KR102172057B1

KR102172057B1 - 하이드로겔 형성성 조성물 및 이로부터 제조되는 하이드로겔

Info

Publication number: KR102172057B1
Application number: KR1020130055268A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 타케노; 와타루 나카무라
Original assignee: 고쿠리츠다이가쿠호진 군마다이가쿠
Priority date: 2012-09-18
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2020-11-02
Also published as: KR102387034B1; KR20200125544A; KR20140036947A

Abstract

[과제] 공업적으로 입수가 용이한 범용성이 높은 고분자와 클레이 입자를 이용하여, 혼합하는 것만으로 제조 가능한, 우수한 역학 물성을 갖는 하이드로겔을 제공하고, 또한 상기 하이드로겔의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. [해결수단] 전해질 고분자(A), 클레이 입자(B), 및 상기 클레이 입자의 분산제(C)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 하이드로겔 형성성 조성물이 제공된다.

Description

하이드로겔 형성성 조성물 및 이로부터 제조되는 하이드로겔{HYDROGEL FORMING COMPOSITION AND HYDROGEL MADE FROM THE COMPOSITION}

본 발명은, 하이드로겔에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고분자/나노 미립자 컴포지트 하이드로겔 형성성 조성물, 및 이로부터 제조되는, 우수한 역학 물성을 갖는 고분자/나노 미립자 컴포지트 하이드로겔에 관한 것이다. 또한, 우수한 신축성을 갖는 고분자/나노 미립자 컴포지트 하이드로겔에 관한 것이다.

고분자 하이드로겔은, 물을 주성분으로 하기 때문에 안전성이 높고, 저비용으로 제조할 수 있으며, 환경에 대한 부하가 낮으므로, 연성재 소재로서 주목을 받고 있으며, 방향제, 젤리 또는 일회용 종이 기저귀 등에 이용되고 있다.

그런데, 고분자 하이드로겔의 대부분은 가교 밀도 분포를 갖는 불균일한 구조를 갖기 때문에, 역학적으로 취약하다.

이에, 이 같은 역학 물성의 결점을 보완하기 위해, 고분자와 나노 미립자의 컴포지트형 하이드로겔이 주목을 받고 있다.

우수한 역학 물성을 갖는 고분자/나노 미립자 컴포지트 하이드로겔로는, 층 박리된 클레이 입자의 존재하에, 아크릴아미드계 모노머를 수중에서 라디칼 중합시켜 얻어지는 나노 컴포지트 겔이 보고되어 있다(특허문헌 1 및 비특허문헌 1). 또한, 유사한 보고예로서, 폴리(메트)아크릴아미드 중에 카르본산염 또는 카르복시 음이온 구조의 기를 일부 함유하는 고분자와, 클레이 입자로 이루어진 나노 컴포지트겔도 알려져 있다(특허문헌 2). 그리고, 폴리아크릴산나트륨, 클레이 입자, 및 말단에 양이온성 관능기를 갖는 폴리이온 덴드리머를 혼합하여 얻어지는 하이드로겔이 보고되어 있다(특허문헌 3 및 비특허문헌 2).

한편, 범용 고분자인 폴리아크릴산염과 클레이로 이루어진 건조 점토막이 알려져 있으며, 표면 보호재로서 검토되어 있다(특허문헌 4).

또한, 폴리아크릴산나트륨과 클레이의 수분산액의 점도 변화에 관한 연구가 알려져 있다(비특허문헌 3). 이 연구는 우수한 역학 물성을 갖는 하이드로겔에 관한 것은 아니다.

일본 특허공개 2002-053629호 공보 일본 특허공개 2009-270048호 공보 국제공개 제2011/001657호 일본 특허공개 2009-274924호 공보

K. Haraguchi, et al., Adv. Mater., 14(16), 1120 (2002) T. Aida, et al., Nature, 463 339 (2010) Colloids and Surfaces, A Physicochemical and Engineering Aspects (2007), 301(1-3), 8-15

특허문헌 1 내지 특허문헌 3, 그리고 비특허문헌 1 및 비특허문헌 2에는, 우수한 역학 물성을 갖는 고분자/나노 미립자 컴포지트 겔이 개시되어 있다.

그러나, 특허문헌 1, 특허문헌 2 및 비특허문헌 1에 개시된 고분자/나노 미립자 컴포지트 겔은, 그 제조 과정에서 중합반응을 필요로 한다. 또한, 특허문헌 3 및 비특허문헌 2에 개시된 하이드로 겔은, 그 제조 과정에서 특수한 고분자(폴리이온 덴드리머)를 사용할 필요가 있다.

또한, 특허문헌 4에서는, 중간물로서 겔상의 페이스트가 제조되고 있지만, 상기 겔상 페이스트는 역학적으로 취약하다. 상기 겔상 페이스트는 시트에 도포되어 있으며, 건조 후의 막이 우수한 역학 물성을 갖는 것이다.

그러므로, 범용성이 큰 고분자를 이용하여, 보다 간단하면서 범용의 방법으로 제조할 수 있는, 우수한 역학 물성을 갖는 고분자/나노 미립자 컴포지트 하이드로겔이 요구된다.

따라서, 본 발명은, 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 공업적으로 입수가 용이한 범용성이 높은 고분자와 점토광물(본 명세서에서는, 클레이 입자라고도 기재함)을 이용하여, 혼합하는 것만으로 제조 가능한, 우수한 역학 물성을 갖는 고분자/나노 미립자 컴포지트 하이드로겔을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 우수한 신축성을 갖는 고분자／나노 미립자 컴포지트 하이드로겔의 제공을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 전해질 고분자와, 클레이 입자와, 상기 클레이 입자의 분산제를 혼합함으로써, 우수한 역학 물성을 갖는 고분자/나노 미립자 컴포지트 하이드로겔이 얻어지는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.

또한, 전해질 고분자, 클레이 입자, 및 상기 클레이 입자의 분산제의 함유량을 조정함으로써, 우수한 신축성을 갖는 고분자／나노 미립자 컴포지트 하이드로겔이 얻어지는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명은, 제1 관점으로서, 전해질 고분자(A), 클레이 입자(B), 및 상기 클레이 입자의 분산제(C)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 하이드로겔 형성성 조성물에 관한 것이다.

제2 관점으로서, 상기 전해질 고분자(A)가 유기산염 구조 또는 유기산 음이온 구조를 가지는 전해질 고분자인, 제1 관점에 기재된 하이드로겔 형성성 조성물에 관한 것이다.

제3 관점으로서, 상기 전해질 고분자(A)가 카르본산염 구조 또는 카르복시 음이온 구조를 가지는 전해질 고분자인, 제2 관점에 기재된 하이드로겔 형성성 조성물에 관한 것이다.

제4 관점으로서, 상기 전해질 고분자(A)가 완전 중화 또는 부분 중화 폴리아크릴산염인, 제3 관점에 기재된 하이드로겔 형성성 조성물에 관한 것이다.

제5 관점으로서, 상기 전해질 고분자(A)가 중량평균분자량 100만 내지 1000만의 완전 중화 또는 부분 중화 폴리아크릴산염인, 제4 관점에 기재된 하이드로겔 형성성 조성물에 관한 것이다.

제6 관점으로서, 상기 클레이 입자(B)가 수팽윤성 규산염 입자인, 제1 관점 내지 제5 관점 중 어느 하나에 기재된 하이드로겔 형성성 조성물에 관한 것이다.

제7 관점으로서, 상기 클레이 입자(B)가 스멕타이트, 벤토나이트, 버미큘라이트 및 운모로 이루어진 군으로부터 선택되는 수팽윤성 규산염 입자인, 제6 관점에 기재된 하이드로겔 형성성 조성물에 관한 것이다.

제8 관점으로서, 상기 분산제(C)가 수팽윤성 규산염 입자의 분산제인, 제1 관점 내지 제7 관점 중 어느 하나에 기재된 하이드로겔 형성성 조성물에 관한 것이다.

제9 관점으로서, 상기 분산제(C)가 오르토인산나트륨, 이인산나트륨, 트리폴리인산나트륨, 테트라인산나트륨, 헥사메타인산나트륨 및 폴리인산나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인, 제8 관점에 기재된 하이드로겔 형성성 조성물에 관한 것이다.

제10 관점으로서, 제1 관점 내지 제9 관점 중 어느 하나에 기재된 하이드로겔 형성성 조성물로부터 제조되는 하이드로겔에 관한 것이다.

제11 관점으로서, 각각 제1 관점 내지 제9 관점 중 어느 하나에서 특정되는, 상기 전해질 고분자(A), 상기 클레이 입자(B), 및 상기 분산제(C), 그리고 물 또는 함수 용매를 혼합하여 겔화시키는 것을 특징으로 하는 하이드로겔의 제조 방법에 관한 것이다.

제12 관점으로서, 전해질 고분자(A), 클레이 입자(B), 및 상기 클레이 입자의 분산제(C)를 포함하는 하이드로겔 형성성 조성물로부터 제조되며, 직경 6mm, 길이 2cm의 원기둥을 이루는 하이드로겔 성형체에 있어서, 길이방향으로 2배 이상 신축 가능한 신축성 하이드로겔에 관한 것이다.

제13 관점으로서, 상기 하이드로겔 100질량% 중, 상기 전해질 고분자(A)의 함유량이 0.1질량% 내지 2.0질량%, 상기 클레이 입자(B)의 함유량이 1.0질량% 내지 5.0질량%, 및 상기 분산제(C)의 함유량이 0.1질량% 내지 1.0질량%인, 제12 관점에 기재된 하이드로겔에 관한 것이다.

제14 관점으로서, 상기 전해질 고분자(A)가 중량평균분자량 100만 내지 1000만의 완전 중화 또는 부분 중화 폴리아크릴산염, 상기 클레이 입자(B)가 스멕타이트, 벤토나이트, 버미큘라이트 및 운모로 이루어진 군으로부터 선택되는 수팽윤성 규산염 입자, 그리고 상기 분산제(C)가 오르토인산나트륨, 이인산나트륨, 트리폴리인산나트륨, 테트라인산나트륨, 헥사메타인산나트륨 및 폴리인산나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인, 제12 관점 또는 제13 관점에 기재된 하이드로겔에 관한 것이다.

제15 관점으로서, 각각 제12 관점 내지 제14 관점 중 어느 하나에서 특정되는, 상기 전해질 고분자(A), 상기 클레이 입자(B), 및 상기 분산제(C), 그리고 물 또는 함수 용매를 혼합하여 겔화시키는 것을 특징으로 하는 신축성 하이드로겔의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명의 하이드로겔은 우수한 역학 물성을 갖는, 즉, 충분한 강도를 갖는 것이다. 예를 들면, 전형적으로는 용기 등의 지지체가 없어도 겔의 형상을 유지할 수 있을 정도의 단단함(「탄성률」)이나 강도(「파단 응력」)를 갖는 것인, 이른바 자기 지지성을 갖는 것이 된다. 본 명세서에서, 「자기 지지성」이란, 단락 [0079] 내지 [0081] 에서 설명하는 1축 압축 시험에 있어서, 하이드로겔의 변형률 80% 시점에서의 응력이 10kPa 내지 1000kPa인 강도를 말한다.

또한, 본 발명의 하이드로겔은, 전해질 고분자, 클레이 입자, 분산제 그리고 물 또는 함수 용매를 혼합하여 제조할 수 있다.

나아가, 본 발명의 하이드로겔은, 성분(B) 클레이 입자의 함유량을 변화시킴으로써, 탄성률을 조정할 수 있다.

또한, 본 발명의 연신성 하이드로겔은, 직경 6mm, 길이 2cm의 원기둥을 이루는 하이드로겔 성형체에 있어서, 길이방향으로 2배 이상 신축 가능하다.

도 1은, 실시예 28의 팽윤도 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 2는, 도 1에 기재된 A, B 및 C 각 시점에서의, 하이드로겔을 나타내는 사진이다.
도 3은, 실시예 29의 응력 변화의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 4는, 도 3에서 구한 클레이 입자의 농도와 탄성률의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는, 실시예 30의 응력 변화 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은, 도 5에서 구한 전해질 고분자의 농도와 탄성률의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은, 분산제의 농도와 탄성률의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은, 분산제의 농도와 탄성률의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는, 분산제의 농도와 탄성률의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은, 도 9에 기재된 D 및 E의 각 조성에서의, 1축 압축 시험 후의 하이드로겔을 나타내는 사진이다.
도 11은, 연신 하에서의 소각(小角) X선 산란(SAXS) 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 12는, 실시예 37에서의 응력 변화 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 13은, 실시예 38에서의 신축 측정 결과를 나타내는 사진이다.
도 14는, 실시예 38에서의 신축 측정 결과를 나타내는 사진이다.

클레이 입자, 예를 들어 Rockwood Additives Ltd.제 라포나이트(LAPONITE, Rockwood Additives Ltd. 등록상표)는, 단면(端面)은 양으로, 한편, 표면(表面)은 음으로 대전되어 있는 원반상 입자로서, 나트륨 이온을 통해 층상 구조를 형성하고 있다. 상기 라포나이트 입자에 물을 첨가하면, 나트륨 이온에 물분자가 수화되어, 층이 박리된다. 그리고, 라포나이트 입자의 양으로 대전되어 있는 단면과 라포나이트 입자의 음으로 대전되어 있는 표면이, 정전 상호작용에 의해 결합되고, 그 결과, 라포나이트 입자는 카드하우스 구조를 형성하여, 수분산액의 점성을 높인다는 것이 알려져 있다.

한편, 이인산나트륨(별칭: 피로인산나트륨) 등의 분산제는, 양으로 대전된 라포나이트 입자의 단면에 흡착되어 라포나이트 입자의 분산을 촉진할 뿐만 아니라, 카드하우스 구조의 형성을 억제한다고도 알려져 있다.

클레이 입자가 물에 균일하게 분산된 상태에서 전해질 고분자를 첨가하면, 새로이 클레이 입자와 전해질 고분자 간의 상호작용이 발생하여, 균일한 고분자/클레이 네트워크가 구축되고, 역학 물성이 우수한 고분자/나노 미립자 컴포지트 하이드로겔이 형성되는 것으로 생각된다.

즉, 본 발명은, 클레이 입자(B)에 분산제(C) 및 전해질 고분자(A)를 배합함으로써 역학 물성이 우수한 고분자/나노 미립자 컴포지트 하이드로겔이 얻어지는 것을 발견한 것으로서, 전해질 고분자(A), 클레이 입자(B), 및 분산제(C)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 하이드로겔 형성성 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 하이드로겔 형성성 조성물 및 이로부터 제조되는 하이드로겔은, 상기 성분(A) 내지 성분(C) 이외에, 본 발명의 소기의 효과를 저해하지 않는 범위에서, 필요에 따라, 다른 성분이 임의로 배합될 수도 있다.

[하이드로겔 형성성 조성물]

<성분(A): 전해질 고분자>

본 발명의 성분(A)는, 전해질 고분자로서, 바람직하게는 음이온성 전해질 고분자이고, 보다 바람직하게는 유기산염 구조 또는 유기산 음이온 구조를 가지는 전해질 고분자이다. 이와 같은 전해질 고분자로는, 예를 들면, 카르복실기를 갖는 것으로서, 폴리(메트)아크릴산염, 카르복시비닐폴리머의 염, 카르복시메틸셀룰로오스의 염; 술포닐기를 갖는 것으로서, 폴리스티렌술폰산염; 포스포닐기를 갖는 것으로서, 폴리비닐포스폰산염 등을 들 수 있다. 상기 염으로는, 나트륨염, 암모늄염, 칼륨염, 리튬염 등을 들 수 있다. 한편, 본 발명에서, (메트)아크릴산이란 아크릴산과 메타크릴산을 모두 말한다.

또한, 전해질 고분자(A)는 가교 또는 공중합될 수도 있고, 완전 중화물 또는 부분 중화물 중 어느 것이나 사용할 수 있다.

상기 전해질 고분자(A)의 중량평균분자량은, 겔 침투 크로마토그래피(GPC)에 의한 폴리에틸렌글리콜 환산으로 바람직하게는 100만 내지 1000만이고, 보다 바람직하게는 중량평균분자량 200만 내지 700만이다.

또한, 시판품으로 입수할 수 있는 전해질 고분자(A)는, 시판품에 기재되어 있는 중량평균분자량으로서, 바람직하게는 100만 내지 1000만이고, 보다 바람직하게는 중량평균분자량 200만 내지 700만이다.

상기한 것 중에서도, 본 발명에서, 전해질 고분자(A)는, 카르본산염 구조 또는 카르복시 음이온 구조를 가지는 것이 바람직하고, 특히 완전 중화 또는 부분 중화 폴리아크릴산염인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 완전 중화 또는 부분 중화 폴리아크릴산나트륨이 바람직하고, 특히 중량평균분자량 200만 내지 700만의 완전 중화 또는 부분 중화된 비가교형 고중합 폴리아크릴산나트륨이 바람직하다.

상기 전해질 고분자(A)의 함유량은, 하이드로겔 100질량% 중에 0.01질량% 내지 20질량%, 바람직하게는 0.1질량% 내지 10질량%이고, 보다 바람직하게는 0.1질량% 내지 2.0질량%이다.

한편, 본 명세서 등에서는, 질량%를 wt%로도 표기한다.

<성분(B): 클레이 입자>

본 발명의 성분(B)는, 클레이 입자로서, 바람직하게는 클레이 나노 미립자이다. 구체적으로는, 바람직하게는 수팽윤성 규산염 입자이다.

클레이 입자(B)로는, 예를 들면, 스멕타이트, 벤토나이트, 버미큘라이트, 및 운모 등을 들 수 있으며, 물 또는 함수 용매를 분산매로 한 콜로이드를 형성하는 것이 바람직하다. 한편, 스멕타이트란, 몬모릴로나이트, 베이델라이트(beidelite), 논트로나이트(nontronite), 사포나이트(saponite), 헥토라이트(hectorite), 스티븐사이트(stevensite) 등의 그룹 명칭이다. 클레이의 1차 입자 형상으로는, 원반상, 판상, 구상, 입상, 입방상, 침상, 봉상, 무정형 등을 들 수 있으며, 직경 5nm 내지 1000nm의 원반상 또는 판상인 것이 바람직하다.

클레이의 바람직한 구체예로는, 층상 규산염을 들 수 있으며, 시판품으로 용이하게 입수할 수 있는 예로서, Rockwood Additives Ltd.제의 라포나이트 XLG(합성 헥토라이트), XLS(합성 헥토라이트, 분산제로서 이인산나트륨 함유), XL21(나트륨·마그네슘·플루오로실리케이트), RD(합성 헥토라이트), RDS(합성 헥토라이트, 분산제로서 무기폴리인산염 함유) 및 S482(합성 헥토라이트, 분산제 함유); Co-op Chemical Co., Ltd.제의 LUCENTITE(Co-op Chemical Co., Ltd. 등록상표) SWN(합성 스멕타이트) 및 SWF(합성 스멕타이트), Micromica(합성 운모), 및 Somasif(Co-op Chemical Co., Ltd. 등록상표, 합성 운모); Kunimine Industries Co., Ltd.제의 Kunipia(Kunimine Industries Co., Ltd. 등록상표, 몬모릴로나이트), Sumecton(Kunimine Industries Co., Ltd. 등록상표) SA(합성 사포나이트); HOJUN Co., Ltd.제의 Bengel(HOJUN Co., Ltd. 등록상표, 천연 벤토나이트 정제품) 등을 들 수 있다.

상기 클레이 입자(B)의 함유량은, 하이드로겔 100질량% 중에 0.01질량% 내지 20질량%, 바람직하게는 0.1질량% 내지 15질량%이다.

<성분(C): 클레이 입자의 분산제>

본 발명의 성분(C)는, 상기 클레이 입자(B)의 분산제로서, 바람직하게는 수팽윤성 규산염 입자의 분산제이다.

분산제(C)로서, 규산염의 분산성 향상이나, 층상 규산염의 층을 박리시키기 위한 목적으로 사용되는 분산제 또는 해교제를 사용할 수 있다.

상기 클레이 입자(B)는, 약 3질량% 이하의 저함량 수분산을 행할 때, 분산제(C)를 사용하지 않더라도 균일하게 분산 가능한 경우도 있지만, 본 발명의 하이드로겔을 제조하기 위해서, 분산제(C)는 필수 성분이다. 분산제(C)를 사용하지 않고서, 상기 전해질 고분자(A)와 상기 클레이 입자(B)만을 수중에서 혼합한 경우에는, 자기 지지성을 갖는 상기 하이드로겔은 제조되지 않고, 페이스트상의 점성물이 된다.

분산제(C)로는, 오르토인산나트륨, 이인산나트륨(피로인산나트륨), 트리폴리인산나트륨, 테트라인산나트륨, 헥사메타인산나트륨 및 폴리인산나트륨을 들 수 있다. 그 중에서도, 바람직하게는 이인산나트륨이다.

상기 분산제(C)의 함유량은, 하이드로겔 100질량% 중에 0.001질량% 내지 20질량%, 바람직하게는 0.01질량% 내지 10질량%이고, 보다 바람직하게는 0.1질량% 내지 2.0질량%이다.

한편, 본 발명에서는, 상기 성분(B)로서 분산제를 함유하는 클레이 입자를 사용하는 경우에는, 성분(C)인 분산제를 추가로 첨가해도 되고, 첨가하지 않아도 된다.

상기 전해질 고분자(A), 클레이 입자(B), 및 분산제(C)의 바람직한 조합으로는, 하이드로겔 100질량% 중, 성분(A)로서 중량평균분자량 200만 내지 700만의 완전 중화 또는 부분 중화된 비가교형 고중합 폴리아크릴산나트륨 0.1질량% 내지 10질량%, 성분(B)로서 수팽윤성 스멕타이트 0.1질량% 내지 15질량%, 및 성분(C)로서 이인산나트륨 0.01질량% 내지 10질량%이다.

또한, 상기 전해질 고분자(A), 클레이 입자(B), 및 분산제(C)의 보다 바람직한 조합으로는, 하이드로겔 100질량% 중, 성분(A)로서 중량평균분자량 200만 내지 700만의 완전 중화 또는 부분 중화된 비가교형 고중합 폴리아크릴산나트륨 0.1질량% 내지 2.0질량%, 성분(B)로서 수팽윤성 스멕타이트 0.1질량% 내지 15질량%, 및 성분(C)로서 이인산나트륨 0.1질량% 내지 2.0질량%이다.

본 발명의 하이드로겔 형성성 조성물은, 알코올을 포함하고 있을 수도 있다.

상기 알코올이란, 바람직하게는 물에 자유롭게 용해되는 수용성 알코올을 말하며, 보다 바람직하게는 탄소원자수 1 내지 8의 알코올이고, 구체적으로는, 메탄올, 에탄올, 2-프로판올, i-부탄올, 펜탄올, 헥산올, 1-옥탄올, 이소옥탄올 등을 들 수 있다.

[하이드로겔 및 이의 제조 방법]

본 발명의 하이드로겔은, 상기 하이드로겔 형성성 조성물을 혼합한 후, 정치(靜置)하여 겔화시킴으로써 얻어진다.

하이드로겔 형성성 조성물을 이용한 겔화는, 하이드로겔 형성성 조성물의 2성분의 혼합물 혹은 이의 수용액 또는 수분산액과, 나머지 1성분 혹은 이의 수용액 또는 수분산액을 혼합함에 따라 겔화시킬 수 있다. 또한, 각 성분의 혼합물에 대하여 물을 첨가함에 따라서도 겔화 가능하다.

그 중에서도, 조작이 간편한 관점으로부터, 상기 전해질 고분자(A)의 수용액 또는 수분산액, 그리고 상기 클레이 입자(B), 및 분산제(C)의 수용액 또는 수분산액을 혼합함으로써 겔화시키는 것이 바람직하다.

하이드로겔 형성성 조성물 중의 각 성분을 혼합하는 방법으로는, 기계식 또는 수동에 의한 교반 이외에, 초음파 처리를 이용할 수 있으나, 기계식 교반이 바람직하다. 기계식 교반에는, 예를 들면, 자석 교반기, 프로펠러식 교반기, 자전·공전식 믹서, 디스퍼, 호모지나이저, 진탕기, 와류(vortex) 믹서, 볼밀, 니이더(kneader), 라인 믹서, 초음파 발진기 등을 사용할 수 있다.

혼합할 때의 온도는, 수용액 또는 수분산액의 응고점 내지 비점, 바람직하게는 -5℃ 내지 100℃이고, 보다 바람직하게는 0℃ 내지 50℃이다.

또한, 혼합 직후에 기포가 발생하는 경우에는, 원심기를 이용하여 기포를 제거하는 것이 바람직하다. 원심기를 이용하여 기포 제거를 행하는 시간으로는, 예를 들면 10분 내지 20분이다.

혼합 직후에는 강도가 약해 페이스트상이지만, 정치함으로써 겔화된다. 정치 시간은 2시간 내지 100시간이 바람직하다. 정치 온도는 -5℃ 내지 100℃이고, 바람직하게는 0℃ 내지 50℃이다. 또한, 혼합 직후의 겔화하기 전에 형(型;틀)에 부어 넣거나, 압출 성형하거나 함으로써, 임의 형상의 겔을 제조할 수 있다.

얻어지는 하이드로겔의 강도는, 1축 압축 시험을 통해 측정할 수 있다. 예를 들면, 직경 10mm, 높이 6mm의 원기둥 형상의 하이드로겔을 제조하고, 실온에서 4일간 정치한 후, Orientec Co., Ltd.제 TENSILE TESTER STM-20을 이용하여 측정할 수 있다. 측정 방법은, 성형한 시료를 압축 속도 10㎜/분으로 압축하고, 응력 변화를 측정한다.

변형률 80%(ΔL/L₀=0.8) 시점에서의 응력을, 상기 1축 압축 시험에서의 측정으로 구하였다. 여기서, ΔL은 압축길이, L₀는 자연길이를 나타낸다. 응력은 압축에 의한 면적 변화를 고려(압축하는 동안, 부피는 불변하다는 가정 하에 계산)하여 구하였다.

본 발명에서 얻어지는 하이드로겔의 변형률 80%(ΔL/L₀=0.8) 시점에서의 응력은, 10kPa 내지 1000kPa로, 고강도가 요구되는 용도에 관해서는, 하한값으로는, 12kPa, 20kPa, 50kPa, 70kPa들 수 있고, 상한값으로는, 150kPa, 300kPa, 500kPa를 들 수 있다. 그 일예로는, 12kPa 내지 150kPa, 50kPa 내지 500kPa, 70kPa 내지 150kPa이다.

[신축성 하이드로겔]

본 발명은, 전해질 고분자(A), 클레이 입자(B), 및 상기 클레이 입자의 분산제(C)를 포함하는 하이드로겔 형성성 조성물로부터 제조되고, 길이방향으로 2배 이상 신축 가능한 신축성 하이드로겔에 관한 것이다.

즉, 본 발명의 신축성 하이드로겔은, 직경 6mm, 길이 2cm의 원기둥을 이루는 하이드로겔 성형체에 있어서, 길이방향으로 2배 내지 10배 신축 가능하며, 하한값으로는, 2배, 3배를 들 수 있고, 상한값으로는 6배, 8배, 10배를 들 수 있다.

본 발명에서, 상기 전해질 고분자(A)로는, 상기 <성분(A): 전해질 고분자>에서 언급한 화합물을, 상기 클레이 입자(B)로는, 상기 <성분(B): 클레이 입자>에서 언급한 화합물을, 및 상기 클레이 입자의 분산제(C)로는, 상기 <성분(C): 클레이 입자의 분산제>에서 언급한 화합물을 이용할 수 있다.

또한, 본 발명의 신축성 하이드로겔은, 전해질 고분자(A), 클레이 입자(B), 및 상기 클레이 입자의 분산제(C)의 함유량을 조정함으로써 제조되므로, 상기 전해질 고분자(A)의 함유량은, 하이드로겔 100질량% 중에 0.01질량% 내지 5.0질량%, 바람직하게는 0.1질량% 내지 2.0질량%이다. 또한, 상기 클레이 입자(B)의 함유량은, 하이드로겔 100질량% 중에 0.1질량% 내지 10질량%, 바람직하게는 1.0질량% 내지 5.0질량%이다. 나아가, 상기 분산제(C)의 함유량은, 하이드로겔 100질량% 중에 0.01질량% 내지 5.0질량%, 바람직하게는 0.1질량% 내지 1.0질량%이다.

본 발명의 신축성 하이드로겔에 있어서, 상기 전해질 고분자(A), 클레이 입자(B), 및 분산제(C)의 바람직한 조합으로는, 하이드로겔 100질량% 중, 성분(A)로서 중량평균분자량 200만 내지 700만의 완전 중화 또는 부분 중화된 비가교형 고중합 폴리아크릴산나트륨 0.1질량% 내지 2.0질량%, 성분(B)로서 수팽윤성 스멕타이트 1.0질량% 내지 5.0질량%, 및 성분(C)로서 이인산나트륨 0.1질량% 내지 1.0질량%이다.

또한, 본 발명의 신축성 하이드로겔은, 상기 [하이드로겔 및 그 제조 방법]에서 설명한 방법과 동일한 방법으로 제조할 수 있다. 그 중에서도, 조작이 간편한 관점으로부터, 상기 전해질 고분자(A)의 수용액 또는 수분산액, 그리고 상기 클레이 입자(B), 및 분산제(C)의 수용액 또는 수분산액을 혼합함으로써 겔화시키는 것이 바람직하다. 이때, 상기 전해질 고분자(A)의 수용액 또는 수분산액과, 상기 클레이 입자(B), 및 분산제(C)의 수용액 또는 수분산액의 혼합비는, 부피비로 1:2 내지 2:1이 바람직하다.

[실시예]

이하, 실시예를 들어, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1: 라포나이트 RD 5wt%/ASAP 1wt%/TSPP 0.5wt% 하이드로겔의 제조]

이인산나트륨10수화물(피로인산나트륨10수화물)(TSPP)(Kanto Chemical Co., Inc.제) 0.021g, 물 2.328g을 혼합하고, 자석 교반기로 균일한 TSPP 수용액이 될 때까지 실온(약 20℃)에서 교반하였다. 그 다음, 자석 교반기로 TSPP 수용액을 교반하면서, TSPP 수용액에 라포나이트 RD(Rockwood Additives Ltd.제) 0.126g을 소량씩 첨가하고, 균일한 수분산액이 될 때까지 실온(약 20℃)에서 교반하였다. 그 후, 폴리아크릴산나트륨(ASAP)(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.제: 중합도 22,000 내지 70,000, 30℃, 2g/L 수용액의 점도 350 내지 560mPa·s) 0.026g을 소량씩 첨가하고, 자석 교반기 대신 스파튤러(spatula)를 이용하여 ASAP가 완전 용해될 때까지 손으로 교반하였다.

그리고, 원심분리(7,000rpm으로 10분간)로 기포를 제거하고, 실온에서 48시간 정치함으로써 하이드로겔을 얻었다.

[실시예 2 내지 실시예 5: 라포나이트 RD 7.5wt% 내지 15wt%/ASAP 1wt%/TSPP 0.5wt% 하이드로겔의 제조]

라포나이트 RD가 표 1에 나타낸 각 농도인 하이드로겔을, 실시예 1과 동일하게 조작하여 제조하였다.

[실시예 6: 라포나이트 RD 10wt%/ASAP 0.25wt%/TSPP 0.5wt% 하이드로겔의 제조]

이인산나트륨10수화물(피로인산나트륨10수화물)(TSPP)(Kanto Chemical Co., Inc.제) 0.017g, 물 1.772g을 혼합하고, 자석 교반기로 균일한 TSPP 수용액이 될 때까지 실온(약 20℃)에서 교반하였다. 그 다음, 자석 교반기로 TSPP 수용액을 교반하면서, TSPP 수용액에 라포나이트 RD(Rockwood Additives Ltd.제) 0.200g을 소량씩 첨가하고, 균일한 수분산액이 될 때까지 실온(약 20℃)에서 교반하였다. 그 후, 폴리아크릴산나트륨(ASAP)(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.제: 중합도 22,000 내지 70,000, 30℃, 2g/L 수용액의 점도 350 내지 560mPa·s) 0.005g을 소량씩 넣고, 자석 교반기 대신 스파튤러를 이용하여 ASAP가 완전 용해될 때까지 손으로 교반하였다.

[실시예 7 내지 실시예 12: 라포나이트 RD 10wt%/ASAP 0.5wt% 내지 5wt%/TSPP 0.5wt% 하이드로겔의 제조]

ASAP가 표 2에 나타낸 각 농도인 하이드로겔을, 실시예 6과 동일하게 조작하여 제조하였다.

[실시예 13: 라포나이트 RD 5wt%/ASAP 1wt%/TSPP 0.25wt% 하이드로겔의 제조]

이인산나트륨10수화물(피로인산나트륨10수화물)(TSPP)(Kanto Chemical Co., Inc.제) 0.0084g, 물 1.8727g을 혼합하고, 자석 교반기로 균일한 TSPP 수용액이 될 때까지 실온(약 20℃)에서 교반하였다. 그 다음, 자석 교반기로 TSPP 수용액을 교반하면서, TSPP 수용액에 라포나이트 RD(Rockwood Additives Ltd.제) 0.100g을 소량씩 첨가하고, 균일한 수분산액이 될 때까지 실온(약 20℃)에서 교반하였다. 그 후, 폴리아크릴산나트륨(ASAP)(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.제: 중합도 22,000 내지 70,000, 30℃, 2g/L 수용액의 점도 350 내지 560mPa·s) 0.02g을 소량씩 첨가하고, 자석 교반기 대신 스파튤러를 이용하여 ASAP가 완전 용해될 때까지 손으로 교반하였다.

[실시예 14 및 실시예 15, 그리고 비교예 1: 라포나이트 RD 5wt%/ASAP 1wt%/TSPP 0.0wt% 내지 0.75wt% 하이드로겔의 제조]

TSPP가 표 3에 나타낸 각 농도인 하이드로겔을, 실시예 13과 동일하게 조작하여 제조하였다. 또한, 비교예로서, TSPP를 이용하지 않고 하이드로겔을 제조한 결과, 하이드로겔은 제조되지 않았으며, 페이스트상의 점성물이 얻어졌다(비교예 1).

[실시예 16 내지 실시예 19, 그리고 비교예 2: 라포나이트 RD 10wt%/ASAP 1wt%/TSPP 0.0wt% 내지 1.0wt% 하이드로겔의 제조]

TSPP가 표 4에 나타낸 각 농도, 라포나이트 RD의 농도가 10wt%, 및 ASAP의 농도가 1wt%인 하이드로겔을, 실시예 13과 동일하게 조작하여 제조하였다. 또한, 비교예로서, TSPP를 이용하지 않고 하이드로겔을 제조한 결과, 하이드로겔은 제조되지 않았으며, 페이스트상의 점성물이 얻어졌다(비교예 2).

[실시예 20 내지 실시예 24, 그리고 비교예 3: 라포나이트 RD 15wt%/ASAP 1wt%/TSPP 0.0wt% 내지 1.25wt% 하이드로겔의 제조]

TSPP가 표 5에 나타낸 각 농도, 라포나이트 RD의 농도가 15wt%, 및 ASAP의 농도가 1wt%인 하이드로겔을, 실시예 13과 동일하게 조작하여 제조하였다. 또한, 비교예로서, TSPP를 이용하지 않고 하이드로겔을 제조한 결과, 하이드로겔은 제조되지 않았으며, 페이스트상의 점성물이 얻어졌다(비교예 3).

[실시예 25 내지 실시예 27: 각 분자량의 ASAP 1wt%를 이용한 라포나이트 XLG 10wt%/TSPP 0.5wt% 하이드로겔의 제조]

라포나이트 RD를 라포나이트 XLG(Rockwood Additives Ltd.제)로, 또한 폴리아크릴산나트륨(ASAP)을 중합도 2,700 내지 7,500(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.제, 25℃, 100g/L 수용액의 점도 75 내지 125mPa·s), 중량평균분자량 200만 내지 300만(ARONVIS MX: Toagosei Co., Ltd.제), 및 중량평균분자량 400만 내지 500만(ARONVIS SX: Toagosei Co., Ltd.제)로 변경하고, 실시예 3과 동일하게 조작하였다.

(주1) 중합도×모노머 단위의 몰 질량(모노머 단위의 몰 질량=94)

[실시예 28: 각 농도의 라포나이트 RD를 이용한 하이드로겔의 팽윤도·겔화율 측정]

팽윤도를 W _gel(t)/W _dry, 겔화율을 W _dry/W _cal×100으로 정의하고, 실시예 1, 실시예 3 및 실시예 5에서 제조한 하이드로겔에 대한 팽윤도와 겔화율을 구하였다.

여기서, W _gel(t)은 팽윤 개시로부터 t시간 후의 시료의 질량, W _dry는 팽윤 시료를 동결건조한 후의 시료의 질량, W _cal은 투입 조성으로부터 구한 팽윤 개시 전의 용질(ASAP+라포나이트+TSPP)의 질량을 나타낸다. 시료는 원심분리(7,000rpm으로 10분간)로 기포를 제거하여, 직경 6mm, 길이 8mm의 원기둥 형상으로 성형하였다.

성형한 시료를 200mL의 증류수에 침지시켜, 소정 시간 경과한 후에 꺼내어, 시료에 묻은 여분의 물방울을 닦아낸 다음에, 천칭으로 질량(W _gel(t))을 측정하였다. 시료가 평형 팽윤 상태에 도달한 후에 동결건조를 행하고, 시료의 질량(W _dry)을 측정하였다. 팽윤도 측정 결과를 도 1에 나타낸다. 또한, 도 2는 도 1에 기재된 A, B 및 C 각 시점에서의, 하이드로겔을 나타낸다. 그 결과, 겔화율은 65% 내지 80%였다. 또한, 라포나이트 RD의 농도가 5wt%이고, ASAP의 농도가 1wt%이며, TSPP의 농도가 0.5wt%인 하이드로겔(실시예 1)은, 팽윤도에 있어서, 최대 1200배를 나타내었다.

[실시예 29: 각 농도의 라포나이트 RD를 이용한 하이드로겔의 1축 압축 시험]

실시예 1 내지 실시예 5에서 제조한 하이드로겔, 및 비교예 1 내지 비교예 3에서 얻어진 페이스트상의 점성물에 대하여, Orientec Co., Ltd.제 TENSILE TESTER STM-20을 이용하여 응력 변화를 측정하였다. 시료는 원심분리(7,000rpm으로 10분간)로 기포를 제거하여, 직경 10mm, 높이 6mm의 원기둥 형상으로 성형하고, 실온에서 4일간 정치하였다.

성형한 시료를 압축 속도 10mm/분으로 압축하고, 응력 변화를 측정하였다. σ=Eε(ε=ΔL/L₀)의 관계로부터, 응력 σ-변형 ε 곡선의 압축률이 작은 영역의 기울기로부터 탄성률(E)을 구하였다. 여기서, ΔL은 압축길이, L₀는 자연길이를 나타낸다. 응력은 압축에 의한 면적 변화를 고려(압축하는 동안, 부피는 불변하다는 가정 하에 계산)하여 구하였다. 응력 변화의 측정 결과를 도 3에 나타낸다. 또한, 변형률 80%(ΔL/L₀=0.8) 시점에서의 응력값을 표 7에 나타낸다. 그 결과, 분산제(TSPP) 첨가에 따라 높은 응력값을 나타내었다. 한편, 비교예 1 내지 비교예 3의 페이스트상 점성물은, 변형률 80% 시점에서 크게 붕괴되었다. 그리고, 라포나이트 농도와 탄성률의 관계를 도 4에 나타낸다. 그 결과, 라포나이트 농도가 높을수록, 탄성률은 높은 값을 나타내었다.

[실시예 30: 각 농도의 ASAP를 이용한 하이드로겔의 1축 압축 시험]

실시예 6 내지 실시예 12에서 제조한 하이드로겔에 대하여, 실시예 29에 따라 응력 변화를 측정하였다. 응력 변화의 측정 결과를 도 5에 나타낸다. 또한, ASAP 농도와 탄성률의 관계를 도 6에 나타낸다. 그 결과, ASAP 농도가 1wt%일 때, 탄성률은 가장 높은 값을 나타내었다.

[실시예 31: 각 농도의 TSPP를 이용한 하이드로겔의 1축 압축 시험]

실시예 13 내지 실시예 24에서 제조한 하이드로겔, 및 비교예 1 내지 비교예 3에서 얻어진 페이스트상의 점성물에 대하여, 실시예 29에 따라 탄성률을 구하였다.

실시예 13 내지 실시예 15, 및 비교예 1의 결과에 대해서는 도 7에, 실시예 16 내지 실시예 19, 및 비교예 2의 결과에 대해서는 도 8에, 실시예 20 내지 실시예 24, 및 비교예 3의 결과에 대해서는 도 9에 각각 나타낸다. 또한, 도 10은 도 9에 기재된 D 및 E 각 조성에서의, 1축 압축 시험 후의 하이드로겔을 나타낸다. 그 결과, 도 7에서는, TSPP 농도가 0.25wt%일 때에, 또한 도 8 및 도 9에서는, TSPP 농도가 0.5wt%일 때에, 탄성률은 가장 높은 값을 나타내었다. 그러나, 도 10의 비교에서, D의 겔에서는 붕괴가 일어나는 한편, E의 겔은 붕괴되지 않았다. 이 결과로부터, 도 9에서는 E의 조성(TSPP 농도 0.75%)일 때에, 겔이 붕괴되지 않는 가장 높은 탄성률을 나타내었다.

[실시예 32: 각 분자량의 ASAP를 이용한 하이드로겔의 1축 압축 시험]

실시예 25 내지 실시예 27에서 제조한 하이드로겔에 대하여, 실시예 29와 동일한 조작을 통해 파괴 응력 및 파괴 압축률을 구하였다. 그 결과를 표 8에 나타낸다. ASAP의 중량평균분자량이 커질수록, 파괴 응력은 높은 값을 나타내었다. 또한, 분자량이 작은 ASAP를 이용하여 제조한 실시예 25의 하이드로겔에서는 압축률 80% 이하에서 파괴가 보여, 변형에 약함을 나타내었다.

(주2) 중합도 × 모노머 단위의 몰 질량(모노머 단위의 몰 질량=94)

[실시예 33: 소각 X선 산란(SAXS) 측정]

실시예 3 및 실시예 1에서 제조한 하이드로겔에 대하여, 고에너지 가속기 연구 기구의 방사광 소각 X선 산란 장치(BL-10C)를 이용하여, 연신 하에서의 소각 X선 산란(SAXS)을 측정하였다. 시료는 원심분리(7,000rpm로 10분간)로 기포를 제거하여, 길이 18mm, 폭 10mm, 두께 1mm의 직육면체로 성형하였다.

검출기로서 이미징 플레이트(R-AXIS)를 이용하였고, 수평방향으로 1축 연신된 시료에 대하여 측정을 행하였다. 그 결과를 도 11에 나타낸다. 연신비가 증가하는 만큼, 연신방향에 대하여 수직방향으로 산란 패턴이 변해 간다. 이는 ASAP 고분자의 연신에 따라 클레이 입자의 단면이 연신방향에 맞추어, 표면이 수직방향으로 향했기 때문이라고 생각된다. 이 결과로부터, 클레이 입자의 단면과 ASAP 간에 상호작용이 있다는 것과, 고분자/클레이 네트워크가 구축되어 있다는 것을 생각할 수 있다.

[실시예 34: 라포나이트 RD 1wt%/ASAP 1wt%/TSPP 0.5wt% 신축성 하이드로겔의 제조]

이인산나트륨10수화물(피로인산나트륨10수화물)(TSPP)(Kanto Chemical Co., Inc.제) 0.0335g, 물 3.883g을 혼합하고, 자석 교반기로 균일한 TSPP 수용액이 될 때까지 실온(약 20℃)에서 교반하였다. 그 다음, 자석 교반기로 TSPP 수용액을 교반하면서, TSPP 수용액에 라포나이트 RD (Rockwood Additives Ltd.제) 0.039g을 소량씩 첨가하고, 균일한 수분산액이 될 때까지 실온(약 20℃)에서 교반하였다. 그 후, 폴리아크릴산나트륨(ASAP)(Toagosei Co., Ltd.제 ARONVIS SX: 중량평균분자량 400만 내지 500만) 0.040g을 소량씩 첨가하고, 자석 교반기 대신 스파튤러를 이용하여 ASAP가 완전 용해될 때까지 손으로 교반하였다.

[실시예 35: 라포나이트 XLG 1.2wt%/ASAP 1wt%/TSPP 0.5wt% 신축성 하이드로겔의 제조]

이인산나트륨10수화물(피로인산나트륨10수화물)(TSPP)(Kanto Chemical Co., Inc.제) 0.0334g, 물 3.887g을 혼합하고, 자석 교반기로 균일한 TSPP 수용액이 될 때까지 실온(약 20℃)에서 교반하였다. 그 다음, 자석 교반기로 TSPP 수용액을 교반하면서, TSPP 수용액에 라포나이트 XLG (Rockwood Additives Ltd.제) 0.048g을 소량씩 첨가하고, 균일한 수분산액이 될 때까지 실온(약 20℃)에서 교반하였다. 그 후, 폴리아크릴산나트륨(ASAP)(Toagosei Co., Ltd.제 ARONVIS SX: 중량평균분자량 400만 내지 500만) 0.039g을 소량씩 첨가하고, 자석 교반기 대신 스파튤러를 이용하여 ASAP가 완전 용해될 때까지 손으로 교반하였다.

[실시예 36: 라포나이트 RD 1wt%/ASAP 1wt%/TSPP 0.5wt% 신축성 하이드로겔의 제조]

폴리아크릴산나트륨(ASAP)을 중량평균분자량 200만 내지 300만(ARONVIS MX:Toagosei Co., Ltd.제)로 변경하고, 실시예 34와 동일하게 조작하였다.

[실시예 37: 라포나이트 1wt%/ASAP 1wt%/TSPP 0.5wt% 신축성 하이드로겔의 1축 압축 시험]

실시예 34 및 실시예 35에서 제조한 신축성 하이드로겔에 대하여, Orientec Co., Ltd.제 TENSILE TESTER STM-20을 이용하여 응력 변화를 측정하였다. 시료는 원심분리(7,000rpm으로 10분간)로 기포를 제거하여, 직경 14mm, 높이 8mm의 원기둥으로 성형하고, 실온에서 5일간 정치하였다.

성형한 시료를 압축 속도 10mm/분으로 압축하고, 응력 변화를 측정하였다. σ=Eε(ε=ΔL/L₀)의 관계로부터, 응력 σ-변형 ε 곡선의 압축률이 작은 영역의 기울기로부터 탄성률(E)을 구하였다. 여기서, ΔL은 압축 길이, L₀는 자연 길이를 나타낸다. 한편, 하이드로겔은 부드러우므로, 원기둥으로부터 직원뿔형(right circular cone)으로 형상이 약간 변하고 있다. 따라서, 직경 14mm, 높이 8mm의 원기둥의 부피와 겔의 부피가 동일하다고 하는 가정 하에 L₀를 평가하였다. 또한, 응력은 초기 단면적으로 나눈 응력을 이용하였다. 응력 변화의 측정 결과를 도 12에, 또한 탄성률을 표 9에 나타낸다.

[실시예 38: 라포나이트 RD 1wt%/ASAP 1wt%/TSPP 0.5wt% 신축성 하이드로겔의 신축 측정]

실시예 34 및 실시예 36에서 제조한 신축성 하이드로겔에 대하여, 신축을 측정하였다. 시료는 원심분리(7,000rpm으로 10분간)로 기포를 제거하여, 직경 6mm, 높이 2cm의 원기둥으로 성형하고, 실온에서 7일간 정치하였다.

성형한 시료를 손에 끼워, 하이드로겔을 연신시켰다. 그 결과를 도 13에 나타낸다. 연신 전 하이드로겔에 대하여, 실시예 34에서 제조한 신축성 하이드로겔은 약 7.5배로, 또한 실시예 36에서 제조한 신축성 하이드로겔은 약 6배로 연신되었다.

또한, 연신 측정 후에 장력을 개방하였다. 그 결과를 도 14에 나타낸다. 실시예 34 및 실시예 36에서 제조한 신축성 하이드로겔은, 각각, 거의 원래의 길이까지 수축되었다.

Claims

전해질 고분자(A), 클레이 입자(B), 및 상기 클레이 입자의 분산제(C), 그리고 물 또는 함수 용매를 혼합한 후, 정치하여 겔화시키되, 상기 전해질 고분자(A)는 중합반응이 완료된 물질로서, 유기산염 구조 또는 유기산 음이온 구조를 가지는 전해질 고분자이며, 상기 클레이 입자(B)가 수팽윤성 규산염 입자이며, 상기 분산제(C)가 수팽윤성 규산염 입자의 분산제인 것을 특징으로 하는 하이드로겔의 제조 방법.
전해질 고분자(A), 클레이 입자(B), 및 상기 클레이 입자의 분산제(C), 그리고 물 또는 함수 용매를 혼합한 후, 정치하여 겔화시키되, 여기서 겔은 직경 6mm, 길이 2cm의 원기둥을 이루는 하이드로겔 성형체에 있어서, 길이방향으로 2배 이상 신축 가능한 신축성 하이드로겔이며, 상기 전해질 고분자(A)는 중합반응이 완료된 물질로서, 유기산염 구조 또는 유기산 음이온 구조를 가지는 전해질 고분자이며, 상기 클레이 입자(B)가 수팽윤성 규산염 입자이며, 상기 분산제(C)가 수팽윤성 규산염 입자의 분산제인 것을 특징으로 하는 신축성 하이드로겔의 제조 방법.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제