KR102131301B1 - Polymer hollow particle, preparing method thereof, and composite comprising the polymer hollow particle - Google Patents

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Abstract

음각화된 패턴을 갖는 기판에 발포제를 포함하는 팽창성 코어와 열가소성 고분자 쉘을 함유하는 팽창성 입자 하나 이상을 제공하는 제1단계; 상기 제1단계의 결과물에서 과잉의 팽창성 입자를 제거하는 제2단계; 상기 제2단계의 결과물을 열처리하여 음각화된 패턴의 팽창성 입자를 팽창시키는 제3단계; 및 상기 제3단계에 따라 팽창이 완료된 고분자 중공 입자를 기판으로부터 분리하는 제4단계를 포함하는 고분자 중공 입자의 제조방법과, 이 제조방법에 따라 제조되어 다양한 모양을 갖는 저비중의 단분산형 고분자 중공 입자와 이를 포함하는 복합체가 개시된다.A first step of providing at least one expandable particle containing an expandable core comprising a blowing agent and a thermoplastic polymer shell to a substrate having an intaglio pattern; A second step of removing excess expandable particles from the result of the first step; A third step of expanding the expandable particles of the engraved pattern by heat-treating the result of the second step; And a fourth step of separating the polymer hollow particles, which have been expanded according to the third step, from the substrate, and a low specific gravity, monodisperse polymer having various shapes manufactured according to the manufacturing method. Hollow particles and composites comprising the same are disclosed.

Figure R1020180052131
Figure R1020180052131

Description

고분자 중공 입자 및 그 제조방법 및 이를 포함하는 복합체 {Polymer hollow particle, preparing method thereof, and composite comprising the polymer hollow particle} Polymer hollow particles and their manufacturing method and composite comprising the same {Polymer hollow particles, preparing method thereof, and composite comprising the polymer hollow particles}

고분자 중공 입자, 그 제조방법 및 이를 포함하는 복합체에 대한 것으로서, 보다 상세하기로는 팽창성 입자를 이용한 고분자 중공 입자를 제조하는 방법과 이 제조방법에 따라 제조된 고분자 중공 입자와 이를 포함하는 복합체가 제시된다.As for the polymer hollow particle, a method for manufacturing the same, and a composite comprising the same, more specifically, a method for manufacturing a hollow polymer particle using expandable particles and a polymer hollow particle manufactured according to the manufacturing method and a composite comprising the same are presented .

고분자 입자는 서방성 제제나 광학물질, 크로마토그래피의 매질 등 다양한 분야에서 폭넓게 이용되고 있다. 최근의 연구들은 복잡한 구조의 제조를 위한 빌딩 블록(building block)으로서 고분자 입자를 사용하는 것에 대한 연구들이 진행되고 있다. 이러한 응용분야에서, 고분자 입자의 구조, 크기, 모양, 다공성, 표면의 전하, 친수성, 소수성 등의 물리적, 화학적 성질은 입자의 기능에 영향을 미치기 때문에 입자의 구조에 복잡성을 도입하고, 이를 균일하게 제어하는 것은 매우 중요하다. 또한 다양한 형태와 물리화학적 성질을 갖는 고분자 입자의 디자인은 이들의 응용분야를 더욱 확장시킬 수 있다.Polymer particles are widely used in various fields such as sustained-release preparations, optical materials, and chromatography media. Recent studies have been conducted on the use of polymer particles as a building block for the production of complex structures. In these applications, the physical, chemical properties of polymer particles such as structure, size, shape, porosity, surface charge, hydrophilicity, and hydrophobicity affect the function of the particles, introducing complexity into the structure of the particles and uniformly It is very important to control. In addition, the design of polymer particles with various shapes and physicochemical properties can further expand their applications.

형태 및 모양이 제어된 고분자 마이크로입자를 제조하는 방법으로는 마이크로 유체 시스템, 유화 중합의 제어, 및 상분리와 같은 제조방법이 알려져 있다. 그런데 이러한 제조방법으로는 입자의 밀도 특성을 제어하는 것이 용이하지 않고 제조공정 자체가 복잡하여 이에 대한 개선이 요구된다.As a method of manufacturing polymer microparticles with controlled shape and shape, manufacturing methods such as microfluidic systems, control of emulsion polymerization, and phase separation are known. However, with such a manufacturing method, it is not easy to control the density characteristics of particles, and the manufacturing process itself is complicated, and thus improvement is required.

일 측면은 열에 의하여 팽창하는 입자를 이용하여 다양한 형태를 갖는 고분자 중공 입자를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.One aspect is to provide a method for producing hollow polymer particles having various shapes using particles that expand by heat.

다른 측면은 상술한 제조방법에 의하여 제조되어 단분산성을 갖고 저비중의 고분자 중공 입자를 제공하는 것이다.Another aspect is to provide hollow polymer particles having a monodispersity and being produced by the above-described manufacturing method.

또 다른 측면은 상술한 고분자 중공 입자를 함유한 복합체를 제공하는 것이다. Another aspect is to provide a composite containing the above-mentioned polymer hollow particles.

일 측면에 따라, According to one aspect,

음각화된 패턴을 갖는 기판에 발포제를 포함하는 팽창성 코어와 열가소성 고분자 쉘을 포함하는 팽창성 입자 하나 이상을 제공하는 제1단계;A first step of providing at least one expandable particle comprising an expandable core comprising a blowing agent and a thermoplastic polymer shell to a substrate having an intaglio pattern;

상기 제1단계의 결과물에서 과잉의 팽창성 입자를 제거하는 제2단계;A second step of removing excess expandable particles from the result of the first step;

상기 제2단계의 결과물을 열처리하여 음각화된 패턴의 팽창성 입자를 팽창시키는 제3단계; 및A third step of expanding the expandable particles of the engraved pattern by heat-treating the result of the second step; And

상기 제3단계에 따라 팽창이 완료된 고분자 중공 입자를 기판으로부터 분리하는 제4단계를 포함하는 고분자 중공 입자의 제조방법이 제공된다.A method of manufacturing a hollow polymer particle comprising a fourth step of separating the polymer hollow particle having been expanded according to the third step from the substrate is provided.

상기 음각화된 패턴을 갖는 기판에 라인 또는 홀 패턴이 형성되어 고분자 중공 입자의 적어도 일 면에 라인 또는 홀 패턴이 형성될 수 있다.A line or hole pattern may be formed on a substrate having the intaglio pattern to form a line or hole pattern on at least one surface of the polymer hollow particle.

다른 측면에 따라 According to the other side

상술한 제조방법에 따라 제조되어 팽창성 코어와 열가소성 고분자 쉘을 포함하는 단분산형 입자이며, 비중이 0.001 내지 1g/cm3인 고분자 중공 입자가 제공된다. It is manufactured according to the above-described manufacturing method, and is a monodispersed particle comprising an expandable core and a thermoplastic polymer shell, and a polymer hollow particle having a specific gravity of 0.001 to 1 g/cm 3 is provided.

또 다른 측면에 따라 고분자 중공 입자; 및 전자전도성 물질, 전자파 차폐 성능을 갖는 물질, 열전자전도성 물질, 고분자 수지 중에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 복합체가 제공된다.According to another aspect, the polymer hollow particles; And an electronic conductive material, a material having an electromagnetic wave shielding performance, a thermal electronic conductive material, or a polymer resin.

상기 복합체는 고분자 중공 입자; 및 상기 고분자 중공 입자의 표면에 배치되며, 전자전도성 물질, 전자파 차폐 성능을 갖는 물질, 열전자전도성 물질 및 고분자 수지 중에서 선택된 하나 이상의 물질을 함유한 코팅막을 함유한 구조를 갖거나 또는 상기 복합체는 고분자 중공 입자와, 전자전도성 물질, 전자파 차폐 성능을 갖는 물질, 열전자전도성 물질, 고분자 수지 중에서 선택된 하나 이상의 물질이 복합화된 구조를 갖는다.The composite is a polymer hollow particle; And disposed on the surface of the polymer hollow particles, has a structure containing a coating film containing at least one material selected from an electron conductive material, a material having an electromagnetic wave shielding performance, a thermal electron conductive material and a polymer resin, or the composite is a hollow polymer It has a structure in which one or more materials selected from particles, electron conductive materials, materials having electromagnetic wave shielding performance, thermal electron conductive materials, and polymer resins are combined.

일 측면에 따르면, 열에 의하여 팽창되는 팽창성 입자를 이용하여 다양한 모양을 갖는 고분자 중공 입자를 제조할 수 있다. 이러한 고분자 중공 입자는 다양한 모양의 패턴내에 팽창성 입자를 공급하고 가열한 경우, 고분자 입자가 패턴의 형태에 맞게 팽창하여 그 모양이 제어되기 때문에 모양이 손쉽게 제어되면서 비중이 낮다. According to one aspect, polymer hollow particles having various shapes may be manufactured using expandable particles expanded by heat. When the polymer hollow particles are supplied with expandable particles in a pattern of various shapes and heated, the polymer particles expand according to the shape of the pattern and the shape is controlled, so the shape is easily controlled and has a low specific gravity.

도 1a은 일구현예에 따른 단분산형 고분자 중공 입자의 제조과정을 설명하기 위한 것이다.
도 1b은 일구현예에 따른 고분자 중공 입자의 특성에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 1c 내지 도 1f는 일구현예에 따른 고분자 중공 입자의 광학현미경 사진이다.
도 2a 내지 도 2c는 실시예 1, 실시예 5 및 6에 따라 제조된 고분자 중공 입자에 대한 광학현미경 사진이다.
도 3a 내지 3g는 실시예 8-14에 따라 제조된 고분자 중공 입자에 대한 광학 현미경 사진이다.
도 3h는 도 3g의 네모 영역을 확대하여 나타낸 것이다.
도 4a는 실시예 14에 따라 제조된 고분자 중공 입자의 광학현미경 사진이다.
도 4b는 도 4a의 네모 영역을 확대하여 나타낸 것이다.
Figure 1a is for explaining the manufacturing process of the monodisperse polymer hollow particles according to an embodiment.
1B is a view for explaining the properties of the hollow polymer particles according to one embodiment.
1C to 1F are optical micrographs of polymer hollow particles according to one embodiment.
2A to 2C are optical micrographs of the polymer hollow particles prepared according to Examples 1, 5 and 6.
3A to 3G are optical micrographs of polymer hollow particles prepared according to Examples 8-14.
3H is an enlarged view of the square area of FIG. 3G.
4A is an optical micrograph of polymer hollow particles prepared according to Example 14.
4B is an enlarged view of the square area of FIG. 4A.

이하, 일구현예에 따른 고분자 중공 입자, 그 제조방법 및 상기 고분자 중공 입자를 함유한 복합체에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a polymer hollow particle according to an embodiment, a method of manufacturing the same, and a composite containing the polymer hollow particle will be described in more detail.

음각화된 패턴을 갖는 기판에 발포제를 포함하는 팽창성 코어와 열가소성 고분자 쉘을 포함하는 팽창성 입자 하나 이상을 제공하는 제1단계;A first step of providing at least one expandable particle comprising an expandable core comprising a blowing agent and a thermoplastic polymer shell to a substrate having an intaglio pattern;

상기 제1단계의 결과물에서 과잉의 팽창성 입자를 제거하는 제2단계;A second step of removing excess expandable particles from the result of the first step;

상기 제2단계의 결과물을 열처리하여 음각화된 패턴의 팽창성 입자를 팽창시키는 제3단계; 및A third step of expanding the expandable particles of the engraved pattern by heat-treating the result of the second step; And

상기 제3단계에 따라 팽창이 완료된 고분자 중공 입자를 기판으로부터 분리하는 제4단계를 포함하는 고분자 중공 입자의 제조방법이 제공된다.A method of manufacturing a hollow polymer particle comprising a fourth step of separating the polymer hollow particle having been expanded according to the third step from the substrate is provided.

상술한 제조방법을 이용하면, 열에 의하여 팽창되는 특성을 갖는 팽창성 입자를 이용하여 다양한 모양과 저비중의 단분산화된 고분자 중공 입자를 용이하게 제조할 수 있다.When the above-described manufacturing method is used, it is possible to easily produce hollow polydispersed polymer particles having various shapes and low specific gravity by using expandable particles having properties of expanding by heat.

상기 제1단계에서 음각화된 패턴에 제공되는 팽창성 입자는 단분산형 또는 다분산형의 1개 이상, 예를 들어 1개 내지 1000개, 예를 들어 1개 내지 500개, 예를 들어 1개 내지 100개 범위에서 제공되어 단분산형의 팽창이 완료된 고분자 중공 입자의 밀도 및 형태를 제어할 수 있다. 이와 같이 출발물질인 팽창성 입자를 단분산형이 아닌 다분산형을 사용한다고 하더라도 최종 목적물로서 단분산형 고분자 중공입자를 제조할 수 있다. 이러한 고분자 중공입자는 사이즈가 균일하며 입자끼리의 응집이 실질적으로 거의 없다.The expandable particles provided in the intaglio pattern in the first step are one or more of monodisperse or polydispersed type, for example 1 to 1000, for example 1 to 500, for example 1 to Provided in 100 ranges, it is possible to control the density and morphology of the polymer hollow particles having monodispersed expansion. As described above, even if a polydispersed type rather than a monodisperse type is used as the expandable particle as a starting material, the monodisperse polymer hollow particle can be produced as a final target. These hollow polymer particles are uniform in size and have virtually no aggregation between particles.

고분자 중공 입자의 직경 분포를 동적 광산란법(dynamic light scattering)으로 측정하면 입자의 직경이 잘 제어되어 입자 크기의 분산도가 5% 이하, 예를 들어 1%, 예를 들어 0.1% 이하, 예를 들어 0.01% 이하, 예를 들어 0.0001 내지 0.01%로 균일한 단분산형 입자이다. When the diameter distribution of the polymer hollow particles is measured by dynamic light scattering, the particle diameter is well controlled so that the particle size has a dispersion of 5% or less, for example 1%, for example 0.1% or less, for example For example, the particles are monodisperse particles having a uniform content of 0.01% or less, for example, 0.0001 to 0.01%.

상기 제1단계는 상기 팽창성 코어와 열가소성 고분자 쉘을 포함하는 팽창성 입자 하나 이상이 용매와 혼합되어 습식으로 음각화된 패턴을 갖는 기판에 제공되거나 또는 팽창성 코어와 열가소성 고분자 쉘을 포함하는 팽창성 입자 하나 이상을 건식으로 제공할 수 있다. 여기에서 건식은 러빙법, 스프레이법 등을 의미한다.In the first step, at least one expandable particle comprising the expandable core and the thermoplastic polymer shell is mixed with a solvent to be provided on a substrate having a wetly engraved pattern, or at least one expandable particle comprising the expandable core and the thermoplastic polymer shell Can be provided dry. Here, dry means a rubbing method, a spraying method, or the like.

상기 3단계에서 열처리는 50 내지 170℃, 예를 들어 90 내지 120℃, 예를 들어 100 내지 120℃ 범위에서 실시한다. 열처리시 승온속도는 0.1 내지 20℃/min, 예를 들어 10℃/min이다. 열처리온도 및 승온속도가 상기 범위일 때 팽창형 입자의 팽창이 원활하게 이루어져서 목적하는 고분자 쉘 두께를 갖는 팽창이 완료된 고분자 중공 입자를 얻을 수 있다. 특히 승온속도가 상술한 범위일 때 코어 및 쉘의 구조적 결함(defect)이나 파손 없는 팽창성 입자를 유지할 수 있다. 그 결과, 고분자 중공 입자의 진비중이 예상보다 커지거나 또는 팽창배율이 원하는 바대로 제어되지 않아 열팽창 물성이 저하되는 것을 막을 수 있다. 음각화된 패턴을 갖는 기판은 예를 들어 마이크로웰을 갖는 기판이다.In the third step, the heat treatment is performed in a range of 50 to 170°C, for example, 90 to 120°C, for example, 100 to 120°C. The heating rate during heat treatment is 0.1 to 20°C/min, for example, 10°C/min. When the heat treatment temperature and the temperature increase rate are in the above range, expansion of the expandable particles is smoothly performed, so that the polymer hollow particles with expansion having the desired polymer shell thickness can be obtained. In particular, when the heating rate is within the above-described range, it is possible to maintain expandable particles without structural defects or breakage of the core and shell. As a result, the true specific gravity of the polymer hollow particles becomes larger than expected, or the expansion magnification is not controlled as desired, thereby preventing thermal expansion properties from deteriorating. A substrate with an intaglio pattern is, for example, a substrate with microwells.

만약 팽창성 입자가 팽창성 입자 수분산액 형태로 몰드의 마이크로웰에 제공되는 경우, 상술한 열처리과정에서 불필요한 용매가 제거될 수 있다. 그리고 열처리과정에서 팽창이 진행되며, 열처리시간은 예를 들어 1초 내지 24시간 범위에서 변화될 수 있다.If the expandable particles are provided to the microwell of the mold in the form of an aqueous dispersion of expandable particles, unnecessary solvent may be removed in the heat treatment process described above. In addition, expansion proceeds in the heat treatment process, and the heat treatment time may vary, for example, in the range of 1 second to 24 hours.

음각화된 패턴이 형성된 기판은 광식각 공정과 열경화성 실리콘 고분자인 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane: PDMS)을 이용하여 제조할 수 있다.The substrate on which the intaglio pattern is formed can be prepared using a photoetching process and a polydimethylsiloxane (PDMS), which is a thermosetting silicone polymer.

실리콘 기판 위에 감광성 수지를 코팅한 후, 소정의 너비와 깊이를 가지는 다양한 원형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 등의 패턴을 가지는 광 마스크를 통해 자외선을 선택적으로 조사하고, 자외선이 조사되지 않은 부분을 현상액을 통해 제거하면 원하는 패턴을 갖는 몰드를 얻을 수 있다.After coating the photosensitive resin on the silicon substrate, ultraviolet rays are selectively irradiated through a photomask having patterns of various circular, triangular, square, pentagonal, hexagonal, etc. having a predetermined width and depth, and the portion that is not irradiated with ultraviolet rays When removed through the developer, a mold having a desired pattern can be obtained.

상기와 같이 얻어진 몰드에 열경화성 고분자인 PDMS를 도포하고 60 내지 90℃의 온도에서 10 내지 30시간 동안 경화시켜 실리콘 기판으로부터 분리한 후, 이를 산소 분위기 하에서 노출되어 표면에 친수성 화학 그룹의 형성을 유도하여 다향안 형태의 음각화된 패턴을 갖는 PDMS 기판을 얻었다. 상기에서 도포한 PDMS를 열경화하는 것에 의하여 채널 부재가 제조된다.After applying the thermosetting polymer PDMS to the mold obtained as described above and curing it at a temperature of 60 to 90° C. for 10 to 30 hours to separate it from the silicon substrate, it is exposed under an oxygen atmosphere to induce the formation of a hydrophilic chemical group on the surface. A PDMS substrate having an intaglio pattern in a multidirectional shape was obtained. The channel member is manufactured by thermal curing the PDMS applied above.

상기로부터 얻어진 다양한 형태의 음각화된 패턴을 가지는 PDMS 기판 위에 평평한 상태로 얻어진 PDMS 채널 부재를 결합시켜 일체화하여 소자가 제조된다.A device is manufactured by combining PDMS channel members obtained in a flat state on a PDMS substrate having various types of engraved patterns obtained from the above and integrating them.

음각화된 패턴의 사이즈는 특별하게 제한되는지 않으며, 목적하는 고분자 중공 입자의 사이즈에 따라 달라진다. 음각화된 패턴의 두께 방향의 형태를 제어하여 팽창된 고분자 중공 입자의 형태를 제어할 수 있다.The size of the engraved pattern is not particularly limited, and depends on the size of the desired polymer hollow particle. The shape of the expanded polymer hollow particles can be controlled by controlling the shape of the intaglio pattern in the thickness direction.

음각화된 패턴은 예를 들어 평면상의 한 변의 길이를 A, 상기 변의 개수를 N이라고 정의하고, N은 1 내지 100의 범위에서 변화시킴으로써, 모든 변의 A가 동일한 경우에, 팽창하는 입자의 형태를 등방형 모양으로팽창성 입자의 형태를 다양하게 변화시킬 수 있다. The engraved pattern defines, for example, the length of one side of the plane as A and the number of sides as N, and N changes in the range of 1 to 100, so that when all sides of A are the same, the shape of the expanding particles is The shape of the expandable particles can be varied in an isotropic shape.

상기 음각화된 패턴의 평면 상의 한 변의 길이를 A, 상기 변의 개수를 N이라고 정의하고, N은 1 내지 100의 범위에서 변화시킴으로써, 모든 변의 A가 동일하지 않은 경우에, 팽창하는 입자의 형태를 비등방형 모양으로 변형하는, 팽창하는 입자를 이용할 수 있다.The length of one side on the plane of the engraved pattern is defined as A, and the number of sides is defined as N, and N is changed in a range of 1 to 100, so that when all sides of A are not the same, the shape of the expanding particles is determined. It is possible to use expanding particles that deform into an anisotropic shape.

음각화된 패턴의 너비 및 높이는 특별한 형태로 제한되는 것은 아니며, 예를들어 음각화된 패턴의 너비는 10 nm 내지 1,000μm, 높이가 10nm 내지 1,000μm이다. The width and height of the intaglio pattern are not limited to a special shape, for example, the width of the intaglio pattern is 10 nm to 1,000 μm, and the height is 10 nm to 1,000 μm.

상술한 열처리시 중간에 1 내지 100 분 동안 숙성하는 과정을 거칠 수 있다. 이러한 과정을 통하여 팽창성 입자의 팽창배율을 극대화할 수 있고 불필요한 공기 등을 제거할 수 있다.During the heat treatment described above, the process may be aged for 1 to 100 minutes in the middle. Through this process, the expansion ratio of the expandable particles can be maximized, and unnecessary air and the like can be removed.

일구현예에 따른 고분자 중공입자의 제조방법에서 몰드의 형상은 원형, 정사각형, 직사각형 등과 같이 목적하는 고분자 중공 입자의 형상에 따라 다양하게 제작가능하다. In the manufacturing method of the polymer hollow particle according to the embodiment, the shape of the mold may be variously manufactured according to the shape of the desired polymer hollow particle such as a circle, a square, and a rectangle.

일구현예에 따른 고분자 중공 입자는 도 1b에 나타난 바와 같이 그 형상을 원하는 바대로 제어하기가 용이하다(complexity: #1 및 도 1c 참조). 그리고 본 발명의 고분자 중공 입자는 열처리 온도 등을 제어하여 그 에지를 라운드하게 처리하거나 또는 샤프하게 제어하는 것이 가능하다(complexity: #2 및 도 1d 참조). 그리고 도 1c에 나타난 바와 같이 고분자 중공입자는 1개, 2개, 3개 입자 등과 같이 입자 갯수를 원하는 바대로 제어할 수 있다(complexity: #3 및 도 1e 참조). 일체형 입자(one-body particle), 일차 입자 또는 이차 입자 형태를 가질 수 있다. 이차입자는 일차 입자의 응집체를 말한다. 고분자 중공입자가 일체형 입자일 때, 입자에서 결정립계가 거의 없다. Polymer hollow particles according to one embodiment is easy to control the shape as desired as shown in Figure 1b (complexity: see #1 and Figure 1c). In addition, the polymer hollow particle of the present invention can control the heat treatment temperature and the like to round or sharply control the edge (see complexity: #2 and FIG. 1D ). And as shown in Figure 1c, the polymer hollow particles can control the number of particles as desired, such as 1, 2, 3 particles, etc. (see complexity: #3 and 1e). It may have the form of a one-body particle, a primary particle or a secondary particle. Secondary particles are aggregates of primary particles. When the polymer hollow particles are integral particles, there are almost no grain boundaries in the particles.

일구현예에 따른 고분자 중공입자에 표면처리를 실시하여 입자들의 응집 및 결착을 막을 수 있다. 상기 표면처리는 예를 들어 불소계 물질을 코팅하는 것이다. 여기에서 불소계 물질로는 1,1-다이플로로에탄 등의 저분자 물질을 이용한다.Surface treatment may be performed on the hollow polymer particles according to one embodiment to prevent aggregation and binding of the particles. The surface treatment is, for example, coating a fluorine-based material. Here, as the fluorine-based material, a low molecular material such as 1,1-difluoroethane is used.

본 발명의 고분자 입자는 그 외부 표면(상부, 하부 및 측면 표면) 상에 홀, 라인 등의 패턴을 원하는 바대로 형성할 수 있다(complexity: #4. 및 도 1f 참조). The polymer particles of the present invention can form patterns such as holes and lines on their outer surfaces (top, bottom, and side surfaces) as desired (see complexity: #4. and FIG. 1F).

팽창성 입자에서 코어의 함량은 팽창성 입자 총중량을 기준으로 하여 2 내지 85 중량%, 예를 들어 0.1 내지 5.0 중량%, 예를 들어 1 내지 3 중량%이고 열가소성 고분자 쉘은 팽창성 입자 총중량을 기준으로 하여 95 내지 99.9 중량%이다. 열가소성 고분자 쉘의 두께는 0.1 내지 10㎛이다.The content of the core in the expandable particles is 2 to 85% by weight based on the total weight of the expandable particles, for example 0.1 to 5.0% by weight, for example 1 to 3% by weight, and the thermoplastic polymer shell is 95 based on the total weight of the expandable particles. To 99.9% by weight. The thickness of the thermoplastic polymer shell is 0.1 to 10 μm.

팽창성 입자의 평균 입경은 예를 들어 0.2 내지 50㎛이다. The average particle diameter of the expandable particles is, for example, 0.2 to 50 μm.

팽창성 입자에서 발포제는 고분자 쉘을 구성하는 열가소성 수지의 연화점 온도 이상의 온도에서 가열하여 팽창성 입자를 그 체적팽창비율이 약 10배 이상, 예를 들어 0.01배 내지 10배가 되도록 팽창시킨다. In the expandable particles, the blowing agent is heated at a temperature equal to or higher than the softening point temperature of the thermoplastic resin constituting the polymer shell to expand the expandable particles so that the volume expansion ratio is about 10 times or more, for example, 0.01 to 10 times.

일구현예에 따른 고분자 중공 입자는 팽창에 의하여 내부에 큰 기공을 가지며, 저비중을 요구하는 구조체로 적용하기 위하여 고분자 기재내 필러로서 혼합되어 사용될 수 있다. 본 발명의 고분자 중공 입자를 필러로 사용하는 경우, 제품의 밀도, 투명도, 굴절율, 방음, 절연 등의 다양한 특성을 원하는 바대로 조절하기가 용이하다.The polymer hollow particles according to one embodiment have large pores therein by expansion, and may be mixed and used as a filler in a polymer substrate to apply as a structure requiring low specific gravity. When the polymer hollow particle of the present invention is used as a filler, it is easy to control various properties such as density, transparency, refractive index, sound insulation, and insulation of a product as desired.

열가소성 수지로는 중합성 모노머로부터 얻어진 고분자 또는 중합성 모노머와 가교제의 반응 생성물로 얻어진 고분자이며, 상기 중합성 모노머는 니트릴계 모노머, 카르복실산계 모노머, (메타)아크릴산계 에스테르 모노머, 아크릴아미드계 모노머, 말레이미드계 모노머, 비닐에테르계 모노머, 스티렌계 모노머, 비닐케톤계 모노머, 방향족 디비닐계 모노머, N-비닐계 모노머, 할로겐화 비닐계 모노머 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이다. The thermoplastic resin is a polymer obtained from a polymerizable monomer or a polymerizable monomer and a crosslinking agent, and the polymerizable monomer is a nitrile monomer, carboxylic acid monomer, (meth)acrylic acid ester monomer, or acrylamide monomer. , Maleimide-based monomers, vinyl ether-based monomers, styrene-based monomers, vinyl ketone-based monomers, aromatic divinyl-based monomers, N-vinyl-based monomers, vinyl halide-based monomers, and combinations thereof.

상기 니트릴계 모노머의 예로는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, a-클로르아크릴로니트릴, a-에톡시아크릴로니트릴, 푸마로니트릴 등이 있다. 그리고 카르복실산계 모노머는 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레인산, 푸마르산, 시트라콘산과 같은 카르복실산 단량체; 염화비닐리덴, 초산비닐; 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 노르말부틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, 터셔리부틸(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 카르복시에틸렌아크릴레이트 등이 있다. 상기 스티렌계 모노머의 예로는, 스티렌, o-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-에틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌, p-n-부틸스티렌, p-tert-부틸스티렌, p-n-헥실스티렌, p-n-옥틸스티렌, p-n-노닐스티렌, p-n-데실스티렌, p-n-도데실스티렌, n-메톡시스티렌, p-페닐스티렌, p-클로르스티렌, 3,4-디클로르스티렌등이 있고, 아크릴아미드계 모노머의 예로는 아크릴아미드, 치환 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 치환 메타크릴아미드 등이 있다. 그리고 말레이미드계 모노머의 예는 N-페닐말레이미드, N-(2-클로로페닐)말레이미드, N-시클로헥실말레이미드, N-라우릴말레이미드 등이 있다.Examples of the nitrile-based monomer include acrylonitrile, methacrylonitrile, a-chloracrylonitrile, a-ethoxyacrylonitrile, and fumaronitrile. And the carboxylic acid-based monomers include, for example, carboxylic acid monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, and citraconic acid; Vinylidene chloride, vinyl acetate; Methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, normal butyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, tertiary butyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, cyclohexyl ( Meta) acrylate, benzyl (meth) acrylate, and carboxyethylene acrylate. Examples of the styrene-based monomer, styrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, p-ethylstyrene, 2,4-dimethylstyrene, pn-butylstyrene, p-tert-butylstyrene, pn -Hexylstyrene, pn-octylstyrene, pn-nonylstyrene, pn-decylstyrene, pn-dodecylstyrene, n-methoxystyrene, p-phenylstyrene, p-chlorstyrene, 3,4-dichlorstyrene, etc. Examples of acrylamide-based monomers include acrylamide, substituted acrylamide, methacrylamide, and substituted methacrylamide. And examples of the maleimide-based monomers include N-phenylmaleimide, N-(2-chlorophenyl)maleimide, N-cyclohexylmaleimide, and N-lauryl maleimide.

상기 비닐에테르계 모노머는 예를 들어 비닐메틸에테르, 비닐에틸에테르, 비닐이소부틸에테르 등이 있고, 비닐케톤계 모노머는 비닐메틸케톤, 비닐헥실케톤, 메틸이소프로페닐케톤 등이 있다. Examples of the vinyl ether-based monomer include vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, and vinyl isobutyl ether, and the vinyl ketone-based monomer includes vinyl methyl ketone, vinyl hexyl ketone, and methyl isopropenyl ketone.

방향족 디비닐계 모노머는 예를 들어 디비닐벤젠, 디비닐나프타렌 등이 있다.Aromatic divinyl monomers include, for example, divinylbenzene and divinyl naphtharene.

(메타)아크릴산계 에스테르 모노머는 예를 들어 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-부틸 (메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, n-옥틸(메타)아크릴레이트, 도데실(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트,스테아릴(메타)아크릴레이트, 2-클로르에틸(메타)아크릴레이트, 페닐(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴(Meth)acrylic acid-based ester monomers are, for example, methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, t-butyl (meth)acrylate , Propyl (meth)acrylate, n-octyl (meth)acrylate, dodecyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, stearyl (meth)acrylate, 2-chlorethyl (meth) Acrylate, phenyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylic

레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, β-카르복시에틸아크릴레이트, 2-하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.And acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, benzyl (meth)acrylate, β-carboxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, and 2-hydroxypropyl (meth)acrylate. .

N-비닐계 모노머는 예를 들어 N-비닐피롤, N-비닐카르바졸, N-비닐인돌, N-비닐피롤리돈 등을 들 수 있다. 그리고 할로겐화비닐계 모노머는 예를 들어 염화비닐, 염화비닐리덴, 브롬화비닐, 불화비닐 등을 들 수 있다.상기 가교제는 메타크릴산알릴, 트리아크릴포르말, 트리알릴이소시아네이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,9-노난디올디(메타)아크릴레이트, 1, 10-데칸디올디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트, 글리세롤디메타크릴레이트, 디메틸올-트리시클로데칸디아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트, 네오펜틸글리콜아크릴산안식향산에스테르, 트리메틸올프로판아크릴산안식향산에스테르, 2-히드록시-3-아크릴로일옥시프로필메타크릴레이트, 히드록시피바란산네오펜틸글리콘디아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라아크릴레이트, 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올디아크릴레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함한다. 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트에서 폴리에틸렌글리콜의 중량평균분자량은 200, 400 또는 600일 수 있다.Examples of the N-vinyl-based monomer include N-vinyl pyrrole, N-vinyl carbazole, N-vinyl indole, and N-vinyl pyrrolidone. And vinyl halide monomers include, for example, vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl bromide, vinyl fluoride, etc. The crosslinking agent is allyl methacrylate, triacrylic formal, triallyl isocyanate, ethylene glycol di (meth) Acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, 1,4-butanedioldi(meth)acrylate, 1,9-nonanedioldi(meth)acrylate, 1, 10-decanediol di(meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, neopentyl glycol di(meth)acrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, glycerol dimethacrylate, dimethylol-tricyclodecane Diacrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, neopentyl glycol acrylic acid benzoic acid ester, trimethylolpropanacrylic acid benzoic acid ester, 2-hydroxy-3-acryloyl The group consisting of oxypropyl methacrylate, hydroxypivaranoate neopentyl glycol diacrylate, ditrimethylolpropanetetraacrylate, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol diacrylate, and combinations thereof Includes any one selected from. The weight average molecular weight of polyethylene glycol in polyethylene glycol di(meth)acrylate may be 200, 400 or 600.

팽창성 입자의 코어를 구성하는 발포제는 열가소성 수지 고분자 쉘의 열가소성 수지의 연화점 온도 이하에서 가스상이 되는 저비점의 비불소계 탄화수소 화합물을 포함한다. The blowing agent constituting the core of the expandable particles contains a low-boiling, non-fluorine-based hydrocarbon compound that becomes a gaseous phase below the softening point temperature of the thermoplastic resin of the thermoplastic resin polymer shell.

발포제는 예를 들어 150℃ 이상의 초기 분해 온도와 210℃ 내지 240℃에서 최대 발포도를 유지한다. 팽창성 입자의 코어의 열팽창 개시온도는 -20 내지 내지 150℃, 예를 들어 -15 내지 100℃, 예를 들어 -12 내지 50℃이고 열팽창 최대온도는 160 내지 170℃인 발포제를 함유한다. The blowing agent maintains an initial decomposition temperature of, for example, 150°C or higher and a maximum degree of foaming at 210°C to 240°C. The thermal expansion start temperature of the core of the expandable particles contains a foaming agent having a temperature of -20 to 150°C, for example -15 to 100°C, for example -12 to 50°C, and a maximum thermal expansion temperature of 160 to 170°C.

팽창성 코어의 함량은 팽창성 입자의 총중량을 기준으로 하여 5 내지 30 중량%이다. 발포제는 예를 들어 프로판, 프로필렌, 부텐, 노르말부탄, 이소부탄, 이소펜탄, 네오펜탄, 노르말펜탄, 노르말헥산, 이소헥산, 헵탄, 옥탄, 석유에테르, 메탄의 할로겐화물, 테트라알킬실란, 아조디카르본아미드중에서 선택된 하나 이상을 이용한다.The content of the expandable core is 5 to 30% by weight based on the total weight of the expandable particles. The blowing agent is, for example, propane, propylene, butene, normal butane, isobutane, isopentane, neopentane, normal pentane, normal hexane, isohexane, heptane, octane, petroleum ether, methane halide, tetraalkylsilane, azodica One or more selected from lebonamide is used.

고분자 쉘을 구성하는 열가소성 수지는 예를 들어 (메타)아크릴계 제1반복단위를 필수구성성분으로 함유하고 이외에 니트릴계 제2반복단위와 상기 (메타)아크릴계 제1반복단위와 니트릴계 제2반복단위와 반응성을 갖지 않는 제3반복단위를 포함하는 터폴리머일 수 있다. The thermoplastic resin constituting the polymer shell contains, for example, a (meth)acrylic first repeating unit as an essential component, and in addition, a nitrile second repeating unit and the (meth)acrylic first repeating unit and a nitrile second repeating unit. And it may be a terpolymer comprising a third repeating unit having no reactivity.

열가소성 수지는 상기 제1반복단위, 제2반복단위를 임의의 혼합비로 포함할 수 있다.The thermoplastic resin may include the first repeating unit and the second repeating unit in an arbitrary mixing ratio.

일구현예에 의하면, (메타)아크릴계 제1반복단위의 함량은 반복단위 총함량을 기준으로 하여 10 내지 50중량%, 예를 들어 15 내지 30 중량%이고, 니트릴계 제2반복단위의 함량은 반복단위 총함량을 기준으로 하여 30 내지 80중량%, 예를 들어 35 내지 50중량%이다. According to one embodiment, the content of the (meth)acrylic first repeating unit is 10 to 50% by weight, for example, 15 to 30% by weight, based on the total content of the repeating units, and the content of the nitrile second repeating unit is 30 to 80% by weight based on the total content of repeating units, for example, 35 to 50% by weight.

상기 제3반복단위는 폴리비닐클로라이드, N-메틸올(메타)아크릴아미드, N,N-디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, N,N-디메틸아미노프로필(메타)아크릴레이트, 마그네슘모노(메타)아크릴레이트, 아연 모노(메타)아크릴레이트, 비닐글리시딜에테르, 프로페닐글리시딜에테르, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시부틸(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시-3-페녹시프로필(메타)아크릴레이트 중에서 선택된 하나 이상을 들 수 있다. The third repeating unit is polyvinyl chloride, N-methylol (meth)acrylamide, N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate, N,N-dimethylaminopropyl (meth)acrylate, magnesium mono (meth )Acrylate, zinc mono(meth)acrylate, vinyl glycidyl ether, propenyl glycidyl ether, glycidyl (meth)acrylate, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl And one or more selected from (meth)acrylate, 2-hydroxybutyl (meth)acrylate, and 2-hydroxy-3-phenoxypropyl (meth)acrylate.

열가소성 수지는 상기 제1반복단위, 제2반복단위 및 제3반복단위를 임의의 혼합비로 포함할 수 있다.The thermoplastic resin may include the first repeating unit, the second repeating unit, and the third repeating unit in an arbitrary mixing ratio.

상기 제3반복단위의 함량은 10 내지 50 중량%, 예를 들어 35 내지 45 중량%이다. The content of the third repeating unit is 10 to 50% by weight, for example, 35 to 45% by weight.

상기 열가소성 수지는 예를 들어 비닐클로라이드-co-아크릴로니트릴-co-메틸 메타크릴레이트 공중합체를 들 수 있다. 아크릴로니트릴 반복단위의 함량은 10 내지 50 중량%이고, 메틸 메타크릴레이트 반복단위의 함량은 30 내지 80 중량%이고, 비닐 클로라이드 반복단위의 함량은 10 내지 50 중량%이다.The thermoplastic resin includes, for example, vinyl chloride-co-acrylonitrile-co-methyl methacrylate copolymer. The content of acrylonitrile repeating units is 10 to 50% by weight, the content of methyl methacrylate repeating units is 30 to 80% by weight, and the content of vinyl chloride repeating units is 10 to 50% by weight.

상술한 조성을 갖는 열가소성 수지를 함유한 고분자 쉘을 포함한 팽창성 입자를 이용하는 경우, 목적하는 고분자 쉘 두께를 갖는 팽창이 완료된 고분자 중공 입자를 얻을 수 있고, 팽창이 완료된 후, 코어 및 쉘의 구조적 결함(defect)이나 파손 없는 팽창성 입자를 유지할 수 있고, 고분자 중공 입자의 비중 및 열팽창 물성이 우수하다.When using expandable particles including a polymer shell containing a thermoplastic resin having the above-described composition, it is possible to obtain expanded hollow polymer particles having a desired polymer shell thickness, and after expansion is completed, structural defects of the core and shell (defect) ) Or breakable expandable particles, and has excellent specific gravity and thermal expansion properties of the polymer hollow particles.

이하, 일구현예에 따른 고분자 중공 입자의 제조방법을 보다 상세하게 살펴보기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing polymer hollow particles according to one embodiment will be described in more detail.

음각화된 패턴을 갖는 기판인 몰드의 마이크로웰에 발포제를 포함하는 팽창성 코어와 열가소성 고분자 쉘을 포함하는 팽창성 입자 하나 이상을 제공한다. 상기 팽창성 입자 하나 이상은 분말 형태로 별도의 용매 없이 마이크로웰에 러빙 또는 스프레이하는 방법과 같은 건식 방법에 의하여 기판에 제공될 수 있다. The microwell of a mold, a substrate having an intaglio pattern, provides one or more expandable particles comprising a blowing agent and a thermoplastic polymer shell. One or more of the expandable particles may be provided to the substrate by a dry method such as rubbing or spraying a microwell without a separate solvent in powder form.

마이크로웰에 제공되는 팽창성 입자가 다분산형 타입이라고 하더라도 최종적으로 얻어진 고분자 중공 입자는 분산도가 매우 우수한 단분산형 입자 타입을 갖는다. Even if the expandable particles provided to the microwell are of a polydispersed type, the finally obtained polymer hollow particles have a monodispersed particle type with excellent dispersion.

습식 공정을 이용하여 고분자 중공 입자를 제조하는 경우, 몰드 덮개를 설치하는 것이 필요하고 입자의 도킹 및 몰드의 마이크로웰내에 입자를 분산할 때 사용된 용매의 증발 과정 등이 반드시 필요하다. 그리고 습식 공정을 이용하는 몰드에 대한 용매의 친화성, 표면에너지는 정밀하게 조절해야 하고 고분자 중공 입자를 양산하는 경우 용매 증발이 균일하게 이루어지도록 제어되어야 한다. When the polymer hollow particles are manufactured using a wet process, it is necessary to install a mold cover, and the evaporation process of the solvent used when docking the particles and dispersing the particles in the microwell of the mold is essential. In addition, the affinity of the solvent for the mold using the wet process and the surface energy must be precisely controlled and controlled so that the evaporation of the solvent is uniform when mass-producing polymer hollow particles.

습식 공정을 이용하여 고분자 중공 입자를 제조하는 경우에 대하여 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.Looking in more detail about the case of manufacturing the polymer hollow particles using a wet process as follows.

습식 공정을 이용하여 고분자 중공 입자를 제조하는 방법은 기판에 팽창성 입자 하나 이상을 제공할 때 상술한 건식 제조방법과 비교하여 마이크로웰에 팽창성 입자 분말을 제공하는 대신 팽창성 입자와 이를 분산하는 용매를 함유하는 팽창성 입자 함유 분산액을 제공하는 것을 제외하고는 동일하게 실시한다.The method for producing hollow polymer particles by using a wet process, when providing one or more expandable particles to a substrate, contains expandable particles and a solvent for dispersing them instead of providing expandable particle powder to a microwell as compared to the dry manufacturing method described above. The same procedure was carried out except for providing a dispersion containing expandable particles.

상기 용매로는 물, 등을 이용한다. 용매의 함량은 팽창성 입자 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 99 중량부를 이용한다.Water, etc. are used as the solvent. The content of the solvent is 1 to 99 parts by weight based on 100 parts by weight of the expandable particles.

상기 음각화된 패턴을 가지는 폴리디메틸실록산(PDMS) 기판 위에 PDMS 채널 부재 기판을 결합시켜 일체화하여 소자를 제조한다. 상기 PDMS 채널 부재 기판의 채널을 통하여 팽창성 입자 함유 분산액이 음각화된 패턴을 가지는 PDMS 기판(몰드)의 마이크로웰에 공급될 수 있다.A PDMS channel member substrate is bonded and integrated on a polydimethylsiloxane (PDMS) substrate having the intaglio pattern to manufacture a device. The dispersion containing the expandable particles may be supplied to the microwell of the PDMS substrate (mold) having an intaglio pattern through the channel of the PDMS channel member substrate.

상기 몰드로는 폴리우레탄, 폴리디메틸실록산과 같은 고분자를 이용한 소프트 몰드 또는 금속 몰드와 같은 하드 몰드를 사용할 수 있다. 소프트 몰드는 실리콘 마스터 몰드로부터 단순한 복제 공정을 통하여 쉽게 제작 가능하다.As the mold, a soft mold using a polymer such as polyurethane or polydimethylsiloxane or a hard mold such as a metal mold may be used. Soft molds can be easily fabricated from a silicon master mold through a simple cloning process.

건식 공정을 이용하여 고분자 중공 입자를 제조하는 경우, 상술한 습식 공정에서 요구되는 공정 및 장비가 불필요하게 되므로 제조과정이 더 단순화되고 용이할 수 있다. 건식 공정을 이용하면 습식 공정에서 요구되는 팽창성 입자 함유 분산액을 공급하기 위한 PDMS 채널 부재 기판이 불필요하므로 많은 이점이 있다.When the polymer hollow particles are manufactured using a dry process, the process and equipment required in the wet process described above are unnecessary, and thus the manufacturing process may be simplified and easier. The use of a dry process has many advantages since the PDMS channel member substrate for supplying the dispersion containing the expandable particles required in the wet process is unnecessary.

건식 공정에 의하면, 팽창성 입자를 몰드의 마이크로웰에 스프레이한 후, 접착력이 있는 테이핑 공정, 블로잉 공정, 또는 초음파를 가하는 공정을 수행할 수 있다. 테이핑 공정은 테이프 소재를 이용하여 여분의 입자를 제거하는 과정이며, 블로잉 공정 및 초음파를 가하는 공정을 통해서도 마이크로웰에 과잉으로 공급된 팽창성 입자를 제거할 수 있다. 그 중에서도 테이핑 공정은 블로잉 공정 및 초음파를 가하는 공정에 비하여 과잉의 입자를 보다 균일하게 제거할 수 있다. According to the dry process, after spraying the expandable particles to the microwell of the mold, it is possible to perform an adhesive taping process, a blowing process, or a process of applying ultrasonic waves. The taping process is a process of removing excess particles using a tape material, and it is possible to remove excessively supplied expandable particles to the microwell through a blowing process and a process of applying ultrasonic waves. Among them, the taping process can remove excess particles more uniformly than the blowing process and the process of applying ultrasonic waves.

상술한 테이핑 공정, 블로잉 공정 또는 초음파를 가하는 공정을 거침으로써 몰드의 마이크로웰에 팽창성 입자를 목적하는 고분자 중공 입자에 대응되도록 적절하게 공급할 수 있게 된다. By going through the above-described taping process, blowing process or ultrasonic process, it is possible to appropriately supply expandable particles to the desired polymer hollow particles in the microwell of the mold.

팽창성 입자를 몰드의 마이크로웰에 상술한 바와 같이 습 식 또는 건식에 따라 공급한 후, 열처리를 실시한다. 이 때 열처리는 팽창성 입자의 쉘을 구성하는 열가소성 수지의 유리전이온도보다 큰 온도 범위에서 실시한다. After the expandable particles are supplied to the microwell of the mold according to the wet or dry method as described above, heat treatment is performed. At this time, the heat treatment is performed in a temperature range larger than the glass transition temperature of the thermoplastic resin constituting the shell of the expandable particles.

제1단계의 결과물을 열처리하여 음각화된 패턴의 팽창성 입자를 팽창시키는 단계를 실시한다. A step of heat-treating the resultant product of the first step is performed to expand the expandable particles of the engraved pattern.

상기 제2단계에 따라 팽창이 완료된 고분자 중공 입자를 기판으로부터 분리한다. 입자들이 몰드내에서 팽창이 완료된 후에는 몰드로부터 팽창이 완료된 고분자 중공 입자를 분리해낸다. 몰드로부터 고분자 중공 입자를 분리해낼 때 초음파를 이용하거나 블로잉 또는 수용성 테이프를 이용한다.According to the second step, the polymer hollow particles having been expanded are separated from the substrate. After the particles have been expanded in the mold, the expanded polymer hollow particles are separated from the mold. When separating the polymer hollow particles from the mold, ultrasonic waves are used, or a blowing or water-soluble tape is used.

일구현예에 따른 고분자 중공 입자의 제조방법에 따르면, 일체형 입자, 일차 입자, 또는 이차 입자의 형태를 갖는 고분자 중공 입자를 얻을 수 있다. 고분자 중공 입자의 형태는 열처리 온도 및 열처리 시간, 표면처리 등에 따라 달라질 수 있다.According to the method for manufacturing polymer hollow particles according to one embodiment, it is possible to obtain polymer hollow particles having the form of integral particles, primary particles, or secondary particles. The shape of the polymer hollow particles may vary depending on the heat treatment temperature, heat treatment time, and surface treatment.

상기 고분자 중공 입자로서 입자 표면에 불소계 물질로 코팅막이 형성되어 표면처리된 고분자 중공 입자를 사용할 수 있다. 이와 같이 표면처리된 고분자 중공 입자는 입자간의 응집, 결착이 억제되어 결정립계가 거의 없는 단일 입자를 제조하는 것이 가능하다. 불소계 물질의 구체적인 예로는 1,1-다이플로로에탄과 같은 저분자 물질 등을 들 수 있다. As the polymer hollow particles, a coating film formed of a fluorine-based material on the surface of the particles may be used to treat the polymer hollow particles. Thus, the surface-treated polymer hollow particles can suppress aggregation and binding between particles, thereby making it possible to produce single particles with little grain boundaries. Specific examples of the fluorine-based material include low molecular materials such as 1,1-difluoroethane.

다른 측면에 따르면, 상술한 제조방법에 따라 제조되어 팽창성 코어와 열가소성 고분자 쉘을 포함하는 단분산형 입자이며, 밀도가 0.001 내지 1g/cm3 인 단분산형 입자 형태를 갖는 고분자 중공 입자가 제공된다. 이러한 고분자 중공 입자의 분산도는 5% 이하이다.According to another aspect, it is prepared according to the above-described manufacturing method and is a monodisperse type particle comprising an expandable core and a thermoplastic polymer shell, and a polymer hollow particle having a monodisperse type particle form having a density of 0.001 to 1 g/cm 3 is provided. . The dispersion degree of the hollow polymer particles is 5% or less.

일구현예에 따른 고분자 중공 입자는 저온 가열 및 단시간 공정에 의하여 다양한 형태를 갖는 입자를 용이하게 제조할 수 있다. 일구현예에 따른 고분자 중공 입자가 온도 및 팽창압 조건 변화에 의하여 입자의 엣지를 정밀하게 제어하는 것이 가능하다. 또한 입자수, 팽창정도를 다양화하여 고분자 중공 입자의 밀도를 제어하는 것이 가능하다. 그리고 높은 팽창압에 의하여 높은 고정밀도 패턴을 구현할 수 있다. Polymer hollow particles according to one embodiment can be easily produced particles having various forms by low-temperature heating and short-time process. It is possible for the polymer hollow particle according to one embodiment to precisely control the edge of the particle by changing temperature and expansion pressure conditions. In addition, it is possible to control the density of the hollow polymer particles by varying the number of particles and the degree of expansion. In addition, a high-precision pattern can be realized by a high expansion pressure.

또 다른 측면에 따라 상술한 고분자 중공 입자를 이용한 복합체가 제공된다.According to another aspect, a composite using the above-described polymer hollow particles is provided.

상기 복합체는 고분자 중공 입자 및 전자전도성 물질, 전자파 차폐 성능을 갖는 물질, 열전자전도성 물질, 열가소성 수지 및 열경화성 수지 중에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함한다.The composite includes at least one material selected from polymer hollow particles and electron conductive materials, materials having electromagnetic wave shielding performance, thermoelectroconductive materials, thermoplastic resins, and thermosetting resins.

일구현예에 의하면, 상기 전자전자전도성 물질, 전자파 차폐 성능을 갖는 물질, 열전자전도성 물질, 열가소성 수지 및 열경화성 수지 중에서 선택된 하나 이상의 물질은 상기 고분자 중공 입자의 표면에 배치된 코팅막에 포함될 수 있다. 다른 일구현예에 의하면, 전자전도성 물질, 전자파 차폐 성능을 갖는 물질, 열전자전도성 물질, 열가소성 수지 및 열경화성 수지 중에서 선택된 하나 이상의 물질은 고분자 중공 입자와 함께 복합체를 형성할 수 있다.According to one embodiment, one or more materials selected from the electron-electro-conductive material, a material having electromagnetic wave shielding performance, a thermo-electro-conductive material, a thermoplastic resin, and a thermosetting resin may be included in a coating film disposed on the surface of the polymer hollow particle. According to another embodiment, at least one material selected from an electron conductive material, a material having electromagnetic wave shielding performance, a thermoelectroconductive material, a thermoplastic resin, and a thermosetting resin may form a composite with polymer hollow particles.

상술한 복합체는 필러로 사용될 수 있다. 그리고 복합체의 사이즈는 예를 들어 100 내지 100,000nm이다. 사이즈는 복합체가 구형인 경우에는 평균직경을 의미하며 비구형인 경우에는 장축길이를 의미한다. The above-described composite may be used as a filler. And the size of the composite is, for example, 100 to 100,000 nm. The size means the average diameter when the composite is spherical, and the long axis when it is non-spherical.

상기 복합체는 고분자 중공 입자 및 전자전도성 물질, 전자파 차폐 성능을 갖는 물질, 열전자전도성 물질, 열가소성 수지, 열경화성 수지 중에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. The composite may include one or more materials selected from polymer hollow particles and electron conductive materials, materials having electromagnetic wave shielding performance, thermoelectroconductive materials, thermoplastic resins, and thermosetting resins.

상기 물질은 예를 들어 Al, Ag, Au, Cu, Ni, Sn, Pt, Si, Ge, In, Sb, Pb, Bi, Cd, Zn, Mo, W, Ti 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.The material is selected from the group consisting of, for example, Al, Ag, Au, Cu, Ni, Sn, Pt, Si, Ge, In, Sb, Pb, Bi, Cd, Zn, Mo, W, Ti and combinations thereof. It can be at least one.

상기 물질은 예를 들어 CuO, Cu2O, SiO, Fe2O3, Fe3O4, CaO, B2O3, B2O, B6O, Al2O3, BeO, ZnO, MgO, SiC, AlN, SiN, BN, BCN, TixCy(타이타늄카바이드), TixNy(타이타늄나이트라이드), TixCyNz(타이타늄카보나이트라이드), 탄소나노튜브(Carbon Nanotube, CNT), 그래파이트(Graphite), 그래핀(Graphene), 다이아몬드(Diamond), 풀러린(Fullerene), 카본블랙(Carbon black) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.The material is, for example, CuO, Cu 2 O, SiO, Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , CaO, B 2 O 3 , B 2 O, B 6 O, Al 2 O 3 , BeO, ZnO, MgO, SiC, AlN, SiN, BN, BCN, Ti x C y (Titanium carbide), Ti x N y (Titanium nitride), Ti x C y N z (Titanium carbon nitride), Carbon Nanotube (CNT) , Graphite (Graphite), graphene (Graphene), diamond (Diamond), fullerene (Fullerene), carbon black (Carbon black) and may be at least one selected from the group consisting of these.

상기 열가소성 수지 및 열경화성 수지는 당해기술분야에서 통상적으로 알려진 것이라면 모두 다 사용 가능하다.Any of the thermoplastic resins and thermosetting resins can be used as long as they are commonly known in the art.

상기 복합체는 입자 형태 및 구조, 그 조성 등을 다양하게 제작 가능하며 이에 따라 밀도, 전기 전도성, 전자파 차폐 특성, 열 전도특성 등이 효율적으로 제어될 수 있다. 따라서 이러한 복합체는 낮은 밀도, 큰 표면적, 표면 특성이 제어 가능하여 이를 이용하면 바이오, 화학, 융합소재 및 건축소재에도 유용하다. The composite can be manufactured in various ways such as particle shape and structure, and its composition, and accordingly, density, electrical conductivity, electromagnetic wave shielding characteristics, and thermal conductivity characteristics can be efficiently controlled. Therefore, these composites have low density, large surface area, and control of surface properties, which makes them useful for bio, chemical, fusion materials, and construction materials.

일구현예에 따른 고분자 중공 입자 및 이를 포함한 복합체를 바이오소재에 적용하는 경우에는 고분자 중공 입자는 구형입자의 한계에서 벗어나 이방성의 입자뿐만 아니라 중공 형태의 입자 응용을 통하여 약물 전달 및 방출 시스템을 위한 기능성 입자를 제조할 수 있다. 그리고 일구현예에 따른 고분자 중공 입자 및 이를 포함한 복합체를 건축 소재에 적용하는 경우에는, 구형 입자가 갖는 최밀충진의 한계를 뛰어 넘는 형태로서 이들의 충진으로부터 건축 및 외장재의 경량화가 용이하다.When the polymer hollow particle according to an embodiment and the composite containing the same are applied to a biomaterial, the polymer hollow particle deviates from the limitations of the spherical particle, as well as anisotropic particles as well as functionality for drug delivery and release systems through the application of hollow particles. Particles can be prepared. In addition, when the polymer hollow particle according to an embodiment and the composite including the same are applied to a building material, it is a form that exceeds the limit of the closest filling of the spherical particle, and it is easy to lighten the building and exterior materials from their filling.

일구현예에 따른 고분자 중공 입자 및 이를 포함한 복합체를 광자 결정소재에 응용되는 경우에는 이방성 입자들은 종래에 존재하지 않은 형태의 광결정구조를 구현할 수 있게 되어 이를 이용하면 차세대 광전 소자를 제작할 수 있다. 또한, 일구현예에 따른 고분자 중공 입자 및 복합체는 광학 소재, 지능형 약물 전달 및 방출 시스템, 소형 전자회로, 바이오센서, 촉매 지지체 등과 같이 여러 가지 분야에 사용될 수 있는 나노입자이다. When the polymer hollow particle according to one embodiment and the composite including the same are applied to a photonic crystal material, the anisotropic particles can implement a photonic crystal structure of a type that does not exist in the past, and use this to produce a next-generation photoelectric device. In addition, the polymer hollow particles and composites according to one embodiment are nanoparticles that can be used in various fields such as optical materials, intelligent drug delivery and release systems, small electronic circuits, biosensors, and catalyst supports.

이하에서는 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로써 제한되는 것을 의미하는 것은 아니다.Hereinafter, specific embodiments are presented. However, the examples described below are only intended to be specifically illustrated or described, and are not meant to be limited thereby.

실시예Example 1: 고분자 중공 입자의 제조 1: Preparation of hollow polymer particles

음각화된 패턴을 포함하는 기판은, 광식각 공정과 열경화성 실리콘 고분자인 PDMS (Poly(dimethylsiloxane))을 이용하여 제조하였다.The substrate including the intaglio pattern was prepared using a photoetching process and a thermosetting silicone polymer PDMS (Poly(dimethylsiloxane)).

실리콘 기판 위에 감광성 수지를 코팅한 후, 20μm의 너비와 20μm의 깊이를 가지는 사각형 패턴을 가지는 광 마스크를 통해 자외선을 선택적으로 조사하고, 자외선이 조사되지 않은 부분을 현상액을 통해 제거하면 원하는 패턴의 몰드를 얻을 수 있었다.After coating the photosensitive resin on the silicon substrate, UV light is selectively irradiated through a photomask having a rectangular pattern having a width of 20 μm and a depth of 20 μm, and a part of the desired pattern is molded by removing the unradiated part through the developer. Was able to get.

상기와 같이 얻어진 몰드에 열경화성 고분자인 PDMS를 도포하고 80℃의 온도에서 24 시간 동안 경화시켜 실리콘 기판으로부터 분리하여 음각화된 패턴을 가지는 PDMS 기판(PDMS 기판 A)을 제조하였다. PDMS, a thermosetting polymer, was applied to the mold obtained as described above, and cured for 24 hours at a temperature of 80° C. to separate from the silicon substrate to prepare a PDMS substrate (PDMS substrate A) having an intaglio pattern.

상기 음각화된 패턴을 가지는 PDMS 기판 위에 PDMS 채널 부재 기판을 결합시켜 일체화하여 소자를 제조하였다. 상기 PDMS 채널 부재 기판의 채널을 통하여 하기 과정에 따라 얻은 팽창성 입자 함유 분산액이 PDMS 기판 A의 마이크로웰에 공급되었다. 상기 PDMS 채널 부재 기판에 산소 플라즈마 처리를 약 1분동안 실시하여 PDMS 채널 부재 기판 표면에 친수성 화학 그룹인 하이드록시기의 형성을 유도하였다. 이러한 산소 플라즈마와 같은 표면처리릍 통하여 PDMS 채널 부재 기판의 채널을 통하여 PDMS 기판 A의 마이크로웰에 상기 팽창성 입자 함유 분산액에 균일하게 잘 공급될 수 있게 되었다. The PDMS channel member substrate was combined and integrated on the PDMS substrate having the intaglio pattern to manufacture the device. Through the channel of the PDMS channel member substrate, the dispersion containing the expandable particles obtained according to the following procedure was supplied to the microwell of the PDMS substrate A. Oxygen plasma treatment was performed on the PDMS channel member substrate for about 1 minute to induce the formation of a hydrophilic chemical group, a hydroxyl group, on the surface of the PDMS channel member substrate. Through such a surface treatment such as oxygen plasma, the microwell of the PDMS substrate A can be uniformly well supplied to the dispersion containing the expandable particles through the channel of the PDMS channel member substrate.

상기 팽창성 입자 함유 분산액은 약 10 μm의 직경을 가지는 팽창성 입자 (461DU, SEKISUI) 2개가 물에 분산하여 얻었다. 이 팽창성 입자 함유 분산액에서 팽창성 입자의 함량은 1 중량%이었다. The expandable particle-containing dispersion was obtained by dispersing two expandable particles (461DU, SEKISUI) having a diameter of about 10 μm in water. The content of the expandable particles in the dispersion containing the expandable particles was 1% by weight.

상기 팽창 가능한 입자는 이소부탄 코어와 비닐리덴 클로라이드-co-아크릴로니트릴-co-메틸 메타크릴레이트 공중합체 쉘을 포함하는 팽창 가능한 입자 분말이다. 비닐리덴 클로라이드-co-아크릴로니트릴-co-메틸 메타크릴레이트 공중합체에서 비닐리덴 클로라이드, 아크릴로니트릴 및 메틸 메타크릴레이트 반복단위의 혼합 중량비는 (25:35:40 중량비)이었다.The expandable particles are expandable particle powders comprising an isobutane core and a vinylidene chloride-co-acrylonitrile-co-methyl methacrylate copolymer shell. The mixed weight ratio of vinylidene chloride, acrylonitrile and methyl methacrylate repeating units in the vinylidene chloride-co-acrylonitrile-co-methyl methacrylate copolymer was (25:35:40 weight ratio).

상기 과정에 따라 얻은 결과물로부터 PDMS 채널 부재 기판을 분리해내고 채널이 존재하지 않는 막힌 상태의 PDMS 기판(몰드 덮개)를 결합시켜 일체화하였다. 일체화된 결과물을 핫스테이지내에 위치한 후, 이를 100℃까지 분당 10℃의 속도로 가열시켜 팽창성 입자를 팽창시켜 팽창된 고분자 중공 입자를 제조하였다. The PDMS channel member substrate was separated from the result obtained according to the above process, and the PDMS substrate (mold cover) in a blocked state without a channel was combined and integrated. After the integrated result was placed in a hot stage, it was heated at a rate of 10°C per minute to 100°C to expand the expandable particles to prepare expanded polymer hollow particles.

상기와 같은 제조 공정을 거쳐 만들어진 팽창된 입자를 가지는 소자로부터 상단에 위치한 채널이 존재하지 않는 PDMS 기판을 분리하였다.The PDMS substrate having no channel located at the top was separated from the device having the expanded particles made through the above manufacturing process.

팽창이 완료된 입자를 가지는 음각의 PDMS 기판 상단에 수용성 테이프 (Clover 사)를 부착한 후, 이를 몰드로부터 서서히 떼어내었다. 이후, 팽창된 입자가 붙은 수용성 테이프를 물에 용해시킴으로써 팽창된 고분자 중공 입자들을 분리시켜 목적하는 사각형 단분산형 고분자 중공 입자를 얻었다.After attaching a water-soluble tape (Clover) to the top of the intaglio PDMS substrate with the particles that had been expanded, they were slowly removed from the mold. Then, the expanded polymer hollow particles were separated by dissolving the water-soluble tape with the expanded particles in water to obtain the desired rectangular monodisperse polymer hollow particles.

실시예Example 2 2

실시예 1에 따라 얻은 음각화된 패턴을 갖는 PDMS 기판(몰드)(PDMS 기판 A)의 마이크로웰(깊이가 20 μm이고, 너비가 20μm임) 위에 0.1 g의 팽창 가능한 입자들을 위치시키고, 평면의 PDMS 블록을 사용하여 러빙 공정 (rubbing process)을 통해 한쪽 방향으로 문질러 줌으로써 입자들을 몰드의 마이크로웰내에 채웠다. 이후, 통상의 3M 스카치 테이프를 입자가 채워진 몰드 위에 부착한 후 떼어내어 과량(excess)의 입자들을 제거하였다. 상기 공정을 3번 반복하여 최소한의 입자로 채워진 몰드를 준비하였다.0.1 g of expandable particles were placed on a microwell (20 μm in depth and 20 μm in width) of a PDMS substrate (mold) (PDMS substrate A) having an intaglio pattern obtained according to Example 1, Particles were filled into the microwells of the mold by rubbing in one direction through a rubbing process using a PDMS block. Thereafter, a conventional 3M scotch tape was attached to a mold filled with particles and then peeled off to remove excess particles. The above process was repeated 3 times to prepare a mold filled with minimal particles.

팽창 가능한 입자로는 이소부탄 코어와 비닐리덴 클로라이드-co-아크릴로니트릴-co-메틸 메타크릴레이트 공중합체 쉘을 포함하는 팽창 가능한 입자 분말을 이용하였다. 비닐리덴 클로라이드-co-아크릴로니트릴-co-메틸 메타크릴레이트 공중합체에서 비닐리덴 클로라이드, 아크릴로니트릴 및 메틸 메타크릴레이트의 혼합 중량비는 (25:35: 40 중량부 )이었다. As the expandable particles, an expandable particle powder including an isobutane core and a vinylidene chloride-co-acrylonitrile-co-methyl methacrylate copolymer shell was used. The mixed weight ratio of vinylidene chloride, acrylonitrile and methyl methacrylate in the vinylidene chloride-co-acrylonitrile-co-methyl methacrylate copolymer was (25:35: 40 parts by weight).

상기 과정에 따라 얻은 결과물에 채널이 존재하지 않는 막힌 상태의 PDMS 기판(몰드 덮개)를 결합시켜 일체화하였다. 이를 핫스테이지내에 위치한 후, 이를 100℃까지 분당 10의 속도로 가열시켜 팽창성 입자를 팽창시켜 팽창된 고분자 중공 입자를 제조하였다.The PDMS substrate (mold cover) in a blocked state in which no channel is present was combined with the result obtained according to the above process to be integrated. After it was placed in a hot stage, it was heated to 100° C. at a rate of 10 per minute to expand the expandable particles to prepare expanded polymer hollow particles.

팽창이 완료된 입자를 가지는 음각의 PDMS 기판 상단에 수용성 테이프 (Clover 사)를 부착한 후, 이를 몰드로부터 서서히 떼어내었다. 이후, 팽창된 입자가 붙은 수용성 테이프를 물에 용해시킴으로써 팽창된 고분자 중공 입자들을 분리시켜 목적하는 사각형 단분산형 고분자 중공 입자를 얻었다.After attaching a water-soluble tape (Clover) to the top of the intaglio PDMS substrate with the particles that had been expanded, they were slowly removed from the mold. Then, the expanded polymer hollow particles were separated by dissolving the water-soluble tape with the expanded particles in water to obtain the desired rectangular monodisperse polymer hollow particles.

실시예Example 3: 고분자 중공 입자/에폭시 수지 복합체의 제조 3: Preparation of polymer hollow particles/epoxy resin composite

상온 경화형 에폭시 수지와 경화제를 당량비로 계산한 배합비로 배합하여 몰드에 부은 후, 공전형 원심 믹서에 넣고 1000 RPM에서 5분 동안 교반하여 에폭시 수지와 경화제가 균일하게 혼합된 에폭시 혼합물(에폭시 용융체)를 제조하였다.After mixing the room temperature curing type epoxy resin and the curing agent at a compounding ratio calculated by the equivalent ratio, pour it into a mold, put it in an idle centrifugal mixer and stir for 5 minutes at 1000 RPM to obtain an epoxy mixture (epoxy melt) uniformly mixed with an epoxy resin and a curing agent. It was prepared.

상기 실시예 1에 따라 제조된 고분자 중공 입자 10 g를 상기 과정에 따라 얻은 에폭시 혼합물(에폭시 용융체) 10 g과 혼합한 후, 이를 공전형 원심 믹서에 넣고 1000 rpm에서 5분 동안 교반하여 넣고 고분자 중공 입자/에폭시 복합체를 제조하였다.After mixing 10 g of the polymer hollow particles prepared according to Example 1 with 10 g of the epoxy mixture (epoxy melt) obtained according to the above process, put it in an orbital centrifugal mixer and stir for 5 minutes at 1000 rpm to insert the polymer hollow A particle/epoxy composite was prepared.

실시예Example 4: 고분자 중공 입자/에폭시 수지 복합체의 제조 4: Preparation of polymer hollow particles/epoxy resin composite

실시예 1에 따라 제조된 고분자 중공 입자 10g을 산처리하여 표면의 불순물을 제거하여 제1고분자 중공 입자를 제조하였다.10 g of the polymer hollow particles prepared according to Example 1 was acid treated to remove impurities on the surface to prepare first polymer hollow particles.

구리염인 황산구리 수용액 (CuSO4 5H2O) 7ml, 환원제인 포름알데히드 (HCHO) 0.7 ml 및 착화제인 에틸렌다이아민테트라아세트산 (C10H16N2O8) 2.8g을 포함하는 조성의 무전해 구리 용액을 제조하고, 상기 제1고분자 중공 입자를 상기 무전해 구리 용액에 120 분 간 침지 및 교반하여 구리 코팅막이 배치된 고분자 중공 입자를 제조하였다.Electroless with a composition containing 7 ml of a copper salt aqueous solution of copper sulfate (CuSO 4 5H 2 O), 0.7 ml of a reducing agent formaldehyde (HCHO) and 2.8 g of a complexing agent ethylenediaminetetraacetic acid (C 10 H 16 N 2 O 8 ) A copper solution was prepared, and the first polymer hollow particles were immersed and stirred in the electroless copper solution for 120 minutes to prepare polymer hollow particles having a copper coating film.

이와 별도로 에폭시 수지와 경화제를 당량비로 계산한 배합비로 배합하여 몰드에 부은 후, 공전형 원심 믹서에 넣고 1000rpm에서 5분 동안 교반하여 에폭시 수지와 경화제가 균일하게 혼합된 에폭시 용융체를 제조하였다.Separately, the epoxy resin and the curing agent were mixed at a compounding ratio calculated by an equivalent ratio, poured into a mold, and then placed in an idle centrifugal mixer and stirred at 1000 rpm for 5 minutes to prepare an epoxy melt in which an epoxy resin and a curing agent were uniformly mixed.

상기 구리 코팅막이 배치된 고분자 중공 입자 10ml를 상기 혼합된 에폭시 용융체 10g과 혼합한 후, 공전형 원심 믹서에 넣고 1000rpm에서 5분 동안 혼합하여 고분자 중공 입자/에폭시 복합체를 제조하였다.10 ml of the polymer hollow particles on which the copper coating film was disposed were mixed with 10 g of the mixed epoxy melt, and then placed in an idle centrifugal mixer and mixed at 1000 rpm for 5 minutes to prepare a polymer hollow particle/epoxy composite.

실시예Example 5 5

상기 실시예 1에 따라 상기 음각화된 패턴을 가지는 PDMS 기판 위에 평평한 상태로 얻어진 PDMS 채널 부재를 결합시켜 일체화함으로써 제조된 소자를 핫스테이지내에 위치한 후, 이를 100℃까지 분당 20℃의 속도로 가열시키는 과정에서 열처리온도를 90℃로 변화된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 구형의 고분자 중공 입자를 제조하였다.After the PDMS channel member obtained by flattening and integrating the PDMS channel member obtained in a flat state on the PDMS substrate having the intaglio pattern according to Example 1 is placed in a hot stage, it is heated at a rate of 20°C per minute to 100°C. It was carried out according to the same method as in Example 1, except that the heat treatment temperature was changed to 90°C in the process to prepare spherical polymer hollow particles.

실시예Example 6 6

상기 실시예 1에 따라 상기 음각화된 패턴을 가지는 PDMS 기판 위에 평평한 상태로 얻어진 PDMS 채널 부재를 결합시켜 일체화함으로써 제조된 소자를 핫스테이지내에 위치한 후, 이를 100℃까지 분당 20℃의 속도로 가열시키는 과정에서 열처리온도를 110℃로 변화된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 팽창성 입자를 팽창시켜 샤프한 에지를 갖는 삼각형 형상의 고분자 중공 입자를 제조하였다.After the PDMS channel member obtained by flattening and integrating the PDMS channel member obtained in a flat state on the PDMS substrate having the intaglio pattern according to Example 1 is placed in a hot stage, it is heated at a rate of 20°C per minute to 100°C. In the process, except that the heat treatment temperature was changed to 110° C., the same procedure as in Example 1 was carried out to expand the expandable particles to produce triangular polymer hollow particles having sharp edges.

실시예Example 7 7

채널이 존재하지 않는 막힌 상태의 PDMS(몰드 덮개)에 라인 나노 패턴(라인 너비: 600nm)이 형성되고 음각화된 패턴이 형성된 기판에서 마이크로웰의 형상이 원형으로 변화되고, 마이크로웰에 팽창성 입자 하나가 배치된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 고분자 중공 입자를 제조하였다.The shape of the microwell is circularly changed on the substrate on which a line nano pattern (line width: 600 nm) is formed on the PDMS (mold cover) in which the channel does not exist and an intaglio pattern is formed, and one expandable particle in the microwell It was carried out according to the same method as in Example 1, except that was disposed to produce polymer hollow particles.

실시예Example 8 8

음각화된 패턴이 형성된 기판의 마이크로웰에 팽창성 입자 2개가 배치된 것을 제외하고는, 실시예 7과 동일한 방법에 따라 실시하여 고분자 중공 입자를 제조하였다.Polymer hollow particles were prepared in the same manner as in Example 7, except that two expandable particles were disposed in the microwell of the substrate on which the intaglio pattern was formed.

실시예Example 9 9

채널이 존재하지 않는 막힌 상태의 PDMS(몰드 덮개)에 라인 나노 패턴이 형성되고 마이크로웰에 팽창성 입자 하나가 배치된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 고분자 중공 입자를 제조하였다.Polymer hollow particles were prepared in the same manner as in Example 1, except that a line nano pattern was formed on the PDMS (mold cover) in which the channel did not exist and one expandable particle was disposed in the microwell. .

실시예Example 10 10

음각화된 패턴이 형성된 기판의 마이크로웰에 팽창성 입자 2개가 배치된 것을 제외하고는, 실시예 9와 동일한 방법에 따라 실시하여 고분자 중공 입자를 제조하였다.Polymer hollow particles were prepared in the same manner as in Example 9, except that two expandable particles were disposed in the microwell of the substrate on which the intaglio pattern was formed.

실시예Example 11 11

채널이 존재하지 않는 막힌 상태의 PDMS(몰드 덮개)에 라인 나노 패턴이 형성되고 음각화된 패턴이 형성된 기판에서 마이크로웰의 형상이 사각형으로 변화되고, 마이크로웰에 팽창성 입자 하나가 배치된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 고분자 중공 입자를 제조하였다.Line nano pattern is formed on the PDMS (mold cover) in the absence of a channel, and the shape of the microwell is changed to a square on the substrate on which the negative pattern is formed, except that one expandable particle is disposed in the microwell. Was carried out according to the same method as in Example 1 to prepare polymer hollow particles.

실시예Example 12 12

음각화된 패턴이 형성된 기판의 마이크로웰에 팽창성 입자 2개가 배치된 것을 제외하고는, 실시예 11과 동일한 방법에 따라 실시하여 고분자 중공 입자를 제조하였다.Polymer hollow particles were prepared in the same manner as in Example 11, except that two expandable particles were disposed in the microwell of the substrate on which the intaglio pattern was formed.

실시예Example 13 13

채널이 존재하지 않는 막힌 상태의 PDMS(몰드 덮개)에 라인 나노 패턴이 형성되고 음각화된 패턴이 형성된 기판에서 마이크로웰의 형상이 오각형으로 변화되고, 마이크로웰에 팽창성 입자 하나가 배치된 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 고분자 중공 입자를 제조하였다.A line nano pattern is formed on a PDMS (mold cover) in a closed state where no channel is present, and the shape of the microwell is changed to a pentagon on the substrate on which the negative pattern is formed, except that one expandable particle is disposed in the microwell. Was carried out according to the same method as in Example 1 to prepare polymer hollow particles.

실시예Example 14 14

덮개의 나노패턴 또는 몰드의 나노패턴이 홀 패턴(홀 직경: 약 600nm)으로 변화되고, 음각화된 패턴이 형성된 기판의 마이크로웰에 팽창성 입자 1개가 배치된 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 고분자 중공 입자를 제조하였다.The same method as in Example 1, except that the nanopattern of the cover or the nanopattern of the mold was changed to a hole pattern (hole diameter: about 600 nm), and one expandable particle was placed in the microwell of the substrate on which the intaglio pattern was formed. Polymer hollow particles were prepared in accordance with the following procedure.

실시예Example 15-16 15-16

일체화된 결과물을 핫스테이지내에 위치한 후, 이를 100℃까지 분 당 0.1℃의 속도 및 분당 20℃의 속도로 각각 가열시켜 팽창성 입자를 팽창시켜 팽창된 고분자 중공 입자를 제조한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 실시하여 고분자 중공 입자를 제조하였다.After the integrated result was placed in the hot stage, it was heated to a rate of 0.1°C per minute and a rate of 20°C per minute, respectively, to 100°C to expand the expandable particles to prepare expanded polymer hollow particles. It carried out according to the same method as 1 to prepare polymer hollow particles.

실시예Example 17-18 17-18

일체화된 결과물을 핫스테이지내에 위치한 후, 이를 100℃까지 분 당 0.1℃의 속도 및 분당 20℃의 속도로 각각 가열시켜 팽창성 입자를 팽창시켜 팽창된 고분자 중공 입자를 제조한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법에 따라 실시하여 고분자 중공 입자를 제조하였다.After the integrated result was placed in the hot stage, it was heated to a rate of 0.1°C per minute and a rate of 20°C per minute, respectively, to 100°C to expand the expandable particles to prepare expanded polymer hollow particles. It carried out according to the same method as 2 to prepare polymer hollow particles.

비교예Comparative example 1 One

폴리스타이렌 입자 (직경 40 um) 10 ml를 실시예 3의 에폭시 혼합물(에폭시 융합체) 10 ml과 혼합한 후, 공전형 원심 믹서에 넣고 1000rpm에서 5분 동안 혼합하여 고분자 입자/에폭시 복합체를 제조하였다.After mixing 10 ml of polystyrene particles (40 um in diameter) with 10 ml of the epoxy mixture (epoxy fusion) of Example 3, it was put in a revolutionary centrifugal mixer and mixed for 5 minutes at 1000 rpm to prepare polymer particles/epoxy composites.

비교예Comparative example 2 2

실제 존재하는 구리 입자의 양을 비교하기 위하여, 실시예 4에 따라 제조된 구리 코팅된 형태가 제어된 고분자 중공 입자 표면에 존재하는 구리의 양과 동일한 통상의 구리 입자 (직경 10 um) 0.1 ml를 상기 혼합된 에폭시 융합체 10 ml과 혼합한 후, 공전형 원심 믹서에 넣고 1000 RPM에서 5분 동안 혼합하여 고분자 입자/에폭시 복합체를 제조하였다.To compare the amount of copper particles actually present, 0.1 ml of conventional copper particles (diameter 10 um) equal to the amount of copper present on the surface of the controlled polymeric hollow particle prepared in accordance with Example 4 After mixing with 10 ml of the mixed epoxy fusion, it was put into an idle centrifugal mixer and mixed for 5 minutes at 1000 RPM to prepare a polymer particle/epoxy composite.

비교예Comparative example 3 3

깊이가 50㎛이고, 한변의 길이가 150㎛인 정삼각형 단면의 마이크로웰을 갖는 복제몰드를 사용하여 나노입자를 제조하였다. 복제몰드의 마이크로웰에 PEG-DA(polyethylene glycol diacrylate, Mw=575, Sigma-Aldrich Chemicals)를 가하여 충진하였다. 진공 챔버내에 PEG-DA가 채워진 복제 몰드를 5분간 방치하여, 마이크로웰 내에 형성된 공기방울을 제거하였다. 마이크로웰을 채우고 남는 과량의 PEG-DA는 복제몰드를 기울이거나 피펫팁을 사용하여 캐필러리힘을 이용하여 다시 회수하여 마이크로웰의 경계까지 PEG-DA로 충진되도록 하였다. 이후 광개시제인 2,2-diethoxyacetophenone (DEAP)을 1-5 vol%함유하는 용매로 마이크로웰의 상면을 덮도록 가하였다. 상기 용매를 가한 시점부터 CCD 카메라(Coolsnap, Photometrics, USA)가 장착된 역상 현미경(TE2000, Nikon, Japan)을 사용하여 시간의 진행에 따른 이미지의 변화를 관측하였다. 용매를 가한 지 20분이 경과하면, 8 W 소형 UV 램프(Spectronics Corp., Westbury, NY)를 사용하여 365nm 자외선을 2분간 조사하였다. UV 조사 후 복제몰드를 IPA(isopropyl alcohol)에 담궈 고분자 마이크로입자를 회수하였다. 용매로는 PDMS oil(Dow Corning) 또는 Fluorinert® FC-40(Sigma)을 사용하였다.Nanoparticles were prepared using a replica mold having a microwell having an equilateral triangle with a depth of 50 μm and a length of 150 μm on one side. To the microwell of the replication mold, PEG-DA (polyethylene glycol diacrylate, Mw=575, Sigma-Aldrich Chemicals) was added and filled. The replication mold filled with PEG-DA was left in a vacuum chamber for 5 minutes to remove air bubbles formed in the microwell. The excess PEG-DA remaining after filling the microwell was recovered by tilting the replication mold or using a capillary force using a pipette tip to be filled with PEG-DA up to the boundary of the microwell. Thereafter, a photoinitiator 2,2-diethoxyacetophenone (DEAP) was added to cover the top surface of the microwell with a solvent containing 1-5 vol%. From the time when the solvent was added, the change of the image over time was observed using an inverted microscope (TE2000, Nikon, Japan) equipped with a CCD camera (Coolsnap, Photometrics, USA). After 20 minutes of adding the solvent, 365 nm ultraviolet light was irradiated for 2 minutes using an 8 W small UV lamp (Spectronics Corp., Westbury, NY). After UV irradiation, the replica mold was dipped in IPA (isopropyl alcohol) to recover polymer microparticles. PDMS oil (Dow Corning) or Fluorinert ® FC-40 (Sigma) was used as the solvent.

평가예Evaluation example 1: 비중 1: specific gravity

실시예 3 및 비교예 1에 따라 얻어진 복합체의 비중을 측정하였고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 복합체의 비중은 겉보기 비중 방법에 근거하여 측정하였다.The specific gravity of the composite obtained according to Example 3 and Comparative Example 1 was measured, and the results are shown in Table 1 below. The specific gravity of the composite was measured based on the apparent specific gravity method.

실시예 3Example 3 비교예 1Comparative Example 1 비중 (g/cm3)Specific gravity (g/cm 3 ) 0.080.08 1.101.10

표 1을 참조하여, 실시예 3에 따른 복합체는 매우 많은 기공을 갖는 중공 입자이므로 비교예 1의 경우에 비하여 비중이 현저하게 감소된다는 것을 알 수 있었다Referring to Table 1, since the composite according to Example 3 is a hollow particle having very many pores, it was found that the specific gravity is significantly reduced compared to that of Comparative Example 1.

평가예Evaluation example 2: 전기 전도도 및 열 전도도 2: Electrical conductivity and thermal conductivity

실시예 4에 따라 제조한 복합체와, 비교예 2에서 제조한 복합체의 전기 전도도 및 열 전도도를 비교하였다.The electrical conductivity and thermal conductivity of the composite prepared according to Example 4 and the composite prepared in Comparative Example 2 were compared.

상기의 실시예 4 및 비교예 2의 복합체들은 두께 2 mm로 가공되었고, ASTM F 390과 ASTM E 1461-92 의 방법에 근거하여 전기 전도도 및 열 확산도를 각각 측정하였다. 열 확산도는 밀도 및 비열과의 곱을 통하여 열전도도로 환산하였고, 전기 전도도 및 열 전도도의 값을 하기 표 2에 나타내었다.The composites of Example 4 and Comparative Example 2 were processed to a thickness of 2 mm, and electrical conductivity and thermal diffusivity were measured based on the methods of ASTM F 390 and ASTM E 1461-92, respectively. The thermal diffusivity was converted to thermal conductivity through the product of density and specific heat, and the values of electrical conductivity and thermal conductivity are shown in Table 2 below.

구 분division 실시예 4Example 4 비교예 2Comparative Example 2 전기 전도도 (S/cm)Electrical conductivity (S/cm) 6.0 × 102 6.0 × 10 2 1.0 × 10-6 1.0 × 10 -6 열 전도도 (W/mK)Thermal conductivity (W/mK) 4.04.0 0.50.5

표 2를 참조하여, 본 발명의 실시예 4에 의해 제조된 구리 코팅된 형태가 제어된 고분자 중공 입자/에폭시 복합체의 전기 전도도 및 열 전도도는 구리로 이루어진 전기 및 열 전달 통로에 의한 효율적인 전도 효과로 인하여 비교예 2에 의해 제조된 구리/에폭시 복합체와 비교하여 현저하게 우수한 전기 전도도 및 열 전도도를 나타낸다는 점을 확인하였다.Referring to Table 2, the electrical conductivity and thermal conductivity of the polymer-coated polymer hollow particle/epoxy composite prepared in Example 4 of the present invention are controlled by an efficient conduction effect by electrical and heat transfer passages made of copper. Therefore, it was confirmed that it exhibits remarkably excellent electrical conductivity and thermal conductivity compared to the copper/epoxy composite prepared by Comparative Example 2.

평가예Evaluation example 3: 3: 광학현미경Optical microscope

1)실시예 1, 5-61) Examples 1, 5-6

상기 실시예 1, 5-6에 따라 제조된 고분자 중공 입자를 광학현미경을 이용하여 분석하였다. 분석 결과를 도 2a 내지 도 2c에 나타내었다. 광학현미경으로는 Leica 사의 DM-2500을 이용하였다.Polymer hollow particles prepared according to Examples 1 and 5-6 were analyzed using an optical microscope. The analysis results are shown in FIGS. 2A to 2C. As an optical microscope, DM-2500 from Leica was used.

이를 참조하면, 마이크로웰에 팽창성 입자를 공급하고 이를 90℃로 가열하는 경우 도 2a에 나타난 바와 같이 팽창되지 않은 마이크로입자가 관찰되었다. 그리고 도 2b를 참조하여, 마이크로웰에 팽창성 입자를 공급하고 이를 100℃로 가열하는 경우, 라운드 에지를 갖는 마이크로입자가 관찰되었다.Referring to this, when the expandable particles were supplied to the microwell and heated to 90° C., unexpanded microparticles were observed as shown in FIG. 2A. And referring to Figure 2b, when feeding the expandable particles to the microwell and heating it to 100 ℃, microparticles having a round edge was observed.

마이크로웰에 팽창성 입자를 공급하고 이를 110℃로 가열하는 경우 샤프한 에지를 갖는 마이크로봄베가 관찰되었다. 그리고 마이크로웰에 팽창성 입자를 공급하고 이를 120℃로 가열하는 경우 마이크로봄베가 파열된 구조를 관찰할 수 있었다. 이로부터 팽창성 입자의 열처리온도에 따라 고분자 중공 입자의 형태가 제어될 수 있다는 점을 알 수 있었다.When feeding expandable particles to the microwell and heating it to 110° C., a microbomb with a sharp edge was observed. And when supplying expandable particles to the microwell and heating it to 120°C, it was possible to observe the structure in which the micro bomb was ruptured. From this, it was found that the shape of the polymer hollow particle can be controlled according to the heat treatment temperature of the expandable particle.

상술한 바와 같이 실시예 1, 5-7과 같이 열처리온도를 변화시키며 고분자 중공 입자가 라운드 에지 또는 샤프한 에지를 갖도록 에지의 형상을 제어하기가 용이하다. 이에 비하여 비교예 3에 따라 실시하는 경우, 목적하는 입자의 에지 형상을 제어하고자 하는 경우에는 몰드의 형상을 제어해야 하므로 제조비용이 상승되고 구현하고자하는 입자의 형상이 제한될 수 있다. As described above, it is easy to control the shape of the edge so that the polymer hollow particles have round edges or sharp edges while changing the heat treatment temperature as in Examples 1 and 5-7. On the other hand, when performing according to Comparative Example 3, in order to control the edge shape of the target particle, since the shape of the mold must be controlled, manufacturing cost may increase and the shape of the particle to be implemented may be limited.

2)실시예 8-142) Example 8-14

실시예 8-14에 따라 제조된 고분자 중공 입자를 광학현미경으로 관찰하였다. The polymer hollow particles prepared according to Examples 8-14 were observed with an optical microscope.

실시예 8-14에 따라 제조된 고분자 중공 입자의 광학현미경 사진은 각각 도 3a- 3h에 나타난 바와 같다. 도 3h는 도 3g의 네모 영역을 확대하여 나타낸 것이다.Optical micrographs of the polymer hollow particles prepared according to Examples 8-14 are as shown in FIGS. 3A-3H, respectively. 3H is an enlarged view of the square area of FIG. 3G.

이를 참조하면, 실시예 7-13의 고분자 중공입자는 몰드의 마이크로웰의 나노패턴 및 덮개의 나노패턴을 라인 패턴으로 변경하면 그 표면에 라인 패턴을 형성할 수 있어 나노패턴 임프린팅이 가능하다는 것을 알 수 있었다.Referring to this, when the polymer hollow particles of Example 7-13 are changed to a nano pattern of a microwell of a mold and a nanopattern of a cover into a line pattern, it is possible to form a line pattern on its surface, thereby enabling nanopattern imprinting. Could know.

3)실시예 143) Example 14

실시예 14에 따라 제조된 고분자 중공 입자를 광학현미경으로 관찰하였다. The polymer hollow particles prepared according to Example 14 were observed with an optical microscope.

실시예 14에 따라 제조된 고분자 중공 입자의 광학현미경 사진은 각각 도 4a 및 도 4b에 나타난 바와 같다. 도 4b는 도 4a의 네모 영역을 확대하여 나타낸 것이다.Optical micrographs of the polymer hollow particles prepared according to Example 14 are as shown in FIGS. 4A and 4B, respectively. 4B is an enlarged view of the square area of FIG. 4A.

이를 참조하면, 실시예 14의 고분자 중공입자는 몰드의 마이크로웰의 나노패턴 및 덮개의 나노패턴을 홀 패턴으로 변경하면 그 표면에 홀 패턴을 형성할 수 있어 나노패턴 임프린팅이 가능하다는 것을 알 수 있었다.Referring to this, it can be seen that the polymer hollow particle of Example 14 can form a hole pattern on its surface by changing the nano-pattern of the microwell of the mold and the nano-pattern of the cover into a hole pattern, thereby enabling nano-pattern imprinting. there was.

평가예Evaluation example 4: 제한적 팽창 거동 관찰 4: Observing limited expansion behavior

실시예 1에 따라 제조된 경우 제한적인 팽창 거동을 살펴보기 위하여 실시간 추적 과정을 확인하였다.When prepared according to Example 1, a real-time tracking process was confirmed to examine the limited expansion behavior.

이를 참조하면, 몰드의 마이크로웰의 형상에 따라 최종적으로 얻어지는 고분자 중공 입자의 형상이 결정되고, 시간이 경과됨에 따라 각 입자의 팽창율이 증가되는 것을 알 수 있었다. Referring to this, it was found that the shape of the polymer hollow particles finally obtained is determined according to the shape of the microwell of the mold, and the expansion rate of each particle increases with time.

평가예Evaluation example 5: 입자의 사이즈 분포 특성 5: particle size distribution characteristics

실시예 1-2에 따라 제조된 고분자 중공입자와 비교예 3에 따라 제조된 고분자 입자의 사이즈 분포 특성을 평가하였다. Size distribution characteristics of the polymer hollow particles prepared according to Example 1-2 and the polymer particles prepared according to Comparative Example 3 were evaluated.

평가 결과, 실시예 1-2에 따라 제조된 고분자 중공입자는 동일한 입자 사이즈를 갖는 단분산형 입자 형태를 나타냈다. 이에 비하여 비교예 3에 따라 제조된 고분자 입자는 실시예 1-2의 고분자 중공 입자와 달리 서로 다른 입자 사이즈를 갖는 다분산형 입자 형태를 나타냈다. As a result of the evaluation, the polymer hollow particles prepared according to Example 1-2 exhibited monodisperse particles having the same particle size. On the other hand, the polymer particles prepared according to Comparative Example 3 exhibited a polydispersed particle shape having different particle sizes, unlike the polymer hollow particles of Example 1-2.

또한 실시예 15-18에 따라 제조된 고분자 중공 입자의 사이즈 분포 특성을 평가하였다. 그 결과, 실시예 15-18에 따라 제조된 고분자 중공 입자는 실시예 1-2에 따라 제조된 고분자 중공 입자와 마찬가지로 동일한 입자 사이즈를 갖는 단분산형 입자 형태를 나타냈다. In addition, the size distribution characteristics of the polymer hollow particles prepared according to Examples 15-18 were evaluated. As a result, the polymer hollow particles prepared according to Examples 15-18 exhibited monodisperse particles having the same particle size as the polymer hollow particles prepared according to Examples 1-2.

이상을 통해 일구현예에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although one embodiment has been described through the above, it is not limited thereto, and it is possible to carry out various modifications within the scope of the claims and detailed description of the invention and the accompanying drawings. Do.

10: 음각화된 패턴이 형성된 기판 11: 마이크로웰
12: 팽창성 입자 13: 고분자 중공 입자
10: substrate on which an intaglio pattern was formed 11: microwell
12: expandable particles 13: polymer hollow particles

Claims (17)

음각화된 패턴을 갖는 기판에 발포제를 포함하는 팽창성 코어와 열가소성 고분자 쉘을 함유하는 팽창성 입자 하나 이상을 제공하는 제1단계;
상기 제1단계의 결과물에서 과잉의 팽창성 입자를 제거하는 제2단계;
상기 제2단계의 결과물을 열처리하여 음각화된 패턴의 팽창성 입자를 팽창시키는 제3단계; 및
상기 제3단계에 따라 팽창이 완료된 고분자 중공 입자를 기판으로부터 분리하는 제4단계를 포함하는 고분자 중공 입자의 제조방법.
A first step of providing at least one expandable particle containing an expandable core comprising a blowing agent and a thermoplastic polymer shell to a substrate having an intaglio pattern;
A second step of removing excess expandable particles from the result of the first step;
A third step of expanding the expandable particles of the engraved pattern by heat-treating the result of the second step; And
Method of manufacturing a polymer hollow particle comprising a fourth step of separating the polymer hollow particles having been expanded according to the third step from the substrate.
제1항에 있어서,
상기 제1단계에서 음각화된 패턴에 제공되는 팽창성 입자는 단분산형 또는 다분산형 입자로 제공되며, 상기 제4단계에 따라 얻은 고분자 중공 입자는 단분산형의 고분자 중공 입자인 고분자 중공 입자의 제조방법.
According to claim 1,
The expandable particles provided in the engraved pattern in the first step are provided as monodispersed or polydispersed particles, and the polymer hollow particles obtained according to the fourth step are prepared as polymer hollow particles that are monodispersed polymer hollow particles. Way.
제1항에 있어서,
상기 제1단계가,
상기 팽창성 코어와 열가소성 고분자 쉘을 포함하는 팽창성 입자 하나 이상이 용매와 혼합되어 음각화된 패턴을 갖는 기판에 제공되거나 또는
팽창성 코어와 열가소성 고분자 쉘을 포함하는 팽창성 입자 하나 이상을 건식으로 제공하는 고분자 중공 입자의 제조방법.
According to claim 1,
The first step,
One or more expandable particles comprising the expandable core and a thermoplastic polymer shell are mixed with a solvent to be provided on a substrate having an intaglio pattern, or
Method for producing hollow polymer particles, which dryly provide one or more expandable particles comprising an expandable core and a thermoplastic polymer shell.
제1항에 있어서,
상기 제3단계에서 열처리는 50 내지 170℃에서 실시하는 고분자 중공 입자의 제조방법.
According to claim 1,
In the third step, the heat treatment is performed at 50 to 170°C.
제1항에 있어서,
상기 발포제는 열가소성 수지 고분자 쉘의 열가소성 수지의 연화점 온도 이하에서 가스상이 되는 저비점의 비불소계 탄화수소 화합물을 포함하는 고분자 중공 입자의 제조방법.
According to claim 1,
The blowing agent is a method for producing hollow polymer particles containing a low-boiling non-fluorine-based hydrocarbon compound that becomes a gas phase at a temperature below the softening point temperature of the thermoplastic resin of the thermoplastic polymer shell.
제1항에 있어서,
상기 팽창성 입자의 열가소성 고분자 쉘에서 열가소성 수지는 중합성 모노머로부터 얻어진 고분자 또는 중합성 모노머와 가교제의 반응 생성물로 얻어진 고분자이며,
상기 중합성 모노머는 니트릴계 모노머, 카르복실산계 모노머, (메타)아크릴산계 에스테르 모노머, 아크릴아미드계 모노머, 말레이미드계 모노머, 비닐에테르계 모노머, 비닐케톤계 모노머, 방향족 디비닐계 모노머, N-비닐계 모노머, 할로겐화 비닐계 모노머 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이고,
상기 가교제는 메타크릴산알릴, 트리아크릴포르말, 트리알릴이소시아네이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 1,9-노난디올디(메타)아크릴레이트, 1, 10-데칸디올디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트, 글리세롤디메타크릴레이트, 디메틸올-트리시클로데칸디아크릴레이트, 펜타에리스리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라아크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트, 네오펜틸글리콜아크릴산안식향산에스테르, 트리메틸올프로판아크릴산안식향산에스테르, 2-히드록시-3-아크릴로일옥시프로필메타크릴레이트, 히드록시피바란산네오펜틸글리콘디아크릴레이트, 디 트리메틸올프로판테트라아크릴레이트, 2-부틸-2-에틸-1,3-프로판디올디아크릴레이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 고분자 중공 입자의 제조방법.
According to claim 1,
In the thermoplastic polymer shell of the expandable particles, the thermoplastic resin is a polymer obtained from a polymerizable monomer or a polymer obtained as a reaction product of a polymerizable monomer and a crosslinking agent,
The polymerizable monomer is a nitrile monomer, carboxylic acid monomer, (meth)acrylic acid ester monomer, acrylamide monomer, maleimide monomer, vinyl ether monomer, vinyl ketone monomer, aromatic divinyl monomer, N- At least one selected from the group consisting of vinyl monomers, vinyl halide monomers, and combinations thereof,
The crosslinking agent is allyl methacrylate, triacrylic formal, triallyl isocyanate, ethylene glycol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, 1,4- Butanediol di(meth)acrylate, 1,9-nonanediol di(meth)acrylate, 1, 10-decanediol di(meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, neopentyl glycol di(meth) Acrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, glycerol dimethacrylate, dimethylol-tricyclodecane diacrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, neo Pentyl glycol acrylic acid benzoic acid ester, trimethylolpropane acrylic acid benzoic acid ester, 2-hydroxy-3-acryloyloxypropyl methacrylate, hydroxypibaranoic acid neopentyl glycol diacrylate, di trimethylolpropane tetraacrylate, 2 -Butyl-2-ethyl-1,3-propanediol diacrylate and a method for producing polymer hollow particles comprising any one selected from the group consisting of combinations thereof.
제1항에 있어서,
상기 팽창성 입자의 열가소성 고분자 수지 쉘의 열가소성 수지는 (메타)아크릴계 제1반복단위, 니트릴계 제2반복단위 및 상기 (메타)아크릴계 제1반복단위와 니트릴계 제2반복단위와 반응성을 갖지 않는 제3반복단위를 포함하는 터폴리머를 포함하며,
상기 (메타)아크릴계 제1반복단위의 함량은 반복단위 총함량을 기준으로 하여 10 내지 50중량%, 니트릴계 제2반복단위의 함량은 제1반복단위, 제2반복단위 및 제3반복단위의 총함량을 기준으로 하여 30 내지 80중량%이고, 상기 제3반복단위의 함량은 10 내지 50중량%인 고분자 중공 입자의 제조방법.
According to claim 1,
The thermoplastic resin of the thermoplastic polymer resin shell of the expandable particles is a (meth)acrylic first repeating unit, a nitrile-based second repeating unit, and the (meth)acrylic first repeating unit and a nitrile-based second repeating unit that are not reactive. Terpolymer containing 3 repeat units,
The content of the (meth)acrylic first repeating unit is 10 to 50% by weight based on the total content of the repeating units, and the content of the nitrile second repeating unit is the first repeating unit, the second repeating unit, and the third repeating unit. 30 to 80% by weight based on the total content, the content of the third repeating unit 10 to 50% by weight of the method for producing hollow polymer particles.
제1항에 있어서,
상기 팽창성 입자에서 발포제는 프로판, 프로필렌, 부텐, 노르말부탄, 이소부탄, 이소펜탄, 네오펜탄, 노르말펜탄, 노르말헥산, 이소헥산, 헵탄, 옥탄, 석유에테르, 메탄의 할로겐화물, 테트라알킬실란, 아조디카르본아미드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 고분자 중공 입자의 제조방법.
According to claim 1,
The blowing agent in the expandable particles is propane, propylene, butene, normal butane, isobutane, isopentane, neopentane, normal pentane, normal hexane, isohexane, heptane, octane, petroleum ether, methane halide, tetraalkylsilane, azo Method for producing hollow polymer particles comprising any one selected from the group consisting of dicarbonamide and combinations thereof.
제1항에 있어서,
상기 음각화된 패턴을 갖는 기판에 라인 또는 홀 패턴이 형성되어 고분자 중공 입자의 적어도 일 면에 라인 또는 홀 패턴이 형성되는 고분자 중공 입자의 제조방법.
According to claim 1,
A method of manufacturing polymer hollow particles in which line or hole patterns are formed on a substrate having the intaglio pattern to form line or hole patterns on at least one surface of the polymer hollow particles.
제1항에 있어서,
상기 제조방법에 따라 얻어진 고분자 중공 입자의 비중은 0.001 내지 1g/cm3이고, 단분산형 입자인 고분자 중공 입자의 제조방법.
According to claim 1,
The specific gravity of the polymer hollow particles obtained according to the above production method is 0.001 to 1 g/cm 3 , and the method for producing the polymer hollow particles as monodispersed particles.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 제조되어 팽창성 코어와 열가소성 고분자 쉘을 포함하는 단분산형 입자이며, 비중이 0.001 내지 1g/cm3 인 고분자 중공 입자.Claims 1 to 10 is a monodispersed type particle manufactured according to the method of any one of claims 1 to 10, comprising an expandable core and a thermoplastic polymer shell, and having a specific gravity of 0.001 to 1 g/cm 3 . 제11항에 있어서,
상기 고분자 중공 입자의 분산도는 5% 이하인 고분자 중공 입자.
The method of claim 11,
The dispersion degree of the hollow polymer particles is 5% or less polymer hollow particles.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 제조되어 팽창성 코어와 열가소성 고분자 쉘을 포함하는 단분산형 입자이며, 비중이 0.001 내지 1g/cm3 인 고분자 중공 입자; 및
전자전도성 물질, 전자파 차폐 성능을 갖는 물질, 열전자전도성 물질 및 고분자 수지 중에서 선택된 하나 이상의 물질을 포함하는 복합체.
Claims 1 to 10 of the monodispersed-type particles are prepared according to any one of the manufacturing method, including an expandable core and a thermoplastic polymer shell, specific gravity of 0.001 to 1g / cm 3 polymer hollow particles; And
A composite comprising at least one material selected from an electron conductive material, a material having electromagnetic wave shielding performance, a thermal electron conductive material, and a polymer resin.
제13항에 있어서,
상기 복합체는 고분자 중공 입자; 및 상기 고분자 중공 입자의 표면에 배치된 전자전도성 물질, 전자파 차폐 성능을 갖는 물질, 열전자전도성 물질 및 고분자 수지 중에서 선택된 하나 이상의 물질을 함유한 코팅막을 함유한 구조를 갖거나 또는
상기 복합체는 고분자 중공 입자와, 전자전도성 물질, 전자파 차폐 성능을 갖는 물질, 열전자전도성 물질, 고분자 수지 중에서 선택된 하나 이상의 물질이 복합화된 구조를 갖는 복합체.
The method of claim 13,
The composite is a polymer hollow particle; And a structure containing a coating film containing at least one material selected from among the electroconductive material disposed on the surface of the polymer hollow particle, a material having electromagnetic wave shielding performance, a thermoelectroconductive material, and a polymer resin, or
The composite is a composite having a structure in which one or more materials selected from polymer hollow particles, an electron conductive material, a material having electromagnetic wave shielding performance, a thermal electron conductive material, and a polymer resin are complexed.
제13항에 있어서,
상기 고분자 중공 입자의 분산도는 5% 이하인 복합체.
The method of claim 13,
The dispersion degree of the hollow polymer particles is 5% or less.
제1항에 있어서, 상기 팽창된 고분자 입자는 단일 입자 또는 일체형 입자(one-body particle)인 고분자 중공 입자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the expanded polymer particles are single particles or one-body particles. 제1항에 있어서, 상기 고분자 중공 입자에 불소계 물질로 표면처리를 실시하는 단계를 더 포함하며, 상기 불소계 물질인 1,1-다이플로로에탄인 분자 중공 입자의 제조방법. The method of claim 1, further comprising subjecting the polymer hollow particles to a surface treatment with a fluorine-based material, wherein the fluorine-based material is 1,1-difluoroethane.
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