KR101972439B1 - Graphene oxide nanocomposite membrane for improved gas barrier and preparation method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다양한 지지체 위에 3 ㎛~50 ㎛ 크기의 그래핀 옥사이드가 10 nm 이상의 두께로 코팅된 그래핀 옥사이드 나노복합막, 또는 그래핀 옥사이드가 고분자 내에 삽입된 구조의 그래핀 옥사이드 나노복합막을 제조하는 기술에 관한 것이다.
본 발명에 따라 제조된 그래핀 옥사이드 나노복합막에 따르면, 크기가 3 ㎛~50 ㎛로 조절된 그래핀 옥사이드가 다양한 지지체 위에 나노 두께의 박막으로 코팅되거나, 또는 그래핀 옥사이드가 고분자 내에 삽입된 단순한 구조를 가져도 다양한 기체의 차단 특성이 우수하여 디스플레이 소자, 식품 및 의약품 포장 등에 응용이 가능하다.
The present invention relates to a graphene oxide nanocomposite film in which graphene oxide having a size of 3 mu m to 50 mu m is coated with a thickness of 10 nm or more on various supports or a graphene oxide nanocomposite film in which graphene oxide is embedded in a polymer Technology.
According to the graphene oxide nanocomposite film produced according to the present invention, graphene oxide having a size of 3 쨉 m to 50 쨉 m is coated with a nano-thick film on a variety of supports, or a simple film having graphene oxide inserted into a polymer It can be applied to display devices, food and medicine packaging and so on.

Figure 112015021955316-pat00009
Figure 112015021955316-pat00009

Description

기체 차단 특성이 향상된 그래핀 옥사이드 나노복합막 및 그 제조방법{Graphene oxide nanocomposite membrane for improved gas barrier and preparation method thereof}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a graphene oxide nanocomposite membrane having improved gas barrier properties,

본 발명은 기체 차단 특성이 향상된 그래핀 옥사이드 나노복합막 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 지지체 위에 3 ㎛~50 ㎛ 크기의 그래핀 옥사이드가 10 nm 이상의 두께로 코팅된 그래핀 옥사이드 나노복합막, 또는 그래핀 옥사이드가 고분자 중합체 내에 삽입된 구조의 그래핀 옥사이드 나노복합막을 제조함으로써, 기체 차단 특성이 우수하여 디스플레이 소자, 식품 및 의약품 포장 등에 응용이 가능한 기술에 관한 것이다.
The present invention relates to a graphene oxide nanocomposite film having improved gas barrier properties and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a graphene oxide nanocomposite film having graphene oxide having a thickness of 3 탆 to 50 탆 and having a thickness of 10 nm or more, A nanocomposite film, or a graphene oxide nanocomposite film having a structure in which graphene oxide is inserted in a polymeric polymer. The present invention relates to a technology capable of being applied to a display device, a food, and a medicine packaging.

그래핀은 육각형 벌집 모양의 단일 탄소원자 층으로 구성된 물질로서, 2차원 나노판상구조라는 구조적 특이성으로 인하여 매우 흥미롭고 우수한 물리화학적 성질을 나타내기 때문에 2004년 발견된 이후 산·학계에서 가장 주목 받는 소재 중의 하나가 되었다. 즉, 세상에 존재하는 가장 얇은 물질이지만 강철보다 200배 이상 강한 기계적 특성과 구리보다 100배 이상의 전류투과 특성 및 실리콘보다 100배 빠른 전자이동속도를 갖는다. 특히, 단일원자 층임에도 불구하고 높은 기계적 강도로 기체 및 이온분자 차단 특성이 우수한 것으로 알려져 있다.Graphene is a material consisting of a single carbon atom layer of hexagonal honeycomb structure, which is very interesting and has excellent physico-chemical properties due to the structural specificity of a two-dimensional nanocrystal structure. It became one. In other words, it is the thinnest substance in the world, but it has mechanical characteristics 200 times stronger than steel, 100 times more current permeability than copper and 100 times faster than silicon. In particular, it is known that the gas and ion molecular barrier properties are excellent with high mechanical strength despite being a single atom layer.

그러나 그래핀의 기체 및 이온분자 차단 특성이 우수한 점은 결함 없는 그래핀 구조에서만 구현되는 특징으로서 그래핀 내에 결함이 생길 경우, 기체 및 이온분자들은 그래핀 결함 부분으로 손쉽게 투과하게 되어 그 특유의 차단 특성을 잃어버리게 되므로, 그래핀이 박막으로 형성되면 기체 및 이온분자의 차단 특성을 유지하기 어려운 문제점이 있다.However, the fact that graphene has excellent gas and ion molecular interception characteristics is realized only in a defect-free graphene structure. When a defect occurs in graphene, gas and ion molecules easily permeate into a graphene defect portion, It is difficult to maintain the barrier properties of gas and ion molecules when the graphene is formed into a thin film.

이러한 그래핀의 기체 및 이온분자의 차단 특성과 관련하여 다양한 기술개발이 이루어지고 있는바, 최근 친수성 그래핀층과 소수성 그래핀층이 적층된 그래핀 적층체를 하나 이상 포함하는 그래핀 적층 배리어 필름으로서, 그래핀층의 두께를 0.01 ㎛~1,000 ㎛로 조절한 그래핀 적층 필름을 제조하고, 그 배리어 특성을 이용하여 식품 포장지 등에 응용하고자 하는 시도가 있었으나, 그 구조가 다소 복잡하고 산소 투과량과 수증기 투과량에 대한 데이터만 제시되어 있어 다양한 기체의 차단 특성에 관해서는 알려진 바 없다(특허문헌 1).Various techniques have been developed in relation to the blocking properties of gas and ion molecules of graphene. Recently, as a graphene laminated barrier film comprising at least one graphene laminate in which a hydrophilic graphene layer and a hydrophobic graphene layer are laminated, Attempts have been made to fabricate a graphene laminated film in which the thickness of the graphene layer is adjusted to 0.01 to 1,000 占 퐉 and to apply the graphene laminated film to food wrapping paper or the like by using the barrier properties. However, the structure is somewhat complicated, Data are presented, and the barrier properties of various gases are not known (Patent Document 1).

또한, 복수개의 그래핀층 및 각각의 그래핀층 사이에 복수개의 고분자층을 포함하는 그래핀/고분자 복합 보호막도 공지되어 있으나, 역시 그래핀 복합막의 구조가 복잡하고 기체 및 수분 차단용으로 응용이 가능하다고 개시되어 있을 뿐, 기체 차단 특성에 관한 구체적인 결과가 개시되지 않아 실제 산업에 적용하는 데는 한계가 있다(특허문헌 2).Also, a graphene / polymer composite protective film including a plurality of graphene layers and a plurality of polymer layers between each of the graphene layers is also known. However, the graphene / polymer composite protective film is also complicated in the structure of the graphene composite film, But the specific results regarding the gas barrier properties are not disclosed, and thus there is a limit to the application to actual industries (Patent Document 2).

그리고 고분자 매트릭스 및 300~2,600 m2/g의 표면적, 40~0.1 kg/m3의 벌크 밀도를 갖는 관능화 그래핀을 포함하는 기체 확산 배리어도 알려져 있는데, 관능화 그래핀의 표면적과 벌크 밀도를 제어한 것에 기술적 특징이 있는 것으로서 고분자 매트릭스 내에 관능화 그래핀이 분산되어 있는 형태의 후막이므로, 박막일 경우의 기체 차단 특성에 관해서는 그 결과를 예측하기 어렵고 실제로 기체 차단 특성에 대한 정량적 데이터로 입증되는 작용효과에 대해서도 구체적으로 언급된 바 없다(특허문헌 3).Also known are gas diffusion barriers containing a polymer matrix and a functionalized graphene with a surface area of 300 to 2,600 m 2 / g and a bulk density of 40 to 0.1 kg / m 3 , wherein the surface area and bulk density of the functionalized graphene It is difficult to predict the gas barrier properties in the case of a thin film and it is proved by the quantitative data on the gas barrier properties in practice that it is difficult to predict the gas barrier properties in the case of the thin film because it is a thick film in which the functionalized graphenes are dispersed in the polymer matrix, (Patent Document 3).

또한, 용융 혼합, 용액 블렌딩 또는 동시 중합법에 의하여 그라파이트 옥사이드가 나노 필러로 열가소성 폴리우레탄에 함유된 그래핀/폴리우레탄 나노복합체와 그 기체 배리어 특성에 관한 연구도 공지되었는데, 열가소성 폴리우레탄에 필러로 함유된 그래핀의 함량에 따른 질소 기체의 배리어 특성을 밝힌 것이지만, 그래핀 옥사이드의 크기 및 그래핀 옥사이드 필름의 두께 조절에 따른 다양한 기체의 차단 특성에 관해서는 알려진바 없다(비특허문헌 1).
Further, studies on graphene / polyurethane nanocomposites and graphite barrier properties in which thermoplastic polyurethane contains graphite oxide as a nanofiller by melt mixing, solution blending, or co-polymerization are also known. As a filler for thermoplastic polyurethane The barrier properties of nitrogen gas have been clarified according to the content of graphene contained therein. However, the size of graphene oxide and the thickness of graphene oxide film have not been known to control various gas barrier properties (Non-Patent Document 1).

특허문헌 1. 한국공개특허 제10-2014-0015926호Patent Document 1. Korean Patent Publication No. 10-2014-0015926 특허문헌 2. 한국공개특허 제10-2013-0001705호Patent Document 2: Korean Patent Publication No. 10-2013-0001705 특허문헌 3. 미국공개특허 US 2010/0096595Patent Document 3. US Patent Publication No. US 2010/0096595

비특허문헌 1. Hyunwoo Kim et al., Chem. Mater. 22, 3441-3450(2010)Non-Patent Document 1. Hyunwoo Kim et al., Chem. Mater. 22, 3441-3450 (2010)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 지지체 위에 크기가 제어된 그래핀 옥사이드가 나노 두께의 박막으로 코팅되거나, 또는 그래핀 옥사이드가 고분자 중합체 내에 삽입된 단순한 구조를 가져도 다양한 기체의 차단 특성이 우수한 그래핀 옥사이드 나노복합막 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a simple structure in which graphene oxide whose size is controlled on a support is coated with a nano-thick film or graphen oxide is inserted in a polymer The present invention also provides a graphene oxide nanocomposite membrane having excellent barrier properties against various gases even if it has a high thermal conductivity.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 지지체; 및 상기 지지체 위에 3 ㎛~50 ㎛ 크기의 그래핀 옥사이드가 10 nm 이상의 두께로 코팅된 나노기공을 갖는 코팅층;을 포함하는 기체 차단성 그래핀 옥사이드 나노복합막을 제공한다.According to an aspect of the present invention, And a coating layer having nano-pores on which graphene oxide having a size of 3 mu m to 50 mu m is coated to a thickness of 10 nm or more on the support. The present invention also provides a gas barrier graphene oxide nanocomposite film.

상기 지지체는 고분자, 세라믹, 유리, 종이, 및 금속층으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 한다.The support may be any one selected from the group consisting of polymers, ceramics, glass, paper, and metal layers.

상기 고분자는 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리비닐클로라이드, 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 셀룰로오즈 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 및 폴리비닐리덴플루오라이드로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 한다.The polymer may be selected from the group consisting of polyester, polyolefin, polyvinyl chloride, polyurethane, polyacrylate, polycarbonate, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyethersulfone, polyimide, polyetherimide, polyamide, polyacrylonitrile, Cellulose acetate, cellulose triacetate, and polyvinylidene fluoride.

상기 세라믹은 알루미나, 마그네시아, 지르코니아, 탄화규소, 탄화텅스텐, 및 질화규소로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 한다.The ceramic is characterized by any one selected from the group consisting of alumina, magnesia, zirconia, silicon carbide, tungsten carbide, and silicon nitride.

상기 금속층은 금속 호일, 금속 시트 또는 금속 필름인 것을 특징으로 한다.The metal layer may be a metal foil, a metal sheet, or a metal film.

상기 금속층의 물질은 구리, 니켈, 철, 알루미늄, 및 티타늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 한다.The material of the metal layer is any one selected from the group consisting of copper, nickel, iron, aluminum, and titanium.

상기 그래핀 옥사이드는 그래핀 옥사이드에 존재하는 히드록실기, 카르복실기, 카르보닐기, 또는 에폭시기가 에스테르기, 에테르기, 아미드기, 또는 아미노기로 전환된 관능화 그래핀 옥사이드인 것을 특징으로 한다.The graphene oxide is a functionalized graphene oxide in which a hydroxyl group, a carboxyl group, a carbonyl group, or an epoxy group present in graphene oxide is converted into an ester group, an ether group, an amide group, or an amino group.

상기 나노기공은 평균직경이 0.5 nm~1.0 nm 범위의 것을 특징으로 한다.The nano pores have an average diameter ranging from 0.5 nm to 1.0 nm.

상기 코팅층은 단일층 또는 복수층의 그래핀 옥사이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.The coating layer is characterized in that it comprises a single layer or multiple layers of graphene oxide.

상기 단일층의 그래핀 옥사이드는 그 두께가 0.6 nm~1 nm 범위의 것을 특징으로 한다.The single-layer graphene oxide has a thickness in the range of 0.6 nm to 1 nm.

또한, 본 발명은 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트 또는 폴리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트 중합체 내에 그래핀 옥사이드가 삽입된 구조의 기체 차단성 그래핀 옥사이드 나노복합막을 제공한다.The present invention also provides a gas barrier graphene oxide nanocomposite membrane having a structure in which graphene oxide is embedded in a polyethylene glycol diacrylate or polyethylene glycol dimethacrylate polymer.

상기 그래핀 옥사이드는 그 크기가 100~1000 nm인 것을 특징으로 한다.The graphene oxide has a size of 100 to 1000 nm.

상기 나노복합막 내 그래핀 옥사이드의 함량은 5 중량% 이하인 것을 특징으로 한다.And the content of graphene oxide in the nanocomposite film is 5 wt% or less.

또한, 본 발명은 상기 기체 차단성 그래핀 옥사이드 나노복합막을 포함하는 디스플레이 소자를 제공한다.In addition, the present invention provides a display device comprising the gas barrier graphene oxide nanocomposite film.

또한, 본 발명은 상기 기체 차단성 그래핀 옥사이드 나노복합막을 포함하는 식품 포장지를 제공한다.The present invention also provides a food wrapper comprising the gas barrier granule oxide nanocomposite membrane.

또한, 본 발명은 상기 기체 차단성 그래핀 옥사이드 나노복합막을 포함하는 의약품 포장지를 제공한다. The present invention also provides a pharmaceutical packaging sheet comprising the gas barrier granule oxide nanocomposite membrane.

또한, 본 발명은 i) 그래핀 옥사이드를 증류수에 분산시키고 초음파 분쇄기로 0.1~6 시간 처리하여 그래핀 옥사이드 분산용액을 얻는 단계; ii) 상기 분산용액을 원심분리 하여 크기가 3 ㎛~50 ㎛로 조절된 그래핀 옥사이드를 형성하는 단계; iii) 상기 ii) 단계에서 형성된 그래핀 옥사이드를 다시 증류수에 분산시킨 용액을 얻는 단계; 및 iv) 상기 iii) 단계의 분산용액을 지지체 위에 코팅하여 나노기공을 갖는 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 기체 차단성 그래핀 옥사이드 나노복합막의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for preparing a graphene oxide dispersion, comprising the steps of: i) dispersing graphene oxide in distilled water and treating the graphene oxide with an ultrasonic mill for 0.1 to 6 hours to obtain a graphene oxide dispersion solution; ii) centrifuging the dispersion solution to form graphene oxide having a size of 3 탆 to 50 탆; iii) obtaining a solution in which graphene oxide formed in step ii) is dispersed again in distilled water; And iv) coating the dispersion solution of step iii) on a support to form a coating layer having nanopores. The present invention also provides a method for preparing a gas barrier graphene oxide nanocomposite membrane.

상기 그래핀 옥사이드는 그래핀 옥사이드에 존재하는 히드록실기, 카르복실기, 카르보닐기, 또는 에폭시기가 에스테르기, 에테르기, 아미드기, 또는 아미노기로 전환된 관능화 그래핀 옥사이드인 것을 특징으로 한다.The graphene oxide is a functionalized graphene oxide in which a hydroxyl group, a carboxyl group, a carbonyl group, or an epoxy group present in graphene oxide is converted into an ester group, an ether group, an amide group, or an amino group.

상기 지지체는 고분자, 세라믹, 유리, 종이, 및 금속층으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 한다.The support may be any one selected from the group consisting of polymers, ceramics, glass, paper, and metal layers.

상기 고분자는 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리비닐클로라이드, 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 셀룰로오즈 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 및 폴리비닐리덴플루오라이드로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 한다.The polymer may be selected from the group consisting of polyester, polyolefin, polyvinyl chloride, polyurethane, polyacrylate, polycarbonate, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyethersulfone, polyimide, polyetherimide, polyamide, polyacrylonitrile, Cellulose acetate, cellulose triacetate, and polyvinylidene fluoride.

상기 세라믹은 알루미나, 마그네시아, 지르코니아, 탄화규소, 탄화텅스텐, 및 질화규소로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 한다.The ceramic is characterized by any one selected from the group consisting of alumina, magnesia, zirconia, silicon carbide, tungsten carbide, and silicon nitride.

상기 금속층은 금속 호일, 금속 시트 또는 금속 필름인 것을 특징으로 한다.The metal layer may be a metal foil, a metal sheet, or a metal film.

상기 금속층의 물질은 구리, 니켈, 철, 알루미늄, 및 티타늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 특징으로 한다.The material of the metal layer is any one selected from the group consisting of copper, nickel, iron, aluminum, and titanium.

상기 코팅은 직접증발법, 전사법, 스핀 코팅법, 및 스프레이 코팅법으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 방법으로 수행되는 것을 특징으로 한다.The coating is characterized in that it is carried out by any one method selected from the group consisting of a direct evaporation method, a transfer method, a spin coating method and a spray coating method.

상기 스핀 코팅은 3~10회 수행하는 것을 특징으로 한다.The spin coating is performed three to ten times.

상기 나노기공은 평균직경이 0.5 nm~1.0 nm 범위의 것을 특징으로 한다.The nano pores have an average diameter ranging from 0.5 nm to 1.0 nm.

상기 코팅층은 단일층 또는 복수층의 그래핀 옥사이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.The coating layer is characterized in that it comprises a single layer or multiple layers of graphene oxide.

상기 단일층의 그래핀 옥사이드는 그 두께가 0.6 nm~1 nm 범위의 것을 특징으로 한다.
The single-layer graphene oxide has a thickness in the range of 0.6 nm to 1 nm.

본 발명에 따라 제조된 그래핀 옥사이드 나노복합막에 따르면, 크기가 3 ㎛~50 ㎛로 조절된 그래핀 옥사이드가 다양한 지지체 위에 나노 두께의 박막으로 코팅되거나, 또는 그래핀 옥사이드가 고분자 중합체 내에 삽입된 단순한 구조를 가져도 다양한 기체의 차단 특성이 우수하여 디스플레이 소자, 식품 및 의약품 포장 등에 응용이 가능하다.
According to the graphene oxide nanocomposite film produced according to the present invention, graphene oxide having a size of 3 탆 to 50 탆 is coated with a thin film of nano-thickness on various supports, or graphene oxide is inserted into a polymer Even if it has a simple structure, it can be applied to display devices, food and medicine packaging, etc. because of its excellent gas barrier properties.

도 1은 그래핀 옥사이드 및 관능화 그래핀 옥사이드의 구조.
도 2는 실시예 1에 따라 크기가 조절된 그래핀 옥사이드의 투과전자현미경(TEM) 사진.
도 3은 실시예 1로부터 제조된 그래핀 옥사이드 나노복합막의 촬영 사진.
도 4는 실시예 1에 따라 고분자 지지체(PES) 위에 코팅된 그래핀 옥사이드 필름의 단면을 촬영한 투과전자현미경(TEM) 사진.
도 5는 실시예 2로부터 제조된 그래핀 옥사이드의 함량에 따른 그래핀 옥사이드 나노복합막의 촬영 사진(그래핀 옥사이드 크기 : 270 nm)
도 6은 실시예 2로부터 제조된 그래핀 옥사이드의 함량에 따른 그래핀 옥사이드 나노복합막의 주사전자현미경(SEM) 사진(그래핀 옥사이드 크기 : 270 nm).
도 7은 실시예 2로부터 제조된 그래핀 옥사이드의 크기에 따른 그래핀 옥사이드 나노복합막의 촬영 사진(그래핀 옥사이드 함량 : 4 중량%)
도 8은 기체크로마토그래피가 장착된 일정압력/변압부피 측정장치의 구성도.
도 9는 그래핀 옥사이드의 크기에 따른 초박막 그래핀 옥사이드 필름의 기체 차단 특성 및 기체투과 가능한 압력을 나타낸 그래프.
도 10은 통상의 진공여과법을 이용하여 제조된 두께가 약 5 ㎛인 그래핀 옥사이드 필름의 주사전자현미경(SEM) 사진.
도 11은 통상의 진공여과법을 이용하여 제조된 그래핀 옥사이드 필름의 그래핀 옥사이드 크기에 따른 다양한 기체 차단 특성을 나타낸 그래프.
도 12는 그래핀 옥사이드의 크기와 그래핀 옥사이드 박막의 두께에 따른 이론적 기체 차단 특성을 나타낸 그래프.
도 13은 실시예 2로부터 제조된 그래핀 옥사이드의 함량에 따른 그래핀 옥사이드 나노복합막의 산소 투과도 그래프(그래핀 옥사이드 크기 : 270 nm).
도 14는 실시예 2로부터 제조된 그래핀 옥사이드의 크기에 따른 그래핀 옥사이드 나노복합막의 산소 투과도 그래프(그래핀 옥사이드 함량 : 4 중량%).
Figure 1 shows the structure of graphene oxide and functionalized graphene oxide.
FIG. 2 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of graphene oxide sized according to Example 1. FIG.
3 is a photograph of a graphene oxide nanocomposite film prepared from Example 1. Fig.
4 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of a cross section of a graphene oxide film coated on a polymeric support (PES) according to Example 1. Fig.
FIG. 5 is a photograph (graphene oxide size: 270 nm) of a graphene oxide nanocomposite film according to the content of graphene oxide prepared in Example 2,
FIG. 6 is a scanning electron microscope (SEM) photograph (graphene oxide size: 270 nm) of the graphene oxide nanocomposite film according to the content of graphene oxide prepared in Example 2. FIG.
7 is a photograph (graphene oxide content: 4% by weight) of a graphene oxide nanocomposite film according to the size of graphene oxide prepared in Example 2,
8 is a schematic view of a constant pressure / volumetric volumetric measuring device equipped with gas chromatography.
9 is a graph showing the gas barrier properties and gas permeable pressure of an ultra-thin graphene oxide film according to the size of graphene oxide.
FIG. 10 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a graphene oxide film having a thickness of about 5 .mu.m prepared using a conventional vacuum filtration method. FIG.
11 is a graph showing various gas barrier properties according to the size of graphene oxide of a graphene oxide film produced by a conventional vacuum filtration method.
12 is a graph showing the theoretical gas barrier properties according to the size of graphene oxide and the thickness of the graphene oxide thin film.
13 is a graph of oxygen permeability (graphene oxide size: 270 nm) of the graphene oxide nanocomposite film according to the content of graphene oxide prepared in Example 2. FIG.
14 is a graph of oxygen permeability (graphene oxide content: 4 wt%) of the graphene oxide nanocomposite film according to the size of graphene oxide prepared in Example 2. Fig.

이하에서는 본 발명에 따른 다양한 지지체 위에 3 ㎛~50 ㎛ 크기의 그래핀 옥사이드가 10 nm 이상의 두께로 코팅된 그래핀 옥사이드 나노복합막 및 그 제조방법에 관하여 첨부된 도면과 함께 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a graphene oxide nanoparticle film in which graphene oxide having a size of 3 탆 to 50 탆 is coated to a thickness of 10 nm or more on various supports according to the present invention and a method for producing the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 지지체는 코팅층을 지지하는 보강재의 기능을 수행할 수 있는 것으로코팅층과 접촉하는 다양한 소재들이 가능한바, 그 지지체로서는 고분자, 세라믹, 유리, 종이, 및 금속층으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것일 수 있다. 특히, 고분자로서는 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리비닐클로라이드, 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 셀룰로오즈 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 및 폴리비닐리덴플루오라이드로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 그 중에서도 폴리에테르술폰이 더욱 바람직하게 사용될 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.Firstly, the support can function as a reinforcing material for supporting the coating layer, and it is possible to use various materials in contact with the coating layer. The support may be any one selected from the group consisting of polymers, ceramics, glass, paper, have. In particular, examples of the polymer include polyolefins such as polyester, polyolefin, polyvinyl chloride, polyurethane, polyacrylate, polycarbonate, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyethersulfone, polyimide, polyetherimide, polyamide, polyacrylonitrile , Cellulose acetate, cellulose triacetate, and polyvinylidene fluoride. Among them, polyethersulfone is more preferably used, but is not limited thereto.

또한, 세라믹 소재의 지지체로서는 알루미나, 마그네시아, 지르코니아, 탄화규소, 탄화텅스텐, 및 질화규소로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 사용하며, 알루미나 또는 탄화규소를 바람직하게 사용한다.As the support for the ceramic material, any one selected from the group consisting of alumina, magnesia, zirconia, silicon carbide, tungsten carbide, and silicon nitride is preferably used, and alumina or silicon carbide is preferably used.

또한, 지지체를 금속층으로 구성할 경우에는 금속 호일, 금속 시트 또는 금속 필름 등 다양한 형태가 가능하며, 이러한 금속층의 물질은 구리, 니켈, 철, 알루미늄, 및 티타늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 사용할 수 있다.When the support is formed of a metal layer, it may be formed in various forms such as a metal foil, a metal sheet or a metal film. The material of the metal layer may be any one selected from the group consisting of copper, nickel, iron, aluminum and titanium .

다음으로, 본 발명에 따라 상기 다양한 지지체 위에 3 ㎛~50 ㎛ 크기의 그래핀 옥사이드가 10 nm 이상의 두께로 코팅된 나노기공을 갖는 코팅층에 대하여 상세히 설명한다.  Next, a coating layer having nanopores in which graphene oxide having a size of 3 to 50 탆 is coated on the various supports according to the present invention in a thickness of 10 nm or more will be described in detail.

본 발명에 사용되는 그래핀 옥사이드는 산화제를 이용하여 그라파이트를 산화시킴으로써 대량으로 제조할 수 있는 것으로, 히드록실기, 카르복실기, 카르보닐기, 또는 에폭시기와 같은 친수성 작용기를 포함하고 있다. 현재 그래핀 옥사이드는 대부분 Hummers method[Hummers, W.S. & Offeman, R.E. Preparation of graphite oxide. J. Am. Chem. Soc. 80. 1339(1958)]에 의해 제조되거나 일부 변형된 Hummers method에 의해 제조되고 있는바, 본 발명에서도 Hummers method에 따라 그래핀 옥사이드를 얻었다. The graphene oxide used in the present invention can be produced in large quantities by oxidizing graphite using an oxidizing agent and includes a hydrophilic functional group such as a hydroxyl group, a carboxyl group, a carbonyl group, or an epoxy group. Currently, graphene oxide is mostly used in Hummers method [Hummers, WS & Offeman, RE Preparation of graphite oxide. J. Am. Chem. Soc. 80 . 1339 (1958)) or by the partially modified Hummers method. In the present invention, graphene oxide was obtained according to the Hummers method.

또한, 본 발명의 그래핀 옥사이드는 상기 그래핀 옥사이드에 존재하는 히드록실기, 카르복실기, 카르보닐기, 또는 에폭시기와 같은 친수성 작용기가 다른 화합물과 화학적으로 반응하여 에스테르기, 에테르기, 아미드기, 또는 아미노기로 전환된 관능화 그래핀 옥사이드를 사용할 수도 있다. 예를 들면, 그래핀 옥사이드의 카르복실기가 알코올과 반응하여 에스테르기로 전환된 것, 그래핀 옥사이드의 히드록실기가 알킬 할라이드와 반응하여 에테르기로 전환된 것, 그래핀 옥사이드의 카르복실기가 알킬 아민과 반응하여 아미드기로 전환된 것, 또는 그래핀 옥사이드의 에폭시기가 알킬 아민과 개환반응에 의하여 아미노기로 전환된 것 등이 있다.Also, the graphene oxide of the present invention can be chemically reacted with a compound having a hydrophilic functional group such as a hydroxyl group, carboxyl group, carbonyl group or epoxy group present in the graphene oxide to form an ester group, an ether group, an amide group or an amino group The converted functionalized graphene oxide may also be used. For example, the carboxyl group of graphene oxide reacts with an alcohol to convert to an ester group, the hydroxyl group of graphene oxide reacts with an alkyl halide to convert into an ether group, the carboxyl group of graphene oxide reacts with an alkylamine An amide group, or an epoxy group of graphene oxide is converted to an amino group by ring-opening reaction with an alkylamine.

이러한 그래핀 옥사이드의 크기와 관련하여서는 일반적으로 그 크기가 클수록 기체에 대한 배리어 특성을 갖게 되고, 50 ㎛ 미만인 경우에는 배리어 특성과는 반대로 오히려 기체투과 특성을 나타내는 경향이 있지만, 본 발명에서는 그래핀 옥사이드의 크기를 50 ㎛ 미만으로 조절하여도 그래핀 옥사이드 코팅층의 두께를 함께 조절함으로써 기체에 대한 배리어 특성을 향상시킬 수 있으므로, 그래핀 옥사이드의 크기는 최대 50 ㎛로 조절한다. 다만, 그래핀 옥사이드의 크기가 너무 작은 경우에는 분자 크기가 각각 다른 다양한 기체에 대한 배리어 특성을 유지하기 어려운 점이 있는바, 그 크기를 최소 3 ㎛로 조절하여야 한다. 즉, 본 발명에 따른 그래핀 옥사이드 박막이 분자 크기가 다양한 기체에 대한 우수한 배리어 특성을 나타내기 위해서는 그래핀 옥사이드의 크기를 3 ㎛~50 ㎛ 범위에서 제어하는 것이 바람직하며, 특히 3 ㎛~10 ㎛ 범위의 것이 그래핀 옥사이드가 초박막으로 형성되어도 우수한 기체 차단 특성을 나타내므로 더욱 바람직하다. 도 1에는 그라파이트로부터 Hummers method에 의해 얻어지는 그래핀 옥사이드, 그래핀 옥사이드가 다른 화합물과 반응하여 생성되는 관능화 그래핀 옥사이드의 구조를 나타내었다.With respect to the size of such graphene oxide, generally, the larger the size, the greater the barrier property with respect to the gas. When the thickness is less than 50 탆, the gas permeation property tends to be rather opposite to the barrier property. Even if the size of the graphene oxide layer is adjusted to less than 50 탆, the graphene oxide layer can be adjusted to a thickness of up to 50 탆. However, when the size of graphene oxide is too small, it is difficult to maintain a barrier property for various gases having different molecular sizes. Therefore, the size of graphene oxide should be adjusted to a minimum of 3 탆. That is, in order for the graphene oxide thin film according to the present invention to exhibit excellent barrier properties to gases having various molecular sizes, it is preferable to control the size of graphene oxide in the range of 3 탆 to 50 탆, especially 3 탆 to 10 탆 Is more preferable because it exhibits excellent gas barrier properties even when graphene oxide is formed into an ultra thin film. FIG. 1 shows the structure of the functionalized graphene oxide produced by reacting graphene oxide and graphene oxide obtained from the graphite with other compounds by the Hummers method.

한편, 본 발명에 따르면 다양한 지지체 위에 형성되는 그래핀 옥사이드 코팅층은 단일층 또는 복수층의 그래핀 옥사이드를 포함하는 것으로서, 상기 단일층의 그래핀 옥사이드는 그 두께가 0.6 nm~1 nm 범위의 것이다. 또한, 단일층의 그래핀 옥사이드가 적층되어 복수층의 그래핀 옥사이드를 형성할 수도 있는데, 그래핀 옥사이드의 층간 거리는 약 0.34 nm~0.5 nm 정도로 작아 결정입계면(grain boundary) 사이에 추가적인 이동 경로가 발생하며, 결정입계면 틈새의 기공 및 채널 크기를 조정함으로써 분자 크기가 다양한 기체에 대한 배리어 특성을 향상시키는 것이 가능하므로, 상기 그래핀 옥사이드 코팅층은 복수층의 적층된 그래핀 옥사이드를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.According to the present invention, the graphene oxide coating layer formed on various supports includes a single layer or a plurality of graphene oxides, and the thickness of the single layer graphene oxide ranges from 0.6 nm to 1 nm. Further, a single layer of graphene oxide may be laminated to form multiple layers of graphene oxide. The interlayer distance of graphene oxide is as small as about 0.34 nm to 0.5 nm, and an additional movement path between grain boundaries And it is possible to improve the barrier property with respect to gases having various molecular sizes by adjusting the pore size and channel size of crystal grain boundary surface gaps. Therefore, it is preferable that the graphene oxide coating layer includes a plurality of laminated graphen oxide desirable.

상기 그래핀 옥사이드 코팅층은 그 두께가 두꺼워지면 기체 차단 특성이 향상되는 것은 당연한 결과라 하겠으되, 본 발명에서는 앞서 언급한 것처럼 그래핀 옥사이드의 크기를 3 ㎛~50 ㎛ 범위로 제어하면, 그래핀 옥사이드 코팅층의 두께가 최소 10 nm인 초박막으로 형성되더라도 기체 차단 특성이 우수한 효과를 나타낼 수 있으므로, 그래핀 옥사이드 코팅층의 두께는 10 nm 이상인 것이 바람직하다. 게다가 이러한 그래핀 옥사이드 코팅층은 평균직경이 0.5 nm~1.0 nm 범위의 나노기공을 형성한다.It is a natural result that the gas barrier property is improved when the thickness of the graphene oxide coating layer is increased. However, in the present invention, when the size of the graphene oxide is controlled to be in the range of 3 탆 to 50 탆, The thickness of the graphene oxide coating layer is preferably 10 nm or more since an excellent effect of gas barrier properties can be obtained even when the coating layer is formed of an ultra-thin film having a minimum thickness of 10 nm. In addition, these graphene oxide coatings form nanopores with an average diameter in the range of 0.5 nm to 1.0 nm.

또한, 본 발명은 상술한 바와 같이 고분자 소재의 지지체를 비롯한 다양한 지지체 위에 그래핀 옥사이드를 코팅한 기체 차단성 그래핀 옥사이드 나노복합막 이외에, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트 또는 폴리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트 중합체 내에 그래핀 옥사이드가 삽입된 구조의 기체 차단성 그래핀 옥사이드 나노복합막을 제공한다.The present invention also relates to a gas barrier glycopyran oxide nanocomposite membrane prepared by coating graphene oxide on various supports including a support of a polymeric material as described above and a poly To provide a gas barrier graphene oxide nanocomposite film having a structure in which a pin oxide is inserted.

즉, 말단에 탄소-탄소 이중결합을 갖는 상기 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트 또는 폴리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트 마크로머를 고분자로 중합 및 가교구조를 형성하는 과정에서 일종의 충전제로서 그래핀 옥사이드가 중합체 내에 삽입됨으로써 기체 차단 효과를 더욱 향상시키는 것이다. 이때, 상기 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트 또는 폴리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트 마크로머의 수평균분자량(Mn)은 250~1000 범위의 것이 중합반응, 특히 광개시제를 사용한 자외선(UV) 중합반응 및 가교구조의 형성에 적합하다.That is, in the process of polymerizing the polyethylene glycol diacrylate or polyethylene glycol dimethacrylate macromer having a carbon-carbon double bond at its end with a polymer and forming a crosslinked structure, graphen oxide is inserted as a kind of filler into the polymer, Thereby further improving the blocking effect. At this time, the number average molecular weight (Mn) of the polyethylene glycol diacrylate or polyethylene glycol dimethacrylate macromer is preferably in the range of 250 to 1000 in the polymerization reaction, particularly in the ultraviolet (UV) polymerization reaction using a photoinitiator and in the formation of the crosslinking structure Suitable.

또한, 상기 그래핀 옥사이드는 크기가 100~1000 nm 범위의 것이 바람직한데, 그래핀 옥사이드의 크기가 100 nm 미만이면 기체 차단성이 떨어질 수 있고, 그 크기가 1000 nm를 초과하면 가교구조의 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트 또는 폴리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트 중합체 내에 균일하게 분산 및 삽입되기 어려울 수 있다.If the size of the graphene oxide is less than 100 nm, gas barrier properties may be deteriorated. If the size of the graphene oxide is more than 1000 nm, polyethylene glycol having a crosslinked structure Diacrylate, or polyethylene glycol dimethacrylate polymer.

그리고 상기 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트 또는 폴리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트 중합체 내에 그래핀 옥사이드가 삽입된 구조의 기체 차단성 그래핀 옥사이드 나노복합막 내 그래핀 옥사이드의 함량이 5 중량% 이하이면 기체투과도의 감소 효과를 극대화할 수 있어 바람직하다. When the content of graphene oxide in the gas barrier glycoxide oxide nanocomposite membrane having the structure in which graphene oxide is embedded in the polyethylene glycol diacrylate or polyethylene glycol dimethacrylate polymer is 5 wt% or less, the effect of decreasing the gas permeability Can be maximized.

또한, 본 발명은 i) 그래핀 옥사이드를 증류수에 분산시키고 초음파 분쇄기로 0.1~6 시간 처리하여 그래핀 옥사이드 분산용액을 얻는 단계; ii) 상기 분산용액을 원심분리 하여 크기가 3 ㎛~50 ㎛로 조절된 그래핀 옥사이드를 형성하는 단계; iii) 상기 ii) 단계에서 형성된 그래핀 옥사이드를 다시 증류수에 분산시킨 용액을 얻는 단계; 및 iv) 상기 iii) 단계의 분산용액을 지지체 위에 코팅하여 나노기공을 갖는 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하는 기체 차단성 그래핀 옥사이드 나노복합막의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for preparing a graphene oxide dispersion, comprising the steps of: i) dispersing graphene oxide in distilled water and treating the graphene oxide with an ultrasonic mill for 0.1 to 6 hours to obtain a graphene oxide dispersion solution; ii) centrifuging the dispersion solution to form graphene oxide having a size of 3 탆 to 50 탆; iii) obtaining a solution in which graphene oxide formed in step ii) is dispersed again in distilled water; And iv) coating the dispersion solution of step iii) on a support to form a coating layer having nanopores. The present invention also provides a method for preparing a gas barrier graphene oxide nanocomposite membrane.

상기 i) 단계의 그래핀 옥사이드는 그래핀 옥사이드에 존재하는 히드록실기, 카르복실기, 카르보닐기, 또는 에폭시기가 에스테르기, 에테르기, 아미드기, 또는 아미노기로 전환된 관능화 그래핀 옥사이드일 수도 있다.The graphene oxide in step i) may be a functionalized graphene oxide in which the hydroxyl group, carboxyl group, carbonyl group, or epoxy group present in graphene oxide is converted to an ester group, an ether group, an amide group, or an amino group.

그리고 상기 i) 단계에서는 그래핀 옥사이드를 증류수에 분산시켜 초음파 분쇄기로 0.1~6 시간 처리함으로써 분산용액 내 그래핀 옥사이드의 분산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 iii) 단계에서 얻어지는 분산용액은 1M 수산화나트륨 수용액을 사용하여 pH를 10.0으로 조절한 0.01~0.5 중량%의 그래핀 옥사이드 수용액으로서, 그래핀 옥사이드 수용액의 농도가 0.01 중량% 미만이면 균일한 코팅층을 얻기 어렵고, 그 농도가 0.5 중량%를 초과하면 점도가 너무 높아 원활한 코팅을 수행할 수 없는 문제가 발생하므로, 그래핀 옥사이드 수용액의 농도는 0.01~0.5 중량%가 바람직하다.In the step i), the dispersibility of the graphene oxide in the dispersion solution can be improved by dispersing the graphene oxide in distilled water and treating the dispersion with an ultrasonic pulverizer for 0.1 to 6 hours. The dispersion solution obtained in the step iii) is 0.01 to 0.5% by weight of a graphene oxide aqueous solution adjusted to pH 10.0 by using 1 M aqueous sodium hydroxide solution. When the concentration of the aqueous graphene oxide solution is less than 0.01% by weight, It is difficult to obtain a coating layer. If the concentration exceeds 0.5% by weight, the viscosity becomes too high to achieve a smooth coating. Therefore, the concentration of the graphene oxide aqueous solution is preferably 0.01 to 0.5% by weight.

또한, 상기 iv) 단계의 지지체는 코팅층을 지지하는 보강재의 기능을 수행할 수 있는 것으로 코팅층과 접촉하는 다양한 소재들이 가능한바, 그 지지체로서는 고분자, 세라믹, 유리, 종이, 및 금속층으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것일 수 있다. 특히, 고분자로서는 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리비닐클로라이드, 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 셀룰로오즈 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 및 폴리비닐리덴플루오라이드로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 그 중에서도 폴리에테르술폰이 더욱 바람직하게 사용될 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.In addition, the support in step iv) can function as a reinforcing material for supporting the coating layer, and various materials can be in contact with the coating layer. The support may be selected from the group consisting of polymer, ceramic, glass, paper and metal layer It can be either one. In particular, examples of the polymer include polyolefins such as polyester, polyolefin, polyvinyl chloride, polyurethane, polyacrylate, polycarbonate, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyethersulfone, polyimide, polyetherimide, polyamide, polyacrylonitrile , Cellulose acetate, cellulose triacetate, and polyvinylidene fluoride. Among them, polyethersulfone is more preferably used, but is not limited thereto.

또한, 세라믹 소재의 지지체로서는 알루미나, 마그네시아, 지르코니아, 탄화규소, 탄화텅스텐, 및 질화규소로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 사용하며, 알루미나 또는 탄화규소를 바람직하게 사용한다.As the support for the ceramic material, any one selected from the group consisting of alumina, magnesia, zirconia, silicon carbide, tungsten carbide, and silicon nitride is preferably used, and alumina or silicon carbide is preferably used.

또한, 지지체를 금속층으로 구성할 경우에는 금속 호일, 금속 시트 또는 금속 필름 등 다양한 형태가 가능하며, 이러한 금속층의 물질은 구리, 니켈, 철, 알루미늄, 및 티타늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 것을 사용할 수 있다.When the support is formed of a metal layer, it may be formed in various forms such as a metal foil, a metal sheet or a metal film. The material of the metal layer may be any one selected from the group consisting of copper, nickel, iron, aluminum and titanium .

상기 iv) 단계에서 코팅층을 형성함에 있어서는 공지의 코팅법이라면 어느 것이나 제한 없이 이용할 수 있으나, 직접증발법, 전사법, 스핀 코팅법, 및 스프레이 코팅법으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 방법으로 수행하는 것이 바람직하며, 그 중에서도 스핀 코팅법이 간편하게 균일한 코팅층을 얻을 수 있어 더욱 바람직하다.In forming the coating layer in the step iv), any known coating method may be used without limitation, but any one method selected from the group consisting of direct evaporation, transfer, spin coating and spray coating may be used Among them, the spin coating method is more preferable because a uniform coating layer can be easily obtained.

상기 스핀 코팅은 3~10회 수행하는 것이 바람직한데, 스핀 코팅을 3회 미만으로 수행하면 기체 차단층으로서의 기능을 기대하기 어렵고, 10회 이상 스핀 코팅을 수행하면 코팅층의 두께가 너무 두꺼워지게 되어 균일한 코팅층을 얻기 어려운 단점이 있다.The spin coating is preferably performed three to ten times. If spin coating is performed less than three times, it is difficult to expect a function as a gas barrier layer. If spin coating is performed 10 times or more, the thickness of the coating layer becomes too thick, It is difficult to obtain a coating layer.

상기 iv) 단계에서 코팅층은 단일층 또는 복수층의 그래핀 옥사이드를 포함할 수 있으며, 상기 단일층의 그래핀 옥사이드는 그 두께가 0.6 nm~1 nm 범위의 것으로서, 이러한 그래핀 옥사이드 코팅층은 평균직경이 0.5 nm~1.0 nm 범위의 나노기공을 형성한다.In the step iv), the coating layer may include a single layer or a plurality of layers of graphene oxide. The single layer of graphene oxide has a thickness ranging from 0.6 nm to 1 nm. The graphene oxide coating layer has an average diameter Form nanopores in the range of 0.5 nm to 1.0 nm.

이하 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.
Hereinafter, specific examples will be described in detail.

(실시예 1)(Example 1)

Hummers method에 의하여 제조된 그래핀 옥사이드를 증류수에 분산시키고 초음파 분쇄기로 3시간 처리하여 그래핀 옥사이드 분산용액을 얻었다. 상기 분산용액을 원심분리 하여 크기가 3 ㎛로 조절된 그래핀 옥사이드를 형성한 후, 다시 증류수에 분산시켜 1M 수산화나트륨 수용액을 사용하여 pH를 10.0으로 조절한 0.1 중량% 농도의 그래핀 옥사이드 수용액을 얻었다. 상기 그래핀 옥사이드 수용액 1mL를 다공성 폴리에테르술폰(PES) 지지체 위에 5회 스핀 코팅하여 10 nm 두께의 그래핀 옥사이드 코팅층을 형성한 그래핀 옥사이드 나노복합막을 제조하였다.The graphene oxide prepared by the Hummers method was dispersed in distilled water and treated with an ultrasonic mill for 3 hours to obtain a graphene oxide dispersion solution. The dispersion solution was centrifuged, After forming graphene oxide adjusted to 3 탆, it was dispersed again in distilled water to obtain a 0.1% by weight graphene oxide aqueous solution adjusted to pH 10.0 using 1 M sodium hydroxide aqueous solution. 1 mL of the graphene oxide aqueous solution was spin-coated on the porous polyethersulfone (PES) support 5 times to prepare a graphene oxide nanocomposite film having a 10 nm thick graphene oxide coating layer.

(실시예 2)(Example 2)

폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(PEGDA) 마크로머(수평균분자량 250)와 탈이온수를 7:3(중량비)의 비율로 혼합한 후 12시간 교반하여 균일한 용액을 얻었다. 상기 용액에 Hummers method에 의하여 제조된 그래핀 옥사이드를 PEGDA 마크로머 대비 1 중량% 및 광개시제로서 1-히드록시사이클로헥실 페닐 케톤을 0.1 중량% 첨가하여 2시간 동안 초음파 처리한 다음, 24시간 동안 교반하여 전구체 용액을 얻었다. 상기 전구체 용액을 유리판에 캐스팅한 후, 질소 분위기 하에서 312 nm UV를 5분 동안 조사하여 그래핀 옥사이드 나노복합막을 제조하였다(이때, 그래핀 옥사이드는 그 크기가 270 nm, 800 nm인 것을 사용하였고, 그 함량도 PEGDA 마크로머 대비 1, 2, 3, 4 중량%로 변화시켜 제조하였다).
Polyethylene glycol diacrylate (PEGDA) macromer (number average molecular weight 250) and deionized water were mixed in a ratio of 7: 3 (weight ratio) and stirred for 12 hours to obtain a homogeneous solution. To the solution, 1 wt% of graphene oxide prepared by the Hummers method was added to PEGDA macromer and 0.1 wt% of 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone was added as a photoinitiator, and the mixture was ultrasonicated for 2 hours and then stirred for 24 hours A precursor solution was obtained. The precursor solution was cast on a glass plate and irradiated with 312 nm UV for 5 minutes under a nitrogen atmosphere to prepare a graphene oxide nanocomposite film having a size of 270 nm and 800 nm, And its content was also changed to 1, 2, 3, and 4% by weight based on PEGDA Macromolymer).

(시험예)(Test Example)

실시예 1, 2로부터 제조된 그래핀 옥사이드 나노복합막의 기체 차단 특성을 기체크로마토그래피가 장착된 일정압력/변압부피 측정장치로 측정하였다.
The gas barrier properties of the graphene oxide nanocomposite membranes prepared in Examples 1 and 2 were measured by a constant pressure / volumetric volumetric device equipped with gas chromatography.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 그래핀 옥사이드 분산용액을 원심분리 한 후 얻어지는 그래핀 옥사이드의 투과전자현미경(TEM) 사진을 나타낸 것으로, 그 크기가 3 ㎛ 정도로 조절된 것을 알 수 있다.FIG. 2 shows a transmission electron microscope (TEM) photograph of graphene oxide obtained by centrifuging a graphene oxide dispersion solution according to an embodiment of the present invention. The size of the graphene oxide was adjusted to about 3 .mu.m.

도 3의 카메라 촬영 사진으로부터는 실시예에 따라 제조된 그래핀 옥사이드 나노복합막은 폴리에테르술폰 지지체 위에 그래핀 옥사이드 코팅층을 형성하고 있음을 알 수 있다.3, it can be seen that the graphene oxide nanocomposite film produced according to the embodiment forms a graphene oxide coating layer on the polyethersulfone support.

도 4는 본 발명의 실시예에 따라 다공성 폴리에테르술폰(PES) 지지체 위에 10 nm 두께로 코팅된 그래핀 옥사이드 필름의 단면을 촬영한 투과전자현미경(TEM) 사진으로서 결함 없이 그래핀 옥사이드가 균일하게 적층되어 있음을 알 수 있다.FIG. 4 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of a cross section of a graphene oxide film coated on a porous polyethersulfone (PES) support to a thickness of 10 nm according to an embodiment of the present invention. It can be seen that they are laminated.

한편, 도 5의 실시예 2로부터 제조된 그래핀 옥사이드의 함량에 따른 그래핀 옥사이드 나노복합막의 촬영 사진(그래핀 옥사이드 크기 : 270 nm)으로부터 그래핀 옥사이드 함량이 증가할수록 더 짙은 색을 나타냄을 확인할 수 있어, 그래핀 옥사이드 함량이 증가하면서도 가교구조의 PEGDA 중합체 내에 그래핀 옥사이드가 균일하게 분산 및 삽입되어 있음을 알 수 있다. On the other hand, it was confirmed from the photograph (graphene oxide size: 270 nm) of the graphene oxide nanocomposite film according to the content of graphene oxide prepared in Example 2 of FIG. 5 that a darker color was exhibited as the content of graphene oxide increased Graphene oxide is uniformly dispersed and inserted in the PEGDA polymer having a crosslinked structure while the content of graphene oxide is increased.

또한, 도 6에는 실시예 2로부터 제조된 그래핀 옥사이드의 함량에 따른 그래핀 옥사이드 나노복합막의 주사전자현미경(SEM) 사진(그래핀 옥사이드 크기 : 270 nm)을 나타내었는바, 그래핀 옥사이드가 함유되지 않은 PEGDA 중합체(pristine PEG) 막의 경우에는 표면이 매끈한 반면, 그래핀 옥사이드가 함유된 복합막(GO 2 중량%, GO 4 중량%)에서는 그래핀 옥사이드에 의한 층상구조의 형태를 확인할 수 있다. FIG. 6 shows a scanning electron microscope (SEM) photograph (graphene oxide size: 270 nm) of the graphene oxide nanocomposite film according to the content of graphene oxide prepared in Example 2, (2 wt.% Of GO, 4 wt.% Of GO) shows a layered structure due to graphene oxide, while the surface of the untreated PEGDA polymer (pristine PEG) film is smooth.

게다가 도 7에는 실시예 2로부터 제조된 그래핀 옥사이드의 크기에 따른 그래핀 옥사이드 나노복합막의 촬영 사진(그래핀 옥사이드 함량 : 4 중량%)을 나타내었는바, 그래핀 옥사이드의 크기가 270 nm에서 800 nm로 증가하여도 가교구조의 PEGDA 중합체 내에 그래핀 옥사이드가 균일하게 분산 및 삽입되어 있음을 알 수 있다.7 shows photographs (graphene oxide content: 4% by weight) of the graphene oxide nanocomposite film according to the size of the graphene oxide prepared in Example 2, wherein the size of the graphene oxide is 270 nm to 800 nm, graphene oxide is uniformly dispersed and inserted in the PEGDA polymer having a crosslinked structure.

또한, 본 발명에 따른 그래핀 옥사이드 필름의 기체 차단 특성을 도 8에 나타낸 바와 같은 기체크로마토그래피가 장착된 일정압력/변압부피 측정 장치를 이용하여 평가하였는바, 도 9로부터 그래핀 옥사이드의 크기가 증가할수록 기체가 투과하기 시작하는 압력이 점차 증가하는 것을 확인할 수 있으며, 특히 3.0 ㎛(=3000 nm)의 크기를 갖는 그래핀 옥사이드를 사용하여 박막 필름을 제조하였을 경우 상대적으로 높은 압력 (180 mbar)을 가하여도 기체가 전혀 투과하지 못하는 것을 알 수 있다.The gas barrier properties of the graphene oxide film according to the present invention were evaluated using a constant pressure / volumetric volumetric device equipped with gas chromatography as shown in FIG. 8, and it was found from FIG. 9 that the size of graphene oxide The pressure at which the gas begins to permeate gradually increases with increasing the pressure. Particularly, when a thin film is prepared using graphene oxide having a size of 3.0 μm (= 3000 nm), a relatively high pressure (180 mbar) It can be seen that the gas can not permeate at all.

한편, 지지체의 유무에 따른 그래핀 옥사이드 박막 필름의 기체 차단 특성에 영향을 미치는 그래핀 옥사이드의 크기와 그래핀 옥사이드 박막 필름의 두께를 알아보기 위하여 통상의 진공여과법으로 지지체가 없는 그래핀 옥사이드 필름을 제조하였다. 도 10은 통상의 진공여과법으로 제조된 두께가 약 5 ㎛인 그래핀 옥사이드 필름의 주사전자현미경 사진으로서 2차원 구조인 그래핀 옥사이드가 빈틈없이 적층된 것을 알 수 있다.On the other hand, in order to investigate the size of graphene oxide and the thickness of the graphene oxide thin film affecting the gas barrier properties of the graphene oxide thin film with or without support, a graphene oxide film without support was formed by a conventional vacuum filtration method . FIG. 10 is a scanning electron microscope (SEM) image of a graphene oxide film having a thickness of about 5 .mu.m produced by a conventional vacuum filtration method. It can be seen that graphene oxide, which is a two-dimensional structure, is laminated tightly.

또한, 도 11은 통상의 진공여과법으로 지지체가 없는 그래핀 옥사이드 필름을 제조하되, 그래핀 옥사이드가 특정 크기 (0.5, 1.0, 및 5.0 ㎛)를 갖도록 제어한 그래핀 옥사이드 필름의 기체 차단 특성을 나타낸 것으로서, 그래핀 옥사이드의 크기가 증가할수록 기체 투과특성에서 차단 특성으로 변하는 것을 알 수 있으며, 특히 그래핀 옥사이드의 크기가 3.0 ㎛ 이상에서 우수한 기체 차단특성을 갖는 것을 확인할 수 있어, 지지체가 없어도 그래핀 옥사이드의 크기를 제어함으로써 기체 차단 특성을 향상시킬 수 있는 것이다.Also, Figure 11 shows the gas barrier properties of a graphene oxide film that was controlled to have a specific size (0.5, 1.0, and 5.0 쨉 m) by preparing a graphene oxide film without support by conventional vacuum filtration As the size of graphene oxide increases, it becomes clear that gas permeation characteristics change to barrier properties. Particularly, it can be confirmed that graphen oxide has excellent gas barrier properties at a size of 3.0 μm or more. By controlling the size of the oxide, the gas barrier properties can be improved.

아울러 도 12는 다양한 크기의 그래핀 옥사이드의 필름의 같은 두께에서의 기체투과 채널길이를 이론적으로 계산한 그래프로서, 같은 두께에서 그래핀 옥사이드의 크기가 커질수록 기체투과 채널길이가 점차 증가하는 것을 확인할 수 있으며, 특정한 크기(3.0 ㎛)를 갖는 그래핀 옥사이드를 사용하여 필름을 제조하였을 경우 기체투과 채널길이가 크기 증가하여 우수한 차단 특성을 나타냄을 알 수 있는바, 본 발명에 따른 시험예의 측정결과와 일치함을 보여주고 있다.FIG. 12 is a graph that the gas permeation channel length at the same thickness of a film of various sizes of graphene oxide is theoretically calculated. As the size of graphene oxide increases at the same thickness, the gas permeation channel length gradually increases And that when the film is produced using graphene oxide having a specific size (3.0 μm), the gas permeation channel length increases to show an excellent blocking characteristic. As a result, the measurement result of the test example according to the present invention It shows the agreement.

또한, 도 13에는 실시예 2로부터 제조된 그래핀 옥사이드의 함량에 따른 그래핀 옥사이드 나노복합막의 산소 투과도 그래프(그래핀 옥사이드 크기 : 270 nm)를 나타내었는바, 그래핀 옥사이드의 함량이 증가할수록 산소투과도가 점차 감소함을 알 수 있고, 특히 그래핀 옥사이드 나노복합막 내 그래핀 옥사이드의 함량이 4 중량%인 경우에는 그래핀 옥사이드가 함유되지 않은 PEGDA 중합체(pristine PEG) 막에 비하여 산소 투과도가 83%까지 감소함을 확인할 수 있다.13 shows graphs of oxygen permeability (graphene oxide size: 270 nm) of the graphene oxide nanocomposite membrane according to the content of graphene oxide prepared in Example 2. As the content of graphene oxide increases, oxygen In particular, when the content of graphene oxide in the graphene oxide nanocomposite membrane is 4% by weight, the oxygen permeability is 83% as compared with the graphene oxide-free pristine PEG film. %, Respectively.

또한, 도 14에는 실시예 2로부터 제조된 그래핀 옥사이드의 크기에 따른 그래핀 옥사이드 나노복합막의 산소 투과도 그래프(그래핀 옥사이드 함량 : 4 중량%)를 나타내었는바, 그래핀 옥사이드의 크기가 증가할수록 기체 차단성이 향상됨을 알 수 있고, 특히 그래핀 옥사이드 나노복합막 내 삽입되는 그래핀 옥사이드의 크기가 800 nm인 경우에는 그래핀 옥사이드가 함유되지 않은 PEGDA 중합체(pristine PEG) 막에 비하여 산소 투과도가 90%까지 감소함을 확인할 수 있다. 14 shows graphs of oxygen permeability (graphene oxide content: 4% by weight) of the graphene oxide nanocomposite membrane according to the size of the graphene oxide prepared in Example 2. As the size of graphene oxide increases The gas barrier property is improved. In particular, when the size of the graphene oxide inserted into the graphene oxide nanocomposite film is 800 nm, the oxygen permeability is higher than that of the graphene oxide-free pristine PEG film And it decreases to 90%.

따라서 본 발명에 따라 제조된 그래핀 옥사이드 나노복합막에 따르면, 크기가 3 ㎛~50 ㎛로 조절된 그래핀 옥사이드가 다양한 지지체 위에 나노 두께의 박막으로 코팅되거나, 또는 그래핀 옥사이드가 고분자 중합체 내에 삽입된 단순한 구조를 가져도 다양한 기체의 차단 특성이 우수하여 디스플레이 소자, 식품 및 의약품 포장 등에 응용이 가능하다.Therefore, according to the graphene oxide nanocomposite film produced according to the present invention, graphene oxide having a size of 3 탆 to 50 탆 is coated on a variety of supports with a nano-thick film, or graphen oxide is embedded in a polymer It can be applied to display devices, food and medicine packaging and so on.

Claims (28)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트 또는 폴리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트 중합체 내에 100~1000 nm 크기의 그래핀 옥사이드가 삽입된 구조의 기체 차단성 그래핀 옥사이드 나노복합막.A gas-barrier graphene oxide nanocomposite membrane having a structure in which graphene oxide having a size of 100 to 1000 nm is inserted in a polyethylene glycol diacrylate or polyethylene glycol dimethacrylate polymer. 삭제delete 제11항에 있어서, 상기 나노복합막 내 그래핀 옥사이드의 함량은 5 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 기체 차단성 그래핀 옥사이드 나노복합막.The gas-barrier graphene oxide nanocomposite membrane according to claim 11, wherein the content of graphene oxide in the nanocomposite membrane is 5 wt% or less. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제11항에 따른 기체 차단성 그래핀 옥사이드 나노복합막을 포함하는 디스플레이 소자.12. A display device comprising a gas barrier layered graphene oxide nanocomposite membrane according to claim 11. 제11항에 따른 기체 차단성 그래핀 옥사이드 나노복합막을 포함하는 식품 포장지.A food wrapper comprising the gas barrier nature graphene oxide nanocomposite membrane according to claim 11. 제11항에 따른 기체 차단성 그래핀 옥사이드 나노복합막을 포함하는 의약품 포장지.A pharmaceutical packaging sheet comprising a gas barrier granule oxide nanocomposite membrane according to claim 11.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101742955B1 (en) * 2015-11-27 2017-06-05 주식회사 상보 Manufacturing method of barrier film and barrier film
KR102522012B1 (en) * 2015-12-23 2023-04-13 삼성전자주식회사 Conductive element and electronic devices comprising the same
KR20180072537A (en) 2016-12-21 2018-06-29 건국대학교 글로컬산학협력단 Film comprising atomic layer and graphene quantum dot, Preparation Method thereof, and Food packing material using the same
GB201705030D0 (en) * 2017-03-29 2017-05-10 Univ Manchester Membranes for filtering organic solutions
US20180330842A1 (en) * 2017-05-15 2018-11-15 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Layered metal-graphene-metal laminate structure
US10204791B1 (en) 2017-09-22 2019-02-12 Power Integrations, Inc. Contact plug for high-voltage devices
GB201719767D0 (en) * 2017-11-28 2018-01-10 Hewlett Swanson Commercial Law Ltd Membrane
US10799337B2 (en) * 2018-03-09 2020-10-13 Biosense Webster (Israel) Ltd. Impermeable inner shell for a breast implant
CN110152502A (en) * 2019-03-20 2019-08-23 天津市水利工程有限公司 A kind of novel environment friendly graphene oxide membrane and preparation method
CN110280144B (en) * 2019-06-27 2022-01-04 三达膜科技(厦门)有限公司 Preparation method of aluminum oxide/graphene oxide/polyvinyl alcohol composite nanofiltration membrane
CN110449039B (en) * 2019-08-16 2021-08-03 宁波石墨烯创新中心有限公司 Graphene/graphene oxide-based separation membrane and preparation method thereof
KR20210041671A (en) * 2019-10-07 2021-04-16 삼성디스플레이 주식회사 Coating composition including functionalized graphene oxide, method for forming stack structure using the same and method for manufacturing display device usign the same
CN111135469A (en) * 2020-01-09 2020-05-12 成都大学附属医院 Traditional chinese medicine thermal moxibustion suit therapentic equipment
CN111334149A (en) * 2020-04-24 2020-06-26 旭科新能源股份有限公司 Polyacrylate/graphene coating liquid, preparation method thereof, high-barrier coating and high-barrier membrane

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3213430B2 (en) * 1993-03-31 2001-10-02 日本碍子株式会社 Gas separator and method for producing the same
US8110026B2 (en) 2006-10-06 2012-02-07 The Trustees Of Princeton University Functional graphene-polymer nanocomposites for gas barrier applications
KR100977541B1 (en) * 2008-05-19 2010-08-23 한국과학기술원 Porous Carbon Nanotube Film and the Fabrication Method Thereof
KR20110069201A (en) * 2009-12-17 2011-06-23 거림테크 주식회사 Dispertion method of carbon nano sheet
CN102173145B (en) * 2011-01-06 2013-03-13 西安理工大学 Method for preparing oxidized graphene coated film
KR20130001705A (en) 2011-06-27 2013-01-04 에스케이이노베이션 주식회사 Graphene/polymer composite protective film, method of forming the same and uses of the same
KR101813171B1 (en) * 2011-09-01 2017-12-28 삼성전자주식회사 Gas barrier thin film, electronic device comprising the same, and method for preparing the same
KR101441540B1 (en) * 2011-10-14 2014-09-17 서울대학교산학협력단 Polymeric membrane for water treatment embedded with planar carbon-based oxide, and water treatment apparatus and process using the same
KR101437142B1 (en) * 2011-10-28 2014-09-02 제일모직주식회사 Barrier film including graphene layer and flexible therof
KR101920716B1 (en) * 2012-05-17 2019-02-13 삼성전자주식회사 Gas separation membrane and method for preparing the same
KR101390067B1 (en) 2012-07-27 2014-05-07 율촌화학 주식회사 Graphene lamination barrier film
CN103059434A (en) * 2013-01-10 2013-04-24 四川大学 Method for preparing high-resistant polystyrene composite film

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