KR102194600B1 - Size-selective Polymer-inorganic Composite Particles for Blocking Near-infrared Light, and Method for Preparing the Same - Google Patents

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Abstract

본 개시 내용에서는 근적외선 차단이 가능한 소정의 크기(구형 입자의 경우 직경)을 갖는 고분자 입자 매트릭스 내부에 근적외선 차단 및/또는 자외선 차단 기능을 갖는 무기입자를 포함함으로써 근적외선 차단 효과를 증가시키거나, 그리고/또는 자외선 및 근적외선을 동시에 차단할 수 있는 고분자-무기 복합입자 및 이의 제조방법이 기재된다. In the present disclosure, the near-infrared blocking effect is increased by including inorganic particles having a near-infrared blocking and/or ultraviolet blocking function in the polymer particle matrix having a predetermined size (diameter in the case of spherical particles) capable of blocking near-infrared rays, and/or Alternatively, a polymer-inorganic composite particle capable of blocking ultraviolet and near-infrared rays at the same time and a manufacturing method thereof are described.

Description

크기 선택적인, 근적외선 차단 또는 근적외선과 자외선 동시 차단용 고분자-무기 복합입자 및 이의 제조방법{Size-selective Polymer-inorganic Composite Particles for Blocking Near-infrared Light, and Method for Preparing the Same}Size-selective Polymer-inorganic Composite Particles for Blocking Near-infrared Light, and Method for Preparing the Same}

본 개시 내용은 크기 선택적인, 근적외선 차단 또는 근적외선과 자외선 동시 차단용 고분자-무기 복합입자 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시 내용은 근적외선 차단이 가능한 소정의 크기를 갖는 고분자 입자 매트릭스 내부에 근적외선 차단 및/또는 자외선 차단 기능을 갖는 무기입자를 포함함으로써 근적외선 차단 효과를 증가시키거나, 그리고/또는 자외선 및 근적외선을 동시에 차단할 수 있는 고분자-무기 복합입자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a size-selective polymer-inorganic composite particle for near-infrared blocking or simultaneous blocking of near-infrared and ultraviolet rays and a method for preparing the same. More specifically, the present disclosure increases the near-infrared blocking effect by including inorganic particles having a near-infrared blocking and/or ultraviolet blocking function in a polymer particle matrix having a predetermined size capable of blocking near-infrared rays, and/or ultraviolet and It relates to a polymer-inorganic composite particle capable of blocking near-infrared rays at the same time and a method for manufacturing the same.

피부 노화 현상은 세월의 진행에 따라 필연적으로 나타나는 내인성 노화(intrinsic aging) 및 얼굴, 손등, 목뒤 등의 피부가 태양광에 노출될 때 발생하는 광노화로 구분할 수 있다. Skin aging can be classified into intrinsic aging, which inevitably appears with the progress of the years, and photoaging that occurs when the skin of the face, the back of the hand, and the back of the neck is exposed to sunlight.

태양으로부터 지표면까지 도달하는 태양광은 자외선(Ultraviolet light) 5%, 가시광선(Visible light) 40-45%, 그리고 적외선(Infrared light) 45-50%으로 이루어져 있다. 알려진 바에 따르면, 광 노화는 주로 자외선(파장: 280-400 nm)으로부터 기인한 것으로서, 피부가 자외선에 노출될 경우에 피부 노화를 촉진하고, 주근깨, 검버섯 등과 같은 국소적인 색소 침착을 발생시키며, 더 나아가 홍반 및 피부암과 같은 피부 자극 및 손상을 유발한다. The sunlight reaching from the sun to the earth's surface consists of 5% of ultraviolet light, 40-45% of visible light, and 45-50% of infrared light. It is known that light aging is mainly due to ultraviolet (wavelength: 280-400 nm), and when the skin is exposed to ultraviolet rays, it accelerates skin aging, and causes local pigmentation such as freckles and age spots, and more Furthermore, it causes skin irritation and damage such as erythema and skin cancer.

한편, 최근에는 자외선과 함께 근적외선이 피부에 미치는 영향에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하인리히-하이네 의과대학의 Jean Krutmann 교수의 연구 결과에 따르면 UV-A(320-400 nm 파장 대역에 해당)는 각질층에 존재하는 각질 세포나 진피 층에 존재하는 섬유모세포의 mtDNA의 대량 결실을 유도하고 MMPs를 생성시켜 광 노화를 발생시키는 한편, 근적외선(near infrared; 파장 대역: 750-1,440 ㎚)의 65%는 피부의 피하 조직까지 깊숙이 침투하여 '활성 산소'의 형성과 관련이 있는 미토콘드리아의 전자 전달 체계를 방해함으로써 세포 내 활성산소를 증가시키고, 교원질(collagen) 균형을 변화시키는 등 피부 손상을 유발한다고 설명하고 있다(P.Schroeder et al., Exp. Gerontology, 43, 629-632, 2008, P. Schroeder et al., J. Invest. Dermatology, 128, 2491-2497, 2008, J. Krutmann, and P. Schroeder, J. Invest. Dermatology, 14, 44-49, 2009, C. Calles, et al., J. Invest. Dermatology, 130, 1524-1536, 2010.). On the other hand, in recent years, research on the effect of near-infrared rays and ultraviolet rays on the skin has been actively conducted. According to the results of research by Professor Jean Krutmann of Heinrich-Heine Medical University, UV-A (corresponding to the wavelength range of 320-400 nm) induces mass deletion of mtDNA from keratinocytes in the stratum corneum or fibroblasts in the dermal layer. While generating MMPs to cause photoaging, 65% of near infrared (wavelength band: 750-1,440 ㎚) penetrates deep into the subcutaneous tissue of the skin and transfers electrons from mitochondria, which are related to the formation of'active oxygen'. It has been explained that it causes skin damage, such as increasing free radicals in cells by disrupting the system and changing the collagen balance (P. Schroeder et al., Exp. Gerontology, 43, 629-632, 2008, P. Schroeder et al., J. Invest. Dermatology, 128, 2491-2497, 2008, J. Krutmann, and P. Schroeder, J. Invest. Dermatology, 14, 44-49, 2009, C. Calles, et al. , J. Invest.Dermatology, 130, 1524-1536, 2010.).

또한, 근적외선은 MMP-1 생성 증가 및 교원질 감소에 영향을 미쳐 피부 노화를 유발시키는 것으로 알려져 있다. 이는 자외선이 직접적으로 섬유모세포의 mtDNA의 대량 결실을 유도하여 MMPs를 생성시키는 한편, 근적외선은 미토콘드리아를 자극하여 활성산소 생성하고 이에 의한 MMPs의 생성이라는 다른 과정을 거치기는 하나, 자외선뿐만 아니라 근적외선도 광 노화에 영향을 미치기 때문이다. In addition, near-infrared rays are known to cause skin aging by affecting the increase in MMP-1 production and decrease in collagen. This is because ultraviolet rays directly induce mass deletion of fibroblasts to produce MMPs, while near-infrared rays stimulate mitochondria to generate free radicals and thereby undergo another process, such as generation of MMPs, but not only ultraviolet rays but also near-infrared rays are light. This is because it affects aging.

따라서, 근적외선 조사에 의한 광 노화(Photoaging)가 시작되면 피부 속 진피 층에서 MMP-1의 생성은 증가하고, 그 결과 타입-I 및 타입-III 콜라겐(collagen)이 분해되어 감소할 것으로 예상된다. 태양으로부터 지표면까지 도달하는 태양광의 경우, 자외선이 대략 5%이고 적외선은 대략 45 내지 50%인 점을 고려하면, 적외선, 특히 근적외선으로부터 피부를 보호하는 방안에 대한 연구가 절실하다.Therefore, when photoaging begins by near-infrared irradiation, the production of MMP-1 in the dermal layer in the skin increases, and as a result, it is expected that type-I and type-III collagen are decomposed and decreased. In the case of sunlight reaching the surface from the sun, considering that ultraviolet rays are about 5% and infrared rays are about 45 to 50%, research on a way to protect skin from infrared rays, especially near infrared rays, is urgently needed.

현재 다양한 근적외선 차단용 소재에 관한 연구가 진행되고 있으며, 차량용 적외선 차단 코팅 막의 경우에는 ITO(Indium tin oxide) 성분을 실리카와 혼합하여 사용하고 있다(ACS Applied Materials and Interfaces 2013, 5, 10240-10245). 그러나, 인듐 화합물의 경우에는 인체 안전성 문제로 인하여 화장품을 비롯한 바이오 소재에 적용할 수 없는 한계가 있다.Currently, research on various near-infrared blocking materials is in progress, and in the case of infrared blocking coating films for vehicles, ITO (Indium tin oxide) is mixed with silica and used (ACS Applied Materials and Interfaces 2013, 5, 10240-10245). . However, in the case of indium compounds, there is a limit that cannot be applied to biomaterials including cosmetics due to human safety problems.

기존의 화장품에 적용되어 근적외선을 차단할 수 있는 화장품에 관한 기술로서, 자외선 차단능을 갖는 다양한 금속산화물 재질의 무기 나노입자를 혼합하여 근적외선 차단 효과를 확보하기 위한 연구가 이루어진 바 있다(국내특허공개번호 제2011-56253호 등). 또한, 근적외선 차단능을 갖는 금속산화물 재질의 무기입자 상에 자외선 차단능을 나타내는 금속산화물 재질의 무기 나노입자를 화학적으로 결합하여 근적외선 및 자외선을 동시에 차단할 수 있는 복합 무기입자를 제조하는 방법도 개발된 바 있다(국내특허공개번호 제2011-10553호). 또한, 근적외선 차단능을 갖는 지르코니아(ZrO2) 입자 표면을 실리카계 무기화합물로 코팅한 입자를 화장품에 적용할 수 있도록 제조한 예도 보고된 바 있다(국내특허공개번호 제2014-95736호).As a technology related to cosmetics that can block near-infrared rays by being applied to existing cosmetics, research has been conducted to secure the near-infrared blocking effect by mixing inorganic nanoparticles of various metal oxide materials with UV blocking ability (Korean Patent Publication No. 2011-56253, etc.). In addition, a method of manufacturing composite inorganic particles capable of simultaneously blocking near-infrared and ultraviolet rays by chemically bonding inorganic nanoparticles of metal oxide material showing ultraviolet ray blocking ability on inorganic particles made of metal oxide material having near-infrared ray blocking ability was also developed. Bar (Korean Patent Publication No. 2011-10553). In addition, there has also been reported an example in which particles coated with a silica-based inorganic compound on the surface of zirconia (ZrO 2 ) particles having near-infrared blocking ability can be applied to cosmetics (Korean Patent Publication No. 2014-95736).

그러나, 금속산화물 무기입자는 대부분 높은 굴절률을 나타내는 바, 이를 통하여 입자 표면에서 광에 대한 높은 굴절을 유도하는 방식으로 광을 차단한다. 따라서, 이러한 입자가 근적외선 및 가시광 영역의 광 차단에 유효하게 적용되기 위하여는 매우 높은 농도의 무기입자를 화장품에 함유시켜야 하는데, 이 경우 피부의 백탁 현상이 일어나고, 일부 금속산화물 입자의 경우에는 광촉매 반응 등과 같이 다양한 부작용을 유발할 수 있는 현상이 유발된다.However, since most inorganic metal oxide particles exhibit a high refractive index, light is blocked by inducing high refraction of light on the surface of the particles. Therefore, in order for these particles to be effectively applied to light blocking in the near-infrared and visible light regions, a very high concentration of inorganic particles must be contained in cosmetics. In this case, a cloudiness of the skin occurs, and in the case of some metal oxide particles, photocatalytic reaction Phenomenon that can cause various side effects such as, etc.

전술한 기술적 한계뿐만 아니라, 경제성 및 기타 다양한 이유로 인하여, 화장품에 적용가능한 근적외선 영역의 광 차단능이 우수한 무기입자의 기능에만 의존하는 것에 그치지 않고, 기능성 무기입자의 사용량을 최소화하면서 근적외선 차단 능력을 극대화할 수 있는 복합 입자를 개발하는 것이 바람직하다. 더 나아가, 전술한 바와 같이 자외선 노출에 의한 피부손상도 매우 중요하므로 근적외선과 동시에 자외선을 차단시킬 수 있는 고분자-무기 복합입자를 개발하는 것도 화장품 제형 내 원료를 단순화하고 원료 사용량을 저감할 수 있다는 점에서 중요한 고려 사항이다.Due to not only the technical limitations described above, but also economical and other various reasons, not only relying on the function of inorganic particles with excellent light blocking ability in the near infrared region applicable to cosmetics, but also maximizing the near infrared ray blocking ability while minimizing the use of functional inorganic particles. It is desirable to develop composite particles capable of. Furthermore, as described above, skin damage caused by exposure to ultraviolet rays is also very important, so developing polymer-inorganic composite particles that can block ultraviolet rays at the same time as near infrared rays can simplify raw materials in cosmetic formulations and reduce the amount of raw materials used. Is an important consideration.

그러나, 종래 기술에서는 금속산화물 재질의 무기 나노입자를 조합하여 근적외선 및 자외선을 차단할 수 있는 금속산화물 무기 복합입자에 관하여만 보고하고 있을 뿐(국내특허공개번호 제2011-10553호), 자외선 및 근적외선을 동시 차단할 수 있는 고분자-무기 복합입자에 대하여는 연구된 바 없다.However, in the prior art, only the metal oxide inorganic composite particles that can block near-infrared and ultraviolet rays by combining inorganic nanoparticles made of metal oxide are reported (Korean Patent Publication No. 2011-10553), and ultraviolet rays and near-infrared rays are only reported. Polymer-inorganic composite particles that can block simultaneously have not been studied.

근적외선 차단용 또는 근적외선-자외선 동시 차단용 고분자-무기 복합입자의 개발에 있어 중요한 고려사항은 근적외선 차단능력을 극대화할 수 있는 최적의 복합입자 제조기술을 확보할 수 있는지 여부이다. 무기입자의 경우, 가시광선 및 근적외선 부근의 광에 반응하는 정도 및 범위는 무기입자의 원소 성분이 1차적으로 결정하며, 이를 구성하는 입자의 크기 및 비구형 정도(anisotropy)가 광 차단에 유효한 파장 범위를 결정한다. 특히, 금(Au), 은(Ag), 및 알루미늄(Al)은 국소 표면 플라즈몬 공명(localized surface plasmon resonance; LSPR) 현상을 유도하여 가시광선 및 근적외선 차단능이 우수한 것으로 알려져 있고, 또한 입자의 크기 및 비구형 정도에 따라 가시광 및 근적외선 영역을 차단할 수 있는 범위가 결정된다. An important consideration in the development of polymer-inorganic composite particles for blocking near-infrared rays or for blocking near-infrared rays and ultraviolet rays at the same time is whether or not it is possible to secure an optimal composite particle manufacturing technology capable of maximizing near-infrared blocking capability. In the case of inorganic particles, the degree and range of reaction to light in the vicinity of visible and near-infrared rays is primarily determined by the elemental components of the inorganic particles, and the size and anisotropy of the particles constituting the particles are effective wavelengths for blocking light. Determine the range. In particular, gold (Au), silver (Ag), and aluminum (Al) induce a localized surface plasmon resonance (LSPR) phenomenon, and are known to have excellent visible and near-infrared blocking ability. The extent to which the visible and near-infrared regions can be blocked is determined according to the degree of asphericity.

한편, 고분자 입자의 근적외선 영역의 광 차단 효과는 무기입자와 달리 구성 성분의 변화에 의한 영향이 미미한 대신에 입자의 기하학적 구조의 변화에 주로 의존한다. 폴리스티렌 (polystyrene) 구형 입자의 경우, 입자 크기가 마이크로미터 수준에서 가시광 및 근적외선 영역의 차단능이 현저히 증가하는 것으로 알려져 있다(Absorption and scattering of light by small particles, Bohren, Craig F.,1983). 그러나, 특정 크기 이상 또는 이하(예를 들면, 1 마이크론 이하 또는 5 마이크론 이상)의 입자에서는 가시광 및 근적외선 영역의 광 차단 효과가 현저히 감소하는 것으로 보고되고 있다. 더 나아가, 폴리스티렌보다 화장품 소재로 더 많이 활용되는 폴리메틸메타크릴레이트(Poly(methyl methacrylate; PMMA)의 경우에는 폴리스티렌과 같이 수상(또는 수계 매질)에서 동일한 입자 크기에 따른 광 차단 효과를 발휘하는지에 관하여는 여전히 보고된 바 없다.On the other hand, the light blocking effect of the polymer particles in the near-infrared region, unlike inorganic particles, is mainly dependent on changes in the geometrical structure of the particles, instead of having an insignificant effect due to changes in constituents. In the case of spherical polystyrene particles, it is known that the blocking ability of the visible and near-infrared regions of the particle size increases significantly at the micrometer level (Absorption and scattering of light by small particles, Bohren, Craig F., 1983). However, it has been reported that the light blocking effect in the visible and near-infrared regions is significantly reduced in particles of a specific size or more (eg, 1 micron or less or 5 microns or more). Furthermore, in the case of poly(methyl methacrylate; PMMA), which is more commonly used as a cosmetic material than polystyrene, whether it exhibits a light blocking effect according to the same particle size in an aqueous phase (or aqueous medium) like polystyrene. Nothing has been reported yet.

한편, 특정 크기범위를 가질 수 있는 고분자 마이크로 입자의 제조 및 제어 기술은 몇몇 문헌에 보고된 바 있으나, 근적외선 차단에 효과적인 크기범위를 갖는 고분자-무기화합물의 복합 입자를 제조하는 기술은 알려져 있지 않다. 이는 에멀션(emulsion) 또는 분산(suspension) 중합 과정에서 발생할 수 있는 무기 입자의 이탈 및 응집, 그리고 기타 다양한 이유로 인하여 특정 크기범위를 갖는 입자를 제조하는데 많은 제약이 존재하기 때문이다. 더 나아가, 무기 입자 및 고분자로 이루어지는 단일 입자에 있어서, 무기입자와 고분자 간 굴절률 차이가 클 경우(예를 들면, TiO2 및 고분자로 이루어짐)에는 근적외선 영역을 차단할 수 있는 최적 고분자 : 무기입자의 조성 비, 그리고 입자의 크기범위 대한 정보가 거의 알려져 있지 않다. 또한, 근적외선 차단을 위하여, 특정 크기범위의 고분자-무기 복합체를 선택적으로 제조하는 기술은 거의 알려져 있지 않은 실정이다.On the other hand, the manufacturing and control technology of polymer microparticles capable of having a specific size range has been reported in several literatures, but a technology for preparing composite particles of polymer-inorganic compounds having a size range effective for blocking near infrared rays is not known. This is because there are many restrictions on the manufacture of particles having a specific size range due to separation and aggregation of inorganic particles that may occur during emulsion or suspension polymerization, and other various reasons. Furthermore, in the case of a single particle composed of inorganic particles and a polymer, when the difference in refractive index between the inorganic particles and the polymer is large (for example, composed of TiO 2 and a polymer), an optimal polymer capable of blocking the near-infrared region: composition of inorganic particles Little is known about the ratio and particle size range. In addition, in order to block near-infrared rays, a technique for selectively manufacturing a polymer-inorganic composite having a specific size range is hardly known.

본 개시 내용에서는 근적외선 차단이 가능하도록 조절된 크기범위(구형입자의 경우 직경)을 갖는 고분자 입자 매트릭스를 기반으로 하여, 근적외선 차단 효과가 증가되거나, 및/또는 근적외선과 자외선을 동시에 차단할 수 있는 고분자-무기 복합입자 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.In the present disclosure, based on a polymer particle matrix having a size range (diameter in the case of spherical particles) adjusted to enable near-infrared blocking, a near-infrared blocking effect is increased, and/or a polymer capable of simultaneously blocking near-infrared and ultraviolet rays- It is intended to provide an inorganic composite particle and a manufacturing method thereof.

또한, 본 개시 내용에서는 상술한 고분자-무기 복합입자를 화장료 제조에 적용하는 방안을 제공하고자 한다.In addition, in the present disclosure, it is intended to provide a method of applying the above-described polymer-inorganic composite particles to the manufacture of cosmetics.

본 개시 내용의 제1 면에 따르면,According to the first aspect of this disclosure,

근적외선 차단이 가능하도록 조절된 크기 범위를 갖는 구형 고분자 매트릭스; 및A spherical polymer matrix having a size range adjusted to enable near-infrared blocking; And

상기 고분자 매트릭스 내에 분산된 무기입자;Inorganic particles dispersed in the polymer matrix;

를 포함하는 고분자-무기 복합입자로서,As a polymer-inorganic composite particle comprising a,

(i) 상기 무기입자가 근적외선 차단 기능을 갖는 경우에는 근적외선 차단 효과를 증대시키고, (ii) 상기 무기입자가 자외선 차단 기능을 갖는 경우에는 근적외선 및 자외선을 동시에 차단하는 효과를 제공하는 고분자-무기 복합입자가 제공된다.(i) When the inorganic particles have a near-infrared blocking function, the near-infrared blocking effect is increased, and (ii) when the inorganic particles have an ultraviolet blocking function, a polymer-inorganic composite that provides an effect of blocking both near-infrared rays and ultraviolet rays at the same time. Particles are provided.

본 개시 내용의 제2 면에 따르면,According to the second aspect of this disclosure,

a) 단량체 화합물 및 가교제를 포함하는 혼합물에 무기입자를 분산시켜 분산액을 형성하는 단계;a) forming a dispersion by dispersing inorganic particles in a mixture containing a monomer compound and a crosslinking agent;

b) 상기 분산액에 개시제를 첨가하는 단계; 및b) adding an initiator to the dispersion; And

c) 상기 개시제가 첨가된 분산액을, 고분자 안정제 및 계면활성제의 조합을 함유하는 수계 용액과 접촉시켜 에멀션을 형성하는 단계;c) forming an emulsion by contacting the dispersion to which the initiator is added with an aqueous solution containing a combination of a polymer stabilizer and a surfactant;

를 포함하는 고분자-무기 복합입자의 제조방법으로서,As a method for producing a polymer-inorganic composite particle comprising a,

상기 고분자-무기 복합입자는 근적외선 차단이 가능하도록 조절된 크기 범위를 갖는 구형 고분자 매트릭스, 및 상기 고분자 매트릭스 내에 분산된 무기입자를 포함하고,The polymer-inorganic composite particles include a spherical polymer matrix having a size range adjusted to enable near-infrared blocking, and inorganic particles dispersed in the polymer matrix,

(i) 상기 무기입자가 근적외선 차단 기능을 갖는 경우에는 근적외선 차단 효과를 증대시키고, (ii) 상기 무기입자가 자외선 차단 기능을 갖는 경우에는 근적외선 및 자외선을 동시에 차단하는 효과를 제공하는 고분자-무기 복합입자의 제조방법이 제공된다.(i) When the inorganic particles have a near-infrared blocking function, the near-infrared blocking effect is increased, and (ii) when the inorganic particles have an ultraviolet blocking function, a polymer-inorganic composite that provides an effect of blocking both near-infrared rays and ultraviolet rays at the same time. A method of making particles is provided.

예시적 구체예에 따르면, 상기 고분자 매트릭스의 크기는 1 내지 3 ㎛ 범위이고, 상기 무기입자의 크기는 10 내지 1,000 nm 범위일 수 있다.According to an exemplary embodiment, the size of the polymer matrix may range from 1 to 3 μm, and the size of the inorganic particles may range from 10 to 1,000 nm.

예시적 구체예에 따르면, 상기 단계 c) 중 고분자 안정제 및 계면활성제의 조합을 함유하는 수계 용액 내 고분자 안정제 : 계면활성제의 중량 비는 상기 고분자 매트릭스의 크기가 1 내지 3 ㎛ 범위에 있도록 1 : 0.1 내지 1.25 내에서 선택될 수 있다.According to an exemplary embodiment, the weight ratio of the polymer stabilizer: surfactant in the aqueous solution containing the combination of the polymer stabilizer and the surfactant in step c) is 1:0.1 so that the size of the polymer matrix is in the range of 1 to 3 μm. To 1.25.

예시적 구체예에 따르면, 상기 단계 c) 중 고분자 안정제 및 계면활성제의 조합을 함유하는 수계 용액 내 고분자 안정제의 농도는 1 내지 5 중량% 범위이고, 또한 계면활성제의 농도는 0.5 내지 2.5 중량% 범위일 수 있다. According to an exemplary embodiment, the concentration of the polymer stabilizer in the aqueous solution containing the combination of the polymer stabilizer and the surfactant in step c) is in the range of 1 to 5% by weight, and the concentration of the surfactant is in the range of 0.5 to 2.5% by weight. Can be

예시적 구체예에 따르면, 상기 단계 c) 중 고분자 안정제는 10,000 내지 2,000,000의 분자량(Mw)을 갖는 종류일 수 있다. According to an exemplary embodiment, the polymeric stabilizer in step c) may be a type having a molecular weight (M w ) of 10,000 to 2,000,000.

예시적 구체예에 따르면, 상기 단계 c) 중 고분자 안정제는 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol; PVA), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone; PVP), 폴리비닐 아세테이트(Polyvinyl acetate; PVAc), 폴리 아크릴산(Polyacrylic acid) 및 폴리에틸렌 옥사이드(Polyethylene oxide; PEO)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.According to an exemplary embodiment, the polymeric stabilizer in step c) is polyvinylalcohol (PVA), polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinyl acetate (PVAc), and polyacrylic acid. ) And polyethylene oxide (PEO) may be at least one selected from the group consisting of.

예시적 구체예에 따르면, 상기 단계 c) 중 계면활성제는 100 내지 1,500의 분자량(Mw) 및 5 내지 40의 HLB 값을 갖는 양이온성(cationic) 계면활성제, 음이온성(anionic) 계면활성제, 양쪽성(amphoteric) 계면활성제 및 비이온성(non-ionic) 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.According to an exemplary embodiment, the surfactant in step c) is a cationic surfactant having a molecular weight (M w ) of 100 to 1,500 and an HLB value of 5 to 40, anionic surfactant, both It may be at least one selected from the group consisting of amphoteric surfactants and non-ionic surfactants.

예시적 구체예에 따르면, 상기 단계 c) 중 계면활성제는 소디움 도데실 설페이트(sodium dodecyl sulfate; SDS), 소디움 라우릴 에테르 설페이트(sodium lauryl ether sulfate; SLES), 암모늄 라우릴 설페이트(ammonium lauryl sulfate; ALS), 세틸 트리메틸암모늄 브로마이드(cetyltrimethylammonium bromide; CTAB), 도데실 트리메틸암모늄 브로마이드(dodecyltrimethylammonium bromide; DTAB), 미리스틸 트리메틸암모늄 브로마이드(myristyl trimethylammonium bromide; TTAB) 및 폴리소르베이트(Polysorbate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.According to an exemplary embodiment, the surfactant in step c) is sodium dodecyl sulfate (SDS), sodium lauryl ether sulfate (SLES), ammonium lauryl sulfate; ALS), cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), dodecyltrimethylammonium bromide (DTAB), myristyl trimethylammonium bromide (TTAB), and polysorbate (Polysorbate). It may be at least one.

본 개시 내용의 제3 면에 따르면, 상기 고분자-무기 복합입자를 포함하는 화장료 조성물이 제공된다.According to the third aspect of the present disclosure, there is provided a cosmetic composition comprising the polymer-inorganic composite particles.

본 개시 내용에 따른 구체예들에 따르면, 근적외선 차단에 유효한 고분자 매트릭스의 입자 크기 범위를 제어하여 근적외선 영역의 광을 효과적으로 차단할 수 있고, 또한 고분자 매트릭스 내에 분산되는 무기입자의 특성에 따라 근적외선 차단 능력을 강화하거나, 그리고/또는 근적외선 및 자외선을 동시에 차단할 수 있다. 따라서, 근적외선 차단 및/또는 근적외선-자외선 동시 차단용 화장품의 제형으로 응용될 수 있을 뿐만 아니라, 자동차 분야에서 근적외선 차단 및/또는 근적외선-자외선 동시 차단 코팅 막의 소재로 적용될 수 있는 등, 다양한 분야로 적용 범위를 넓히는데 유리할 것으로 예상된다. According to specific examples according to the present disclosure, light in the near-infrared region can be effectively blocked by controlling the particle size range of the polymer matrix effective for blocking near-infrared rays, and the near-infrared blocking ability is improved according to the characteristics of the inorganic particles dispersed in the polymer matrix. It can enhance and/or block near infrared and ultraviolet rays simultaneously. Therefore, it can be applied not only as a formulation of cosmetics for blocking near-infrared rays and/or simultaneously blocking near-infrared-ultraviolet rays, but also applied in various fields, such as that it can be applied as a material for a coating film for blocking near-infrared rays and/or simultaneously blocking near-infrared rays and ultraviolet rays in the automotive field It is expected to be advantageous in broadening the range.

도 1은 일 구체예에 따른 고분자-무기 복합입자의 제조공정을 개략적으로 도시하는 도면이고;
도 2는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 입자의 크기 변화 시 광 차단 특성을 나타내는 그래프이고;
도 3은 실시예 2에 따라, PMMA 매트릭스에 수산화알루미늄이 함유되고, 표면에 금 나노입자가 코팅된 TiO2(Au-Al(OH)3-TiO2) 무기 나노입자가 분산된 고분자-무기 복합입자, 그리고 대조군으로서 무기입자를 함유하지 않은 입자(PMMA Control) 각각에 대한 명시야 및 암시야 하에서의 광학현미경 사진이고;
도 4는 실시예 2에 따라, PMMA 매트릭스에 Au-Al(OH)3-TiO2 무기입자가 분산된 고분자-무기 복합입자, 그리고 Au-Al(OH)3-TiO2 무기입자를 함유하지 않은 대조군(PMMA 입자) 각각의 광 차단 특성을 대비한 그래프이고;
도 5는 실시예 3에 따라, PMMA 매트릭스에 Au 나노입자가 분산된 고분자-무기 복합입자의 SEM 사진 및 TEM 사진이고;
도 6은 실시예 3에 따라, PMMA 매트릭스에 Au 나노입자가 분산된 고분자-무기 복합입자, 그리고 Au 나노입자를 함유하지 않은 대조군(PMMA 입자) 각각의 광 차단 특성을 대비한 그래프이고;
도 7a는 실시예 4에 따라, PMMA 매트릭스에 수산화알루미늄이 함유된 TiO2(Al(OH)3-TiO2) 무기 나노입자가 분산된 고분자-무기 복합입자의 광학현미경 사진이고;
도 7b는 실시예 4에 따라 제조된 PMMA 매트릭스에 수산화알루미늄이 함유된 TiO2(Al(OH)3-TiO2)무기입자가 분산된 고분자-무기 복합입자의 크기 변화 시 광 차단 특성을 나타내는 그래프이고;
도 8은 실시예 4에 따라, PMMA 매트릭스에 Al(OH)3-TiO2 무기입자가 분산된 고분자-무기 복합입자, 그리고 Al(OH)3-TiO2 무기입자를 함유하지 않은 대조군(PMMA 입자)의 광 차단 특성을 대비한 그래프이고;
도 9는 실시예 5에 따라, PMMA 매트릭스에 자외선 차단 기능을 갖는 TiO2 무기입자가 분산된 고분자-무기 복합입자의 광학현미경 사진이고;
도 10은 실시예 5에 따라, PMMA 매트릭스에 자외선 차단 기능을 갖는 TiO2 무기입자가 분산된 고분자-무기 복합입자, 그리고 TiO2 무기입자를 함유하지 않은 대조군(PMMA 입자)의 광 차단 특성을 대비한 그래프이고;
도 11a 및 도 11b 각각은 고분자 안정제로서 PVA를 사용하고, 계면활성제로서 폴리소르베이트(Polysorbate, Tween 20)을 사용한 경우, 고정된 PVA 농도(2 중량%)에서 Tween 20의 농도를 변화시킴에 따른 복합입자(Al(OH)3-TiO2@PMMA)의 광학현미경 사진, 그리고 크기 변화에 따른 광 차단 특성(UV-VIS-NIR Spectrum)을 나타내는 그래프이고;
도 12a 및 도 12b 각각은 고분자 안정제로서 PVA를 사용하고, 계면활성제로서 SDS를 사용한 경우, 고정된 PVA 농도(2 중량%)에서 SDS의 농도를 변화시킴에 따른 복합입자(Al(OH)3-TiO2@PMMA)의 광학현미경 사진이고;
도 13a 및 도 13b 각각은 고분자 안정제로서 PVA를 사용하고, 계면활성제로서 SDS를 사용한 경우, 고정된 SDS 농도(1 중량%)에서 PVA의 농도를 변화시킴에 따른 복합입자(Al(OH)3-TiO2@PMMA)의 광학현미경 사진(적정량의 PVA를 사용한 경우 및 적정량을 벗어난 량으로 PVA를 사용한 경우)이고;
도 14a 및 도 14b 각각은 PMMA 매트릭스에 Al(OH)3-TiO2가 분산된 고분자-무기 복합입자의 제조 시 선형고분자 첨가량이 단량체 혼합물(Al(OH)3-TiO2 농도: 단량체 및 선형고분자의 총합 대비 5 중량%)의 분산 안정성에 미치는 영향(적정량의 선형고분자를 사용한 경우 및 적정량을 벗어난 량으로 선형고분자를 사용한 경우)을 보여주는 광학현미경 사진이고;
도 15a 및 도 15b 각각은 선형고분자 첨가량이 PMMA 매트릭스에 Al(OH)3-TiO2가 분산된 고분자-무기 복합입자(적정량의 선형고분자를 사용한 경우 및 적정량을 벗어난 량으로 선형고분자를 사용한 경우)의 성상에 미치는 영향을 보여주는 광학 현미경 사진이고; 그리고
도 16은 PMMA 매트릭스에 Au-Al(OH)3-TiO2 무기입자가 분산된 고분자-무기 복합입자를 함유하는 화장료, 무기입자를 함유하지 않은 PMMA 입자를 함유하는 화장료, 그리고 화장료 제형 각각의 광 차단 특성을 대비한 그래프이다.
1 is a diagram schematically showing a manufacturing process of a polymer-inorganic composite particle according to an embodiment;
Figure 2 is a graph showing the light blocking characteristics when the size of polymethyl methacrylate (PMMA) particles change;
3 is a polymer-inorganic composite in which aluminum hydroxide is contained in a PMMA matrix, and gold nanoparticles are coated on the surface of TiO 2 (Au-Al(OH) 3 -TiO 2 ) inorganic nanoparticles according to Example 2 It is an optical micrograph under bright field and dark field for each of the particles, and the particles not containing inorganic particles as a control (PMMA Control);
4 is a polymer-inorganic composite particle in which Au-Al(OH) 3 -TiO 2 inorganic particles are dispersed in a PMMA matrix, and Au-Al(OH) 3 -TiO 2 does not contain inorganic particles. It is a graph comparing the light blocking properties of each control (PMMA particles);
5 is a SEM photograph and TEM photograph of a polymer-inorganic composite particle in which Au nanoparticles are dispersed in a PMMA matrix according to Example 3;
6 is a graph comparing the light-blocking characteristics of a polymer-inorganic composite particle in which Au nanoparticles are dispersed in a PMMA matrix, and a control (PMMA particle) not containing Au nanoparticles according to Example 3;
7A is an optical micrograph of a polymer-inorganic composite particle in which TiO 2 (Al(OH) 3 -TiO 2 ) inorganic nanoparticles containing aluminum hydroxide in a PMMA matrix are dispersed according to Example 4;
7B is a graph showing light blocking characteristics when the size of the polymer-inorganic composite particles in which the inorganic particles are dispersed TiO 2 (Al(OH) 3 -TiO 2 ) inorganic particles are dispersed in the PMMA matrix prepared according to Example 4 ego;
8 is a polymer-inorganic composite particle in which Al (OH) 3 -TiO 2 inorganic particles are dispersed in a PMMA matrix, and a control (PMMA particle) that does not contain Al (OH) 3 -TiO 2 inorganic particles according to Example 4 ) Is a graph comparing the light blocking characteristics;
9 is an optical micrograph of a polymer-inorganic composite particle in which TiO 2 inorganic particles having a UV blocking function are dispersed in a PMMA matrix according to Example 5;
FIG. 10 is a comparison of the light blocking characteristics of a polymer-inorganic composite particle in which TiO 2 inorganic particles having a UV blocking function are dispersed in a PMMA matrix, and a control group (PMMA particles) not containing TiO 2 inorganic particles according to Example 5 One graph;
Each of FIGS. 11A and 11B shows that when PVA is used as a polymer stabilizer and polysorbate (Tween 20) is used as a surfactant, the concentration of Tween 20 is changed at a fixed PVA concentration (2% by weight). It is a graph showing the optical micrograph of the composite particle (Al(OH) 3 -TiO 2 @PMMA) and the light blocking characteristics (UV-VIS-NIR Spectrum) according to the size change;
12A and 12B respectively show composite particles according to varying the concentration of SDS at a fixed PVA concentration (2% by weight) when PVA is used as a polymer stabilizer and SDS is used as a surfactant (Al(OH) 3- TiO 2 @PMMA) is an optical microscope picture;
13a and 13b, respectively, when PVA is used as a polymer stabilizer and SDS is used as a surfactant, composite particles according to changing the concentration of PVA at a fixed SDS concentration (1% by weight) (Al(OH) 3- TiO 2 @PMMA) photomicrograph (when using an appropriate amount of PVA and when using an amount out of the appropriate amount);
14A and 14B show that in the preparation of polymer-inorganic composite particles in which Al(OH) 3 -TiO 2 is dispersed in a PMMA matrix, the amount of linear polymer added to the monomer mixture (Al(OH) 3 -TiO 2 ): monomer and linear polymer It is an optical microscope photograph showing the effect of the dispersion stability (when using an appropriate amount of linear polymer and when using an amount out of the appropriate amount) on the dispersion stability of (5% by weight relative to the total);
15A and 15B show the polymer-inorganic composite particles in which Al(OH) 3 -TiO 2 is dispersed in the PMMA matrix in the amount of linear polymer added (when an appropriate amount of linear polymer is used and when a linear polymer is used in an amount outside the appropriate amount) It is an optical micrograph showing the effect on the properties of; And
FIG. 16 is a cosmetic composition containing polymer-inorganic composite particles in which Au-Al(OH) 3 -TiO 2 inorganic particles are dispersed in a PMMA matrix, a cosmetic composition containing PMMA particles not containing inorganic particles, and light of each cosmetic formulation This is a graph comparing blocking characteristics.

본 발명은 하기의 설명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 하기의 설명은 본 발명의 바람직한 구체예를 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아님을 이해하여야 한다.The present invention can all be achieved by the following description. The following description should be understood as describing preferred embodiments of the present invention, and the present invention is not necessarily limited thereto. In addition, the accompanying drawings are intended to aid understanding, and it should be understood that the present invention is not limited thereto.

본 명세서에 있어서 사용되는 용어는 하기와 같이 정의될 수 있다.Terms used in the present specification may be defined as follows.

"고분자"는 단일중합체 및 공중합체를 모두 포함하며, 공중합체는 랜덤 공중합체 및 블록 공중합체를 포함하는 것으로 이해될 수 있다. “Polymer” includes both homopolymers and copolymers, and copolymers can be understood to include random copolymers and block copolymers.

"선형고분자"는 고분자 내 분자가 가교 구조 없이 긴 사슬이 형성된 고분자를 의미할 수 있다."Linear polymer" may mean a polymer in which a long chain is formed without a crosslinked structure of molecules in the polymer.

"에멀션"은 통상적으로 적어도 2종의 비혼화성 액체의 안정화된 혼합물을 의미할 수 있는 바, 경우에 따라서는 적어도 2개의 비혼화성 액체 간의 계면 장력을 감소시키는 계면활성제(또는 유화제)의 첨가에 의하여 안정화될 수 있다."Emulsion" can usually mean a stabilized mixture of at least two immiscible liquids, in some cases by the addition of a surfactant (or emulsifier) that reduces the interfacial tension between the at least two immiscible liquids. Can be stabilized.

"HLB(hydrophile-lipophile balance)"는 친수성과 친유성의 균형을 나타내는 지표를 의미하며, 친수성 헤드 그룹(head group)의 성질이 강할수록, 그리고 친유성 테일 그룹(tail group)의 성질이 약할수록(즉, 테일 길이가 짧을수록) HLB 값이 증가하게 된다."HLB (hydrophile-lipophile balance)" refers to an index indicating the balance of hydrophilicity and lipophilicity, and the stronger the property of the hydrophilic head group and the weaker the property of the lipophilic tail group (That is, the shorter the tail length, the higher the HLB value).

A. 고분자-무기 복합입자A. Polymer-inorganic composite particles

본 개시 내용의 일 구체예에 따르면, 고분자-무기 복합입자는 크게 구형의 고분자 매트릭스, 그리고 무기 입자를 포함하는 바, 구체적으로 구형의 고분자 매트릭스에 근적외선 차단능 및/또는 자외선 차단능을 갖는 무기 입자가 분산되어 있는 형태일 수 있다. According to one embodiment of the present disclosure, the polymer-inorganic composite particle largely includes a spherical polymer matrix and inorganic particles, and specifically, an inorganic particle having near-infrared blocking ability and/or ultraviolet blocking ability in the spherical polymer matrix May be in a distributed form.

이와 관련하여, 고분자 매트릭스는 근적외선 차단에 유효하도록 소정의 크기범위(구형입자의 경우 직경)를 가질 수 있다. 구형 입자의 경우, 일반적으로 입자 크기가 광의 특정 파장(wavelength)에 근접함에 따라 입자 크기에 대응하는 광의 파장을 산란 또는 흡수하는 방식으로 광을 차단하게 된다. 예를 들면, 고분자 매트릭스만으로 이루어진 입자의 경우, 이의 크기에 따라 광 차단 특성이 변화할 수 있다. In this regard, the polymer matrix may have a predetermined size range (diameter in the case of spherical particles) to be effective in blocking near infrared rays. In the case of spherical particles, light is generally blocked by scattering or absorbing a wavelength of light corresponding to the particle size as the particle size approaches a specific wavelength of light. For example, in the case of particles composed of only a polymer matrix, light blocking properties may change depending on the size of the particles.

이때, 주목할 점은 입자의 크기가 나노 수준에서 마이크로 수준으로 증가함에 따라 가시광 및 근적외선 영역에서 광 차단 효과가 증가한다는 것이다. 특히, 본 구체예에 따른 고분자-무기 복합입자의 경우, 고분자 매트릭스 내에 다수의 무기입자가 분산된 형태일 수 있는 만큼, 이때 복합입자의 크기는 실질적으로 고분자 매트릭스의 입자 크기에 대응하는 것으로 이해될 수 있으며, 본 명세서에서는 기재 취지에 따라 상호 대체 가능한 표현으로 사용될 수 있다.At this time, it should be noted that as the size of the particles increases from the nano level to the micro level, the light blocking effect increases in the visible and near infrared regions. In particular, in the case of the polymer-inorganic composite particle according to the present embodiment, it will be understood that the size of the composite particle substantially corresponds to the particle size of the polymer matrix as it may be in a form in which a plurality of inorganic particles are dispersed in the polymer matrix. In this specification, it may be used as an interchangeable expression according to the purpose of the description.

예시적 구체예에 따르면, 고분자 매트릭스는, 전형적으로 라디컬 중합성 단량체로부터 제조된 고분자일 수 있는 바, 보다 구체적으로는 선형고분자와 가교된 고분자의 혼합물로 이루어질 수 있다. 이때, 선형고분자의 경우, 분자량(Mw)은, 예를 들면 약 5,000 내지 350,000, 구체적으로 약 20,000 내지 200,000, 보다 구체적으로 약 50,000 내지 150,000 범위일 수 있으나, 이는 예시적인 의미로 이해될 수 있다. According to an exemplary embodiment, the polymer matrix may be a polymer typically prepared from radically polymerizable monomers, and more specifically may be made of a mixture of a linear polymer and a crosslinked polymer. At this time, in the case of a linear polymer, the molecular weight (M w ) may be, for example, about 5,000 to 350,000, specifically about 20,000 to 200,000, and more specifically about 50,000 to 150,000, but this may be understood as an exemplary meaning. .

이러한 고분자 매트릭스의 재질은, 예를 들면 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리에틸아크릴레이트, 폴리프로필아크릴레이트, 폴리이소프로필아크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 폴리부틸아크릴레이트, 폴리부틸메타크릴레이트, 폴리펜틸아크릴레이트, 폴리펜틸메타크릴레이트, 폴리글리시딜메타크릴레이트, 폴리사이클로헥실아크릴레이트, 폴리(2-에틸헥실아트릴레이트), 폴리아크릴산 및 폴리메타크릴산, 폴리스티렌, 및 이의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 고분자 매트릭스의 재질은 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리아크릴산 및 폴리메타크릴산, 폴리스티렌, 및 이의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 대표적인 고분자 매트릭스의 재질인 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)의 경우, 하기 일반식 1과 같이 표시될 수 있다.The material of such a polymer matrix is, for example, polymethyl methacrylate, polymethyl acrylate, polyethyl acrylate, polypropyl acrylate, polyisopropyl acrylate, polyethyl methacrylate, polybutyl acrylate, polybutyl Methacrylate, polypentyl acrylate, polypentyl methacrylate, polyglycidyl methacrylate, polycyclohexyl acrylate, poly (2-ethylhexyl acrylate), polyacrylic acid and polymethacrylic acid, polystyrene, And it may be selected from the group consisting of a copolymer thereof. More specifically, the material of the polymer matrix may be selected from the group consisting of polymethyl methacrylate, polymethyl acrylate, polyacrylic acid and polymethacrylic acid, polystyrene, and copolymers thereof. In the case of polymethyl methacrylate (PMMA), which is a material of a representative polymer matrix, it may be expressed as in General Formula 1 below.

[일반식 1] [General Formula 1]

Figure 112018081312761-pat00001
Figure 112018081312761-pat00001

여기서, n은 선형고분자의 경우 약 50 내지 3500(구체적으로 200 내지 2000 보다 구체적으로 500 내지 1500)의 정수이다.Here, n is an integer of about 50 to 3500 (specifically, from 200 to 2000, more specifically 500 to 1500) in the case of a linear polymer.

한편, 고분자 매트릭스에 혼입되는 무기입자의 경우, (i) 근적외선 차단 기능을 갖는 경우에는 고분자 매트릭스의 근적외선 차단 효과를 증대시키고, 그리고/또는 (ii) 자외선 차단 기능을 갖는 경우에는 고분자 매트릭스로부터 기인하는 근적외선 차단 효과와 무기입자에 의한 자외선 차단 효과가 조합하여 근적외선 차단-자외선 차단 효과를 동시에 제공할 수 있게 된다.On the other hand, in the case of inorganic particles incorporated into the polymer matrix, (i) when it has a near-infrared blocking function, it increases the near-infrared blocking effect of the polymer matrix, and/or (ii) when it has a UV blocking function, it originates from the polymer matrix. The near-infrared blocking effect and the ultraviolet blocking effect by inorganic particles are combined to provide a near-infrared blocking-ultraviolet blocking effect at the same time.

무기입자가 근적외선 및/또는 자외선을 차단시킬 수 있는지 여부는 입자의 구성 원소로부터 1차적으로 결정될 수 있다. 다만, 특정 무기입자가 근적외선 차단 효과만을 갖거나 자외선 차단 효과만을 갖는 것으로 한정되지 않고, 재질, 크기 등의 조절 여하에 따라서는 2가지 기능을 모두 발현할 수 있음을 이해할 필요가 있다. Whether the inorganic particles can block near-infrared rays and/or ultraviolet rays can be determined primarily from the constituent elements of the particles. However, it is necessary to understand that specific inorganic particles are not limited to having only a near-infrared blocking effect or only an ultraviolet blocking effect, and can express both functions depending on how the material and size are controlled.

예를 들면, 자외선 차단용 무기입자(구체적으로, TiO2, ZnO, CeO2 등)의 경우, 전반적으로 자외선 영역의 광에 대하여는 차단능을 갖는 것으로 알려져 있다. 이에 부가하여, 자외선 차단용 무기입자가 높은 굴절률 역시 보유하고 있고, 이의 크기가 일정 수준(예를 들면, 대략 300 nm)을 초과할 경우에는 광의 굴절에 기인하여 가시광 영역의 광에 대하여도 효과적인 차단능을 나타낼 수도 있다. 다만, 가시광 및 근적외선 영역을 효과적으로 차단하기 위하여는 다량의 무기입자들을 화장료 제형에 첨가해야 하고, 이를 통하여 화장료가 피부에 도포될 때 무기입자가 필름 형태로 존재한 상태에서 광을 굴절시켜 근적외선을 효과적으로 차단시킬 수 있다. 이 경우, 무기입자가 화장료에 다량 첨가한 경우에 발생하는 화장료 제형 내 분산안전성 및 백탁 현상, 그리고 광 촉매 반응을 유발하는 등의 부정적인 현상을 고려한다면 소량을 사용하더라도 효과적으로 근적외선을 차단시킬 수 있는 효율적인 무기입자의 도입이 바람직할 수 있다. For example, in the case of an inorganic particle for blocking ultraviolet rays (specifically, TiO 2 , ZnO, CeO 2, etc.), it is known to have an overall blocking ability against light in the ultraviolet region. In addition to this, the inorganic particles for UV blocking also have a high refractive index, and when their size exceeds a certain level (for example, approximately 300 nm), effective blocking of light in the visible region due to the refraction of light It can also show ability. However, in order to effectively block the visible and near-infrared regions, a large amount of inorganic particles must be added to the cosmetic formulation, and through this, when the cosmetic is applied to the skin, the inorganic particles are present in the form of a film and refract light to effectively reduce the near-infrared rays. Can be blocked. In this case, considering negative phenomena such as dispersion safety, cloudiness, and photocatalytic reaction in the cosmetic formulation that occur when a large amount of inorganic particles are added to the cosmetic, effective near-infrared rays can be effectively blocked even if a small amount is used. Introduction of inorganic particles may be desirable.

상기의 점을 고려하여, 본 개시 내용의 구체예에서는 고분자 매트릭스 입자의 크기 조절을 통하여 기본적으로 근적외선 영역의 광 차단 효과를 부여하되, 추가적으로 무기입자에 의하여, 근적외선 차단 효과를 제공하여 근적외선 차단 효과를 강화하거나, 그리고/또는 자외선 차단 효과를 제공하여 근적외선 및 자외선의 동시 차단 효과를 달성할 수 있도록 한다.In consideration of the above, in a specific example of the present disclosure, a light blocking effect in the near-infrared region is provided by adjusting the size of the polymer matrix particles, but additionally, the near-infrared blocking effect is provided by providing a near-infrared blocking effect by inorganic particles. It enhances and/or provides a UV blocking effect to achieve simultaneous blocking of near infrared and ultraviolet rays.

예시적 구체예에 따르면, 근적외선 차단 기능을 갖는 무기입자는 LSPR(Localized Surface Plasmon Resonance) 특성을 나타내는 원소를 기반으로 할 수 있다. 이러한 근적외선 차단 기능을 갖는 무기입자는 가시광 파장의 크기 또는 그 이하의 크기를 갖는 경우에도 효과적인 근적외선 차단능을 보유할 수 있는 바, M. E. Stewart et al., Chem. Rev. 2008, 108, 494; C. M. Cobley et al., Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 44; ACS Nano 2014, 8, 834) 등에 상세히 설명되어 있으며, 상기 문헌들은 본 명세서의 참고자료로 포함된다. 이처럼, 근적외선 차단 기능을 갖는 무기입자는, 예를 들면 Au, Al 및 Ag로 이루어지는 군으로부터 적어도 하나가 선택되는 금속 원소를 포함할 수 있다. According to an exemplary embodiment, the inorganic particles having a near-infrared blocking function may be based on an element exhibiting LSPR (Localized Surface Plasmon Resonance) characteristics. Inorganic particles having such a near-infrared blocking function can have an effective near-infrared blocking ability even when they have a size of a visible wavelength or less, M. E. Stewart et al., Chem. Rev. 2008, 108, 494; C. M. Cobley et al., Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 44; ACS Nano 2014, 8, 834), etc., are described in detail, and the documents are incorporated by reference in this specification. As such, the inorganic particles having a near-infrared blocking function may include, for example, a metal element selected from the group consisting of Au, Al, and Ag.

근적외선 차단용 무기입자의 구체적인 예로서, Au; Al2O3; Al(OH)3; Ag; 수산화알루미늄이 함유된 TiO2(Al(OH)3-TiO2); 그리고 수산화알루미늄이 함유되고, 표면에 금 나노입자가 코팅된 TiO2(Au-Al(OH)3-TiO2)로 이루어지는 군으로부터 적어도 하나가 선택된 것일 수 있다. As a specific example of the near-infrared blocking inorganic particles, Au; Al 2 O 3 ; Al(OH) 3 ; Ag; TiO 2 containing aluminum hydroxide (Al(OH) 3 -TiO 2 ); In addition, aluminum hydroxide may be contained, and at least one may be selected from the group consisting of TiO 2 (Au-Al(OH) 3 -TiO 2 ) coated with gold nanoparticles on the surface.

한편, 예시적 구체예에 따르면, 자외선 차단 기능을 갖는 무기입자는, 예를 들면 TiO2, ZnO, ZnO2, CuO, CuO2, Al2O3, Al(OH)3, CeO2, Ce2O3, Fe2O3, 및 ZrO2으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나가 선택된 것일 수 있다. On the other hand, according to an exemplary embodiment, the inorganic particles having a UV blocking function, for example, TiO 2 , ZnO, ZnO 2 , CuO, CuO 2 , Al 2 O 3 , Al(OH) 3 , CeO 2 , Ce 2 At least one may be selected from the group consisting of O 3 , Fe 2 O 3 , and ZrO 2 .

이와 관련하여, 무기입자(근적외선 차단용 무기입자 및 자외선 차단용 무기입자)의 크기는 전체적으로 나노 수준일 수 있는 바, 예를 들면 약 10 내지 1,000 nm, 구체적으로 약 20 내지 800 nm, 보다 구체적으로 약 50 내지 500 nm 범위 내에서 원하는 기능, 무기입자의 원소, 기하학적 모양 등을 고려하여 정하여질 수 있으며, 전술한 크기 범위 내에서 임의의 조합도 가능하다. 특정 구체예에 따르면, 근적외선 차단용 무기입자의 크기는, 예를 들면 약 20 내지 1000 nm, 구체적으로 약 40 내지 800 nm, 보다 구체적으로 약 100 내지 500 nm의 범위, 또한 자외선 차단용 무기입자의 크기는, 예를 들면 약 100 nm 이하, 구체적으로 약 10 내지 90 nm, 보다 구체적으로 약 20 내지 80 nm 범위 내에서 정하여질 수 있다.In this regard, the size of the inorganic particles (near-infrared blocking inorganic particles and ultraviolet blocking inorganic particles) may be at the nano level as a whole, for example, about 10 to 1,000 nm, specifically about 20 to 800 nm, more specifically It can be determined in consideration of the desired function, elements of inorganic particles, geometric shapes, etc. within the range of about 50 to 500 nm, and any combination is possible within the aforementioned size range. According to a specific embodiment, the size of the near-infrared blocking inorganic particles is, for example, about 20 to 1000 nm, specifically about 40 to 800 nm, more specifically in the range of about 100 to 500 nm, and The size may be determined within a range of, for example, about 100 nm or less, specifically about 10 to 90 nm, and more specifically about 20 to 80 nm.

일 구체예에 따르면, 근적외선 차단용 또는 자외선 차단용 무기입자는 고분자-무기입자의 복합입자를 합성하는 과정에서 단량체와 혼합될 수 있고, 결과적으로 제조되는 복합입자 내에서 해당 무기입자가 고분자 매트릭스 내부에 분산되어 있는 형태를 가질 수 있다. According to one embodiment, the near-infrared blocking or ultraviolet blocking inorganic particles may be mixed with a monomer in the process of synthesizing the polymer-inorganic particles composite particles, and the inorganic particles in the resulting composite particles are contained within the polymer matrix. It can have a form that is dispersed in.

근적외선 또는 자외선 차단용 무기입자가 화장료 등에 소량 사용되는 경우에도, 화장료 제형 내에서의 분산 안정성 저하에 의하여 응집 현상이 유발될 경우에는 광 차단 효율이 급격히 감소할 수 있다. 더 나아가, 인체 안전성 및 수계 매질 내에서의 입자 안정성이 양호한 무기입자(예를 들면, 구체적으로 LSPR 특성을 갖는 무기입자로서 고가의 Au-함유 무기입자)를 사용할 경우와 같이 경제적인 요소를 고려한다면, 가급적 고분자 매트릭스 내에서 무기입자의 분산 안정성을 확보하고, 또한 이의 함량(또는 사용량)을 적절히 조절하여 타겟으로 하는 광 차단능을 확보하는 것이 유리할 수 있다. Even when a small amount of near-infrared or ultraviolet-blocking inorganic particles are used in cosmetics, etc., when aggregation is caused by a decrease in dispersion stability in a cosmetic formulation, the light blocking efficiency may be rapidly reduced. Furthermore, considering economic factors such as the case of using inorganic particles with good human safety and particle stability in an aqueous medium (e.g., expensive Au-containing inorganic particles as inorganic particles having LSPR characteristics specifically) , It may be advantageous to secure the dispersion stability of the inorganic particles in the polymer matrix, and to secure the light blocking ability as a target by appropriately adjusting the content (or amount of use) thereof.

이와 관련하여, 고분자 매트릭스 내에 함유(또는 분산)되는 무기입자의 분산도는, 광학현미경 또는 전자현미경에 의하여 정성적으로 측정 가능한 바, 가급적 응집 현상을 억제하면서 균일하게 분산되도록 하는 것이 유리하다. In this regard, the degree of dispersion of the inorganic particles contained in (or dispersed) in the polymer matrix can be qualitatively measured by an optical microscope or an electron microscope, so it is advantageous to uniformly disperse while suppressing the aggregation phenomenon as much as possible.

전술한 바와 같이, 고분자 매트릭스 내에 함유되는 무기입자의 종류에 따라 복합입자의 굴절률은 중대한 영향을 받게 되는데, 고분자 단일입자의 경우와 달리 복합입자에 사용되는 무기입자의 함량에 따라 특정 대역의 광 차단능(예를 들면, 근적외선 차단 능)이 변화할 수 있다. 따라서, 고분자-무기 복합입자가 원하는 광에 대한 차단 효과(근적외선 차단 효과의 강화, 및/또는 근적외선-자외선 동시 차단)를 극대화할 수 있도록 복합입자의 크기 및 함량을 조절하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 관점에서, 본 개시 내용의 취지 상, 근적외선 차단 기능을 갖는 무기입자 및 자외선 차단 기능을 갖는 무기입자는 각각 구별되는 의미로 이해되지 않아야 하며, 단일 무기입자가 이러한 2가지 기능을 모두 발휘할 수도 있고, 또는 2가지 기능을 갖는 무기입자 각각을 적정 비율로 혼합 사용하여 근적외선 차단 효과의 증대 효과뿐만 아니라, 근적외선-자외선 차단 효과를 동시에 구현할 수도 있다.As described above, depending on the type of inorganic particles contained in the polymer matrix, the refractive index of the composite particles is significantly affected. Unlike the case of single polymer particles, light blocking in a specific band depends on the content of inorganic particles used in the composite particles. The ability (for example, near-infrared blocking ability) may change. Therefore, it may be advantageous to control the size and content of the composite particles so that the polymer-inorganic composite particles can maximize the blocking effect for desired light (reinforcement of the near-infrared blocking effect and/or simultaneous blocking of near-infrared-ultraviolet rays). From this point of view, for the purpose of the present disclosure, the inorganic particles having a near-infrared blocking function and the inorganic particles having a UV blocking function should not be understood as distinct meanings, and a single inorganic particle may exhibit both of these functions. Or, by mixing and using each of the inorganic particles having two functions in an appropriate ratio, not only the effect of increasing the near-infrared blocking effect, but also the near-infrared-ultraviolet blocking effect may be simultaneously implemented.

이와 관련하여, 복합입자 또는 고분자 매트릭스의 크기(또는 직경)는 사용되는 무기입자의 종류(원소, 크기, 입자 형태) 및 고분자 매트릭스의 종류에 따라 다소 변경될 수는 하나, 예를 들면 약 1 내지 3 ㎛, 구체적으로 약 1.1 내지 2.5 ㎛, 보다 구체적으로 약 1.2 내지 2 ㎛ 범위일 수 있다. 특히, 예시적 구체예에 따르면, 복합입자 또는 고분자 매트릭스의 평균 입경 크기(D50)는, 예를 들면 약 1.5 내지 2 ㎛, 구체적으로 약 1.6 내지 1.9 ㎛, 보다 구체적으로 약 1.7 내지 1.8 ㎛ 범위 내에 있도록 조절하는 것이 유리할 수 있다.In this regard, the size (or diameter) of the composite particles or polymer matrix may vary somewhat depending on the type (element, size, particle shape) of the inorganic particles to be used and the type of the polymer matrix, for example, about 1 to It may be in the range of 3 μm, specifically about 1.1 to 2.5 μm, and more specifically about 1.2 to 2 μm. In particular, according to an exemplary embodiment, the average particle size (D 50 ) of the composite particles or the polymer matrix is, for example, about 1.5 to 2 μm, specifically about 1.6 to 1.9 μm, more specifically about 1.7 to 1.8 μm. It may be advantageous to adjust to be within.

고분자 매트릭스 내에 함유된(분산된) 무기입자의 농도가 너무 높을 경우에는 무기입자(또는 무기 나노입자)의 응집 정도가 높아지기 때문에 개별 무기입자의 광 차단 능을 효과적으로 발휘하기 곤란할 수 있다. 이와 관련하여, 고분자-무기 복합입자 내 무기입자의 함량이 일정 수준 이하(예를 들면, 약 10 중량% 이하)에서는 주로 고분자 매트릭스의 입자 특성이 근적외선 차단능에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 무기입자로서 LSPR 특성을 나타내는 무기입자, 예를 들면 금(Au) 나노입자를 고분자 매트릭스 내에 도입할 경우, 소량으로 함유된다 해도(예를 들면, 약 0.05 중량%까지 낮은 함량), 근적외선 차단 효과뿐만 아니라, 부가적으로 자외선 차단 효과까지 제공할 수 있다. 따라서, 동일 량의 무기입자만을 사용하는 경우에 비하여 근적외선 및/또는 자외선 차단능이 현저히 향상될 수 있는 바, 앞서 지적한 바와 같이 다량의 무기입자를 혼입할 경우에 발생할 수 있는 화장품의 백탁 현상, 광촉매 반응 등의 바람직하지 않은 현상을 억제할 수 있음은 주목할 만하다.If the concentration of the inorganic particles contained (dispersed) in the polymer matrix is too high, the degree of aggregation of the inorganic particles (or inorganic nanoparticles) increases, so it may be difficult to effectively exhibit the light blocking ability of the individual inorganic particles. In this regard, when the content of the inorganic particles in the polymer-inorganic composite particle is below a certain level (eg, about 10% by weight or less), the particle characteristics of the polymer matrix may mainly affect the near-infrared blocking ability. In addition, when inorganic particles exhibiting LSPR characteristics as inorganic particles, such as gold (Au) nanoparticles, are introduced into the polymer matrix, even if they are contained in small amounts (for example, as low as about 0.05% by weight), near-infrared rays are blocked. In addition to the effect, it is possible to provide an additional UV blocking effect. Therefore, compared to the case of using only the same amount of inorganic particles, the near-infrared and/or UV-blocking ability can be significantly improved.As noted above, the whitening phenomenon of cosmetics and photocatalytic reaction that can occur when a large amount of inorganic particles are mixed. It is noteworthy that undesirable phenomena such as the like can be suppressed.

상기의 점을 고려할 때, 예시적 구체예에 따르면, 무기입자의 함량은, 고분자-무기 복합입자 전체 중량을 기준으로, 예를 들면 약 0.05 내지 10 중량%, 구체적으로 약 0.5 내지 8 중량%, 보다 구체적으로 1 내지 5 중량% 범위일 수 있으며, 이러한 수치 범위 내에서의 임의의 서브-조합도 가능하다. 다만, 사용되는 무기입자의 재질, 크기 등에 따라 이러한 함량 범위는 적절히 변경될 수 있다.In consideration of the above points, according to an exemplary embodiment, the content of the inorganic particles, based on the total weight of the polymer-inorganic composite particles, for example, about 0.05 to 10% by weight, specifically about 0.5 to 8% by weight, More specifically, it may range from 1 to 5% by weight, and any sub-combination within this numerical range is possible. However, the content range may be appropriately changed depending on the material and size of the inorganic particles used.

B. 고분자-무기 복합입자의 제조방법B. Method for producing polymer-inorganic composite particles

본 개시 내용의 다른 구체예에 따르면, 근적외선 차단, 및/또는 근적외선과 자외선의 동시 차단 기능을 갖는 고분자-무기입자 복합입자의 제조방법이 제공된다. 일 구체예에 따른 고분자-무기 복합입자의 제조공정을 도 1에 나타내었다.According to another embodiment of the present disclosure, a method for producing a polymer-inorganic particle composite particle having a function of blocking near infrared rays and/or blocking near infrared rays and ultraviolet rays simultaneously is provided. The manufacturing process of the polymer-inorganic composite particle according to an embodiment is shown in FIG. 1.

본 구체예서와 같이 균일한 크기 분포 특성을 갖는 고분자 입자를 제조하기 위하여는 일반적으로 단량체가 분산 매질에 용해될 수 있도록 분산매의 조성을 조절하고, 중합이 진행되면서 고분자의 사슬의 크기가 증가함에 따라 용해도가 저하되도록 함으로써 구형 시드(seed)가 형성되고, 후속적으로 입자가 성장할 수 있도록 설계한다(Chemical Engineering Journal 78 (2000) 211-215).In order to prepare polymer particles having uniform size distribution characteristics as in this specific example, in general, the composition of the dispersion medium is adjusted so that the monomer can be dissolved in the dispersion medium, and the solubility of the polymer chain increases as the polymerization proceeds. A spherical seed is formed by allowing the to be lowered, and the particles are designed to grow subsequently (Chemical Engineering Journal 78 (2000) 211-215).

이때, 마이크로 입자의 경우 분산 안정성을 확보하기 위하여, 고분자 분산안정제(예를 들면, 폴리비닐알코올(PVA), 폴리비닐 피롤리돈(PVP) 등)를 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명자들은, 고분기-무기입자의 복합입자를 제조하기 위하여 무기입자를 단량체와 혼합하여 중합하는 과정에서 무기입자와 단량체 간 밀도 차, 용매(액상 매질)와 무기입자 간 분산성, 그리고 중합이 진행되면서 고분자 생성으로 인한 무기입자의 응집 유도로 인하여 복합입자를 제조하기 곤란하다는 점을 발견하였다.At this time, in the case of microparticles, in order to secure dispersion stability, a polymer dispersion stabilizer (eg, polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl pyrrolidone (PVP), etc.) may be used. However, the present inventors, in the process of polymerization by mixing inorganic particles with a monomer in order to prepare composite particles of high-branched-inorganic particles, the density difference between the inorganic particles and the monomer, the dispersibility between the solvent (liquid medium) and the inorganic particles, and As polymerization proceeded, it was found that it was difficult to prepare composite particles due to the induction of aggregation of inorganic particles due to the generation of polymers.

이에 대한 대안으로 에멀션 방식으로 단량체 내에서 무기입자가 분산성을 유지하도록 유도하면서 중합을 진행하는 방법을 제시할 수 있다. 그러나, 본 구체예에서와 같이, 근적외선 차단에 효과적인 소정의 크기 범위를 갖는 복합입자를 합성하기 위하여 2가지 타입의 계면 안정화제, 즉 고분자 안정제 및 계면활성제를 적절히 조합하여 복합입자의 성상(입자 크기 등)을 조절할 필요가 있다. 이때, 균일한 크기의 입자를 제조하는데 유효한 계면활성제(예를 들면, 단분산성 계면활성제, 구체적으로 소디움도데실 설페이트(sodium dodecyl sulfate))만을 사용할 경우, 균일한 크기의 복합입자를 제조할 수는 있으나, 나노 수준의 크기(대략 80 내지 450 nm)를 갖고 있기 때문에 근적외선 차단 효과를 달성하기 곤란하다. 더 나아가, 무기입자가 단량체 용액과 초기에 혼합되어 에멀션 내에 분산되어 있다 해도 반응 과정에서 무기입자의 이탈을 막을 수 없고, 특히 복합입자의 응집 현상이 유발되는 문제점이 야기될 수 있다.As an alternative to this, it is possible to propose a method of performing polymerization while inducing the inorganic particles to maintain dispersibility in the monomer through an emulsion method. However, as in this embodiment, in order to synthesize composite particles having a predetermined size range effective for blocking near infrared rays, two types of surface stabilizers, that is, polymer stabilizers and surfactants, are appropriately combined to form the properties of the composite particles (particle size Etc.) need to be adjusted. At this time, when only a surfactant (e.g., monodisperse surfactant, specifically sodium dodecyl sulfate) is used to prepare particles of uniform size, it is not possible to prepare composite particles of uniform size. However, it is difficult to achieve a near-infrared blocking effect because it has a nanoscale size (about 80 to 450 nm). Furthermore, even if the inorganic particles are initially mixed with the monomer solution and dispersed in the emulsion, it is not possible to prevent the separation of the inorganic particles during the reaction process, and in particular, a problem of causing the aggregation of the composite particles may be caused.

또한, 고분자 안정화제(PVP, PVA 등)만을 사용할 경우에는 복합입자의 제조 과정에서 무기입자의 이탈을 억제할 수 있으나, 이 경우에 지나치게 큰 복합입자(심지어 10 ㎛ 이상의 크기를 갖는 복합입자)가 제조되어 근적외선 차단에 유효한 크기를 달성하기 곤란할 수 있다. 더욱이, 고분자 안정화제를 사용해도 무기입자와 단량체 간 밀도 차로 인하여 고분자 중합 과정에서 무기입자가 이탈되고, 침전현상이 발생하는 문제점을 완전히 해결할 수 없는 경우도 발생한다. In addition, if only polymer stabilizers (PVP, PVA, etc.) are used, it is possible to suppress the separation of inorganic particles during the manufacturing process of the composite particles, but in this case, too large composite particles (even composite particles having a size of 10 μm or more) It may be difficult to manufacture and achieve a size effective for blocking near infrared rays. In addition, even when a polymer stabilizer is used, the problem that the inorganic particles are separated from the polymer polymerization process due to the difference in density between the inorganic particles and the monomers and precipitation phenomenon occurs may not be solved completely.

따라서, 본 구체예에서는 전술한 문제점을 해결하고 고분자-무기 복합입자가 근적외선 차단에 적합한 크기를 갖도록 고분자 안정제와 저분자 계면활성제를 조합 사용함으로써 근적외선 차단에 적합한 마이크론 수준의 크기를 가지면서 균일한 크기 분포 특성을 갖는 복합입자를 제조하고, 또한 중합 과정 중 무기입자의 이탈 및 생성된 복합입자의 응집 현상을 최대한 억제할 수 있도록 한다. Therefore, in this embodiment, by using a combination of a polymer stabilizer and a low molecular surfactant so that the above-described problem is solved and the polymer-inorganic composite particles have a size suitable for blocking near infrared rays, a uniform size distribution while having a size of a micron level suitable for blocking near infrared rays Composite particles having characteristics are prepared, and the separation of inorganic particles and agglomeration of the generated composite particles can be suppressed as much as possible during the polymerization process.

특정 구체예에서는, 복합입자의 합성 과정 중 단량체-무기입자로 구성된 에멀션 액적(droplet) 내에 무기입자가 보다 균일하게 분산되도록 단량체와 함께 혼합될 수 있는 선형 고분자를 일정 량 도입함으로써 중합 과정에서 무기입자(구체적으로 나노 크기의 무기입자)가 안정한 상태로 분산되도록 유도할 수 있다.In a specific embodiment, the inorganic particles in the polymerization process by introducing a certain amount of linear polymer that can be mixed with the monomers so that the inorganic particles are more evenly dispersed in the emulsion droplets composed of monomer-inorganic particles during the synthesis of the composite particles. (Specifically, nano-sized inorganic particles) can be induced to be dispersed in a stable state.

무기입자의 분산액 형성Formation of dispersion of inorganic particles

일 구체예에 따르면, 단량체 화합물 및 가교제를 포함하는 혼합물(혼합 용액)에 무기입자를 분산시켜 분산액을 형성한다. 이때, 가교제는 고분자 매트릭스의 성상에 영향을 미칠 수 있는 바, 예를 들면 이의 농도를 조절하여 분지된 고분자(branched polymer), 가교 고분자(cross-linked polymer) 등으로 합성된다. 가교 고분자가 생성될 경우에 이를 겔화(gelation)라고 하는데, 초기 단량체와 혼합되어 있는 무기입자의 에멀션 내 이탈을 방지하기 위하여 선형고분자를 혼합할 수 있다. 다만, 이러한 선형 고분자는 단량체의 반응 초기 일정 시간동안 무기입자의 응집 및 이탈을 방지할 수 있으나 시간이 경과함에 따라 무기입자의 크기, 계면안정성, 밀도차 등과 같은 다양한 이유로 인하여 응집 및/또는 이탈 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 단량체를 선형고분자 형태로 제조할 경우, 응집 및/또는 이탈을 지속적으로 억제하기 곤란할 수 있다. 그러나, 단량체의 중합 반응 과정에서 가교제의 량이 충분할 경우에는 반응이 진행되면서 고분자가 분지화되고 겔화되는 과정을 거치게 되며 고분자 매트릭스의 점도가 급격히 상승하여 무기입자가 분산된 상태에서 고분자 매트리스 내에 고정화되는 효과를 가져올 수 있다. 더 나아가, 가교된 고분자 매트릭스는 다양한 오일 성분으로 구성된 화장품 조성물 내에서 입자의 안정성을 유지하게 유지할 수 있도록 하는 효과도 가져올 수 있다.According to one embodiment, inorganic particles are dispersed in a mixture (mixed solution) containing a monomer compound and a crosslinking agent to form a dispersion. At this time, the crosslinking agent may affect the properties of the polymer matrix, and is synthesized into a branched polymer, a cross-linked polymer, or the like by controlling the concentration thereof. When a crosslinked polymer is produced, this is called gelation, and a linear polymer may be mixed to prevent the inorganic particles mixed with the initial monomer from leaving the emulsion. However, these linear polymers can prevent aggregation and separation of inorganic particles for a certain period of time during the initial reaction of the monomers, but aggregation and/or separation due to various reasons such as size, interfacial stability, and density difference of inorganic particles over time. This can happen. Therefore, when the monomer is prepared in the form of a linear polymer, it may be difficult to continuously suppress aggregation and/or separation. However, if the amount of the crosslinking agent is sufficient during the polymerization reaction of the monomer, the polymer is branched and gelled as the reaction proceeds, and the viscosity of the polymer matrix rises rapidly and the inorganic particles are dispersed in the polymer mattress. Can bring. Furthermore, the crosslinked polymer matrix may have an effect of maintaining the stability of particles in a cosmetic composition composed of various oil components.

예시적 구체예에 따르면, 고분자 매트릭스 제조를 위한 단량체 화합물로서, 메틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 펜틸아크릴레이트, 펜틸메타크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 사이클로헥실아크릴레이트, 2-에틸헥실아트릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산 및 스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다. According to an exemplary embodiment, as a monomer compound for preparing a polymer matrix, methyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, isopropyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacryl Rate, pentyl acrylate, pentyl methacrylate, glycidyl methacrylate, cyclohexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, acrylic acid, methacrylic acid, and may be at least one selected from the group consisting of styrene.

또한, 사용 가능한 가교제(또는 가교 단량체)는 다관능성 화합물로서, 예를 들면 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 1,2-에탄디올디아크릴레이트, 1,3-프로판디올디아크릴레이트, 1,3-부탄디올디아크릴레이트, 1,4-부탄디올디아크릴레이트, 1,5-펜탄디올디아크릴레이트, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 프로필렌글리콜디아크릴레이트, 부틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디아크릴레이트, 폴리부틸렌글리콜디아크릴레이트, 알킬아크릴레이트, 1,2-에탄디올디메타크릴레이트, 1,3-프로판디올메타크릴레이트, 1,3-부탄디올디메타크릴레이트, 프로필렌글리콜디메타크릴레이트, 부틸렌글리콜디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜디메타크릴레이트, 폴리부틸렌글리콜디메타크릴레이트, 알릴메타크릴레이트, 우레탄아크릴레이트 및 디알릴말레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다.In addition, the crosslinking agent (or crosslinking monomer) that can be used is a polyfunctional compound, such as ethylene glycol dimethacrylate, 1,2-ethanediol diacrylate, 1,3-propanediol diacrylate, and 1,3- Butanediol diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,5-pentanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, ethylene glycol diacrylate, propylene glycol diacrylate, butylene glycol di Acrylate, triethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, polypropylene glycol diacrylate, polybutylene glycol diacrylate, alkyl acrylate, 1,2-ethanediol dimethacrylate, 1,3- Propanediol methacrylate, 1,3-butanediol dimethacrylate, propylene glycol dimethacrylate, butylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, polypropylene glycol di At least one selected from the group consisting of methacrylate, polybutylene glycol dimethacrylate, allyl methacrylate, urethane acrylate, and diallyl maleate may be used.

이때, 혼합물(혼합 용액) 내에서 단량체 화합물 : 가교제의 중량 비는, 예를 들면 약 99.5 내지 50 : 0.5 내지 50, 구체적으로 약 99 내지 80 : 약 1 내지 20의 범위일 수 있다. At this time, the weight ratio of the monomer compound: the crosslinking agent in the mixture (mixed solution) may range from, for example, about 99.5 to 50: 0.5 to 50, and specifically about 99 to 80: about 1 to 20.

예시적 구체예에 따르면, 추후 첨가되는 무기입자의 분산유지 특성을 개선할 목적으로, 단량체 화합물과 가교제의 혼합용액에 선형고분자를 더 첨가할 수 있다. 이러한 선형고분자의 분자량(Mw)은, 예를 들면 약 5,000 내지 350,000, 구체적으로 약 20,000 내지 200,000, 보다 구체적으로 약 50,000 내지 150,000 범위일 수 있다. According to an exemplary embodiment, a linear polymer may be further added to a mixed solution of a monomer compound and a crosslinking agent for the purpose of improving the dispersion-maintenance property of inorganic particles added later. The molecular weight (M w ) of such a linear polymer may be, for example, about 5,000 to 350,000, specifically about 20,000 to 200,000, and more specifically about 50,000 to 150,000.

또한, 예시적 구체예에 따르면, 선형고분자는, 예를 들면 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리에틸아크릴레이트, 폴리프로필아크릴레이트, 폴리이소프로필아크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 폴리부틸아크릴레이트, 폴리부틸메타크릴레이트, 폴리펜틸아크릴레이트, 폴리펜틸메타크릴레이트, 폴리글리시딜메타크릴레이트, 폴리사이클로헥실아크릴레이트, 폴리(2-에틸헥실아트릴레이트), 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 다만, 선형고분자는 단량체가 중합되어 형성되는 고분자 매트릭스에 대응되거나 동일한 재질을 사용하는 것이 혼화성 측면에서 유리할 수 있으나, 반드시 이에 한정됨이 없이 단량체 화합물에 용해되어 균일하게 혼합될 수 있는 임의의 선형고분자를 사용할 수도 있다. In addition, according to exemplary embodiments, the linear polymer is, for example, polymethyl methacrylate, polymethyl acrylate, polystyrene, polyethyl acrylate, polypropyl acrylate, polyisopropyl acrylate, polyethyl methacrylate. , Polybutyl acrylate, polybutyl methacrylate, polypentyl acrylate, polypentyl methacrylate, polyglycidyl methacrylate, polycyclohexyl acrylate, poly(2-ethylhexyl acrylate), polyacrylic acid , Polymethacrylic acid, and a combination thereof. However, the linear polymer may be advantageous in terms of miscibility to correspond to a polymer matrix formed by polymerization of a monomer or to use the same material, but it is not necessarily limited thereto, and any linear polymer that can be dissolved and uniformly mixed in a monomer compound You can also use

이와 관련하여, 선형고분자의 함량(또는 첨가량)은 사용되는 무기입자의 함량 및 크기에 따라 전술한 범위 내에서 변화할 수 있다. 예를 들면, 근적외선 차단용 Au-Al(OH)3-TiO2 입자의 경우, 입자 크기가 대략 0.3 ㎛ 이상인 비구형 입자이고, 입자 밀도 역시 크기 때문에 약 5 내지 20 중량%(구체적으로 약 10 내지 15 중량%)로 도입할 수 있는 바, 이는 약 1 내지 10 중량%(구체적으로 3 내지 7 중량%)의 복합입자 내 무기입자의 함량에 상당할 수 있다. 따라서, 전술한 량보다 소량의 무기입자를 사용할 경우, 선형고분자의 사용량을 낮출 수 있다. In this regard, the content (or addition amount) of the linear polymer may vary within the above-described range according to the content and size of the inorganic particles used. For example, in the case of near-infrared blocking Au-Al(OH) 3 -TiO 2 particles, they are non-spherical particles having a particle size of about 0.3 μm or more, and because the particle density is also large, about 5 to 20% by weight (specifically, about 10 to 15% by weight), which may correspond to the content of inorganic particles in the composite particles of about 1 to 10% by weight (specifically, 3 to 7% by weight). Therefore, when using a small amount of inorganic particles than the above-described amount, it is possible to reduce the amount of linear polymer used.

한편, 무기입자로서 자외선 차단 기능을 갖는 금속산화물 무기입자 또는 순수 금(Au) 나노입자를 사용할 경우, 침전속도가 빠르지 않은 반면, 이러한 자외선 차단용 금속산화물 나노입자는 소수성 경향을 나타내므로 중합 반응 중 에멀션으로부터 이탈 속도가 느리기 때문에 고분자의 사용량을 최소화할 수 있다. On the other hand, in the case of using metal oxide inorganic particles or pure gold (Au) nanoparticles with UV blocking function as inorganic particles, the precipitation rate is not fast, whereas these UV blocking metal oxide nanoparticles exhibit a hydrophobic tendency, so during polymerization reaction. Since the release rate from the emulsion is slow, the amount of polymer used can be minimized.

이와 같이, 무기입자의 종류, 성상 등에 따라서 단량체 혼합물 내에서 분산성을 개선할 수 있도록 선형고분자의 사용량을 선택할 수 있다. 이와 관련하여, 선형고분자의 사용량이 일정 수준 미만인 경우에는 무기입자가 단량체 내에서 원하는 정도의 분산 안정성을 유지할 수 없는 반면, 지나치게 많은 량으로 사용될 경우에는 선형고분자가 단량체에 용해되는데 오랜 시간이 소요되어 비경제적일 뿐만 아니라, 분산 특성이 더 이상 향상되지 않는다. 따라서, 선형고분자의 첨가량은, 단량체 화합물에 대하여, 예를 들면 약 0.1 내지 20 중량%, 구체적으로 약 1 내지 15 중량%, 보다 구체적으로 약 3 내지 12 중량% 범위 내에서 선택할 수 있다.As described above, the amount of linear polymer used may be selected to improve dispersibility in the monomer mixture according to the type and properties of the inorganic particles. In this regard, when the amount of linear polymer is less than a certain level, inorganic particles cannot maintain the desired degree of dispersion stability in the monomer, whereas when used in an excessive amount, it takes a long time for the linear polymer to dissolve in the monomer. In addition to being uneconomical, the dispersion properties are no longer improved. Accordingly, the amount of the linear polymer added may be selected within the range of, for example, about 0.1 to 20% by weight, specifically about 1 to 15% by weight, and more specifically about 3 to 12% by weight, based on the monomer compound.

한편, 상술한 절차를 통하여 제조된 단량체 혼합물에 무기입자를 첨가하여 분산액(분산물)을 형성할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 무기입자의 함량에 의하여 근적외선 또는 자외선 차단 효과에 차이가 발생하기는 하나, 일정 함량을 초과할 경우에는 복합입자 내에서 무기입자가 균일하게 분산되지 않기 때문에 오히려 무기입자 혼입에 따른 효과가 저하될 수 있다. 이를 고려하여, 무기입자-함유 분산액 내 무기입자의 함량은, 분산액 전체 중량을 기준으로 예를 들면 약 0.05 내지 10 중량%, 구체적으로 약 0.5 내지 8 중량%, 보다 구체적으로 1 내지 5 중량% 범위 내에서 적절히 조절될 수 있다.Meanwhile, a dispersion (dispersion) may be formed by adding inorganic particles to the monomer mixture prepared through the above procedure. As described above, there is a difference in the near-infrared ray or ultraviolet ray blocking effect depending on the content of inorganic particles, but when the content exceeds a certain amount, the inorganic particles are not uniformly dispersed in the composite particles. May decrease. In consideration of this, the content of the inorganic particles in the inorganic particle-containing dispersion is, for example, about 0.05 to 10% by weight, specifically about 0.5 to 8% by weight, more specifically in the range of 1 to 5% by weight based on the total weight of the dispersion. Can be properly adjusted within.

예시적 구체예에서 무기입자는 가급적 단량체 혼합물 내에 균일하게 분산되는 것이 바람직한 만큼, 예시적 구체예에서는 초음파 조사(sonificationm), 균일화기(homogenizer), 고속 믹서(mechanical mixer)등과 같이 당업계에 공지된 수단을 이용할 수 있다. 예를 들면, 초음파 조사는 고주파수의 기계적 파동(초음파)을 소정 공간 또는 장치 내로 유도하여 진동시키고, 그 결과 단량체 화합물을 함유하는 혼합물 내 무기입자를 균일하게 분산시킬 수 있다. In an exemplary embodiment, the inorganic particles are preferably uniformly dispersed in the monomer mixture, and in the exemplary embodiment, known in the art such as ultrasonic irradiation (sonificationm), homogenizer, high speed mixer (mechanical mixer), etc. You can use means. For example, ultrasonic irradiation induces high-frequency mechanical waves (ultrasonic waves) into a predetermined space or device to vibrate, and as a result, inorganic particles in a mixture containing a monomer compound can be uniformly dispersed.

일 구체예에 따르면, 상술한 바와 같이 형성된 무기입자-함유 분산액(분산물)에 개시제를 첨가한다. 이러한 개시제는 당업계에 알려져 있는 바, 예를 들면 2,2-아조비스이소부티로니트릴(AIBN), 2,2-아조비스(2-메틸이소부티로니트릴), 2,2-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 벤조일퍼옥사이드, 라우릴퍼옥사이드, 큐멘하이드로퍼옥사이드, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, t-부틸하이드로퍼옥사이드, o-클로로벤조일퍼옥사이드, o-메톡시벤조일퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 및 t-부틸퍼옥시이소부티레이트로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다.According to one embodiment, an initiator is added to the inorganic particle-containing dispersion (dispersion) formed as described above. Such initiators are known in the art, such as 2,2-azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2-azobis (2-methylisobutyronitrile), 2,2-azobis ( 2,4-dimethylvaleronitrile), benzoyl peroxide, lauryl peroxide, cumene hydroperoxide, methyl ethyl ketone peroxide, t-butyl hydroperoxide, o-chlorobenzoyl peroxide, o-methoxybenzoyl peroxide It may be at least one selected from the group consisting of oxide, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, and t-butylperoxyisobutyrate.

이때, 개시제는 단량체 화합물 기준으로, 예를 들면 약 0.1 내지 5 몰%, 구체적으로 약 0.5 내지 3 몰%, 보다 구체적으로 약 1 내지 2 몰%의 범위에서 적절한 량으로 사용될 수 있다. 다만, 상기 범위는 예시적 의미로 이해될 수 있다.At this time, the initiator may be used in an appropriate amount based on the monomer compound, for example, in the range of about 0.1 to 5 mol%, specifically about 0.5 to 3 mol%, and more specifically about 1 to 2 mol%. However, the above range may be understood in an exemplary sense.

고분자 안정제 및 계면활성제의 조합을 함유하는 수계 용액의 제조Preparation of aqueous solution containing a combination of a polymer stabilizer and a surfactant

일 구체예에 따르면, 개시제가 첨가된 분산액과 접촉하여 에멀션을 형성하고, 또한 원하는 입자 크기를 갖도록 조절할 목적으로, 고분자 안정제 및 계면활성제의 조합을 함유하는 수계 용액을 제조한다. 만약, 고분자 안정제 및 계면활성제를 모두 사용하지 않을 경우, 오일 상과 수계 상이 분리되어 유화 또는 에멀션 중합 반응을 수행하기 곤란하다. 이때, 수계 매질은 물일 수 있는 바, 예를 들면 순수한 물, 수돗물, 우물물, 샘물, 담수, 및 다양한 방식으로 처리된 물을 포함할 수 있다. 이러한 물 처리의 예는 정화, 가열, 살균, 여과, 및 이온 교환을 포함할 수 있다. According to one embodiment, an aqueous solution containing a combination of a polymeric stabilizer and a surfactant is prepared for the purpose of forming an emulsion by contacting with the dispersion to which an initiator is added, and controlling to have a desired particle size. If neither the polymer stabilizer nor the surfactant is used, the oil phase and the aqueous phase are separated, making it difficult to perform an emulsification or emulsion polymerization reaction. At this time, the aqueous medium may be water, and may include, for example, pure water, tap water, well water, spring water, fresh water, and water treated in various ways. Examples of such water treatment may include purification, heating, sterilization, filtration, and ion exchange.

예시적 구체예에 따르면, 고분자 안정제 및 계면활성제의 조합을 함유하는 수계 용액은, 예를 들면 약 50 내지 100 ℃, 구체적으로 약 65 내지 90 ℃, 보다 구체적으로 약 70 내지 85 ℃ 범위 내에서 선택된 온도로 유지될 수 있는 바, 이에 따라 수계 매질 내에 2종의 계면 안정제 성분을 최대한 용해시킬 수 있다. According to an exemplary embodiment, the aqueous solution containing a combination of a polymeric stabilizer and a surfactant is selected within the range of, for example, about 50 to 100°C, specifically about 65 to 90°C, and more specifically about 70 to 85°C. Since it can be maintained at a temperature, it is possible to maximally dissolve the two types of interfacial stabilizer components in the aqueous medium.

예시적 구체예에 따르면, 고분자 안정제는 에멀션 중합 과정에서 단량체 액적(monomer droplet)의 표면에 용이하게 흡착되어 입체 공간적 안정화(steric stabilizing) 효과를 제공함으로써 에멀션이 안정화시킬 수 있다. 즉, 고분자 안정제의 첨가를 통하여 용액의 점도가 상승하고 오일 성분(droplet)을 안정화시켜 보호하는 메커니즘을 달성할 수 있다According to an exemplary embodiment, the polymer stabilizer is easily adsorbed on the surface of the monomer droplet during the emulsion polymerization process, thereby providing a stereoscopic stabilizing effect, thereby stabilizing the emulsion. That is, through the addition of a polymer stabilizer, the viscosity of the solution increases, and a mechanism to stabilize and protect the oil component can be achieved.

이와 관련하여, 고분자 안정제는, 예를 들면 적어도 약 10,000, 구체적으로, 약 20,000 내지 2,000,000, 보다 구체적으로 약 50,000 내지 200,000)의 분자량(Mw)을 갖는 것일 수 있는 바, 분자량이 지나치게 작을 경우 에멀션을 효과적으로 장시간 동안 안정화시키기 곤란할 수 있고, 분자량이 지나치게 큰 경우에는 점도 상승으로 인하여 입자의 크기를 효과적으로 조절할 수 없는 문제점이 유발될 수 있기 때문에 상술한 범위의 분자량을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 다만, 수용성이 지나치게 큰 고분자 안정제의 경우에는 단량체 액적의 계면에서 계면 상호작용 에너지(interfacial attraction)가 작기 때문에 흡착이 일어나기 곤란한 만큼, 적절한 종류를 선정하는 것이 유리할 수 있다. 예시적 구체예에 따르면, 고분자 안정제는 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol; PVA), 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone; PVP), 폴리비닐 아세테이트(Polyvinyl acetate; PVAc), 폴리 아크릴산(Polyacrylic acid; PAA)및 폴리에틸렌 옥사이드(Polyethylene oxide; PEO)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 이러한 고분자들은 에멀션 용액의 점도를 증가시켜 형성된 에멀션 액적의 융합 및 응집을 일차적으로 방지하며, 오일 상과 계면 에너지가 낮은 화학성분을 보유하는 고분자의 경우에는 에멀션 액적 표면에 loop-tail-train(또는 pancake) 형태로 흡착되어 단량체 에멀션을 입체적으로 안정화할 수 있다.In this regard, the polymeric stabilizer may be, for example, one having a molecular weight (M w ) of at least about 10,000, specifically, about 20,000 to 2,000,000, more specifically about 50,000 to 200,000), and if the molecular weight is too small, the emulsion It may be difficult to effectively stabilize for a long time, and if the molecular weight is too large, it may be desirable to have a molecular weight in the above-described range because a problem in that the size of the particles cannot be effectively controlled due to an increase in viscosity may be caused. However, in the case of a polymer stabilizer having too much water solubility, it may be advantageous to select an appropriate type since it is difficult to cause adsorption because the interfacial attraction is small at the interface of the monomer droplet. According to an exemplary embodiment, the polymer stabilizer is polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinyl acetate (PVAc), polyacrylic acid (PAA), and It may be at least one selected from the group consisting of polyethylene oxide (PEO). These polymers primarily prevent fusion and agglomeration of emulsion droplets formed by increasing the viscosity of the emulsion solution, and in the case of polymers having a chemical component having low interfacial energy with the oil phase, a loop-tail-train (or It is adsorbed in the form of pancake) to stably stabilize the monomer emulsion.

한편, 계면활성제는, 친수성 헤드 그룹(head group) 및 소수성 테일 그룹(tail group)을 동시에 갖고 있어 계면을 안정화하는 물질로서, 양친성 성분으로 인하여 오일 상과 수상 간 계면을 안정화시키는 바, 안정화 메커니즘에 따라 이온성 계면활성제(양이온성(cationic) 계면활성제, 음이온성(anionic) 계면활성제 및 양쪽성(amphoteric) 계면활성제), 그리고 비이온성(non-ionic) 계면활성제로 구분될 수 있다. 본 구체예에서는 이러한 계면활성제 중 적어도 하나를 선택하여 사용할 수 있는 바, 이때 계면활성제는, 예를 들면 약 1500 이하(구체적으로, 약 100 내지 1400, 보다 구체적으로 약 200 내지 1000)의 분자량(Mw)을 가질 수 있다. 계면활성제의 분자량이 지나치게 큰 경우에는 전술한 고분자 안정제와 조합하여 액적 크기를 원하는 수준으로 조절하는 장점을 구현하는데 장애가 될 수 있다. On the other hand, a surfactant is a material that stabilizes the interface by having a hydrophilic head group and a hydrophobic tail group at the same time, and stabilizes the interface between the oil phase and the aqueous phase due to the amphiphilic component. Depending on the ionic surfactant (cationic (cationic) surfactant, anionic (anionic) surfactant and amphoteric (amphoteric) surfactant), and can be classified into a non-ionic (non-ionic) surfactant. In this embodiment, at least one of these surfactants may be selected and used, wherein the surfactant is, for example, about 1500 or less (specifically, about 100 to 1400, more specifically about 200 to 1000) of molecular weight (M w ). If the molecular weight of the surfactant is too large, it may be an obstacle to implementing the advantage of controlling the droplet size to a desired level in combination with the above-described polymer stabilizer.

또한, 계면활성제는 약 5 내지 40, 구체적으로 약 10 내지 35, 보다 구체적으로 약 15 내지 30)의 HLB를 갖는 종류일 수 있는 바, 상기 HLB 범위 내에서 임의의 조합도 가능하다. 이때, HLB 범위가 지나치게 낮거나 높은 경우에는 계면안정성이 불안정하여 에멀션 액적을 일정한 크기로 유지하면서 안정화하기 곤란한 문제점을 유발할 수 있는 만큼, 전술한 범위를 갖는 것이 유리할 수 있다. In addition, the surfactant may be a type having an HLB of about 5 to 40, specifically about 10 to 35, more specifically about 15 to 30), and any combination within the HLB range is possible. At this time, when the HLB range is too low or high, it may be advantageous to have the above-described range, as interfacial stability is unstable, and it may cause a problem that is difficult to stabilize while maintaining the emulsion droplet at a constant size.

예시적으로, 계면활성제는, 예를 들면 소디움 도데실 설페이트(sodium dodecyl sulfate; SDS), 소디움 라우릴 에테르 설페이트(sodium lauryl ether sulfate; SLES), 암모늄 라우릴 설페이트(ammonium lauryl sulfate; ALS), 세틸 트리메틸암모늄 브로마이드(cetyltrimethylammonium bromide; CTAB), 도데실 트리메틸암모늄 브로마이드(dodecyltrimethylammonium bromide; DTAB), 미리스틸 트리메틸암모늄 브로마이드(myristyl trimethylammonium bromide; TTAB) 및 폴리소르베이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있다. 특히, 수중에서 이온화하여 친수성 부분이 음이온이 되는 음이온성 계면활성제와 그 반대인 양이온성 계면활성제, 이온성 계면활성제는 수용액 상에서 이온화되어 정전기적 안정화 효과를 제공할 수 있다. 택일적으로, 폴리소르베이트(구체적으로 폴리소르베이트 20, 40, 60, 80 등)와 같은 비이온성 계면활성제는, 당업계에서 TWEEN 20 등의 상품명으로 시판되고 있으며 에멀션을 안정화시키는데 효과적이다.Illustratively, the surfactant is, for example, sodium dodecyl sulfate (SDS), sodium lauryl ether sulfate (SLES), ammonium lauryl sulfate (ALS), and cetyl. Trimethylammonium bromide (cetyltrimethylammonium bromide; CTAB), dodecyl trimethylammonium bromide (dodecyltrimethylammonium bromide; DTAB), myristyl trimethylammonium bromide (myristyl trimethylammonium bromide; TTAB) and at least one selected from the group consisting of polysorbate. In particular, anionic surfactants in which the hydrophilic portion becomes anions by ionization in water, and vice versa, cationic surfactants and ionic surfactants, may be ionized in an aqueous solution to provide an electrostatic stabilizing effect. Alternatively, nonionic surfactants such as polysorbate (specifically, polysorbate 20, 40, 60, 80, etc.) are commercially available under a trade name such as TWEEN 20 in the art, and are effective in stabilizing emulsions.

예시적 구체예에 따르면, 고분자 안정제 및 계면활성제의 조합을 함유하는 수계 용액 내 고분자 안정제 : 계면활성제의 중량 비는, 예를 들면 1 : 약 0.1 내지 1.25, 구체적으로 1 : 약 0.2 내지 1, 보다 구체적으로 1 : 약 0.5 내지 0.75 범위일 수 있다. 이와 관련하여, 계면활성제 대비 고분자 안정제의 비가 일정 수준 미만이거나, 또는 이를 초과할 경우에는 에멀션 입자의 근적외선 차단에 효과적인 입자 직경 분포를 달성하기 곤란할 수 있고, 또한 고분자 안정제 및 계면활성제 각각의 종류에 따라 2가지 성분 간 원하는 배합 비의 수준은 변화할 수 있다. 예를 들면, 동일한 고분자 안정제(예를 들면, PVA)를 사용하더라도 계면활성제로서 SDS를 사용하는 경우와 폴리소르베이트를 사용하는 경우, 근적외선 차단에 효과적인 입자 크기를 달성하기 위하여는 전술한 범위 내에서도 구별되는 배합 비가 요구될 수 있다. 따라서, 복합입자 또는 고분자 매트릭스 입자가 근적외선 차단에 효과적인 크기를 갖도록 앞서 제시된 범위 내에서 2가지 성분 간 배합 비를 조절하거나 선택하는 것이 유리하다. 보다 구체적으로, 약 1 내지 3 ㎛ 크기 범위의 복합입자 또는 고분자 매트릭스를 합성할 수 있도록 하는 2가지 성분 간 배합 비를 선택하는 것이 바람직할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the weight ratio of the polymer stabilizer: surfactant in the aqueous solution containing the combination of the polymer stabilizer and surfactant is, for example, 1: about 0.1 to 1.25, specifically 1: about 0.2 to 1, more Specifically, 1: may be in the range of about 0.5 to 0.75. In this regard, when the ratio of the polymer stabilizer to the surfactant is less than a certain level or exceeds a certain level, it may be difficult to achieve an effective particle diameter distribution for blocking the near-infrared rays of the emulsion particles.In addition, depending on the type of the polymer stabilizer and the surfactant, The level of blending ratio desired between the two ingredients can vary. For example, even if the same polymer stabilizer (e.g., PVA) is used, the case of using SDS as a surfactant and the case of using polysorbate are distinguished within the above-described range in order to achieve effective particle size for blocking near infrared rays. May be required. Therefore, it is advantageous to control or select the blending ratio between the two components within the range given above so that the composite particles or polymer matrix particles have an effective size for blocking near infrared rays. More specifically, it may be desirable to select a blending ratio between the two components that enables the synthesis of composite particles or polymer matrix in the size range of about 1 to 3 μm.

또한, 수계 용액 내 고분자 안정제의 농도는, 예를 들면 약 1 내지 5 중량%, 구체적으로 약 1.8 내지 3 중량%, 보다 구체적으로 약 2 내지 2.5 중량% 범위일 수 있다. 또한, 수계 용액 내 계면활성제의 농도는, 예를 들면 약 0.5 내지 2.5 중량%, 구체적으로 약 0.7 내지 2 중량%, 보다 구체적으로 1 내지 1.5 중량% 범위일 수 있다. In addition, the concentration of the polymeric stabilizer in the aqueous solution may range from, for example, about 1 to 5% by weight, specifically about 1.8 to 3% by weight, and more specifically about 2 to 2.5% by weight. In addition, the concentration of the surfactant in the aqueous solution may be in the range of, for example, about 0.5 to 2.5% by weight, specifically about 0.7 to 2% by weight, and more specifically 1 to 1.5% by weight.

이와 같이 고분자 안정제 및 계면활성제 각각을 수계 매질(또는 물)에 첨가하여 수계 용액을 제조함에 있어 계면 안정제가 균일하게 용해 또는 분포될 수 있는 상태(평형 상태)에 이르도록 당업계에 알려진 교반 수단, 예를 들면 초음파 조사(sonificationm), 균일화기(homogenizer), 고속 믹서(mechanical mixer) 등을 적용할 수 있다. In this way, in preparing an aqueous solution by adding each of a polymer stabilizer and a surfactant to an aqueous medium (or water), a stirring means known in the art to reach a state (equilibrium state) in which the surface stabilizer can be uniformly dissolved or distributed, For example, ultrasonic irradiation (sonificationm), homogenizer, high speed mixer (mechanical mixer), etc. can be applied.

중합 반응polymerization

일 구체예에 있어서, 앞서 제조된, 개시제-첨가 분산액은, 고분자 안정제 및 계면활성제의 조합을 함유하는 수계 용액과 접촉시켜 에멀션을 형성하고, 중합 반응을 수행한다. 이러한 유화중합 또는 에멀션 중합 반응의 기본적인 원리는 당업계에 공지되어 있는 만큼, 기술원리에 관한 세부 사항은 생략하기로 한다. In one embodiment, the initiator-added dispersion prepared above is contacted with an aqueous solution containing a combination of a polymer stabilizer and a surfactant to form an emulsion, and a polymerization reaction is performed. Since the basic principle of the emulsion polymerization or emulsion polymerization reaction is known in the art, details of the technical principle will be omitted.

예시적 구체예에 따르면, 개시제가 첨가된 분산액 : 고분자 안정제 및 계면활성제의 조합을 함유하는 수계 용액의 중량 비는, 예를 들면 1 : 약 3 내지 100, 구체적으로 1 : 약 3 내지 50, 보다 구체적으로 1 : 약 5 내지 20 범위 내일 수 있는 바, 수계 용액 내 고분자 안정제 및 계면활성제 각각의 농도 등을 고려하여 조절할 수 있다.According to an exemplary embodiment, the weight ratio of the dispersion to which an initiator is added: an aqueous solution containing a combination of a polymer stabilizer and a surfactant is, for example, 1: about 3 to 100, specifically 1: about 3 to 50, more Specifically, 1: may be within the range of about 5 to 20, it can be adjusted in consideration of the concentration of each of the polymer stabilizer and surfactant in the aqueous solution.

한편, 유화 중합 시 중합 온도는, 예를 들면 약 70 내지 100 ℃, 구체적으로 약 75 내지 95℃, 보다 구체적으로 약 80 내지 90℃ 범위일 수 있다. 중합 반응이 진행됨에 따라 고분자 입자의 크기가 증가하므로 적정 중합 시간 범위로 조절하는 것이 바람직할 수 있다. 이와 관련하여, 예시적인 중합 반응 시간은, 약 0.3 내지 6시간, 구체적으로 약 0.5 내지 5 시간, 보다 구체적으로 약 1 내지 4시간 범위일 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. Meanwhile, the polymerization temperature during emulsion polymerization may be, for example, about 70 to 100°C, specifically about 75 to 95°C, and more specifically about 80 to 90°C. As the polymerization reaction proceeds, the size of the polymer particles increases, so it may be desirable to adjust the polymerization time range. In this regard, an exemplary polymerization reaction time may be in the range of about 0.3 to 6 hours, specifically about 0.5 to 5 hours, and more specifically about 1 to 4 hours, but the present invention is not necessarily limited thereto.

예시적 구체예에 따르면, 복합입자의 크기 조절을 위하여 전술한 2가지 타입의 첨가제(고분자 안정제 및 계면활성제)의 조합에 부가하여, 선택적으로 외부 에너지(구체적으로 기계적 에너지)를 투입하여 보다 양호한 분산 효과를 제공할 수 있다. 이를 위하여 균일화기(homogenizer), 고압 균일화기, 초음파 분산기, 고속 믹서 등의 당업계에 알려진 분산 수단을 이용할 수 있다. According to an exemplary embodiment, in addition to the combination of the two types of additives (polymer stabilizer and surfactant) described above to control the size of the composite particles, external energy (specifically, mechanical energy) is selectively introduced to provide better dispersion. It can provide an effect. To this end, a dispersing means known in the art such as a homogenizer, a high pressure homogenizer, an ultrasonic disperser, and a high-speed mixer may be used.

특정 구체예에 따르면, 균일화기의 회전 속도를 고속으로(고에너지의 기계적 에너지를 가하여) 유지하여 에멀션을 균일화시킴으로써 복합입자가 근적외선 차단에 효과적인 크기를 갖도록 최적화할 수 있다. 이때, 균일화기의 회전 속도는, 예를 들면 약 1,000 내지 20,000 rpm, 구체적으로 약 3,000 내지 15,000 rpm, 보다 구체적으로 약 5,000 내지 12,000 rpm 범위일 수 있다.According to a specific embodiment, by maintaining the rotational speed of the homogenizer at a high speed (by applying high energy mechanical energy) to homogenize the emulsion, the composite particles can be optimized to have a size effective for blocking near infrared rays. At this time, the rotation speed of the homogenizer may be, for example, about 1,000 to 20,000 rpm, specifically about 3,000 to 15,000 rpm, and more specifically about 5,000 to 12,000 rpm.

분리, 세정 및/또는 건조 단계(선택적)Separation, cleaning and/or drying steps (optional)

전술한 절차에 따라 제조된 복합입자는 당업계에서 알려진 분리 공정, 예를 들면 고-액 분리 공정을 거치는 바, 이러한 분리 공정의 예로서 여과, 감압 여과, 디캔테이션(decantation), 가압 여과, 원심분리, 스프레이 건조 등을 들 수 있다.The composite particles prepared according to the above-described procedure go through a separation process known in the art, for example, a solid-liquid separation process. Examples of such separation processes include filtration, reduced pressure filtration, decantation, pressure filtration, and centrifugation. Separation, spray drying, and the like.

또한, 분리된 고형분에 대하여 용매 등을 사용하여 적어도 1회에 걸쳐 복합입자 내에 함유된 불순물을 제거할 수 있는 바, 이때 용매로서 침전 공정에서 사용된 유기용매를 사용할 수도 있다. 이와 같이, 고형분의 세정 공정이 종료되면, 2차 입자 내에 함유된 잔류 용매를 제거하기 위하여 건조 단계를 거칠 수 있는 바, 이러한 건조 단계는, 예를 들면 공기 건조, 열 건조, 감압 건조, 동결 건조 등, 당업계에서 알려진 건조 방식을 이용할 수 있다. 이와 관련하여, 건조 단계는, 예를 들면 20 내지 100℃, 구체적으로 상온 내지 약 80℃ 범위의 온도에서 수행될 수 있다.In addition, impurities contained in the composite particles can be removed at least once by using a solvent or the like for the separated solid content. At this time, the organic solvent used in the precipitation process may be used as the solvent. In this way, when the solid content washing process is finished, a drying step may be performed to remove the residual solvent contained in the secondary particles. Such drying steps include, for example, air drying, thermal drying, vacuum drying, freeze drying. And the like, a drying method known in the art may be used. In this regard, the drying step may be performed at a temperature in the range of, for example, 20 to 100°C, specifically room temperature to about 80°C.

본 개시 내용의 일 구체예에 따르면, 전술한 분리, 세정 및 건조 공정이 모두 실시될 필요는 없고, 경우에 따라서는 적어도 하나가 생략될 수도 있다.According to one embodiment of the present disclosure, it is not necessary to perform all of the above-described separation, washing and drying processes, and at least one may be omitted in some cases.

C. 화장료 제조C. Cosmetics manufacturing

일 구체예에 따르면, 전술한 고분자-무기 복합입자는 화장료에 첨가 또는 혼입되어 근적외선 차단 및/또는 근적외선-자외선 동시 차단 효과를 제공할 수 있다. 예시적으로, 복합입자는 화장료 전체 중량에 대하여 약 0.01 내지 10 중량%, 구체적으로 약 0.1 내지 5 중량%, 보다 구체적으로 약 0.5 내지 2 중량% 범위로 함유될 수 있다.According to one embodiment, the polymer-inorganic composite particles described above may be added or mixed in a cosmetic to provide near-infrared blocking and/or near-infrared-ultraviolet blocking effects. For example, the composite particles may be contained in a range of about 0.01 to 10% by weight, specifically about 0.1 to 5% by weight, and more specifically about 0.5 to 2% by weight, based on the total weight of the cosmetic.

이러한 화장료 조성물은 당업계에 알려진 임의의 제형으로 제조될 수 있는 바, 예를 들면 용액, 현탁액, 유탁액, 페이스트, 겔, 크림, 로션, 파우더, 비누, 계면활성제-함유 클린싱, 오일, 분말 파운데이션, 유탁액 파운데이션, 왁스 파운데이션 또는 스프레이 형태의 제형일 수 있다. 구체적으로, 화장수, 크림, 에센스, 클렌징 폼, 클렌징 워터, 팩, 바디 로션, 바디 오일, 바디 젤, 샴푸, 린스, 헤어 콘디셔너, 헤어 젤, 화운데이션, 립스틱, 마스카라, 팩마스크, 메이크업 베이스 등을 예시할 수 있다. 또한, 당업계에서 알려진 첨가 성분, 예를 들면 안정화제, 용해화제, 비타민, 안료 및 향료와 같은 통상적인 보조제, 담체 등을 더 함유할 수 있다. Such cosmetic compositions can be prepared in any formulation known in the art, for example, solutions, suspensions, emulsions, pastes, gels, creams, lotions, powders, soaps, surfactant-containing cleansing, oils, powder foundations. , Emulsion foundation, wax foundation, or may be in the form of a spray formulation. Specifically, lotion, cream, essence, cleansing foam, cleansing water, pack, body lotion, body oil, body gel, shampoo, conditioner, hair conditioner, hair gel, foundation, lipstick, mascara, pack mask, makeup base, etc. can do. In addition, it may further contain additive components known in the art, such as stabilizers, solubilizers, conventional adjuvants such as vitamins, pigments and flavors, carriers, and the like.

예를 들면, 용액 또는 유탁액인 경우에는 담체 성분으로서 용매, 용해화제 또는 유탁화제가 이용될 수 있는 바, 구체적으로 물, 에탄올, 이소프로판올, 에틸카보네이트, 에틸 아세테이트, 벤질 알코올, 벤질 벤조에이트, 프로필렌글리콜, 1,3-부틸글리콜 오일, 글리세롤 지방족 에스테르, 폴리에틸렌글리콜 및/또는 소르비탄의 지방산 에스테르를 사용할 수 있다. For example, in the case of a solution or emulsion, a solvent, a solubilizing agent or an emulsifying agent may be used as a carrier component. Specifically, water, ethanol, isopropanol, ethyl carbonate, ethyl acetate, benzyl alcohol, benzyl benzoate, propylene Glycol, 1,3-butylglycol oil, glycerol aliphatic ester, polyethylene glycol and/or fatty acid ester of sorbitan can be used.

또한, 전분, 트래거캔스 고무, 젤라틴, 당밀, 폴리비닐알코올, 폴리비닐 에테르, 폴리비닐 피롤리돈, 히드록시프로필셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스 및 카르복시메틸셀룰로오스를 포함하는 바인더; 한천, 전분, 젤라틴 가루, 카르복시메틸 셀룰로오스나트륨, 카르복시메틸셀룰로오스 칼슘, 결정 셀룰로오스, 탄산칼슘, 탄산수소나트륨 및 알긴산 나트륨을 포함하는 분쇄제; 스테아린산 마그네슘, 활석 및 수첨 식물유를 포함하는 윤활제; 및 착색제 등을 포함할 수 있다. 또한, 운반제로서 젖당, 글루코오스, 수크로오스, 만니톨, 감자녹말, 옥수수녹말, 탄산칼슘, 인산칼슘 및 셀룰로오스 등을 사용할 수 있다. 이외에도, 안정화제, 용해보조제, 경피흡수 촉진제 등의 보조제 방향제, 방부제 등의 첨가제를 더 함유할 수 있다. In addition, binders including starch, tragacanth rubber, gelatin, molasses, polyvinyl alcohol, polyvinyl ether, polyvinyl pyrrolidone, hydroxypropyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose and carboxymethyl cellulose; Agar, starch, gelatin powder, carboxymethyl cellulose sodium, carboxymethyl cellulose calcium, crystalline cellulose, calcium carbonate, sodium hydrogen carbonate and sodium alginate; Lubricants including magnesium stearate, talc and hydrogenated vegetable oil; And a colorant. In addition, lactose, glucose, sucrose, mannitol, potato starch, corn starch, calcium carbonate, calcium phosphate, and cellulose may be used as the carrier. In addition, additives such as a stabilizer, a dissolution aid, an auxiliary agent such as a transdermal absorption accelerator, and an additive such as a preservative may be further contained.

본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 명확히 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적에 불과하며 발명의 영역을 제한하고자 하는 것은 아니다.The present invention may be more clearly understood by the following examples, and the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the invention.

실시예 1Example 1

고분자 입자의 제조Preparation of polymer particles

- 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 고분자 입자의 제조 -Preparation of polymethyl methacrylate (PMMA) polymer particles

전체 수용액 기준으로 2 중량%의 폴리비닐알코올(분산안정제; Sigma Aldrich, Mw:85,000-124,000) 및 1 중량%의 소디움도데실 설페이트(계면활성제; Wako pure chemical industries)가 각각 함유된 수용액을 80 ℃에서 교반 조건 하에 평형을 이루도록 하였다(안정제 수용액). 80 aqueous solutions containing 2% by weight of polyvinyl alcohol (dispersion stabilizer; Sigma Aldrich, M w :85,000-124,000) and 1% by weight of sodium dodecyl sulfate (surfactant; Wako pure chemical industries) based on the total aqueous solution. It was allowed to equilibrate under stirring conditions at °C (aqueous stabilizer solution).

이와 별도로, 메틸메타크릴레이트(단량체), 단량체 대비 10 중량%의 범위 내에서 변화 가능한 함량의 폴리메틸메타크릴레이트(선형고분자; Sigma Aldrich, Mw: ~120,000) 및 에틸렌글리콜디메타크릴레이트(가교제; Sigma Aldrich)를 혼합 첨가한 다음, 반응물이 고르게 용해되도록 하여 단량체 혼합물을 제조하였다. 이후, 단량체 혼합물에 단량체 혼합물 대비 1 몰%의 아조비스이소부티로니트릴(개시제; Junsei)를 첨가하여 분산시켰다. 그 다음, 개시제가 첨가된 단량체 혼합물 11.6 g을 앞서 제조된 안정제 수용액 100 g에 첨가하여 유화 과정을 진행하였고, 4시간 이상 반응시켜 고분자 입자를 제조하였다. Separately, methyl methacrylate (monomer), polymethyl methacrylate (linear polymer; Sigma Aldrich, M w : ~120,000) and ethylene glycol dimethacrylate ( A crosslinking agent; Sigma Aldrich) was mixed and added, and then the reactants were evenly dissolved to prepare a monomer mixture. Thereafter, 1 mol% of azobisisobutyronitrile (initiator; Junsei) was added to the monomer mixture and dispersed. Then, 11.6 g of the monomer mixture to which the initiator was added was added to 100 g of the previously prepared stabilizer aqueous solution to proceed with the emulsification process, and reacted for 4 hours or more to prepare polymer particles.

실시예 2 내지 4Examples 2 to 4

고분자-무기 복합입자의 합성Synthesis of polymer-inorganic composite particles

근적외선 차단용 무기입자로서, (i) 수산화알루미늄이 함유된 TiO2(Al(OH)3-TiO2)(Ishihara Sangyo Kaisha); (ii) 수산화알루미늄이 함유되고, 표면에 금 나노입자가 코팅된 TiO2(Au-Al(OH)3-TiO2); 그리고 (iii) Au 나노입자를 사용하였다. As an inorganic particle for blocking near infrared rays, (i) TiO 2 (Al(OH) 3 -TiO 2 ) containing aluminum hydroxide (Ishihara Sangyo Kaisha); (ii) TiO 2 containing aluminum hydroxide and coated with gold nanoparticles on the surface (Au-Al(OH) 3 -TiO 2 ); And (iii) Au nanoparticles were used.

이와 관련하여, Au-Al(OH)3-TiO2 입자는 Al(OH)3-TiO2 입자표면에 아스코르브산(ascorbic acid, 환원제; Sigma Aldrich)을 이용하여 HAuCl4를 환원 반응을 통하여 코팅함으로써 제조하였다. In this regard, the Au-Al(OH) 3 -TiO 2 particles are coated with HAuCl 4 through a reduction reaction using ascorbic acid (Sigma Aldrich) on the Al(OH) 3 -TiO 2 particle surface. Was prepared.

또한, Au 나노입자의 경우 HAuCl4(금 전구체; Sigma Aldrich) 및 트리소디움 시트레이트(trisodium citrate, 환원제; Fisher scientific)를 수용액에 용해하여 혼합한 후에 고온에서 환원 반응시키는 방식으로 수득하였다. 이때, Au 나노입자의 크기는 약 40 nm이었다.In addition, in the case of Au nanoparticles, HAuCl 4 (gold precursor; Sigma Aldrich) and trisodium citrate (trisodium citrate, reducing agent; Fisher scientific) were dissolved in an aqueous solution, mixed, and then obtained by reducing reaction at high temperature. At this time, the size of the Au nanoparticles was about 40 nm.

자외선 차단용 무기입자로서 TiO2 (M160, SACHTLEBEN사) 입자를 사용하였다.TiO 2 (M160, SACHTLEBEN) particles were used as the inorganic particles for blocking ultraviolet rays.

실시예 2Example 2

Au-Al(OH)3-TiO2 무기입자가 도입된 고분자-무기 복합입자의 제조Preparation of polymer-inorganic composite particles containing Au-Al(OH) 3 -TiO 2 inorganic particles

전체 수용액 기준으로 2 중량%의 폴리비닐알코올(분산안정제) 및 1 중량%의 소디움도데실 설페이트(계면활성제)를 물에 첨가하고 80℃에서 교반 조건 하에 평형을 이루도록 하였다(안정제 수용액). Based on the total aqueous solution, 2% by weight of polyvinyl alcohol (dispersion stabilizer) and 1% by weight of sodium dodecyl sulfate (surfactant) were added to water and equilibrated under stirring conditions at 80°C (aqueous stabilizer).

이와 별도로, 메틸메타크릴레이트(단량체), 단량체 대비 10 중량%의 폴리메틸메타크릴레이트(선형고분자; Mw: ~120,000) 및 에틸렌글리콜디메타크릴레이트(가교제), 그리고 5 중량%의 무기입자(Au-Al(OH)3-TiO2)를 첨가한 후, 소니케이터(sonicator)를 이용하여 초음파를 조사하면서 50 ℃로 승온시켜 반응물을 균일하게 분포시킴으로써 무기입자를 함유하는 단량체 혼합물(분산액)을 제조하였다. 이후, 단량체 혼합물(분산액)에 단량체 혼합물 대비 1 몰%의 아조비스이소부티로니트릴(개시제)를 첨가하여 분산시켰다.Separately, methyl methacrylate (monomer), polymethyl methacrylate (linear polymer; M w : ~120,000) and ethylene glycol dimethacrylate (crosslinking agent) of 10% by weight relative to the monomer, and 5% by weight of inorganic particles After (Au-Al(OH) 3 -TiO 2 ) is added, the temperature is raised to 50°C while irradiating with ultrasonic waves using a sonicator to uniformly distribute the reactants, thereby distributing the monomer mixture containing inorganic particles (dispersion liquid). ) Was prepared. Thereafter, 1 mol% of azobisisobutyronitrile (initiator) was added and dispersed to the monomer mixture (dispersion).

그 다음, 개시제가 첨가된 단량체 혼합물(분산액) 12.1 g을 앞서 제조된 안정제 수용액 100 g에 첨가하여 유화 과정을 진행하고 이후 4시간 이상 반응시켜 고분자-무기 복합입자를 제조하였다. Then, 12.1 g of the monomer mixture (dispersion) to which the initiator was added was added to 100 g of the previously prepared stabilizer aqueous solution to proceed with the emulsification process, and then reacted for at least 4 hours to prepare polymer-inorganic composite particles.

실시예 3Example 3

금(Au) 나노입자가 도입된 고분자-무기 복합입자의 제조Preparation of polymer-inorganic composite particles with gold (Au) nanoparticles introduced

전체 수용액 기준으로 2 중량%의 폴리비닐알코올(분산안정제) 및 1 중량%의 소디움도데실 설페이트(계면활성제)를 물에 첨가하고 80℃에서 교반 조건 하에 평형을 이루도록 하였다(안정제 수용액).Based on the total aqueous solution, 2% by weight of polyvinyl alcohol (dispersion stabilizer) and 1% by weight of sodium dodecyl sulfate (surfactant) were added to water and equilibrated under stirring conditions at 80°C (aqueous stabilizer).

이와 별도로, 메틸메타크릴레이트(단량체), 단량체 대비 10 중량%의 폴리메틸메타크릴레이트(선형고분자) 및 에틸렌글리콜디메타크릴레이트(가교제), 그리고 0.05 중량%의 금 나노입자를 첨가한 후, 소니케이터를 이용하여 초음파를 조사면서 50 ℃로 승온시켜 반응물을 균일하게 분포시켜 무기입자를 함유하는 단량체 혼합물(분산액)을 제조하였다. 이후, 단량체 혼합물(분산액)에 단량체 혼합물 대비 1 몰%의 아조비스이소부티로니트릴(개시제)를 첨가하여 분산시켰다.Separately, after adding methyl methacrylate (monomer), 10 wt% of polymethyl methacrylate (linear polymer) and ethylene glycol dimethacrylate (crosslinking agent), and 0.05 wt% of gold nanoparticles relative to the monomer, The temperature was raised to 50° C. while irradiating ultrasonic waves using a sonicator to uniformly distribute the reactants to prepare a monomer mixture (dispersion) containing inorganic particles. Thereafter, 1 mol% of azobisisobutyronitrile (initiator) was added and dispersed to the monomer mixture (dispersion).

그 다음, 개시제가 첨가된 단량체 혼합물(분산액) 11.6g을 앞서 제조된 안정제 수용액 100 g에 첨가하여 유화 과정을 진행하고 이후 4시간 이상 반응시켜 고분자-무기 복합입자를 제조하였다. Then, 11.6 g of the monomer mixture (dispersion) to which the initiator was added was added to 100 g of the previously prepared stabilizer aqueous solution to proceed with the emulsification process and then reacted for 4 hours or more to prepare polymer-inorganic composite particles.

실시예 4Example 4

Al(OH)3-TiO2 무기입자가 도입된 고분자-무기 복합입자의 제조Preparation of polymer-inorganic composite particles into which Al(OH) 3 -TiO 2 inorganic particles are introduced

무기입자로서 Au-Al(OH)3-TiO2 대신에 Al(OH)3-TiO2를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방식으로 고분자-무기 복합입자를 제조하였다.Polymer-inorganic composite particles were prepared in the same manner as in Example 2, except that Al(OH) 3 -TiO 2 was used instead of Au-Al(OH) 3 -TiO 2 as inorganic particles.

실시예 5Example 5

자외선 차단용 금속산화물 무기입자가 도입된 고분자-무기 복합입자의 제조Preparation of polymer-inorganic composite particles incorporating metal oxide inorganic particles for UV protection

전체 수용액 기준으로 2 중량%의 폴리비닐알코올(분산안정제) 및 1 중량%의 소디움도데실 설페이트(계면활성제)를 물에 첨가하고 80℃에서 교반 조건 하에 평형을 이루도록 하였다(안정제 수용액). Based on the total aqueous solution, 2% by weight of polyvinyl alcohol (dispersion stabilizer) and 1% by weight of sodium dodecyl sulfate (surfactant) were added to water and equilibrated under stirring conditions at 80°C (aqueous stabilizer).

이와 별도로, 메틸메타크릴레이트(단량체), 단량체 대비 10 중량%의 폴리메틸메타크릴레이트(선형고분자; Mw: ~120,000) 및 에틸렌글리콜디메타크릴레이트(가교제), 그리고 5 중량%의 무기입자(TiO2)를 첨가한 후, 소니케이터(sonicator)를 이용하여 초음파를 조사면서 50 ℃로 승온시켜 반응물을 균일하게 분포시켜 무기입자를 함유하는 단량체 혼합물(분산액)을 제조하였다. 이후, 단량체 혼합물(분산액)에 단량체 혼합물 대비 1 몰%의 아조비스이소부티로니트릴(개시제)를 첨가하여 분산시켰다.Separately, methyl methacrylate (monomer), polymethyl methacrylate (linear polymer; M w : ~120,000) and ethylene glycol dimethacrylate (crosslinking agent) of 10% by weight relative to the monomer, and 5% by weight of inorganic particles After (TiO 2 ) was added, the temperature was raised to 50° C. while irradiating ultrasonic waves using a sonicator to uniformly distribute the reactants to prepare a monomer mixture (dispersion) containing inorganic particles. Thereafter, 1 mol% of azobisisobutyronitrile (initiator) was added and dispersed to the monomer mixture (dispersion).

그 다음, 개시제가 첨가된 단량체 혼합물(분산액) 12.1 g을 앞서 제조된 안정제 수용액 100 g에 첨가하여 유화 과정을 진행하고 이후 4시간 이상 반응시켜 고분자-무기 복합입자를 제조하였다. Then, 12.1 g of the monomer mixture (dispersion) to which the initiator was added was added to 100 g of the previously prepared stabilizer aqueous solution to proceed with the emulsification process, and then reacted for at least 4 hours to prepare polymer-inorganic composite particles.

분석analysis

- 고분자-무기 복합입자의 입자크기 및 특성 분석-Analysis of particle size and characteristics of polymer-inorganic composite particles

합성된 고분자-무기 복합입자는 수용액으로 분리하여 정제한 후, 증류수에 충분히 재분산시켜 optical microscopy (OLYMPUS BX51)을 이용하여 관찰하였다. 무기입자의 함입 여부를 파악하기 위하여 암시야 모드(dark field mode)를 통하여 사진을 촬영하였다. 측정된 이미지는 Image J  (National Institutes of Health, USA) 프로그램을 통하여 다수의 복합입자의 크기를 측정하여 평균 값을 얻었다. The synthesized polymer-inorganic composite particles were separated and purified by an aqueous solution, and then sufficiently redispersed in distilled water and observed using optical microscopy (OLYMPUS BX51). Photos were taken through dark field mode to determine whether inorganic particles were contained. The measured image is Image J (National Institutes of Health, USA) The average value was obtained by measuring the size of a number of composite particles.

또한, 복합입자를 적절한 농도로 희석하여 실리콘 기판 상에 적하하여 건조 오븐에서 건조하였다. 완전히 건조된 실리콘 기판을 주사전자 현미경(Scanning electron microscopy, SEM) 장비를 이용하여 관찰하였다.Further, the composite particles were diluted to an appropriate concentration, dropped onto a silicon substrate, and dried in a drying oven. The completely dried silicon substrate was observed using a scanning electron microscopy (SEM) equipment.

한편, Au 나노입자가 포함된 고분자-무기 복합입자(실시예 3)의 경우 투과전자 현미경(Transmission electron microscopy, TEM)을 이용하여 금 나노입자의 함입 여부를 확인하였다.On the other hand, in the case of the polymer-inorganic composite particles containing Au nanoparticles (Example 3), it was confirmed whether the gold nanoparticles were incorporated using a transmission electron microscopy (TEM).

-고분자-무기 복합 입자의 광 차단능 평가-Evaluation of light blocking ability of polymer-inorganic composite particles

회수되어 정제된 고분자-무기 복합입자를 증류수에 충분히 분산시킨 후, 적절한 농도로 희석하였고, UV-vis-NIR spectroscopy(JASCO V-670) 장비를 이용하여 자외선-가시광선-근적외선 영역(280-1350 nm)에 대한 스펙트럼을 측정하여 광 차단능을 평가하였으며, 해당 과정을 반복 시행하여 결과 값을 도출하였다.After sufficiently dispersing the recovered and purified polymer-inorganic composite particles in distilled water, it was diluted to an appropriate concentration, and ultraviolet-visible-near-infrared region (280-1350) using UV-vis-NIR spectroscopy (JASCO V-670) equipment. nm) was measured to evaluate the light blocking ability, and the result was derived by repeating the process.

또한, 회수되어 정제된 고분자-무기 복합입자를 증류수에 분산시켜 10 중량% 수용액을 제조한 후, 화장료 제형 및 상기 고분자-무기 복합입자 수용액을 60 ℃에서 8:2 중량 비로 혼합하였다. 사용된 화장료 조성은 하기 표 1에 나타내었다. In addition, the recovered and purified polymer-inorganic composite particles were dispersed in distilled water to prepare a 10% by weight aqueous solution, and then the cosmetic formulation and the polymer-inorganic composite particle aqueous solution were mixed at 60° C. in an 8:2 weight ratio. The cosmetic composition used is shown in Table 1 below.

원료명 (INCI Name)Raw material name (INCI Name) 함량 (중량%)Content (% by weight) Disodium EDTADisodium EDTA 0.050.05 PropanediolPropanediol 55 TromethanmineTromethanmine 0.050.05 CarbomerCarbomer 0.080.08 Hydroxyethyl acrylate
/sodium acryloyldimethyl taurate copolymer
Hydroxyethyl acrylate
/sodium acryloyldimethyl taurate copolymer
0.30.3
EthylhexylglycerinEthylhexylglycerin 0.050.05 1,2-hexandiol1,2-hexandiol 1One EthanolEthanol 44 HomosalateHomosalate 33 OctocryleneOctocrylene 88 Butyl methoxydibenzoylmethaneButyl methoxydibenzoylmethane 2.52.5 C12-20 alkyl glucoside
/C14-22 alcohols
C12-20 alkyl glucoside
/C14-22 alcohols
1One
Glyceryl stearate citrateGlyceryl stearate citrate 0.50.5 Methyl trimethiconeMethyl trimethicone 22 WaterWater to 100to 100

이와 같이 혼합된 화장료 제형은 슬라이드 글라스 상에 동일 중량(0.025g)을 적하한 후에 커버 글라스로 덮어 샘플을 제조하였다. 그 다음, UV-vis-NIR spectroscopy(JASCO V-670) 장비를 이용하여 자외선-가시광선-근적외선 영역(280-1400 nm)에 대한 스펙트럼을 측정하여 광 차단능을 평가하였고, 해당 과정을 반복 시행하여 결과 값을 도출하였다.As for the cosmetic formulation thus mixed, the same weight (0.025 g) was dropped on a slide glass and then covered with a cover glass to prepare a sample. Then, the UV-vis-NIR spectroscopy (JASCO V-670) equipment was used to measure the spectrum for the ultraviolet-visible-near-infrared region (280-1400 nm) to evaluate the light blocking ability, and the process was repeated. The result was derived.

크기에 따른 고분자 및 복합입자의 광 차단능 평가Evaluation of light blocking ability of polymers and composite particles according to size

실시예 1에 따라 합성된 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 입자의 크기 변화 시 광 차단 특성을 도 2에 나타내었다. 이때, 고분자 입자는 나노 수준에서 마이크론 수준의 크기 범위 내에서 일정한 입도 특성을 갖는 입자로서 단분산성의 분포를 나타내었다.The light blocking characteristics when the size of the polymethyl methacrylate (PMMA) particles synthesized according to Example 1 is changed are shown in FIG. 2. At this time, the polymer particles exhibited monodispersity distribution as particles having constant particle size characteristics within the size range of the nano level to the micron level.

상기 도면을 참조하면, PMMA 입자는 입자 크기가 증가함에 따라 가시광 및 근적외선 영역에서의 차단 효과가 증가하는 것을 확인하였다. 따라서, 고분자 입자의 크기(또는 직경)을 대략 1 내지 3 ㎛ 범위 내에서 조절할 경우, 근적외선 대역의 광 차단에 효과적임을 확인할 수 있다. Referring to the drawing, it was confirmed that the blocking effect of the PMMA particles in the visible and near infrared regions increased as the particle size increased. Therefore, when the size (or diameter) of the polymer particles is adjusted within the range of approximately 1 to 3 μm, it can be confirmed that it is effective in blocking light in the near-infrared band.

Au-Al(OH)Au-Al(OH) 33 -TiO-TiO 22 를 함유한 PMMA-무기 복합입자의 광 차단능 평가Evaluation of light blocking ability of PMMA-inorganic composite particles containing

실시예 2에 따라, PMMA 매트릭스에 수산화알루미늄이 함유되고, 표면에 금(Au) 나노입자가 코팅된 TiO2(Au-Al(OH)3-TiO2) 무기 나노입자가 분산된 고분자-무기 복합입자, 그리고 대조군으로서 실시예 1에서 제조한 무기입자를 함유하지 않은 PMMA 고분자 매트릭스 입자(PMMA control) 각각에 대한 명시야 및 암시야 하에서의 광학현미경 사진을 도 3에 나타내었다.According to Example 2, a polymer-inorganic composite in which aluminum hydroxide is contained in a PMMA matrix, and gold (Au) nanoparticles are coated on the surface of TiO 2 (Au-Al(OH) 3 -TiO 2 ) inorganic nanoparticles are dispersed 3 shows optical micrographs of each of the particles and the PMMA polymer matrix particles (PMMA control) that do not contain inorganic particles prepared in Example 1 as a control under bright field and dark field.

이때, 무기입자는 LSPR 효과에 의한 근적외선 차단능을 강화하기 위하여 Al(OH)3-TiO2 표면에 금(Au)을 습식 방법으로 코팅하여 제조한 것이다. 복합입자 내에서 사용된 Au-Al(OH)3-TiO2 무기입자의 량은 5 중량%이었다. 대조군으로는 실시예 1에서 제조한 PMMA 입자를 사용하여 평가하였다. At this time, the inorganic particles are prepared by coating gold (Au) on the surface of Al(OH) 3 -TiO 2 by a wet method in order to enhance the near-infrared blocking ability by the LSPR effect. The amount of the Au-Al(OH) 3 -TiO 2 inorganic particles used in the composite particles was 5% by weight. As a control, the PMMA particles prepared in Example 1 were used for evaluation.

상기 도면을 참조하면, 명시야(bright field) 및 암시야(dark field) 광학현미경 사진을 대비할 경우, PMMA 입자 및 고분자-무기 복합입자의 크기는 거의 동일한 반면, PMMA 입자에서는 발견되지 않는 무기입자들이 복합입자 내부에 균일하게 혼입(분산)되어 있음을 확인할 수 있다. 구체적으로, PMMA 입자의 경우에는 평균 입경이 1.79±0.77 ㎛이고, 그리고 Au-Al(OH)3-TiO2 입자가 함유된 복합입자의 경우에는 평균 입경이 1.67±0.59 ㎛인 것으로 측정되었다. Referring to the drawing, when contrasting the bright field and dark field optical micrographs, the PMMA particles and the polymer-inorganic composite particles have almost the same size, whereas inorganic particles not found in the PMMA particles are It can be seen that it is uniformly mixed (dispersed) inside the composite particles. Specifically, in the case of PMMA particles, the average particle diameter was 1.79±0.77 μm, and in the case of the composite particles containing Au-Al(OH) 3 -TiO 2 particles, the average particle diameter was measured to be 1.67±0.59 μm.

측정 결과, 무기입자의 함유 여부에 관계 없이 대부분의 입자는 1 내지 3 ㎛의 입경을 나타내었고, 특히 모든 입자가 3 ㎛ 이내의 입자 크기를 갖고 있음을 확인하였다.As a result of the measurement, it was confirmed that most of the particles exhibited a particle size of 1 to 3 µm, regardless of whether inorganic particles were contained, and in particular, all particles had a particle size within 3 µm.

실시예 2에 따라, PMMA 매트릭스에 Au-Al(OH)3-TiO2 무기입자가 분산된 고분자-무기 복합입자, 그리고 Au-Al(OH)3-TiO2 무기입자를 함유하지 않은 대조군(PMMA 입자) 각각의 광 차단 특성을 대비하여 도 4에 나타내었다. 또한, 대표 파장에서 광 차단 정도를 수치화하여 정리한 결과를 하기 표 2에 나타내었다.According to Example 2, a polymer-inorganic composite particle in which Au-Al(OH) 3 -TiO 2 inorganic particles are dispersed in a PMMA matrix, and a control that does not contain Au-Al(OH) 3 -TiO 2 inorganic particles (PMMA Particles) are shown in FIG. 4 in comparison with each light blocking property. In addition, the results summarized by quantifying the degree of light blocking at a representative wavelength are shown in Table 2 below.

1000 nm1000 nm 1200 nm1200 nm PMMA (무기입자 미함유)PMMA (no inorganic particles) 0.3090.309 0.2630.263 Au-Al(OH)3-TiO2@PMMA 복합 입자(Au-Al(OH)3-TiO2 5 중량%함유)Au-Al(OH) 3 -TiO 2 @PMMA composite particles (Au-Al(OH) 3 -TiO 2 5% by weight) 0.3270.327 0.3070.307

상기 도면에 따르면, 대조군인 PMMA 입자의 경우에는 근적외선 차단능을 나타내고 있음을 알 수 있다. 또한, 실시예에 따라, Au-Al(OH)3-TiO2 무기입자가 복합입자 내에 5 중량%로 함유된 PMMA-무기 복합입자의 경우에는 대조군에 비하여 근적외선 차단능이 1000 nm의 파장에서는 6%, 그리고 1200 nm의 파장에서는 17% 증가하였다. 이때, Au-Al(OH)3-TiO2 입자의 농도는 3 ㎍/mL로서 1000 nm의 파장에서 동일한 효과를 나타내기 위하여 요구되는 순수 Au-Al(OH)3-TiO2 농도인 38 ㎍/mL과 대비하면, 동일한 근적외선 차단능을 달성하는데 사용되는 무기입자의 함량이 현저히 감소함을 확인할 수 있다.According to the above figure, it can be seen that PMMA particles as a control exhibit near-infrared blocking ability. In addition, in the case of PMMA-inorganic composite particles in which Au-Al(OH) 3 -TiO 2 inorganic particles are contained in 5% by weight in the composite particles, the near-infrared blocking ability is 6% at a wavelength of 1000 nm compared to the control group. , And at a wavelength of 1200 nm, it increased by 17%. At this time, the concentration of the Au-Al(OH) 3 -TiO 2 particles is 3 µg/mL, which is the pure Au-Al(OH) 3 -TiO 2 concentration required to exhibit the same effect at a wavelength of 1000 nm. Compared with the concentration of 38 μg/mL, it can be seen that the content of inorganic particles used to achieve the same near-infrared blocking ability is significantly reduced.

Au 나노입자를 함유하는 PMMA-무기 복합입자의 광 차단능 평가Evaluation of light blocking ability of PMMA-inorganic composite particles containing Au nanoparticles

실시예 3에 따라, PMMA 매트릭스에 Au 나노입자가 분산된 고분자-무기 복합입자의 SEM 사진 및 TEM 사진을 도 5에 나타내었다.According to Example 3, the SEM and TEM images of the polymer-inorganic composite particles in which Au nanoparticles are dispersed in a PMMA matrix are shown in FIG. 5.

상기 도면에 나타난 바와 같이, 실시예에 따라 제조된 복합입자는 매끄러운 구형을 갖고 있으며, 특히 TEM 사진에서는 금(Au) 나노입자가 PMMA 매트릭스 내에 포함되어 있음을 보여준다. 금 나노입자가 함유된 PMMA-무기 복합입자의 평균입경이 1.81ㅁ0.73 ㎛이고, 복합입자 내 Au 나노입자의 량은 0.053 중량%이었다. 평가 결과, 무기입자의 함유 여부에 관계없이 대부분의 복합입자는 1 내지 3 ㎛의 입경을 나타내었고, 모든 입자는 3 ㎛ 이내의 입자 크기를 갖고 있었다.As shown in the figure, the composite particles prepared according to the examples have a smooth spherical shape, and in particular, TEM images show that gold (Au) nanoparticles are contained in the PMMA matrix. The average particle diameter of the PMMA-inorganic composite particles containing gold nanoparticles was 1.81ㅁ0.73 µm, and the amount of Au nanoparticles in the composite particles was 0.053% by weight. As a result of the evaluation, most of the composite particles exhibited a particle size of 1 to 3 µm, regardless of whether the inorganic particles were contained, and all particles had a particle size within 3 µm.

실시예 3에 따라, PMMA 매트릭스에 Au 나노입자가 분산된 고분자-무기 복합입자, 그리고 Au 나노입자를 함유하지 않은 대조군(PMMA 입자) 각각의 광 차단 특성을 대비한 그래프를 도 6에 나타내었다. 또한, 대표 파장영역에서 광 차단 정도를 수치화하여 정리한 결과를 하기 표 3에 나타내었다.According to Example 3, a graph comparing the light blocking characteristics of each of the polymer-inorganic composite particles in which Au nanoparticles are dispersed in a PMMA matrix, and a control (PMMA particles) not containing Au nanoparticles is shown in FIG. 6. In addition, the results obtained by quantifying the degree of light blocking in a representative wavelength region are shown in Table 3 below.

280 nmm280 nmm 360 nm360 nm 1000 nm1000 nm 1200 nm1200 nm PMMA(Control)PMMA(Control) 0.2820.282 0.2920.292 0.3090.309 0.2630.263 Au@PMMA 복합 입자Au@PMMA composite particles 0.3550.355 0.3330.333 0.3140.314 0.2790.279

측정 결과, 근적외선 영역인 1000 nm 및 1200 nm에서는 대조군에 비하여 광 차단능이 각각 1.6% 및 6% 증가하였는 바, 금 나노입자가 고분자 매트릭스 내에 소량으로 함유되어 있음에도 불구하고, 우수한 근적외선 차단능을 나타내었다.As a result of the measurement, in the near-infrared region of 1000 nm and 1200 nm, the light blocking ability was increased by 1.6% and 6%, respectively, compared to the control group. Despite the small amount of gold nanoparticles contained in the polymer matrix, it showed excellent near-infrared blocking ability. .

더욱이, 순수한 금 나노입자의 경우에는 근적외선 차단 효과 뿐만 아니라, 무기입자가 함유되지 않은 PMMA 입자(대조군)와 달리 280 nm UV-B 영역)에서 26%, 그리고 360 nm(UV-A 영역)에서 14%의 광 차단능의 상승 효과를 얻을 수 있음을 확인하였다. Moreover, in the case of pure gold nanoparticles, as well as the near-infrared blocking effect, unlike PMMA particles (control) containing no inorganic particles, 26% at 280 nm UV-B region) and 14 at 360 nm (UV-A region). It was confirmed that a synergistic effect of% light blocking ability can be obtained.

이러한 결과는 적절한 형태의 금 나노입자를 복합입자 내에 도입할 경우, 주로 근적외선 차단 효과를 강화시킬 수 있으나, 이에 그치지 않고 자외선 영역의 광에 대하여도 일정 수준 이상의 차단 효과까지 제공하는 바, 이는 무기입자가 특정 성상의 고분자 매트릭스와 조합하여 예상치 못한 상승 효과를 달성할 수 있음을 시사한다.These results suggest that when an appropriate form of gold nanoparticles is introduced into the composite particle, the near-infrared blocking effect can be mainly strengthened, but not only this, it also provides a certain level or higher blocking effect even for light in the ultraviolet region, which is an inorganic particle. This suggests that unexpected synergistic effects can be achieved in combination with a polymer matrix of certain properties.

Al(OH)Al(OH) 33 -TiO-TiO 22 입자를 함유함 PMMA-무기 복합입자의 광 차단능 평가 Evaluation of light blocking ability of PMMA-inorganic composite particles containing particles

실시예 4에 따라, PMMA 매트릭스에 수산화알루미늄이 함유된 TiO2(Al(OH)3-TiO2) 무기 나노입자가 분산된 고분자-무기 복합입자의 광학현미경 사진을 도 7a에 나타내었다. 상기 도면을 참조하면, 복합입자의 평균 입경은 1.83ㅁ0.60 ㎛이었고, 복합입자 내에 함유된 Al(OH)3-TiO2의 량은 5 중량%이었다. 특히, 무기입자의 함유 여부에 관계 없이 대부분의 입자는 1 내지 3 ㎛의 입경을 갖고 있고, 모든 입자는 3 ㎛ 이내의 입자 크기를 갖고 있음을 확인하였다.According to Example 4, an optical microscope image of a polymer-inorganic composite particle in which TiO 2 (Al(OH) 3 -TiO 2 ) inorganic nanoparticles containing aluminum hydroxide in a PMMA matrix is dispersed is shown in FIG. 7A. Referring to the drawing, the average particle diameter of the composite particles was 1.83ㅁ0.60 µm, and the amount of Al(OH) 3 -TiO 2 contained in the composite particles was 5% by weight. In particular, it was confirmed that most of the particles have a particle size of 1 to 3 µm, and all particles have a particle size within 3 µm, regardless of whether inorganic particles are contained.

또한, 실시예 4에 따라 제조된 PMMA 매트릭스에 수산화알루미늄이 함유된 TiO2(Al(OH)3-TiO2)무기입자가 분산된 고분자-무기 복합입자의 크기 변화 시 광 차단 특성을 도 7b에 나타내었다. 상기 도면에 따르면, 복합고분자 입자 크기가 1 내지 3 ㎛ 범위 내에 있는 경우(붉은색 점선 및 실선)에 있어서 근적외선 대역(750-1350 ㎚)에 대한 광 차단 효과가 상대적으로 높음을 알 수 있다. 특히, 평균 입경이 1.8 ㎛로서 동일한 경우(푸른색 실선 및 붉은색 실선)에도 입자 크기 분포가 넓어 3 ㎛를 초과하는 입자가 포함된 경우(푸른색 실선)에는 상대적으로 근적외선 차단 효과가 저하됨을 알 수 있다. 한편, 복합고분자 입자의 입경이 1 ㎛에 근접하는 분포를 갖는 경우(녹색 실선)에는 부가적으로 자외선 차단 효과를 얻을 수 있다는 점은 주목할 만하다.In addition, in the PMMA matrix prepared according to Example 4 TiO 2 containing aluminum hydroxide (Al(OH) 3 -TiO 2 ) The light blocking characteristics when the size of the polymer-inorganic composite particles in which inorganic particles are dispersed is changed in FIG. Indicated. According to the drawing, it can be seen that the light blocking effect for the near-infrared band (750-1350 nm) is relatively high when the composite polymer particle size is in the range of 1 to 3 μm (red dotted line and solid line). Particularly, even when the average particle diameter is 1.8 µm and the same (blue solid line and red solid line), the particle size distribution is wide, so when particles exceeding 3 µm are included (blue solid line), the near-infrared blocking effect is relatively lowered. I can. On the other hand, it is noteworthy that when the particle diameter of the composite polymer particles has a distribution close to 1 µm (green solid line), an additional UV blocking effect can be obtained.

한편, 실시예 4에 따라, PMMA 매트릭스에 Al(OH)3-TiO2 무기입자가 분산된 고분자-무기 복합입자, 그리고 Al(OH)3-TiO2 무기입자를 함유하지 않은 대조군(PMMA 입자)의 광 차단 특성을 대비한 그래프를 도 8에 나타내었다. 또한, 대표 파장 영역에서 광 차단 정도를 수치화하여 정리한 결과를 하기 표 4에 나타내었다.Meanwhile, according to Example 4, a polymer-inorganic composite particle in which Al(OH) 3 -TiO 2 inorganic particles are dispersed in a PMMA matrix, and a control (PMMA particle) that does not contain Al(OH) 3 -TiO 2 inorganic particles A graph comparing the light blocking characteristics of is shown in FIG. 8. In addition, the results obtained by quantifying the degree of light blocking in a representative wavelength range are shown in Table 4 below.

1000 nm1000 nm 1200 nm1200 nm PMMA (무기입자 미포함)PMMA (not including inorganic particles) 0.3090.309 0.2630.263 Al(OH)3-TiO2@PMMA 복합 입자
(무기입자 5 중량%)
Al(OH) 3 -TiO 2 @PMMA composite particles
(5% by weight of inorganic particles)
0.3220.322 0.2890.289

상기 도면 및 표에 따르면, 무기입자를 포함하는 경우에는 무기입자를 함유하지 않은 경우에 비하여 근적외선 차단 영역인 1000 nm 파장 및 1200 nm 파장에서 광 차단능이 각각 4% 및 14% 상승하였다. 이때, Al(OH)3-TiO2 입자의 농도는 3 ㎍/mL로서 1000 nm 파장에서 동등한 효과를 나타내기 위하여 요구되는 순수 Al(OH)3-TiO2의 농도인 44 ㎍/mL에 비하여 동등한 근적외선 차단능을 달성하는데 필요한 무기입자의 함량이 현저히 감소됨을 확인하였다.According to the figures and tables, when the inorganic particles are included, the light blocking ability is increased by 4% and 14% at the 1000 nm wavelength and 1200 nm wavelength, respectively, in the near-infrared ray blocking region, compared to the case where the inorganic particles are not included. At this time, the concentration of Al(OH) 3 -TiO 2 particles is 3 μg/mL, which is equivalent to 44 μg/mL, which is the concentration of pure Al(OH) 3 -TiO 2 required to exhibit the same effect at 1000 nm wavelength. It was confirmed that the content of inorganic particles required to achieve near-infrared blocking ability was significantly reduced.

자외선 차단용 TiOTiO for UV protection 22 입자를 함유함 PMMA-무기 복합입자의 광차단능 평가 Evaluation of light blocking ability of PMMA-inorganic composite particles containing particles

실시예 5에 따라, PMMA 매트릭스에 자외선 차단용 TiO2 무기입자가 분산된 고분자-무기 복합입자의 광학현미경 사진을 도 9에 나타내었다.According to Example 5, an optical microscope image of a polymer-inorganic composite particle in which TiO 2 inorganic particles for UV blocking are dispersed in a PMMA matrix is shown in FIG. 9.

상기 도면을 참조하면, 복합입자의 평균 입경은 1.64ㅁ0.64 ㎛이었고, 복합입자 내에 함유된 TiO2의 량은 5 중량%이었다. 무기입자의 함유 여부에 관계없이 대부분의 입자는 1 내지 3 ㎛의 입경을 갖고 있고, 모든 입자는 3 ㎛ 이내의 입자 크기를 갖고 있음을 확인하였다.Referring to the drawing, the average particle diameter of the composite particles was 1.64 ㅁ 0.64 µm, and the amount of TiO 2 contained in the composite particles was 5% by weight. Regardless of whether inorganic particles are contained, most of the particles have a particle diameter of 1 to 3 µm, and all particles have a particle size within 3 µm.

한편, 실시예 5에 따라, PMMA 매트릭스에 자외선 차단용 TiO2 무기입자가 분산된 고분자-무기 복합입자, 그리고 TiO2 무기입자를 함유하지 않은 대조군(PMMA 입자)의 광 차단 특성을 대비한 그래프를 도 10에 나타내었다. 또한, 대표 파장영역에서 광 차단 정도를 수치화하여 정리한 결과를 하기 표 5에 나타내었다.On the other hand, according to Example 5, a graph comparing the light-blocking characteristics of the polymer-inorganic composite particles in which TiO 2 inorganic particles for blocking UV rays are dispersed in a PMMA matrix, and a control (PMMA particles) not containing TiO 2 inorganic particles It is shown in Figure 10. In addition, the results obtained by quantifying the degree of light blocking in a representative wavelength region are shown in Table 5 below.

280 nmm280 nmm 360 nm360 nm 1000 nm1000 nm 1200 nm1200 nm PMMA(Control)PMMA(Control) 0.2820.282 0.2920.292 0.3090.309 0.2630.263 TiO2@PMMA 복합 입자
(무기입자 5 중량%)
TiO 2 @PMMA composite particles
(5% by weight of inorganic particles)
0.3160.316 0.3770.377 0.3000.300 0.2470.247

상기 도면 및 표에 따르면, 무기입자(무기 나노입자)를 함유하는 경우에는 이를 함유하지 않는 경우(대조군)에 비하여 근적외선 영역인 1000 nm 파장 및 1200 nm 파장에서 광 차단능이 각각 다소(3% 및 6%) 감소하였으나, 자외선 영역인 280 nm 파장(UV-B 영역) 및 360 nm 파장(UV-A 영역)에서는 차단능이 각각 12% 및 29% 상승하였다. 이때, TiO2 입자의 농도는 3 ㎍/mL로서 1000 nm 파장에서 동일한 효과를 나타내는데 요구되는 순수 TiO2의 농도인 76 ㎍/mL에 비하여 무기입자의 함량을 현저히 저감할 수 있다. 더 나아가, 자외선 차단용 무기입자를 함유함으로써 복합입자는 근적외선 및 자외선을 동시에 차단할 수 있음을 확인하였다.According to the above drawings and tables, when inorganic particles (inorganic nanoparticles) are contained, the light blocking ability is somewhat (3% and 6) in the near-infrared region of 1000 nm wavelength and 1200 nm wavelength compared to the case of not containing them (control group). %) decreased, but the blocking ability increased by 12% and 29%, respectively, in the ultraviolet region of 280 nm wavelength (UV-B region) and 360 nm wavelength (UV-A region). At this time, the concentration of TiO 2 particles is 3 µg/mL, and the content of inorganic particles can be significantly reduced compared to 76 µg/mL, which is the concentration of pure TiO 2 required to exhibit the same effect at a wavelength of 1000 nm. Furthermore, it was confirmed that the composite particles could block near-infrared rays and ultraviolet rays at the same time by containing the inorganic particles for blocking ultraviolet rays.

계면활성제의 농도 변화에 따른 Al(OH)Al(OH) depending on the concentration of surfactant 33 -TiO-TiO 22 @PMMA 복합입자의 특성 평가@PMMA Evaluation of properties of composite particles

- 고분자 안정제로서 PVA를 사용하고, 계면활성제로서 폴리소르베이트계 계면활성제인 Tween 20을 사용한 경우, 고정된 PVA 농도(2 중량%)에서 Tween 20의 농도를 변화시킴에 따른 복합입자(Al(OH)3-TiO2@PMMA)의 크기 변화를 도 11a 및 하기 표 6에 나타내었다. 이와 함께, 광 차단 특성(UV-VIS-NIR Spectrum)을 평가하여 도 11b에 나타내었다. -When PVA is used as a polymer stabilizer and Tween 20, a polysorbate-based surfactant, is used as the surfactant, the composite particles (Al(OH) by changing the concentration of Tween 20 at a fixed PVA concentration (2% by weight)) ) 3 -TiO 2 @PMMA) is shown in Figure 11a and Table 6 below. In addition, the light blocking characteristics (UV-VIS-NIR Spectrum) were evaluated and shown in FIG. 11B.

PVA 농도: 2 중량%PVA concentration: 2% by weight Tween 20 농도(중량%)Tween 20 concentration (% by weight) 00 0.50.5 0.60.6 0.750.75 1One 평균 입경 (μm)Average particle diameter (μm) 9.89.8 1.81.8 1.71.7 1.11.1 1.01.0 입경 범위 (μm)Particle diameter range (μm) 6.2-13.46.2-13.4 1.0-3.41.0-3.4 1.4-2.11.4-2.1 1.0-1.71.0-1.7 0.9-1.10.9-1.1

상기 도면 및 표에 따르면, 계면활성제로서 비이온성 폴리소르베이트계 계면활성제인 Tween 20을 사용을 사용하는 경우, 이의 농도가 0 내지 1 중량% 범위 내에서 점차적으로 증가함에 따라 복합입자의 크기는 유의미한 영향을 받게 된다. 특히, 0.6 중량% 및 0.75 중량%에서 근적외선 차단에 특히 적합한 입자 크기(구체적으로 1 내지 3 ㎛)를 갖는 것으로 판단된다. According to the drawings and tables, when using Tween 20, a nonionic polysorbate surfactant, as a surfactant, the size of the composite particle is significant as its concentration gradually increases within the range of 0 to 1% by weight. Will be affected. In particular, it is judged to have a particle size (specifically 1 to 3 μm) particularly suitable for blocking near infrared rays at 0.6% by weight and 0.75% by weight.

다만, PVA를 단독으로 사용하는 경우(Tween 20을 사용하지 않는 경우)에는 충분한 계면활성력을 얻을 수 없기 때문에 근적외선 차단에 적합한 크기의 복합입자를 수득할 수 없다. 반면, Tween 20의 농도가 지나치게 큰 경우에는 복합입자 크기를 감소시키고 입자의 분산안정성을 다소 개선할 수 있으나, 복합입자의 응집이 유도되고 무기입자의 분산성이 저하된 결과, 원하는 근적외선 차단 효과를 달성할 수 없음을 확인하였다. However, when PVA is used alone (when Tween 20 is not used), sufficient surface activity cannot be obtained, and thus composite particles having a size suitable for blocking near infrared rays cannot be obtained. On the other hand, if the concentration of Tween 20 is too large, the size of the composite particles can be reduced and the dispersion stability of the particles can be slightly improved. It was confirmed that it could not be achieved.

도 11b를 참조하면, Tween 20의 농도가 0.6 중량%인 경우(황색선)의 입자 크기 분포가 근적외선 차단 효과를 극대화할 수 있는 바, 이는 적정 크기로 조절된 고분자 매트릭스 입자와 근적외선 차단 효과를 갖는 무기입자가 조합된 결과에 해당된다. Referring to FIG. 11B, when the concentration of Tween 20 is 0.6% by weight (yellow line), the particle size distribution can maximize the near-infrared blocking effect, which has a polymer matrix particle adjusted to an appropriate size and a near-infrared blocking effect. This corresponds to the result of combining inorganic particles.

- 고분자 안정제로서 PVA를 사용하고, 음이온성 계면활성제로서 SDS를 사용한 경우, 고정된 PVA 농도(2 중량%)에서 SDS의 농도를 변화시킴에 따른 복합입자(Al(OH)3-TiO2@PMMA)의 크기 변화를 도 12a 및 도 12b에 각각 나타내었다. 또한, SDS 농도에 따른 복합입자의 크기를 측정하여 하기 표 7에 나타내었다.-When PVA is used as a polymer stabilizer and SDS is used as an anionic surfactant, composite particles (Al(OH) 3 -TiO 2 @PMMA) by changing the concentration of SDS at a fixed PVA concentration (2% by weight) ) Is shown in Figure 12a and Figure 12b, respectively. In addition, the size of the composite particles according to the SDS concentration was measured and shown in Table 7 below.

PVA 농도: 2 중량%PVA concentration: 2% by weight SDS 농도(중량%)SDS concentration (% by weight) 00 0.10.1 0.50.5 0.750.75 1One 33 평균 입경 (μm)Average particle diameter (μm) 9.89.8 2.52.5 2.22.2 2.12.1 1.81.8 복합입자
응집
Composite particles
Agglomeration
입경 범위 (μm)Particle diameter range (μm) 6.2-13.46.2-13.4 0.6-4.50.6-4.5 1.1-3.31.1-3.3 1.2-3.01.2-3.0 1.2-2.41.2-2.4

상기 표에 따르면, 고분자 안정제인 PVA와 함께 계면활성제인 SDS를 적정량 사용할 경우, 근적외선 차단에 적합한 크기를 갖는 복합입자를 합성할 수 있다. According to the above table, when an appropriate amount of SDS as a surfactant is used together with PVA as a polymer stabilizer, composite particles having a size suitable for blocking near infrared rays can be synthesized.

도 12a를 참조하면, SDS를 0.75 중량% 및 1 중량%로 각각 사용할 경우 앞서 검토된 바와 같이 근적외선 차단에 효과적인 크기의 복합입자를 제조할 수 있다. 특히, 1 중량%의 SDS를 사용할 경우에는 입경 분포 범위가 1.2 내지 2.4 ㎛이고, 또한 평균 입경이 1.8 ㎛로서 근적외선 차단에 유효한 크기를 가지면서 입경 분포가 균일한 고품질의 복합입자가 합성되었음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 12A, when the SDS is used in an amount of 0.75% by weight and 1% by weight, respectively, as previously examined, composite particles having a size effective for blocking near infrared rays can be prepared. In particular, in the case of using 1% by weight of SDS, it can be confirmed that high-quality composite particles having a uniform particle size distribution were synthesized with a particle size distribution range of 1.2 to 2.4 µm and an average particle diameter of 1.8 µm, which is effective for blocking near infrared rays. have.

한편, 도 12b를 참조하면, SDS를 사용하지 않거나 적정량 미만으로 함유하는 경우(0.1 중량%)에는 복합입자의 입자 크기 범위가 적정 범위(구체적으로 1 내지 3 ㎛)에 현저히 미달하거나 초과하였다. 또한, SDS 농도가 지나치게 높은 경우(3 중량%)에는 복합입자가 응집되는 현상이 관찰되었다.Meanwhile, referring to FIG. 12B, when SDS is not used or contained in an appropriate amount (0.1% by weight), the particle size range of the composite particles remarkably falls short or exceeds the appropriate range (specifically, 1 to 3 μm). In addition, when the SDS concentration was too high (3% by weight), a phenomenon in which the composite particles were aggregated was observed.

고분자 안정제의 농도 변화에 따른 Al(OH)Al(OH) according to the concentration change of polymer stabilizer 33 -TiO-TiO 22 @PMMA 복합입자의 특성 평가@PMMA Evaluation of properties of composite particles

고분자 안정제로서 PVA를 사용하고, 음이온성 계면활성제로서 SDS를 사용한 경우, 고정된 SDS 농도(1 중량%)에서 PVA의 농도를 변화시킴에 따른 복합입자(Al(OH)3-TiO2@PMMA)의 크기 변화를 도 13a 및 도 13b에 각각 나타내었다. 또한, PVA 농도에 따른 복합입자의 크기를 측정하여 하기 표 8에 나타내었다.When PVA is used as a polymer stabilizer and SDS is used as an anionic surfactant, composite particles according to changing the concentration of PVA at a fixed SDS concentration (1% by weight) (Al(OH) 3 -TiO 2 @PMMA) The size change of is shown in FIGS. 13A and 13B, respectively. In addition, the size of the composite particles according to the PVA concentration was measured and shown in Table 8 below.

SDS 농도: 1 중량%SDS concentration: 1% by weight PVA 농도(중량%)PVA concentration (% by weight) 00 1One 22 55 평균 입경 (μm)Average particle diameter (μm) 복합입자 응집Agglomeration of composite particles 복합입자 응집Agglomeration of composite particles 1.81.8 0.80.8 입경 범위 (μm)Particle diameter range (μm) 1.2-2.41.2-2.4 0.81-0.870.81-0.87

도 13a 및 도 13b, 그리고 상기 표에 따르면, 고정된 SDS 농도에 대하여 적정 농도(즉, 2 중량%)의 고분자 안정제(PVA)를 사용할 경우, 근적외선 차단에 적합한 복합입자의 입도 특성을 갖게 됨을 알 수 있다. 그러나, PVA 농도가 일정 수준 미만인 경우에는 복합입자의 응집 현상이 발생하였다. 반면, PVA가 지나치게 높은 농도에서는 지나치게 작은 복합입자가 형성되어 근적외선 차단 효과에 적합한 크기를 달성하기 곤란하였다.13A and 13B, and according to the above table, when using a polymer stabilizer (PVA) of an appropriate concentration (i.e., 2% by weight) for a fixed SDS concentration, it was found that the particle size characteristics of the composite particles suitable for blocking near infrared rays were obtained. I can. However, when the PVA concentration was less than a certain level, agglomeration of the composite particles occurred. On the other hand, at too high a concentration of PVA, too small composite particles were formed, making it difficult to achieve a size suitable for the near-infrared blocking effect.

선형고분자의 첨가량 변화에 따른 Al(OH)Al(OH) according to the change in the amount of linear polymer added 33 -TiO-TiO 22 @PMMA@PMMA 복합입자의 특성 평가Evaluation of properties of composite particles

- PMMA 매트릭스에 Al(OH)3-TiO2가 분산된 고분자-무기 복합입자의 제조 시 선형고분자 첨가량이 단량체 혼합물(Al(OH)3-TiO2 농도: 단량체 및 선형고분자의 총합 대비 5 중량%)의 분산 안정성에 미치는 영향을 평가하였다. 그 결과를 도 14a 및 도 14b에 나타내었다.-When preparing polymer-inorganic composite particles in which Al(OH) 3 -TiO 2 is dispersed in PMMA matrix, the amount of linear polymer added to the monomer mixture (Al(OH) 3 -TiO 2 ): 5% by weight compared to the total of monomers and linear polymers ) Was evaluated for its effect on the dispersion stability. The results are shown in Figs. 14A and 14B.

도 14a에 따르면, 선형고분자를 적정 범위로 첨가할 경우, 단량체 혼합물 내 무기입자가 안정적으로 분산되어 있다. 또한, 도 14b를 참조하면, 선형고분자의 농도가 지나치게 낮은 경우(첨가하지 않거나 0.05 중량%)에는 단량체 혼합물의 낮은 점도로 인하여 무기입자의 분산안정성이 저하되어 무기입자-함유 단량체 혼합물의 응집 현상이 발생한다. 반면, 선형고분자의 농도가 적정 수준을 초과할 경우(30 중량%), 선형고분자를 적정량 첨가할 때에 비하여 단량체 화합물에 용해하는데 요구되는 시간이 5배 이상 증가하는 경향을 나타낸다. According to FIG. 14A, when the linear polymer is added in an appropriate range, inorganic particles in the monomer mixture are stably dispersed. In addition, referring to FIG. 14B, when the concentration of the linear polymer is too low (not added or 0.05% by weight), the dispersion stability of the inorganic particles decreases due to the low viscosity of the monomer mixture, resulting in agglomeration of the inorganic particle-containing monomer mixture. Occurs. On the other hand, when the concentration of the linear polymer exceeds an appropriate level (30% by weight), the time required to dissolve in the monomer compound tends to increase by 5 times or more compared to when the linear polymer is added in an appropriate amount.

- 선형고분자 첨가량이 PMMA 매트릭스에 Al(OH)3-TiO2가 분산된 고분자-무기 복합입자의 합성 과정 및 성상에 미치는 영향을 평가하였다.-The effect of the linear polymer addition on the synthesis process and properties of the polymer-inorganic composite particles in which Al(OH) 3 -TiO 2 was dispersed in the PMMA matrix was evaluated.

분석 결과, 선형고분자를 첨가하지 않은 경우, 비록 단량체 혼합물의 부분적인 응집 현상이 발생하기는 하나, 유화 과정에서 에멀션은 형성될 수 있었다. 다만, 선형고분자가 과량 첨가된 경우(30 중량%), 유화 과정에서 균일한 에멀션이 형성되지 않았으며, 그 결과 복합입자의 응집 현상이 발생하였다. As a result of the analysis, if the linear polymer was not added, an emulsion could be formed during the emulsification process, although partial agglomeration of the monomer mixture occurred. However, when an excessive amount of linear polymer was added (30% by weight), a uniform emulsion was not formed during the emulsification process, and as a result, agglomeration of the composite particles occurred.

또한, 선형고분자의 첨가량 변화가 복합입자의 성상에 미치는 영향을 평가한 결과를 도 15a 및 도 15b에 나타내었다. In addition, the results of evaluating the effect of the change in the addition amount of the linear polymer on the properties of the composite particles are shown in FIGS. 15A and 15B.

도 15a에 따르면, 선형고분자를 적정 량 첨가함에 따라 근적외선 차단에 최적화된 크기를 갖는 복합입자를 제조할 수 있었다. 한편, 도 15b를 참조하면, 선형고분자 첨가량이 낮은 경우에는 무기입자의 이탈 경향이 빈번해지고, 또한 선형고분자 첨가량이 지나치게 높을 경우에는 단량체 혼합물의 높은 점도로 인하여 복합입자의 응집 경향이 관찰되었다. According to FIG. 15A, it was possible to prepare composite particles having a size optimized for near-infrared blocking by adding an appropriate amount of the linear polymer. On the other hand, referring to FIG. 15B, when the amount of linear polymer added is low, the tendency of the inorganic particles to detach is frequent, and when the amount of linear polymer added is too high, the tendency of aggregation of the composite particles due to the high viscosity of the monomer mixture was observed.

상술한 결과에 기초하여, 선형고분자의 첨가량이 복합입자의 제조에 미치는 영향을 하기 표 9에 정리하였다.Based on the above results, the effect of the addition amount of the linear polymer on the production of composite particles is summarized in Table 9 below.


선형고분자 농도 (중량%)Linear polymer concentration (% by weight)
00 0.050.05 55 1010 2020 3030 실험 결과
Experiment result
단량체 혼합물 내 무기입자의 분산 안정도 저하 및 응집Decreased dispersion stability and aggregation of inorganic particles in monomer mixture 무기입자의 응집이나 이탈 없이 복합입자 합성Synthesis of composite particles without aggregation or separation of inorganic particles 선형 고분자의 용해시간 증가 및 복합입자 응집Increased dissolution time of linear polymer and aggregated composite particles

Au-Al(OH)Au-Al(OH) 33 -TiO-TiO 22 무기입자가 포함된 고분자-무기 복합입자의 제형 내 광 차단 성능 관찰 Observation of light blocking performance in the formulation of polymer-inorganic composite particles containing inorganic particles

PMMA 매트릭스에 Au-Al(OH)3-TiO2 무기입자가 분산된 고분자-무기 복합입자를 함유하는 화장료, 무기입자를 함유하지 않은 PMMA 입자를 함유하는 화장료, 그리고 입자가 포함되어 있지 않은 화장료 제형 각각의 광 차단 특성 (100-Transmittance(%): 전체 입사광량에서 투과된 광의 량을 차감한 값)을 대비한 결과를 도 16에 나타내었고, 이러한 결과를 수치화하여 하기 표 10에 정리하였다.Cosmetics containing polymer-inorganic composite particles in which Au-Al(OH) 3 -TiO 2 inorganic particles are dispersed in the PMMA matrix, cosmetics containing PMMA particles that do not contain inorganic particles, and cosmetic formulations that do not contain particles The results of comparing each light blocking characteristic (100-Transmittance (%): a value obtained by subtracting the amount of transmitted light from the total amount of incident light) are shown in FIG. 16, and these results are numerically summarized in Table 10 below.

1000 nm1000 nm 1200 nm1200 nm 화장료 제형 Cosmetic formulation 19.0 %19.0% 19.0 %19.0% PMMA 입자 포함 화장료 제형
(PMMA입자 2 중량% 함유)
Cosmetic formulation containing PMMA particles
(Contains 2% by weight of PMMA particles)
24.2 %24.2% 23.5 %23.5%
Au-Al(OH)3-TiO2@PMMA입자를 함유하는 화장료 제형 (복합입자 2 중량% 함유)Cosmetic formulation containing Au-Al(OH) 3 -TiO 2 @PMMA particles (contains 2% by weight of composite particles) 28.8 %
(1.52배 증가)
28.8%
(1.52 times increase)
27.5 %
(1.45배 증가)
27.5%
(1.45 times increase)

상기 도면을 참조하면, 순수한 PMMA 입자를 화장료 제형에 함유시킨 경우, 절대값 기준으로 1000 nm 파장 및 1200 nm 파장에서 각각 약 24.2% 및 약 23.5% 차단 효과를 나타내었다. 또한, 화장료 제형 내에 복합입자를 함유시킬 경우, 각각 28.8% 및 27.5%의 차단 효과를 얻을 수 있었다. 반면, 고분자 입자 및 복합입자 모두를 함유시키지 않은 화장료 제형의 경우, 1000 nm 파장 및 1200 nm 파장에서 각각 19%의 광 차단 효과를 나타내었다. 이처럼, 본 실시예에 따른 복합입자를 함유하는 화장료 제형은 입자가 포함되지 않은 경우에 비하여 1000 nm 파장 및 1200 nm 파장에서 각각 1.52배 및 1.45배의 차단 효과의 개선이 이루어짐을 알 수 있다. Referring to the drawing, when pure PMMA particles were contained in a cosmetic formulation, about 24.2% and about 23.5% blocking effects were exhibited at a wavelength of 1000 nm and 1200 nm, respectively, based on an absolute value. In addition, when the composite particles were contained in the cosmetic formulation, a blocking effect of 28.8% and 27.5% was obtained, respectively. On the other hand, in the case of the cosmetic formulation that did not contain both polymer particles and composite particles, the light blocking effect of 19% was exhibited at 1000 nm wavelength and 1200 nm wavelength, respectively. As described above, it can be seen that the cosmetic formulation containing the composite particles according to the present embodiment improves the blocking effect by 1.52 times and 1.45 times at 1000 nm wavelength and 1200 nm wavelength, respectively, compared to the case where the particles are not included.

결론적으로, 본 실시예에 따른 고분자-무기 복합입자는 수계 매질에 대하여도 양호한 분산 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 화장료를 포함하는 에멀션 제형에서도 효과적으로 근적외선을 차단시킬 수 있음을 확인하였다.In conclusion, it was confirmed that the polymer-inorganic composite particles according to the present example not only exhibited good dispersion properties in aqueous media, but also effectively blocked near infrared rays in emulsion formulations containing cosmetics.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications or changes of the present invention can be easily used by those of ordinary skill in the art, and all such modifications or changes can be considered to be included in the scope of the present invention.

Claims (20)

근적외선 차단이 가능하도록 1 내지 3 ㎛의 범위의 크기를 갖는 구형 고분자 매트릭스; 및
상기 고분자 매트릭스 내에 분산된 무기입자;
를 포함하는 고분자-무기 복합입자로서,
(i) 상기 고분자-무기 복합입자의 근적외선 차단 효과를 증대시키기 위하여, 상기 무기입자는 20 내지 1000 nm의 크기를 갖고, Au, Al 및 Ag로 이루어지는 군으로부터 적어도 하나가 선택되는 금속 원소를 포함하거나, 또는
(ii) 상기 고분자-무기 복합입자에 근적외선 및 자외선을 동시에 차단하는 효과를 제공하기 위하여, 상기 무기입자는 20 내지 100 nm의 크기를 갖고, TiO2, ZnO, ZnO2, CuO, CuO2, Al2O3, Al(OH)3, CeO2, Ce2O3, Fe2O3, 및 ZrO2으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나가 선택되며, 그리고
상기 무기입자의 함량은 상기 고분자-무기 복합입자 전체 중량을 기준으로 0.05 내지 10 중량%인 고분자-무기 복합입자.
A spherical polymer matrix having a size in the range of 1 to 3 µm to enable near-infrared blocking; And
Inorganic particles dispersed in the polymer matrix;
As a polymer-inorganic composite particle comprising a,
(i) In order to increase the near-infrared blocking effect of the polymer-inorganic composite particles, the inorganic particles have a size of 20 to 1000 nm and contain at least one metal element selected from the group consisting of Au, Al and Ag, or , or
(ii) In order to provide an effect of simultaneously blocking near-infrared rays and ultraviolet rays to the polymer-inorganic composite particles, the inorganic particles have a size of 20 to 100 nm, and TiO 2 , ZnO, ZnO 2 , CuO, CuO 2 , Al At least one is selected from the group consisting of 2 O 3 , Al(OH) 3 , CeO 2 , Ce 2 O 3 , Fe 2 O 3 , and ZrO 2 , and
The content of the inorganic particles is a polymer-inorganic composite particle of 0.05 to 10% by weight based on the total weight of the polymer-inorganic composite particle.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 고분자 매트릭스의 평균 입경 크기(D50)은 1.5 내지 2 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 고분자-무기 복합입자.The polymer-inorganic composite particle of claim 1, wherein the average particle size (D 50 ) of the polymer matrix is in the range of 1.5 to 2 μm. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 근적외선 차단용 무기입자는 Au; Al2O3; Al(OH)3; Ag; 수산화알루미늄이 함유된 TiO2(Al(OH)3-TiO2); 그리고 수산화알루미늄이 함유되고, 표면에 금 나노입자가 코팅된 TiO2(Au-Al(OH)3-TiO2)로 이루어지는 군으로부터 적어도 하나가 선택된 것을 특징으로 하는 고분자-무기 복합입자.According to claim 1, wherein the near-infrared blocking inorganic particles are Au; Al 2 O 3 ; Al(OH) 3 ; Ag; TiO 2 containing aluminum hydroxide (Al(OH) 3 -TiO 2 ); And a polymer-inorganic composite particle, characterized in that at least one selected from the group consisting of TiO 2 (Au-Al(OH) 3 -TiO 2 ) containing aluminum hydroxide and coated with gold nanoparticles on the surface. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 고분자 매트릭스의 재질은 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리에틸아크릴레이트, 폴리프로필아크릴레이트, 폴리이소프로필아크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 폴리부틸아크릴레이트, 폴리부틸메타크릴레이트, 폴리펜틸아크릴레이트, 폴리펜틸메타크릴레이트, 폴리글리시딜메타크릴레이트, 폴리사이클로헥실아크릴레이트, 폴리(2-에틸헥실아트릴레이트), 폴리아크릴산 및 폴리메타크릴산, 폴리스티렌, 및 이의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 고분자-무기 복합입자.The method of claim 1, wherein the material of the polymer matrix is polymethyl methacrylate, polymethyl acrylate, polyethyl acrylate, polypropyl acrylate, polyisopropyl acrylate, polyethyl methacrylate, polybutyl acrylate, Polybutyl methacrylate, polypentyl acrylate, polypentyl methacrylate, polyglycidyl methacrylate, polycyclohexyl acrylate, poly(2-ethylhexyl acrylate), polyacrylic acid and polymethacrylic acid, Polymer-inorganic composite particles, characterized in that selected from the group consisting of polystyrene, and copolymers thereof. a) 단량체 화합물, 가교제 및 5000 내지 350000의 분자량(Mw)의 선형고분자를 포함하는 혼합물에 무기입자를 분산시켜 분산액을 형성하는 단계, 여기서 선형고분자의 함량은 단량체 화합물 기준으로 0.1 내지 20 중량% 범위임;
b) 상기 분산액에 개시제를 첨가하는 단계; 및
c) 상기 개시제가 첨가된 분산액을, 10,000 내지 2,000,000의 분자량(Mw)를 갖는 고분자 안정제 및 100 내지 1,500의 분자량(Mw) 및 5 내지 40의 HLB 값을 갖는 계면활성제의 조합을 함유하는 수계 용액과 접촉시켜 에멀션을 형성하는 단계;
를 포함하는 고분자-무기 복합입자의 제조방법으로서,
상기 고분자-무기 복합입자는 근적외선 차단이 가능하도록 1 내지 3 ㎛의 범위의 크기를 갖는 구형 고분자 매트릭스, 및 상기 고분자 매트릭스 내에 분산된 무기입자를 포함하고,
(i) 상기 고분자-무기 복합입자의 근적외선 차단 효과를 증대시키기 위하여, 상기 무기입자는 20 내지 1000 nm의 크기를 갖고, Au, Al 및 Ag로 이루어지는 군으로부터 적어도 하나가 선택되는 금속 원소를 포함하거나, 또는
(ii) 상기 고분자-무기 복합입자에 근적외선 및 자외선을 동시에 차단하는 효과를 제공하기 위하여, 상기 무기입자는 20 내지 100 nm의 크기를 갖고, TiO2, ZnO, ZnO2, CuO, CuO2, Al2O3, Al(OH)3, CeO2, Ce2O3, Fe2O3, 및 ZrO2으로 이루어진 군으로부터 적어도 하나가 선택되며, 그리고
상기 고분자 안정제와 계면활성제의 조합 비는 중량 기준으로 1 : 0.1 내지 1.25 범위에서 조절되는 고분자-무기 복합입자의 제조방법.
a) forming a dispersion by dispersing inorganic particles in a mixture containing a monomer compound, a crosslinking agent, and a linear polymer having a molecular weight (M w ) of 5000 to 350000, wherein the content of the linear polymer is 0.1 to 20% by weight based on the monomer compound Range;
b) adding an initiator to the dispersion; And
c) water to a dispersion of the initiator is added, containing the combination of a surfactant having a polymer stabilizer, 100 to 1,500 HLB value of the molecular weight (M w) and 5 to 40 of having a 10,000 to 2,000,000 molecular weight (M w) Contacting the solution to form an emulsion;
As a method for producing a polymer-inorganic composite particle comprising a,
The polymer-inorganic composite particles include a spherical polymer matrix having a size in the range of 1 to 3 µm to enable near-infrared blocking, and inorganic particles dispersed in the polymer matrix,
(i) In order to increase the near-infrared blocking effect of the polymer-inorganic composite particles, the inorganic particles have a size of 20 to 1000 nm and contain at least one metal element selected from the group consisting of Au, Al and Ag, or , or
(ii) In order to provide an effect of simultaneously blocking near-infrared rays and ultraviolet rays to the polymer-inorganic composite particles, the inorganic particles have a size of 20 to 100 nm, and TiO 2 , ZnO, ZnO 2 , CuO, CuO 2 , Al At least one is selected from the group consisting of 2 O 3 , Al(OH) 3 , CeO 2 , Ce 2 O 3 , Fe 2 O 3 , and ZrO 2 , and
A method for producing a polymer-inorganic composite particle, wherein the combination ratio of the polymer stabilizer and the surfactant is adjusted in the range of 1: 0.1 to 1.25 based on weight.
제9항에 있어서, 상기 단계 c) 중 고분자 안정제 및 계면활성제의 조합을 함유하는 수계 용액의 온도는 50 내지 100 ℃ 범위인 것을 특징으로 하는 고분자-무기 복합입자의 제조방법.The method of claim 9, wherein the temperature of the aqueous solution containing a combination of a polymer stabilizer and a surfactant in step c) is in the range of 50 to 100°C. 삭제delete 제9항에 있어서, 상기 선형고분자는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리에틸아크릴레이트, 폴리프로필아크릴레이트, 폴리이소프로필아크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 폴리부틸아크릴레이트, 폴리부틸메타크릴레이트, 폴리펜틸아크릴레이트, 폴리펜틸메타크릴레이트, 폴리글리시딜메타크릴레이트, 폴리사이클로헥실아크릴레이트, 폴리(2-에틸헥실아트릴레이트), 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 고분자-무기 복합입자의 제조방법.The method of claim 9, wherein the linear polymer is polymethyl methacrylate, polystyrene, polymethyl acrylate, polyethyl acrylate, polypropyl acrylate, polyisopropyl acrylate, polyethyl methacrylate, polybutyl acrylate, Polybutyl methacrylate, polypentyl acrylate, polypentyl methacrylate, polyglycidyl methacrylate, polycyclohexyl acrylate, poly(2-ethylhexyl acrylate), polyacrylic acid, polymethacrylic acid and Polymer-inorganic composite particles, characterized in that selected from the group consisting of a combination thereof. 제9항에 있어서, 상기 분산액 내 무기입자의 함량은 분산액 전체 중량을 기준으로 0.05 내지 10 중량% 범위인 것을 특징으로 하는 고분자-무기 복합입자의 제조방법.The method of claim 9, wherein the content of the inorganic particles in the dispersion is in the range of 0.05 to 10% by weight based on the total weight of the dispersion. 제9항에 있어서, 상기 단량체 화합물은 메틸메타크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 펜틸아크릴레이트, 펜틸메타크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 사이클로헥실아크릴레이트, 2-에틸헥실아트릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산 및 스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 고분자-무기 복합입자의 제조방법.The method of claim 9, wherein the monomer compound is methyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, isopropyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, pentyl acrylate, Polymer-inorganic composite particles, characterized in that at least one selected from the group consisting of pentyl methacrylate, glycidyl methacrylate, cyclohexyl acrylate, 2-ethylhexyl arylate, acrylic acid, methacrylic acid and styrene Method of manufacturing. 삭제delete 제9항에 있어서, 상기 단계 c)에서 상기 개시제가 첨가된 분산액 : 고분자 안정제 및 계면활성제의 조합을 함유하는 수계 용액의 중량 비는 1 : 3 내지 100 범위인 것을 특징으로 하는 고분자-무기 복합입자의 제조방법.The polymer-inorganic composite particle according to claim 9, wherein the weight ratio of the dispersion to which the initiator is added in step c): an aqueous solution containing a combination of a polymer stabilizer and a surfactant is in the range of 1:3 to 100. Method of manufacturing. 제9항에 있어서, 상기 계면활성제는 양이온성(cationic) 계면활성제, 음이온성(anionic) 계면활성제, 양쪽성(amphoteric) 계면활성제 및 비이온성(non-ionic) 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 고분자-무기 복합입자의 제조방법.The method of claim 9, wherein the surfactant is at least selected from the group consisting of a cationic surfactant, an anionic surfactant, an amphoteric surfactant, and a non-ionic surfactant. Method for producing a polymer-inorganic composite particle, characterized in that one. 제9항에 있어서, 상기 고분자 안정제는 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol; PVA), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone; PVP), 폴리비닐 아세테이트(Polyvinyl acetate; PVAc), 폴리 아크릴산(Polyacrylic acid) 및 폴리에틸렌 옥사이드(Polyethylene oxide; PEO)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 고분자-무기 복합입자의 제조방법.The method of claim 9, wherein the polymeric stabilizer is polyvinylalcohol (PVA), polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinyl acetate (PVAc), polyacrylic acid, and polyethylene oxide ( Polyethylene oxide; PEO), characterized in that at least one selected from the group consisting of polymer-inorganic composite particles. 제17항에 있어서, 상기 계면활성제는 소디움 도데실 설페이트(sodium dodecyl sulfate; SDS), 소디움 라우릴 에테르 설페이트(sodium lauryl ether sulfate; SLES), 암모늄 라우릴 설페이트(ammonium lauryl sulfate; ALS), 세틸 트리메틸암모늄 브로마이드(cetyltrimethylammonium bromide; CTAB), 도데실 트리메틸암모늄 브로마이드(dodecyltrimethylammonium bromide; DTAB), 미리스틸 트리메틸암모늄 브로마이드(myristyl trimethylammonium bromide; TTAB) 및 폴리소르베이트(Polysorbate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 고분자-무기 복합입자의 제조방법.The method of claim 17, wherein the surfactant is sodium dodecyl sulfate (SDS), sodium lauryl ether sulfate (SLES), ammonium lauryl sulfate (ALS), cetyl trimethyl Ammonium bromide (cetyltrimethylammonium bromide; CTAB), dodecyl trimethylammonium bromide (dodecyltrimethylammonium bromide; DTAB), myristyl trimethylammonium bromide (TTAB) and at least one selected from the group consisting of polysorbate (Polysorbate) Method for producing a polymer-inorganic composite particle characterized by. 제1항, 제4항, 제6항 및 제8항 중 어느 한 항에 따른 고분자-무기 복합입자를 포함하는 화장료 조성물.A cosmetic composition comprising a polymer-inorganic composite particle according to any one of claims 1, 4, 6 and 8.
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