KR102403135B1 - Organic-inorganic composite, manufacturing method thereof and cosmetic compositions using the same - Google Patents

Organic-inorganic composite, manufacturing method thereof and cosmetic compositions using the same Download PDF

Info

Publication number
KR102403135B1
KR102403135B1 KR1020200054442A KR20200054442A KR102403135B1 KR 102403135 B1 KR102403135 B1 KR 102403135B1 KR 1020200054442 A KR1020200054442 A KR 1020200054442A KR 20200054442 A KR20200054442 A KR 20200054442A KR 102403135 B1 KR102403135 B1 KR 102403135B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
inorganic
organic
nanoparticles
inorganic nanoparticles
inorganic composite
Prior art date
Application number
KR1020200054442A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20210136341A (en
Inventor
심종원
김나리
윤제문
이슬해
이범주
Original Assignee
동덕여자대학교 산학협력단
주식회사 케미랜드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동덕여자대학교 산학협력단, 주식회사 케미랜드 filed Critical 동덕여자대학교 산학협력단
Priority to KR1020200054442A priority Critical patent/KR102403135B1/en
Publication of KR20210136341A publication Critical patent/KR20210136341A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102403135B1 publication Critical patent/KR102403135B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K8/00Cosmetics or similar toiletry preparations
    • A61K8/02Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by special physical form
    • A61K8/0241Containing particulates characterized by their shape and/or structure
    • A61K8/0245Specific shapes or structures not provided for by any of the groups of A61K8/0241
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K8/00Cosmetics or similar toiletry preparations
    • A61K8/02Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by special physical form
    • A61K8/04Dispersions; Emulsions
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K8/00Cosmetics or similar toiletry preparations
    • A61K8/18Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
    • A61K8/19Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing inorganic ingredients
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61QSPECIFIC USE OF COSMETICS OR SIMILAR TOILETRY PREPARATIONS
    • A61Q17/00Barrier preparations; Preparations brought into direct contact with the skin for affording protection against external influences, e.g. sunlight, X-rays or other harmful rays, corrosive materials, bacteria or insect stings
    • A61Q17/04Topical preparations for affording protection against sunlight or other radiation; Topical sun tanning preparations
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K2800/00Properties of cosmetic compositions or active ingredients thereof or formulation aids used therein and process related aspects
    • A61K2800/40Chemical, physico-chemical or functional or structural properties of particular ingredients
    • A61K2800/41Particular ingredients further characterized by their size
    • A61K2800/413Nanosized, i.e. having sizes below 100 nm
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K2800/00Properties of cosmetic compositions or active ingredients thereof or formulation aids used therein and process related aspects
    • A61K2800/40Chemical, physico-chemical or functional or structural properties of particular ingredients
    • A61K2800/60Particulates further characterized by their structure or composition
    • A61K2800/61Surface treated
    • A61K2800/62Coated
    • A61K2800/624Coated by macromolecular compounds
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K2800/00Properties of cosmetic compositions or active ingredients thereof or formulation aids used therein and process related aspects
    • A61K2800/80Process related aspects concerning the preparation of the cosmetic composition or the storage or application thereof
    • A61K2800/82Preparation or application process involves sonication or ultrasonication

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Birds (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Cosmetics (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 유무기 복합체는 무기 나노입자; 및 상기 무기 나노입자와 배위 결합가능한 관능기를 곁가지에 포함하는 중합체이며 상기 무기 나노입자를 감싸는 고분자 코팅층;을 포함한다. 본 발명에 따른 유무기 복합체는 고 농도로 함유됨에도 불구하고 우수한 분산안정성과 다양한 매질에서 흐름성을 나타냄으로써, 다양한 용도에 폭넓게 활용될 수 있다.The organic-inorganic composite according to the present invention includes inorganic nanoparticles; and a polymer coating layer which is a polymer including a functional group capable of coordinating with the inorganic nanoparticles in a side branch and surrounds the inorganic nanoparticles. The organic-inorganic composite according to the present invention exhibits excellent dispersion stability and flowability in various media despite being contained in a high concentration, and thus can be widely used in various applications.

Description

유무기 복합체 및 이의 제조방법과 이를 이용한 화장료 조성물{Organic-inorganic composite, manufacturing method thereof and cosmetic compositions using the same}Organic-inorganic composite, manufacturing method thereof, and cosmetic composition using same

본 발명은 유무기 복합체에 관한 것이며, 고농도에서도 우수한 분산안정성과 향상된 흐름성을 갖는 유무기 복합체 및 이의 제조방법과 이를 이용한 화장료 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an organic-inorganic composite, and to an organic-inorganic composite having excellent dispersion stability and improved flowability even at high concentrations, a method for preparing the same, and a cosmetic composition using the same.

나노분체는 기존의 마이크로 크기의 분체에서 확인할 수 없었던 새로운 특성을 갖거나, 보다 향상된 특성을 나타내는 경우가 많아 반도체, 디스플레이, 기계, 자동차, 생활용품 등의 다양한 분야에서 개발되어지고 있다. 이러한 나노 분체의 표면은 대부분 높은 에너지를 가지고, 불안정해짐에 따라 산화가 일어나기 쉽고, 표면에너지를 감소시키기 위해 입자의 응집이 쉽게 발생한다. 이에 따라 나노 분체는 초기 분산이 어려울 뿐만 아니라, 분산 후에도 재응집 현상이 발생하게 된다. 따라서 용액 내 고농도 분산 시, 급격한 점도 증가(gelling)를 나타내며, 분산 후에도 상분리가 빠르게 일어나 분체가 가지는 성능을 100% 발휘하지 못하게 된다. Nanopowders are being developed in various fields such as semiconductors, displays, machinery, automobiles, and household goods because they often have new or improved properties that could not be confirmed in existing micro-sized powders. Most of the surfaces of these nanopowders have high energy, and as they become unstable, oxidation tends to occur, and aggregation of particles easily occurs to reduce surface energy. Accordingly, not only the initial dispersion of the nano-powder is difficult, but also the re-agglomeration phenomenon occurs even after dispersion. Therefore, when dispersing at a high concentration in a solution, a rapid increase in viscosity (gelling) occurs, and phase separation occurs rapidly even after dispersion, so that 100% of the performance of the powder cannot be exhibited.

나노 분체 중 하나인 무기 나노입자의 경우, 강한 광촉매 활성에 의해 생성된 활성산소(ROS) 라디칼은 분산된 화장품 및 의약품, 식품 등의 제형 내 다른 원료의 변질 및 산화의 원인이 되며, 세포막과 세포핵을 공격하여 DNA의 손상 및 암, 치매, 노화를 일으키는 원인이 된다고 알려져 있다.In the case of inorganic nanoparticles, which are one of the nanopowders, active oxygen (ROS) radicals generated by strong photocatalytic activity cause deterioration and oxidation of other raw materials in dispersed cosmetic, pharmaceutical, and food formulations, and cell membranes and cell nuclei. It is known to cause DNA damage, cancer, dementia, and aging by attacking

무기 나노입자는 고체 상태로 액상에 바로 분산되지 않기 때문에 특정 매질 내에 고농도로 분산한 분산액의 형태로 제공되며, 고농도 분산액을 액상에 일정량 투입하여 제품화되어 사용되고 있다. 그러나 무기 나노입자는 통상적으로 높은 하메이커(Hamaker)상수를 가져 분산액 내에서 매우 쉽게 응집된다. 즉 무기 나노입자는 입자 간 인력에 의해 응집이 쉽게 일어나, 용매에 고농도 분산이 어려우며, 장기간 보관 시에 제형 내에서 응집 및 상분리가 일어나 이를 다른 표면에 고르게 도포하는 것이 어렵다. Since inorganic nanoparticles are not directly dispersed in a liquid phase in a solid state, they are provided in the form of a dispersion dispersed in a high concentration in a specific medium, and a certain amount of the high concentration dispersion is added to the liquid phase to be commercialized and used. However, inorganic nanoparticles typically have a high Hamaker constant and are very easily agglomerated in the dispersion. That is, inorganic nanoparticles easily agglomerate due to attraction between particles, making it difficult to disperse in a high concentration in a solvent, and when stored for a long period of time, agglomeration and phase separation occur in the formulation, making it difficult to apply them evenly to other surfaces.

또한, 무기 나노입자의 응집 현상에 의해, 무기 나노입자를 고농도로 분산할 경우 상 안정성이 매우 낮아, 시간에 따라 급격한 점도 증가에 의해 겔화되어 무기 나노입자의 사용 농도에도 한계가 있다. In addition, due to the aggregation phenomenon of inorganic nanoparticles, when inorganic nanoparticles are dispersed at a high concentration, phase stability is very low, and gelation occurs due to a rapid increase in viscosity over time, and there is a limit to the concentration of inorganic nanoparticles used.

이를 해결하기 위하여, 무기 나노입자와 함께 분산 안정제(stabilizer)를 사용하는 방법이나 나노입자 표면에 작용기를 화학적으로 부착하는 표면처리(surface modification) 등과 같이 다양한 기술이 개발되고 있다. 이 중, 분산안정제(stabilizer)를 사용하는 방법은 공정이 비교적 간단하고 비용이 저렴한 장점이 있으나, 무기 나노입자의 매우 넓은 표면적을 커버하기 위해 단위부피 당 분산안정제의 사용량이 필연적으로 많아지게 되고, 이는 나노 분체보다도 많은 부피의 분산제 투입으로 이어져 정작 나노 분체 고상 분율의 비율은 크게 낮아진다는 단점이 있다. In order to solve this problem, various technologies such as a method of using a dispersion stabilizer together with inorganic nanoparticles or surface modification of chemically attaching functional groups to the surface of nanoparticles have been developed. Among these, the method using a dispersion stabilizer has the advantage that the process is relatively simple and the cost is low, but the usage of the dispersion stabilizer per unit volume inevitably increases in order to cover a very large surface area of the inorganic nanoparticles, This leads to the introduction of a larger volume of dispersant than the nanopowder, which has a disadvantage in that the ratio of the solid fraction of the nanopowder is significantly lowered.

KR 10-1648676 B1KR 10-1648676 B1

본 발명은 무기 나노입자를 포함하는 유무기 복합체에 관한 것이며, 고농도 분산시에도 우수한 분산안정성과 향상된 흐름성을 갖는 유무기 복합체 및 이의 제조방법과 이를 이용한 화장료 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention relates to an organic-inorganic composite comprising inorganic nanoparticles, and an object of the present invention is to provide an organic-inorganic composite having excellent dispersion stability and improved flowability even at high concentration dispersion, a method for preparing the same, and a cosmetic composition using the same.

본 발명의 다른 목적은 자외선 차단 특성을 갖는 유무기 복합체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an organic-inorganic composite having UV blocking properties.

본 발명의 다른 목적은 광촉매 활성이 억제된 유무기 복합체를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an organic-inorganic composite in which photocatalytic activity is suppressed.

본 발명의 다른 목적은, 무기 나노입자의 강한 응집성이 해소되어 고농도에서 우수한 흐름성을 갖는 유무기 복합체 분산액을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an organic-inorganic composite dispersion having excellent flowability at a high concentration by eliminating strong cohesiveness of inorganic nanoparticles.

본 발명의 다른 목적은, 유무기 복합체를 고농도로 함유하면서도 우수한 흐름성을 갖는 화장료 조성물을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a cosmetic composition having excellent flowability while containing the organic-inorganic complex at a high concentration.

본 발명의 다른 목적은 유해 가시광선 및 자외선의 차단 효과를 가지면서도 광촉매능이 억제된 유무기 복합체를 함유하는 화장료 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a cosmetic composition containing an organic-inorganic complex having suppressed photocatalytic activity while having a blocking effect of harmful visible light and ultraviolet light.

본 발명의 다른 목적은 저비용의 간단한 용액상 배치공정(batch-process)을 통해 유무기 복합체를 단시간에 대량생산할 수 있는 유무기 복합체의 제조방법에 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing an organic-inorganic composite capable of mass-producing the organic-inorganic composite in a short time through a low-cost, simple solution-phase batch-process.

본 발명에 따른 유무기 복합체는 무기 나노입자; 및 무기 나노입자와 배위 결합가능한 관능기를 곁가지에 포함하는 중합체이며 무기 나노입자를 감싸는 고분자 코팅층;을 포함할 수 있다.The organic-inorganic composite according to the present invention includes inorganic nanoparticles; and a polymer coating layer that is a polymer including a functional group capable of coordinating with the inorganic nanoparticles in a side branch and surrounds the inorganic nanoparticles.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 복합체에 있어, 고분자 코팅층은 무기 나노입자와 배위 결합가능한 관능기를 함유하는 단량체가 무기 나노입자 표면에서 인-시츄(in-situ)로 중합된 중합체를 포함할 수 있다.In the organic-inorganic composite according to an embodiment of the present invention, the polymer coating layer may include a polymer in which a monomer containing a functional group capable of coordinating with the inorganic nanoparticles is polymerized in-situ on the surface of the inorganic nanoparticles. can

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 복합체에 있어, 무기 나노입자는 이산화티탄, 산화아연, 산화철, 산화구리, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화세륨, 산화바륨, 산화세륨, 실리카 및 이들의 복합체에서 하나 이상 선택될 수 있다. In the organic-inorganic composite according to an embodiment of the present invention, the inorganic nanoparticles are titanium dioxide, zinc oxide, iron oxide, copper oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, cerium oxide, barium oxide, cerium oxide, silica and composites thereof. One or more may be selected.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 복합체에 있어, 무기 나노입자의 평균 직경은 10 내지 500 nm일 수 있다.In the organic-inorganic composite according to an embodiment of the present invention, the average diameter of the inorganic nanoparticles may be 10 to 500 nm.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 복합체에 있어, 중합체는 배위 결합가능한 관능기를 포함하는 아크릴계 단량체로부터 유래된 반복단위를 포함할 수 있다. In the organic-inorganic composite according to an embodiment of the present invention, the polymer may include a repeating unit derived from an acrylic monomer including a functional group capable of coordinating.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 복합체에 있어, 배위 결합가능한 관능기는 베타케토에스터(β-ketoester) 관능기를 포함할 수 있다. In the organic-inorganic complex according to an embodiment of the present invention, the coordinating functional group may include a beta-ketoester functional group.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 복합체에 있어, 중합체는 하기 화학식 1로 표시되는 단량체로부터 유래된 반복단위를 포함할 수 있다.In the organic-inorganic composite according to an embodiment of the present invention, the polymer may include a repeating unit derived from a monomer represented by Formula 1 below.

[화학식 1] [Formula 1]

Figure 112020046237828-pat00001
Figure 112020046237828-pat00001

화학식1에서, R1은 수소 또는 (C1-C4)의 알킬기이며, L은 (C1-C10)의 알킬렌, -C(O)-NH-, -C(O)-O-, -O- 및 -NH-C(O)-O-으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 또는 둘의 조합인 2가의 치환기, R2는 (C1-C6)의 알킬기이다.In Formula 1, R 1 is hydrogen or an (C1-C4) alkyl group, L is (C1-C10) alkylene, -C(O)-NH-, -C(O)-O-, -O- and -NH-C(O)-O-, which is one or a combination of one or two divalent substituents selected from the group consisting of, R 2 is a (C1-C6) alkyl group.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 복합체에 있어, 고분자 코팅층은 1 내지 10 nm의 두께로 무기 나노입자의 표면에 등각코팅된 것일 수 있다.In the organic-inorganic composite according to an embodiment of the present invention, the polymer coating layer may be conformally coated on the surface of the inorganic nanoparticles to a thickness of 1 to 10 nm.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 복합체에 있어, 유무기 복합체는 하기 식 1로 표시되는 광촉매 활성을 가질 수 있다.In the organic-inorganic composite according to an embodiment of the present invention, the organic-inorganic composite may have a photocatalytic activity represented by Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

Ac/Ao > 0.95Ac/Ao > 0.95

식 1에서, Ao는 유무기 복합체에 메틸렌 블루(Methylene blue)를 초음파를 가하며 교반하여 유무기 복합체에 흡착시킨 후 기준 파장에서 측정된 흡광도를 의미하고, Ac는 메틸렌 블루가 흡착된 유무기 복합체에 254 nm의 자외선 광을 1시간 동안 조사한 후 기준 파장에서 측정된 흡광도를 의미한다.In Equation 1, Ao means absorbance measured at a reference wavelength after applying methylene blue to the organic-inorganic complex by applying ultrasonic waves and stirring to adsorb it to the organic-inorganic complex, and Ac is the organic-inorganic complex to which methylene blue is adsorbed. It means the absorbance measured at the reference wavelength after irradiating ultraviolet light of 254 nm for 1 hour.

또한, 본 발명은 상술한 유무기 복합체 및 매질을 함유하는 분산액을 제공한다.In addition, the present invention provides a dispersion containing the above-described organic-inorganic complex and a medium.

본 발명의 일 실시예에 따른 분산액에 있어, 유무기 복합체는 분산액 총 중량 중 40 중량% 이상으로 포함되고 흐름성을 가질 수 있다.In the dispersion according to an embodiment of the present invention, the organic-inorganic composite may be included in an amount of 40% by weight or more of the total weight of the dispersion and have flowability.

본 발명의 일 실시예에 따른 분산액에 있어, 매질은 수성 매질이며, 유무기 복합체의 표면은 음으로 하전되어 수성 매질 내에 균일 분산될 수 있다.In the dispersion according to an embodiment of the present invention, the medium is an aqueous medium, and the surface of the organic-inorganic composite is negatively charged to be uniformly dispersed in the aqueous medium.

또한, 본 발명은 상술한 유무기 복합체를 함유하는 화장료 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides a cosmetic composition containing the above-described organic-inorganic complex.

본 발명의 일 실시예에 따른 화장료 조성물은 자외선 차단용인 화장료 조성물일 수 있다.The cosmetic composition according to an embodiment of the present invention may be a cosmetic composition for UV protection.

본 발명의 일 실시예에 따른 화장료 조성물에 있어, 총 중량을 기준으로, 1 내지 50 중량%의 유무기 복합체를 함유할 수 있다.In the cosmetic composition according to an embodiment of the present invention, based on the total weight, 1 to 50% by weight of the organic-inorganic complex may be contained.

본 발명에 따른 유무기 복합체의 제조 방법은 (S1) 배위 결합가능한 관능기를 포함하는 아크릴계 단량체 및 용매를 포함하는 중합성 용액에 무기 나노입자를 분산시키는 단계; (S2) 상기 무기 나노입자의 표면에 상기 아크릴계 단량체의 관능기를 배위 결합시키는 단계; 및 (S3) 상기 아크릴계 단량체를 중합하여 상기 무기 나노입자를 감싸는 고분자 코팅층이 형성된 복합체를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.The method for preparing an organic-inorganic composite according to the present invention comprises the steps of (S1) dispersing inorganic nanoparticles in a polymerizable solution containing an acrylic monomer and a solvent including a coordinating functional group; (S2) coordinating the functional group of the acrylic monomer to the surface of the inorganic nanoparticles; and (S3) polymerizing the acrylic monomer to prepare a composite in which a polymer coating layer surrounding the inorganic nanoparticles is formed.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 복합체의 제조 방법에 있어, 중합성 용액은 무기 나노입자 100 중량부를 기준으로 50 내지 500 중량부의 아크릴계 단량체를 포함할 수 있다.In the method of manufacturing an organic-inorganic composite according to an embodiment of the present invention, the polymerizable solution may contain 50 to 500 parts by weight of an acrylic monomer based on 100 parts by weight of the inorganic nanoparticles.

본 발명의 일 실시예에 따른 유무기 복합체의 제조 방법에 있어, 배위 결합은 초음파를 가하여 이루어질 수 있다.In the method of manufacturing an organic-inorganic composite according to an embodiment of the present invention, coordination may be accomplished by applying ultrasound.

본 발명에 따른 유무기 복합체는 무기 나노입자 및 곁가지에 무기 나노입자와 배위 결합 가능한 관능기를 포함하는 중합체(고분자)로 코팅된 코팅층을 포함함에 따라, 고분자가 무기 나노입자와 강하게 결합되며 매우 얇고 균일한 막 형태로 무기 나노입자를 온전하게 감쌀 수 있다. 이에 의해, 유무기 복합체는 우수한 분산안정성과 다양한 매질에서 흐름성을 갖는 장점이 있으며, 고 농도의 수분산액에서도 겔화(gelling) 현상이 일어나지 않고 우수한 흐름성을 나타낼 수 있다.The organic-inorganic composite according to the present invention includes a coating layer coated with a polymer (polymer) containing inorganic nanoparticles and a functional group capable of coordinating with the inorganic nanoparticles on the side branches, so that the polymer is strongly bonded to the inorganic nanoparticles and is very thin and uniform In the form of a single film, inorganic nanoparticles can be completely wrapped. Thereby, the organic-inorganic composite has the advantage of having excellent dispersion stability and flowability in various media, and can exhibit excellent flowability without gelling even in a high concentration aqueous dispersion.

본 발명에 따른 유무기 복합체는, 우수한 분산안정성을 가지며, 액상 매질에 높은 농도로 분산되는 경우에도 낮은 점도를 나타내어, 도료 및 복합재료 등 다양한 응용분야에서 다양한 용도에 활용될 수 있다.The organic-inorganic composite according to the present invention has excellent dispersion stability and exhibits low viscosity even when dispersed in a high concentration in a liquid medium, so that it can be used for various purposes in various applications such as paints and composite materials.

또한, 일 구체예에 따라 무기 나노입자가 광촉매 활성을 갖는 물질인 경우, 고분자 코팅층이 곁가지의 관능기에 의해 무기 나노입자, 구체적으로 무기 나노입자의 무기 성분과 배위 결합되며 결함없이 무기 나노입자를 얇고 균일한 막 형태로 온전히 감싸게 되어, 무기 나노입자고유의 광촉매 활성이 효과적으로 억제될 수 있다. In addition, according to one embodiment, when the inorganic nanoparticles are a material having photocatalytic activity, the polymer coating layer is coordinated with the inorganic nanoparticles, specifically, the inorganic components of the inorganic nanoparticles by the functional group of the side branch, and the inorganic nanoparticles are thin and without defects. Since it is completely wrapped in a uniform film form, the photocatalytic activity inherent in inorganic nanoparticles can be effectively suppressed.

본 발명의 따른 유무기 복합체의 제조 방법은, 우수한 분산성을 갖는 유무기 복합체를 제조할 수 있으며, 또한, 저비용의 간단한 용액상 배치공정(batch-process)에 기반함에 따라, 유무기 복합체를 단시간에 대량 생산할 수 있는 장점이 있다. The method for producing an organic-inorganic composite according to the present invention can produce an organic-inorganic composite having excellent dispersibility, and also, as it is based on a low-cost and simple solution-phase batch-process, the organic-inorganic composite can be prepared in a short time. It has the advantage of being able to mass-produce.

도 1은 무기 나노입자(도 1(a), (b)), 실시예 1에서 제조된 유무기 복합체(도 1(c), (d)), 실시예 2에서 제조된 유무기 복합체(도 1(e), (f)) 및 실시예 3에서 제조된 유무기 복합체(도 1(g), (h))를 관찰한 투과주사현미경 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유무기 복합체의 고분자 코팅층 두께(평균 두께)를 측정 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유무기 복합체(실선)와 단량체(점선) 푸리에 변환 적회선 분광 분석 결과를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유무기 복합체의 광촉매 활성 억제 테스트 결과를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유무기 복합체의 수분산액에서의 시간에 따른 입도분포 변화를 측정 도시한 도면이다.
도 6은 유사한 제타전위 값을 갖는, 실시예에서 제조된 유무기 복합체와 무기 나노입자의 분산성을 관찰한 광학 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유무기 복합체의 수상(도 7(a)) 및 유상(도 7(b)) 중 분산성을 관찰한 광학 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유무기 복합체에서 고분자 코팅층의 두께에 따른 유무기 복합체 분말의 색상 변화를 관찰한 광학 사진이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유무기 복합체의 확산반사스펙트럼(diffuse reflectance spectra)을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유무기 복합체의 수분산액에서의 입자의 응집으로 인한 시간에 따른 광투과도(transmission)와 산란 강도(back scattering) 변화를 측정 도시한 도면이다.
1 is an inorganic nanoparticle (FIG. 1 (a), (b)), an organic-inorganic composite prepared in Example 1 (FIG. 1 (c), (d)), an organic-inorganic composite prepared in Example 2 (FIG. 1 (e), (f)) and the organic-inorganic composite prepared in Example 3 (FIG. 1 (g), (h)) is a transmission scanning microscope image observed.
2 is a view showing the measurement of the polymer coating layer thickness (average thickness) of the organic-inorganic composite prepared according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing the results of Fourier transform integrative spectroscopic analysis of the organic-inorganic composite (solid line) and the monomer (dotted line) prepared according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing the photocatalytic activity inhibition test results of the organic-inorganic composite prepared according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating measurement of a particle size distribution change with time in an aqueous dispersion of an organic-inorganic composite prepared according to an embodiment of the present invention.
6 is an optical photograph observing the dispersibility of the organic-inorganic composite and inorganic nanoparticles prepared in Examples having similar zeta potential values.
7 is an optical photograph observing the dispersibility in the aqueous phase (FIG. 7(a)) and the oil phase (FIG. 7(b)) of the organic-inorganic composite prepared according to an embodiment of the present invention.
8 is an optical photograph of observing the color change of the organic-inorganic composite powder according to the thickness of the polymer coating layer in the organic-inorganic composite prepared according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating a diffuse reflectance spectrum of an organic-inorganic composite manufactured according to an embodiment of the present invention.
10 is a diagram illustrating measurement of changes in light transmittance and scattering intensity over time due to aggregation of particles in an aqueous dispersion of an organic-inorganic composite prepared according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 유무기 복합체를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다. 본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 특별한 언급 없이 사용된 단위는 중량을 기준으로 하며, 일 예로 % 또는 비의 단위는 중량% 또는 중량비를 의미한다.Hereinafter, an organic-inorganic composite according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The drawings introduced below are provided as examples so that the spirit of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in other forms, and the drawings presented below may be exaggerated to clarify the spirit of the present invention. At this time, if there is no other definition in the technical terms and scientific terms used, it has the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and the gist of the present invention in the following description and accompanying drawings Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily obscure will be omitted. Also, the singular forms used in the specification and appended claims may also be intended to include the plural forms unless the context specifically dictates otherwise. In this specification and the appended claims, the units used without special mention are based on weight, and in one example, the unit of % or ratio means weight % or weight ratio.

이하, 본 발명에 따른 유무기 복합체에 대해 상술한다. 본 발명에 따른 유무기 복합체는 무기 나노입자; 및 무기 나노입자와 배위 결합가능한 관능기를 곁가지에 포함하는 중합체이며 무기 나노입자를 감싸는 고분자 코팅층;을 포함한다. 이하, 고분자 코팅층은 중합체 막으로도 지칭된다. Hereinafter, the organic-inorganic composite according to the present invention will be described in detail. The organic-inorganic composite according to the present invention includes inorganic nanoparticles; and a polymer coating layer that is a polymer including a functional group capable of coordinating with the inorganic nanoparticles in a side branch and surrounds the inorganic nanoparticles. Hereinafter, the polymer coating layer is also referred to as a polymer film.

본 발명의 유무기 복합체는 무기 나노입자와 배위 결합가능한 관능기를 곁가지에 포함하는 중합체로 무기 나노입자가 코팅되어 있음에 따라, 고분자가 무기 나노입자와 강하게 결합되며 얇고 균일한 막 형태로 무기 나노입자를 온전하게 감쌀 수 있다. 이에 의해, 유무기 복합체는 우수한 분산안정성과 다양한 매질에서 우수한 흐름성을 가질 수 있다. The organic-inorganic composite of the present invention is a polymer containing a functional group capable of coordinating with the inorganic nanoparticles as a side branch. As the inorganic nanoparticles are coated, the polymer is strongly bound to the inorganic nanoparticles and forms a thin and uniform film. can be completely covered. Accordingly, the organic-inorganic composite may have excellent dispersion stability and excellent flowability in various media.

상세하게, 고분자 코팅층은 무기 나노입자와 배위 결합가능한 관능기를 함유하는 단량체가 무기 나노입자 표면에서 인-시츄(in-situ)로 중합된 중합체일 수 있다. 유무기 복합체의 코팅층은 무기 나노입자와 배위 결합되는 단량체가 무기 나노입자의 표면에서 바로 중합되어 형성됨에 따라, 무기 나노입자의 전 표면에 견고하게 화학 결합된 얇고 균일한 막 형태로 코팅층이 형성될 수 있다. 무기 나노입자와 화학결합되어 무기 나노입자의 전 표면을 완전히 감싸는 얇은 고분자 막은 무기 나노입자의 분산성과 흐름성을 현저하게 향상시킬 수 있으며, 나아가, 무기 나노입자 고유의 촉매능을 억제할 수 있다. Specifically, the polymer coating layer may be a polymer in which a monomer containing a functional group capable of coordinating with the inorganic nanoparticles is polymerized in-situ on the surface of the inorganic nanoparticles. As the coating layer of the organic-inorganic composite is formed by direct polymerization of the monomer coordinated with the inorganic nanoparticles on the surface of the inorganic nanoparticles, the coating layer is formed in the form of a thin, uniform film strongly chemically bonded to the entire surface of the inorganic nanoparticles. can A thin polymer film that is chemically bonded to the inorganic nanoparticles and completely covers the entire surface of the inorganic nanoparticles can significantly improve the dispersibility and flowability of the inorganic nanoparticles, and furthermore, it is possible to suppress the inherent catalytic ability of the inorganic nanoparticles.

유무기 복합체에서 무기 나노입자는 목적하는 활용 분야에서의 구체 용도를 고려하여, 해당 용도에 통상적으로 사용되는 무기 나노입자이면 족하다. 일 예로, 무기 나노입자는 금속이나 비금속의 산화물일 수 있으며, 구체적인 일 예로, 이산화티탄, 산화아연, 산화철, 산화구리, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화세륨, 산화바륨, 산화세륨, 실리카 및 이들의 복합체에서 하나 이상 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 실질적인 예로, 화장료 조성물 분야에서 자외선 차단의 용도를 고려하는 경우, 무기 나노입자는 이산화티탄(titanium dioxide, TiO₂), 산화아연, 산화철 또는 이들의 혼합물일 수 있다. In the organic-inorganic composite, inorganic nanoparticles are sufficient as long as they are conventionally used for the purpose in consideration of the specific use in the desired application field. For example, The inorganic nanoparticles may be oxides of metals or non-metals, and as a specific example, one of titanium dioxide, zinc oxide, iron oxide, copper oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, cerium oxide, barium oxide, cerium oxide, silica, and complexes thereof The above may be selected, but is not limited thereto. As a practical example, When considering the use of UV protection in the cosmetic composition field, the inorganic nanoparticles may be titanium dioxide (TiO₂), zinc oxide, iron oxide, or a mixture thereof.

무기 나노입자의 크기 또한, 목적하는 활용 분야에서의 구체 용도를 고려하여, 해당 용도에 통상적으로 사용되는 크기이면 족하다. 알려진 바와 같이, 화장료 조성물 분야에서, 자외선 차단용의 무기 분체는 10 내지 200 nm 수준이며, 가시광선을 산란시키고 피부의 기미, 주근깨, 홍반, 잡티 등을 커버하기 위한 안료(pigment)용의 무기 분체는 200 내지 400 nm 수준이다. 이에 따라 무기 나노입자의 평균 직경은 10 내지 1000 nm일 수 있으며, 바람직하게, 10 내지 500 nm, 보다 바람직하게 50 내지 400 nm, 100 내지 400 nm, 또는 150 내지 350 nm일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The size of the inorganic nanoparticles is also sufficient as long as it is a size commonly used for the purpose in consideration of the specific use in the intended application field. As is known, in the field of cosmetic compositions, the inorganic powder for UV protection is at the level of 10 to 200 nm, and the inorganic powder for pigments to scatter visible light and cover skin blemishes, freckles, erythema, blemishes, etc. is on the order of 200 to 400 nm. Accordingly, the average diameter of the inorganic nanoparticles may be 10 to 1000 nm, preferably 10 to 500 nm, more preferably 50 to 400 nm, 100 to 400 nm, or 150 to 350 nm, but must be limited thereto it is not going to be

중합체의 곁가지에 포함되는 배위 결합가능한 관능기는 베타케토에스터(β-ketoester) 그룹일 수 있다. 베타케토에스터 그룹의 관능기는 무기 나노입자의 무기 성분(무기 원자)와 배위결합할 수 있을 뿐만 아니라, 결합시 착화합물(coordination) 형성을 돕는 킬레이트제(chelating agent)가 불필요하다. 즉, 베타케토에스터 그룹은 킬레이트제의 도움 없이 용이하고 안정적으로 무기 나노입자의 무기 성분과 배위결합할 수 있다. The coordinating functional group included in the side branch of the polymer may be a beta-ketoester group. The functional group of the beta-ketoester group can not only coordinate with the inorganic component (inorganic atom) of the inorganic nanoparticles, but also does not require a chelating agent that helps to form a complex during bonding. That is, the beta-ketoester group can easily and stably coordinate with the inorganic component of the inorganic nanoparticles without the aid of a chelating agent.

이를 단량체의 관점에서 상술하면, 무기 나노입자 표면에서 인-시츄로 중합되는 단량체는 무기 나노입자와 배위 결합가능한 관능기로 베타케토에스터 그룹을 함유하는 단량체일 수 있다. 베타케토에스터 그룹은 킬레이트제 도움 없이 무기 나노입자와 용이하게 배위 결합될 수 있음에 따라, 무기 나노입자 표면에 동시다발적이고 균질하게 유기 단량체(들)이 배위 결합됨과 동시에 중합될 수 있다. 이러한 균질하고 동시다발적인 결합(무기 나노입자에의 결합)과 중합에 의해, 결함 없이 온전히 무기 나노입자 전 표면을 감싸면서도 1 내지 10 nm의 두께에 불과한 극히 얇은 막(중합체 막)이 형성될 수 있다. To describe this in terms of a monomer, the monomer polymerized in-situ on the surface of the inorganic nanoparticles may be a monomer containing a beta-ketoester group as a functional group capable of coordinating with the inorganic nanoparticles. As the beta-ketoester group can be easily coordinated with the inorganic nanoparticles without the aid of a chelating agent, the organic monomer(s) can be co-coordinated and polymerized simultaneously and homogeneously on the surface of the inorganic nanoparticles. By such homogeneous and simultaneous bonding (binding to inorganic nanoparticles) and polymerization, an extremely thin film (polymer film) with a thickness of only 1 to 10 nm while completely covering the entire surface of the inorganic nanoparticles without defects can be formed. have.

이에, 고분자 코팅층은 1 내지 10 nm, 상세하게, 2 내지 9 nm, 보다 상세하게, 3 내지 8 nm의 두께(평균 두께)로 무기 나노입자의 표면에 등각코팅된 중합체 막일 수 있다. 이러한 수 나노미터 수준의 무결성 등각코팅 막(중합체 막)은 무기 나노입자의 흐름성을 크게 향상시키면서도 무기 나노입자의 원치 않는 광학적 특성을 억제하는 데 매우 효과적이다. 나아가, 1 내지 10 nm 두께의 고분자 코팅층에 의해 유무기 복합체의 색상이 조절될 수 있다.Accordingly , the polymer coating layer may be a polymer film conformally coated on the surface of the inorganic nanoparticles to a thickness (average thickness) of 1 to 10 nm, specifically, 2 to 9 nm, more specifically, 3 to 8 nm. Such an integrity conformal coating film (polymer film) at the several nanometer level is very effective in suppressing unwanted optical properties of inorganic nanoparticles while greatly improving the flowability of inorganic nanoparticles. Furthermore, the color of the organic-inorganic composite can be controlled by the polymer coating layer having a thickness of 1 to 10 nm.

상세하게, 베타케토에스터 그룹을 함유하는 단량체는 무기 나노입자 표면에 동시다발적이고 균질하게 유기 단량체(들)이 배위 결합됨과 동시에 중합되어, 단량체로부터 형성된 중합체 막이 온전히 무기 나노입자 표면을 감싸면서도 결함이 없이 감쌀 수 있다. 이때, 결함 없이 감싼다 함은, 무기 나노입자 전 표면 영역에서 무기 나노입자와 중합체 막(고분자 코팅층)간 확고한 계면이 형성된 상태를 의미하며, 확고한 계면은 실험적으로 고배율 투과전자현미경(HRTEM) 관찰에서 중합체 막과 무기 나노입자간의 계면이 연속적인 선(끊어지지 않는 선)으로 관찰됨을 의미하는 것이며, 고배율 투과전자현미경 관찰 위치와 무관하게 실질적으로 동일한 계면이 관찰됨을 의미하는 것이다. 또한, 나노입자 표면 전 영역은, 나노입자가 응집되지 않고 단독으로 존재하는 경우 일 나노입자의 표면 전체를 의미하나, 나노입자간 서로 입계를 형성하며 둘 이상의 나노입자가 응집된 경우에는 입계를 제외한 응집체의 표면 전 영역을 의미할 수 있다.In detail, the monomer containing the beta-ketoester group is simultaneously and homogeneously coordinated with the organic monomer(s) on the surface of the inorganic nanoparticles and polymerized at the same time, so that the polymer film formed from the monomer completely covers the surface of the inorganic nanoparticles and has no defects. can be wrapped without At this time, “wrap without defects” means a state in which a firm interface between the inorganic nanoparticles and the polymer film (polymer coating layer) is formed in the entire surface area of the inorganic nanoparticles, and the firm interface is experimentally observed with a high magnification transmission electron microscope (HRTEM) of the polymer. This means that the interface between the membrane and the inorganic nanoparticles is observed as a continuous line (unbroken line), and it means that substantially the same interface is observed regardless of the high-magnification transmission electron microscope observation position. In addition, the entire surface area of the nanoparticles means the entire surface of one nanoparticle when the nanoparticles are not aggregated and exist alone, but form a grain boundary between nanoparticles, and when two or more nanoparticles are aggregated, the grain boundary is excluded. It may mean the entire surface area of the aggregate.

베타케토에스터 그룹을 함유하는 단량체는 바람직하게, 베타케토에스터 그룹을 함유하는 아크릴계 단량체일 수 있다. 단량체의 중합성 기가 아크릴기임에 따라, 다양한 개시제 및 중합방법이 제한없이 사용될 수 있으며, 간단하고 경제적인 중합방법을 통해 효과적으로 중합체 막이 형성될 수 있다.The monomer containing a beta-ketoester group may preferably be an acrylic monomer containing a beta-ketoester group. As the polymerizable group of the monomer is an acrylic group, various initiators and polymerization methods can be used without limitation, and a polymer film can be effectively formed through a simple and economical polymerization method.

보다 상세하게, 베타케토에스터 그룹을 함유하는 단량체는, 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.More specifically, the monomer containing a beta-ketoester group may be represented by the following formula (1).

[화학식 1] [Formula 1]

Figure 112020046237828-pat00002
Figure 112020046237828-pat00002

화학식 1에서, R1은 수소 또는 (C1-C4)의 알킬기이며, L은 (C1-C10)의 알킬렌이고, -C(O)-NH-, -C(O)-O-, -O- 및 -NH-C(O)-O-으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 또는 둘의 조합인 2가의 치환기이며, R2는 (C1-C6)의 알킬기이다. In Formula 1, R 1 is hydrogen or an alkyl group of (C1-C4), L is an alkylene of (C1-C10), -C(O)-NH-, -C(O)-O-, -O - and -NH-C(O)-O- is one or a combination of one or two divalent substituents selected from the group consisting of, R 2 is a (C1-C6) alkyl group.

구체적으로, 화학식 1에서 R1이 (C1-C4)의 알킬기일 경우 (C1-C4)의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기일 수 있으며, 예시적으로, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸 등일 수 있다. 마찬가지로 R2 역시 (C1-C4)의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기일 수 있다. 화학식 1에서 L은 2가의 치환기로서, (C1-C10)의 알킬렌은 구체적으로 (C1-C7)의 알킬렌일 수 있으며, 보다 구체적으로, (C1-C4)의 알킬렌일 수 있다. 바람직하게, 상기 (C1-C10)의 알킬렌은 -C(O)-NH-, -C(O)-O-, -O- 또는 -NH-C(O)-O-과 조합될 수 있으며, 예시적으로 -C(O)-O-(C1-C10)의 알킬렌-, -C(O)-NH-(C1-C10)의 알킬렌- 또는 -NH-C(O)-O-(C1-C10)의 알킬렌-일 수 있다.Specifically, when R 1 in Formula 1 is an alkyl group of (C1-C4), it may be a (C1-C4) straight-chain or branched alkyl group, and may be, for example, methyl, ethyl, propyl, butyl, or the like. Likewise, R 2 may also be a (C1-C4) straight-chain or branched alkyl group. In Formula 1, L is a divalent substituent, and (C1-C10) alkylene may be specifically (C1-C7) alkylene, and more specifically, (C1-C4) alkylene. Preferably, the alkylene of (C1-C10) may be combined with -C(O)-NH-, -C(O)-O-, -O- or -NH-C(O)-O- , illustratively -C(O)-O-(C1-C10) alkylene-, -C(O)-NH-(C1-C10) alkylene- or -NH-C(O)-O- (C1-C10) alkylene-.

베타케토에스터 그룹을 함유하는 단량체를 구체적인 예로 들면, 2-(아세토아세톡시)메틸메타크릴레이트(2-(아세토아세톡시)2-(acetoacetoxy) methylmethacrylate), 2-(아세토아세톡시)에틸아크릴레이트(2-(acetoacetoxy)ethyl acrylate, 2-(acetoacetoxy)ethyl ethylacrylate), 2-(아세토아세톡시)에틸메타크릴레이트(2-(acetoacetoxy)ethyl methacrylate) 등이 있을 수 있으나, 더 바람직하게는 2-(아세토아세톡시)에틸메타크릴레이트)(2-(acetoacetoxy)ethyl methacrylate, AAEMA)일 수 있다.As a specific example of a monomer containing a beta-ketoester group, 2-(acetoacetoxy)methyl methacrylate (2-(acetoacetoxy)2-(acetoacetoxy) methylmethacrylate), 2-(acetoacetoxy)ethyl acrylate (2-(acetoacetoxy)ethyl acrylate, 2-(acetoacetoxy)ethyl ethylacrylate), 2-(acetoacetoxy)ethyl methacrylate, etc. may be included, but more preferably 2-(acetoacetoxy)ethyl methacrylate (acetoacetoxy)ethyl methacrylate) (2-(acetoacetoxy)ethyl methacrylate, AAEMA).

비한정적인 일 예로, 베타케토에스터 그룹을 함유하는 단량체와 함께 공단량체가 더 포함되어, 공중합체가 고분자 코팅층에 포함될 수 있다. 상기 공단량체는 라디칼 중합이 가능한 단량체라면 제한되지 아니하며, 일 예로, 비닐 방향족계 단량체, 시안화 비닐계 단량체, 히드록시기 함유 아크릴계 단량체 또는 카르복실산기 함유 아크릴계 단량체 등이 예시될 수 있다.As a non-limiting example, a comonomer may be further included with a monomer containing a beta-ketoester group, and the copolymer may be included in the polymer coating layer. The comonomer is not limited as long as it is a monomer capable of radical polymerization, and as an example, a vinyl aromatic monomer, a vinyl cyanide monomer, a hydroxyl group-containing acrylic monomer, or a carboxylic acid group-containing acrylic monomer may be exemplified.

배위 결합가능한 관능기를 곁가지에 포함하는 중합체를 함유하는 중합체 막이 결함 없이 수 나노미터 오더의 극히 얇고 균일하게 무기 나노입자를 감쌈에 따라, 무기 나노입자가 광촉매능을 갖는 경우에도 하기 식 1과 같은 광촉매 억제능을 나타낼 수 있다. As a polymer film containing a polymer including a coordinating functional group in a side branch wraps the inorganic nanoparticles in an extremely thin and uniform order of several nanometers without defects, even when the inorganic nanoparticles have photocatalytic activity, a photocatalyst as shown in Equation 1 below may exhibit inhibitory properties.

(식 1)(Equation 1)

Ac/Ao > 0.95Ac/Ao > 0.95

식 1에서, Ao는 유무기 복합체에 메틸렌 블루(Methylene blue)를 초음파를 가하며 교반하여 유무기 복합체에 흡착시킨 후 기준 파장에서 측정된 흡광도를 의미하고, Ac는 메틸렌 블루가 흡착된 유무기 복합체에 자외선 광을 1시간 동안 조사한 후 기준 파장에서 측정된 흡광도를 의미한다. 이때, 자외선이 조사되지 않는 유무기 복합체와 자외선이 조사되는 유무기 복합체에 동량의 메틸렌 블루가 흡착될 수 있음은 물론이며, 메틸렌 블루가 흡착되는 양은 메틸렌 블루의 농도에 따른 흡광도 그래프상 직선성을 유지하는 범위 내이면 족하다. 일 예로, 메틸렌 블루의 흡착량은 5 내지 100 ppm(중량 ppm), 실질적으로 20 ppm 수준일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 자외선 파장의 범위는 100 nm 내지 400 nm일 수 있고, 일 예로 254 nm일 수 있으나, 이에 한정 되는 것은 아니다. 기준파장은 400 nm 내지 800 nm 대역에 속하는 파장일 수 있으며, 일 예로 664 nm일 수 있으나, 이에 한정 되는 것은 아니다. 자외선은 5 내지 10 W, 일 예로 8 W로 조사될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In Equation 1, Ao means absorbance measured at a reference wavelength after applying methylene blue to the organic-inorganic complex by applying ultrasonic waves and stirring to adsorb it to the organic-inorganic complex, and Ac is the organic-inorganic complex to which methylene blue is adsorbed. It refers to the absorbance measured at the reference wavelength after irradiation with ultraviolet light for 1 hour. At this time, of course, the same amount of methylene blue can be adsorbed to the organic-inorganic composite not irradiated with ultraviolet rays and the organic-inorganic complex irradiated with ultraviolet rays, and the amount of methylene blue adsorbed depends on the absorbance graph according to the concentration of methylene blue. It is enough to keep it within the range. For example, the adsorption amount of methylene blue may be 5 to 100 ppm (weight ppm), substantially 20 ppm, but is not necessarily limited thereto. In addition, the range of the ultraviolet wavelength may be 100 nm to 400 nm, for example, may be 254 nm, but is not limited thereto. The reference wavelength may be a wavelength belonging to a band of 400 nm to 800 nm, and may be, for example, 664 nm, but is not limited thereto. Ultraviolet rays may be irradiated with 5 to 10 W, for example, 8 W, but is not limited thereto.

자외선 조사시 무기 나노입자의 광촉매 작용에 의해 메틸렌 블루가 분해될 수 있으며, 중합체 막에 의해 무기 나노입자의 광촉매능이 억제될수록 Ac/Ao는 1에 가까워지게 된다. 식 1과 같이, 일 실시예에 따른 유무기 복합체는 1 시간에 이르는 자외선 조사시에도 실질적으로 메틸렌 블루가 분해되지 않을 정도로 극히 우수한 광촉매 억제능을 가질 수 있다. When irradiated with ultraviolet light, methylene blue may be decomposed by the photocatalytic action of the inorganic nanoparticles, and Ac/Ao approaches 1 as the photocatalytic ability of the inorganic nanoparticles is suppressed by the polymer film. As shown in Equation 1, the organic-inorganic composite according to an embodiment may have an extremely excellent photocatalytic inhibition ability to the extent that methylene blue is not substantially decomposed even when irradiated with ultraviolet light for up to 1 hour.

강한 광촉매능을 갖는 대표적인 무기물로, 이산화티탄(아나타제 구조)등을 들 수 있다. 식 1은, 일 실시예에 따라 유무기 복합체의 무기 나노입자가 이산화티탄 나노입자인 경우에도, 이산화티탄 자체의 광촉매능이 실질적으로 완전하게 억제되며, 광촉매활성에 의한 유해 라디칼 생성을 방지할 수 있음을 의미한다. Titanium dioxide (anatase structure), etc. is mentioned as a representative inorganic substance with strong photocatalytic activity. According to Equation 1, even when the inorganic nanoparticles of the organic-inorganic composite are titanium dioxide nanoparticles according to one embodiment, the photocatalytic ability of titanium dioxide itself is substantially completely suppressed, and generation of harmful radicals due to photocatalytic activity can be prevented. means

또한, 상술한 바와 같이, 1 내지 10 nm 두께 범위에서 고분자 코팅층의 두께가 제어됨에 따라 유무기 복합체의 색상이 조절될 수 있다. 상세하게, 1 내지 10 nm 두께 범위에서 고분자 코팅층의 두께가 두꺼워지며 유무기 복합체의 색상이 CIE 1976 L*a*b* 색 공간 기준, a* 값이 무기 나노입자 자체의 a* 값에서 0.5 내지 3.5 증가될 수 있으며, b* 값이 무기 나노입자 자체의 b* 값에서 2 내지 15 증가될 수 있다. In addition, as described above, as the thickness of the polymer coating layer is controlled in the range of 1 to 10 nm, the color of the organic-inorganic composite can be adjusted. In detail, the thickness of the polymer coating layer becomes thicker in the range of 1 to 10 nm, and the color of the organic-inorganic composite is based on the CIE 1976 L*a*b* color space, and the a* value is 0.5 to 0.5 to the a* value of the inorganic nanoparticles themselves. 3.5 can be increased, and the b* value can be increased from 2 to 15 in the b* value of the inorganic nanoparticles themselves.

유무기 복합체의 무기 나노입자가 통상의 백색 산화물계 나노입자인 경우, 0.5 내지 3.5 범위의 a* 값의 증가 및 b* 값의 증가는, 1 내지 10 nm 두께 범위에서 고분자 코팅층의 두께가 조절되며, 유무기 복합체가 미색에서 진한 살구색까지 색상이 조절될 수 있음을 의미한다. 이러한 미색에서 진한 살구색의 색상 범위는 아시아인 피부에서 나타나는 피부 색 범위와 유사하다. 이에, 유무기 복합체는 특히 피부색 표현을 위한 색소가 요구되는 화장료 조성물에 매우 효과적으로 활용될 수 있으며, 색소를 사용하지 않는 민감성용 화장료 조성물에 색소를 대체하여 활용될 수 있다.When the inorganic nanoparticles of the organic-inorganic composite are conventional white oxide-based nanoparticles, the increase in the a* value and the increase in the b* value in the range of 0.5 to 3.5, the thickness of the polymer coating layer is controlled in the range of 1 to 10 nm, and , which means that the color of the organic-inorganic complex can be adjusted from off-white to dark apricot. This off-white to dark apricot color range is similar to that of Asian skin. Accordingly, the organic-inorganic complex can be used very effectively in a cosmetic composition that requires a pigment to express a skin color, and can be used as a substitute for a pigment in a cosmetic composition for sensitivity that does not use a pigment.

또한, 본 발명은 상술한 바와 같은 유무기 복합체 및 매질을 포함하는 분산액을 제공한다.In addition, the present invention provides a dispersion comprising the organic-inorganic complex and a medium as described above.

본 발명에 따른 분산액은 다양한 매질에서 유무기 복합체가 높은 고형분 함량으로 포함됨에도 불구하고 흐름성을 가지는 기술적 이점을 제공한다. 유무기 복합체가 낮은 함량으로 포함될 때는 분산액이 뉴톤성 유체 거동을 나타내지만, 유무기 복합체가 높은 함량으로 포함될 경우 슈도플라스틱(pseudoplastic) 거동을 나타낼 수 있다.The dispersion according to the present invention provides the technical advantage of having flowability despite the high solid content of the organic-inorganic complex in various media. When the organic-inorganic composite is included in a low content, the dispersion exhibits Newtonian fluid behavior, but when the organic-inorganic composite is included in a high content, it may exhibit pseudoplastic behavior.

유무기 복합체는 분산액 총 중량중 40 중량% 이상으로 포함될 수 있으며, 구체적으로 50 중량% 이상일 수 있고, 비한정적으로 70 중량% 이하일 수 있다.The organic-inorganic composite may be included in 40 wt% or more of the total weight of the dispersion, specifically 50 wt% or more, and may be 70 wt% or less without limitation.

매질은 물을 포함하는 수성 매질 또는 오일을 포함하는 유성 매질일 수 있다. The medium may be an aqueous medium comprising water or an oily medium comprising oil.

수성 매질은 친수성 용매(hydrophilic solvent)를 포함하나, 이에 한정하는 것은 아니다. 구체적인 예로, 상기 친수성 용매는 물, 극성 양성자 용매, 케톤계 용매 또는 이의 조합일 수 있다. 극성 양성자성 용매로는 알코올계 용매 또는 글리콜계 용매일 수 있으며, 예시적으로, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜 또는 이들의 조합일 수 있으나 이에 제한받지 않는다. 케톤계 용매로는, 예시적으로, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 또는 이들의 조합 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한받지 않는다.Aqueous media include, but are not limited to, hydrophilic solvents. As a specific example, the hydrophilic solvent may be water, a polar protic solvent, a ketone-based solvent, or a combination thereof. The polar protic solvent may be an alcohol-based solvent or a glycol-based solvent, for example, methanol, ethanol, propanol, butanol, ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, polyethylene glycol, or a combination thereof, but is limited thereto. do not receive Examples of the ketone-based solvent include, but are not limited to, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, or a combination thereof.

수성 매질의 구체적인 예로는 물, 물과 에탄올의 혼합 매질, 물과 에틸렌글리콜의 혼합매질 또는 물과 부틸렌글리콜의 혼합 매질이 예시될 수 있다.Specific examples of the aqueous medium may include water, a mixed medium of water and ethanol, a mixed medium of water and ethylene glycol, or a mixed medium of water and butylene glycol.

오일의 경우 식품, 의료용 조성물 또는 화장료 조성물에 사용되는 오일일 수 있으며, 예를 들어 탄화수소계 오일, 에스테르계 오일, 식물성 오일 또는 실리콘계 오일일 수 있으나, 이는 응용분야에 따른 일 예시일 뿐 이에 제한받지 않는다.In the case of oil, it may be an oil used in food, medical composition, or cosmetic composition, for example, hydrocarbon-based oil, ester-based oil, vegetable oil, or silicone-based oil, but this is only an example according to the field of application and is not limited thereto.

통상적으로, 고형분 함량이 높은 분산액의 경우 쉽게 겔화가 발생하여 응력을 가하더라도 흐름성이 없는 고체상의 겔 또는 페이스트 특성을 나타낸다. 특히 높은 고형분 함량의 무기 나노입자를 매질에서 분산시, 유성 매질보다 수성 매질에서 겔화 현상이 더 쉽게 일어나기 때문에, 고농도의 무기 나노입자를 함유하는 분산액은 겔화를 억제하기 위해 유성 매질에 분산된 분산액으로 제공되어 왔다. 그러나 무기 나노입자를 수상에 분산하여야할 경우, 유성 매질에 분산된 분산액은 사용에 제약이 있기 때문에, 수성 매질에서 균질하고 흐름성을 갖는 고농도의 무기 나노입자 분산액의 개발이 지속적으로 요구되어 왔다. 이는 식품, 의료용 또는 화장료 조성물의 응용분야의 대부분이 수상을 기초로 하는 점에서 유래된 것이나, 고농도의 수상 분산액을 구현하는 것은 매우 어려웠으며, 이러한 이유로 수상의 무기 나노입자 분산액은 저농도의 무기입자를 포함하는 것이 통상적이었다.In general, in the case of a dispersion having a high solid content, gelation easily occurs, and thus exhibits the properties of a solid gel or paste without flow even when stress is applied. In particular, when inorganic nanoparticles with a high solid content are dispersed in a medium, gelation occurs more easily in an aqueous medium than in an oily medium, so a dispersion containing a high concentration of inorganic nanoparticles is a dispersion dispersed in an oily medium to inhibit gelation has been provided However, when inorganic nanoparticles are to be dispersed in an aqueous phase, the dispersion liquid dispersed in an oily medium has limitations in use, and thus, the development of a homogeneous and flowable high concentration inorganic nanoparticle dispersion in an aqueous medium has been continuously required. This is derived from the fact that most of the application fields of food, medical or cosmetic compositions are based on aqueous phase, but it was very difficult to implement a high-concentration aqueous dispersion. It was customary to include

그러나 본 발명에 따른 분산액은 높은 고형분 함량에서도 겔 특성을 가지지 않으며, 흐름성을 가진 슈도플라스틱(pseudoplastic) 거동을 나타냄에 따라, 응력이 가해질 때 유동을 시작하고 점차적으로 저항이 감소하며 유동하는 특성을 나타내게 되어, 다양한 응용분야의 조성물에 혼합될 수 있는 베이스 분산액을 제공할 수 있는 이점을 가진다.However, the dispersion according to the present invention does not have gel properties even at high solids content, and as it exhibits a pseudoplastic behavior with flowability, it starts to flow when a stress is applied, and the resistance gradually decreases and flows. This has the advantage of being able to provide a base dispersion that can be mixed into compositions for a variety of applications.

본 발명의 분산액에 따르면, 수성 매질에서도 우수한 흐름성을 가지는 특징을 가진다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 수성 매질 내에 유무기 복합체가 분산액 총 중량중 50 중량%을 차지할 때에도 겔화 현상이 발생하지 않는다. 또한 일 실시예에 따른 수성 분산액은 균질한 분산액으로 분산안정성을 보이며, 우수한 흐름성을 가지며, 최대 70 중량%에서도 흐름성을 가질 수 있다. According to the dispersion of the present invention, it has the characteristic of having excellent flowability even in an aqueous medium. According to an embodiment of the present invention, gelation does not occur even when the organic-inorganic composite in the aqueous medium accounts for 50% by weight of the total weight of the dispersion. In addition, the aqueous dispersion according to an embodiment shows dispersion stability as a homogeneous dispersion, has excellent flowability, and may have flowability even at a maximum of 70% by weight.

높은 고형분 함량의 무기 나노입자를 포함하는 분산액이 흐름성을 가지는 특성은 기본적으로 본 발명에 따른 유무기 복합체에서 유래한 것이며, 유무기 복합체가 매질 내에서 응집 현상 없이 높은 분산 안정성을 가지기 때문이다. This is because the property of having a flowability of a dispersion containing inorganic nanoparticles having a high solid content is basically derived from the organic-inorganic composite according to the present invention, and the organic-inorganic composite has high dispersion stability without agglomeration in the medium.

수성 매질의 분산액 내에서 유무기 복합체의 표면은 음으로 하전되는 것일 수 있으며, 표면 전위는 기본적으로 무기 나노입자의 특성에 따르지 않고 무기 나노입자를 감싸는 고분자 코팅층에 의존한다. 고분자 코팅층에 포함되는 중합체의 베타케토에스터(β-ketoester)기는 수성 매질에서 음으로 하전되며, 이에 따라 유무기 복합체의 표면 전위가 음으로 하전되어 분산액 내에서 높은 분산 안정성을 가질 수 있다. 이때 표면 전위는 제타 포텐셜(zeta potential)로 정의될 수 있다.The surface of the organic-inorganic composite may be negatively charged in the dispersion of the aqueous medium, and the surface potential basically depends on the polymer coating layer surrounding the inorganic nanoparticles, not depending on the properties of the inorganic nanoparticles. The beta-ketoester (β-ketoester) group of the polymer included in the polymer coating layer is negatively charged in an aqueous medium, and thus the surface potential of the organic-inorganic composite is negatively charged, so that it can have high dispersion stability in the dispersion. In this case, the surface potential may be defined as a zeta potential.

유무기 복합체의 수성 분산액은 pH 변화에 따라 표면 전위가 변화될 수 있다. 약산성 pH에서도 표면 전위는 음의 값을 가지지만, 알칼리성으로 을 갈수록 표면 전위의 절대값이 증가함에 따라 보다 더 우수한 분산안정성을 가지며, 수성 매질 내에서 균일 분산되는 특징을 가질 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 유무기 복합체는 액상 매질에서 무기 나노입자가 고농도로 포함됨에도 불구하고, 기존에는 구현할 수 없었던 낮은 점도를 유지하면서 흐름성을 가질 수 있어, 화장품 및 의약품, 식품, 도료 및 복합재료 분야 등 다양한 응용분야에 활용될 수 있는 장점을 가질 수 있다. The surface potential of the aqueous dispersion of the organic-inorganic complex may be changed according to a change in pH. Even at weakly acidic pH, the surface potential has a negative value, but as the absolute value of the surface potential increases toward alkalinity, it has better dispersion stability and may be uniformly dispersed in an aqueous medium. Therefore, the organic-inorganic composite according to the present invention can have flowability while maintaining a low viscosity that could not be implemented in the past, despite the high concentration of inorganic nanoparticles in the liquid medium, so that cosmetics and pharmaceuticals, food, paints and composite materials It can have the advantage that it can be utilized in various application fields, such as a field.

또한, 본 발명은 상술한 바와 같은 유무기 복합체를 포함하는 화장료 조성물을 제공한다. 화장료 조성물은 단일상 제형, 즉 수상 제형 또는 유상 제형일 수 있고, 유화(에멀젼) 제형으로도 제공될 수도 있다. 유화 제형으로는 유중수형 (W/O) 에멀젼, 수중유형 (O/W) 에멀젼, 수중유중수형 (W/O/W) 에멀젼 또는 유중수중유형 (O/W/O) 에멀젼 제형일 수 있다.In addition, the present invention provides a cosmetic composition comprising the organic-inorganic complex as described above. The cosmetic composition may be a single phase formulation, that is, an aqueous formulation or an oil phase formulation, or may be provided as an emulsion (emulsion) formulation. The emulsion formulation may be a water-in-oil (W/O) emulsion, an oil-in-water (O/W) emulsion, a water-in-oil-in-water (W/O/W) emulsion, or an oil-in-oil (O/W/O) emulsion formulation. .

화장료 조성물의 제품적 측면에서 예를 들면, 화장수, 영양크림, 영양로션, 아이크림, 에센스, 클렌징크림, 클렌징로션, 팩, 바디로션, 바디크림, 바디에센스, 메이크업베이스, 파운데이션, 연고, 젤, 크림, 패취 등으로도 제형화 될 수 있다.In terms of products of the cosmetic composition, for example, lotion, nourishing cream, nourishing lotion, eye cream, essence, cleansing cream, cleansing lotion, pack, body lotion, body cream, body essence, makeup base, foundation, ointment, gel, It can be formulated as a cream, patch, etc.

상기 화장료 조성물은 화장료에 통상적으로 사용되는 성분들을 제한없이 사용할 수 있으며, 예를 들어 유상성분, 수상성분, 분체성분, 계면활성제 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 유무기 복합체 이외에 포함되는 배합 성분 측면에서 구체적인 예를 들면, 유지 성분, 보습제, 에몰리엔트제, 계면 활성제, 유기 안료, 무기 안료, 유기 분체, 자외선 흡수제, 방부제, 살균제, 산화 방지제, 식물 추출물, pH 조정제, 알코올, 색소, 향료, 혈행 촉진제, 냉감제, 제한(制汗)제, 정제수 등을 들 수 있으나, 이는 예시적인 성분일 뿐이므로 이에 제한되지 않는다.The cosmetic composition may use ingredients commonly used in cosmetics without limitation, and may include, for example, an oil phase component, an aqueous phase component, a powder component, a surfactant, and the like, but is not limited thereto. In terms of ingredients included in addition to the organic-inorganic complex, specific examples include oils and fats, moisturizers, emollients, surfactants, organic pigments, inorganic pigments, organic powders, UV absorbers, preservatives, bactericides, antioxidants, plant extracts, pH adjusters, alcohol, colorants, fragrances, blood circulation promoters, cooling agents, limiting agents, purified water and the like may be mentioned, but these are only exemplary components, and thus are not limited thereto.

본 발명에 따른 유무기 복합체는 상기 화장료 조성물에 포함되어, 화장료 조성물 총 중량을 기준으로, 0.1 내지 70 중량%, 구체적으로 1 내지 50 중량%, 더욱 구체적으로 5 내지 20 중량%의 유무기 복합체를 포함할 수 있으나 이에 제한받지 않는다. 상기 유무기 복합체는 상술한 바와 같은 분산액의 형태로 포함되어, 상기 분산액을 베이스로 하여 일정량 혼합함으로써 화장료 조성물에 포함되는 것일 수 있다. The organic-inorganic composite according to the present invention is included in the cosmetic composition, based on the total weight of the cosmetic composition, 0.1 to 70% by weight, specifically 1 to 50% by weight, more specifically 5 to 20% by weight of the organic-inorganic composite may include, but are not limited to. The organic-inorganic composite may be included in the form of a dispersion as described above, and may be included in the cosmetic composition by mixing a predetermined amount of the dispersion as a base.

본 발명에 따른 유무기 복합체는 매질 내에서 낮은 점도 및 흐름성을 가지기 때문에 화장료 조성물에 고농도로 포함되더라도 제형의 점도에 큰 영향을 미치지 않아 사용 함량의 제약이 적은 장점을 가진다. 나아가 무기 나노입자는 무기물 특유의 사용감을 가지지만, 본 발명에 따른 유무기 복합체는 무기 나노입자의 표면이 온전하게 고분자 코팅층으로 등각적으로 코팅됨에 따라 무기물 특유의 사용감이 느껴지지 않고 발림성과 밀착성이 우수하고 마찰에 따른 이물질의 느낌이 감소하게 되어 바람직하다.Since the organic-inorganic composite according to the present invention has low viscosity and flowability in a medium, even if it is included in a cosmetic composition at a high concentration, it does not have a significant effect on the viscosity of the formulation, so there are few restrictions on the amount used. Furthermore, inorganic nanoparticles have a unique feeling of use of inorganic substances, but in the organic-inorganic composite according to the present invention, as the surface of the inorganic nanoparticles is completely and conformally coated with a polymer coating layer, the unique feeling of use of inorganic substances is not felt and spreadability and adhesion are excellent. It is excellent and it is desirable because the feeling of foreign substances due to friction is reduced.

본 발명의 일 실시예에 따른 화장료 조성물은 자외선 차단용인 화장료 조성물일 수 있으며, 본 발명에 따른 유무기 복합체가 포함됨에 따라 자외선 차단제의 주요 성분으로 바람직하게 사용될 수 있다.The cosmetic composition according to an embodiment of the present invention may be a cosmetic composition for sunscreen, and as the organic-inorganic composite according to the present invention is included, it may be preferably used as a main component of the sunscreen.

자외선 차단용 화장료 조성물의 자외선 차단효과의 분석을 위해, 자외선 투과율 분석기를 이용하여 측정될 수 있다. 구체적으로, 자외선차단지수(in vitro SPF)를 식약처고시 ‘기능성 화장품 기준 및 시험 방법’ 중 ‘자외선차단기능성시험법’에 따라 측정될 수 있다.For the analysis of the UV blocking effect of the UV blocking cosmetic composition, it may be measured using a UV transmittance analyzer. Specifically, the in vitro SPF can be measured according to the 'Ultraviolet blocking functional test method' among the 'Functional Cosmetics Standards and Test Methods' announced by the Ministry of Food and Drug Safety.

또한, 본 발명은 유무기 복합체를 경제적이고 효율적으로 제조할 수 있는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for economically and efficiently manufacturing an organic-inorganic composite.

종래에는, 무기 나노입자의 표면을 코팅하여 유무기 복합체를 제조하기 위해, 나노입자 표면의 화학적인 처리 기술인 졸젤법(sol-gel method), CVD(Chemical Vapor Deposition) 또는 ALD(Atomic Layer Deposition)와 같은 증착기술이나 ATRP(Atom Transfer Radical Polymerization)방법과 같은 특수한 중합기술이 사용되어 왔다. 졸젤법의 경우 공정 자체는 간단하지만 고온에서 높은 소결 온도가 요구되며, 건조 및 경화하는 과정에서 코팅 박막의 균열이 일어나 입자 표면에 코팅막이 등각적으로 형성되지 않는 단점이 있다. 나노 입자 표면의 불균일한 코팅막으로 인해 입자 자체의 응집력을 완전하게 억제하지 못하여 무기 나노입자의 고농도 분산액을 제조하기가 매우 어려울 수 있다.Conventionally, in order to prepare an organic-inorganic composite by coating the surface of inorganic nanoparticles, the sol-gel method, CVD (Chemical Vapor Deposition) or ALD (Atomic Layer Deposition), which is a chemical treatment technique for the surface of nanoparticles, is combined with The same deposition technique or special polymerization technique such as ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization) has been used. In the case of the sol-gel method, although the process itself is simple, a high sintering temperature is required at a high temperature, and cracks in the coating thin film occur during drying and curing, so that the coating film is not conformally formed on the particle surface. Due to the non-uniform coating film on the surface of the nanoparticles, the cohesive force of the particles itself cannot be completely suppressed, so it may be very difficult to prepare a high-concentration dispersion of inorganic nanoparticles.

한편 CVD 또는 ALD 기술은 박막의 두께를 정밀하게 조절가능하고, 등각 코팅이 가능한 장점이 있지만, 진공 조건에서 수행되어야 하기 때문에 경제성이 매우 낮고 에너지가 많이 소모되는 단점을 가진다.On the other hand, CVD or ALD technology has the advantage that the thickness of the thin film can be precisely controlled and conformal coating is possible.

ATRP 방법의 경우 특정 개시제를 통해 고분자 박막을 그래프트 프롬(Graft-From)방식으로 성장시켜 균일한 박막을 형성할 수 있는 장점을 가지지만, 공정이 복잡할 뿐만 표면에 존재하는 고분자의 밀도를 일정 밀도 이상 증가시키기 어려운 단점이 있을 수 있다.The ATRP method has the advantage of forming a uniform thin film by growing a polymer thin film using a specific initiator in the graft-from method, but the process is complicated and the density of the polymer present on the surface is reduced to a certain density. There may be a disadvantage that it is difficult to increase more than that.

이에 반해 본 발명에 따른 유무기 복합체의 제조방법은 용액상 중합반응을 통해 매우 경제적이고 효율적으로 무기 나노입자 상에 코팅층을 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 단량체를 무기 입자 표면 상에 고밀도로 배위결합시키고 후속적으로 중합함에 따라 매우 높은 고분자의 밀도를 가지는 고분자 코팅층을 형성할 수 있다. 상기와 같은 특징을 가지는 본 발명에 따른 유무기 복합체의 제조방법은 (S1) 배위 결합가능한 관능기를 포함하는 아크릴계 단량체 및 용매를 포함하는 중합성 용액에 무기 나노입자를 분산시키는 단계; (S2) 상기 무기 나노입자의 표면에 상기 아크릴계 단량체의 관능기를 배위 결합시키는 단계; 및 (S3) 상기 아크릴계 단량체를 중합하여 상기 무기 나노입자를 감싸는 고분자 코팅층이 형성된 복합체를 제조하는 단계;를 포함한다.On the other hand, the method for producing an organic-inorganic composite according to the present invention can form a coating layer on the inorganic nanoparticles very economically and efficiently through solution-phase polymerization, as well as coordinating monomers with high density on the surface of the inorganic particles, By subsequent polymerization, a polymer coating layer having a very high polymer density can be formed. The method for producing an organic-inorganic composite according to the present invention having the above characteristics includes the steps of (S1) dispersing inorganic nanoparticles in a polymerizable solution containing an acrylic monomer and a solvent including a functional group capable of coordinating; (S2) coordinating the functional group of the acrylic monomer to the surface of the inorganic nanoparticles; and (S3) polymerizing the acrylic monomer to prepare a composite in which a polymer coating layer surrounding the inorganic nanoparticles is formed.

상세하게, 상기 (S1) 단계에서, 용매는 배위 결합의 형성을 촉진할 수 있는 용매이면 제한되지 않는다. 용매의 예로는 극성 양성자 용매, 비극성 용매 또는 이들의 혼합 용매일 수 있으며, 일 예로, 물, 글리콜계 용매, 글리콜 에테르계 용매, 알콜계 용매, 케톤계 용매, 에스테르계 용매, 아미드계 용매, 술폭시드 또는 술폰계 용매, 페놀릭계 용매 또는 이들의 혼합 용매 등일 수 있다. 이때, 글리콜계 용매는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 헥실렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 에톡시디글리콜, 디프로필렌글리콜 또는 이들의 조합등을 포함할 수 있고, 글리콜 에테르계 용매는 메틸 글리콜 에테르, 에틸 글리콜 에테르, 이소프로필 글리콜 에테르, 또는 이들의 조합 등을 포함할 수 있으며, 알콜계 용매는 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 또는 이들의 조합 등을 포함할 수 있고, 케톤계 용매는 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 또는 이들의 조합 등을 포함할 수 있으며, 에스테르계 용매는 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 디에틸렌 글리콜 에테르 아세테이트, 메톡시프로필 아세테이트, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트 또는 이들의 조합 등을 포함할 수 있고, 아미드계 용매는 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸카프릴릭/카프릭 지방산 아미드, N-알킬피롤리돈 또는 이들의 조합 등을 포함할 수 있으며, 술폭시드 또는 술폰계 용매는 디메틸술폭시드(DMSO)이나 술포란등을 포함할 수 있고, 페놀릭계 용매는 톨루엔, 자일렌 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적인 일 예로, 유기용매는 톨루엔일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specifically, in the step (S1), the solvent is not limited as long as it can promote the formation of a coordination bond. Examples of the solvent may be a polar protic solvent, a non-polar solvent, or a mixed solvent thereof. For example, water, a glycol-based solvent, a glycol ether-based solvent, an alcohol-based solvent, a ketone-based solvent, an ester-based solvent, an amide-based solvent, sulfoxide It may be a seed or sulfone solvent, a phenolic solvent, or a mixed solvent thereof. In this case, the glycol-based solvent may include ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, triethylene glycol, hexylene glycol, polyethylene glycol, ethoxydiglycol, dipropylene glycol, or a combination thereof, and the glycol ether-based solvent is methyl glycol ether, ethyl glycol ether, isopropyl glycol ether, or a combination thereof, and the like, and the alcoholic solvent may include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, butanol, or a combination thereof. , the ketone-based solvent may include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, or a combination thereof, and the ester-based solvent is ethyl acetate, butyl acetate, diethylene glycol ether acetate, methoxypropyl acetate, ethylene carbonate, It may include propylene carbonate or a combination thereof, and the amide-based solvent may include dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylcaprylic/capric fatty acid amide, N-alkylpyrrolidone, or a combination thereof. In addition, the sulfoxide or sulfone-based solvent may include dimethyl sulfoxide (DMSO) or sulfolane, and the phenolic solvent may include toluene, xylene, and the like, but is not limited thereto. As a specific example, the organic solvent may be toluene, but is not limited thereto.

상기 중합성 용액에는 무기 나노입자 100 중량부를 기준으로 50 내지 500 중량부의 아크릴계 단량체가 포함될 수 있으며, 구체적으로 100 내지 300 중량부의 유기 단량체가 포함될 수 있다.The polymerizable solution may contain 50 to 500 parts by weight of an acrylic monomer based on 100 parts by weight of the inorganic nanoparticles, specifically, 100 to 300 parts by weight of an organic monomer.

용매의 양은 아크릴계 단량체 100 중량부 기준으로 300 내지 800 중량부일 수 있으며, 구체적으로 400 내지 500 중량부일 수 있으나, 이에 제한받지 않는다.The amount of the solvent may be 300 to 800 parts by weight, specifically 400 to 500 parts by weight, based on 100 parts by weight of the acrylic monomer, but is not limited thereto.

중합성 용액에 무기 나노입자를 분산하기 위해 에너지를 가할 수 있으며, 교반 또는 초음파를 인가할 수 있다. 바람직하게 초음파가 인가될 수 있으며, 5 분 내지 30 분 동안 인가될 수 있으나 이에 제한받지 않는다. 이때 온도는 상온에서 수행될 수 있다.Energy may be applied to disperse the inorganic nanoparticles in the polymerizable solution, and stirring or ultrasonic waves may be applied. Preferably, ultrasound may be applied, but may be applied for 5 to 30 minutes, but is not limited thereto. In this case, the temperature may be performed at room temperature.

(S2) 단계에서는 중합성 용액에 분산된 무기 나노입자의 표면에 상기 아크릴계 단량체의 배위 결합가능한 관능기를 배위 결합시킨다. 배위 결합을 촉진하기 위해서는 바람직하게 초음파가 인가될 수 있으며, 20 분 내지 360 분 동안 수행될 수 있고, 구체적으로 30 분 내지 120 분 수행될 수 있다. 이때 온도는 중합반응을 억제하기 위해 상온에서 수행될 수 있다.In step (S2), the coordinating functional group of the acrylic monomer is coordinated to the surface of the inorganic nanoparticles dispersed in the polymerizable solution. In order to promote coordination bonding, ultrasound may be preferably applied, and may be performed for 20 minutes to 360 minutes, and specifically may be performed for 30 minutes to 120 minutes. At this time, the temperature may be carried out at room temperature to suppress the polymerization reaction.

무기 나노입자와 아크릴계 단량체의 배위 결합이 완료된 후, 선택적으로, 분산액을 교반하는 단계를 더 포함할 수 있다. 교반하는 단계는 100 rpm 내지 1000 rpm에서 수행될 수 있고, 30 분 내지 240 분 동안 수행될 수 있으나, 이에 제한받지 않는다. 기체 분위기는 불활성 분위기일 수 있다.After the coordination of the inorganic nanoparticles and the acrylic monomer is completed, the method may further include, optionally, stirring the dispersion. The stirring may be performed at 100 rpm to 1000 rpm, and may be performed for 30 minutes to 240 minutes, but is not limited thereto. The gas atmosphere may be an inert atmosphere.

(S3) 단계에서는 중합반응을 통해 상기 무기 나노입자의 표면에 고분자 코팅층을 형성한다. 중합반응은 개시제의 투입을 통해 개시될 수 있다.In step (S3), a polymer coating layer is formed on the surface of the inorganic nanoparticles through a polymerization reaction. Polymerization can be initiated through the introduction of an initiator.

개시제로는 라디칼을 생성할 수 있는 개시제라면 제한받지 않고 사용될 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 과산화물계 개시제, 아조계 개시제 또는 산화-환원계 개시제일 수 있다. 과산화물계 개시제로는 예시적으로, 벤조일 퍼옥사이드 또는 규밀 퍼옥사이드일 수 있으며, 아조계 개시제로는 아조디이소부티로니트릴(AIBN)일 수 있고, 산화-환원계 개시제로는 암모늄 퍼설페이트 또는 포타슘 퍼설페이트일 수 있으나, 이는 일 예시일 뿐이므로 이에 제한받지 않는다. 각 개시제에 따른 중합반응 조건은 공지이므로 상세한 기재는 생략한다.As the initiator, any initiator capable of generating radicals may be used without limitation. Specifically, for example, it may be a peroxide-based initiator, an azo-based initiator, or an oxidation-reduction-based initiator. The peroxide-based initiator may be exemplarily benzoyl peroxide or siliconyl peroxide, the azo-based initiator may be azodiisobutyronitrile (AIBN), and the oxidation-reduction-based initiator may be ammonium persulfate or potassium It may be a persulfate, but it is not limited thereto as this is only an example. Since the polymerization reaction conditions according to each initiator are known, detailed description is omitted.

중합반응의 완료 후, 분리 및 정제 단계가 더 포함될 수 있다. 유무기 복합체의 분리를 위해, 상기 (S3) 단계가 완료된 용액에 알코올을 투입하고, 저온 조건에서 원심분리하여 유무기 복합체가 분리될 수 있다. 구체적으로, 상기 알코올은 예시적으로 메탄올 또는 에탄올일 수 있으며, 0 내지 8 ℃의 저온 조건에서 수행될 수 있고, 4000 내지 10,000 rpm의 조건에서 원심분리가 수행될 수 있다. 상기 분리 단계는 복수회 수행되어 정제된 유무기 복합체가 얻어질 수 있다. 원심분리를 통해 얻어진 유무기 복합체는, 선택적으로, 상온에서 건조 및 분쇄공정을 통해 고체상으로 얻어질 수 있다.After completion of the polymerization reaction, separation and purification steps may be further included. For separation of the organic-inorganic complex, alcohol may be added to the solution in which step (S3) is completed, and the organic-inorganic complex may be separated by centrifugation under low temperature conditions. Specifically, the alcohol may be, for example, methanol or ethanol, may be carried out at a low temperature condition of 0 to 8 ℃, centrifugation may be performed under the condition of 4000 to 10,000 rpm. The separation step may be performed multiple times to obtain a purified organic-inorganic complex. The organic-inorganic composite obtained through centrifugation may optionally be obtained as a solid phase through drying and pulverization processes at room temperature.

이하 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명하나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위가 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but these are for describing the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited by the Examples below.

<유무기 복합체의 제조 ><Production of organic-inorganic complex>

배위결합 및 고분자중합이 가능한 단량체로 AAEMA(2-(acetoacetoxy)ethyl methacrylate)를 톨루엔에 투입하고 15 분 동안 초음파를 인가하였다. 이후, AAEMA : 이산화티탄의 중량비가 1 : 1이 되도록 이산화티탄 나노입자(평균 크기 100 nm)를 첨가하여 혼합액을 제조한 후, 1시간동안 초음파를 가하며 교반하여 AAEMA를 이산화티탄 표면에 배위결합시켰다. 이후 초음파가 인가된 혼합액을 500 rpm으로 교반하며 1 시간동안 질소가스를 주입시킨 뒤, 중합개시제인 아조디이소부티로니트릴(AIBN)을 AAEMA : 중합개시제의 중량비가 1:0.2가 되도록 첨가한 후, 500 rpm으로 교반하며 80 ℃에서 18 시간 동안 반응시켜, p-AAEMA(poly(2-(acetoacetoxy)ethyl methacrylate))로 코팅된 이산화티탄 나노입자인 유무기 복합체를 제조하였다. 반응이 완료된 액에 에탄올을 실온 첨가하여 8000 rpm, 4 ℃ 조건에서 20 분간 원심분리하는 과정을 3 회 반복하여 제조된 유무기 복합체를 회수하였으며, 회수된 유무기 복합체를 실온에서 건조 및 분쇄하였다. 이하, 실시예 1에서 제조된 유무기 복합체는 T1A1으로도 통칭될 수 있다.AAEMA (2-(acetoacetoxy)ethyl methacrylate) as a monomer capable of coordination bonding and polymer polymerization was added to toluene and ultrasonic wave was applied for 15 minutes. Thereafter, titanium dioxide nanoparticles (average size 100 nm) were added to prepare a mixed solution by adding titanium dioxide nanoparticles (average size 100 nm) so that the weight ratio of AAEMA: titanium dioxide was 1:1, and then AAEMA was coordinated to the titanium dioxide surface by stirring while applying ultrasonic waves for 1 hour. . Then, after stirring the ultrasonically applied mixture at 500 rpm and injecting nitrogen gas for 1 hour, azodiisobutyronitrile (AIBN), a polymerization initiator, was added so that the weight ratio of AAEMA: polymerization initiator was 1:0.2. , and reacted at 80° C. for 18 hours with stirring at 500 rpm, to prepare an organic-inorganic composite of titanium dioxide nanoparticles coated with p-AAEMA (poly(2-(acetoacetoxy)ethyl methacrylate)). Ethanol was added to the reaction solution at room temperature, followed by centrifugation at 8000 rpm and 4 ° C. for 20 minutes three times to recover the prepared organic-inorganic composite, and the recovered organic-inorganic composite was dried and pulverized at room temperature. Hereinafter, the organic-inorganic composite prepared in Example 1 may be collectively referred to as T1A1.

이산화티탄 : AAEMA의 중량비를 1 : 2로 혼합한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유무기 복합체를 제조하였다. 이하, 실시예 2에서 제조된 유무기 복합체는 T1A2로도 통칭될 수 있다.An organic-inorganic composite was prepared in the same manner as in Example 1, except that titanium dioxide: AAEMA was mixed in a weight ratio of 1: 2. Hereinafter, the organic-inorganic composite prepared in Example 2 may be collectively referred to as T1A2.

이산화티탄 : AAEMA의 중량비를 1 : 3으로 혼합한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 유무기 복합체를 제조하였다. 이하, 실시예 3에서 제조된 유무기 복합체는 T1A3로도 통칭될 수 있다.An organic-inorganic composite was prepared in the same manner as in Example 1, except that titanium dioxide: AAEMA was mixed in a weight ratio of 1:3. Hereinafter, the organic-inorganic composite prepared in Example 3 may be collectively referred to as T1A3.

도 1은 코팅되기 전의 이산화티탄 나노입자(도 1(a), (b)), 실시예 1에서 제조된 유무기 복합체(도 1(c), (d)), 실시예 2에서 제조된 유무기 복합체(도 1(e), (f)) 및 실시예 3에서 제조된 유무기 복합체(도 1(g), (h))를 관찰한 투과주사현미경 사진이다. 투과주사현미경 관찰 결과, 결함없이 나노입자 표면 전 영역을 감싸며, 수 나노미터 수준의 균일한 두께로 고분자 코팅층이 형성된 것을 알 수 있다. 또한, 1 nm 수준의 극히 얇은 막인 경우에도 온전하게 연속적이며 균일한 막 형태로 나노입자의 표면을 감싸는 고분자 코팅층이 형성된 것을 알 수 있다. 또한, 나노입자가 서로 입계를 이루며 응집된 경우에도, 응집에 의해 생성된 깊고 날카로운 홈까지도 결함없이 완전하게 감씨는 고분자 코팅층이 형성된 것을 알 수 있다.1 is a titanium dioxide nanoparticle before coating (FIGS. 1 (a), (b)), the organic-inorganic composite prepared in Example 1 (FIG. 1 (c), (d)), whether or not prepared in Example 2 It is a transmission scanning microscope image of the organic-inorganic composite (FIG. 1(g), (h)) prepared in Example 3 (FIG. 1(e), (f)) and the organic-inorganic composite. As a result of observation with a transmission scanning microscope, it can be seen that the polymer coating layer was formed with a uniform thickness of several nanometers, covering the entire surface of the nanoparticles without defects. In addition, even in the case of an extremely thin film of 1 nm level, it can be seen that a polymer coating layer surrounding the surface of the nanoparticles is formed in an intact continuous and uniform film form. In addition, it can be seen that even when nanoparticles are agglomerated forming grain boundaries with each other, a polymer coating layer is formed that completely seals even deep and sharp grooves created by aggregation without defects.

도 2는 투과전자현미경 분석을 통해, 실시예 1 내지3에서 제조된 유무기 복합체의 고분자 코팅층 두께(평균 두께)를 측정 도시한 도면이다. 도 1 및 도 2에서 알 수 있듯이, 단지 무기 나노입자 대비 투입되는 단량체의 양을 조절함으로써 nm 수준으로 막의 두께가 제어되는 것을 알 수 있다. 2 is a view showing the measurement of the polymer coating layer thickness (average thickness) of the organic-inorganic composites prepared in Examples 1 to 3 through transmission electron microscopy analysis. As can be seen from FIGS. 1 and 2 , it can be seen that the thickness of the film is controlled at the nm level by only controlling the amount of the monomer input compared to the inorganic nanoparticles.

도 3은 실시예 3에서 제조된 유무기 복합체(T1A3)의 표면(실선) 및 AAEMA(점선)의 푸리에 변환 적회선 분광 분석 결과를 도시한 도면이다. 도 3에서 알 수 있듯이, 제조된 유무기 복합체 표면에서 메타크릴레이트의 이중결합 탄소가 감소하여, AAEMA의 중합이 이루어졌음을 확인할 수 있다. 마찬가지로, 1602 및 1509 cm-1의 베타케토에스터 기에 의한 피크가 감소된 것으로부터, 베타케토에스터 기가 이산화티탄(티타늄 금속 성분)에 화학 결합한 것을 확인할 수 있다. 3 is a view showing the results of Fourier transform integrative spectroscopy analysis of the surface (solid line) and AAEMA (dotted line) of the organic-inorganic composite (T1A3) prepared in Example 3; As can be seen in FIG. 3 , the double bond carbon of methacrylate was decreased on the surface of the prepared organic-inorganic composite, and it could be confirmed that the polymerization of AAEMA was made. Similarly, it can be confirmed that the beta-ketoester group is chemically bonded to titanium dioxide (titanium metal component) from the reduced peaks of the beta-ketoester groups of 1602 and 1509 cm -1 .

도 4는 실시예 2에서 제조된 유무기 복합체(T1A2)의 광촉매 활성 억제 테스트 결과(도 3의 T1A2(anatase))를 도시한 도면이다. 광촉매 활성 억제 테스트시, 증류수 160 mL에 유무기 복합체 0.4 g 및 20 ppm이 되도록 메틸렌 블루(methylene blue)를 혼합한 혼합액에 10 분간 초음파를 가하며 교반하여 유무기 복합체 표면에 메틸렌 블루를 흡착시키고, 이후, 자외선(254 nm, 8 W)을 연속 조사하며 15 분 간격으로 1 시간까지 샘플을 채취하되, 채취된 샘플을 바로 원심분리(12,000 rpm, 3 min)하여 흡광도(664 nm)를 측정하였다. 이때 자외선조사전 흡광도 값(Ao)과 자외선조사시간에 따른 흡광도 값(Ac)의 비로 광촉매활성을 평가하였다. 비교를 위해 유무기 복합체 대신 실시예 2에서 무기 나노입자로 사용된 아나타제 구조의 이산화티탄 나노입자에 동일 방법으로 메틸린 블루를 흡착시키고 자외선을 연속 조사하여 이산화티탄의 광촉매활성(도 4의 Non coating(anatase))을 같이 평가하였다. 4 is a view showing the photocatalytic activity inhibition test result (T1A2 (anatase) of FIG. 3) of the organic-inorganic complex (T1A2) prepared in Example 2; During the photocatalytic activity inhibition test, ultrasonic waves were applied for 10 minutes to a mixture of 0.4 g of organic-inorganic complex and methylene blue to 20 ppm in 160 mL of distilled water, followed by stirring to adsorb methylene blue to the surface of the organic-inorganic complex, and then , UV (254 nm, 8 W) was continuously irradiated, and samples were collected at 15-minute intervals for up to 1 hour, and the collected samples were immediately centrifuged (12,000 rpm, 3 min) to measure absorbance (664 nm). At this time, the photocatalytic activity was evaluated by the ratio of the absorbance value (Ao) before UV irradiation and the absorbance value (Ac) according to the UV irradiation time. For comparison, methylin blue was adsorbed to titanium dioxide nanoparticles of anatase structure used as inorganic nanoparticles in Example 2 instead of organic-inorganic composites in the same manner and continuously irradiated with ultraviolet rays to induce photocatalytic activity of titanium dioxide (Non coating in FIG. 4 ). (anatase)) was evaluated as well.

도 4에서 알 수 있듯이, 코팅되지 않은 이산화티탄 나노입자의 경우 단지 15 분 동안 자외선이 조사되어도 이산화티탄의 광촉매활성에 의해 약 8% 정도의 메틸렌 블루가 분해된 것을 알 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유무기 복합체의 경우, 이산화티탄의 광촉매활성이 전혀 나타나지 않아, 60 분의 자외선 연속 조사시에도 메틸렌 블루의 흡광도가 자외선 조사 전과 실질적으로 동일한 것을 알 수 있다. 즉, 도 4를 통해 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 유무기 복합체는 광촉매활성이 100%에 가깝게 완전히 억제된 것을 확인할 수 있다. 100%에 이르는 광촉매 활성 억제는 고분자 코팅층이 결함없이 완전하게 무기 나노입자의 표면을 감쌈으로써 가능한 것이다.As can be seen from FIG. 4 , in the case of uncoated titanium dioxide nanoparticles, it can be seen that about 8% of methylene blue was decomposed by the photocatalytic activity of titanium dioxide even when UV light was irradiated for only 15 minutes. However, in the case of the organic-inorganic composite prepared according to an embodiment of the present invention, the photocatalytic activity of titanium dioxide does not appear at all, so it can be seen that the absorbance of methylene blue is substantially the same as before ultraviolet irradiation even during continuous ultraviolet irradiation for 60 minutes. have. That is, it can be confirmed that the photocatalytic activity of the organic-inorganic composite prepared according to an embodiment of the present invention is completely suppressed close to 100% through FIG. 4 . The inhibition of photocatalytic activity up to 100% is possible because the polymer coating layer completely covers the surface of the inorganic nanoparticles without defects.

도 5는 실시예 1 내지 3에서 제조된 유무기 복합체의 분산성 및 분산안정성을 테스트한 결과로, 유무기 복합체 수분산액에서의 시간에 따른 입도분포 및 PDI(polydispersity index)분석 값을 도시한 도면이다. 분산 안정성 테스트는 증류수에 유무기 복합체를 0.001 wt%로 분산하여, 1 일 방치 후, 4 일 방치 후, 및 7 일 방치 후 입도분포를 측정하였다. 중첩 도시된 입도 분포 그래프에서 검정 선은 1 일, 파랑 선은 4 일 빨간선은 7 일 후를 의미한다. 비교를 위해 유무기 복합체 대신 실시예에서 무기 나노입자로 사용된 아나타제 구조의 이산화티탄 나노입자를 증류수에 분산시켜 동일 방법으로 분산 안정성을 테스트하였다(도 5의 Non coating).5 is a result of testing the dispersibility and dispersion stability of the organic-inorganic composites prepared in Examples 1 to 3, showing the particle size distribution and PDI (polydispersity index) analysis values according to time in the organic-inorganic composite aqueous dispersion to be. In the dispersion stability test, the organic-inorganic complex was dispersed in distilled water at 0.001 wt%, and the particle size distribution was measured after leaving it for 1 day, leaving it for 4 days, and leaving it for 7 days. In the superimposed particle size distribution graph, the black line indicates 1 day, the blue line indicates 4 days, and the red line indicates 7 days later. For comparison, the titanium dioxide nanoparticles having anatase structure used as inorganic nanoparticles in Examples instead of organic-inorganic composites were dispersed in distilled water to test dispersion stability in the same manner (Non coating in FIG. 5).

코팅되지 않은 이산화티탄 나노입자의 경우 다분산(polydispersion) 형태를 나타내며, 시간 경과에 따라 입자 크기 변화율이 큰 것을 알 수 있다. 그러나, 실시예 1 내지 3인 T1A1, T1A2, T1A3은 각각 단분산(monodispersity) 형태를 나타내며, 시간이 흘러도 입도 분포의 변화가 거의 발생하지 않음을 알 수 있다. 이는 결함이 없는 고분자 코팅층에 의해 나노입자의 응집이 억제되고 분산안정성이 향상되었음을 입증하는 결과이다It can be seen that the uncoated titanium dioxide nanoparticles exhibit a polydispersion form, and the particle size change rate with time is large. However, it can be seen that Examples 1 to 3, T1A1, T1A2, and T1A3, each exhibit monodispersity, and little change in particle size distribution occurs even with time. This is a result proving that the aggregation of nanoparticles is suppressed and dispersion stability is improved by the polymer coating layer without defects.

입자의 표면전위는 입자사이의 반발력의 강도를 의미하며, 이는 분산안정성을 나타내는 지표가 된다. 증류수에 0.0025 중량%로 유무기 복합체(또는 이산화티탄 나노입자)를 분산시킨 후, 제타전위(zeta potential)를 측정하였다. 그 결과, pH 10의 조건에서 고분자로 코팅되지 않은 이산화티탄 나노입자의 제타 전위는 -26.42 mV였으며, T1A1의 제타 전위는 -37.82 mV, T1A2의 제타 전위는 -41.52 mV, T1A3의 제타 전위는 -45.37 mV였다. 또한, 실시예 1에서 제조된 T1A1에 대해 pH를 변화시키며 제타 전위를 측정한 결과, pH 4에서는 -4.81 mV, pH 7에서는 -26.94 mV, pH 10에서는 -37.82 mV의 제타 전위값을 가졌다. The surface potential of the particles means the strength of the repulsive force between the particles, which is an indicator of dispersion stability. After dispersing the organic-inorganic complex (or titanium dioxide nanoparticles) at 0.0025 wt% in distilled water, the zeta potential was measured. As a result, at pH 10, the zeta potential of the titanium dioxide nanoparticles not coated with the polymer was -26.42 mV, the zeta potential of T1A1 was -37.82 mV, the zeta potential of T1A2 was -41.52 mV, and the zeta potential of T1A3 was - 45.37 mV. In addition, as a result of measuring the zeta potential by changing the pH for T1A1 prepared in Example 1, the zeta potential value was -4.81 mV at pH 4, -26.94 mV at pH 7, and -37.82 mV at pH 10.

제타 전위 측정값을 통해, 본 발명에 따른 유무기 복합체가 무기 나노입자보다 큰 제타 포텐셜을 가져, 보다 강한 입자간 반발력에 의해 향상된 분산성과 분산 안정성을 가짐을 알 수 있다. 또한, 코팅층의 두께가 두꺼워질수록, 분산 매질이 염기에 가까워질수록 표면전위가 증가하여 향상된 분산성과 분산 안정성을 가짐을 알 수 있다. Through the zeta potential measurement value, it can be seen that the organic-inorganic composite according to the present invention has a greater zeta potential than the inorganic nanoparticles, and thus has improved dispersibility and dispersion stability due to stronger interparticle repulsion. In addition, it can be seen that as the thickness of the coating layer increases, the surface potential increases as the dispersion medium approaches the base, resulting in improved dispersibility and dispersion stability.

이러한 제타 전위 측정 결과는 일 실시예에 따라 제조된 유무기 복합체가 고분자 코팅층의 무결함성(무결성)과 이온화에 의해, 유무기 복합체 간 반발력이 증가되어 향상된 분산성과 분산안정성을 가짐을 증명하는 것이다. These zeta potential measurement results prove that the organic-inorganic composite prepared according to an embodiment has improved dispersibility and dispersion stability by increasing the repulsive force between the organic-inorganic composites by the defect-free (integrity) and ionization of the polymer coating layer.

도 6은 유사한 제타전위값에서 실시예에서 제조된 유무기 복합체의 분산성과, 이산화티탄 나노입자의 분산성을 관찰한 광학 사진이다. 상세하게, 도 6에서 Non coating으로 도시된 광학 사진은 증류수에 50 중량%로 이산화티탄 나노입자를 혼합하고 pH를 10으로 조절한 경우이며, 도 6의 T1A1은 증류수에 50 중량%로 실시예 1에서 제조된 유무기 복합체를 혼합하고 pH를 7로 조절한 경우이다.6 is an optical photograph observing the dispersibility of the organic-inorganic composite prepared in Examples and the dispersibility of titanium dioxide nanoparticles at similar zeta potential values. In detail, the optical photograph shown as non-coating in FIG. 6 is when titanium dioxide nanoparticles were mixed in distilled water at 50 wt% and pH was adjusted to 10, and T1A1 in FIG. 6 was 50 wt% in distilled water Example 1 This is a case where the organic-inorganic complex prepared in . was mixed and the pH was adjusted to 7.

앞선 제타전위 테스트에서, pH 10에서의 이산화티탄 나노입자 제타 전위는 -26.42 mV이고, pH 7에서의 T1A1 제타전위는 -26.94 mV로 거의 동일하다. 이는, pH 10에서의 이산화티탄 나노입자와 pH 7에서의 T1A1이 거의 동일한 표면 전하 상태를 가짐을 의미하는 것이다. In the previous zeta potential test, the zeta potential of titanium dioxide nanoparticles at pH 10 was -26.42 mV, and the T1A1 zeta potential at pH 7 was almost the same as -26.94 mV. This means that the titanium dioxide nanoparticles at pH 10 and T1A1 at pH 7 have almost the same surface charge state.

그러나, 도 6의 결과에서 알 수 있듯이, 유사한 제타 전위값을 가짐에도 불구하고 이산화티탄 나노입자는 겔화이 발생하여 흐름성을 상실하였으나, 일 실시예에 따라 제조된 유무기 복합체의 경우 원활한 흐름성을 가짐을 알 수 있다. 이를 통해, 표면 전위(이온화)는 분산성에 영향을 줄 수 있으나, 표면 전위(이온화)보다도 코팅층의 무결성이 분산성에 더 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있다. However, as can be seen from the results of FIG. 6 , despite having a similar zeta potential value, the titanium dioxide nanoparticles lost flowability due to gelation, but in the case of the organic-inorganic composite prepared according to an embodiment, smooth flowability can be seen to have Through this, it can be seen that the surface potential (ionization) can affect the dispersibility, but the integrity of the coating layer has a greater effect on the dispersibility than the surface potential (ionization).

도 7은 수상(증류수, 도 7(a)) 및 유상(스쿠알렌, 도 7(b)) 중, 고농도 조건(50 중량%)에서 일 실시예에 따라 제조된 유무기 복합체(T1A1)의 분산성을 관찰한 광학 사진이다. 비교를 위해 유무기 복합체 대신 고분자 코팅층이 형성되지 않은 이산화티탄 나노입자(Non coating, TiO2)의 분산성을 관찰한 사진 또한 같이 도시하였다.Figure 7 is an aqueous phase (distilled water, Figure 7 (a)) and an oil phase (squalene, Figure 7 (b)), the organic-inorganic complex (T1A1) prepared according to an embodiment under a high concentration condition (50 wt%) dispersibility of is an optical photograph of the observation. For comparison, a photograph observing the dispersibility of titanium dioxide nanoparticles (Non coating, TiO 2 ) without a polymer coating layer instead of an organic-inorganic composite is also shown.

도 7에서 알 수 있듯이, 이산화티탄 나노입자는 겔화가 발생하여 흐름성을 갖지 않으나, 실시예로 제조된 유무기 복합체 중 가장 얇은 두께의 코팅층이 형성되어 상대적으로 작은(절대값이 작은) 음의 제타 전위를 갖는 T1A1임에도 불구하고, 50 중량%라는 극히 높은 함량에서도, 수상 및 유상 모두에서 흐름성을 갖는 것을 알 수 있다. As can be seen from FIG. 7 , the titanium dioxide nanoparticles do not have flowability due to gelation, but a coating layer of the thinnest thickness among the organic-inorganic composites prepared in Examples is formed, resulting in a relatively small (small absolute value) negative It can be seen that, despite T1A1 having a zeta potential, it has flowability in both the aqueous phase and the oil phase even at an extremely high content of 50 wt%.

도 8은 일 실시예에 따라 제조된 유무기 복합체에서 고분자 코팅층의 두께에 따른 유무기 복합체 분말의 색상 변화를 관찰한 광학 사진이며, 비교를 위해, 고분자 코팅층이 형성되지 않은 이산화티탄 나노입자(Non coating) 분말의 색상 또한 같이 관찰하였다. 아래의 표 1은 이산화티탄 나노입자, T1A1, T1A2 및 T1A3 분체 각각의 CIE 1976 L*a*b* 색 공간에 따른 색상을 측정 정리한 것이다.8 is an optical photograph of observing the color change of the organic-inorganic composite powder according to the thickness of the polymer coating layer in the organic-inorganic composite prepared according to an embodiment, and for comparison, titanium dioxide nanoparticles without a polymer coating layer (Non coating) The color of the powder was also observed. Table 1 below is a summary of the colors measured according to the CIE 1976 L*a*b* color space of titanium dioxide nanoparticles, T1A1, T1A2, and T1A3 powder, respectively.

Figure 112020046237828-pat00003
Figure 112020046237828-pat00003

도 8 및 표 1에서 알 수 있듯이, 고분자 코팅층의 두께가 1 내지2 nm 수준에서 7 내지8 nm 수준으로 증가함에 따라 붉은색과 노란색이 진해지며, 동양인의 피부색과 유사한 색상을 나타냄을 알 수 있다. As can be seen in Figure 8 and Table 1, as the thickness of the polymer coating layer increases from 1 to 2 nm to 7 to 8 nm, the red and yellow darkens, and it can be seen that the color similar to the skin color of Asians is shown. .

또한, 고분자 코팅층의 두께가 두꺼워지며 연한 미색에서 연한 살구색과 진한 살구색까지 색깔이 변화되어, 넓은 색상 스펙트럼을 가짐을 알 수 있으며, 단지 고분자 코팅층의 두께를 제어함으로써 유무기 복합체의 색상이 조절될 수 있음을 알 수 있다. In addition, as the thickness of the polymer coating layer becomes thicker, the color changes from light off-white to light apricot and dark apricot, indicating that it has a wide color spectrum, and the color of the organic-inorganic composite can be controlled only by controlling the thickness of the polymer coating layer. It can be seen that there is

이는, 본 발명에 따른 유무기 복합체를 이용하는 경우 별도의 색소를 첨가하지 않고도 화장료 조성물에서 목적하는 색상을 구현할 수 있어, 색소 없는 메크업 제품 등에 매우 효과적으로 응용될 수 있음을 지시하는 것이다. This indicates that when the organic-inorganic composite according to the present invention is used, a desired color can be realized in a cosmetic composition without adding a separate pigment, and thus it can be very effectively applied to makeup products without a pigment.

고분자 코팅층의 두께에 따른 유무기 복합체 분체의 색상 변화는 고분자 코팅층의 두께에 따라 유무기 복합체의 가시광 흡수(또는 반사) 특성이 달라짐을 의미한다.The color change of the organic-inorganic composite powder according to the thickness of the polymer coating layer means that the visible light absorption (or reflection) characteristics of the organic-inorganic composite vary according to the thickness of the polymer coating layer.

도 9는 실시예 1 내지 3 및 이산화티탄 나노입자(non coating) 분체 각각의 확산반사스펙트럼(diffuse reflectance spectra)을 도시한 도면이다. 9 is a view showing the diffuse reflectance spectra of Examples 1 to 3 and titanium dioxide nanoparticles (non coating) powder, respectively.

도 8의 색상 변화에서 고분자 코팅층의 두께가 두꺼워짐에 따라 붉은색과 노란색이 증가하여, 녹색 광(520 내지 570 nm)과 청색 광(380 내지 500 nm)의 흡수율이 증가할 것으로 예측될 수 있다.In the color change of FIG. 8, as the thickness of the polymer coating layer increases, red and yellow colors increase, so it can be predicted that the absorption rates of green light (520 to 570 nm) and blue light (380 to 500 nm) increase. .

도 9의 확산반사스펙트럼은 이러한 색상 변화에 의해 예측된 바에 부합하는 것으로, 고분자 코팅층의 두께가 두꺼워질수록 380 nm 내지 500 nm 부근의 광흡수가 크게 증가하는 것을 확인할 수 있었다. The diffuse reflection spectrum of FIG. 9 corresponds to that predicted by this color change, and it was confirmed that as the thickness of the polymer coating layer increased, the light absorption in the vicinity of 380 nm to 500 nm increased significantly.

이러한 청색 광 차단능은, 본 발명에 따른 유무기 복합체가 블루 라이트 차단을 목적으로 하는 제품에 매우 효과적으로 응용될 수 있음을 지시하는 것이며, 나아가, 자외선 차단 및 블루 라이트 차단이 동시 가능한 고 기능성 소재임을 지시하는 것이다. This blue light blocking ability indicates that the organic-inorganic composite according to the present invention can be very effectively applied to products for the purpose of blocking blue light, and furthermore, that it is a high-functional material capable of blocking UV light and blocking blue light at the same time. is to direct

도 10은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 유무기 복합체 T1A1 수분산액과 표면처리하지 않은 대조군(Non coating) 수분산액의 수분산 안정성 결과를 도시한 것이다. 10 is a view showing the water dispersion stability results of the organic-inorganic composite T1A1 aqueous dispersion prepared according to Example 1 of the present invention and the control (Non coating) aqueous dispersion without surface treatment.

50 중량%로 포함된 유무기 복합체 T1A1 수분산액과 50 중량%로 포함된 표면처리하지 않은 대조군(Non coating) 수분산액을 증류수에 각각 1 중량%로 분산하여 교반하고, 24 시간 동안 분산 안정도를 측정 비교하였다. An aqueous dispersion of organic-inorganic complex T1A1 containing 50% by weight and an aqueous dispersion of non-coating containing 50% by weight were dispersed in distilled water at 1% by weight, respectively, and stirred, and dispersion stability was measured for 24 hours. compared.

분산 안정도는 Turbiscan으로 분석하였다. 구체적으로, 수분산된 시료를 25 ℃ 조건에서 24 시간 동안 한 시간 간격으로 880 nm 파장에서 투과도(Transmittance; T)와 산란(Back scattering; BS) 강도를 측정하여 분석하였다. 측정 시료는 측정 직전에 진탕 교반하고 3 분간 초음파를 가하여 분산한 뒤 투과도와 산란강도를 측정하였다. 입자 분산상에서 시간에 따라 입자의 응집이 발생되면 시료의 투과도(T)에 변화가 나타나며, 응집된 입자의 침강에 의해 시료 용기의 높이차에 대하여 산란 강도의 기울기가 발생하게 된다.The dispersion stability was analyzed by Turbiscan. Specifically, the water-dispersed sample was analyzed by measuring transmittance (T) and back scattering (BS) intensity at a wavelength of 880 nm at one hour intervals for 24 hours at 25 °C. The measurement sample was shaken and stirred immediately before measurement and dispersed by applying ultrasonic waves for 3 minutes, and then transmittance and scattering intensity were measured. When aggregation of particles occurs over time in the particle dispersion phase, a change in the transmittance (T) of the sample appears, and a gradient of the scattering intensity is generated with respect to the height difference of the sample container due to sedimentation of the agglomerated particles.

도 10을 참조하면, X축은 시료 용기의 바닥에서부터 상층부까지의 높이를 의미하며, 좌측부터 우측 방향이 바닥부터 상층부의 높이 방향을 의미한다. 도 10의 (a)는 대조군(Non-coating)의 분산안정도 측정결과로서, 상단의 그림은 투과도 결과이며, 하단의 그림은 산란 결과이다. 각각의 그림에서 푸른색이 0 시간에 측정된 결과이며, 붉은색으로 갈수록 시간이 경과하면서 측정된 결과를 의미한다.Referring to FIG. 10 , the X axis means the height from the bottom to the upper layer of the sample container, and the left to right direction means the height direction from the bottom to the upper layer. 10 (a) is the dispersion stability measurement result of the control (Non-coating), the upper figure is the transmittance result, the lower figure is the scattering result. In each figure, blue indicates results measured at time 0, and red indicates results measured over time.

도 10의 (a)에서 확인할 수 있듯이, 표면처리하지 않은 대조군은 시간 경과에 따라 투과도에서 큰 변화를 나타내며, 산란 결과에서도 전 영역대에서의 Mie 산란(입자크기 0.6 μm 이상) 증가(global backscattering)가 매우 빠르고 뚜렷하게 나타났다. 이는 대조군의 시료가 시간 경과에 따라 분산 안정도가 크게 떨어지며 응집 현상이 크게 발생함을 시사하는 것이다. 이에 비해 유무기 복합체 T1A1 수분산액의 경우 시간 경과에 따라 투과도가 거의 일정하게 나타났으며, 산란 결과에서도 시간경과에 따라 서서히 Mie 산란이 관찰되었으나 시료의 전체적인 분산안정도는 대조군에 비해 매우 현저하게 높음을 보여주었다.As can be seen in (a) of FIG. 10, the control group without surface treatment showed a large change in transmittance over time, and even in the scattering results, Mie scattering (particle size of 0.6 μm or more) increased in the entire region (global backscattering) appeared very quickly and clearly. This suggests that the dispersion stability of the control sample greatly decreased over time and aggregation phenomenon occurred significantly. In contrast, in the case of the organic-inorganic complex T1A1 aqueous dispersion, the transmittance was almost constant over time, and Mie scattering was observed gradually over time in the scattering results, but the overall dispersion stability of the sample was significantly higher than that of the control. showed

<유무기 복합체를 포함하는 W/O 에멀젼 제형의 화장료 조성물 제조><Preparation of cosmetic composition of W/O emulsion formulation containing organic-inorganic complex>

실시예 1 내지 3의 복합체의 구체 응용 예시로서 하기 표 2에 따라 화장료 조성물의 제형을 제조하였다. 제형화는 W/O 에멀젼 제형의 화장료 조성물에서 알려진 통상적인 방법을 사용하였다. 상세하게, 표 2의 조성에 따라 유상성분과 분체성분을 75 ℃에서 균일하게 혼합하고, 이와 별도로 수상성분을 75 ℃에서 균일하게 혼합하였다. 이후, 75 ℃의 온도를 유지한 상태에서 수상 성분 혼합물을 교반하며 유상성분과 분체성분의 혼합물 투입하여 W/O 에멀젼을 제조하였다.As a specific application example of the complexes of Examples 1 to 3, formulations of cosmetic compositions were prepared according to Table 2 below. Formulation used a conventional method known in the cosmetic composition of the W / O emulsion formulation. In detail, according to the composition of Table 2, the oil phase component and the powder component were uniformly mixed at 75 °C, and separately, the aqueous phase component was uniformly mixed at 75 °C. Thereafter, while maintaining the temperature of 75 ℃ while stirring the aqueous phase component mixture, the mixture of the oil phase component and the powder component was added to prepare a W/O emulsion.

(단위: 중량%)(Unit: % by weight) 구분division 성분ingredient 제형예 1Formulation Example 1 제형예 2Formulation Example 2 제형예 3Formulation Example 3 제형비교예 1Formulation Comparative Example 1 유상성분oily ingredients 부틸렌글라이콜디카프릴레이트/디카프레이트Butylene Glycol Dicaprylate/Dicaprate 66 66 66 66 유상성분트리이소노나노인Oily component triisononanoin 44 44 44 44 유상성분옥틸메톡시신나메이트Oily component octyl methoxycinnamate 55 55 55 55 유상성분사이클로펜타실록산/사이클로헥사실록산Oily component cyclopentasiloxane/cyclohexasiloxane 1515 1515 1515 1515 유상성분트리데실트리멜리테이트Oily component tridecyl trimellitate 33 33 33 33 유상성분디메치콘/비닐디메치콘크로스폴리머/사이클로펜타실록산/사이클로헥사실리콘Oil phase component dimethicone/vinyldimethicone crosspolymer/cyclopentasiloxane/cyclohexasilicone 22 22 22 22 유상성분라우릴피이지-9폴리디메칠실록시에칠디메치콘Oily Ingredients Lauryl PEG-9 Polydimethylsiloxyethyl Dimethicone 7.57.5 7.57.5 7.57.5 7.57.5 유상성분디스테아디모늄헥토하이트Oily component disteadimonium hectorite 1.11.1 1.11.1 1.11.1 1.11.1 유상성분파라옥시안식향산에스텔Oily ingredient paraoxybenzoate ester 적량appropriate amount 적량appropriate amount 적량appropriate amount 적량appropriate amount 유상성분정제수Oil-based purified water To 100To 100 To 100To 100 To 100To 100 To 100To 100 수상성분award-winning ingredients 부틸렌글리콜butylene glycol 5.05.0 5.05.0 5.05.0 5.05.0 수상성분디소듐 EDTAAqueous ingredient disodium EDTA 적량appropriate amount 적량appropriate amount 적량appropriate amount 적량appropriate amount 수상성분TEAAward-winning TEA 적량appropriate amount 적량appropriate amount 적량appropriate amount 적량appropriate amount 수상성분이미다졸리디닐우레아Aqueous ingredient imidazolidinyl urea 적량appropriate amount 적량appropriate amount 적량appropriate amount 적량appropriate amount 분체성분powder component T1A1T1A1 55 -- -- -- T1A2T1A2 -- 55 -- -- T1A3T1A3 -- -- 55 -- 이산화티탄 나노입자titanium dioxide nanoparticles -- -- -- 55

<유무기 복합체를 포함하는 페이스 파우더 제형의 화장료 조성물 제조><Preparation of cosmetic composition of face powder formulation containing organic-inorganic complex>

하기 표 3의 조성으로 페이스 파우더 제형의 화장료 조성물을 통상적인 방법을 사용하여 제조하였다. 상세하게, 표 3의 조성에 따라 분체 성분 헨셀믹서로 30 분간 혼합하고, 유상성분을 80 ℃로 가온하여 균일하게 용해하였다. 분체성분을 혼합하면서 유상성분 용해물을 스프레이 분무로 투입한 후 30 분간 혼합하고, 분쇄기로 분쇄 및 여과하여 파우더 제형의 화장료 조성물을 제조하였다.A cosmetic composition of a face powder formulation was prepared using a conventional method with the composition shown in Table 3 below. In detail, according to the composition of Table 3, the powder components were mixed with a Henschel mixer for 30 minutes, and the oily components were uniformly dissolved by heating to 80 °C. While mixing the powder components, the oily component lysate was added by spray spraying, mixed for 30 minutes, and pulverized and filtered with a grinder to prepare a powdery cosmetic composition.

(단위: 중량%)(Unit: % by weight) 구분division 성분ingredient 제형예 4Formulation Example 4 제형예 5Formulation Example 5 제형예 6Formulation Example 6 제형 비교예 2Formulation Comparative Example 2 유상성분oily ingredients 폴리글리세릴-2트리이소스테아레이트Polyglyceryl-2 triisostearate 44 44 44 44 유상성분디메티콘Oily component dimethicone 55 55 55 55 유상성분폴리옥시에틸렌하이드로게네이티드캐스터오일Oily component polyoxyethylene hydrogenated castor oil 22 22 22 22 유상성분파라옥시안식향산에스텔Oily ingredient paraoxybenzoate ester 적량appropriate amount 적량appropriate amount 적량appropriate amount 적량appropriate amount 분체성분powder component 탈크(디메치콘처리)Talc (dimethicone treatment) To 100To 100 To 100To 100 To 100To 100 To 100To 100 분체성분마이카(디메치콘처리)Powder mica (dimethicone treatment) 3030 3030 3030 3030 분체성분세리사이트(디메치콘처리)Powder component sericite (dimethicone treatment) 2525 2525 2525 2525 분체성분실리카powdery silica 55 55 55 55 T1A1T1A1 55 -- -- -- T1A2T1A2 -- 55 -- -- T1A3T1A3 -- -- 55 -- 이산화티탄 나노입자titanium dioxide nanoparticles -- -- -- 55

<자외선 차단 지수 평가><Evaluation of UV protection index>

실시예 4에서 제조된 제형들의 자외선차단지수(in vistro SPF)를 식약처고시 ‘기능성 화장품 기준 및 시험 방법’ 중 ‘자외선차단기능성시험법’에 따라 측정하였다. 측정방법은 시료를 2 mg/cm² 수준으로 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA;Polymethylmethacrylate) 플레이트에 도포한 후, 15 분간 건조시키고, UV Transmittance Analyzer(Labsphere사)를 이용하여 자외선차단효과를 측정하였다. 자외선차단지수는 5 회 반복 측정하여 평균값으로 하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 도시하였다. 표 4에서 알 수 있듯이, 일 실시예에 따라 제조된 유무기 복합체를 함유하는 제형예 1 내지 3은, 이산화티탄 나노입자를 함유하는 제형 비교예 1보다 자외선차단효과가 더 우수함을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 1 내지 3에서 고분자층의 두께가 두꺼워질수록, 더 높은 자외선차단지수를 갖는 것을 알 수 있다.The UV protection factor (in vistro SPF) of the formulations prepared in Example 4 was measured according to the “UV protection functional test method” among the “Functional Cosmetic Standards and Test Methods” announced by the Ministry of Food and Drug Safety. As for the measurement method, the sample was coated on a polymethylmethacrylate (PMMA; Polymethylmethacrylate) plate at a level of 2 mg/cm², dried for 15 minutes, and the UV-blocking effect was measured using a UV Transmittance Analyzer (Labsphere). The UV protection factor was measured repeatedly 5 times and was taken as an average value, and the results are shown in Table 4 below. As can be seen in Table 4, it was confirmed that Formulation Examples 1 to 3 containing the organic-inorganic composite prepared according to one embodiment had better UV blocking effect than Formulation Comparative Example 1 containing titanium dioxide nanoparticles. In addition, it can be seen that the thicker the polymer layer in Examples 1 to 3, the higher the UV blocking coefficient.

구분division 제형예 1Formulation Example 1 제형예 2Formulation Example 2 제형예 3Formulation Example 3 제형 비교예 1Formulation Comparative Example 1 In vitro SPF In vitro SPF 14.114.1 17.417.4 21.621.6 10.310.3 표준오차standard error 1.251.25 1.371.37 1.511.51 1.361.36

<관능 평가><Sensory evaluation>

실시예 4에서 제조된 제형들에 대한 사용감을 측정하기 위해, 25 ~ 35세 여성 30명을 대상으로 블라인드 테스트를 실시하고, 도포시의 발림성 및 밀착성, 입자뭉침에 대한 평가를 하기 표 5의 평가 기준에 따라 관능 평가하고, 그 평균 값을 하기 표 6에 나타내었다.In order to measure the feeling of use of the formulations prepared in Example 4, a blind test was conducted on 30 women aged 25 to 35, and evaluation of spreadability, adhesion, and particle agglomeration at the time of application was evaluated in Table 5 below. Sensory evaluation was carried out according to the standard, and the average value is shown in Table 6 below.

관능평가 기준Sensory evaluation criteria 평가기준Evaluation standard 1One 매우나쁨very bad 22 나쁨bad 33 보통usually 44 우수Great 55 매우우수very good

평가 결과Evaluation results 구분division 제형예 1Formulation Example 1 제형예 2 Formulation Example 2 제형예 3Formulation Example 3 제형비교예 1Formulation Comparative Example 1 발림성spreadability 55 55 44 33 밀착성adhesion 44 44 44 33 입자뭉침particle agglomeration 55 44 44 22

표 6의 결과와 같이, 제형비교예 1의 경우에는 발림성, 밀착성, 입자 뭉침에서 평균 약 2.7점의 결과로 좋지 않은 결과를 보였다. 반면, 일 실시예에 따라 제조된 유무기 복합체가 함유된 제형예 1 내지 3의 경우에는 모든 항목에서 평균 약 4점 이상의 우수한 결과를 보임을 확인할 수 있었다.As shown in Table 6, in the case of Formulation Comparative Example 1, the average score of about 2.7 points in spreadability, adhesion, and particle agglomeration was poor. On the other hand, in the case of Formulation Examples 1 to 3 containing the organic-inorganic complex prepared according to one embodiment, it was confirmed that the excellent results of about 4 points or more were averaged in all items.

<마찰력 평가><Frictional force evaluation>

실시예 5에서 제조된 페이스파우더들에 대하여 피부도포시의 마찰력을 측정하였다. 마찰력 테스트는, 같은 양의 페이스파우더를 퍼프에 묻혀 인조피부 위에 540 mm/min의 균일한 속도로 도포하고, 각 구간에서의 마찰력을 측정(측정 장치 : SUN RHEOMETER CR500DS)하여, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다. 표 7에서 유무기 복합체가 함유된 페이스 파우더인 제형예 4 내지 6의 경우에 초기 도포 시부터 5 cm 까지 모든 구간에서 제형비교예 2에 비해 마찰력이 현저히 감소되었다. 즉, 유무기 복합체를 함유하는 고상의 화장료 조성물 또한 매우 부드러운 사용감 및 우수한 발림성을 나타냄을 확인할 수 있다.Friction force during skin application was measured for the face powders prepared in Example 5. In the friction test, the same amount of face powder is put on the puff and applied on the artificial skin at a uniform speed of 540 mm/min, and the friction force in each section is measured (measurement device: SUN RHEOMETER CR500DS), and the results are shown in the table below. 7 is shown. In Table 7, in the case of Formulation Examples 4 to 6, which are face powders containing organic-inorganic complexes, frictional force was significantly reduced compared to Formulation Comparative Example 2 in all sections from the initial application to 5 cm. That is, it can be confirmed that the solid cosmetic composition containing the organic-inorganic complex also exhibits a very soft feeling and excellent spreadability.

(마찰력측정값단위 : N)(Unit of friction force measurement: N) 구분division 제형예 4Formulation Example 4 제형예 5Formulation Example 5 제형예 6 Formulation Example 6 제형비교예 2Formulation Comparative Example 2 초기마찰력initial friction force 25.3825.38 25.7125.71 25.2025.20 38.1238.12 1cm 도포1 cm application 22.7022.70 23.0123.01 23.5523.55 31.4531.45 3cm 도포3 cm application 18.8318.83 19.3119.31 19.3619.36 23.6623.66 5cm 도포5 cm application 15.6115.61 15.9515.95 16.4116.41 18.0718.07

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described with specific details and limited examples and drawings, but these are only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, and the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications and variations are possible from these descriptions by those of ordinary skill in the art.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and not only the claims described below, but also all of the claims and all equivalents or equivalent modifications to the claims will be said to belong to the scope of the spirit of the present invention. .

Claims (18)

무기 나노입자; 및 상기 무기 나노입자와 배위 결합가능한 관능기를 곁가지에 포함하는 중합체이며 상기 무기 나노입자를 감싸는 고분자 코팅층;을 포함하되, 상기 고분자 코팅층은 1 내지 10 nm의 두께로 무기 나노입자의 표면에 등각코팅된 유무기 복합체.inorganic nanoparticles; and a polymer comprising a functional group capable of coordinating with the inorganic nanoparticles in a side branch, and a polymer coating layer surrounding the inorganic nanoparticles, wherein the polymer coating layer is conformally coated on the surface of the inorganic nanoparticles to a thickness of 1 to 10 nm organic-inorganic complex. 제 1항에 있어서,
상기 고분자 코팅층은 상기 무기 나노입자와 배위 결합가능한 관능기를 함유하는 단량체가 상기 무기 나노입자 표면에서 인-시츄(in-situ)로 중합된 중합체인 유무기 복합체.
The method of claim 1,
The polymer coating layer is an organic-inorganic composite in which a monomer containing a functional group capable of coordinating with the inorganic nanoparticles is polymerized in-situ on the surface of the inorganic nanoparticles.
제 1항에 있어서,
상기 무기 나노입자는 이산화티탄, 산화아연, 산화철, 산화구리, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화세륨, 산화바륨, 산화세륨, 실리카 및 이들의 복합체에서 하나 이상 선택되는 유무기 복합체.
The method of claim 1,
The inorganic nanoparticles are organic-inorganic composites selected from titanium dioxide, zinc oxide, iron oxide, copper oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, cerium oxide, barium oxide, cerium oxide, silica, and complexes thereof.
제 1항에 있어서,
상기 무기 나노입자의 평균 직경은 10 내지 500 nm인 유무기 복합체.
The method of claim 1,
The inorganic nanoparticles have an average diameter of 10 to 500 nm.
제 1항에 있어서,
상기 중합체는 배위 결합가능한 관능기를 포함하는 아크릴계 단량체로부터 유래된 반복단위를 포함하는 유무기 복합체.
The method of claim 1,
The polymer is an organic-inorganic composite including a repeating unit derived from an acrylic monomer including a coordination-bondable functional group.
제 1항에 있어서,
상기 배위 결합가능한 관능기는 베타케토에스터(β-ketoester) 기인 유무기 복합체.
The method of claim 1,
The coordinating functional group is a beta-ketoester (β-ketoester) group organic-inorganic complex.
제 1항에 있어서,
상기 중합체는 하기 화학식 1로 표시되는 단량체로부터 유래된 반복단위를 포함하는 유무기 복합체.
[화학식 1]
Figure 112020046237828-pat00004

(R1은 수소 또는 (C1-C4)의 알킬기이며, L은 (C1-C10)의 알킬렌, -C(O)-NH-, -C(O)-O-, -O- 및 -NH-C(O)-O-으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 또는 둘의 조합인 2가의 치환기, R2는 (C1-C6)의 알킬기이다)
The method of claim 1,
The polymer is an organic-inorganic composite comprising a repeating unit derived from a monomer represented by the following formula (1).
[Formula 1]
Figure 112020046237828-pat00004

(R 1 is hydrogen or an alkyl group of (C1-C4), L is an alkylene of (C1-C10), -C(O)-NH-, -C(O)-O-, -O- and -NH -C(O)-O- is one or a combination of one or two divalent substituents selected from the group consisting of, R 2 is a (C1-C6) alkyl group)
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 유무기 복합체는 하기 식 1로 표시되는 광촉매 활성을 가지는 유무기 복합체.
[식 1]
Ac/Ao > 0.95
(Ao는 유무기 복합체에 메틸렌 블루(Methylene blue)를 초음파를 가하며 교반하여 유무기 복합체에 흡착시킨 후 기준 파장에서 측정된 흡광도를 의미하고, Ac는 메틸렌 블루가 흡착된 유무기 복합체에 254 nm의 자외선 광을 1시간 동안 조사한 후 기준 파장에서 측정된 흡광도를 의미한다)
According to claim 1,
The organic-inorganic composite is an organic-inorganic composite having a photocatalytic activity represented by the following formula (1).
[Equation 1]
Ac/Ao > 0.95
(Ao is the absorbance measured at the reference wavelength after applying methylene blue to the organic/inorganic complex with ultrasonic waves and stirring it to adsorb it to the organic/inorganic complex, and Ac is the methylene blue adsorbed organic/inorganic complex at 254 nm. It refers to the absorbance measured at the reference wavelength after irradiating ultraviolet light for 1 hour)
제 1항 내지 제 7항 및 제 9항 중 어느 한 항에 따른 유무기 복합체 및 매질을 포함하는 분산액.10. A dispersion comprising the organic-inorganic complex according to any one of claims 1 to 7 and 9 and a medium. 제 10항에 있어서,
상기 유무기 복합체는 분산액 총 중량중 40 중량% 이상으로 포함되고 흐름성을 가지는, 분산액.
11. The method of claim 10,
The organic-inorganic composite is included in 40% by weight or more of the total weight of the dispersion and has flowability, the dispersion.
제 10항에 있어서,
상기 매질은 수성 매질이며, 유무기 복합체의 표면은 음으로 하전되어 수성 매질 내에 균일 분산된 분산액.
11. The method of claim 10,
The medium is an aqueous medium, and the surface of the organic-inorganic composite is negatively charged and uniformly dispersed in the aqueous medium.
제 1항 내지 제 7항 및 제 9항 중 어느 한 항에 따른 유무기 복합체를 함유하는 화장료 조성물.10. A cosmetic composition containing the organic-inorganic complex according to any one of claims 1 to 7 and 9. 제 13항에 있어서
상기 화장료 조성물은 자외선 차단용인 화장료 조성물.
14. The method of claim 13
The cosmetic composition is a cosmetic composition for UV protection.
제 13항에 있어서
상기 화장료 조성물은 조성물 내 무기물 총 중량을 기준으로, 1 내지 50 중량%의 유무기 복합체를 함유하는 화장료 조성물.
14. The method of claim 13
The cosmetic composition is a cosmetic composition containing an organic-inorganic complex in an amount of 1 to 50% by weight, based on the total weight of inorganic substances in the composition.
(S1) 배위 결합가능한 관능기를 포함하는 아크릴계 단량체 및 용매를 포함하는 중합성 용액에 무기 나노입자를 분산시키는 단계;
(S2) 상기 무기 나노입자의 표면에 상기 아크릴계 단량체의 관능기를 배위 결합시키는 단계; 및
(S3) 상기 아크릴계 단량체를 중합하여 상기 무기 나노입자를 감싸는 고분자 코팅층이 형성된 복합체를 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 고분자 코팅층은 1 내지 10 nm의 두께로 무기 나노입자의 표면에 등각코팅된 유무기 복합체의 제조방법.
(S1) dispersing the inorganic nanoparticles in a polymerizable solution containing an acrylic monomer and a solvent including a coordinating functional group;
(S2) coordinating the functional group of the acrylic monomer to the surface of the inorganic nanoparticles; and
(S3) polymerizing the acrylic monomer to prepare a composite in which a polymer coating layer surrounding the inorganic nanoparticles is formed;
The polymer coating layer is a method of manufacturing an organic-inorganic composite conformally coated on the surface of the inorganic nanoparticles to a thickness of 1 to 10 nm.
제 16항에 있어서,
상기 중합성 용액은 무기 나노입자 100 중량부를 기준으로 50 내지 500 중량부의 아크릴계 단량체를 포함하는 복합체의 제조방법.
17. The method of claim 16,
The polymerizable solution is a method for producing a composite comprising 50 to 500 parts by weight of an acrylic monomer based on 100 parts by weight of the inorganic nanoparticles.
제 16항에 있어서,
상기 배위 결합은 초음파를 가하여 이루어지는 것인 복합체의 제조방법.
17. The method of claim 16,
The coordination bond is a method for producing a complex made by applying ultrasonic waves.
KR1020200054442A 2020-05-07 2020-05-07 Organic-inorganic composite, manufacturing method thereof and cosmetic compositions using the same KR102403135B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200054442A KR102403135B1 (en) 2020-05-07 2020-05-07 Organic-inorganic composite, manufacturing method thereof and cosmetic compositions using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200054442A KR102403135B1 (en) 2020-05-07 2020-05-07 Organic-inorganic composite, manufacturing method thereof and cosmetic compositions using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210136341A KR20210136341A (en) 2021-11-17
KR102403135B1 true KR102403135B1 (en) 2022-05-30

Family

ID=78702846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200054442A KR102403135B1 (en) 2020-05-07 2020-05-07 Organic-inorganic composite, manufacturing method thereof and cosmetic compositions using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102403135B1 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101575591B1 (en) * 2013-09-27 2015-12-08 에이스틴 주식회사 / Organic/Inorganic Hybrid Titanium dioxideComplex Cosmetic composition comprising thereof and Method for Preparing the Same
KR101648676B1 (en) 2015-03-13 2016-08-16 (주)아모레퍼시픽 Complex Powder of Porous Polymer Containing Inorganic Powder, Cosmetic Composition Comprising Thereof and the Manufacturing Method Thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Materials, vol 7, 4057-4087 (2014)*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210136341A (en) 2021-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shi et al. Nanoparticles as delivery vehicles for sunscreen agents
KR101936051B1 (en) Composite pigment and method for preparation thereof
JP6100897B2 (en) Composite pigment and preparation method thereof
KR101342231B1 (en) Surface-treating agent surface-treated powder and cosmetic preparation containing same
KR101747661B1 (en) Porous resin particles, method of manufacturing porous resin particles, dispersion liquid, and use of porus resin particles
ES2905098T3 (en) zinc oxide powder, dispersion, paint and cosmetic material
JP2007119374A (en) Cosmetic, nanoparticle for cosmetic and powder for cosmetic
EP3355852B1 (en) Sunscreen compositions
EP1974717B1 (en) Dispersion of fine titanium oxide particles and cosmetic preparation containing the same
Frizzo et al. Simultaneous encapsulation of zinc oxide and octocrylene in poly (methyl methacrylate-co-styrene) nanoparticles obtained by miniemulsion polymerization for use in sunscreen formulations
JP2008545608A (en) Surface-modified metal oxide, process for its production and its use in cosmetic preparations
EP2502966A1 (en) Cosmetic formulations comprising high-sheen non-metallic silver pigments
EP3421097A1 (en) Cosmetic composition comprising an ordered porous material for reducing the visible and/or tactile irregularities of the skin
KR20200014337A (en) Analysis method of hydrophobicity degree of powder, highly hydrophobicity-treated color pigment, and cosmetics containing this
US20130022655A1 (en) Metal Oxide Nanocomposites for UV Protection
DE102010049642A1 (en) Composition, preferably pigment preparation useful in cosmetic preparations, comprises at least a dispersion medium, preferably water, at least a pigment and at least a comb polymer
WO2017130632A1 (en) Surface-treated zinc oxide particles, dispersion liquid, cosmetic, and zinc oxide particles
KR102403135B1 (en) Organic-inorganic composite, manufacturing method thereof and cosmetic compositions using the same
WO2014105613A1 (en) Sunscreen compositions having synergistic combination of titanium dioxide uv filters
JP2020050811A (en) Surface-treated metal oxide particle, dispersion, composition and cosmetic
KR100835865B1 (en) Microfine emulsion containing titanium dioxide and zinc oxide and composition of external application to the skin containing thereof
WO2020067406A1 (en) Surface-treated metal oxide particles, liquid dispersion, composition, cosmetic, and method for producing surface-treated metal oxide particles
JP2020055737A (en) Surface treated metal oxide particle, dispersion, composition, cosmetic, and manufacturing method of surface treated metal oxide particle
JP2017109928A (en) Composite particles
WO2013161553A1 (en) Surface modified inorganic oxide fine particles, and sunscreen cosmetic material containing same

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant