KR102425820B1 - 발수 발유 코팅액 및 그의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발수 발유 코팅액 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 제조 단계를 최소화하여 발수성, 발유성 및 기체차단성을 갖는 발수 발유 코팅액을 제조 및 제공하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 발수 발유 코팅액은 금속산화물 전구체에 탄화불소기가 포함된 실란계 화합물을 졸-겔법으로 합성하여 제조함으로써, 발수성 및 발유성을 나타낸다. 그리고 졸-겔법으로 합성한 이후에 판상형 입자를 첨가하여 발수 발유 코팅액에 기체차단성을 제공한다.
Description
본 발명은 코팅액 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발수성과 발유성을 함께 가지고 있는 발수 발유 코팅액 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
금속산화물, 그래핀산화물 등의 소수성 처리에 관한 기술은 많지만 발수와 발유 특성을 동시에 나타내는 소재의 처리에 관한 기술은 적다.
기존 한국등록특허 제10-1402353호(명칭 : 초발수 및 발유 초발수 및 발유 성능을 갖는 유무기 복합입자 및 그 제조 방법)는 실리카 입자 표면을 기능성 실란으로 처리한 뒤 불소계 단량체 또, 탄화수소계 단량체로 처리하여 유무기 복합입자를 제조함을 개시하고 있다. 한국공개특허 제10-2017-0138067호(명칭 : 비가시적 지문 코팅 및 이의 형성 방법)는 플라즈마에 노출시켜 활성화된 기판 상에 하이드록실-다면성 올리고머성 실세스퀴옥산을 증착시키는 기술을 개시하고 있다. 한국공개특허 제10-2015-0017283호(명칭 : 방오성을 갖는 표면 구조층)는 기재의 표면층에 탄화불소 또는 탄화수소기를 포함하는 실란계 화합물을 포함하는 표면 구조층을 갖도록 하는 기술을 개시하고 있다.
전술된 선행기술문헌의 경우는 제조 공정이 복잡하다는 문제와 코팅 과정에 플라즈마 처리를 하여 기재를 활성화시켜야 하는 어려움이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 제조 단계를 최소화하여 간단하게 발수성과 발유성을 함께 가지고 있는 발수 발유 코팅액 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 기체차단성을 함께 가지고 있는 발수 발유 코팅액 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 금속산화물 전구체, 용매, 산 및 물을 혼합하여 금속산화물 전구체 용액을 제조하는 단계; 및 상기 금속산화물 전구체 용액에 탄화불소기가 포함된 실란계 화합물을 첨가하여 탄화불소기가 도입된 금속산화물 전구체 용액을 제조하는 단계;를 포함하는 발수 발유 코팅액의 제조 방법을 제공한다.
상기 금속산화물 전구체의 금속은 Ti, Zr, Al, Mg 또는 Sn를 포함할 수 있다.
상기 용매는 아세톤, 에탄올 또는 프로판올을 포함할 수 있다.
상기 산은 아세트산 또는 포름산을 포함할 수 있다.
상기 탄화불소기가 포함된 실란계 화합물은 SiX3(CF2)nCF3 (X : halogen ion, alkoxy group)일 수 있다.
본 발명에 따른 발수 발유 코팅액의 제조 방법은, 상기 탄화불소기가 도입된 금속산화물 전구체 용액을 제조하는 단계 이후에 수행되는, 상기 탄화불소기가 도입된 금속산화물 전구체 용액에 판상형 입자를 첨가하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 판상형 입자의 소재는 그래핀산화물, 은 또는 구리를 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 금속산화물 전구체에 탄화불소기가 포함된 실란계 화합물을 졸-겔법으로 합성하여 제조한 발수 발유 코팅액을 제공한다.
그리고 본 발명에 따른 발수 발유 코팅액은 졸-겔법으로 합성한 이후에 첨가되는 판상형 입자를 더 포함한다.
본 발명에 따르면, 금속 산화물 전구체와 탄화불소기가 포함된 실란계 화합물을 졸-겔(sol-gel)법으로 반응시켜 발수성 및 발유성을 갖게 하고, 판상형 입자를 첨가하여 기체차단성이 우수한 발수 발유 코팅액을 간단히 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 발수 발유 코팅액 제조 시, 용매, 산(acid) 및 물의 비율의 다양한 조건을 통하여 입자 크기의 조절이 가능하다.
그리고 본 발명에 따른 발수 발유 코팅액을 필름, 기판 등에 코팅할 수 있으며, 제조된 발수 발유 코팅액에 고분자를 첨가하여 필름, 시트 등의 복합 재료로도 제작할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 발수 발유 코팅액의 제조 방법에 따른 흐름도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 발수 발유 코팅액에 있어서, 탄화불소기가 금속산화물에 도입되는 공정 메카니즘을 보여주는 도면들이다.
도 4는 비교예에 따른 코팅액으로 형성된 코팅막의 접촉각을 측정한 결과를 보여주는 사진이다.
도 5는 실시예에 따른 발수 발유 코팅액으로 형성된 코팅막의 접촉각을 측정한 결과를 보여주는 사진이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 발수 발유 코팅액에 있어서, 탄화불소기가 금속산화물에 도입되는 공정 메카니즘을 보여주는 도면들이다.
도 4는 비교예에 따른 코팅액으로 형성된 코팅막의 접촉각을 측정한 결과를 보여주는 사진이다.
도 5는 실시예에 따른 발수 발유 코팅액으로 형성된 코팅막의 접촉각을 측정한 결과를 보여주는 사진이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명에 따른 발수 발유 코팅액은 금속산화물 전구체에 탄화불소기가 포함된 실란계 화합물을 졸-겔법으로 합성하여 제조한다. 이와 같이 금속산화물의 표면에 탄화불소기를 도입함으로써, 본 발명에 따른 발수 발유 코팅액은 양호한 발수성과 발유성을 함께 갖는다.
그리고 졸-겔법으로 합성한 이후에 판상형 입자를 첨가함으로써, 본 발명에 따른 발수 발유 코팅액은 양호한 기체차단성을 갖는다.
이와 같은 본 발명에 따른 발수 발유 코팅액의 제조 방법에 대해서 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 1은 본 발명에 따른 발수 발유 코팅액의 제조 방법에 따른 흐름도이다.
먼저 S10단계에서 금속산화물 전구체 용액을 제조한다. 즉 금속산화물 전구체, 용매, 산 및 물을 혼합하여 금속산화물 전구체 용액을 제조한다. 이때 금속산화물 전구체 용액에 있어서, 용매, 산 및 물의 비율의 다양한 조건을 통하여 입자 크기의 조절이 가능하다.
금속산화물 전구체는 Ti, Zr, Al, Mg 또는 Sn를 포함하는 금속(M)을 기반으로 하는 금속산화물 전구체를 포함하다. 금속산화물 전구체는 알킬기(R)를 포함한다.
용매는 아세톤, 에탄올 또는 프로판올을 포함하다.
산은 아세트산 또는 포름산을 포함한다.
다음으로 S20단계에서 금속산화물 전구체 용액에 탄화불소기가 포함된 실란계 화합물을 첨가하여 탄화불소기가 도입된 금속산화물 전구체 용액인 본 발명에 따른 발수성과 발유성을 갖는 발수 발유 코팅액을 제조할 수 있다.
여기서 탄화불소기가 포함된 실란계 화합물은 SiX3(CF2)nCF3 (X : halogen ion, alkoxy group)이다.
그리고 S30단계에서 탄화불소기가 도입된 금속산화물 전구체 용액에 판상형 입자를 첨가함으로써, 본 발명에 따른 기체차단성을 더 갖는 발수 발유 코팅액을 제조할 수 있다.
여기서 판상형 입자의 소재는 그래핀산화물, 은 또는 구리를 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 발수 발유 코팅액에 있어서, 탄화불소기가 금속산화물에 도입되는 공정 메카니즘을 도 2 및 도 3에 도시하였다. 여기서 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 발수 발유 코팅액에 있어서, 탄화불소기가 금속산화물에 도입되는 공정 메카니즘을 보여주는 도면들이다.
도 2는 탄화불소기가 포함된 실란계 화합물로 SiX3(CF2)nCF3 (X : halogen ion)을 사용하였다. 금속산화물 전구체에서 금속(M)은 Ti, Zr, Al, Mg 또는 Sn를 포함한다. 금속산화물 전구체는 알킬기(R)를 포함한다.
도 3은 탄화불소기가 포함된 실란계 화합물로 SiX3(CF2)nCF3 (X : alkoxy group)을 사용하였다. 금속산화물 전구체에서 금속(M)은 Ti, Zr, Al, Mg 또는 Sn를 포함한다. 금속산화물 전구체는 알킬기(R)를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 따른 발수 발유 코팅액의 특성을 확인하기 위해서 실시예 및 비교예에 따른 발수 발유 코팅액을 제조하여 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 접촉각을 측정하였다. 여기서 도 4는 비교예에 따른 코팅액으로 형성된 코팅막의 접촉각을 측정한 결과를 보여주는 사진이다. 도 5는 실시예에 따른 발수 발유 코팅액으로 형성된 코팅막의 접촉각을 측정한 결과를 보여주는 사진이다.
비교예에서는 탄화불소기가 도입되지 않은 TiO2 용액을 유리 기판 위에 코팅하여 코팅막을 형성하였다.
실시예에서는 탄화불소기가 도입된 TiO2 용액을 유기 기판 위에 코팅하여 코팅막을 형성한다.
비교예에 따른 코팅막의 물에 대한 접촉각은 63.11°이다.
반면에 실시예에 따른 코팅막의 물에 대한 접촉각은 140.72°이다. 즉 실시예에 따른 코팅막이 비교예와 비교하여 양호한 발수성을 갖고 있음을 확인할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
Claims (8)
- 금속산화물 전구체, 용매, 산 및 물을 혼합하여 금속산화물 전구체 용액을 제조하는 단계;
상기 금속산화물 전구체 용액에 탄화불소기가 포함된 실란계 화합물을 첨가하여 탄화불소기가 도입된 금속산화물 전구체 용액을 제조하는 단계; 및
상기 탄화불소기가 도입된 금속산화물 전구체 용액에 기체차단성을 제공하기 위해서, 그래핀산화물, 은 또는 구리를 포함하는 판상형 입자를 첨가하는 단계;
를 포함하는 발수 발유 코팅액의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 금속산화물 전구체의 금속은 Ti, Zr, Al, Mg 또는 Sn를 포함하는 것을 특징으로 하는 발수 발유 코팅액의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 용매는 아세톤, 에탄올 또는 프로판올을 포함하고,
상기 산은 아세트산 또는 포름산을 포함하는 것을 특징으로 하는 발수 발유 코팅액의 제조 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 금속산화물 전구체에 탄화불소기가 포함된 실란계 화합물을 졸-겔법으로 합성하고, 합성한 금속산화물 전구체 용액에 기체차단성을 제공하기 위해서, 그래핀산화물, 은 또는 구리를 포함하는 판상형 입자를 첨가하여 제조한 발수 발유 코팅액.
- 삭제
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