KR102531279B1 - 비불소계 알킬실란 표면 처리에 의한 소수성 메조포러스 실리카 및 이의 제조방법 - Google Patents

비불소계 알킬실란 표면 처리에 의한 소수성 메조포러스 실리카 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 a) 용액에 메조포러스 실리카를 첨가하여 메조포러스 실리카 분산액을 제조하는 단계; 및 b) 상기 메조포러스 실리카 분산액에 화학식 1을 만족하는 비불소계 알킬실란을 첨가하고 교반하여, 표면 개질된 메조포러스 실리카를 수득하는 단계;를 포함하며, 상기 용액은 pH 0 내지 3 또는 pH 10 내지 14인 것을 특징으로 하는, 비불소계 알킬실란 표면 처리에 의한 소수성 메조포러스 실리카 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

비불소계 알킬실란 표면 처리에 의한 소수성 메조포러스 실리카 및 이의 제조방법 {hydrophobic mesoporous silicas by treatment of non-fluorinated alkylsilane surface, and method for manufacturing the same}
본 발명은 비불소계 알킬실란 표면 처리에 의한 소수성 메조포러스 실리카 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
다공성 물질은 기공의 크기가 2 ㎚ 이하인 경우 마이크로포러스(microporous), 2 내지 50 ㎚ 인 경우 메조포러스(mesoporous), 및 50 ㎚ 이상인 경우 마크로포러스(macroporous)로 분류한다. 특히, 메조포러스(mesoporous) 물질은 높은 표면적(700 내지 1500 ㎡/g)과 우수한 화학적, 열적 안정성을 지닐 수 있다. 또한 메조포러스(mesoporous) 물질은 균일한 크기의 미세 기공이 규칙적으로 배열되어 분자 레벨의 물질들을 선택적으로 분리 및 흡착시킬 수 있고 분자를 기공 내에 제어할 수 있기 때문에 화학 반응 촉매 및 촉매의 담체로 많이 활용되고 있다. 최근에는 약물전달 시스템 및 생화학 반응검출 등의 바이오 센서 분야, 및 연료전지 및 에너지 관련 기술 분야 등 높은 비표면적을 요구하는 다양한 기술 분야에 활용되고 있다.
메조포러스(mesoporous) 물질 중의 하나인, 메조포러스(mesoporous) 실리카는 구성 원소로서 알루미늄을 함유하지 않고 기공의 크기가 2 내지 50 ㎚ 인 실리카이다. 메조포러스 실리카는 높은 비표면적의 특징을 나타내지만, 소수성이 낮은 문제가 있다. 메조포러스 실리카는 수 접촉각이 20 내지 23°로 높지 않기 때문에, 메조포러스 실리카의 표면 소수성을 증가시키는 공정 방법 개발이 필요하다. 소수성 표면은 오염 방지, 김 서림 방지, 및 세균 부착 방지 등의 특성을 구현할 수 있기 때문에, 다양한 산업 분야에서 소수성 표면에 대한 필요가 증가 되고 있다.
소수성 표면 구현 공정 시, 주로 졸-겔(sol-gel) 방법을 통하여 표면을 개질한다. 졸-겔(sol-gel) 방법은 고온에서 축합 반응을 통하여 표면을 개질하는 방법이다. 졸-겔(sol-gel) 방법은 가열처리로 인해 공정이 복합해지고 비용이 증가하는 문제가 있다. 종래의 기술보다 공정 방법이 간단하고, 제조비용까지 절감될 수 있는 소수성 표면 구현 공정 방법 개발이 필요하다. 또한, 소수성 표면 구현하기 위해 대표적으로 불소계 화합물을 사용한다. 불소계 화합물은 원자 직경이 작고 전기 음성도가 큰 특징을 갖고 있다. 이러한 특징 때문에 불소계 화합물은 화합물의 표면 자유 에너지를 낮추기가 용이하다. 그러나, 불소계 화합물은 환경뿐만 아니라, 인체에 유해한 문제가 있다. 특히, 불소계 성분에 노출되면 면역 장애, 호르몬 장애 및 암 등과 같은 난치병 발병률이 높아진다고 보고되었다. 따라서, 최근 불소계 화합물의 사용에 대한 많은 제약이 발생되고 있다. 환경 및 인체에 유해한 영향을 끼칠 수 있는 불소를 사용하지 않고 표면 자유 에너지를 낮추는 방법으로 소수성을 갖는 탄소 사슬 유기물과 알킬 실란 등의 비불소계 화합물을 이용하여 소수성 표면 구현 기술들이 개발되고 있다.
불소계 화합물을 사용하지 않고도 낮은 표면 자유 에너지를 형성하여, 우수한 소수성 표면을 구현할 수 있고 종래의 기술보다 공정 비용을 절감할 수 있는 소수성 메조포러스 실리카의 제조방법이 필요하다.
이에 대한 유사 선행문헌으로는 대한민국 등록특허공보 제10-2006-0136388호가 개시되어 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-2006-0136388호 (2006.12.28)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 불소계 화합물을 사용하지 않고도 낮은 표면 자유 에너지를 형성하여, 우수한 소수성 표면을 구현할 수 있으며, 종래의 기술보다 공정 비용을 절감할 수 있는 비불소계 알킬실란 표면 처리에 의한 소수성 메조포러스 실리카 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는 a) 용액에 메조포러스 실리카를 첨가하여 메조포러스 실리카 분산액을 제조하는 단계; 및
b) 상기 메조포러스 실리카 분산액에 하기 화학식 1을 만족하는 비불소계 알킬실란을 첨가하고 교반하여, 표면 개질된 메조포러스 실리카를 수득하는 단계;를 포함하며,
상기 용액은 pH 0 내지 3 또는 pH 10 내지 14인 것을 특징으로 하는, 소수성 메조포러스 실리카의 제조방법에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112021005443755-pat00001
(상기 화학시 1에서, 상기 R1, R2, 및 R3은 선택적으로 탄소수 1 내지 3의 알킬이며, 상기 R4는 탄소수 2 내지 6의 알킬이다.)
상기 일 양태에 있어, 상기 a)단계의 용액은 pH 12 내지 14인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 화학식 1에서 R4는 탄소수 2 내지 5의 알킬인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 b)단계의 교반은 35 내지 80 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 소수성 메조포러스 실리카는 90°내지 120°의 수 접촉각을 가지는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 메조포러스 실리카의 표면이 하기 화학식 1을 만족하는 비불소계 알킬실란으로 개질된 소수성 메조포러스 실리카로,
상기 소수성 메조포러스 실리카는 90°내지 120°의 수접촉각을 가지는 것을 특징으로 하는, 소수성 메조포러스 실리카에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112021005443755-pat00002
(상기 화학시 1에서, 상기 R1, R2, 및 R3은 선택적으로 탄소수 1 내지 3의 알킬이며, 상기 R4는 탄소수 2 내지 6의 알킬이다.)
본 발명에 따른 비불소계 알킬실란 표면 처리에 의한 소수성 메조포러스 실리카는 메조포러스 실리카에 인체 유해성이 없는 비불소계 단쇄 실란으로 표면 개질하여 소수성이 향상될 수 있으며, 고온으로 가열하는 졸-겔(sol-gel) 방법 대신, 반응물의 pH를 조절하는 공정 방법을 실시하여 종래의 기술보다 제조비용을 절감할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 비불소계 알킬실란 표면 처리에 의한 소수성 메조포러스 실리카 및 이의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 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.
메조포러스 실리카는 높은 비표면적의 특징을 나타내지만, 소수성이 낮은 문제가 있다. 불소계 화합물은 원자 직경이 작고 전기 음성도가 크기 때문에, 화합물의 표면 자유 에너지를 낮추기가 용이하여, 소수성 표면을 구현하기 위해 대표적으로 사용된다. 그러나, 불소계 화합물은 환경뿐만 아니라, 인체에 유해한 문제가 있다. 또한, 소수성 표면 구현 공정 방법인 졸-겔(sol-gel) 방법은 고온에서 축합 반응을 실시하기 때문에 가열로 인하여, 공정이 복합해지고 공정 비용이 증가하는 문제가 있다.
이에 본 발명자들은 불소계 화합물을 사용하지 않고도 낮은 표면 자유 에너지를 형성하여, 우수한 소수성 표면을 구현할 수 있고 종래의 기술보다 소수성 표면 제조 비용을 절감할 수 있는 소수성 메조포러스 실리카 제조방법을 개발하기 위하여 거듭 연구한 끝에, 메조포러스 실리카에 인체 유해성이 없는 비불소계 단쇄 실란으로 표면 개질하고 축합 반응 시, 고온으로 가열하는 대신에 반응물의 pH를 조절하여 합성하는 공정 방법을 실시할 경우 상기 목적을 달성할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
상세하게, 본 발명의 일 예에 따른 소수성 메조포러스 실리카의 제조방법은 a) 용액에 메조포러스 실리카를 첨가하여 메조포러스 실리카 분산액을 제조하는 단계; 및
b) 상기 메조포러스 실리카 분산액에 하기 화학식 1을 만족하는 비불소계 알킬실란을 첨가하고 교반하여, 표면 개질된 메조포러스 실리카를 수득하는 단계;를 포함하며,
상기 용액은 pH 0 내지 3 또는 pH 10 내지 14인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112021005443755-pat00003
(상기 화학시 1에서, 상기 R1, R2 및 R3은 선택적으로 탄소수 1 내지 3의 알킬이며, 상기 R4는 탄소수 2 내지 6의 알킬이다.)
상기와 같이 메조포러스 실리카에 인체 유해성이 없는 비불소계 단쇄 실란으로 표면 개질을 실시하면, 표면 개질된 메조포러스 실리카는 불소계 화합물을 사용하지 않고도 낮은 표면 에너지를 형성할 수 있어 우수한 소수성 표면을 구현할 수 있다. 또한, 단쇄 실란을 사용하고 pH를 조절하여 합성하는 공정 방법을 실시하여, 종래의 기술보다 소수성 표면 제조 공정 비용을 절감할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 소수성 메조포러스 실리카의 제조방법의 각 단계에 대하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, a) 용액에 메조포러스 실리카를 첨가하여 메조포러스 실리카 분산액을 제조하는 단계에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 예에 있어, 상기 메조포러스 실리카는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않고 사용할 수 있으며, 비 한정적인 일 예시로 후술하는 바와 같이 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드(poly(ethyleneoxide)-poly(propyleneoxide)-poly(ethyleneoxide) 및 테트라에틸 오르토 실리케이트(Tetraethyl-orthosilicate, TEOS)를 반응시킨 후 하소처리하여 제조된 것을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 메조포러스 실리카는 상기 용액 100 mL에 대하여 0.5 내지 5 g, 보다 좋게는 1 내지 3 g을 첨가할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 예에 있어, 상기 용액은 산성 또는 염기성 용액일 수 있다. 상기 산성 용액은 증류수, 정제수 등의 물에 염산, 질산, 및 황산 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 희석된 것일 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 산성 용액은 pH 0 내지 3일 수 있으며, 보다 좋게는 pH 0 내지 1일 수 있다. pH 0 내지 3 범위의 산성 용액에 의해 표면 개질된 메조포러스 실리카의 소수성이 더욱 증가할 수 있다. 반면, 산성 용액이 pH 3 초과일 경우에는 표면 개질된 메조포러스 실리카의 수소 결합이 증가 하지만, 극성이 증가하여 소수성이 낮아 질 수 있다.
또한, 상기 염기성 용액은 증류수, 정제수 등의 물에 수산화나트륨, 수산화칼륨, 및 수산화칼슘 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 희석된 것일 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 염기성 용액은 pH 10 내지 14일 수 있으며, 보다 좋게는 pH 12 내지 14일 수 있다. pH 10 내지 14 범위의 염기성 용액에 의해 표면 개질된 메조포러스 실리카의 소수성이 더욱 증가할 수 있다. 반면, 염기성 용액이 pH 10 미만일 경우에는 표면 개질된 메조포러스 실리카의 수소 결합이 적어 소수성이 낮을 수 있다.
다음으로, b) 상기 메조포러스 실리카 분산액에 하기 화학식 1을 만족하는 비불소계 알킬실란을 첨가하고 교반하여, 표면 개질된 메조포러스 실리카를 수득하는 단계를 수행할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112021005443755-pat00004
(상기 화학시 1에서, 상기 R1, R2 및 R3은 선택적으로 탄소수 1 내지 3의 알킬이며, 상기 R4는 탄소수 2 내지 6의 알킬이다.)
상기 b)단계에서 상기 화학식 1을 만족하는 비불소계 알킬실란은 단쇄 알킬 체인임에도 높은 수 접촉각을 나타내어 소수성 메조포러스 실리카의 공정 비용을 절감할 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 a)단계의 용액은 pH 12 내지 14인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 소수성 메조포러스 실리카의 제조시, 이와 같은 pH 범위를 만족함으로써, 표면 개질된 메조포러스 실리카는 비극성이 더욱 강해지고 수소 결합이 더욱 증가하여, 소수성이 보다 우수하게 증가할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 화학식 1에서 R4는 탄소수 2 내지 5의 알킬인 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 일반적으로 작용기의 탄소 체인의 길이가 증가할수록 무극성이 높아짐에 따라 소수성이 증가하나, 상기 화학식 1을 만족하는 단쇄 알킬 체인을 가진 비불소계 알킬실란을 사용할 시, 장쇄 알킬 체인을 가진 비불소계 알킬실란 보다 수 접촉각이 높아질 수 있다. 즉, 탄소수가 2 내지 5인 알킬 체인을 가진 비불소계 알킬실란으로 표면 개질된 메조포러스 실리카의 소수성이 보다 우수할 수 있다. 상기 비불소계 알킬실란은 상기 용액 100 mL에 대하여 1 내지 20 g, 보다 좋게는 3 내지 10 g을 첨가할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 일 양태에 있어, 상기 b)단계의 교반은 35 내지 80 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 것일 수 있으며, 보다 바람직하게 40 내지 50 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 메조포러스 실리카와 상기 화학식 1을 만족하는 비불소계 알킬실란의 결합 과정에서 메조포러스 실리카의 표면에 규칙적으로 잘 정렬된 유기 분자막을 형성할 수 있다. 35 내지 80 ℃의 반응 온도를 만족함으로써, 반응 분자의 운동성이 향상될 수 있다. 반응 온도 상승은 메조포러스 실리카 표면에 물리 흡착된 용매 분자와 외부 물질의 탈착 속도가 증가 된다. 또한, 흡착물 사슬의 재정렬로 인하여 활성화 에너지 장벽을 넘을 수 있어, 메조포러스 실리카의 표면과 막을 이루는 분자들 사이에 화학결합으로 강하게 결합 될 수 있어, 상기 표면 개질된 메조포러스 실리카는 우수한 소수성을 가질 수 있다. 특히 40 내지 50 ℃의 온도에서 반응을 실시할 경우 메조포러스 실리카의 표면과 막을 이루는 분자들 사이에 화학결합이 더욱 강하게 형성될 수 있기 때문에, 표면 개질된 메조포러스 실리카는 보다 더 우수한 소수성을 나타낼 수 있다. 그러나 반응 온도가 80 ℃ 초과 시, 메조포러스 실리카의 표면과 막을 이루는 분자들 사이에 수증기 응축이 발생하여, 소수성의 손실을 초래할 수 있다.
이와 같은 방법으로 제조된 상기 소수성 메조포러스 실리카는 90°내지 120°의 수 접촉각을 가지는 것을 특징으로 하며, 보다 바람직하게 90°내지 115°의 수 접촉각을 가지는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다. 이와 같은 높은 수 접촉각을 나타내는 상기 소수성 메조포러스 실리카는 오염 방지, 김 서림 방지, 및 세균 부착 방지 등의 효과를 더욱 우수하게 발현할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 전술한 메조포러스 실리카의 제조 방법으로부터 제조된 메조포러스 실리카에 관한 것으로, 상세하게는, 메조포러스 실리카의 표면이 하기 화학식 1을 만족하는 비불소계 알킬실란으로 개질된 소수성 메조포러스 실리카로, 상기 소수성 메조포러스 실리카는 90°내지 120°의 수접촉각을 가지는 것을 특징으로 하는, 소수성 메조포러스 실리카에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112021005443755-pat00005
(상기 화학시 1에서, 상기 R1, R2 및 R3은 선택적으로 탄소수 1 내지 3의 알킬이며, 상기 R4는 탄소수 2 내지 6의 알킬이다.)
이때, 상기 메조포러스 실리카 및 화학식 1을 만족하는 비불소계 알킬실란은 전술한 바와 동일함에 따라 중복 설명은 생략한다.
보다 바람직하게 상기 소수성 메조포러스 실리카는 90°내지 115°의 수 접촉각을 가지는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
표면 개질 전의 상기 메조포러스 실리카는 20 내지 23°의 낮은 수 접촉각을 나타내지만, 상기 화학식 1을 만족하는 비불소계 알킬실란으로 표면 개질을 실시하면, 물질의 표면 에너지가 낮아져 소수성 특성이 증가할 수 있다. 상기 표면 개질된 메조포러스 실리카는 표면 에너지가 낮아 높은 수 접촉각을 나타낼 수 있어, 오염 방지, 김 서림 방지, 및 세균 부착 방지 등의 효과를 더욱 우수하게 발현할 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 비불소계 알킬실란 표면 처리에 의한 소수성 메조포러스 실리카 및 이의 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한, 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.
[실시예 1]
150 mL의 증류수에 4.0g의 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드(poly(ethyleneoxide)-poly(propyleneoxide)-poly(ethyleneoxide), Pluronic P123 )를 첨가하여, 40 ℃에서 8 시간 동안 교반을 실시한 다음, 8.5 g 의 테트라에틸 오르토 실리케이트(Tetraethyl-orthosilicate, TEOS)를 드롭와이즈(dropwise)한 후, 40 ℃에서 24 시간 동안 교반 하였다. 교반을 실시한 물질을 스틸 봄(steel bomb)에 담은 뒤, 진공 오븐에 넣어 120 ℃에서 8 시간 동안 에이징하였다. 생성된 파우더를 필터 하고 물과 에탄올로 세척하여 실온에서 건조했다. 상온에서 550 ℃까지 온도를 가해 6시간 동안 유지한 후 하소하여 메조포러스 실리카 를 수득하였다.
pH 0인 염산 60 mL에 1.0 g의 상기 메조포러스 실리카를 첨가하여, 2 시간 동안 교반을 실시한 다음, 3.0 g의 프로필트리에톡시실란(propyl triethoxysilane, PTES)을 첨가하여 24 시간 동안 교반 후 필터하여 건조하여 실란 화합물로 표면 개질된 메조포러스 실리카를 수득하였다.
[실시예 2 내지 12, 및 비교예 1 내지 12]
하기 표 1에 기재된 바와 같이, 첨가 용액의 pH 및 첨가된 실란 화합물의 종류를 달리한 것 외에 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
[특성 평가 방법]
1) 소수성 평가
실온에서 상기 소수성 메조포러스 실리카에 증류수(Distilled water) 10 μL 를 떨어뜨린 후, 접촉각을 측정하였다. 접촉각 분석기(Contact angle analysis; UNI-CAM/VA, GIT soft tech, Korea)를 사용하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실란 화합물 용액 pH 수 접촉각(°)
실시예1 프로필 트리에톡시실란 pH 0 93.2
실시예2 pH 2 91.3
실시예3 pH 11 94.8
실시예4 pH 13 110.2
실시예5 펜틸 트리에톡시실란 pH 0 96.5
실시예6 pH 2 94.8
실시예7 pH 11 97.2
실시예8 pH 13 113.5
실시예9 헥실 트리에톡시실란 pH 0 94.1
실시예10 pH 2 91.5
실시예11 pH 11 95.7
실시예12 pH 13 111.3
비교예1 옥틸 트리에톡시실란 pH 0 92.6
비교예2 pH 2 81.3
비교예3 pH 11 65.5
비교예4 pH 13 81.1
비교예5 도데실 트리에톡시실란 pH 0 93.8
비교예6 pH 2 82.1
비교예7 pH 11 86.1
비교예8 pH 13 90.8
비교예9 옥타데실 트리에톡시실란 pH 0 95.2
비교예10 pH 2 83.8
비교예11 pH 11 94.6
비교예12 pH 13 94.3
상기 표 1 을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 12의 경우, 91.3 내지 113.5°의 수 접촉각을 나타내고 비교예 1 내지 12의 경우, 65.5 내지 95.2°의 수 접촉각을 나타내었다.
특히, 실시예 8의 경우 pH 13 조건에서 탄소수 5 이하의 단쇄 알킬실란으로 메조포러스 실리카의 표면을 개질함에 따라 수 접촉각이 113.5°로 가장 높았으며, 비교예 1 내지 12 보다 최대 48.2°만큼 높았다. 높은 수 접촉각을 나타낼수록 소수성이 우수하기 때문에, 가장 높은 수 접촉각을 나타내는 실시예 8이 가장 우수한 소수성을 보일 수 있음을 알 수 있었다. 이로부터, 메조포러스 실리카를 pH 13에서 펜틸 트리에톡시실란(pentyltriethoxysilane)으로 표면 개질할 시, 메조포러스 실리카의 소수성이 가장 우수하게 증가할 수 있음을 명확하게 확인할 수 있었다.
이상과 같이 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 본 발명이 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.
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.

Claims (6)

  1. a) 용액에 기공 크기가 2 내지 50 ㎚인 메조포러스 실리카를 첨가하여 메조포러스 실리카 분산액을 제조하는 단계; 및
    b) 상기 메조포러스 실리카 분산액에 하기 화학식 1을 만족하는 비불소계 알킬실란을 첨가하고 교반하여, 표면 개질된 메조포러스 실리카를 수득하는 단계;를 포함하며,
    상기 용액은 pH 0 내지 3 또는 pH 10 내지 14인 것을 특징으로 하며,
    수접촉각이 90 내지 115°인 것을 특징으로 하는 소수성 메조포러스 실리카의 제조방법.
    [화학식 1]
    Figure 112023500948836-pat00006

    (상기 화학식 1에서,
    상기 R1, R2, 및 R3은 에틸기이며,
    상기 R4는 탄소수 3 내지 6의 알킬이다.)
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 a)단계의 용액은 pH 12 내지 14인 것을 특징으로 하는, 소수성 메조포러스 실리카의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 b)단계의 교반은 35 내지 80 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 소수성 메조포러스 실리카의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
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