KR102117026B1 - 이산화티타늄 입자를 포함하는 고반사 소재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사염화티타늄과 가지형 공중합체를 반응시켜 제조되며, 1.5㎛ 내지 3㎛의 입경을 갖는 구형의 이산화티타늄 입자를 포함함으로써 높은 적외선 반사율 및 차폐 효과를 갖는 고반사 소재에 관한 것이다.

Description

이산화티타늄 입자를 포함하는 고반사 소재{HIGH REFLECTIVE MATERIAL COMPRISING TITANIUM DIOXIDE PARTICLES}
본 발명은 고반사 소재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사염화티타늄과 가지형 공중합체를 반응시켜 제조되며, 1.5㎛ 내지 3㎛의 입경을 갖는 구형의 이산화티타늄 입자를 포함함으로써 높은 적외선 반사율 및 차폐 효과를 갖는 고반사 소재에 관한 것이다.
최근 도시로의 인구 집중, 건축물에 의한 녹지의 감소, 도시화에 의한 대기오염의 악화 등에 의해 도시 내의 기온이 국소적으로 상승하는 열섬(Heat Island)현상이 큰 사회문제로 대두되고 있다.
여름철 건물의 내부온도를 상승시키는 직접적인 요인은 적외선이 콘크리트 건물의 외면 또는 옥상에 흡수되어 열에너지를 발생시키기 때문이며, 건물 내부온도의 상승으로 인해 건축물, 산업체 등에서 30% 이상의 열 손실이 발생하고 있어, 도시의 열섬현상 및 냉, 난방비의 증가의 원인이 되고 있다.
따라서, 적외선을 효과적으로 반사시키고, 건물 표면의 온도를 낮춤으로써, 건물 내부로 유입되는 열을 감소시켜 실내 온도 상승을 억제할 필요가 있으며, 이에 따라, 적외선 차단 소재 및 도료가 개발되어 실제 건축물에 이용되고 있다.
기존 열을 차단하는 소재는 이미 상용화된 적외선 반사안료, 실리카, 이산화티타늄, 지르코니아 입자, 중공구 등을 도료 원료와 단순 혼합하여 차열 도료로 사용하는 것이 대부분이며, 특히 상기 이산화티타늄의 경우, 굴절률과 백색도가 높아 도료에 적용시 은폐력이 우수해 도료의 백색안료로 많이 사용되고 있다. 백색안료로 사용되는 이산화티타늄이 높은 적외선 반사특성을 가지게 되면 건물내부에 유입되는 적외선 에너지를 저감하는 효과를 줄 수 있어 여름철 건물의 냉방 효율을 증가시켜 줄 수 있게 된다.
태양광 반사율은 이산화티타늄 입자의 크기에 영향을 받으며, 크기가 큰 입자는 빛의 산란효과(light scattering effect)에 의해 빛을 반사하게 되는데, 미 산란(mie scattering)에 의해 빛의 반사는 입자의 크기에 영향을 받게 되고, 반사되는 빛의 파장은 입자가 커질수록 장파장, 즉 적외선 영역의 반사율이 증가하는 경향을 보이게 된다.
따라서, 상기와 같은 이산화티타늄 입자의 특징을 고려하여 적외선을 효율적으로 반사할 수 있고, 이러한 입자를 포함하는 적외선 반사소재를 도료에 혼합하여 도포시, 적외선 반사소재가 혼합물의 표면에 위치할 수 있는 적외선 반사 소재의 개발이 절실하게 요구되고 있다.
대한민국 특허공개공보 제10-2013-0028242호 대한민국 특허공개공보 제10-2015-0054799호
본 발명은 사염화티타늄과 가지형 공중합체를 반응시켜 제조되며, 1.5㎛ 내지 3㎛의 입경을 갖는 구형의 루타일계 이산화티타늄 입자를 포함함으로써 높은 적외선 반사율 및 차폐 효과를 갖는 고반사 소재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 반사 소재는 사염화티타늄(TiCl4; Titanium tetrachloride, MW:189.68)과 가지형 공중합체를 반응시켜 제조되며, 1.5㎛ 내지 3㎛의 입경을 갖는 구형의 이산화티타늄 입자를 포함할 수 있다.
상기 이산화티타늄 입자는 루타일계 결정 구조를 가질 수 있다.
상기 이산화티타늄 입자는 다음의 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다:
(a) 가지형 공중합체 및 글루코오스를 각각의 용매에 용해시킨 후, 혼합하여 혼합 용액을 제조하는 단계;
(b) 상기 혼합 용액에 사염화티타늄을 포함하는 졸을 첨가한 후, 수열반응시켜 이산화티타늄 입자를 수득하는 단계; 및
(c) 상기 이산화티타늄 입자를 고온 소결하는 단계.
상기 (a) 단계에서, 상기 가지형 공중합체는 할로겐화 고분자 화합물의 주쇄에 친수성 단량체가 그래프팅된 공중합체일 수 있다.
상기 (a) 단계에서, 상기 가지형 공중합체는 다음의 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다:
(i) 할로겐화 고분자 화합물을 용매에 용해하여 할로겐화 고분자 화합물 용액을 제조하는 단계; 및
(ii) 상기 할로겐화 고분자 화합물 용액에 친수성 단량체를 포함하는 용액을 첨가하여 반응시켜 가지형 공중합체를 수득하는 단계.
상기 (a) 단계에서, 상기 글루코오스：상기 가지형 공중합체의 중량 혼합비는 1：0.4∼1.1일 수 있다.
상기 (b) 단계에서, 상기 사염화티타늄을 포함하는 졸：상기 가지형 공중합체와 글루코오스의 혼합용액의 혼합비(v/w)는 1：1.7∼2.5일 수 있다.
상기 (b) 단계에서, 상기 사염화티타늄을 포함하는 졸은 사염화티타늄 및 산을 혼합하여 제조될 수 있다.
상기 (b) 단계에서, 상기 수열반응은 100∼200℃에서 15∼24시간 동안 수행될 수 있다.
상기 (c) 단계에서, 상기 고온 소결은 400∼550℃에서 0.5시간∼3시간 동안 수행될 수 있다.
상기 반사 소재의 적외선 반사율은 90% 이상일 수 있다.
본 발명에 의하면, 사염화티타늄과 가지형 공중합체를 반응시켜 제조된 수 마이크로미터 이상의 균일한 크기를 갖는 구형의 루타일계 이산화티타늄 입자를 포함함으로써, 적외선 반사율이 더욱 향상된 반사 소재를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 반사 소재는, 차열 및 단열에 최적화된 이산화티타늄 입자를 포함함으로써, 건물 표면의 온도 및 건물 내부로 유입되는 열을 감소시켜 냉난방비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 실시예 1∼2 및 비교예 1∼4의 이산화티타늄 입자의 SEM 이미지를 나타낸 도면이다.
도 2는 비교예 5의 이산화티타늄 입자의 SEM 이미지를 나타낸 도면이다.
도 3은 실시예 1∼2 및 비교예 1∼5의 이산화티타늄 입자의 IR의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 XRD 분석을 통하여, 실시예 1∼2 및 비교예 1∼5의 이산화티타늄 입자의 결정 구조를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 구체예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 구체예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 발명의 구체예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 반사 소재에 대하여 상세히 설명한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 반사 소재는 사염화티타늄과 가지형 공중합체를 반응시켜 제조되며, 1.5㎛ 내지 3㎛의 입경을 갖는 구형의 이산화티타늄 입자를 포함할 수 있다.
상기 이산화티타늄입자의 입경은 1.5㎛ 내지 3㎛인 것이 바람직하고, 1.7㎛ 내지 2.5㎛인 것이 더욱 바람직한데, 상기 입경이 1.5㎛ 미만이면 입경이 작아 적외선 반사 성능 및 차폐 성능이 낮아 바람직하지 않고, 3㎛를 초과하면 가시광선 영역의 반사율이 감소하며, 입자크기가 커짐에 따라 수지내 입자의 분산성이 감소하고, 또한 커다란 입자크기의 영향으로 박막으로 제조가 용이하지 않으므로 바람직하지 않다.
상기 이산화티타늄 입자는 루타일계 결정 구조를 가질 수 있다.
상기 이산화티타늄 입자는 루타일계 결정 구조를 가지는 것이 바람직한데, 이는 아나타아제 결정 구조 대비 굴절률이 높아 은폐력이 좋으며, 광분해 특성이 낮아 도료나 코팅제에 적용시 수지의 높은 안정성을 기대할 수 있기 때문이다.
상기 이산화티타늄 입자는 다음의 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다:
(a) 가지형 공중합체 및 글루코오스를 각각의 용매에 용해시킨 후, 혼합하여 혼합 용액을 제조하는 단계;
(b) 상기 혼합 용액에 사염화티타늄을 포함하는 졸을 첨가한 후, 수열반응시켜 이산화티타늄 입자를 수득하는 단계; 및
(c) 상기 이산화티타늄 입자를 고온 소결하는 단계.
상기 (a) 단계에서, 상기 가지형 공중합체는 할로겐화 고분자 화합물의 주쇄에 친수성 단량체가 그래프팅된 공중합체일 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 가지형 공중합체는 폴리비닐클로라이드(PVC에 폴리(에틸렌글리콜)메틸에테르(메타)아크릴레이트(POEM)를 그래프트시킨 공중합체)(PVC-g-POEM)일 수 있으며, 이는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112018086413511-pat00001
상기 가지형 공중합체로 이루어지는 매트릭스는 소수성이고, 우수한 기계적 물성을 갖는 할로겐화 고분자 화합물 주사슬과, 사염화티타늄 전구체와 강한 상호작용을 가지는 폴리에틸렌글리콜을 가지사슬로 가지는 공중합체로, 이를 템플레이트로 사용할 경우 균일한 크기의 구형 이산화티타늄 입자의 제조가 가능하다.
상기 (a) 단계에서, 상기 가지형 공중합체는 다음의 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다:
(i) 할로겐화 고분자 화합물을 용매에 용해하여 할로겐화 고분자 화합물 용액을 제조하는 단계; 및
(ii) 상기 할로겐화 고분자 화합물 용액에 친수성 단량체를 포함하는 용액을 첨가하여 반응시켜 가지형 공중합체를 수득하는 단계.
상기 (i) 단계에서, 상기 할로겐화 고분자 화합물은, 특별히 한정이 없고, 예를 들어 폴리비닐리덴 플루오라이드-co-클로로트리플루오로에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리디클로로디플루오로메탄, 폴리비닐리덴디클로라이드 및 이들의 공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 (ii) 단계에서, 상기 친수성 단량체는, 특별히 한정이 없고, 예를 들어 폴리옥시에틸렌(메타)아크릴레이트, 폴리(에틸렌글리콜)메틸에테르(메타)아크릴레이트, 히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 가수분해된 t-부틸(메타)아크릴레이트, 아크릴아미드, N-비닐피롤리돈, 아미노스티렌, 스티렌 설폰산, 메틸프로펜 설폰산, 설포프로필(메타)아크릴레이트, 설포에틸(메타)아크릴레이트 및 설포부틸(메타)아크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 (ii) 단계에서 할로겐화 고분자 화합물：친수성 단량체의 중량 혼합비는 1：9∼9：1인 것이 바람직하고, 3：7∼7：3인 것이 더 바람직할 수 있다.
상기 (ii) 단계의 반응시 촉매 및/또는 리간드를 더 첨가할 수 있으며, 상기 촉매는 특별히 한정이 없고, 예를 들어 CuCl, CuCl2 및 CuBr 으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 상기 리간드는 특별히 한정이 없고, 예를 들어 1,1,4,7,10,10-헥사메틸트리에틸렌테트라아민, 트리스[2-(디메틸아미노)에틸]아민, 트리스(2-피리딜메틸)아민, N,N,N',N'-테트라키스(2-피리딜메틸)에틸렌디아민 및 2,2'-비피리딜로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 (ii) 단계에서, 상기 반응은 원자 전달 라디칼 중합(atomic transfer radical polymerization, ATRP) 반응으로 수행하는 것이 바람직하다. 이는 제어된 자유 라디칼 반응(controlled free radical polymerization) 중 한 가지 방법으로, 자유 라디칼 농도를 낮게 유지하고 주로 고분자 주사슬 상에 집중시켜, 자유 라디칼 농도를 제어할 수 있고, 원하지 않는 수많은 부수적인 반응이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상기 (a) 단계에서 사용되는 용매는 상기 가지형 공중합체가 용해되는 유기 용매일 수 있으며, 그 종류에 특별히 제한이 없으며, 바람직하게는 테트라하이드로퓨란 등을 사용할 수 있다.
상기 (a) 단계에서 사용되는 용매는 상기 글루코오스가 용해되는 용매일 수 있으며, 그 종류에 특별히 제한이 없으며, 바람직하게는 물(H2O) 등을 사용할 수 있다.
상기 (a) 단계에서, 상기 글루코오스：상기 가지형 공중합체의 중량 혼합비는 1：0.4∼1.1인 것이 바람직한데, 상기 가지형 공중합체의 중량 혼합비가 0.4미만이면, 구형 입자가 제조되지 않을뿐만 아니라, 아나타제 결정구조가 생성되어 바람직하지 않고, 상기 가지형 공중합체의 중량 혼합비가 1.1을 초과하면 비구형의 작은 입자가 제조되므로 바람직하지 않다.
상기 (b) 단계에서, 상기 사염화티타늄을 포함하는 졸：상기 가지형 공중합체와 글루코오스의 혼합용액의 혼합비(v/w)는 1：1.7∼2.5 것이 바람직하고, 1：1.8∼2.4인 것이 더욱 바람직한데, 상기 사염화티타늄을 포함하는 졸의 양이 상대적으로 적어질수록 이산화티타늄 형상을 형성하는데 미치는 영향은 미미하나, 수득률이 현저하게 낮아질 수 있어 바람직하지 않고, 상기 사염화티타늄을 포함하는 졸의 양이 혼합용액 대비 상기 범위를 초과할 경우, 입자들이 뭉치거나 작은 아나타제 입자들이 생성될 수 있어 바람직하지 않다.
상기 (b) 단계에서, 상기 사염화티타늄을 포함하는 졸은 사염화티타늄 및 산을 혼합하여 제조될 수 있다.
상기 산은, 특별히 한정이 없고, 예를 들어 염산, 황산 및 질산 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 사염화티타늄과 산의 중량 혼합비는, 특별히 한정이 없고, 예를 들면 1.7∼2.5：1, 바람직하게는 2：1일 수 있다.
상기 (b) 단계에서, 상기 수열반응은 100∼200℃에서 15∼24시간 동안 수행되는 것이 바람직하고, 130∼170℃에서 17∼22시간 동안 수행되는 것이 더욱 바람직한데, 상기 수열반응 온도가 100℃ 미만이면 결정성 입자가 형성되기에 온도가 충분하지 않고, 고결정의 루타일상이 형성되지 않아 바람직하지 않고, 200℃를 초과하면 높은 온도에서 반응할 경우 과량의 에너지 소비가 발생하여 경제적으로 바람직하지 않고, 상기 수열반응 시간이 24시간 미만이면, 입자가 모양을 제어하는데 시간이 충분하지 않아 미반응 입자들이 함께 형성이 되어 바람직하지 않고, 30시간 이상 반응의 경우 이미 구형의 입자들이 형성되어 필요 이상의 에너지 소비되어 바람직하지 않다.
상기 수열반응은 밀폐된 반응기에서 수행될 수 있고, 바람직하게 수열합성반응기에서 수행될 수 있다.
상기 (c) 단계에서, 상기 고온 소결은 400∼550℃에서 0.5시간∼3시간 동안 수행될 수 있다.
상기 (c) 단계에서, 상기 고온 소결은 400∼550℃에서 0.5시간∼3시간 동안 수행되는 것이 바람직하고, 400∼500℃에서 1시간∼2시간 동안 수행되는 것이 바람직한데, 상기 범위보다 낮은 온도와 시간에서는 유기 불순물이 모두 제거되지 않아 제조된 입자의 순도가 감소될 수 있어 바람직하지 않고, 상기 범위보다 높은 온도와 시간에서는 고온 처리로 인한 과량의 에너지 소비를 유발하고, 또한 불필요한 과잉 반응이기에 효과적이지 않아 바람직하지 않다.
상기 반사 소재의 적외선 반사율은 90% 이상일 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예
[재료]
하기 실시예 및 비교예에 사용되는 테트라하이드로퓨란(THF), 글루코오스, 사염화티타늄, 티타늄이소프로폭사이드, 염산, 테트라에틸오소실리케이트, 알루미늄이소프록폭사이드, 폴리비닐클로라이드(PVC, 노말-메틸피롤리돈(NMP), 폴리(에틸렌글리콜)메틸에테르(메타)아크릴레이트(POEM), 염화구리, 1,1,4,7,10,10-헥사메틸트리에틸렌테트라아민(HMTETA) 및 톨루엔을 시그마-알드리치사에 구입하였고, 정제없이 사용하였다.
<물성측정방법>
1) 형상 분석
실시예 1∼2 및 비교예 1∼5의 이산화티타늄 입자의 형상 및 크기를 확인하기 위하여 전계방출형 주사전자현미경(FE-SEM, Transmission Electron Microscopy) 분석을 수행하였다.
2) 결정성 평가
실시예 1∼2 및 비교예 1, 3 및 4의 이산화티타늄 입자에 대해 결정성을 확인하기 위하여 X선 회절(XRD, x-ray diffraction) 분석을 수행하였다.
3) 적외선 반사율 평가
실시예 1∼2 및 비교예 1∼5의 이산화티타늄 입자에 대한 적외선 반사율을 평가하기 위해 UV-VIS Spectrophotometer의 장비를 이용하여 300~2100nm파장에서 반사율을 분석을 수행하였다.
4) 일사반사율(TSR) 평가
실시예 1∼2 및 비교예 1∼5의 이산화티타늄 입자에 대한 일사반사율은 JIS A 5759에 의해 측정하였다.
<제조예: 가지형 공중합체의 제조>
폴리비닐클로라이드(PVC) 6g을 노말-메틸피롤리돈(NMP) 50㎖에 완전히 용해시킨 다음, 폴리(에틸렌글리콜)메틸에테르(메타)아크릴레이트(POEM) 24㎖, CuCl 0.10g, 1,1,4,7,10,10-헥사메틸트리에틸렌테트라아민(HMTETA) 0.24㎖를 첨가하여 혼합교반하였다. 이를 교반하는 30분 동안 질소를 주입한 다음, 90℃에서 24시간 동안 교반기에서 반응시켰다. 반응이 종료된 혼합용액에 메탄올을 첨가하여 침전시키고 여과하여 PVC-g-POEM 가지형 공중합체를 회수하였다. 이때, 상기 공중합체의 합성과정은 원자 전달 라디칼 중합 (atomic transfer radical polymerization, ATRP) 방법으로 수행하였다. 이때, PVC：POEM의 중량 혼합비는 7：3이었다.
<실시예 1∼2 및 비교예 1∼2: 이산화티타늄(TiO 2 ) 입자의 제조>
하기 표 1에 나타낸 함량으로, 상기 제조예에서 얻어진 PVC-g-POEM 가지형 공중합체를 THF에 용해시키고, 별도로 글루코오스를 4ml의 탈이온수(DI water)에 용해시킨 다음, 상기 두 용액을 혼합하였다. 이어서, 얻어진 혼합용액에 사염화티타늄 및 HCl을 2：1의 중량 혼합비로 혼합하여 제조된 사염화티타늄을 포함하는 졸(이하, Ti 졸이라 칭하기도 함.)을 첨가 후, 상온에서 1시간 교반 후, 150℃에서 20시간 동안 수열반응기에서 반응시켰다. 그런 다음, 상기 제조된 이산화티타늄 구형입자는 세척하고, 건조 후, 500℃에서 1시간 열처리(고온 소결)를 하여 잔여 유기물을 제거하여, 이산화티타늄의 입경을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었으며, 상기 이산화티타늄 입자의 SEM 이미지를 도 1에 나타내었다.
<비교예 3: 이산화티타늄(TiO 2 ) 입자의 제조>
PVC-g-POEM 가지형 공중합체를 사용하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였고, 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었으며, 상기 이산화티타늄 입자의 SEM 이미지를 도 1에 나타내었다.
<비교예 4: 이산화티타늄(TiO 2 ) 입자의 제조>
글루코오스와 PVC-g-POEM 가지형 공중합체를 사용하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였고, 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었으며, 상기 이산화티타늄 입자의 SEM 이미지를 도 1에 나타내었다.
<비교예 5: 이산화티타늄(TiO 2 ) 입자의 제조>
상기 제조예에서 얻어진 0.2g의 PVC-g-POEM 가지형 공중합체를 36ml의 THF에 용해시키고, 별도로 0.8g의 글루코오스를 4ml의 탈이온수(DI water)에 용해시킨 다음, 상기 두 용액을 혼합하였다. 이어서, 얻어진 혼합용액에 티타늄이소프로폭사이드 및 HCl을 2：1의 중량 혼합비로 혼합하여 제조된 티타늄을 포함하는 졸(이하, Ti 졸이라 칭하기도 함.)을 하기 표 1에 나타낸 함량으로 첨가 후, 상온에서 1시간 교반 후, 100℃에서 24시간 동안 수열반응 조건으로 수열반응기에서 반응시켰다. 그런 다음, 상기 제조된 이산화티타늄 구형입자는 세척하고, 건조 후 800℃에서 1시간 열처리(고온 소결)를 하여 잔여 유기물을 제거하여, 이산화티타늄의 입경을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타내었으며, 상기 이산화티타늄 입자의 SEM 이미지를 도 2에 나타내었다.
THF
(ml)		 PVC-POEM
(g)		 글루코오스
(g)		 사염화
티타늄졸
(ml)		 TSR
(300~2100
nm)		 입경
(㎛)		 결정도
(crystallinity)		 적외선
반사율
(780~2500nm)
실시예 1 36 0.6 0.8 0.6 87.5% 1.5∼3 루타일 91.1%
실시예 2 36 0.4 0.8 0.6 86.3% 1.5∼3 루타일 90.5%
비교예 1 36 0.2 0.8 0.6 83.5% 0.5∼3 루타일 88.3%
비교예 2 36 0.8 0.8 0.6 82.7% 1∼2 아나타제+루타일 86.7%
비교예 3 36 - 0.8 0.6 83.8% 0.5∼2 아나타제 85.2%
비교예 4 36 - - 0.6 83.7% 0.5∼1 아나타제 83.8%
비교예 5 36 0.2 0.8 - 81.6% 0.8~1.1 아나타제 83.2%
실시예 1과 2는 루타일계 이산화티타늄으로 90% 이상의 높은 적외선 반사율 값을 나타내고 있으며, 비교예 1 내지 5 대비 우수한 적외선 반사 특성을 가지고 있음을 확인하였다. 이는 실시예 1 및 2는 1.5㎛ 이상의 균일한 크기의 구형의 루타일계 이산화티타늄 입자이나, 비교예 1의 경우, 큰사이즈의 구형 입자와 함께 다수의 불균일한 형태의 작은 입자가 얻어졌으며, 비교예 2의 경우, 구형의 입자들이 일부 생성이 되었으나 다수의 비구형의 입자들이 뭉쳐져 있는 형태의 아나타제계 이산화티타늄 입자가 제조되었으며, 비교예 3의 경우, 가지형 공중합체가 적용되지 않음으로써 수나노 크기의 입자들이 뭉쳐진 형태의 불균일한 모양의 아나타제계 이산화티타늄 입자들이 형성되었으며, 상기 비교예 3의 입자들과 같이 뭉쳐진 형태의 불균일한 모양의 입자는 수지와 혼합시 분산성이 떨어져 균일한 혼합액을 제조하기 용이하지 않다. 비교예 4의 경우, 글루코오스와 가지형 공중합체가 적용되지 않음으로써 아나타제계 이산화티타늄 입자가 얻어지는 결과를 나타내고 있다.
또한, 비교예 5의 경우, 본 발명의 범위를 벗어나는 0.8~1.1㎛의 크기를 갖는 이산화티타늄 입자로서, 반사율이 90% 미만임을 알 수 있다.

Claims (10)

  1. 다음의 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조되며, 1.5㎛ 내지 3㎛의 입경을 갖는 구형의 이산화티타늄 입자를 포함하는 적외선 반사 및 차폐 효과를 갖는 반사 소재:
    (a) 가지형 공중합체 및 글루코오스를 각각의 용매에 용해시킨 후, 혼합하여
    혼합 용액을 제조하는 단계;
    (b) 상기 혼합 용액에 사염화티타늄을 포함하는 졸을 첨가한 후, 수열반응시
    켜 이산화티타늄 입자를 수득하는 단계; 및
    (c) 상기 이산화티타늄 입자를 고온 소결하는 단계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이산화티타늄 입자는 루타일계 결정 구조를 갖는 반사 소재.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 상기 가지형 공중합체는 할로겐화 고분자 화합물의 주쇄에 친수성 단량체가 그래프팅된 공중합체인 반사 소재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 상기 가지형 공중합체는 다음의 단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조되는, 반사 소재:
    (i) 할로겐화 고분자 화합물을 용매에 용해하여 할로겐화 고분자 화합물 용액을 제조하는 단계; 및
    (ii) 상기 할로겐화 고분자 화합물 용액에 친수성 단량체를 포함하는 용액을 첨가하여 반응시켜 가지형 공중합체를 수득하는 단계.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 상기 글루코오스：상기 가지형 공중합체의 중량 혼합비는 1：0.4∼1.1인 반사 소재.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서, 상기 사염화티타늄을 포함하는 졸：상기 가지형 공중합체와 글루코오스의 혼합용액의 혼합비(v/w)는 1：1.7∼2.5인 반사 소재.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서, 상기 사염화티타늄을 포함하는 졸은 사염화티타늄 및 산을 혼합하여 제조되는 반사 소재.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서, 상기 수열반응은 100∼200℃에서 15∼24시간 동안 수행되고,
    상기 (c) 단계에서, 상기 고온 소결은 400∼550℃에서 0.5시간∼3시간 동안 수행되는 반사 소재.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 반사 소재의 적외선 반사율은 90% 이상인 반사 소재.
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