KR102163000B1 - Color change dye for ammonia gas detection and an ammonia gas detection sensor including the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 암모니아 가스 감지용 색변화 염료 및 그를 포함하는 암모니아 가스 감지 센서에 관한 것으로, 디메틸 페놀기(Dimetyl phenol group)를 포함하여 유해가스 환경에서 민감도가 우수한 암모니아 가스 감지용 색변화 염료 및 암모니아 가스 감지 센서에 관한 것이다. 본 발명의 암모니아 가스 감지용 색변화 염료는 종래기술과는 다르게 디메틸 페놀기(Dimetyl phenol group)를 포함하여, 유해가스 환경에서 민감도가 우수한 효과가 있다. 또한, 본 발명의 암모니아 가스 감지용 염료 용액 조성물은 상기 염료를 필름, 섬유, 종이 등 다양한 소재에 적용할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 암모니아 가스 감지용 센서는 상기 염료를 포함하여 유해가스 환경에서 민감도가 우수한 효과가 있다.The present invention relates to a color change dye for detecting ammonia gas and an ammonia gas detection sensor including the same, including a dimethyl phenol group, and a color change dye and ammonia gas for detecting ammonia gas having excellent sensitivity in a hazardous gas environment It relates to detection sensors. Unlike the prior art, the color change dye for detecting ammonia gas of the present invention includes a dimethyl phenol group, and thus has excellent sensitivity in a hazardous gas environment. In addition, the dye solution composition for detecting ammonia gas of the present invention has the effect of being able to apply the dye to various materials such as films, fibers, and paper. In addition, the sensor for detecting ammonia gas of the present invention has excellent sensitivity in a hazardous gas environment including the dye.

Description

암모니아 가스 감지용 색변화 염료 및 그를 포함하는 암모니아 가스 감지 센서{Color change dye for ammonia gas detection and an ammonia gas detection sensor including the same} Color change dye for ammonia gas detection and an ammonia gas detection sensor including the same

본 발명은 암모니아 가스 감지용 색변화 염료 및 그를 포함하는 암모니아 가스 감지 센서에 관한 것으로, 디메틸 페놀기(Dimetyl phenol group)를 포함하여 유해가스 환경에서 민감도가 우수한 암모니아 가스 감지용 색변화 염료 및 암모니아 가스 감지 센서에 관한 것이다. The present invention relates to a color change dye for detecting ammonia gas and an ammonia gas detection sensor including the same, including a dimethyl phenol group, and a color change dye and ammonia gas for detecting ammonia gas having excellent sensitivity in a hazardous gas environment It relates to detection sensors.

최근 인간의 생활환경에 존재하는 유해가스 및 대기환경에 대한 관심이 고조되면서 환경유해가스를 손쉽게 감지할 수 있는 방법의 필요성이 중요하게 인식되고 있다.Recently, as interest in harmful gas and atmospheric environment existing in human life environment has increased, the need for a method that can easily detect environmentally harmful gas is recognized as important.

그 중, 암모니아 가스는 생활환경 내 존재하는 인체에 유해한 자극성 악취물질로써, 암모니아의 배출원은 농경지 및 가축사육 등 농업부문뿐만 아니라, 도시 인근에 위치하고 있는 하수처리장, 차량배기가스 등도 있으며, 대기 중 허용농도가 50ppm으로 제한되어 있다.Among them, ammonia gas is an irritating odor that is harmful to the human body existing in the living environment, and the source of ammonia is not only agricultural sectors such as farmland and livestock breeding, but also sewage treatment plants and vehicle exhaust gas located near cities. The concentration is limited to 50 ppm.

특히, 암모니아는 대기 중에서 통상 알칼리성이지만, 대기 중의 질산이나 황산 등과 같은 산성 대기오염물질과 반응하여 입자상 물질인 질산암모늄(NH4NO3), 황산암모늄(NH4HSO4) 등의 생성에 관여한다.In particular, ammonia is usually alkaline in the atmosphere, but reacts with acidic air pollutants such as nitric acid or sulfuric acid in the atmosphere and is involved in the formation of particulate matter such as ammonium nitrate (NH 4 NO 3 ) and ammonium sulfate (NH 4 HSO 4 ). .

이와 같은 2차 생성 입자상 물질은 대부분 미세입자(PM2.5)로서 가시거리를 저하시키고 인간의 호흡기 건강에 잠재적인 악영향을 미치게 된다. 따라서, 암모니아 가스 존재 또는 유출 여부를 빠르게 감지하고 사전에 차단할 수 있는 시설의 개발이 시급하다 할 것이다.These secondary-generated particulate matters are mostly microparticles (PM2.5), which lower the line of sight and have a potential adverse effect on human respiratory health. Therefore, it is urgent to develop a facility that can quickly detect the presence or leakage of ammonia gas and block it in advance.

한편, 기존의 암모니아 가스 감지 기술로써 WO3 모물질에 Au가 첨가된 감지물질을 이용하여 저농도의 암모니아 가스를 감지하는 가스센서가 보고된 바 있다(T. Maekawa, K. Tamaki, N. Miura and N. Yamazoe, Chem. lett., p 639-642(1992)).Meanwhile, as a conventional ammonia gas detection technology, a gas sensor that detects low concentration ammonia gas by using a detection material in which Au is added to the WO 3 parent material has been reported (T. Maekawa, K. Tamaki, N. Miura and N. Yamazoe, Chem. lett., p 639-642 (1992)).

이처럼 가스 감지가 가능한 것은 금속산화물 반도체 내료 내에 첨가된 귀금속 입자나 금속산화물 입자는 소자의 미세조직을 변화시키거나(Heiland, G. and Kohl, D., Chem. Sen. Tech., 1, pp. 15-38(1998))(Oh, S. W., Kim, Y. H., Yoo, D. J., S. M. and Park, S. J., Sens. Actuators B, 13, 400-403(1993)), 가연성 가스에 대한 감도가 증가하기 때문이다(P. J. Shaver, Appl. Phys. Lett., 11, 255(1967)). 이 중 귀금속 촉매물질들은 전기적 촉매 기능으로 작용한다(Kim, C. S., Lad, R. J., and Tripp, C. P., Sens. Actuators B, 76, pp. 442-448(2001)).Gas detection is possible because noble metal particles or metal oxide particles added to the metal oxide semiconductor material change the microstructure of the device (Heiland, G. and Kohl, D., Chem. Sen. Tech., 1, pp. 15-38(1998))(Oh, SW, Kim, YH, Yoo, DJ, SM and Park, SJ, Sens.Actuators B, 13, 400-403(1993)), due to increased sensitivity to combustible gases Ida (PJ Shaver, Appl. Phys. Lett., 11, 255 (1967)). Among them, noble metal catalysts act as electrical catalysts (Kim, C. S., Lad, R. J., and Tripp, C. P., Sens. Actuators B, 76, pp. 442-448 (2001)).

이 외에도, 종래의 암모니아 가스 감지 기술로 국내 공개특허공보 공개번호 제2003-0061243호의 "암모니아 가스 검지용 반도체식 박막 가스 센서의 제조방법 및 센서 소자" 등이 공지된 바 있다.In addition, as a conventional ammonia gas detection technology, “a method of manufacturing a semiconductor thin film gas sensor for detecting ammonia gas and a sensor element” of Korean Patent Publication No. 2003-0061243 has been known.

본 발명의 목적은 디메틸 페놀기(Dimetyl phenol group)를 포함하여 유해가스 환경에서 민감도가 우수한 암모니아 가스 감지용 색변화 염료를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a color change dye for detecting ammonia gas having excellent sensitivity in a hazardous gas environment, including a dimethyl phenol group.

또한, 상기 염료를 포함하고, 상기 염료가 필름, 섬유, 종이 등 다양한 소재에 적용될 수 있도록 하는 암모니아 가스 감지용 염료 용액 조성물을 제공하는 데 있다.In addition, it is to provide a dye solution composition for detecting ammonia gas, including the dye, and allowing the dye to be applied to various materials such as film, fiber, and paper.

또한, 상기 염료를 포함하는 유해가스 환경에서 민감도가 우수한 암모니아 가스 감지 센서를 제공하는 데 있다.In addition, it is to provide a sensor for detecting ammonia gas having excellent sensitivity in a harmful gas environment including the dye.

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암모니아 가스 감지용 색변화 염료를 제공한다.The present invention provides a color changing dye for detecting ammonia gas comprising a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018112482382-pat00001
Figure 112018112482382-pat00001

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

R1 내지 R4는 서로 같거나 다르고, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소원자, 히드록시기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기이다.R 1 to R 4 are the same as or different from each other, and R 1 to R 4 are each independently a hydrogen atom, a hydroxy group, or a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group.

상기 화합물은 하기 화학식 2 또는 3으로 표시될 수 있다. The compound may be represented by the following Chemical Formula 2 or 3.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112018112482382-pat00002
Figure 112018112482382-pat00002

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112018112482382-pat00003
Figure 112018112482382-pat00003

상기 화학식 2 및 화학식 3에서,In Formula 2 and Formula 3,

R1 내지 R4는 서로 같거나 다르고, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기이다. R 1 to R 4 are the same as or different from each other, and R 1 to R 4 are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group.

R1 내지 R4는 알킬기일 수 있다. R 1 to R 4 may be an alkyl group.

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암모니아 가스 감지용 색변화 염료 0.01 내지 0.1 중량부; 용매 10 내지 100 중량부; 및 고분자 바인더 1 내지 10 중량부;를 포함하는 암모니아 가스 감지용 염료 용액 조성물을 제공한다. The present invention comprises 0.01 to 0.1 parts by weight of a color change dye for ammonia gas detection comprising a compound represented by the following formula (1); 10 to 100 parts by weight of a solvent; And 1 to 10 parts by weight of a polymeric binder; It provides a dye solution composition for detecting ammonia gas.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018112482382-pat00004
Figure 112018112482382-pat00004

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

R1 내지 R4는 서로 같거나 다르고, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소원자, 히드록시기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기이다.R 1 to R 4 are the same as or different from each other, and R 1 to R 4 are each independently a hydrogen atom, a hydroxy group, or a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group.

상기 용매가 메탄올, 디메틸포름아미드(N,N-Dimethyl Formamide, DMF), 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran, THF), 디그림(Diglyme), 디메틸설폭사이드(Dimethyl sulfoxide, DMSO) 및 디메톡시에탄(dimethoxyethane, DME) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. The solvent is methanol, dimethyl formamide (N,N-Dimethyl Formamide, DMF), tetrahydrofuran (THF), Diglyme, dimethyl sulfoxide (DMSO) and dimethoxyethane (dimethoxyethane, DME) may include one or more selected from.

상기 고분자 바인더가 에틸셀룰로오스, 에틸아세테이트, 메틸 셀룰로오스, 카르복시 메틸 셀룰로오스, 에틸아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트, 나이트로 셀룰로오스, 폴리비닐피놀리돈, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴나이트릴, 폴리메칠메타아크렐레이트 및 폴리비닐아세테이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. The polymeric binder is ethyl cellulose, ethyl acetate, methyl cellulose, carboxy methyl cellulose, ethyl acetate, cellulose acetate, nitro cellulose, polyvinyl pinolidone, polyvinyl alcohol, polyacryl nitrile, polymethylmethacrelate and poly It may contain at least one selected from vinyl acetate.

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암모니아 가스 감지 센서를 제공한다.The present invention provides a sensor for detecting ammonia gas comprising a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018112482382-pat00005
Figure 112018112482382-pat00005

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

R1 내지 R4는 서로 같거나 다르고, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소원자, 히드록시기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기이다.R 1 to R 4 are the same as or different from each other, and R 1 to R 4 are each independently a hydrogen atom, a hydroxy group, or a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group.

상기 암모니아 가스 감지 센서가 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 고분자 필름 또는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 코팅된 섬유를 포함할 수 있다. The ammonia gas detection sensor may include a polymer film including the compound represented by Formula 1 or a fiber coated with the compound represented by Formula 1.

상기 고분자 필름이 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose Acetate, CA), 에틸 셀룰로오스 (Ethyl Cellulose, EC), 메틸 셀룰로오스(Methyl Cellulose, MC), 카르복시메틸 셀룰로오스 (Carboxymethyl Cellulose, CMC) 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌이민 (Polyethylene imine, PEI) 폴리에틸렌옥사이드(Polyethylene oxide, PEO), 폴리비닐피놀리돈(Polyvinylpyrrolidone, PVP), 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate, PVAc), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리비닐 부티랄 (Polyvinyl butyral, PVB), 폴리아크닐나이트릴(Polyacrylonitrile, PAN), 폴리메칠메타아크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리스타일렌(Polystyrene, PS) 및 폴리비닐리덴 플루오라이드 (Polyvinylidene fluoride, PVDF) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. The polymer film is a cellulose acetate (Cellulose Acetate, CA), ethyl cellulose (Ethyl Cellulose, EC), methyl cellulose (Methyl Cellulose, MC), carboxymethyl cellulose (Carboxymethyl Cellulose, CMC) polyethylene terephthalate (Polyethylene terephthalate, PET), Polyethylene imine (PEI) Polyethylene oxide (PEO), Polyvinylpyrrolidone (PVP), Polyvinyl acetate (PVAc), Polyvinyl alcohol (PVA), Polyvinyl Butyral (PVB), polyacrylonitrile (PAN), polymethylmethacrylate (PMMA), polystyrene (PS) and polyvinylidene fluoride (PVDF) It may include one or more selected from among.

상기 섬유는 폴리에스테르(Polyester), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리스티렌(polystylene), 폴리비닐알코올(polyvinylalchol), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리락트산(polylactic acid), 폴리에틸렌옥사이드(polyethyleneoxide), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리염화비닐(polyvinylchloride), 폴리카보네이트, 폴리이더이미드(polyetherimide), 폴리이더술폰(polyesthersulphone), 폴리벤지미다졸(polybenzimidazol), 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리부틸렌테레프탈레이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. The fibers are polyester, polyurethane, polystylene, polyvinylalchol, polymethyl methacrylate, polylactic acid, polyethylene oxide, Polyvinyl acetate, polyacrylic acid, polycaprolactone, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylchloride, polycarbonate, polyee It may include at least one selected from polyetherimide, polyesthersulphone, polybenzimidazol, polyethylene terephthalate, and polybutylene terephthalate.

본 발명은 하기 화학식 4로 표시되는 화합물과 하기 화학식 5로 표시되는 화합물을 반응시켜 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 암모니아 가스 감지용 색변화 염료의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing a color change dye for detecting ammonia gas, which reacts a compound represented by the following formula (4) with a compound represented by the following formula (5) to prepare a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018112482382-pat00006
Figure 112018112482382-pat00006

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

R1 내지 R4는 서로 같거나 다르고, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소원자, 히드록시기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기이다.R 1 to R 4 are the same as or different from each other, and R 1 to R 4 are each independently a hydrogen atom, a hydroxy group, or a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group.

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112018112482382-pat00007
Figure 112018112482382-pat00007

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112018112482382-pat00008
Figure 112018112482382-pat00008

상기 암모니아 가스 감지용 염료의 제조방법은 (a) 상기 화학식 4로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 5로 표시되는 화합물을 용매에 용해시켜 혼합용액을 제조하는 단계; (b) 상기 혼합용액에 촉매를 첨가하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 혼합물을 가열하여 반응시키는 단계;를 포함할 수 있다. The manufacturing method of the dye for detecting ammonia gas includes the steps of: (a) dissolving the compound represented by Formula 4 and the compound represented by Formula 5 in a solvent to prepare a mixed solution; (b) preparing a mixture by adding a catalyst to the mixed solution; And (c) heating the mixture to react.

상기 용매는 아세톤, 알코올, 아세톤, 알코올, 톨루엔, 벤젠, 헥산, 나프탈렌, 에틸벤젠, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 디클로로메탄, 디메틸포름아마이드, 디메틸아민, 디메틸아세트아미드, 테트라클로로메탄, 사이클로헥산, 사염화탄소 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다. The solvent is acetone, alcohol, acetone, alcohol, toluene, benzene, hexane, naphthalene, ethylbenzene, chlorobenzene, dichlorobenzene, dichloromethane, dimethylformamide, dimethylamine, dimethylacetamide, tetrachloromethane, cyclohexane, carbon tetrachloride It may be one or more selected from among.

상기 촉매가 H2SO4 (Sulfuric acid), HCl (Hydrochloric acid), CH3COOH (Acetic acid), HNO3 (Nitric Acid), Oleum (fuming sulfuric acid), HF (Hydrofluoric acid) 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다. The catalyst is at least one selected from H 2 SO 4 (Sulfuric acid), HCl (Hydrochloric acid), CH 3 COOH (Acetic acid), HNO 3 (Nitric Acid), Oleum (fuming sulfuric acid), HF (Hydrofluoric acid) I can.

단계 c가 90 내지 200℃의 온도에서 수행될 수 있다. Step c may be carried out at a temperature of 90 to 200 °C.

본 발명은 상기 암모니아 가스 감지용 염료의 제조방법을 포함하는 암모니아 가스 감지 센서의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method of manufacturing an ammonia gas detection sensor including the manufacturing method of the ammonia gas detection dye.

상기 암모니아 가스 감지 센서의 제조방법이, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 고분자를 포함하는 용매에 용해시킨 후, 기판 상에 스핀 코팅하여 고분자 필름을 제조하는 단계를 포함할 수 있다. The method of manufacturing the ammonia gas detection sensor may include dissolving a compound represented by Formula 1 below in a solvent containing a polymer, and then spin coating on a substrate to prepare a polymer film.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018112482382-pat00009
Figure 112018112482382-pat00009

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

R1 내지 R4는 서로 같거나 다르고, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소원자, 히드록시기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기이다.R 1 to R 4 are the same as or different from each other, and R 1 to R 4 are each independently a hydrogen atom, a hydroxy group, or a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group.

상기 암모니아 가스 감지 센서의 제조방법이, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암모니아 가스 감지용 색변화 염료 0.01 내지 0.1 중량부; 용매 10 내지 100중량부; 및 고분자 바인더 1 내지 10 중량부;를 포함하는 암모니아 가스 감지용 염료 용액 조성물을 섬유에 스크린 프린팅(screen printing)하여 코팅하는 단계를 포함할 수 있다. The manufacturing method of the ammonia gas detection sensor, 0.01 to 0.1 parts by weight of a color change dye for ammonia gas detection comprising a compound represented by the following formula (1); 10 to 100 parts by weight of a solvent; And 1 to 10 parts by weight of a polymeric binder; and coating a dye solution composition for detecting ammonia gas on the fiber by screen printing.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018112482382-pat00010
Figure 112018112482382-pat00010

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

R1 내지 R4는 서로 같거나 다르고, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소원자, 히드록시기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기이다.R 1 to R 4 are the same as or different from each other, and R 1 to R 4 are each independently a hydrogen atom, a hydroxy group, or a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group.

본 발명의 암모니아 가스 감지용 색변화 염료는 종래기술과는 다르게 디메틸 페놀기(Dimetyl phenol group)를 포함하여, 유해가스 환경에서 민감도가 우수한 효과가 있다.Unlike the prior art, the color change dye for detecting ammonia gas of the present invention includes a dimethyl phenol group, and thus has excellent sensitivity in a hazardous gas environment.

또한, 본 발명의 암모니아 가스 감지용 염료 용액 조성물은 상기 염료를 필름, 섬유, 종이 등 다양한 소재에 적용할 수 있는 효과가 있다. In addition, the dye solution composition for detecting ammonia gas of the present invention has the effect of being able to apply the dye to various materials such as films, fibers, and paper.

또한, 본 발명의 암모니아 가스 감지 센서는 상기 염료를 포함하여 유해가스 환경에서 민감도가 우수한 효과가 있다. In addition, the ammonia gas detection sensor of the present invention has excellent sensitivity in a hazardous gas environment including the dye.

도 1은 실시예 1에 따라 제조된 화합물의 FTIR 분석 결과이다.
도 2는 실시예 2에 따라 제조된 화합물의 FTIR 분석 결과이다.
도 3은 실시예 1에 따라 제조된 화합물의 NMR 분석 결과이다.
도 4는 실시예 2에 따라 제조된 화합물의 NMR 분석 결과이다.
도 5는 필름 실시예 1에 따라 제조된 고분자 필름의 암모니아 노출 전후의 UV-vis 분석 결과이다.
도 6은 필름 실시예 2에 따라 제조된 고분자 필름의 암모니아 노출 전후의 UV-vis 분석 결과이다.
도 7은 필름 실시예 1 및 2에 따라 제조된 고분자 필름을 포함하는 암모니아 가스 감지 센서의 구조이다.
도 8은 필름 실시예 1(Dye 1) 및 2(Dye 2)에 따라 제조된 고분자 필름의 암모니아 가스 노출 전후의 색깔 변화를 보여주는 사진이다.
1 is an FTIR analysis result of a compound prepared according to Example 1.
2 is an FTIR analysis result of a compound prepared according to Example 2.
3 is an NMR analysis result of a compound prepared according to Example 1.
4 is an NMR analysis result of a compound prepared according to Example 2.
5 is a result of UV-vis analysis of a polymer film prepared according to Film Example 1 before and after exposure to ammonia.
6 is a result of UV-vis analysis of a polymer film prepared according to Film Example 2 before and after exposure to ammonia.
7 is a structure of an ammonia gas detection sensor including a polymer film prepared according to Film Examples 1 and 2.
8 is a photograph showing a color change before and after exposure to ammonia gas of a polymer film prepared according to Film Examples 1 (Dye 1) and 2 (Dye 2).

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention.

그러나, 이하의 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.However, the following description is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, and in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. .

본원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, elements, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features or It is to be understood that the possibility of the presence or addition of numbers, steps, actions, elements, or combinations thereof is not preliminarily excluded.

또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. In addition, terms including ordinal numbers such as first and second to be used hereinafter may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 "형성되어" 있다거나 "적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어 있거나 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, when a component is referred to as being "formed" or "stacked" on another component, it may be formed or stacked by being directly attached to the front surface or one surface on the surface of the other component. It should be understood that there may be more other components in the.

상기 "치환된"이란 적어도 하나의 수소원자가 중수소, C1 내지 C30 알킬기, C3 내지 C30 시클로알킬기, C2 내지 C30 헤테로시클로알킬기, C1 내지 C30 할로겐화알킬기, C6 내지 C30 아릴기, C1 내지 C30 헤테로아릴기, C1 내지 C30 알콕시기, C2 내지 C30 알케닐기, C2 내지 C30 알키닐기, C6 내지 C30 아릴옥시기, 실릴옥시기(-OSiH3), -OSiR1H2(R1은 C1 내지 C30 알킬기 또는 C6 내지 C30 아릴기), -OSiR1R2H(R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C30 알킬기 또는 C6 내지 C30 아릴기), -OSiR1R2R3, (R1, R2, 및 R3는 각각 독립적으로 C1 내지 C30 알킬기 또는 C6 내지 C30 아릴기), C1 내지 C30 아실기, C2 내지 C30 아실옥시기, C2 내지 C30 헤테로아릴옥시기, C1 내지 C30 술포닐기, C1 내지 C30 알킬티올기, C6 내지 C30 아릴티올기, C1 내지 C30 헤테로시클로티올기, C1 내지 C30 인산아마이드기, 실릴기(-SiH3), -SiR1H2(R1은 C1 내지 C30 알킬기 또는 C6 내지 C30 아릴기), -SiR1R2H(R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C30 알킬기 또는 C6 내지 C30 아릴기), -SiR1R2R3, (R1, R2, 및 R3는 각각 독립적으로 C1 내지 C30 알킬기 또는 C6 내지 C30 아릴기), 아민기-NRR'(여기에서, R 및 R'은 각각 독립적으로, 수소 원자, C1 내지 C30 알킬기, 및 C6 내지 C30 아릴기로 이루어진 군에서 선택되는 치환기임), 카르복실기, 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 아조기, 및 하이드록시기로 이루어진 군에서 선택되는 치환기로 치환된 것을 의미한다.The "substituted" means that at least one hydrogen atom is deuterium, a C1 to C30 alkyl group, a C3 to C30 cycloalkyl group, a C2 to C30 heterocycloalkyl group, a C1 to C30 halogenated alkyl group, a C6 to C30 aryl group, a C1 to C30 heteroaryl group, C1 to C30 alkoxy group, C2 to C30 alkenyl group, C2 to C30 alkynyl group, C6 to C30 aryloxy group, silyloxy group (-OSiH 3 ), -OSiR 1 H 2 (R 1 is a C1 to C30 alkyl group or C6 to C30 aryl group), -OSiR 1 R 2 H (R 1 and R 2 are each independently a C1 to C30 alkyl group or a C6 to C30 aryl group), -OSiR 1 R 2 R 3 , (R 1 , R 2 , and R 3 is each independently a C1 to C30 alkyl group or a C6 to C30 aryl group), a C1 to C30 acyl group, a C2 to C30 acyloxy group, a C2 to C30 heteroaryloxy group, a C1 to C30 sulfonyl group, a C1 to C30 alkylthiol group , C6 to C30 arylthiol group, C1 to C30 heterocyclothiol group, C1 to C30 phosphate amide group, silyl group (-SiH 3 ), -SiR 1 H 2 (R 1 is a C1 to C30 alkyl group or C6 to C30 aryl group ), -SiR 1 R 2 H (R 1 and R 2 are each independently a C1 to C30 alkyl group or a C6 to C30 aryl group), -SiR 1 R 2 R 3 , (R 1 , R 2 , and R 3 are each Independently, a C1 to C30 alkyl group or a C6 to C30 aryl group), an amine group-NRR' (wherein R and R'are each independently selected from the group consisting of a hydrogen atom, a C1 to C30 alkyl group, and a C6 to C30 aryl group Is a substituent), a carboxyl group, a halogen group, a cyano group, a nitro group, an azo group, and a substituent selected from the group consisting of a hydroxy group.

또한 상기 치환기 중 인접한 두 개의 치환기가 융합되어 포화 또는 불포화 고리를 형성할 수도 있다.In addition, two adjacent substituents among the substituents may be fused to form a saturated or unsaturated ring.

또한, 상기 "치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기" 또는 "치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기" 등에서의 상기 알킬기 또는 아릴기의 탄소수 범위는 상기 치환기가 치환된 부분을 고려하지 않고 비치환된 것으로 보았을 때의 알킬 부분 또는 아릴 부분을 구성하는 전체 탄소수를 의미하는 것이다. 예컨대, 파라 위치에 부틸기가 치환된 페닐기는 탄소수 4의 부틸기로 치환된 탄소수 6의 아릴기에 해당하는 것을 의미한다.In addition, the range of carbon number of the alkyl group or aryl group in the "substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group" or "substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group" etc. is unsubstituted without considering the portion where the substituent is substituted It refers to the total number of carbon atoms constituting the alkyl moiety or the aryl moiety when viewed as being formed. For example, a phenyl group in which a butyl group is substituted in the para position corresponds to an aryl group having 6 carbon atoms substituted with a butyl group having 4 carbon atoms.

본 명세서에서 "수소"란 별도의 정의가 없는 한, 일중수소, 이중수소, 또는 삼중수소를 의미한다. In the present specification, "hydrogen" refers to singlet hydrogen, dihydrogen, or tritium unless otherwise defined.

본 명세서에서 "알킬(alkyl)기"란 별도의 정의가 없는 한, 지방족 탄화수소기를 의미한다. In the present specification, "alkyl (alkyl) group" refers to an aliphatic hydrocarbon group unless otherwise defined.

알킬기는 어떠한 이중결합이나 삼중결합을 포함하고 있지 않은 "포화 알킬(saturated alkyl)기" 일 수 있다. The alkyl group may be a "saturated alkyl group" that does not contain any double bonds or triple bonds.

알킬기는 적어도 하나의 이중결합 또는 삼중결합을 포함하고 있는 "불포화 알킬(unsaturated alkyl)기"일 수도 있다. The alkyl group may be an "unsaturated alkyl group" including at least one double bond or triple bond.

알킬기는 C1 내지 C50 알킬기일 수 있다. 보다 구체적으로 알킬기는 C1 내지 C20 알킬기, C1 내지 C10 알킬기 또는 C1 내지 C6 알킬기일 수도 있다.The alkyl group may be a C1 to C50 alkyl group. More specifically, the alkyl group may be a C1 to C20 alkyl group, a C1 to C10 alkyl group, or a C1 to C6 alkyl group.

예를 들어, C1 내지 C4 알킬기는 알킬쇄에 1 내지 4 개의 탄소원자, 즉, 알킬쇄는 메틸, 에틸, 프로필, 이소-프로필, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸 및 t-부틸로 이루어진 군에서 선택됨을 나타낸다.For example, a C1 to C4 alkyl group has 1 to 4 carbon atoms in the alkyl chain, i.e., the alkyl chain is methyl, ethyl, propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, sec-butyl and t-butyl. It indicates that it is selected from the group consisting of.

구체적인 예를 들어 상기 알킬기는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 펜틸기, 헥실기, 에테닐기, 프로페닐기, 부테닐기, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기 등을 의미한다.For specific examples, the alkyl group is a methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, ethenyl group, propenyl group, butenyl group, cyclopropyl group, cyclo It means a butyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, etc.

"시클로알킬(cycloalkyl)기"는 모노시클릭 또는 융합고리 폴리시클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함한다.“Cycloalkyl groups” include monocyclic or fused ring polycyclic (ie, rings that share adjacent pairs of carbon atoms) functional groups.

"알콕시기"는 그 사슬내의 알킬기 부분이 상기 알킬기의 내용과 동일하다.In the "alkoxy group", the alkyl group portion in the chain is the same as that of the alkyl group.

이하, 본 발명의 암모니아 가스 감지용 색변화 염료에 대해 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, a color change dye for detecting ammonia gas of the present invention will be described in detail.

본 발명의 암모니아 가스 감지용 색변화 염료는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.The color change dye for detecting ammonia gas of the present invention includes a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018112482382-pat00011
Figure 112018112482382-pat00011

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

R1 내지 R4는 서로 같거나 다르고, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소원자, 히드록시기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기이다.R 1 to R 4 are the same as or different from each other, and R 1 to R 4 are each independently a hydrogen atom, a hydroxy group, or a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group.

상기 화합물은 하기 화학식 2 또는 3으로 표시될 수 있다. The compound may be represented by the following Chemical Formula 2 or 3.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112018112482382-pat00012
Figure 112018112482382-pat00012

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112018112482382-pat00013
Figure 112018112482382-pat00013

상기 화학식 2 및 화학식 3에서,In Formula 2 and Formula 3,

R1 내지 R4는 서로 같거나 다르고, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기이다. R 1 to R 4 are the same as or different from each other, and R 1 to R 4 are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group.

R1 내지 R4는 바람직하게는 알킬기일 수 있다. R 1 to R 4 may preferably be an alkyl group.

이하, 본 발명의 암모니아 가스 감지용 염료 용액 조성물에 대해 설명하도록 한다. Hereinafter, a dye solution composition for detecting ammonia gas of the present invention will be described.

본 발명의 암모니아 가스 감지용 염료 용액 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암모니아 가스 감지용 색변화 염료 0.01 내지 0.1 중량부; 용매 10 내지 100 중량부; 및 고분자 바인더 1 내지 10 중량부;를 포함한다.The dye solution composition for detecting ammonia gas of the present invention comprises 0.01 to 0.1 parts by weight of a color change dye for detecting ammonia gas comprising a compound represented by the following Formula 1; 10 to 100 parts by weight of a solvent; And 1 to 10 parts by weight of a polymeric binder.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018112482382-pat00014
Figure 112018112482382-pat00014

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

R1 내지 R4는 서로 같거나 다르고, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소원자, 히드록시기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기이다.R 1 to R 4 are the same as or different from each other, and R 1 to R 4 are each independently a hydrogen atom, a hydroxy group, or a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group.

상기 용매는 메탄올, 디메틸포름아미드(N,N-Dimethyl Formamide, DMF), 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran, THF), 디그림(Diglyme), 디메틸설폭사이드(Dimethyl sulfoxide, DMSO), 디메톡시에탄(dimethoxyethane, DME) 등이 가능하나, 바람직하게는 메탄올 및 디메틸포름아미드일 수 있다. The solvent is methanol, dimethylformamide (N,N-Dimethyl Formamide, DMF), tetrahydrofuran (THF), Diglyme, dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethoxyethane, DME) and the like are possible, but preferably methanol and dimethylformamide.

상기 고분자 바인더는 에틸셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스, 카르복시 메틸 셀룰로오스, 에틸아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트, 나이트로 셀룰로오스, 폴리비닐피놀리돈, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴나이트릴, 폴리메칠메타아크렐레이트, 폴리비닐아세테이트등이 가능하나, 바람직하게는 에틸셀룰로오스일 수 있다. The polymeric binder is ethyl cellulose, methyl cellulose, carboxy methyl cellulose, ethyl acetate, cellulose acetate, nitro cellulose, polyvinyl pinolidone, polyvinyl alcohol, polyacryl nitrile, polymethyl methacrelate, polyvinyl acetate, etc. Although this is possible, it may be preferably ethyl cellulose.

상기 암모니아 가스 감지용 염료 용액 조성물은은 가소제를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 가소제는 트리에틸시트레이트(Triethyl citrate), 디부틸 프탈레이트(Dibutyl phthalate), 다이아이소노닐 프탈레이트(Diisononyl phthalate), 다이아이소데실 프탈레이트(Diisodecyl phthalate), 벤질부틸 프탈레이트(Benzyl butyl phthalate), 폴리알킬렌 아디페이트(Polyalkylene adipates), 디에틸헥실프탈레이트(Diethylhexyl phthalate), 트리(2-에틸헥실)트리멜레이트 Tris(2-ethylhexyl) Trimellitate 등일 수 있고, 바람직하게는 트리에틸시트레이트일 수 있다.The dye solution composition for detecting ammonia gas may additionally include a plasticizer, and the plasticizer may include triethyl citrate, dibutyl phthalate, diisononyl phthalate, and diiso Diisodecyl phthalate, Benzyl butyl phthalate, polyalkylene adipates, diethylhexyl phthalate, tris(2-ethylhexyl)trimelate Tris(2-ethylhexyl) ) Trimellitate, etc., may be preferably triethyl citrate.

이하, 본 발명의 암모니아 가스 감지 센서 대해 설명하도록 한다. Hereinafter, an ammonia gas detection sensor of the present invention will be described.

본 발명의 암모니아 가스 감지 센서는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다. The ammonia gas detection sensor of the present invention includes a compound represented by Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018112482382-pat00015
Figure 112018112482382-pat00015

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

R1 내지 R4는 서로 같거나 다르고, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소원자, 히드록시기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기이다.R 1 to R 4 are the same as or different from each other, and R 1 to R 4 are each independently a hydrogen atom, a hydroxy group, or a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group.

상기 암모니아 가스 감지 센서가 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 고분자 필름 또는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 코팅된 섬유를 포함할 수 있다.The ammonia gas detection sensor may include a polymer film including the compound represented by Formula 1 or a fiber coated with the compound represented by Formula 1.

상기 고분자 필름은 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose Acetate, CA), 에틸 셀룰로오스 (Ethyl Cellulose, EC), 메틸 셀룰로오스(Methyl Cellulose, MC), 카르복시메틸 셀룰로오스 (Carboxymethyl Cellulose, CMC) 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌이민 (Polyethylene imine, PEI) 폴리에틸렌옥사이드(Polyethylene oxide, PEO), 폴리비닐피놀리돈(Polyvinylpyrrolidone, PVP), 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate, PVAc), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리비닐 부티랄 (Polyvinyl butyral, PVB), 폴리아크닐나이트릴(Polyacrylonitrile, PAN), 폴리메칠메타아크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리스타일렌(Polystyrene, PS), 폴리비닐리덴 플루오라이드 (Polyvinylidene fluoride, PVDF) 등을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 셀룰로오스 계열의 고분자 또는 폴리비닐피놀리돈을 포함할 수 있다. The polymer film is cellulose acetate (Cellulose Acetate, CA), ethyl cellulose (Ethyl Cellulose, EC), methyl cellulose (Methyl Cellulose, MC), carboxymethyl cellulose (Carboxymethyl Cellulose, CMC) polyethylene terephthalate (Polyethylene terephthalate, PET), Polyethylene imine (PEI) Polyethylene oxide (PEO), Polyvinylpyrrolidone (PVP), Polyvinyl acetate (PVAc), Polyvinyl alcohol (PVA), Polyvinyl Butyral (PVB), polyacrylonitrile (PAN), polymethylmethacrylate (PMMA), polystyrene (PS), polyvinylidene fluoride (PVDF) And the like, and preferably, a cellulose-based polymer or polyvinyl pinolidone.

상기 섬유는 폴리에스테르(Polyester), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리스티렌(polystylene), 폴리비닐알코올(polyvinylalchol), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리락트산(polylactic acid), 폴리에틸렌옥사이드(polyethyleneoxide), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리염화비닐(polyvinylchloride), 폴리카보네이트, 폴리이더이미드(polyetherimide), 폴리이더술폰(polyesthersulphone), 폴리벤지미다졸(polybenzimidazol), 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등일 수 있으며, 바람직하게는 폴리에스테르를 포함할 수 있다. The fibers are polyester, polyurethane, polystylene, polyvinylalchol, polymethyl methacrylate, polylactic acid, polyethylene oxide, Polyvinyl acetate, polyacrylic acid, polycaprolactone, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylchloride, polycarbonate, polyee It may be a polyetherimide (polyetherimide), polyether sulfone (polyesthersulphone), polybenzimidazol (polybenzimidazol), polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and the like, preferably polyester.

이하, 본 발명의 암모니아 가스 감지용 색변화 염료의 제조방법에 대해 설명하도록 한다. Hereinafter, a method of manufacturing a color changing dye for detecting ammonia gas according to the present invention will be described.

하기 화학식 4로 표시되는 화합물과 하기 화학식 5로 표시되는 화합물을 반응시켜 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조한다.A compound represented by the following Formula 1 is prepared by reacting a compound represented by the following Formula 4 with a compound represented by the following Formula 5.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112018112482382-pat00016
Figure 112018112482382-pat00016

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

R1 내지 R4는 서로 같거나 다르고, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소원자, 히드록시기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기이다.R 1 to R 4 are the same as or different from each other, and R 1 to R 4 are each independently a hydrogen atom, a hydroxy group, or a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group.

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112018112482382-pat00017
Figure 112018112482382-pat00017

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112018112482382-pat00018
Figure 112018112482382-pat00018

구체적으로, 상기 암모니아 가스 감지용 색변화 염료의 제조방법은 (a) 상기 화학식 4로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 5로 표시되는 화합물을 용매에 용해시켜 혼합용액을 제조하는 단계; (b) 상기 혼합용액에 촉매를 첨가하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 혼합물을 가열하여 반응시키는 단계;를 포함한다. Specifically, the method of preparing a color change dye for detecting ammonia gas comprises the steps of: (a) dissolving the compound represented by Formula 4 and the compound represented by Formula 5 in a solvent to prepare a mixed solution; (b) preparing a mixture by adding a catalyst to the mixed solution; And (c) heating the mixture to react.

상기 용매는 아세톤, 알코올, 톨루엔, 벤젠, 헥산, 나프탈렌, 에틸벤젠, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 디클로로메탄, 디메틸포름아마이드, 디메틸아민, 디메틸아세트아미드, 테트라클로로메탄, 사이클로헥산, 사염화탄소 등을 포함할 수 있다. The solvent may include acetone, alcohol, toluene, benzene, hexane, naphthalene, ethylbenzene, chlorobenzene, dichlorobenzene, dichloromethane, dimethylformamide, dimethylamine, dimethylacetamide, tetrachloromethane, cyclohexane, carbon tetrachloride, etc. I can.

상기 촉매는 H2SO4 (Sulfuric acid), HCl (Hydrochloric acid), CH3COOH (Acetic acid), HNO3 (Nitric Acid), H2SO4 (Sulfuric acid), Oleum (fuming sulfuric acid), HF (Hydrofluoric acid) 등을 포함할 수 있다.The catalyst is H 2 SO 4 (Sulfuric acid), HCl (Hydrochloric acid), CH 3 COOH (Acetic acid), HNO 3 (Nitric Acid), H 2 SO 4 (Sulfuric acid), Oleum (fuming sulfuric acid), HF (Hydrofluoric acid) and the like may be included.

단계 c는 90 내지 200℃의 온도에서 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 촉매의 종류에 따라 상기 온도는 달라질 수 있다. Step c may be performed at a temperature of 90 to 200°C, but is not limited thereto. The temperature may vary depending on the type of catalyst.

이하, 본 발명의 암모니아 가스 감지용 색변화 염료의 제조방법을 포함하는 암모니아 가스 감지 센서의 제조방법에 대해 설명하도록 한다. Hereinafter, a method of manufacturing an ammonia gas sensing sensor including a method of manufacturing a color changing dye for sensing ammonia gas according to the present invention will be described.

본 발명의 암모니아 가스 감지 센서는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 고분자 필름을 형성하거나, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 섬유에 코팅하여 제조할 수 있다. The ammonia gas detection sensor of the present invention may be prepared by forming a polymer film including the compound represented by Formula 1 or coating the compound represented by Formula 1 on fibers.

구체적으로, 상기 고분자 필름은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 고분자를 포함하는 용매에 용해시킨 후, 기판 상에 스핀 코팅하여 제조할 수 있다. Specifically, the polymer film may be prepared by dissolving the compound represented by Chemical Formula 1 in a solvent containing a polymer and then spin coating on a substrate.

상기 고분자는 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose Acetate, CA), 에틸 셀룰로오스 (Ethyl Cellulose, EC), 메틸 셀룰로오스(Methyl Cellulose, MC), 카르복시메틸 셀룰로오스 (Carboxymethyl Cellulose, CMC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌이민 (Polyethylene imine, PEI) 폴리에틸렌옥사이드(Polyethylene oxide, PEO), 폴리비닐피놀리돈(Polyvinylpyrrolidone, PVP), 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate, PVAc), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리비닐 부티랄 (Polyvinyl butyral, PVB), 폴리아크닐나이트릴(Polyacrylonitrile, PAN), 폴리메칠메타아크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리스타일렌(Polystyrene, PS), 폴리비닐리덴 플루오라이드 (Polyvinylidene fluoride, PVDF) 등이 가능하다. The polymer is cellulose acetate (Cellulose Acetate, CA), ethyl cellulose (Ethyl Cellulose, EC), methyl cellulose (MC), carboxymethyl cellulose (CMC), polyethylene terephthalate (PET), Polyethylene imine (PEI) Polyethylene oxide (PEO), Polyvinylpyrrolidone (PVP), Polyvinyl acetate (PVAc), Polyvinyl alcohol (PVA), Polyvinyl Butyral (PVB), polyacrylonitrile (PAN), polymethylmethacrylate (PMMA), polystyrene (PS), polyvinylidene fluoride (PVDF) Etc. are possible.

상기 용매는 아세톤, 알코올, 톨루엔, 벤젠, 헥산, 나프탈렌, 에틸벤젠, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 디클로로메탄, 디메틸포름아마이드, 디메틸아민, 디메틸아세트아미드, 테트라클로로메탄, 사이클로헥산, 사염화탄소 등을 포함할 수 있다. The solvent may include acetone, alcohol, toluene, benzene, hexane, naphthalene, ethylbenzene, chlorobenzene, dichlorobenzene, dichloromethane, dimethylformamide, dimethylamine, dimethylacetamide, tetrachloromethane, cyclohexane, carbon tetrachloride, etc. I can.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 섬유에 코팅하는 방법은 구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 암모니아 가스 감지용 색변화 염료 0.01 내지 0.1 중량부; 용매 10 내지 100중량부; 및 고분자 바인더 1 내지 10 중량부;를 포함하는 암모니아 가스 감지용 염료 용액 조성물을 섬유에 스크린 프린팅(screen printing)하여 코팅하는 방법일 수 있다. The method of coating the fiber with the compound represented by Formula 1 may include, specifically, 0.01 to 0.1 parts by weight of a color change dye for detecting ammonia gas containing the compound represented by Formula 1; 10 to 100 parts by weight of a solvent; And 1 to 10 parts by weight of a polymeric binder; it may be a method of coating the fiber by screen printing a dye solution composition for detecting ammonia gas.

상기 용매는 메탄올, 디메틸포름아미드(N,N-Dimethyl Formamide, DMF), 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran, THF), 디그림(Diglyme), 디메틸설폭사이드(Dimethyl sulfoxide, DMSO), 디메톡시에탄(dimethoxyethane, DME) 등을 포함할 수 있으나, 바람직하게는 메탄올 및 디메틸포름아미드를 포함할 수 있다. The solvent is methanol, dimethylformamide (N,N-Dimethyl Formamide, DMF), tetrahydrofuran (THF), Diglyme, dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethoxyethane, DME) and the like, but preferably methanol and dimethylformamide.

상기 고분자 바인더는 에틸셀룰로오스, 에틸아세테이트 상기 고분자 바인더는 에틸셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스, 카르복시 메틸 셀룰로오스, 에틸아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트, 나이트로 셀룰로오스, 폴리비닐피놀리돈, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴나이트릴, 폴리메칠메타아크렐레이트, 폴리비닐아세테이트 등을 포함할 수 있으나, 바람직하게는 에틸셀룰로오스를 포함할 수 있다. The polymer binder is ethyl cellulose, ethyl acetate The polymer binder is ethyl cellulose, methyl cellulose, carboxy methyl cellulose, ethyl acetate, cellulose acetate, nitro cellulose, polyvinyl pinolidone, polyvinyl alcohol, polyacryl nitrile, polymethyl Metaacrelate, polyvinyl acetate, etc. may be included, but preferably ethyl cellulose may be included.

상기 암모니아 가스 감지용 염료 용액 조성물은은 가소제를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 가소제는 트리에틸시트레이트(Triethyl citrate), 디부틸 프탈레이트(Dibutyl phthalate), 다이아이소노닐 프탈레이트(Diisononyl phthalate), 다이아이소데실 프탈레이트(Diisodecyl phthalate), 벤질부틸 프탈레이트(Benzyl butyl phthalate), 폴리알킬렌 아디페이트(Polyalkylene adipates), 디에틸헥실프탈레이트(Diethylhexyl phthalate), 트리(2-에틸헥실)트리멜레이트(Tris(2-ethylhexyl) Trimellitate) 등일 수 있고, 바람직하게는 트리에틸시트레이트일 수 있다.The dye solution composition for detecting ammonia gas may additionally include a plasticizer, and the plasticizer may include triethyl citrate, dibutyl phthalate, diisononyl phthalate, and diiso Diisodecyl phthalate, Benzyl butyl phthalate, polyalkylene adipates, diethylhexyl phthalate, tri(2-ethylhexyl) trimelate (Tris(2- ethylhexyl) Trimellitate), and the like, preferably triethyl citrate.

상기 섬유는 폴리에스테르(Polyester), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리스티렌(polystylene), 폴리비닐알코올(polyvinylalchol), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리락트산(polylactic acid), 폴리에틸렌옥사이드(polyethyleneoxide), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리염화비닐(polyvinylchloride), 폴리카보네이트, 폴리이더이미드(polyetherimide), 폴리이더술폰(polyesthersulphone), 폴리벤지미다졸(polybenzimidazol), 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등일 수 있으며, 바람직하게는 폴리에스테르를 포함할 수 있다. The fibers are polyester, polyurethane, polystylene, polyvinylalchol, polymethyl methacrylate, polylactic acid, polyethylene oxide, Polyvinyl acetate, polyacrylic acid, polycaprolactone, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylchloride, polycarbonate, polyee It may be a polyetherimide (polyetherimide), polyether sulfone (polyesthersulphone), polybenzimidazol (polybenzimidazol), polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and the like, preferably polyester.

[실시예][Example]

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하도록 한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described. However, this is for illustrative purposes, and the scope of the present invention is not limited thereby.

제조예Manufacturing example : 중간체 (: Intermediate ( 1)의1) of 합성 synthesis

Figure 112018112482382-pat00019
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140 ℃의 질소 분위기에서 O-Slfobenzimide 2mmol(3.6635g)을 H2SO4 6mmol(5.8847g)에 2시간 동안 환류시켜 중간체 (1)을 합성하였다. Intermediate (1) was synthesized by refluxing O-Slfobenzimide 2mmol (3.6635g) in H 2 SO 4 6mmol (5.8847g) for 2 hours in a nitrogen atmosphere at 140°C.

실시예Example 1 One

Figure 112018112482382-pat00020
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제조예에 따라 제조된 중간체 (1) 3.5mmol(4.121g)에 2,3-디메틸페놀(2,3-dimethylpehnol) 2.2mmol(1.727g)을 투입하여, 140 ℃의 온도를 유지하며 질소 분위기에서 6시간 동안 환류하였다. 반응이 끝난 반응물을 상온으로 냉각 시킨 후, 섭씨 90 ℃이상의 초순수 증류수 100mL를 첨가하여 플라스크에 옮겨 담아 중간체 (2)를 제조하였다. 상기 중간체 (2)를 24시간 냉동 보관 시킨 후, 90℃에서 30분간 Evaporation 시켜 중간체 (3)을 제조하였다. 상기 중간체 (3)을 벤젠(Benzene) 50mL 및 에틸 에터(Ethyl Ether) 100mL에서 수회에 걸쳐 필터링한 후, 다시 90℃에서 30분간 Evaporation 시켜 중간체 (4)를 제조하였다. 상기 중간체 (4)를 90℃ 초순수 증류수를 사용하여 제조한 30wt% 탄산나트륨 수용액을 첨가하여 PH로 7이 되도록 중화 시킨 후, HCl를 50 μl를 첨가하여 중간체 (5)를 제조하였다. 상기 중간체 (5)를 24시간 동안 냉동 보관시킨 후, 수회 필터링하고, 90℃에서 30분간 Evaporation 시키고, 24시간 동안 100℃에서 진공건조 시켜 최종물질을 얻었다. (수율 : 32%) 2,3-dimethylphenol (2,3-dimethylpehnol) 2.2mmol (1.727g) was added to the intermediate (1) 3.5mmol (4.121g) prepared according to Preparation Example, and maintained at 140 ℃ in a nitrogen atmosphere. It was refluxed for 6 hours. After the reaction product was cooled to room temperature, 100 mL of ultrapure distilled water of 90°C or higher was added and transferred to a flask to prepare an intermediate (2). The intermediate (2) was stored frozen for 24 hours and then evaporated at 90° C. for 30 minutes to prepare an intermediate (3). The intermediate (3) was filtered several times in 50 mL of benzene and 100 mL of ethyl ether, and then evaporated again at 90° C. for 30 minutes to prepare an intermediate (4). Intermediate (4) was neutralized to a pH of 7 by adding 30wt% sodium carbonate aqueous solution prepared using ultrapure distilled water at 90°C, and then 50 μl of HCl was added to prepare intermediate (5). The intermediate (5) was stored frozen for 24 hours, filtered several times, evaporated at 90° C. for 30 minutes, and vacuum dried at 100° C. for 24 hours to obtain a final material. (Yield: 32%)

실시예Example 2 2

Figure 112018112482382-pat00021
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제조예에 따라 제조된 중간체 (1) 3.5mmol(4.121g)에 2,6-디메틸페놀(2,6-dimethylpehnol) 2.2mmol(1.792g)을 투입하여, 150 ℃의 온도를 유지하며 질소 분위기에서 6시간 동안 환류하였다. 반응이 끝난 반응물을 상온으로 냉각 시킨 후, 뜨 90℃ 초순수 증류수 100mL를 첨가하여 플라스크에 옮겨 담아 중간체 (2)를 제조하였다. 상기 중간체 (2)를 24시간 냉동 보관 시킨 후, 90℃에서 30분간 Evaporation 시켜 중간체 (3)을 제조하였다. 상기 중간체 (3)을 벤젠(Benzene) 50mL와 에틸 에터(Ethyl Ether) 100mL로 수회에 걸쳐 필터링한 후, 다시 90℃에서 30분간 Evaporation 시켜 중간체 (4)를 제조하였다. 상기 중간체 (4)에 90℃ 초순수 증류수를 사용하여 제조한 30wt% 탄산나트륨 수용액을 첨가하여 PH로 7이 되도록 중화 시킨 후, HCl를 50 μl를 첨가하여 중간체 (5)를 제조하였다. 상기 중간체 (5)를 24시간 냉동 보관 시킨 후, 여러 번 필터링하고, 90℃에서 30분간 Evaporation 시킨 후, 24시간 동안 100℃에서 진공건조시켜 최종물질을 얻었다. (수율 : 38%) 2,6-dimethylphenol (2,6-dimethylpehnol) 2.2mmol (1.792g) was added to the intermediate (1) 3.5mmol (4.121g) prepared according to the preparation example, and the temperature was maintained at 150 ℃ and in a nitrogen atmosphere. It was refluxed for 6 hours. After the reaction was completed, the reaction mixture was cooled to room temperature, 100 mL of distilled water at 90° C. was added and transferred to a flask to prepare an intermediate (2). The intermediate (2) was stored frozen for 24 hours and then evaporated at 90° C. for 30 minutes to prepare an intermediate (3). The intermediate (3) was filtered several times with 50 mL of benzene and 100 mL of ethyl ether, and then evaporated again at 90° C. for 30 minutes to prepare an intermediate (4). Intermediate (4) was neutralized to a pH of 7 by adding 30wt% aqueous sodium carbonate solution prepared using ultrapure distilled water at 90°C, and then 50 μl of HCl was added to prepare intermediate (5). The intermediate (5) was stored frozen for 24 hours, filtered several times, evaporated at 90° C. for 30 minutes, and vacuum dried at 100° C. for 24 hours to obtain a final material. (Yield: 38%)

비교예Comparative example

Figure 112018112482382-pat00022
Figure 112018112482382-pat00022

브로모페놀 블루(Bromophenol blue)를 비교예로 사용하였다. Bromophenol blue was used as a comparative example.

필름 film 실시예Example 1 One

SiO2 2cm x 2cm 쿼츠 글라스를 준비하였다. 상기 글라스는 표면에 남아있는 이물질의 제거를 위하여, 30분간 60℃ 유리 세정액에서 세척한 후, 30분간 아세톤에서 초음파세척 실시하였다. 다음으로, 잔류 용매의 제거를 위하여 초순수 증류수를 이용하여 잔류 용매들을 수 차례에 거쳐서 충분히 세척한 후, 60℃ 오븐에서 30분간 건조시켰다. 상기 건조가 완료된 글라스 위에 실시예 1에 따라 제조된 염료 0.02g을 셀룰로오스 아세테이트 10wt%를 포함하고, 아세톤, 초순수 증류수, 알코올이 9:0.5:0.5 중량비로 혼합된 용매에 넣어 용해시킨 후, 500~1,000Rpm에서 30초간 스핀 코팅하여 고분자 필름을 형성하였다. SiO 2 A 2cm x 2cm quartz glass was prepared. The glass was washed in a glass cleaning solution at 60° C. for 30 minutes, and then ultrasonically washed in acetone for 30 minutes to remove foreign substances remaining on the surface. Next, in order to remove the residual solvent, the residual solvents were sufficiently washed several times using ultrapure distilled water, and then dried in an oven at 60° C. for 30 minutes. On the dried glass, 0.02 g of the dye prepared according to Example 1 was dissolved in a solvent containing 10 wt% of cellulose acetate, and a mixture of acetone, ultrapure distilled water, and alcohol in a weight ratio of 9:0.5:0.5 to be dissolved. A polymer film was formed by spin coating at 1,000 Rpm for 30 seconds.

필름 film 실시예Example 2 2

실시예 1에 따라 제조된 화합물 대신에 실시예 2에 따라 제조된 화합물을 사용한 것을 제외하고는 필름 실시예 1과 동일한 방법으로 고분자 필름을 제조하였다. A polymer film was prepared in the same manner as in Film Example 1, except that the compound prepared according to Example 2 was used instead of the compound prepared according to Example 1.

필름 film 비교예Comparative example

실시예 1에 따라 제조된 화합물 대신에 비교예의 브로모페놀 블루를 사용한 것을 제외하고는 필름 실시예 1과 동일한 방법으로 고분자 필름을 제조하였다. A polymer film was prepared in the same manner as in Film Example 1, except that bromophenol blue of Comparative Example was used instead of the compound prepared according to Example 1.

섬유 fiber 실시예Example 1 One

메탄올 10g 및 DMF 10g을 혼합한 용매에 에틸 셀룰로오스 2g을 용해한 후, 실시예 1에 따라 제조된 화합물 0.1g 및 트리에틸시트레이트 3g을 첨가하고, 용해하여 프린팅 페이스트를 제조하였다.After dissolving 2 g of ethyl cellulose in a solvent in which 10 g of methanol and 10 g of DMF were mixed, 0.1 g of the compound prepared according to Example 1 and 3 g of triethyl citrate were added and dissolved to prepare a printing paste.

상기 프린팅 페이스트를 폴리에스테르 섬유에 스크린 프린팅하고, 80℃에서 10분 동안 예비건조(pre drying)한 후, 증류수로 5회 수세하고, 상온에서 건조하여 암모니아 가스 감지 섬유를 제조하였다.The printing paste was screen-printed on polyester fiber, pre-drying at 80° C. for 10 minutes, washed with distilled water 5 times, and dried at room temperature to prepare ammonia gas sensing fiber.

섬유 fiber 실시예Example 2 2

실시예 1에 따라 제조된 화합물 대신에 실시예 2에 따라 제조된 화합물을 사용하고, 폴리에스테르 섬유 대신에 나일론6를 사용한 것을 제외하고는 섬유 실시예 1과 동일한 방법으로 암모니아 가스 감지 섬유를 제조하였다.Ammonia gas sensing fiber was prepared in the same manner as in Fiber Example 1, except that the compound prepared according to Example 2 was used instead of the compound prepared according to Example 1, and nylon 6 was used instead of the polyester fiber. .

섬유 fiber 비교예Comparative example

실시예 1에 따라 제조된 화합물 대신에 비교예의 브로모페놀 블루를 사용한 것을 제외하고는 섬유 실시예 1과 동일한 방법으로 암모니아 가스 감지 섬유를 제조하였다.Ammonia gas sensing fibers were prepared in the same manner as in Fiber Example 1, except that bromophenol blue of Comparative Example was used instead of the compound prepared according to Example 1.

[시험예][Test Example]

시험예Test example 1: 구조 분석 1: structural analysis

실시예 1 및 실시예 2에 따라 제조된 염료의 FTIR(fourier transform infrared ray) 분석 결과를 도 1 및 도 2에 나타내었고, NMR 분석 결과를 도 3 및 도 4에 나타내었다. 필름 실시예 1 및 2에 따라 제조된 고분자 필름의 암모니아 노출 전과 후의 UV-vis 분석 결과를 도 5 및 도 6에 나타내었다.The fourier transform infrared ray (FTIR) analysis results of the dyes prepared according to Examples 1 and 2 are shown in FIGS. 1 and 2, and the NMR analysis results are shown in FIGS. 3 and 4. The results of UV-vis analysis before and after exposure to ammonia of the polymer films prepared according to Film Examples 1 and 2 are shown in FIGS. 5 and 6.

도 1 내지 4를 통해 본 발명의 염료의 구조를 확인할 수 있었고, 도 5 및 도 6을 통해 암모니아 가스 노출에 따른 본 발명의 염료의 구조 변화를 알 수 있었다. The structure of the dye of the present invention can be confirmed through FIGS. 1 to 4, and changes in the structure of the dye of the present invention according to the exposure of ammonia gas through FIGS. 5 and 6.

시험예Test example 2: 필름 특성 확인 2: Check film properties

필름 실시예 1 및 2에 따라 제조된 고분자 필름을 포함하는 암모니아 가스 감지 센서의 구조를 도 7에 나타내었고, 상기 센서를 사용하여 필름 실시예 1(Dye 1) 및 2(Dye 2)에 따라 제조된 고분자 필름의 특성을 분석하여 도 8에 나타내었다. The structure of an ammonia gas detection sensor including a polymer film prepared according to Film Examples 1 and 2 is shown in FIG. 7, and prepared according to Film Examples 1 (Dye 1) and 2 (Dye 2) using the sensor The properties of the polymer film were analyzed and shown in FIG. 8.

도 7을 참조하면, 암모니아 가스 감지 센서의 기본 구조는 암모니아 가스가 출입하고 나갈 수 있는 Inlet과 Outlet으로 이루어져 있다. 상부에는 암모니아가스를 감지 할 수 있는 센서를 설치하고, 내부에는 습도센서를 설치하여 암모니아 가스의 농도와 상대습도의 농도를 동시에 측정 할 수 있다. 도 8에 암모니아 가스 감지 센서 내부에 필름 실시예 1 및 2에 따라 제조된 고분자 필름을 매달아 놓은 후, 암모니아 가스를 내부로 주입시켰다.Referring to FIG. 7, the basic structure of the ammonia gas detection sensor includes an inlet and an outlet through which ammonia gas can enter and exit. A sensor capable of detecting ammonia gas is installed on the upper part, and a humidity sensor is installed inside to measure the concentration of ammonia gas and relative humidity at the same time. In FIG. 8, a polymer film prepared according to Film Examples 1 and 2 was suspended inside the ammonia gas detection sensor, and then ammonia gas was injected into the inside.

도 8 참조하면, 필름 실시예 1 및 2에 따라 제조된 고분자 필름은 50ppm의 암모니아 가스 농도에서 필름의 색깔이 변함을 확인 할 수 있다. Referring to FIG. 8, it can be seen that the color of the film is changed in the polymer film prepared according to Film Examples 1 and 2 at a concentration of 50 ppm ammonia gas.

따라서, 본 발명의 암모니아 가스 감지 센서가 우수한 민감성을 갖는 것을 알 수 있었다. Therefore, it was found that the ammonia gas detection sensor of the present invention has excellent sensitivity.

시험예Test example 3: 암모니아 가스 감지용 고분자 필름 및 섬유의 특성 확인 3: Check the properties of polymer films and fibers for detecting ammonia gas

필름 실시예 1, 2 및 필름 비교예에 따라 제조된 암모니아 가스 감지 필름의 특성을 분석하여 아래 표 1에 나타내었다.The properties of the ammonia gas sensing films prepared according to Film Examples 1 and 2 and Comparative Film Examples were analyzed and shown in Table 1 below.

구분division 필름 실시예 1Film Example 1 필름 실시예 2Film Example 2 필름 비교예Film Comparative Example △at 10s△at 10s △Emax △E max 색변화Color change △at 10s△at 10s △Emax △E max 색변화Color change △at 10s△at 10s △Emax △E max 색변화Color change 0ppm0ppm -- -- XX -- -- XX -- -- XX 1ppm1ppm 12.7312.73 32.7232.72 OO 10.7210.72 21.7221.72 OO 4.734.73 2.722.72 XX 3ppm3ppm 32.8932.89 42.1642.16 OO 22.8122.81 23.1123.11 OO 7.897.89 6.166.16 XX 5ppm5ppm 35.1535.15 43.3243.32 OO 29.1229.12 25.3325.33 OO 9.179.17 8.328.32 XX 10ppm10ppm 37.0237.02 47.1147.11 OO 32.0332.03 28.1428.14 OO 19.0119.01 20.1120.11 OO 50ppm50ppm 39.6039.60 44.3844.38 OO 34.6234.62 32.3232.32 OO 39.4239.42 41.2341.23 OO 100ppm100ppm 40.1240.12 43.5643.56 OO 37.1137.11 33.2133.21 OO 38.1238.12 39.2139.21 OO

섬유 실시예 1, 2 및 섬유 비교예에 따라 제조된 암모니아 가스 감지 섬유의 특성을 분석하여 아래 표 2에 나타내었다.The characteristics of the ammonia gas sensing fibers prepared according to Fiber Examples 1 and 2 and Comparative Fiber Examples were analyzed and shown in Table 2 below.

구분division 섬유 실시예 1Fiber Example 1 섬유 실시예 2Fiber Example 2 섬유 비교예Fiber Comparative Example △at 10s△at 10s △Emax △E max 색변화Color change △at 10s△at 10s △Emax △E max 색변화Color change △at 10s△at 10s △Emax △E max 색변화Color change 0ppm0ppm -- -- XX -- -- XX -- -- XX 1ppm1ppm 11.3111.31 22.6122.61 OO 13.9213.92 19.3219.32 OO 3.123.12 4.594.59 XX 3ppm3ppm 29.8129.81 32.1132.11 OO 27.1127.11 24.1224.12 OO 5.565.56 6.136.13 XX 5ppm5ppm 35.1135.11 45.2245.22 OO 33.1033.10 28.3328.33 OO 7.217.21 8.618.61 XX 10ppm10ppm 38.2438.24 49.1949.19 OO 38.2338.23 32.0232.02 OO 17.0317.03 29.0129.01 OO 50ppm50ppm 41.3241.32 48.8748.87 OO 40.6440.64 33.5233.52 OO 36.9236.92 38.2838.28 OO 100ppm100ppm 43.3443.34 47.5347.53 OO 41.1641.16 34.0334.03 OO 39.8239.82 35.1635.16 OO

표 1 및 2를 참조하면, 필름 실시예 1, 2, 섬유 실시예 1 및 2에 따라 제조된 암모니아 가스 감지 필름과 섬유의 색상이 가스 농도가 높아짐에 따라서 변화하는 것을 확인할 수 있다.Referring to Tables 1 and 2, it can be seen that the colors of the ammonia gas sensing films and fibers prepared according to Film Examples 1 and 2 and Fiber Examples 1 and 2 change as the gas concentration increases.

따라서, 본 발명의 암모니아 가스 감지 필름 및 섬유가 비교예에 비해 우수한 민감성을 갖는 것을 알 수 있었다. Accordingly, it was found that the ammonia gas sensing film and fiber of the present invention had superior sensitivity compared to the comparative example.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.

Claims (18)

하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 화합물 중 1종 이상을 포함하는 암모니아 가스 감지용 색변화 염료.
[화학식 2]
Figure 112020043683011-pat00041

[화학식 3]
Figure 112020043683011-pat00042

상기 화학식 2 및 화학식 3에서,
R1 내지 R4는 알킬기이다.
A color change dye for detecting ammonia gas comprising at least one of the compounds represented by the following Chemical Formulas 2 or 3.
[Formula 2]
Figure 112020043683011-pat00041

[Formula 3]
Figure 112020043683011-pat00042

In Formula 2 and Formula 3,
R 1 to R 4 are alkyl groups.
삭제delete 삭제delete 하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 화합물 중 1종 이상을 포함하는 암모니아 가스 감지용 색변화 염료 0.01 내지 0.1 중량부;
용매 10 내지 100 중량부; 및
고분자 바인더 1 내지 10 중량부;를
포함하는 암모니아 가스 감지용 염료 용액 조성물.
[화학식 2]
Figure 112020043683011-pat00043

[화학식 3]
Figure 112020043683011-pat00044

상기 화학식 2 및 화학식 3에서,
R1 내지 R4는 알킬기이다.
0.01 to 0.1 parts by weight of a color change dye for detecting ammonia gas containing at least one of the compounds represented by the following Formulas 2 or 3;
10 to 100 parts by weight of a solvent; And
1 to 10 parts by weight of a polymeric binder;
A dye solution composition for detecting ammonia gas comprising.
[Formula 2]
Figure 112020043683011-pat00043

[Formula 3]
Figure 112020043683011-pat00044

In Formula 2 and Formula 3,
R 1 to R 4 are alkyl groups.
제4항에 있어서,
상기 용매가 메탄올, 디메틸포름아미드(N,N-Dimethyl Formamide, DMF), 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran, THF), 디그림(Diglyme), 디메틸설폭사이드(Dimethyl sulfoxide, DMSO) 및 디메톡시에탄(dimethoxyethane, DME) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 가스 감지용 염료 용액 조성물.
The method of claim 4,
The solvent is methanol, dimethyl formamide (N,N-Dimethyl Formamide, DMF), tetrahydrofuran (THF), Diglyme, dimethyl sulfoxide (DMSO) and dimethoxyethane (dimethoxyethane, DME) a dye solution composition for detecting ammonia gas, characterized in that it comprises at least one selected from.
제4항에 있어서,
상기 고분자 바인더가 에틸셀룰로오스, 에틸아세테이트, 메틸 셀룰로오스, 카르복시 메틸 셀룰로오스, 에틸아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트, 나이트로 셀룰로오스, 폴리비닐피놀리돈, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴나이트릴, 폴리메칠메타아크렐레이트 및 폴리비닐아세테이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 가스 감지용 염료 용액 조성물.
The method of claim 4,
The polymeric binder is ethyl cellulose, ethyl acetate, methyl cellulose, carboxy methyl cellulose, ethyl acetate, cellulose acetate, nitro cellulose, polyvinyl pinolidone, polyvinyl alcohol, polyacryl nitrile, polymethylmethacrelate and poly A dye solution composition for detecting ammonia gas, comprising at least one selected from vinyl acetate.
하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 화합물 중 1종 이상을 포함하는 암모니아 가스 감지 센서.
[화학식 2]
Figure 112020043683011-pat00045

[화학식 3]
Figure 112020043683011-pat00046

상기 화학식 2 및 화학식 3에서,
R1 내지 R4는 알킬기이다.
Ammonia gas detection sensor comprising at least one of the compounds represented by the following formula (2) or (3).
[Formula 2]
Figure 112020043683011-pat00045

[Formula 3]
Figure 112020043683011-pat00046

In Formula 2 and Formula 3,
R 1 to R 4 are alkyl groups.
제7항에 있어서,
상기 암모니아 가스 감지 센서가 상기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 화합물 중 1종 이상을 포함하는 고분자 필름 또는 상기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 화합물 중 1종 이상이 코팅된 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 가스 감지 센서.
The method of claim 7,
Ammonia, characterized in that the ammonia gas detection sensor includes a polymer film containing at least one of the compounds represented by Formula 2 or 3 or a fiber coated with at least one of the compounds represented by Formula 2 or 3 Gas detection sensor.
제8항에 있어서,
상기 고분자 필름이 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose Acetate, CA), 에틸 셀룰로오스 (Ethyl Cellulose, EC), 메틸 셀룰로오스(Methyl Cellulose, MC), 카르복시메틸 셀룰로오스 (Carboxymethyl Cellulose, CMC) 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌이민 (Polyethylene imine, PEI) 폴리에틸렌옥사이드(Polyethylene oxide, PEO), 폴리비닐피놀리돈(Polyvinylpyrrolidone, PVP), 폴리비닐아세테이트(Polyvinyl acetate, PVAc), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리비닐 부티랄 (Polyvinyl butyral, PVB), 폴리아크닐나이트릴(Polyacrylonitrile, PAN), 폴리메칠메타아크릴레이트(Polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리스타일렌(Polystyrene, PS) 및 폴리비닐리덴 플루오라이드 (Polyvinylidene fluoride, PVDF) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 가스 감지 센서.
The method of claim 8,
The polymer film is a cellulose acetate (Cellulose Acetate, CA), ethyl cellulose (Ethyl Cellulose, EC), methyl cellulose (Methyl Cellulose, MC), carboxymethyl cellulose (Carboxymethyl Cellulose, CMC) polyethylene terephthalate (Polyethylene terephthalate, PET), Polyethylene imine (PEI) Polyethylene oxide (PEO), Polyvinylpyrrolidone (PVP), Polyvinyl acetate (PVAc), Polyvinyl alcohol (PVA), Polyvinyl Butyral (PVB), polyacrylonitrile (PAN), polymethylmethacrylate (PMMA), polystyrene (PS) and polyvinylidene fluoride (PVDF) Ammonia gas detection sensor comprising at least one selected from among.
제8항에 있어서,
상기 섬유는 폴리에스테르(Polyester), 폴리우레탄(polyurethane), 폴리스티렌(polystylene), 폴리비닐알코올(polyvinylalchol), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리락트산(polylactic acid), 폴리에틸렌옥사이드(polyethyleneoxide), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리염화비닐(polyvinylchloride), 폴리카보네이트, 폴리이더이미드(polyetherimide), 폴리이더술폰(polyesthersulphone), 폴리벤지미다졸(polybenzimidazol), 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리부틸렌테레프탈레이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 가스 감지 센서.
The method of claim 8,
The fibers are polyester, polyurethane, polystylene, polyvinylalchol, polymethyl methacrylate, polylactic acid, polyethylene oxide, Polyvinyl acetate, polyacrylic acid, polycaprolactone, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylchloride, polycarbonate, polyee Ammonia gas detection sensor comprising at least one selected from polyetherimide, polyesthersulphone, polybenzimidazol, polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate.
하기 화학식 4로 표시되는 화합물과 하기 화학식 5로 표시되는 화합물을 반응시켜 하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 화합물을 제조하는 암모니아 가스 감지용 색변화 염료의 제조방법.
[화학식 2]
Figure 112020043683011-pat00047

[화학식 3]
Figure 112020043683011-pat00048

상기 화학식 2 및 화학식 3에서,
R1 내지 R4는 알킬기이다.
[화학식 4]
Figure 112020043683011-pat00029

[화학식 5]
Figure 112020043683011-pat00030

상기 화학식 5에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소원자, 히드록시기 또는 알킬기이다.
A method of producing a color change dye for detecting ammonia gas by reacting a compound represented by the following Formula 4 with a compound represented by the following Formula 5 to prepare a compound represented by the following Formula 2 or 3.
[Formula 2]
Figure 112020043683011-pat00047

[Formula 3]
Figure 112020043683011-pat00048

In Formula 2 and Formula 3,
R 1 to R 4 are alkyl groups.
[Formula 4]
Figure 112020043683011-pat00029

[Formula 5]
Figure 112020043683011-pat00030

In Chemical Formula 5,
R 1 to R 4 are each independently a hydrogen atom, a hydroxy group, or an alkyl group.
제11항에 있어서,
상기 암모니아 가스 감지용 염료의 제조방법은
(a) 상기 화학식 4로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 5로 표시되는 화합물을 용매에 용해시켜 혼합용액을 제조하는 단계;
(b) 상기 혼합용액에 촉매를 첨가하여 혼합물을 제조하는 단계; 및
(c) 상기 혼합물을 가열하여 반응시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 가스 감지용 색변화 염료의 제조방법.
The method of claim 11,
The manufacturing method of the dye for detecting ammonia gas
(a) preparing a mixed solution by dissolving the compound represented by Formula 4 and the compound represented by Formula 5 in a solvent;
(b) preparing a mixture by adding a catalyst to the mixed solution; And
(c) heating the mixture to react. A method for producing a color change dye for detecting ammonia gas, comprising:
제12항에 있어서,
상기 용매는 아세톤, 알코올, 아세톤, 알코올, 톨루엔, 벤젠, 헥산, 나프탈렌, 에틸벤젠, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 디클로로메탄, 디메틸포름아마이드, 디메틸아민, 디메틸아세트아미드, 테트라클로로메탄, 사이클로헥산, 사염화탄소 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 암모니아 가스 감지용 색변화 염료의 제조방법.
The method of claim 12,
The solvent is acetone, alcohol, acetone, alcohol, toluene, benzene, hexane, naphthalene, ethylbenzene, chlorobenzene, dichlorobenzene, dichloromethane, dimethylformamide, dimethylamine, dimethylacetamide, tetrachloromethane, cyclohexane, carbon tetrachloride Method for producing a color change dye for detecting ammonia gas, characterized in that at least one selected from.
제12항에 있어서,
상기 촉매가 H2SO4 (Sulfuric acid), HCl (Hydrochloric acid), CH3COOH (Acetic acid), HNO3 (Nitric Acid), Oleum (fuming sulfuric acid), HF (Hydrofluoric acid) 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 암모니아 가스 감지용 색변화 염료의 제조방법.
The method of claim 12,
The catalyst is at least one selected from H 2 SO 4 (Sulfuric acid), HCl (Hydrochloric acid), CH 3 COOH (Acetic acid), HNO 3 (Nitric Acid), Oleum (fuming sulfuric acid), HF (Hydrofluoric acid) Method for producing a color change dye for detecting ammonia gas, characterized in that.
제12항에 있어서,
단계 c가 90 내지 200℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 암모니아 가스 감지용 색변화 염료의 제조방법.
The method of claim 12,
Step c is a method for producing a color change dye for detecting ammonia gas, characterized in that carried out at a temperature of 90 to 200 ℃.
제11항의 암모니아 가스 감지용 염료의 제조방법을 포함하는 암모니아 가스 감지 센서의 제조방법.A method of manufacturing an ammonia gas sensing sensor comprising the method of manufacturing a dye for sensing ammonia gas of claim 11. 제16항에 있어서, 상기 암모니아 가스 감지 센서의 제조방법이,
하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 화합물 중 1종 이상을 고분자를 포함하는 용매에 용해시킨 후, 기판 상에 스핀 코팅하여 고분자 필름을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 가스 감지 센서의 제조방법.
[화학식 2]
Figure 112020043683011-pat00049

[화학식 3]
Figure 112020043683011-pat00050

상기 화학식 2 및 화학식 3에서,
R1 내지 R4는 알킬기이다.
The method of claim 16, wherein the method of manufacturing the ammonia gas detection sensor,
A method for manufacturing an ammonia gas detection sensor comprising the step of dissolving at least one of the compounds represented by the following formulas 2 or 3 in a solvent containing a polymer and then spin coating on a substrate to prepare a polymer film .
[Formula 2]
Figure 112020043683011-pat00049

[Formula 3]
Figure 112020043683011-pat00050

In Formula 2 and Formula 3,
R 1 to R 4 are alkyl groups.
제16항에 있어서, 상기 암모니아 가스 감지 센서의 제조방법이,
하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 화합물 중 1종 이상을 포함하는 암모니아 가스 감지용 색변화 염료 0.01 내지 0.1 중량부; 용매 10 내지 100중량부; 및 고분자 바인더 1 내지 10 중량부;를 포함하는 암모니아 가스 감지용 염료 용액 조성물을 섬유에 스크린 프린팅(screen printing)하여 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 암모니아 가스 감지 센서의 제조방법.
[화학식 2]
Figure 112020043683011-pat00051

[화학식 3]
Figure 112020043683011-pat00052

상기 화학식 2 및 화학식 3에서,
R1 내지 R4는 알킬기이다.
The method of claim 16, wherein the method of manufacturing the ammonia gas detection sensor,
0.01 to 0.1 parts by weight of a color change dye for detecting ammonia gas containing at least one of the compounds represented by the following Formulas 2 or 3; 10 to 100 parts by weight of a solvent; And 1 to 10 parts by weight of a polymeric binder; A method of manufacturing an ammonia gas detection sensor comprising the step of coating a dye solution composition for detecting ammonia gas comprising a fiber by screen printing.
[Formula 2]
Figure 112020043683011-pat00051

[Formula 3]
Figure 112020043683011-pat00052

In Formula 2 and Formula 3,
R 1 to R 4 are alkyl groups.
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