KR101951471B1 - 실란올 말단기 함유 폴리디메틸실록산을 포함하는 마이크로캡슐형 자기치유 코팅액 - Google Patents

실란올 말단기 함유 폴리디메틸실록산을 포함하는 마이크로캡슐형 자기치유 코팅액 Download PDF

Info

Publication number
KR101951471B1
KR101951471B1 KR1020170004178A KR20170004178A KR101951471B1 KR 101951471 B1 KR101951471 B1 KR 101951471B1 KR 1020170004178 A KR1020170004178 A KR 1020170004178A KR 20170004178 A KR20170004178 A KR 20170004178A KR 101951471 B1 KR101951471 B1 KR 101951471B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microcapsule
self
healing
resin
catalyst
Prior art date
Application number
KR1020170004178A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180082816A (ko
Inventor
정찬문
김동민
이광명
조유진
Original Assignee
연세대학교 원주산학협력단
성균관대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 연세대학교 원주산학협력단, 성균관대학교산학협력단 filed Critical 연세대학교 원주산학협력단
Priority to KR1020170004178A priority Critical patent/KR101951471B1/ko
Publication of KR20180082816A publication Critical patent/KR20180082816A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101951471B1 publication Critical patent/KR101951471B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04Polysiloxanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

본 발명은 매트릭스 형성용 조성물; 캡슐막 내 실란올 말단기를 갖는 폴리디메틸실록산을 함유한 제1 마이크로캡슐; 및 캡슐막 내 촉매를 함유한 제2 마이크로캡슐을 포함하는 자기치유 코팅액에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 상기 자기치유 코팅액이 도포된 코팅재가 손상되는 경우, 손상된 부분에서 제1 마이크로캡슐 및 제2 마이크로캡슐이 깨져 실란올 말단기를 갖는 폴리디메틸실론산(치유 물질)과 촉매가 각각 흘러나와 혼합되면서 손상된 부분을 메운 후, 점탄성 물질로 전환되어 손상 부분의 치유가 이루어지는 자기치유 코팅액에 관한 것으로서, 반복적인 미세 균열에 의한 자기치유 효과를 유지할 수 있어, 콘크리트 구조물용, 금속 구조물용, 전자기기용, 주택용, 자동차용, 항공기용, 선박용 등의 코팅제 또는 페인트제 등으로 적용 가능하다.

Description

실란올 말단기 함유 폴리디메틸실록산을 포함하는 마이크로캡슐형 자기치유 코팅액 {Microcapsule-type self-healing coating solution comprising a silanol-terminated polydimethylsiloxane}
본 발명은 매트릭스 형성용 조성물; 캡슐막 내 실란올 말단기를 갖는 폴리디메틸실록산을 함유한 제1 마이크로캡슐; 및 캡슐막 내 촉매를 함유한 제2 마이크로캡슐을 포함하는 자기치유 코팅액에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 상기 자기치유 코팅액이 도포된 코팅재가 손상되는 경우, 손상된 부분에서 제1 마이크로캡슐 및 제2 마이크로캡슐이 깨져 실란올 말단기를 갖는 폴리디메틸실론산(치유 물질)과 촉매가 각각 흘러나와 혼합되면서 손상된 부분을 메운 후, 점탄성 물질로 전환되어 손상 부분의 치유가 이루어지는 자기치유 코팅액에 관한 것으로서, 반복적인 미세 균열에 의한 자기치유 효과를 유지할 수 있어, 콘크리트 구조물용, 금속 구조물용, 전자기기용, 주택용, 자동차용, 항공기용, 선박용 등의 코팅제 또는 페인트제 등으로 적용 가능하다.
구조용 재료로 주로 사용되는 콘크리트나 금속 등의 재료는 수분, 염소 이온, 이산화탄소 등의 환경 물질에 의해 부식이 진행될 수 있고, 이에 따라 재료의 성능이 현저하게 감소될 수 있다. 상기와 같은 부식을 방지하기 위한 대표적인 방법의 예로서, 기재(콘크리트, 금속 등)의 표면에 보호 코팅액(protective coating formulation)을 도포하여 보호 코팅재를 형성시키는 방법을 들 수 있다. 그러나 상기 보호 코팅재에 손상이 발생하면 손상 부위를 통하여 환경 물질이 유입되어 기재의 표면 또는 내부에 부식이 발생할 수 있다. 특히 보호 코팅재에 발생하는 초기 손상의 규모가 매우 미세할 경우는 감지가 어렵기 때문에 점검자가 인식하지 못하는 사이에 기재의 부식이 내부적으로 계속 진행되어 심각한 안전 문제가 발생할 수 있고, 또한 손상 부위의 보수 또는 교체 비용이 발생하는 문제점이 있다.
최근 보호 코팅재에 자기치유 기능을 부여하여 균열 등의 손상이 발생하는 경우 보호 코팅재 스스로 치유가 가능하도록 하여 코팅재나 기재의 수명 증가, 코팅재 및 기재의 보수 및 교체 비용의 절감, 구조물의 안전성(safety) 제고, 폐기물 감소에 따른 환경 오염의 감소 등 여러 가지 장점을 가지고 있는 자기치유 코팅재 제조 기술이 많은 관심을 끌고 있다.
보호 코팅재에 자기치유 기능을 도입하는 대표적인 방법은 치유 물질을 포함한 마이크로캡슐을 코팅액에 분산시키고 코팅재에 도포하여 마이크로캡슐형 자기치유 보호 코팅재를 제조하는 방법이다. 현재까지 개발된 마이크로캡슐형 자기치유 보호 코팅재는 대부분, 코팅재가 손상을 받게 되면 손상된 부위의 마이크로캡슐이 깨져서 캡슐 내부의 치유 물질이 흘러나와 손상된 부위를 메워주고 치유 물질이 딱딱한 고체로 전환됨으로써 치유가 이루어진다. 그러나 이렇게 딱딱한 고체로 치유된 부분에서는 이차적인 손상이 발생하기 쉬우며, 또한 이미 손상 부분의 캡슐이 깨져 치유 물질이 소모된 상태이기 때문에 반복적인 치유가 불가능한 단점이 있었다. 특히 교량이나 터널, 건물 등에 사용되는 구조용 재료는 자동차 통행, 기계 운전 등에 의한 다양한 진동에 노출되고 이러한 진동은 자기치유된 고체 부분에 이차 손상을 발생시킬 수 있다. 따라서 이러한 단점을 개선한 자기치유 보호 코팅재의 개발이 요구되고 있었다.
한국등록특허 1,168,038호 (2012. 7. 17. 등록) 한국공개특허 2013-0051125 (2013. 5. 20. 공개) 한국공개특허 2013-0051126 (2013. 5. 20. 공개) 한국공개특허 2013-0051127 (2013. 5. 20. 공개) 한국공개특허 2009-0113993 (2009. 11. 3. 공개)
임예지, 송영규, 김동민, 정찬문, Polymer(Korea), Vol.39, No.1, pp.56-63 "Isophorone diisocyanate 함유 마이크로캡슐의 제조와 자기치유형 보호코팅재에의 응용" (2014) 송영규, 김동민, 정찬문, 고분자 과학과 기술 제25권 2호, pp. 121-127 "마이크로캡슐형 자가치유 고분자" (2014년) 임대우, 권원호, 공업화학, 26권, 제1호, pp.46-52 "전도성 물질 서스펜션을 함유한 마이크로캡슐" 박병규, 한국표면공학회지, Vol.47, No.5, "자기치유 부식방지 코팅의 최근 동향" (2014)
본 발명은 종래의 자기치유 코팅재의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 마이크로캡슐로부터 흘러나온 치유 물질이 손상된 부위를 메우고 반응하여 생성된 물질이 딱딱한 고체가 아닌 점탄성의 성질을 가진 물질로 전환됨으로써 일차적인 자기치유 및 치유된 부위의 이차 손상 방지가 가능한 자기치유 코팅액 및 이를 적용한 자기치유 코팅재를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 매트릭스 형성용 조성물; 캡슐막 내 실란올 말단기를 갖는 폴리디메틸실록산을 함유한 제1 마이크로캡슐; 및 캡슐막 내 촉매를 함유한 제2 마이크로캡슐을 포함하는 자기치유 코팅액을 제공한다.
또한 본 발명은, (1) 실란올 말단기를 갖는 폴리디메틸실록산을 함유한 제1 마이크로캡슐을 제조하는 단계; (2) 촉매를 함유한 제2 마이크로캡슐을 제조하는 단계; (3) 매트릭스 형성용 조성물 내에 제1 마이크로캡슐 및 제2 마이크로캡슐을 투입하고 균일하게 분산하는 단계를 포함하는 자기치유 코팅액 제조 방법을 제공한다.
아울러, 상기 본 발명에 따른 자기치유 코팅액이 기재 상에 도포된 코팅재를 제공한다.
본 발명에 따른 자기치유 코팅액을 기재 상에 도포한 코팅재의 경우, 코팅재가 손상되었을 때 손상된 부분에서 제1 마이크로캡슐 및 제2 마이크로캡슐이 깨지면서 치유 물질인 실란올 말단기를 갖는 폴리디메틸실록산과 촉매가 각각 흘러나와 혼합되면서 손상된 부분을 메운 후 점탄성 물질로 전환되어 코팅재 손상 부분의 치유가 이루어지고 치유된 부분에 이차적인 손상이 발생하지 않도록 한다. 치유된 부분에는 점탄성이 부여되면서 추후 이차적인 손상이 발생하지 않기 때문에 종래의 코팅재에 비하여 수명이 증가하며, 기재 구조물의 안전성 향상 및 경제성 향상 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1 및 2에 따라 제조된 마이크로캡슐의 개략적인 구조를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예 3 및 실험예 1에 따른 (a) 비교용 코팅재(control coating)에 손상을 발생시켰을 때 치유되지 않았음을 보여주는 SEM 사진, (b) 자기치유 코팅재에 손상을 발생시켰을 때 자기치유 되었음을 보여주는 SEM 사진, 및 (c) 치유가 일어난 자기치유 코팅재에 진동을 인가했을 때 이차적 손상이 발생하지 않았음을 보여주는 SEM 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른, 모르타르 시편 위에 형성된 자기치유 코팅재 및 비교용 코팅재에 손상을 발생시킨 후 코팅재 부분을 물에 침지한 결과 자기치유 코팅재의 손상은 치유되었으나 비교용 코팅재의 손상이 치유되지 않았음을 보여주는 사진이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 상세한 설명 및 청구항을 포함하는 명세서 전반에서 사용되는 “자기치유”라는 용어는 치유 물질을 포함하는 소재에 균열 또는 스크래치 등의 손상이 발생하는 경우 치유 물질이 흘러나와 상기 손상 부분을 메워주고 치유반응 생성물로 전환됨으로써 소재의 본래 기능을 회복시킨다는 것을 의미한다.
본 발명에서 “마이크로캡슐”은 마이크로 크기를 갖는 캡슐을 의미하는 것이며, 여기에서 “캡슐”은 고체, 액체, 기체 또는 그들의 조합을 함유할 수 있는 미소용기를 말한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 일실시예에 따른 자기치유 코팅액은, 매트릭스 형성용 조성물; 캡슐막 내 실란올 말단기를 갖는 폴리디메틸실록산을 함유한 제1 마이크로캡슐; 및 캡슐막 내 촉매를 함유한 제2 마이크로캡슐을 포함한다. 상기 자기치유 코팅액을 기재 상에 도포시킨 코팅재가 손상되는 경우, 손상된 부분에서 제1 마이크로캡슐 및 제2 마이크로캡슐이 깨져 치유 물질인 실란올 말단기를 갖는 폴리디메틸실록산과 촉매가 각각 흘러나와 혼합되면서 손상된 부분을 메운 후 점탄성 물질로 전환되어 손상 부분의 치유가 이루어진다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 실란올 말단기를 갖는 폴리디메틸실록산은 수평균 분자량이 200 내지 100,000 g/mol일 수 있다. 더욱 상세하게는 400 내지 50,000 g/mol일 수 있다.
상기 실란올 말단기를 갖는 폴리디메틸실록산은 수평균분자량이 200 g/mol 미만일 경우, 치유반응에 의한 생성물이 점탄성 물질로 전환되기 어려우며, 100,000 g/mol 초과일 경우에는 촉매와 균일한 혼합이 어려워 치유 반응이 진행되기 어렵다.
본 발명의 일실시예에서 촉매는 치유 물질의 반응을 가속화하는 물질로 폴리디메틸실록산의 실란올 말단기의 축합 반응을 보다 빨리 일어날 수 있도록 한다. 본 발명에 사용되는 촉매는 아미노프로필 실란 화합물, 카르복시산 납염, 카르복시산 주석염, 카르복시산 아연염, 철 유기염, 카드뮴 유기염, 바륨 유기염, 안티모니 유기염 및 지르코늄 유기염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 촉매일 수 있다. 상기 촉매 중에서도 특히 카르복시산 주석염에 해당하는 디아세트산 디뷰틸주석염, 디라우린산 디뷰틸주석염, 디에틸카프로산 디뷰틱주석염이 마이크로캡슐화가 용이하여 특히 유용하다.
본 발명의 일실시예에 따른 마이크로캡슐은 상기 실란올 말단기를 갖는 폴리디메틸실록산(치유 물질) 또는 촉매를 각각 코어(core)부로 하고, 코어부를 감싸는 고분자 캡슐막(shell)으로 구성된다(도 1).
상기 캡슐막은 코어에 포함된 치유물질 및 촉매를 외부 환경으로부터 차폐하여 보호하는 역할과 함께, 마이크로캡슐이 함유된 자기치유 코팅재에 손상이 발생하면 캡슐막이 깨져 치유 물질이 흘러나오도록 하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 캡슐막은 취급 과정에서 깨지지 않고 손상이 발생할 때만 깨질 수 있는 적합한 기계적 물성을 가지는 것이 바람직하다. 또한 상기 캡슐막 내에 존재하는 코어가 외부로 새어나오지 않도록 하면서 동시에, 외부의 이물질 등이 코어로 들어오는 것을 방지할 수 있어야 하고, 열적 안정성과 매트릭스 물질과의 접착력이 우수하여야 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 제1 마이크로캡슐 및 제2 마이크로캡슐의 캡슐막 재질은 우레아-포름알데히드 고분자, 폴리우레탄, 멜라민-포름알데히드 고분자, 우레아-멜라민-포름알데히드 고분자, 실리카, 폴리우레아, 폴리아미드, 알긴산, 젤라틴, 아라비아 고무, 아크릴산계 고분자, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐알코올 및 셀룰로오스로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 고분자일 수 있다.
상기 마이크로캡슐은 형상이 특별히 제한되는 것이 아니고 주로 원형이나 타원형의 형태를 포함하는 구형일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 마이크로캡슐의 직경은 10 내지 500 ㎛, 더욱 상세하게는 50 내지 300 ㎛일 수 있다. 마이크로캡슐의 직경이 10 ㎛ 미만이면 흘러나오는 치유물질 또는 촉매의 양이 충분하지 않아 자기치유가 불충분할 수 있고, 500 ㎛ 이상이면 코팅재 표면으로부터 돌출되는 문제점이 있을 수 있다.
상기 마이크로캡슐은 매트릭스 형성용 조성물 내에 분산이 되는데, 상기 매트릭스 형성용 조성물은 에나멜 페인트, 아크릴계 수지, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 염화 고무계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아크릴레이트계 수지, 멜라민계 수지, 에폭사이드계 코팅재, 폴리에스테르-에폭사이드계 수지 및 실리콘계 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 조성물을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 자기치유 코팅액 중 제1 마이크로캡슐의 함량은, 코팅액 총중량을 기준으로, 5 내지 30 중량%, 보다 상세하게는 10 내지 25 중량%일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 자기치유 코팅액 중 제2 마이크로캡슐의 함량은 코팅액 총중량을 기준으로 1 내지 20 중량%, 보다 상세하게는, 5 내지 15 중량%일 수 있다.
실란올 말단기를 갖는 폴리디메틸실록산을 함유하는 제1 마이크로캡슐이 코팅액 총중량을 기준으로 5 중량% 미만이거나, 촉매를 함유하는 제2 마이크로캡슐이 코팅액 총중량을 기준으로 1 중량% 미만이면 손상된 부위에서 충분히 치유가 일어나지 않는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 실란올 말단기를 갖는 폴리디메틸실록산을 함유하는 제1 마이크로캡슐이 코팅액 총중량을 기준으로 30 중량%을 초과하거나, 촉매를 함유하는 제2 마이크로캡슐이 코팅액 총중량을 기준으로 20 중량%을 초과할 경우에는 자기치유 코팅재의 기계적 물성이 떨어지는 문제점이 있다.
상기와 같은 자기치유 코팅액을 제조하기 위한 본 발명의 일실시예에서, 자기치유 코팅액 제조 방법은 (1) 실란올 말단기를 갖는 폴리디메틸실록산을 함유한 제1 마이크로캡슐을 제조하는 단계; (2) 촉매를 함유한 제2 마이크로캡슐을 제조하는 단계; 및 (3) 매트릭스 형성용 조성물 내에 제1 마이크로캡슐 및 제2 마이크로캡슐을 투입하고 균일하게 분산하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 상기 자기치유 코팅액이 기재 상에 코팅된 코팅재를 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따른 상기 기재는 금속, 콘크리트, 세라믹, 모르타르, 플라스틱, 복합 재료, 석재 및 목재로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 재료일 수 있으나 코팅액의 도포가 가능한 물질이라면 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기의 코팅재에 손상이 발생하면 손상된 부분에서 제1 마이크로캡슐 및 제2 마이크로캡슐이 깨져 치유 물질과 촉매가 각각 흘러나와 혼합되면서 손상된 부분을 메운 후 점탄성 물질로 전환되어 손상 부분의 일차적인 치유가 이루어진다. 치유된 부분에 이차손상이 발생하지 않기 때문에 종래의 마이크로캡슐형 자가치유 코팅액이 코팅된 코팅재에 비하여 수명이 증가하여 기재 구조물의 안전성 향상 및 경제성 향상 등의 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 하지만 실시예 및 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이고 본 발명의 권리 범위를 이로 한정하는 것을 의도하지 않는다.
실시예
실시예 1: 실란올을 말단기로 갖는 폴리디메틸실록산의 마이크로캡슐화
100 mL 비이커에 2.5중량% 에틸렌-무수말레인산 공중합체 수용액 5 mL와 증류수 20 mL를 넣고 항온조 안에 넣고 디지털 믹서를 이용하여 25℃에서 300 rpm으로 교반하면서 혼합하였다. 상기 비이커에 우레아 0.503 g, 암모늄클로라이드 0.050 g, 레조르시놀 0.050 g을 첨가하여 용해시켰다. 수산화나트륨 수용액과 염산 수용액을 첨가하면서 비이커 내용물의 pH를 3.5로 조절하였다. 상기 비이커 내용물에 거품이 발생할 때마다 이를 제거하기 위해서 소포제로서 사용되는 1-옥탄올을 2 내지 3 방울 첨가하여 거품을 제거하였다. 코어 물질로서 실란올 말단기를 갖는 폴리디메틸실록산 8 mL를 상기 비이커에 천천히 첨가하여 에멀전을 형성하였다. 상기 에멀전의 안정적인 형성을 위하여 상기 비이커를 약 10여분동안 방치한 후 37 중량% 포름알데히드 수용액 1.456 g을 넣었다.
이후 상기 비이커의 온도를 60℃로 천천히 올린 후 승온 시작 시점부터 4.5시간 동안 캡슐막을 형성하기 위한 반응을 진행하였다. 반응 종료 후 상기 비이커를 항온조에서 꺼내어 25℃로 냉각한 후 여과하고 물과 에탄올로 세척하여 마이크로캡슐을 얻었다. 24시간 이상의 자연 건조에 의하여 마이크로캡슐이 수득되었으며, 마이크로캡슐의 평균 직경은 220 ㎛로 측정되었다.
실시예 2: 디라우린산 디뷰틸주석염의 마이크로캡슐화
마이크로캡슐을 합성하기 앞서 프리폴리머(pre-polymer)를 합성하였다. 둥근바닥 플라스크에 톨루엔 2.4g, 디이소시아네이트 11.497 g을 사이클로헥산 70 mL에 용해시킨 후 질소 기체 분위기에서 교반하여 80℃로 승온하였다. 승온 중 반응물의 온도가 55℃일 때 뷰테인 디올 2.704 g을 첨가하여 24시간 동안 교반하였다. 반응 종결 후 용매를 감압하여 제거하여 반고체 형태의 프리폴리머를 얻었다.
100 mL 비이커에 증류수 20 mL와 아라비아 고무 3.06 g을 첨가하여 계면활성제 용액을 제조하였다. 상기 프리폴리머 2 g을 용매인 클로로벤젠 2.76 g에 넣어 완전히 녹인 후, 촉매인 디라우린산 디뷰틸주석염을 넣어 촉매가 포함된 코어 용액을 만들었다. 상기 계면활성제 용액을 교반하면서 상기 코어 용액을 천천히 가한 후 50℃에서 뷰테인 디올 2.14 g을 서서히 가하여 70℃에 도달하였을 때 마이크로캡슐화 반응을 종료하였다. 상기 비이커를 꺼내어 25℃에서 냉각시킨 후 여과하여 증류수를 이용하여 세척하여 마이크로캡슐을 얻었다. 그리고 상기 캡슐을 약 24시간 이상 자연 건조하여 마이크로캡슐을 수득하였다. 상기 마이크로캡슐의 평균 직경은 75 ㎛로 측정되었다.
실시예 3: 자기치유 코팅액을 이용한 코팅재 제조
상기 실시예 1에서 제조된 마이크로캡슐 : 상기 실시예 2에서 제조된 마이크로캡슐 : 에나멜 페인트의 중량비를 16:9:75로 하여 혼합한 후 마이크로캡슐을 균일하게 분산시켜 자기치유 코팅액을 제조하였다. 상기 코팅액을 실리콘 웨이퍼에 도포하여 2일 동안 상온에서 건조하여 코팅막의 형태를 가진 자기치유 코팅재를 얻었다. 비교를 위하여 캡슐 첨가 없이 에나멜 페인트로만 이루어진 비교용 코팅재(control coating)도 함께 제조하였다.
실험예 1: 자기치유능 평가시험 (SEM 관찰)
면도칼을 이용하여 상기 자기치유 코팅재 및 비교용 코팅재에 손상을 발생시키고 4시간 방치하여 치유반응이 일어나도록 하였다. 코팅재를 진동시험기에 부착시키고 10 내지 30 Hz의 진동을 1시간동안 인가하였다.
진동 인가 후 코팅재의 표면을 주사식전자현미경(SEM)으로 관찰한 결과 비교용 코팅재는 균열이 치유가 되지 않았음을 확인할 수 있었다(도 2a). 자기치유 코팅재는 치유 물질이 흘러나와 손상된 부위를 채움으로써 자기치유가 일어난 것이 확인되었고(도 2b), 상기 자기치유가 일어난 자기치유 코팅재에 진동을 인가한 경우 진동에 의한 이차적 손상이 발생되지 않음을 확인하였다(도 2c).
실험예 2: 자기치유 코팅액을 이용한 코팅재 제조 및 평가(내투수성실험)
상기 실시예 3에서 제조된 자기치유 코팅액을 40 mm × 40 mm × 130 mm의 모르타르 시편에 도포하여 2일 동안 상온에서 건조하여 코팅막의 형태를 가진 자기치유 코팅재를 제조하였다(도 3). 비교를 위하여 캡슐 첨가 없이 에나멜 페인트로만 이루어진 비교용 코팅재도 함께 제조하였다(도 3). 면도칼을 이용하여 상기 코팅재에 손상을 발생시키고 손상된 부위를 물에 침지시켜 48시간 동안 방치하였다.
상기 시험의 결과 비교용 코팅재는 약 31 g의 물을 흡수하여 손상 부분이 치유되지 않았음을 확인하였다(도 3A). 자기치유 코팅재는 비교용 코팅재의 1/10 정도에 해당하는 약 3 g의 물만을 흡수하여, 자기치유가 이루어졌음을 확인하였다(도 3B).

Claims (16)

  1. 기재 상에 도포하기 위한 코팅액으로서,
    매트릭스 형성용 조성물;
    캡슐막 내에, 수평균 분자량 200 내지 100,000 g/mol의, 실란올 말단기를 갖는 폴리디메틸실록산을 함유한 제1 마이크로캡슐; 및
    캡슐막 내 촉매를 함유한 제2 마이크로캡슐을 포함하며,
    상기 코팅액을 기재 상에 도포한 코팅재가 손상되었을 때 제1 및 제2 마이크로캡슐이 깨지면서 실란올 말단기를 갖는 폴리디메틸실록산과 촉매가 혼합되어 손상 부위를 메운 후 점탄성 물질로 전환되는,
    자기치유 코팅액.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 실란올 말단기를 갖는 폴리디메틸실록산의 수평균 분자량은 400 내지 50,000 g/mol인 자기치유 코팅액.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 촉매는 아미노프로필 실란 화합물, 카르복시산 납염, 카르복시산 주석염, 카르복시산 아연염, 철 유기염, 카드뮴 유기염, 바륨 유기염, 안티모니 유기염 및 지르코늄 유기염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 촉매인 자기치유 코팅액.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 촉매는 디아세트산 디뷰틸주석염, 디라우린산 디뷰틸주석염 또는 디에틸카프로산 디뷰틱주석염인 자기치유 코팅액.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 마이크로캡슐 및 제2 마이크로캡슐의 직경은 각각 10 내지 500 ㎛인 자기치유 코팅액.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 마이크로캡슐 및 제2 마이크로캡슐의 직경은 각각 50 내지 300 ㎛인 자기치유 코팅액.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 마이크로캡슐 및 제2 마이크로캡슐의 캡슐막은 우레아-포름알데히드 고분자, 폴리우레탄, 멜라민-포름알데히드 고분자, 우레아-멜라민-포름알데히드 고분자, 실리카, 폴리우레아, 폴리아미드, 알긴산, 젤라틴, 아라비아 고무, 아크릴산계 고분자, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐알코올 및 셀룰로오스로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 고분자인 자기치유 코팅액.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 매트릭스 형성용 고분자 조성물은 에나멜 페인트, 아크릴계 수지, 비닐계 수지, 에폭시계 수지, 염화 고무계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아크릴레이트계 수지, 멜라민계 수지, 에폭사이드계 코팅재, 폴리에스테르-에폭사이드계 수지 및 실리콘계 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 고분자를 포함하는 자기치유 코팅액.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기치유 코팅액 중 제1 마이크로캡슐의 함량은, 코팅액 총중량을 기준으로 5 내지 30 중량%인 자기치유 코팅액.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 자기치유 코팅액 중 제1 마이크로캡슐의 함량은, 코팅액 총중량을 기준으로 10 내지 25 중량%인 자기치유 코팅액.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기치유 코팅액 중 제2 마이크로캡슐의 함량은, 코팅액 총중량을 기준으로 1 내지 20 중량%인 자기치유 코팅액.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 자기치유 코팅액 중 제2 마이크로캡슐의 함량은, 코팅액 총중량을 기준으로 5 내지 15 중량%인 자기치유 코팅액.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
KR1020170004178A 2017-01-11 2017-01-11 실란올 말단기 함유 폴리디메틸실록산을 포함하는 마이크로캡슐형 자기치유 코팅액 KR101951471B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170004178A KR101951471B1 (ko) 2017-01-11 2017-01-11 실란올 말단기 함유 폴리디메틸실록산을 포함하는 마이크로캡슐형 자기치유 코팅액

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170004178A KR101951471B1 (ko) 2017-01-11 2017-01-11 실란올 말단기 함유 폴리디메틸실록산을 포함하는 마이크로캡슐형 자기치유 코팅액

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180082816A KR20180082816A (ko) 2018-07-19
KR101951471B1 true KR101951471B1 (ko) 2019-02-22

Family

ID=63058343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170004178A KR101951471B1 (ko) 2017-01-11 2017-01-11 실란올 말단기 함유 폴리디메틸실록산을 포함하는 마이크로캡슐형 자기치유 코팅액

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101951471B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240017202A (ko) 2022-07-28 2024-02-07 연세대학교 원주산학협력단 치유상태가 유지되는 자기치유 보호 코팅재

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110867465A (zh) * 2018-08-28 2020-03-06 上海和辉光电有限公司 一种柔性amoled显示屏、其裂痕修复方法以及柔性显示器件
KR102196117B1 (ko) * 2018-11-06 2020-12-30 박명주 건축물의 콘크리트 구조체의 미세기공에 대한 침투율을 조절할 수 있는 콘크리트 보호재의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 건축물의 콘크리트 보호재
KR102162606B1 (ko) * 2018-12-21 2020-10-07 남병수 경화용 액상 조성물이 구비된 실리콘캡슐
CN110684238B (zh) * 2019-09-02 2020-10-09 厦门大学 一种室温下可多次自修复的微胶囊、制备方法及应用
CN112547465B (zh) * 2020-10-27 2021-12-28 吉林大学 一种舰船海水管路外表面防腐涂料的喷涂方法
CN112592656B (zh) * 2020-10-27 2021-10-15 吉林大学 一种自修复pdms涂料及其制备方法
CN115260982B (zh) * 2022-09-15 2023-08-11 广州市白云化工实业有限公司 一种自愈合型硅酮密封胶及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101347245B1 (ko) * 2013-07-24 2014-01-06 강남화성 (주) 스크래치 자기치유성 폴리우레탄계 수지조성물 및 이로부터 제조된 성형품

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100963467B1 (ko) * 2007-10-30 2010-06-17 포항공과대학교 산학협력단 자가치유 전도성 복합체
US7918124B2 (en) 2007-11-05 2011-04-05 Machine Concepts, Inc. Non-contact shape sensor and device for moving sheet material
US9082555B2 (en) 2011-08-22 2015-07-14 Micron Technology, Inc. Structure comprising multiple capacitors and methods for forming the structure
US8773888B2 (en) 2011-08-22 2014-07-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of operating semiconductor device including variable resistance device
KR101155451B1 (ko) 2011-08-31 2012-06-15 테세라, 인코포레이티드 Dram 보안 소거
KR101786108B1 (ko) * 2011-11-09 2017-10-16 엘지이노텍 주식회사 마이크로 캡슐을 포함하는 자기치유소재 및 이를 이용한 자기치유방법
KR101168038B1 (ko) 2011-12-15 2012-07-27 한국건설생활환경시험연구원 마이크로캡슐, 자기치유 코팅재 형성용 조성물, 및 캡슐 분산형 자기치유 코팅재와 그의 제조방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101347245B1 (ko) * 2013-07-24 2014-01-06 강남화성 (주) 스크래치 자기치유성 폴리우레탄계 수지조성물 및 이로부터 제조된 성형품

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240017202A (ko) 2022-07-28 2024-02-07 연세대학교 원주산학협력단 치유상태가 유지되는 자기치유 보호 코팅재

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180082816A (ko) 2018-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101951471B1 (ko) 실란올 말단기 함유 폴리디메틸실록산을 포함하는 마이크로캡슐형 자기치유 코팅액
Alizadegan et al. Improving self-healing performance of polyurethane coatings using PU microcapsules containing bulky-IPDI-BA and nano-clay
Yang et al. Microencapsulation of isocyanates for self-healing polymers
Wu et al. Robust microcapsules with polyurea/silica hybrid shell for one-part self-healing anticorrosion coatings
Zhu et al. Synthesis of UV-responsive self-healing microcapsules and their potential application in aerospace coatings
Cho et al. Polydimethylsiloxane‐based self‐healing materials
US20130196071A1 (en) Microencapsulation of reactive diisocyanates and the application to self-healing anticorrosion coatings
Ullah et al. The potential of microencapsulated self-healing materials for microcracks recovery in self-healing composite systems: A review
Tan et al. Silica‐based self‐healing microcapsules for self‐repair in concrete
Haghayegh et al. Microcapsules containing multi-functional reactive isocyanate-terminated polyurethane prepolymer as a healing agent. Part 1: synthesis and optimization of reaction conditions
Sun et al. Water resistant reactive microcapsules for self-healing coatings in harsh environments
CN1170893C (zh) 用于修补金属表面的潜在涂料
KR101168038B1 (ko) 마이크로캡슐, 자기치유 코팅재 형성용 조성물, 및 캡슐 분산형 자기치유 코팅재와 그의 제조방법
CN105925168B (zh) 一种微胶囊化水性防火涂料及其制备方法
CN103331133B (zh) 一种以聚脲为壁材的环氧微胶囊及其制备方法
KR101780451B1 (ko) 자기치유 코팅액 및 이를 이용한 자기치유 코팅재
CN109082193A (zh) 一种具有防腐和防污双功能的自修复涂层及其制备方法
JP2002506112A5 (ko)
CN107961747B (zh) 内修外固型聚脲基双壁自修复微胶囊及其制备方法
CN107970868B (zh) 外修内固型聚脲基双壁自修复微胶囊及其制备方法
WO2013137828A1 (en) Microencapsulation of organic silanes and their use as self healing materials
CN103351459B (zh) 一种酯类增塑的粘合剂及制备方法
Li et al. Preparation of microcapsules with IPDI monomer and isocyanate prepolymer as self-healing agent and their application in self-healing materials
KR102184247B1 (ko) 이차 손상 방지 기능을 가진 자기치유 보호코팅재
US20060014880A1 (en) Nano-talc polymer composites

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant