 비설페이트, 바나데이트, 텅스테이트, 보레이트 및 포스페이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온이고, 상기 z는 0 내지 10 범위의 값을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 제2 전구체는 Al(NO3)3·9H2O 일 수 있다.In the second precursor, [M 3+ ] [A n- 3 / n ] .zH 2 O, the M 3+ is Al 3+ , Cr 3+ , Fe 3+ , Co 3+ , Mn 3+ , Ni 3 + , Ce 3+ and Ga 3+ , and A n- is at least one selected from the group consisting of a hydroxide, a carbonate, a bicarbonate, a nitrate, a chloride, a bromide, a sulfonate At least one anion selected from the group consisting of sulfates, bisulfates, vanadates, tungstates, borates and phosphates, and z may have a value in the range of 0 to 10. For example, the second precursor may be an Al (NO 3) 3 · 9H 2 O.

상기 제1 전구체와 상기 제2 전구체가 용해되어 있는 반응용기에 헥사메틸렌테트라아민(Hexamethylenetetramine; HMTA)을 첨가하여 전구체 반응용액을 형성한다. 상기 헥사메틸렌테트라아민(Hexamethylenetetramine; HMTA)은 수산화 반응을 도와주는 가수분해제(hydrolysis agent)의 역할을 한다. 상기 헥사메틸렌테트라아민(Hexamethylenetetramine; HMTA)은 상기 전구체 반응용액에서 50∼1000 mM의 몰농도를 이루는 것이 바람직하다. 상기 헥사메틸렌테트라아민(HMTA)은 NH4OH, NaOH, KOH, 우레아(Urea)와 같은 가수분해제(hydrolysis agent)에 비하여 수열 반응에 의해 합성되는 층상이중수산화물의 종횡비를 높일 수 있는 장점이 있다. 높은 종횡비를 가진 층상이중수산화물을 사용하여 가스 배리어 필름을 제작할 경우, 일반적인 무기 입자를 사용할 때보다 수분 기체 분자가 통과할 때 확산거리를 매우 상승시킬 수 있어 수분기체 차단 특성을 향상시킬 수 있다. Hexamethylenetetramine (HMTA) is added to a reaction vessel in which the first precursor and the second precursor are dissolved to form a precursor reaction solution. The hexamethylenetetramine (HMTA) acts as a hydrolysis agent to assist in the hydroxylation reaction. The hexamethylenetetramine (HMTA) preferably has a molar concentration of 50-1000 mM in the precursor reaction solution. The hexamethylenetetramine (HMTA) has the advantage of increasing the aspect ratio of the layered double hydroxide synthesized by the hydrothermal reaction as compared with hydrolysis agents such as NH 4 OH, NaOH, KOH, and Urea . When a gas barrier film is produced using a layered double hydroxide having a high aspect ratio, the diffusion distance can be greatly increased when water molecules are passed through compared to using general inorganic particles, thereby improving the moisture barrier property.

상기 반응용기는 내화학성이 우수한 테플론 재질의 반응용기일 수 있다. The reaction vessel may be a Teflon reaction vessel having excellent chemical resistance.

상기 제1 전구체와 상기 제2 전구체는 상기 전구체 반응용액에서 1:1 내지 3:1의 몰농도 비율을 이루는 것이 바람직하다. 상기 제1 전구체는 상기 전구체 반응용액에서 10∼200 mM의 몰농도를 이루고, 상기 제2 전구체는 상기 전구체 반응용액에서 5∼100 mM의 몰농도를 이루는 것이 바람직하다. The first precursor and the second precursor preferably form a molar concentration ratio of 1: 1 to 3: 1 in the precursor reaction solution. The first precursor has a molar concentration of 10-200 mM in the precursor reaction solution, and the second precursor has a molarity of 5-100 mM in the precursor reaction solution.

상기 전구체 반응용액이 담긴 반응용기를 밀봉하고 오토클레이브 용기에 넣고 수열 반응시킨다. 상기 수열 반응에 의해 층상이중수산화물(Layered Double Hydroxide; LDH)이 형성된다. The reaction vessel containing the precursor reaction solution is sealed, placed in an autoclave vessel, and hydrothermally reacted. Layered double hydroxides (LDH) are formed by the hydrothermal reaction.

상기 층상이중수산화물은 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.The layered double hydroxide may be represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

[M2+ 1-x M3+ x (OH)2][An-]x/n·zH2O (0.2≤x≤0.4)[M 2+ 1-x M 3+ x (OH) 2 ] [A n- ] x / n zH 2 O (0.2? X? 0.4)

상기 M2+는 Ba2+,Ca2+Co2+,Mn2+,Ni2+,Fe2+,Cu2+,Sn2+, Zn2+ 및 Mg2+로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 2가 금속 이온이고, 상기 M3+은 Al3+,Cr3+,Fe3+,Co3+,Mn3+,Ni3+,Ce3+ 및 Ga3+으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 3가 금속 이온이며, 상기 An-는 히드록시드, 카르보네이트, 비카르보네이트, 나이트레이트, 클로라이드, 브로마이드, 설포네이트, 설페이트, 비설페이트, 바나데이트, 텅스테이트, 보레이트 및 포스페이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온이고, 상기 z는 0 내지 10 범위의 값을 가질 수 있다. The M 2+ may be one selected from the group consisting of Ba 2+ , Ca 2+ Co 2+ , Mn 2+ , Ni 2+ , Fe 2+ , Cu 2+ , Sn 2+ , Zn 2+ and Mg 2+ And M 3+ is at least one selected from the group consisting of Al 3+ , Cr 3+ , Fe 3+ , Co 3+ , Mn 3+ , Ni 3+ , Ce 3+ and Ga 3+ Wherein A n- is at least one selected from the group consisting of a hydroxide, a carbonate, a bicarbonate, a nitrate, a chloride, a bromide, a sulfonate, a sulfate, a bisulfate, a vanadate, a tungstate, a borate and a phosphate And z may have a value in the range of 0 to 10,

층상이중수산화물(Layered Double Hydroxide; LDH)은 2차원의 금속수산화물막으로 이루어져 있는 구조체로써 2가 또는 3가 금속이온과 수산화이온으로 구성된 팔면체 구성단위로 이루어진다. 상기 2가 금속 이온은 Ba2+,Ca2+Co2+,Mn2+,Ni2+,Fe2+,Cu2+,Sn2+, Zn2 + 및 Mg2 +로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속 이온일 수 있고, 상기 3가 금속 이온은 Al3 +,Cr3 +,Fe3 +,Co3 +,Mn3 +,Ni3 +,Ce3 + 및 Ga3 +으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속 이온일 수 있다. 2차원 금속수산화물막은 임의적으로 분포하고 있는 3가 금속 이온들의 존재에 의해서 전체적으로 양전하를 띤다. Layered Double Hydroxide (LDH) is a structure composed of a two-dimensional metal hydroxide film and consists of octahedral units composed of divalent or trivalent metal ions and hydroxide ions. The divalent metal ions are Ba 2+, Ca 2+ Co 2+, Mn 2+, Ni 2+, Fe 2+, Cu 2+, Sn 2+, Zn 2 + , and selected from the group consisting of Mg 2 + 1 species may be more metal ions, wherein the three metal ions are Al 3 +, Cr 3 +, Fe 3 +, Co 3 +, Mn 3 +, Ni 3 +, Ce 3 + and Ga 3 + selected from the group consisting of May be one or more metal ions. The two-dimensional metal hydroxide film is totally positively charged by the presence of arbitrarily distributed trivalent metal ions.

층상이중수산화물은 수열합성 방법으로 합성될 수 있으며, 수용액 내의 음전하 분자들과 정전기적 인력에 의해 양전하 금속수산화물막과 음이온 분자들이 교대로 존재하는 층상구조를 이룬다. 층상이중수산화물은 금속수산화물을 구성하는 전구체 금속이온과 수산화반응을 위한 가수분해제(hydrolysis agent)로 구성된 수용액 내에서 수형합성 방법으로 합성이 되며, 온도, 압력, 전구체 농도, 가수분해제(hydrolysis agent) 종류 및 농도, 음이온 종류 및 농도 변수에 따라 층상이중수산화물의 형상이 결정된다. The layered double hydroxides can be synthesized by hydrothermal synthesis and form a layered structure in which positive charge metal hydroxide films and anion molecules are alternately present due to negative charge molecules in the aqueous solution and electrostatic attraction. The layered double hydroxides are synthesized by an aqueous synthesis method in an aqueous solution consisting of precursor metal ions constituting the metal hydroxide and hydrolysis agent for the hydrolysis reaction. The temperature, pressure, precursor concentration, hydrolysis agent ) The shape of layered double hydroxides is determined by type and concentration, type of anion and concentration parameters.

상기 수열 반응은 상기 전구체 반응용액이 담긴 반응용기를 완전히 밀봉한 후, 오토클레이브 용기에 넣고, 100℃ 이상의 온도(예컨대, 100∼180℃)에서 1∼72시간 동안 수행하는 것이 바람직하다. 상기 수열 반응 이후 상기 오토클레이브를 상온까지 서서히 냉각시키는 것이 바람직하다. Preferably, the hydrothermal reaction is performed at 100 ° C or higher (for example, 100 to 180 ° C) for 1 to 72 hours after the reaction vessel containing the precursor reaction solution is completely sealed and then placed in an autoclave vessel. After the hydrothermal reaction, the autoclave is preferably slowly cooled to room temperature.

상기 수열 반응에 의해 형성된 층상이중수산화물(Layered Double Hydroxide; LDH)을 선택적으로 분리해낸다. 예컨대, 상기 반응용기 내에 침전되어 있는 반응물을 선택적으로 분리해내기 위해서 원심분리를 실시하고, 상기 원심분리 후 상등액을 제거한다. 상등액이 제거된 결과물에 증류수, 무수알콜 등을 투입하여 세척하고 원심분리를 실시한 다음에 상등액을 제거하는 과정을 적어도 1회 실시한 후, 오븐에서 건조하여 층상이중수산화물(LDH)을 얻는다.The layered double hydroxide (LDH) formed by the hydrothermal reaction is selectively removed. For example, centrifugation is performed to selectively separate the reactants precipitated in the reaction vessel, and the supernatant is removed after the centrifugation. After the supernatant is removed, distilled water, anhydrous alcohol and the like are added thereto, washed and centrifuged, and the supernatant is removed at least once, followed by drying in an oven to obtain a layered double hydroxide (LDH).

상기 층상이중수산화물의 종횡비를 증가시키기 위하여 상기 층상이중수산화물을 박리할 수도 있다. 합성된 층상이중수산화물은 박리 과정을 통하여 추가적으로 종횡비를 상승시킬 수 있다. The layered double hydroxide may be stripped to increase the aspect ratio of the layered double hydroxide. The synthesized layered double hydroxides can further increase the aspect ratio through the peeling process.

상기 박리는 상기 층상이중수산화물의 층과 층 사이에 계면활성제, 유기용매 및 양쪽성 물질을 인터칼레이션(intercalation) 시키고 물리적인 힘을 가하여(예컨대 초음파 처리하여) 수행하는 것이 바람직하다.Preferably, the exfoliation is performed by intercalating a surfactant, an organic solvent and an amphoteric substance between the layer of the layered double hydroxide and the layer, and applying a physical force (for example, by ultrasonication).

상기 계면활성제는 포스포리피드(phospholipid) 및 소듐 도데실설페이트(sodium dodecylsulfate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The surfactant may include at least one substance selected from the group consisting of phospholipid and sodium dodecylsulfate.

상기 유기용매는 디메틸포름아미드(Dimethylformamide), 디메틸설폭사이드(Dimethylsulfoxide), 페닐에틸포름아미드(phenylethylformamide) 및 하이드록시에틸포름아미드(hydroxyethylformamide)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The organic solvent may include at least one material selected from the group consisting of dimethylformamide, dimethylsulfoxide, phenylethylformamide, and hydroxyethylformamide.

상기 양쪽성 물질은 폴리(메타크릴산)(poly(methacrylic acid)), 폴리(2-(에틸아미노)에틸 폴리(아릴아민)(poly(2-(diethylamino)ethyl poly(allylamine)); PAH), 폴리(메타크릴산)(poly(methacrylic acid); (PMAA), N-이소프로필아크릴아미드(N-isopropylacrylamide; NIPAm), N-(3-아미노프로필)메타크릴아미드(N-(3-aminopropyl)methacrylamide), 아릴아민(allylamine; AA), 아크릴아미드(acrylamide; AAm), (디메틸아미노)에틸메타크릴레이트((dimethylamino)ethylmethacrylate; DMAEMA) 및 테트라하이드로피라닐 메타크릴레이트(tetrahydropyranyl methacrylate; THPMA)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The amphoteric material may be selected from the group consisting of poly (methacrylic acid), poly (2- (ethylamino) ethyl poly (allylamine); PAH) , Poly (methacrylic acid) (PMAA), N-isopropylacrylamide (NIPAm), N- (3-aminopropyl) methacrylamide (methacrylamide), allylamine (AA), acrylamide (AAm), (dimethylamino) ethylmethacrylate (DMAEMA) and tetrahydropyranyl methacrylate (THPMA) ≪ RTI ID = 0.0 > and / or < / RTI >

높은 종횡비를 가진 층상이중수산화물을 사용하여 가스 배리어 필름을 제작할 경우, 일반적인 무기 입자를 사용할 때보다 수분 기체 분자가 통과할 때 확산거리를 매우 상승시킬 수 있어 수분기체 차단 특성을 향상시킬 수 있다. When a gas barrier film is produced using a layered double hydroxide having a high aspect ratio, the diffusion distance can be greatly increased when water molecules are passed through compared to using general inorganic particles, thereby improving the moisture barrier property.

상기 층상이중수산화물을 용매에 분산시키고 유기 기판에 코팅하여 층상이중수산화물층을 형성한다. 상기 용매는 증류수일 수 있다. 증류수에 분산된 층상이중수산화물(LDH)은 양전하를 띄고 있어 증류수에 쉽게 분산된다. 증류수에 분산된 층상이중수산화물(LDH)은 분산된 양에 따라 pH 6.0 ∼ 7.0 사이의 값을 가진다. 산성 상태에서(∼pH 4.0) 분산이 제일 오래 유지되며, 염기성 상태(pH 10∼)에서는 층상이중수산화물(LDH)이 쉽게 침전되어 수용액과 분리된다. 일정한 코팅 평탄면을 얻기 위해서 중성 상태 또는 산성 상태로 pH를 조절하여 층상이중수산화물(LDH)를 분산시키는 것이 바람직하다. 상기 층상이중수산화물은 상기 증류수 100중량부에 대하여 0.1∼2 중량부를 이루도록 분산시키는 것이 바람직하다. 상기 코팅은 딥코팅(Dip coating), 스핀코팅(Spin coating). 드랍캐스팅(Drop casting), 스프레이 코팅(Spray coating), 잉크젯(inkjet), 레이어 바이 레이어(layer by layer) 공정 등을 이용할 수 있다. The layered double hydroxide is dispersed in a solvent and coated on an organic substrate to form a layered double hydroxide layer. The solvent may be distilled water. Layered double hydroxides (LDH) dispersed in distilled water are positively charged and easily dispersed in distilled water. Layered double hydroxides (LDH) dispersed in distilled water have a pH between 6.0 and 7.0 depending on the dispersed amount. In the acidic state (~ pH 4.0), the dispersion is maintained for the longest, and in the basic state (pH 10 ~), the layered double hydroxide (LDH) easily precipitates and separates from the aqueous solution. It is desirable to disperse the layered double hydroxides (LDH) by adjusting the pH to a neutral or acidic state to obtain a uniform coated flat surface. The layered double hydroxide is preferably dispersed in an amount of 0.1 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the distilled water. The coating may be dip coating, spin coating or the like. Drop casting, spray coating, inkjet, and layer-by-layer processes can be used.

상기 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트((polyethylene terephthalate; PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 폴리에스터(polyester; PES), 폴리이미드(polyimid; PI), 아릴라이트(AryLite) 및 사이클로-올레핀 코폴리머(Cyclo-Olefin Copolymer; COC)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.The substrate may be at least one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polyester (PES), polyimide (AryLite) and Cyclo-Olefin Copolymer (COC). ≪ / RTI >

상기 층상이중수산화물층 상부에 유기물을 코팅하여 유기물층을 형성한다. 상기 유기물은 폴리(아릴아민 하이드로클로라이드(poly(allylamine hydrochloride)), 폴리(아크릴산)(poly(acrylic acid)), 폴리에틸에니민(polyethylenimine; PEI) 및 (3-아미노프로필)트리에톡시실란((3-Aminopropyl)triethoxysilane) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 유기물의 코팅은 딥코팅(Dip coating), 스핀코팅(Spin coating). 드랍캐스팅(Drop casting), 스프레이 코팅(Spray coating), 잉크젯(inkjet), 레이어 바이 레이어(layer by layer) 공정 등을 이용할 수 있다. An organic material is coated on the layered double hydroxide layer to form an organic layer. The organic material may be selected from the group consisting of poly (allylamine hydrochloride), poly (acrylic acid), polyethylenimine (PEI) and (3-aminopropyl) triethoxysilane (3-aminopropyl) triethoxysilane. The organic material may be coated by dip coating, spin coating, drop casting, spray coating or the like. ), Inkjet (inkjet), and layer-by-layer processes.

상기 층상이중수산화물층을 형성하는 단계 및 상기 유기물층을 형성하는 단계를 복수 회 반복하여 상기 층상이중수산화물층과 상기 유기물층이 교번하면서 적층된 하이브리드막을 형성한다. 층상이중수산화물과 유기물층이 기판 위에 교대로 반복적인 적층이 이루어지도록 하여 하이브리드막을 형성한다. The step of forming the layered double hydroxide layer and the step of forming the organic material layer are repeated a plurality of times to form a hybrid film in which the layered double hydroxide layer and the organic material layer are alternately stacked. The layered double hydroxide and the organic material layer are alternately repeatedly laminated on the substrate to form a hybrid film.

상기 유기물층은 자외선(UV), 열 및 촉매 제어를 통하여 경화될 수 있다. The organic layer may be cured through ultraviolet (UV), heat and catalyst control.

층상이중수산화물의 적층수와 종횡비가 높아질수록 수분기체 확산거리 또한 증가하기 때문에 적층수 및 종횡비 조절을 통한 배리어 특성 또한 조절 가능하다. As the number of layers and the aspect ratio of the layered double hydroxides increases, the diffusion of moisture increases, so that the barrier properties can be controlled by controlling the number of layers and the aspect ratio.

상기 하이브리드막 상부에 무기 보호층을 형성한다. 상기 무기 보호층은 폴리실라잔(polysilazane)을 포함할 수 있다. 예컨대, 딥코팅(Dip coating), 스핀코팅(Spin coating). 드랍캐스팅(Drop casting), 스프레이 코팅(Spray coating), 잉크젯(inkjet), 레이어 바이 레이어(layer by layer) 등의 코팅 방법으로 하이브리막 상부에 상기 폴리실라잔을 코팅하여 무기 보호층을 형성할 수 있다. 폴리실라잔의 도포액으로는, 구체적으로는, AZ 일렉트로닉 머티리얼스(주)제 아쿠아마이카 NAX120-20, NN110, NN310, NN320, NL110A, NL120A, NL150A, NP110, NP140, SP140 등을 들 수 있다. An inorganic protective layer is formed on the hybrid film. The inorganic protective layer may include polysilazane. For example, dip coating, spin coating. The polysilazane is coated on the upper part of the hybrid membrane by a coating method such as drop casting, spray coating, inkjet, or layer by layer to form an inorganic protective layer . Specific examples of the coating liquid for the polysilazane include Aqua Mica NAX120-20, NN110, NN310, NN320, NL110A, NL120A, NL150A, NP110, NP140 and SP140 manufactured by AZ Electronic Materials Co.,

사용한 유기물층 또는 무기 보호층에 따라 경화가 필요하며, 경화방법은 열경화, 자외선(UV) 경화 또는 열경화와 자외선(UV) 경화를 순차적으로 또는 동시에 실시할 수도 있다. 폴리실라잔의 촉매 종류와 양에 따라 경화조건은 달라질 수 있으며, NN120을 사용하여 경화할 경우 일 예로서 150℃ 30분, UV 30분 조사하여 경화한다. 상기 유기물층과 무기 보호층은 열압착 과정을 통해서 경화될 수도 있다. Curing is required depending on the organic material layer or the inorganic protective layer used. The curing method may be thermal curing, ultraviolet (UV) curing or thermal curing and ultraviolet (UV) curing sequentially or simultaneously. The curing conditions may vary depending on the type and amount of the polysilazane catalyst. In the case of curing using NN120, it is cured by irradiating for 30 minutes at 150 ° C for 30 minutes. The organic layer and the inorganic protective layer may be cured through a thermal compression process.

도 1은 층상이중수산화물을 기반으로 하는 가스 배리어 필름의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1에서 '10'은 유기 기판을 나타내고, '20'은 유기 기판 위 코팅되어 형성된 가스 배리어 필름을 나타내며, '22'는 층상이중수산화층과 유기물층이 교번하면서 다수 적층된 하이브리드막을 나타내고, '24'는 무기 보호층을 나타낸다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view schematically showing the structure of a gas barrier film based on a layered double hydroxide. Fig. 1, '10' denotes an organic substrate, '20' denotes a gas barrier film formed by coating on an organic substrate, '22' denotes a hybrid film in which a plurality of layered double hydroxide layers and organic layers are alternately stacked, '24 'Represents an inorganic protective layer.

이하에서, 본 발명에 따른 실험예들을 구체적으로 제시하며, 다음에 제시하는 실험예들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, experimental examples according to the present invention will be specifically shown, and the present invention is not limited by the following experimental examples.

<실험예 1><Experimental Example 1>

제1 전구체인 Mg(NO3)2·6H2O을 증류수에 용해시키고, 제2 전구체인 Al(NO3)3·9H2O을 증류수에 용해시킨 후, 상기 Mg(NO3)2·6H2O가 용해되어 있는 용액과 상기 Al(NO3)3·9H2O가 용해되어 있는 용액을 테플론 반응용기에 첨가하여 혼합하고, 수열 반응을 위해 수산화 반응을 도와줄 가수분해제(hydrolysis agent)인 우레아(Urea)를 상기 테플론 반응용기에 첨가하고 1분 동안 교반시켜 전구체 반응용액을 형성하였다. 상기 Mg(NO3)2·6H2O와 상기 Al(NO3)3·9H2O의 몰농도 비율이 2:1을 이루게 혼합하였다. 상기 Mg(NO3)2·6H2O의 몰농도는 상기 전구체 반응용액에서 각각 200, 100, 10 mM을 이루도록 하였고, 상기 Al(NO3)3·9H2O의 몰농도는 상기 전구체 반응용액에서 각각 100, 50, 5 mM을 이루도록 하였으며, 상기 우레아(Urea)의 몰농도는 상기 전구체 반응용액에서 각각 1000mM, 500mM, 50 mM을 이루도록 하였다. A first precursor of Mg (NO 3) 2 · 6H dissolved 2 O in distilled water, and the second precursor of Al (NO 3) 3 · was dissolved in distilled water 9H 2 O, the Mg (NO 3) 2 · 6H 2 O and a solution in which Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O is dissolved are added to a Teflon reaction vessel and mixed to prepare a hydrolysis agent for hydrolysis reaction, Urea was added to the Teflon reaction vessel and stirred for 1 minute to form a precursor reaction solution. The molar concentration ratio of Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O and Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O was 2: 1. The Mg (NO 3) 2 · 6H molar concentration of 2 O was fulfill each 200, 100, 10 mM in the precursor reaction mixture, the molar concentration of the Al (NO 3) 3 · 9H 2 O is the precursor reaction solution 50, and 5 mM, respectively. The molar concentration of the urea was 1000 mM, 500 mM, and 50 mM in the precursor reaction solution, respectively.

상기 테플론 반응용기를 완전히 밀봉한 후, 오토클레이브 용기에 넣고, 110℃ 이상의 온도에서 24시간 동안 반응시켰다. 수열 반응 이후 상기 오토클레이브를 상온까지 서서히 냉각시켰다. The Teflon reaction vessel was completely sealed, placed in an autoclave vessel, and reacted at a temperature of 110 ° C or higher for 24 hours. After the hydrothermal reaction, the autoclave was slowly cooled to room temperature.

상기 테플론 반응용기에 침전된 반응물을 분리하기 위해서 3500rpm으로 5분 동안 원심분리를 실시하였고, 상기 원심분리 후 상등액을 제거하였다. In order to separate the reaction product precipitated in the Teflon reaction vessel, centrifugation was carried out at 3500 rpm for 5 minutes. After the centrifugation, the supernatant was removed.

상등액이 제거된 결과물에 증류수를 투입하여 세척하고 3500rpm으로 5분 동안 원심분리를 실시한 후 상등액을 제거하는 과정을 3회 실시하였으며, 마지막으로 상등액이 제거된 결과물에 무수알콜을 투입하여 세척하고 3500rpm으로 5분 동안 원심분리를 실시한 후 상등액을 제거하고, 80℃ 오븐에서 건조하여 층상이중수산화물(LDH)을 얻었다.The supernatant was removed, washed with distilled water, centrifuged at 3500 rpm for 5 minutes, and then the supernatant was removed three times. Finally, the supernatant was removed, washed with anhydrous alcohol and washed at 3500 rpm After centrifugation for 5 minutes, the supernatant was removed and dried in an oven at 80 ° C to obtain a layered double hydroxide (LDH).

<실험예 2><Experimental Example 2>

제1 전구체인 Mg(NO3)2·6H2O을 증류수에 용해시키고, 제2 전구체인 Al(NO3)3·9H2O을 증류수에 용해시킨 후, 상기 Mg(NO3)2·6H2O가 용해되어 있는 용액과 상기 Al(NO3)3·9H2O가 용해되어 있는 용액을 테플론 반응용기에 첨가하여 혼합하고, 수열 반응을 위해 수산화 반응을 도와줄 가수분해제(hydrolysis agent)인 헥사메틸렌테트라아민(Hexamethylenetetramine; HMTA)을 상기 테플론 반응용기에 첨가하고 1분 동안 교반시켜 전구체 반응용액을 형성하였다. 상기 Mg(NO3)2·6H2O와 상기 Al(NO3)3·9H2O의 몰농도 비율이 2:1을 이루게 혼합하였다. 상기 Mg(NO3)2·6H2O의 몰농도는 상기 전구체 반응용액에서 각각 200, 100, 10 mM을 이루도록 하였고, 상기 Al(NO3)3·9H2O의 몰농도는 상기 전구체 반응용액에서 각각 100, 50, 5 mM을 이루도록 하였으며, 상기 헥사메틸렌테트라아민(Hexamethylenetetramine; HMTA)의 몰농도는 상기 전구체 반응용액에서 각각 1000mM, 500mM, 50 mM을 이루도록 하였다. A first precursor of Mg (NO 3) 2 · 6H dissolved 2 O in distilled water, and the second precursor of Al (NO 3) 3 · was dissolved in distilled water 9H 2 O, the Mg (NO 3) 2 · 6H 2 O and a solution in which Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O is dissolved are added to a Teflon reaction vessel and mixed to prepare a hydrolysis agent for hydrolysis reaction, Hexamethylenetetramine (HMTA) was added to the Teflon reaction vessel and stirred for 1 minute to form a precursor reaction solution. The molar concentration ratio of Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O and Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O was 2: 1. The Mg (NO 3) 2 · 6H molar concentration of 2 O was fulfill each 200, 100, 10 mM in the precursor reaction mixture, the molar concentration of the Al (NO 3) 3 · 9H 2 O is the precursor reaction solution 50, and 5 mM, respectively. The molar concentration of the hexamethylenetetramine (HMTA) was adjusted to 1000 mM, 500 mM, and 50 mM in the precursor reaction solution, respectively.

상기 테플론 반응용기를 완전히 밀봉한 후, 오토클레이브 용기에 넣고, 110℃ 이상의 온도에서 24시간 동안 반응시켰다. 수열 반응 이후 상기 오토클레이브를 상온까지 서서히 냉각시켰다. The Teflon reaction vessel was completely sealed, placed in an autoclave vessel, and reacted at a temperature of 110 ° C or higher for 24 hours. After the hydrothermal reaction, the autoclave was slowly cooled to room temperature.

상기 테플론 반응용기에 침전된 반응물을 분리하기 위해서 3500rpm으로 5분 동안 원심분리를 실시하였고, 상기 원심분리 후 상등액을 제거하였다. In order to separate the reaction product precipitated in the Teflon reaction vessel, centrifugation was carried out at 3500 rpm for 5 minutes. After the centrifugation, the supernatant was removed.

상등액이 제거된 결과물에 증류수를 투입하여 세척하고 3500rpm으로 5분 동안 원심분리를 실시한 후 상등액을 제거하는 과정을 3회 실시하였으며, 마지막으로 상등액이 제거된 결과물에 무수알콜을 투입하여 세척하고 3500rpm으로 5분 동안 원심분리를 실시한 후 상등액을 제거하고, 80℃ 오븐에서 건조하여 층상이중수산화물(LDH)을 얻었다.The supernatant was removed, washed with distilled water, centrifuged at 3500 rpm for 5 minutes, and then the supernatant was removed three times. Finally, the supernatant was removed, washed with anhydrous alcohol and washed at 3500 rpm After centrifugation for 5 minutes, the supernatant was removed and dried in an oven at 80 ° C to obtain a layered double hydroxide (LDH).

도 2a 내지 도 2c는 실험예 1에 따라 제조된 층상이중수산화물의 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 이미지를 보여준다. 도 2a는 Mg(NO3)2·6H2O 몰농도 10mM, Al(NO3)3·9H2O 몰농도 5mM, 우레아(Urea) 몰농도 50mM으로 110℃에서 24시간 동안 수열합성한 층상이중수산화물의 주사전자현미경(SEM) 이미지이고, 도 2b는 Mg(NO3)2·6H2O 몰농도 100mM, Al(NO3)3·9H2O 몰농도 50mM, 우레아(Urea) 몰농도 500mM으로 110℃에서 24시간 동안 수열합성한 층상이중수산화물의 주사전자현미경(SEM) 이미지이며, 도 2c는 Mg(NO3)2·6H2O 몰농도 200mM, Al(NO3)3·9H2O 몰농도 100mM, 우레아(Urea) 몰농도 1000mM으로 110℃에서 24시간 동안 수열합성한 층상이중수산화물의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.FIGS. 2A to 2C show scanning electron microscope (SEM) images of the layered double hydroxides prepared according to Experimental Example 1. FIG. FIG. 2A is a graph showing the relationship between the molar concentration of Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O and the molar concentration of Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O of 5 mM, Urea molar concentration of 50 mM at 110 ° C. for 24 hours (NO 3 ) 2 .6H 2 O molar concentration of 100 mM, Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O molar concentration of 50 mM, Urea molar concentration of 500 mM at 110 ℃ a scanning electron microscope (SEM) image of a layered double hydroxide, a synthetic sequence for 24 hours, Figure 2c Mg (NO 3) 2 · 6H 2 O molar concentration of 200mM, Al (NO 3) 3 · 9H 2 O mole (SEM) image of a layered double hydroxide hydrothermally synthesized at 110 캜 for 24 hours at a concentration of 100 mM and a concentration of urea (Urea) of 1000 mM.

도 3a 내지 도 3c는 실험예 1에 따라 제조된 층상이중수산화물의 주사전자현미경(SEM) 이미지를 보여준다. 도 3a는 Mg(NO3)2·6H2O 몰농도 100mM, Al(NO3)3·9H2O 몰농도 50mM, 우레아(Urea) 몰농도 500mM으로 하고 반응온도 110℃에서 24시간 동안 수열합성한 층상이중수산화물의 주사전자현미경(SEM) 이미지이고, 도 3b는 Mg(NO3)2·6H2O 몰농도 100mM, Al(NO3)3·9H2O 몰농도 50mM, 우레아(Urea) 몰농도 500mM으로 하고 반응온도 130℃에서 24시간 동안 수열합성한 층상이중수산화물의 주사전자현미경(SEM) 이미지이며, 도 3c는 Mg(NO3)2·6H2O 몰농도 100mM, Al(NO3)3·9H2O 몰농도 50mM, 우레아(Urea) 몰농도 500mM으로 하고 반응온도 150℃에서 24시간 동안 수열합성한 층상이중수산화물의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.Figs. 3A to 3C show scanning electron microscope (SEM) images of the layered double hydroxides prepared according to Experimental Example 1. Fig. 3A shows the results of hydrothermal synthesis at a molar concentration of Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O of 100 mM, a molar concentration of Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O of 50 mM, a molar concentration of Urea of 500 mM and a reaction temperature of 110 ° C. for 24 hours FIG. 3B is a scanning electron microscope (SEM) image of one layered double hydroxide. FIG. 3B is a graph showing the relationship between the molar concentration of Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O of 100 mM, the molar concentration of Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O of 50 mM, (NO 3 ) 2揃 6H 2 O molar concentration of 100 mM, Al (NO 3 ) 2 O 6, and a concentration of 500 mM, and a hydrothermal synthesis at 130 ° C for 24 hours. FIG. 3c is a scanning electron microscope (SEM) image of a layered double hydroxide obtained by hydrothermal synthesis at a reaction temperature of 150 ° C for 24 hours at a molar concentration of 3 · 9H 2 O of 50 mM and a molar concentration of urea of 500 mM.

도 4a는 실험예 1에 따라 가수분해제(hydrolysis agent)로 우레아(Urea)를 사용하여 종횡비를 제어한 층상이중수산화물의 주사전자현미경(SEM) 이미지를 보여주고, 도 4b는 실험예 2에 따라 가수분해제로 HMTA(Hexamethylenetetramine)를 사용하여 종횡비를 제어한 층상이중수산화물의 주사전자현미경(SEM) 이미지를 보여준다. 도 4a는 Mg(NO3)2·6H2O 몰농도 100mM, Al(NO3)3·9H2O 몰농도 50mM, 가수분해제인 우레아(Urea) 몰농도 500mM으로 하고 반응온도 150℃에서 24시간 동안 수열합성한 층상이중수산화물의 주사전자현미경(SEM) 이미지이고, 도 4b는 Mg(NO3)2·6H2O 몰농도 100mM, Al(NO3)3·9H2O 몰농도 50mM, 가수분해제인 HMTA(Hexamethylenetetramine) 몰농도 130mM으로 하고 반응온도 150℃에서 24시간 동안 수열합성한 층상이중수산화물의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.FIG. 4A shows a scanning electron microscope (SEM) image of a layered double hydroxide having an aspect ratio controlled using a Urea as a hydrolysis agent according to Experimental Example 1, and FIG. (SEM) image of layered double hydroxides in which the aspect ratio is controlled using HMTA (Hexamethylenetetramine) as a hydrolyzing agent. FIG. 4A is a graph showing the relationship between the molar concentration of Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O of 100 mM, the molar concentration of Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O of 50 mM and the molar concentration of urea, (NO 3 ) 2 .6H 2 O molar concentration of 100 mM, Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O molar concentration of 50 mM, hydrolysis (Hexamethylenetetramine) molar concentration of 130 mM and hydrothermal synthesis at 150 ℃ for 24 hours.

<실험예 3><Experimental Example 3>

실험예 1에 따라 우레아(Urea)를 사용하여 제조된 층상이중수산화물(LDH)을 증류수에 첨가하고 분산시켰다. 상기 층상이중수산화물(LDH)은 상기 증류수 100중량부에 대하여 각각 1, 0.5, 0.25, 0.1 중량부를 이루도록 첨가하였다. The layered double hydroxides (LDH) prepared using Urea according to Experimental Example 1 were added to distilled water and dispersed. The layered double hydroxide (LDH) was added in an amount of 1, 0.5, 0.25, and 0.1 parts by weight based on 100 parts by weight of the distilled water.

층상이중수산화물(LDH)은 양전하를 띄고 있어 증류수에 쉽게 분산된다. 증류수에 분산된 층상이중수산화물(LDH)은 분산된 양에 따라 pH 6.0 ∼ 7.0 사이의 값을 가진다. Layered double hydroxides (LDH) are positively charged and are easily dispersed in distilled water. Layered double hydroxides (LDH) dispersed in distilled water have a pH between 6.0 and 7.0 depending on the dispersed amount.

층상이중수산화물(LDH)이 증류수에 분산된 층상이중수산화물 분산액을 드랍캐스팅(drop casting) 방법으로 기판에 코팅하여 층상이중수산화물층을 형성하였다. 상기 기판으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET)를 사용하였다. A layered double hydroxide dispersion in which layered double hydroxide (LDH) was dispersed in distilled water was coated on a substrate by a drop casting method to form a layered double hydroxide layer. Polyethylene terephthalate (PET) was used as the substrate.

<실험예 4><Experimental Example 4>

실험예 2에 따라 HMTA(Hexamethylenetetramine)를 사용하여 제조된 층상이중수산화물(LDH)을 증류수에 첨가하고 분산시켰다. 상기 층상이중수산화물(LDH)은 상기 증류수 100중량부에 대하여 각각 1, 0.5, 0.25, 0.1 중량부를 이루도록 첨가하였다. The layered double hydroxide (LDH) prepared using HMTA (Hexamethylenetetramine) according to Experimental Example 2 was added to distilled water and dispersed. The layered double hydroxide (LDH) was added in an amount of 1, 0.5, 0.25, and 0.1 parts by weight based on 100 parts by weight of the distilled water.

층상이중수산화물(LDH)은 양전하를 띄고 있어 증류수에 쉽게 분산된다. 증류수에 분산된 층상이중수산화물(LDH)은 분산된 양에 따라 pH 6.0 ∼ 7.0 사이의 값을 가진다. Layered double hydroxides (LDH) are positively charged and are easily dispersed in distilled water. Layered double hydroxides (LDH) dispersed in distilled water have a pH between 6.0 and 7.0 depending on the dispersed amount.

층상이중수산화물(LDH)이 증류수에 분산된 층상이중수산화물 분산액을 드랍캐스팅(drop casting) 방법으로 기판에 코팅하여 층상이중수산화물층을 형성하였다. 상기 기판으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET)를 사용하였다. A layered double hydroxide dispersion in which layered double hydroxide (LDH) was dispersed in distilled water was coated on a substrate by a drop casting method to form a layered double hydroxide layer. Polyethylene terephthalate (PET) was used as the substrate.

도 5a 내지 도 5c는 실험예 4에 따라 드랍캐스팅(drop casting) 방법으로 코팅된 층상이중수산화물층의 광학현미경(optical microscope; OM) 이미지를 보여준다. 도 5a는 Mg(NO3)2·6H2O 몰농도 100mM, Al(NO3)3·9H2O 몰농도 50mM, HMTA(Hexamethylenetetramine) 몰농도 130mM으로 150℃에서 24시간 동안 수열합성된 층상이중수산화물을 사용하고, 증류수에 층상이중수산화물 0.1 중량부를 첨가한 층상이중수산화물 분산액을 드랍캐스팅(drop casting) 방법으로 코팅한 경우이다. 도 5b는 Mg(NO3)2·6H2O 몰농도 100mM, Al(NO3)3·9H2O 몰농도 50mM, HMTA(Hexamethylenetetramine) 몰농도 130mM으로 150℃에서 24시간 동안 수열합성된 층상이중수산화물을 사용하고, 층상이중수산화물을 드랍캐스팅(drop casting) 방법으로 코팅하였고, 증류수에 층상이중수산화물 0.25 중량부를 첨가한 층상이중수산화물 분산액을 드랍캐스팅(drop casting) 방법으로 코팅한 경우이다. 도 5c는 Mg(NO3)2·6H2O 몰농도 100mM, Al(NO3)3·9H2O 몰농도 50mM, HMTA(Hexamethylenetetramine) 몰농도 130mM으로 150℃에서 24시간 동안 수열합성된 층상이중수산화물을 사용하고, 증류수에 층상이중수산화물 0.5 중량부를 첨가한 층상이중수산화물 분산액을 드랍캐스팅(drop casting) 방법으로 코팅한 경우이다. 5A to 5C show an optical microscope (OM) image of a layered double hydroxide layer coated by a drop casting method according to Experimental Example 4. FIG. 5A is a graph showing the relationship between the molar concentration of Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O, the concentration of Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O molar concentration of 50 mM, the concentration of HMTA (hexamethylenetetramine) molar concentration of 130 mM, Hydroxide, and 0.1 part by weight of a layered double hydroxide is added to distilled water is coated by a drop casting method. FIG. 5B is a graph showing the relationship between the molar concentration of Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O and the molar concentration of Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O of 50 mM and HMTA (hexamethylenetetramine) A layered double hydroxide is coated by a drop casting method, and a layered double hydroxide dispersion in which 0.25 parts by weight of a layered double hydroxide is added to distilled water is coated by a drop casting method. FIG. 5C is a graph showing the relationship between the molar concentration of Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O, the concentration of Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O molar concentration of 50 mM and the concentration of HMTA (hexamethylenetetramine) molar concentration of 130 mM, Hydroxide and 0.5 part by weight of a layered double hydroxide in distilled water was coated by a drop casting method.

<실험예 5><Experimental Example 5>

실험예 1에 따라 우레아(Urea)를 사용하여 제조된 층상이중수산화물(LDH)을 증류수에 첨가하고 분산시켰다. 상기 층상이중수산화물(LDH)은 Mg(NO3)2·6H2O 몰농도 100mM, Al(NO3)3·9H2O 몰농도 50mM, 가수분해제인 우레아(Urea) 몰농도 500mM으로 하고 반응온도 150℃에서 24시간 동안 수열합성한 층상이중수산화물을 사용하였다. 상기 층상이중수산화물(LDH)은 상기 증류수 100중량부에 대하여 각각 1, 0.5, 0.25, 0.1 중량부를 이루도록 첨가하였다. The layered double hydroxides (LDH) prepared using Urea according to Experimental Example 1 were added to distilled water and dispersed. The layered double hydroxide (LDH) had a molar concentration of Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O of 100 mM, a molar concentration of Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O of 50 mM, a molar concentration of urea as a hydrolyzing agent of 500 mM, The layered double hydroxides hydrothermally synthesized at 150 ° C for 24 hours were used. The layered double hydroxide (LDH) was added in an amount of 1, 0.5, 0.25, and 0.1 parts by weight based on 100 parts by weight of the distilled water.

층상이중수산화물(LDH)이 증류수에 분산된 층상이중수산화물 분산액을 드랍캐스팅(drop casting) 방법으로 기판에 코팅하여 층상이중수산화물층을 형성하였다. 상기 기판으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET)를 사용하였다. A layered double hydroxide dispersion in which layered double hydroxide (LDH) was dispersed in distilled water was coated on a substrate by a drop casting method to form a layered double hydroxide layer. Polyethylene terephthalate (PET) was used as the substrate.

상기 층상이중수산화물(LDH) 코팅 이후 유기물을 코팅하여 유기물층을 형성하였다. 상기 유기물은 폴리(아크릴산)(poly(acrylic acid); PAA)을 사용하였다. After the layered double hydroxide (LDH) coating, the organic material was coated to form an organic material layer. The organic material used was poly (acrylic acid) (PAA).

상기 층상이중수산화물(LDH)과 상기 유기물을 교대로 반복 코팅하여 하이브리드막을 형성하였다. 상기 하이브리드막은 층상이중수산화물층과 유기물층이 교번하여 다적층되어 있는 형태를 이룬다. The layered double hydroxide (LDH) and the organic material were alternately repeatedly coated to form a hybrid film. The hybrid film has a multilayer structure in which a layered double hydroxide layer and an organic layer are alternately stacked.

<실험예 6><Experimental Example 6>

실험예 2에 따라 HMTA(Hexamethylenetetramine)를 사용하여 제조된 층상이중수산화물(LDH)을 증류수에 첨가하고 분산시켰다. 상기 층상이중수산화물(LDH)은 Mg(NO3)2·6H2O 몰농도 100mM, Al(NO3)3·9H2O 몰농도 50mM, 가수분해제인 HMTA(Hexamethylenetetramine) 몰농도 500mM으로 하고 반응온도 150℃에서 24시간 동안 수열합성한 층상이중수산화물을 사용하였다. 상기 층상이중수산화물(LDH)은 상기 증류수 100중량부에 대하여 각각 1, 0.5, 0.25, 0.1 중량부를 이루도록 첨가하였다. The layered double hydroxide (LDH) prepared using HMTA (Hexamethylenetetramine) according to Experimental Example 2 was added to distilled water and dispersed. The layered double hydroxide (LDH) had a molar concentration of Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O of 100 mM, a molar concentration of Al (NO 3 ) 3 .9H 2 O of 50 mM, a molar concentration of HMTA (Hexamethylenetetramine) The layered double hydroxides hydrothermally synthesized at 150 ° C for 24 hours were used. The layered double hydroxide (LDH) was added in an amount of 1, 0.5, 0.25, and 0.1 parts by weight based on 100 parts by weight of the distilled water.

층상이중수산화물(LDH)이 증류수에 분산된 층상이중수산화물 분산액을 드랍캐스팅(drop casting) 방법으로 기판에 코팅하여 층상이중수산화물층을 형성하였다. 상기 기판으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET)를 사용하였다. A layered double hydroxide dispersion in which layered double hydroxide (LDH) was dispersed in distilled water was coated on a substrate by a drop casting method to form a layered double hydroxide layer. Polyethylene terephthalate (PET) was used as the substrate.

상기 층상이중수산화물(LDH) 코팅 이후 유기물을 코팅하여 유기물층을 형성하였다. 상기 유기물은 폴리(아크릴산)(poly(acrylic acid); PAA)을 사용하였다. After the layered double hydroxide (LDH) coating, the organic material was coated to form an organic material layer. The organic material used was poly (acrylic acid) (PAA).

상기 층상이중수산화물(LDH)과 상기 유기물을 교대로 반복 코팅하여 하이브리드막을 형성하였다. 상기 하이브리드막은 층상이중수산화물층과 유기물층이 교번하여 다적층되어 있는 형태를 이룬다. The layered double hydroxide (LDH) and the organic material were alternately repeatedly coated to form a hybrid film. The hybrid film has a multilayer structure in which a layered double hydroxide layer and an organic layer are alternately stacked.

아래의 표 1은 실험예 5에 따라 제조된 하이브리드막의 층상이중수산화물의 적층수에 따른 수분투과(WVTR) 및 산소투과(OTR) 특성을 보여준다.Table 1 below shows water permeation (WVTR) and oxygen permeability (OTR) characteristics according to the number of laminated layered double hydroxides of hybrid membranes prepared according to Experimental Example 5.

적층 수Number of layers 2020 3030 4040 WVTR (g/㎡day)WVTR (g / m2day) 0.010.01 0.0060.006 0.0040.004 OTR (㎤/㎡day)OTR (cm3 / m2day) 1One 0.020.02 0.0060.006

아래의 표 2는 실험예 6에 따라 제조된 하이브리드막의 층상이중수산화물의 종횡비에 따른 수분투과(WVTR) 및 산소투과(OTR) 특성을 보여준다.Table 2 below shows the water permeation (WVTR) and oxygen permeability (OTR) characteristics according to the aspect ratio of the layered double hydroxides of the hybrid membranes prepared according to Experimental Example 6.

종횡비Aspect ratio 2020 100100 200200 600600 WVTR (g/㎡day)WVTR (g / m2day) 0.010.01 0.010.01 0.0080.008 0.0070.007 OTR (㎤/㎡day)OTR (cm3 / m2day) 88 1One 0.030.03 0.0050.005

표 1은 우레아(Urea)을 사용하여 제조된 층상이중수산화물을 이용하여 하이브리드막을 형성한 경우이고, 표 2는 HMTA(Hexamethylenetetramine)를 사용하여 제조된 층상이중수산화물을 이용하여 하이브리드막을 형성한 경우로써, HMTA(Hexamethylenetetramine)를 사용한 경우에 우레아(Urea)를 사용한 경우보다 종횡비가 높게 나타났다. Table 1 shows a case where a hybrid membrane was formed using a layered double hydroxide prepared using urea and Table 2 shows a case where a hybrid membrane was formed using a layered double hydroxide prepared using HMTA (hexamethylenetetramine) The aspect ratio of HMTA (Hexamethylenetetramine) was higher than that of Urea.

층상이중수산화물의 적층수와 종횡비가 높아질수록 수분기체 확산거리 또한 증가하기 때문에 적층수 및 종횡비 조절을 통한 배리어 특성 또한 조절 가능하다. As the number of layers and the aspect ratio of the layered double hydroxides increases, the diffusion of moisture increases, so that the barrier properties can be controlled by controlling the number of layers and the aspect ratio.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, This is possible.

10: 유기 기판
20: 가스 배리어 필름
22: 하이브리드막
24: 무기 보호층
10: organic substrate
20: Gas barrier film
22: Hybrid membrane
24: inorganic protective layer

Claims (12)

(a) 제1 전구체인 [M2+][An- 2/n]·zH2O과 제2 전구체인 [M3+][An- 3/n]·zH2O를 증류수에 용해시키는 단계;
(b) 상기 제1 전구체와 상기 제2 전구체가 용해되어 있는 반응용기에 헥사메틸렌테트라아민(Hexamethylenetetramine)을 첨가하여 전구체 반응용액을 형성하는 단계;
(c) 상기 전구체 반응용액이 담긴 반응용기를 밀봉하고 오토클레이브 용기에 넣고 수열 반응시키는 단계;
(d) 상기 수열 반응에 의해 형성된 층상이중수산화물을 선택적으로 분리해내는 단계;
(e) 상기 층상이중수산화물을 용매에 분산시키고 유기 기판에 코팅하여 층상이중수산화물층을 형성하는 단계;
(f) 상기 층상이중수산화물층 상부에 유기물을 코팅하여 유기물층을 형성하는 단계;
(g) 상기 (e) 단계 및 상기 (f) 단계를 복수 회 반복하여 상기 층상이중수산화물층과 상기 유기물층이 교번하면서 적층된 하이브리드막을 형성하는 단계; 및
(h) 상기 하이브리드막 상부에 무기 보호층을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 M2+는 Ba2+ 및 Sn2+로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 2가 금속 이온이고,
상기 M3+은 Ce3+ 및 Ga3+으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 3가 금속 이온이며,
상기 An-는 바나데이트, 텅스테이트 및 보레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온이고,
상기 z는 0 내지 10 범위의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 가스 배리어 필름의 제조방법.
(a) The first precursor, [M 2+ ] [A n 2 / n ] 揃 zH 2 O and the second precursor, [M 3+ ] [A n- 3 / n ] 揃 zH 2 O are dissolved in distilled water ;
(b) adding hexamethylenetetramine to the reaction vessel in which the first precursor and the second precursor are dissolved to form a precursor reaction solution;
(c) sealing the reaction vessel containing the precursor reaction solution and subjecting the reaction vessel to the hydrothermal reaction in an autoclave vessel;
(d) selectively separating the layered double hydroxides formed by the hydrothermal reaction;
(e) dispersing the layered double hydroxide in a solvent and coating the organic layer on the organic substrate to form a layered double hydroxide layer;
(f) coating an organic material on the layered double hydroxide layer to form an organic layer;
(g) repeating the steps (e) and (f) a plurality of times to form a hybrid film in which the layered double hydroxide layer and the organic material layer are alternately laminated; And
(h) forming an inorganic protective layer on the hybrid film,
Wherein M 2+ is at least one divalent metal ion selected from the group consisting of Ba 2+ and Sn 2+ ,
Wherein M 3+ is at least one trivalent metal ion selected from the group consisting of Ce 3+ and Ga 3+ ,
Wherein A n- is at least one anion selected from the group consisting of vanadate, tungstate and borate,
And z has a value in the range of 0 to 10.
제1항에 있어서, 상기 층상이중수산화물은 하기 화학식 1로 표현되는 것을 특징으로 하는 가스 배리어 필름의 제조방법.
[화학식 1]
[M2+ 1-x M3+ x (OH)2][An-]x/n·zH2O (0.2≤x≤0.4)
The method for producing a gas barrier film according to claim 1, wherein the layered double hydroxide is represented by the following formula (1).
[Chemical Formula 1]
[M 2+ 1-x M 3+ x (OH) 2 ] [A n- ] x / n zH 2 O (0.2? X? 0.4)
제1항에 있어서, 상기 제1 전구체와 상기 제2 전구체는 상기 전구체 반응용액에서 1:1 내지 3:1의 몰농도 비율을 이루는 것을 특징으로 하는 가스 배리어 필름의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the first precursor and the second precursor have a molar concentration ratio of 1: 1 to 3: 1 in the precursor reaction solution.
제1항에 있어서, 상기 제1 전구체는 상기 전구체 반응용액에서 10∼200 mM의 몰농도를 이루고,
상기 제2 전구체는 상기 전구체 반응용액에서 5∼100 mM의 몰농도를 이루며,
상기 헥사메틸렌테트라아민(Hexamethylenetetramine)은 상기 전구체 반응용액에서 50∼1000 mM의 몰농도를 이루는 것을 특징으로 하는 가스 배리어 필름의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the first precursor has a molar concentration of 10 to 200 mM in the precursor reaction solution,
The second precursor has a molar concentration of 5 to 100 mM in the precursor reaction solution,
Wherein the hexamethylenetetramine has a molar concentration of 50-1000 mM in the precursor reaction solution.
제1항에 있어서, 상기 유기물은 폴리(아릴아민 하이드로클로라이드(poly(allylamine hydrochloride)), 폴리(아크릴산)(poly(acrylic acid)), 폴리에틸에니민(polyethylenimine; PEI) 및 (3-아미노프로필)트리에톡시실란((3-Aminopropyl)triethoxysilane) 중에서 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 배리어 필름의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the organic material is selected from the group consisting of poly (allylamine hydrochloride), poly (acrylic acid), polyethylenimine (PEI) (3-aminopropyl) triethoxysilane). &Lt; / RTI &gt;
제1항에 있어서, 상기 무기 보호층은 폴리실라잔(polysilazane)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 배리어 필름의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the inorganic protective layer comprises polysilazane.
제1항에 있어서, 상기 기판은 폴리에틸렌 테레프탈레이트((polyethylene terephthalate; PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN), 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 폴리에스터(polyester; PES), 폴리이미드(polyimid; PI), 아릴라이트(AryLite) 및 사이클로-올레핀 코폴리머(Cyclo-Olefin Copolymer; COC)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 가스 배리어 필름의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the substrate is at least one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), polyester (PES), polyimide (PI), AryLite, and Cyclo-Olefin Copolymer (COC). &Lt; / RTI &gt;
제1항에 있어서, 상기 (e) 단계 전에,
상기 층상이중수산화물의 종횡비를 증가시키기 위하여 상기 층상이중수산화물을 박리하는 단계를 더 포함하며,
상기 박리는 상기 층상이중수산화물의 층과 층 사이에 계면활성제, 유기용매 및 양쪽성 물질을 인터칼레이션(intercalation) 시키고 초음파 처리하여 수행하는 것을 특징으로 하는 가스 배리어 필름의 제조방법.
2. The method of claim 1, wherein before step (e)
Further comprising peeling the layered double hydroxide to increase the aspect ratio of the layered double hydroxide,
Wherein the exfoliation is carried out by intercalating a surfactant, an organic solvent and an amphoteric substance between the layer of the layered double hydroxide and the layer and subjecting the layer to ultrasonic treatment.
제8항에 있어서, 상기 계면활성제는 포스포리피드(phospholipid) 및 소듐 도데실설페이트(sodium dodecylsulfate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하고,
상기 유기용매는 디메틸포름아미드(Dimethylformamide), 디메틸설폭사이드(Dimethylsulfoxide), 페닐에틸포름아미드(phenylethylformamide) 및 하이드록시에틸포름아미드(hydroxyethylformamide)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 배리어 필름의 제조방법.
9. The composition of claim 8, wherein the surfactant comprises at least one material selected from the group consisting of phospholipids and sodium dodecylsulfate,
Wherein the organic solvent comprises at least one substance selected from the group consisting of dimethylformamide, dimethylsulfoxide, phenylethylformamide, and hydroxyethylformamide. A method for producing a gas barrier film.
제8항에 있어서, 상기 양쪽성 물질은 폴리(메타크릴산)(poly(methacrylic acid)), 폴리(2-(에틸아미노)에틸 폴리(아릴아민)(poly(2-(diethylamino)ethyl poly(allylamine))), 폴리(메타크릴산)(poly(methacrylic acid)), N-이소프로필아크릴아미드(N-isopropylacrylamide), N-(3-아미노프로필)메타크릴아미드(N-(3-aminopropyl)methacrylamide), 아릴아민(allylamine), 아크릴아미드(acrylamide), (디메틸아미노)에틸메타크릴레이트((dimethylamino)ethylmethacrylate) 및 테트라하이드로피라닐 메타크릴레이트(tetrahydropyranyl methacrylate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 배리어 필름의 제조방법.
The method of claim 8, wherein the amphoteric material is selected from the group consisting of poly (methacrylic acid), poly (2- (ethylamino) ethyl poly (arylamine) allylamine)), poly (methacrylic acid), N-isopropylacrylamide, N- (3-aminopropyl) methacrylamide, one or more substances selected from the group consisting of methacrylamide, allylamine, acrylamide, (dimethylamino) ethylmethacrylate, and tetrahydropyranyl methacrylate. Wherein the gas barrier film is formed of a metal.
제1항에 있어서, 상기 (e) 단계에서 상기 용매는 증류수이고,
상기 층상이중수산화물은 상기 증류수 100중량부에 대하여 0.1∼2 중량부를 이루도록 분산시키는 것을 특징으로 하는 가스 배리어 필름의 제조방법.
The method according to claim 1, wherein, in the step (e), the solvent is distilled water,
Wherein the layered double hydroxide is dispersed in an amount of 0.1 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the distilled water.
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