KR20030031090A - 은 나노입자를 함유한 불포화폴리에스테르 나노복합체의제조. - Google Patents

Abstract

1. 본 발명은 나노미터 단위의 은 입자가 분산된 불포화폴리에스테르 나노 복합체의 제조에 관한 것이다.

2. 본 발명은 계면활성제를 이용하여 은 나노입자를 제조하거나, 환원제를 이용하여 환원시키는 방법으로 은 나노복합체를 제조하는 기존의 방법과는 전혀 다른 새로운 방법으로 은 나노복합체를 제조하는 것으로, 불포화폴리에스테르 수지가 중합하는 과정에서 은 나노입자가 자발적으로 생성되는 것이다. 본 발명은 기존의 방식보다 간단한 방법으로 은 나노입자를 불포화폴리에스테르 수지내에 직접 제조할 수 있으며, 공업적으로 적용이 쉬운 새로운 제조방법을 제시하는 데 그 목적이 있다.

3. 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 모든 종류의 불포화 폴리에스테르 수지에 아크릴로니트릴 등의 극성 모노머와 질산은 등의 금속염 혼합용액을 가하여 은 나노입자를 함유하는 불포화폴리에스테르 수지를 제조한다.

4. 본 발명은 은 나노입자를 제조하기 위하여 환원제나 자외선을 이용하지 않으며, 불포화 폴리에스테르 수지가 경화하는 과정에서 자발적인 화학반응에 의해 은 나노입자를 함유한 복합체를 제조하는 방식이다.

Description

은 나노입자를 함유한 불포화폴리에스테르 나노복합체의 제조.{Synthesis of Unsaturated Polyester Nanocomposites Containing Silver Nanoparticles}

일반적으로 사용되는 불포화폴리에스테르 수지는 불포화폴리에스테르 중합체가 스티렌 모노머에 용해되어 있으며, 이것에 라디칼 개시제와 촉진제를 함께 혼합하면 라디칼 중합이 일어나서 경화가 진행된다. 본 발명에서는 불포화폴리에스테르 수지에 질산은을 용해한 용액을 첨가하여 혼합하고 경화시키면, 경화하는 과정에서 1 - 50nm 크기의 은 나노입자가 불포화폴리에스테르 수지내에 생성된다. 질산은을 용해시키며 불포화폴리에스테르 수지에 골고루 분산시키는 역할을 하는 용매로써 아크릴로니트릴 모노머 등의 극성용매가 사용된다. 아크릴로니트릴에 대하여 질산은을 0.5-70％ 무게비율로 첨가한다. 아크릴로니트릴과 같은 용매를 사용하지 않고 분말 상태의 고체 질산은을 액상의 불포화폴리에스테르 수지에 직접 가하면 용해되지 않으며, 이 경우 경화후에도 은 나노입자는 생성되지 않는다. 아크릴로니트릴 용매는 질산은을 용해시키며 질산은을 점성액체상태의 불포화폴리에스테르 수지에 잘 혼합되게 하는 역할을 한다. 또한 질산은의 용매로 사용된 아크릴로니트릴은 라디칼 중합이 가능한 일종의 모노머이며, 경화 과정에서 불포화폴리에스테르 수지에포함된 스티렌과 함께 라디칼 중합을 한다. 아크릴로니트릴은 스티렌에 대하여 0.1-40％ 무게비율로 사용한다. 아크릴로니트릴은 경화후 불포화폴리에스테르 수지의 물성에 나쁜 영향을 주지 않으며, 반대로 기계적ㆍ열적 물성에 긍정적인 효과를 나타낸다. 경화는 라디칼 개시제에 의하여 시작되며, 경화과정에서 다량이 라디칼이 생성된다. 이러한 라디칼에 의해 양이온 상태의 은 이온은 중성상태로 환원되며, 나노미터 단위의 은 입자가 성장한다. 경화 불포화폴리에스테르 수지에 은 나노입자가 생성된 것을 투과형 전자현미경 사진촬영과 자외선 분광분석에 의한 스펙트럼의 분석에 의하여 확인하였다.

본 발명은 1-50nm 크기를 갖는 은 입자를 포함하는 불포화폴리에스테를 수지를 제조하기 위한 목적이다.

본 발명은 아크릴로니트릴과 극성 모노머를 용매로 사용하여 금속염인 질산은, 초산은 등을 용해시키고, 액상의 불포화 폴리에스테르 수지에 혼합한 후 경화하여, 경화 불포화 폴리에스테르 수지에 은 나노입자를 함유하는 불포화 폴리에스테르 수지 복합체를 제조하는 것이다.

기존의 은 나노입자를 포함하는 복합체를 제조하는 공정은 양쪽성 블록공중합체(친수성/소수성 블록을 한 분자내에 동시에 포함하고 있는 고분자)를 우선 합성한 후, 물과 같은 용매에 용해된 질산은 등의 급속 염을 흡수시키고 환원제와 다시 반응시켜 재조하는 과정을 포함하고 있다. 이러한 양쪽성 블록공중합체는 매우 특수한 반응공정을 통하여서 합성이 되며, 복합체의 제조에 여러 단계의 반응이 포함되기 때문에 공업적으로는 실용성이 낮다고 할 수 있다.

은입자를 포함하는 복합체를 제조하는 다른 방법은 물속에서 계면활성제를 이용하여 금속염을 콜로이드 상태로 분산시키고 환원시켜 콜로이드 은 입자를 제조하며, 다시 이것을 용매 치환 등의 방법을 이용하여 고분자에 분산시켜 복합체를 제조하는 방법이다. 이 방법 또한 본 발명에 비하여 여러단계의 공정이 필요하다.

또한 자외선을 이용하여 환원시키는 방법으로 고분자 필름에 은 입자를 제조하는 방법이 있다. 본 발명은 환원제나 자외선을 이용하지 않으며, 직접 경화과정에서 은 나노입자가 복합체에 생성되게 한다.

아크릴로니트릴 모노머는 스티렌이 모노머가 포함된 불포화폴리에스테르 수지와 매우 잘 혼합된다. 스티렌에 대하여 아크릴로니트릴 모노머가 30％까지 첨가된 경우 첨가되지 않은 일반 불포화폴리에스테르 수지보다 정화 후에 기계적ㆍ열적 물성이 증대된다.

본 발명은 상기의 기존의 제조 방법에 비하여 매우 간단한 방법으로 은 나노복합체를 제조하는 방법을 포함하고 있다. 금속염 상태의 질산은은 액상의 불포화폴리에스테르 수지에 용해되지 않으며, 따라서 아크릴로니트릴 등의 극성용매에 용해시킨 후 액상의 불포화폴리에스테르 수지에 골고루 분산시킨다. 이 때 혼합 수지액은 상분리가 일어나지 않는다. 혼합 수지 액체가 경화하는 과정에서 라디칼 중합이 일어나며, 은 나노입자가 생성된다.

＜실험 예 1＞

아크릴로니트릴 모노머 0.3g에 질산은 0.3g을 용해시킨 후 스티렌 모노머가 50％ 포함된 불포화폴리에스테르 수지 30g와 혼합하였다. 여기에 MEKPO 개시제 0.09g과 촉진제 dimethylaniline 0.09g을 가하여 혼합한 후 40℃에서 3시간 동안경화후 상온에서 24시간동안 후경화시킨다. 은 나노입자를 포함한 불포화폴리에스테르 복합체는 딱딱한 고체상태가 되며 연한 갈색을 나타낸다.

＜실험예 2＞

에틸렌글리콜 0.5g에 질산은 0.1g을 용해시킨 후 스티렌 모노머가 55％ 포함된 불포화폴리에스테르 수지 100g와 혼합한다. 여기에 MEKPO 개시제 0.09g과 촉진제 dimethylaniline 0.09g을 가하여 혼합한 후 40℃에서 3시간동안 경화후 상온에서 24시간동안 후경화시켜 은 나노복합체를 제조한다.

은 금속염을 액상의 수지에 분산시키고 중합하는 과정에서 자발적으로 은 나노입자를 포함하는 불포화폴리에스테르 복합체가 제조된다.

Claims (2)

1. 불포화 폴리에스테르 수지가 경화되는 과정에서 1-50nm 크기의 은 나노입자가 자발적으로 생성되며, 이와 같이 은 나노입자를 포함하는 불포화 폴리에스테르 복합체를 제조하는 방법.
2. 청구항 1에 있어서 질산은, 초산은 등의 금속염을 아세토니트릴, 에틸렌글리콜 등과 같은 극성 용매에 0.5-70％ 무게비율로 용해시킨 후 액상의 불포화 폴리에스테르 수지에 0.1-40％ 무게비율로 첨가하여 분산시키는 방법.