KR20030070547A - Composition, coating film, polymer film and optical filter comprising metal nanorods - Google Patents
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Abstract
장축이 400㎚ 미만이며 어스펙트비가 1보다 큰 로드 형상의 금속 미립자(금속 나노 로드)를 함유하고, 필요에 따라 염료, 780㎚ 이하의 파장영역에서 선택적인 흡수 기능을 갖는 안료, 장축이 400㎚ 이상이며 단축이 50㎚ 이하인 금속 나노 와이어를 함유한 코팅 조성물로 형성된 코팅막 및 광학 필터, 그리고 상기 코팅 조성물을 바인더(수지) 성분 중에 분산시킨 고분자 필름 및 이렇게 형성된 광학 필터는 가시광ㆍ근적외광에 대하여 우수한 선택적 흡수 기능과 전자파 차폐 기능을 가진다.A pigment having a rod-shaped metal fine particle (metal nanorod) having a long axis of less than 400 nm and an aspect ratio of greater than 1, and a dye having a selective absorption function in a wavelength region of 780 nm or less, a long axis of 400 nm, if necessary. The coating film and optical filter formed of the coating composition containing the metal nanowire having a short axis of 50 nm or less, the polymer film obtained by dispersing the coating composition in a binder (resin) component, and the optical filter thus formed are excellent in visible light and near infrared light. It has selective absorption function and electromagnetic shielding function.
Description
[기술 분야][Technical Field]
본 발명은 가시광ㆍ근적외광에 속하는 특정 파장에 대하여 선택적인 흡수 기능과 전자파 차단 기능을 갖는 금속 나노 로드를 함유한 조성물, 코팅막, 고분자 필름 및 이 고분자 필름으로 형성된 광학 필터와 그 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a composition, a coating film, a polymer film, and an optical filter formed from the polymer film containing the metal nanorods having selective absorption and electromagnetic wave blocking functions for specific wavelengths belonging to visible light and near infrared light, and their use.
[종래 기술][Prior art]
금속 미립자에 광을 조사하면 플라스몬 흡수(Plasmon Absorption)라고 하는 공명 흡수 현상이 발생한다. 이 흡수 현상은 금속 종류와 형상에 따라 흡수 파장이 다르다. 예컨대, 구형상의 금 미립자가 물에 분산된 금 콜로이드는 530㎚ 부근에 흡수 영역을 갖지만, 미립자 형상을 단축 10㎚의 로드 형상으로 하면, 로드의 단축에서 기인되는 530㎚ 부근의 흡수 이외에 로드의 장축에서 기인되는 장파장측의 흡수를 갖는 것이 알려져 있고, 단축과 장축의 비를 조정함으로써 원하는 파장을 흡수할 수 있다(예컨대, S-S.Chang et al, Langmuir, 1999, 15. p701-709).When the metal fine particles are irradiated with light, a resonance absorption phenomenon called Plasmon Absorption occurs. This absorption phenomenon differs depending on the type and shape of the metal. For example, a gold colloid in which spherical gold fine particles are dispersed in water has an absorption region around 530 nm. However, if the fine particle shape is a rod shape having a short axis of 10 nm, the long axis of the rod other than the absorption around 530 nm resulting from the shortening of the rod is caused. It is known to have the absorption at the long wavelength side resulting from, and the desired wavelength can be absorbed by adjusting the ratio of the short axis and the long axis (for example, SS. Chang et al, Langmuir, 1999, 15. p701-709).
종래 금속 미립자가 이와 같은 플라스몬 흡수를 나타내는 것은 알려져 있지만, 이 현상을 이용한 코팅 조성물, 즉 도료 조성물은 지금까지 알려지지 않았다. 또한, 특정 형상의 금속 미립자를 함유하면, 가시광ㆍ근적외광의 특정 파장에 대한 흡수 효과를 이용한 고분자 필름도 지금까지 알려지지 않았다.It is known that the metal fine particles exhibit such plasmon absorption in the past, but the coating composition using this phenomenon, that is, the coating composition, is not known until now. Moreover, when the metal fine particle of a specific shape is contained, the polymer film using the absorption effect with respect to the specific wavelength of visible light and near-infrared light is also unknown until now.
예컨대, 일본 공개특허공보 평11-80647호 및 동 평11-319538호에는, 귀금속이나 구리의 콜로이드 입자와 고분자 안료 분산제를 함유하는 콜로이드 용액이 기재되어 있는데, 이는 도료로서의 착색성이나 용액의 안정성을 높이는 것을 목적으로 한 것으로, 금속 미립자의 형상을 특정하여 근적외광에 대한 흡수 효과나 전자파 차단 효과를 얻도록 한 것은 아니다.For example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 11-80647 and 11-319538 disclose colloidal solutions containing colloidal particles of precious metal or copper and a polymeric pigment dispersant, which improve colorability as a paint and stability of a solution. The purpose of the present invention is not to specify the shape of the metal fine particles so as to obtain the absorption effect against the near infrared light or the electromagnetic wave blocking effect.
또, 일본 특허공표공보 평9-506210호에는 금속 탄화물 나노 미립자와 그 제조방법이 기재되어 있는데, 금속 미립자의 단축과 장축의 비를 특정하여 근적외광에 대한 흡수 기능을 높이는 것은 인식되지 않고, 이를 도료에 구체화시키는 것이나 광학재료에 사용하는 것은 개시되어 있지 않다.In addition, Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 9-506210 discloses metal carbide nanoparticles and a method of manufacturing the same, and it is not recognized that the ratio of the short axis and the long axis of the metal fine particles is increased to increase the absorption function of near infrared light. It is not disclosed to actualize in paint and to use it for an optical material.
또한, 금속 배선 패턴을 형성하는 것을 목적으로 하여 고체 표면에 담지시킨 플라스몬 흡수하는 무기질 미립자를 직경 100㎚ 미만 및 어스펙트비 1 이상으로 성장시킨 미세 로드로 하여 사용하는 것이 알려져 있다(일본 공개특허공보 2001-64794호). 그러나, 이 방법은 미세 로드는 고체 표면에 담지된 상태로 성장하기 때문에 각종 용매, 바인더에 분산시킬 수 없으므로 도료화시킬 수는 없다. 또, 금속 미립자의 플라스몬 흡수는 합성 과정에서 성장 목적에만 이용되고 있고, 금속 나노 로드의 장축에서 기인되는 가시광ㆍ근적외광의 특정 파장의 선택적인 흡수에 이용한 것은 아니다.In addition, it is known to use plasmon-absorbing inorganic fine particles supported on a solid surface as a fine rod grown with a diameter of less than 100 nm and an aspect ratio of 1 or more for the purpose of forming a metal wiring pattern. Publication 2001-64794). However, in this method, since the fine rod grows on the solid surface, it cannot be dispersed in various solvents and binders, and thus cannot be painted. In addition, the plasmon absorption of metal microparticles | fine-particles is used only for the purpose of growth in the synthesis process, and was not used for the selective absorption of the specific wavelength of visible light and near-infrared light resulting from the long axis of a metal nanorod.
한편, 일본 공개특허공보 2000-28813호에는, 금속 미립자를 분산시킨 수지 필름을 적층한 전자파 차폐 기능을 갖는 광학 필터나 근적외광 차단 기능을 갖는 수지 조성물을 적층한 광학 필터가 기재되어 있다. 또, 일본 공개특허공보 2000-56127호에는 전자파와 근적외광에 대하여 차폐 기능을 갖는 광학 필터가 기재되어 있다. 그러나, 전자인 근적외광 차단 기능을 갖는 수지 조성물은 불포화 이중결합을 갖는 단량체, 인원자나 구리원자를 함유하는 중합체 등이고, 또한 후자는 은 박막과 산화물 박막을 교대로 적층함으로써 전자파와 근적외광에 대하여 차폐효과를 갖도록 한 것으로, 모두 금속 나노 로드를 이용한 것은 아니다.On the other hand, Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-28813 describes the optical filter which laminated | stacked the resin film which disperse | distributed metal microparticles | fine-particles, and the optical filter which laminated | stacked the resin composition which has a near-infrared light shielding function. Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2000-56127 discloses an optical filter having a shielding function against electromagnetic waves and near infrared light. However, the resin composition having the near-infrared light blocking function which is the former is a monomer having an unsaturated double bond, a polymer containing a phosphorus atom or a copper atom, etc., and the latter shields against electromagnetic waves and near-infrared light by alternately laminating a silver thin film and an oxide thin film. In order to have an effect, not all the metal nanorods were used.
광의 3 원색인 적색, 녹색 및 청색의 착색을 목적으로서 일본 공개특허공보 2001-108815호에 기재되어 있는 바와 같이 특정 파장을 선택적으로 흡수하는 염료를 바인더에 분산 도포시켜 얻은 도포막을 필터로 이용하는 방법이 알려져 있다.As described in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-108815 for the purpose of coloring three primary colors of light, a method of using a coating film obtained by dispersing and applying a dye that selectively absorbs a specific wavelength into a binder is used as a filter. Known.
또, 근적외광을 차단하는 목적으로서 일본 공개특허공보 2002-022935호에 기재되어 있는 바와 같이 750∼1100㎚로 흡수를 갖는 염료를 바인더에 분산 도포시켜 얻은 도포막을 필터로 이용하는 방법도 알려져 있다.Moreover, the method of using the coating film obtained by disperse | distributing and apply | coating the dye which has absorption at 750-1100 nm to a binder as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-022935 for the purpose of blocking near-infrared light is also known as a filter.
또한, 내광성이 양호하고 적절한 색 보정기능을 갖는 광학 필터를 얻는 방법으로서 일본 공개특허공보 2001-66419호에 기재되어 있는 바와 같이 특정 파장 영역에 흡수 극대를 갖는 레이크 안료를 바인더에 분산 도포시켜 얻은 도포막을 필터로 이용하는 방법도 알려져 있다.In addition, as a method of obtaining an optical filter having good light resistance and having an appropriate color correction function, coating obtained by dispersion-coating a rake pigment having an absorption maximum in a specific wavelength region to a binder as described in JP 2001-66419 A. Methods of using membranes as filters are also known.
이상과 같은 종래 기술에 대하여 본 발명은 장축의 길이와 어스펙트비를 특정시킨 특정 파장 흡수와 도전성을 갖는 금속 나노 로드, 색 보정을 위한 염료 및 780㎚ 이하의 파장영역에서 선택적인 흡수 기능을 갖는 안료, 추가로 도전성 부여를 목적으로 하는 금속 나노 와이어를 적절하게 조합시켜 사용함으로써, 파장 400㎚∼2000㎚의 가시광ㆍ근적외광에 대하여 선택적인 흡수 기능을 갖는 동시에 전자파 차폐 기능을 갖는 조성물과, 이 조성물로 형성된 코팅 조성물, 코팅 조성물을 도포한 코팅막, 코팅막으로 형성된 광학 필터 등의 용도를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은 상기 금속 나노 로드, 염료, 안료, 금속 나노 와이어를 사용함으로써, 파장 400㎚∼2000㎚의 가시광ㆍ근적외광에 대하여 선택적인 흡수 기능을 갖는 동시에 전자파 차폐 기능을 갖는 고분자 필름과, 이 고분자 필름으로 형성된 광학 필터 등의 용도를 제공하는 것이다.With respect to the prior art as described above, the present invention provides a metal nanorod having a specific wavelength absorption and conductivity specifying a length and an aspect ratio of a long axis, a dye for color correction, and a selective absorption function in a wavelength region of 780 nm or less. By using the pigment and the metal nanowire for the purpose of providing electroconductivity suitably, the composition which has a selective absorption function to visible light and near-infrared light of wavelength 400nm -2000nm, and has an electromagnetic wave shielding function, and It provides a coating composition formed of the composition, a coating film coated with the coating composition, an optical filter formed of the coating film and the like. In addition, the present invention provides a polymer film having a selective absorption function for visible light and near infrared light having a wavelength of 400 nm to 2000 nm and an electromagnetic wave shielding function by using the metal nanorod, dye, pigment, and metal nanowire; It is to provide an application such as an optical filter formed of this polymer film.
[발명의 개요][Overview of invention]
본 발명에 따르면, 다음과 같은 구성으로 이루어진 금속 나노 로드 함유 조성물, 코팅막, 고분자 필름, 광학 필터가 제공된다.According to the present invention, a metal nanorod-containing composition, a coating film, a polymer film, and an optical filter having the following configurations are provided.
(1) 장축이 400㎚ 미만이며 어스펙트비가 1보다 큰 로드 형상의 금속 미립자(이하, 금속 나노 로드라고 함)를 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.(1) A composition comprising rod-shaped metal fine particles (hereinafter referred to as metal nanorods) having a major axis of less than 400 nm and an aspect ratio of greater than one.
(2) 금속 나노 로드와 염료를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 금속 나노 로드 함유 조성물.(2) The metal nanorod containing composition as described in said (1) containing metal nanorod and dye.
(3) 금속 나노 로드와 780㎚ 이하의 파장영역에서 선택적인 흡수 기능을 갖는 안료를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 금속 나노 로드 함유 조성물.(3) A metal nanorod-containing composition according to the above (1), which contains a metal nanorod and a pigment having a selective absorption function in a wavelength range of 780 nm or less.
(4) 금속 나노 로드와 장축이 400㎚ 이상이며 단축이 50㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 와이어형상의 금속 미립자(이하, 금속 나노 와이어라고 함)를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 금속 나노 로드 함유 조성물.(4) The metal according to the above (1), wherein the metal nanorod contains a wire-shaped metal fine particle (hereinafter referred to as a metal nanowire) characterized by having a major axis of 400 nm or more and a minor axis of 50 nm or less. Nanorod containing composition.
(5) 파장 400㎚∼2000㎚의 가시광ㆍ근적외광 영역의 특정 파장에 대하여 선택적인 흡수 기능을 갖는 흡수층을 형성하는 상기 (1)∼(4) 중 어느 하나에 기재된 조성물.(5) The composition as described in any one of said (1)-(4) which forms the absorption layer which has a selective absorption function with respect to the specific wavelength of the visible light and near-infrared light region of wavelength 400nm-2000nm.
(6) 상기 (1)∼(5)에 기재된 금속 나노 로드 함유 조성물을 함유하는 코팅 조성물.(6) Coating composition containing the metal nanorod containing composition as described in said (1)-(5).
(7) 상기 (6)에 의해 형성된 파장 400㎚∼2000㎚의 가시광ㆍ근적외광 영역의 특정 파장에 대하여 선택적인 흡수 기능을 갖는 코팅막.(7) A coating film having a selective absorption function with respect to a specific wavelength in the visible light and near infrared light region having a wavelength of 400 nm to 2000 nm formed by the above (6).
(8) 상기 (6)에 기재된 코팅 조성물로 형성된 광흡수 기능 및 전자파 차폐 기능을 갖는 코팅막.(8) A coating film having a light absorption function and an electromagnetic wave shielding function formed from the coating composition according to (6) above.
(9) 상기 (6)에 기재된 코팅 조성물로 형성된 표면저항값 2.5Ω/□ 이하의 도전성 코팅막.(9) A conductive coating film having a surface resistance of 2.5? / Sq or less formed from the coating composition described in the above (6).
(10) 상기 (6)에 기재된 코팅 조성물로 형성된 코팅막을 기재 표면에 형성하거나 또는 기재 사이에 형성하여 이루어진 광학 필터.(10) The optical filter formed by forming the coating film formed from the coating composition as described in said (6) on the surface of a base material, or between base materials.
(11) 상기 (6)에 기재된 코팅 조성물로 형성된 코팅막을 갖는 전자파 차단용으로 사용되는 광학 필터.(11) An optical filter used for electromagnetic wave shielding, which has a coating film formed of the coating composition described in the above (6).
(12) 상기 (6)에 기재된 코팅 조성물로 형성된 코팅막을 갖는 플라스마 디스플레이 패널(PDP)용 광학 필터.(12) An optical filter for plasma display panel (PDP) having a coating film formed of the coating composition according to (6).
(13) 상기 (6)에 기재된 코팅 조성물로 형성된 코팅막을 갖는 컬리 필터에 사용되는 광학 필터.(13) An optical filter used for a Curly filter having a coating film formed of the coating composition according to (6).
(14) 상기 (6)에 기재된 코팅 조성물로 형성된 코팅막을 갖는 열선 차단에 사용되는 광학 필터.(14) An optical filter used for heat ray shielding having a coating film formed of the coating composition described in the above (6).
(15) 상기 (1)∼(5)에 기재된 금속 나노 로드 함유 조성물을 바인더(수지) 성분 중에 분산시킨 것을 특징으로 하는 고분자 필름.(15) The polymer film characterized by dispersing the metal nanorod-containing composition according to (1) to (5) in a binder (resin) component.
(16) 파장 400㎚∼2000㎚의 가시광ㆍ근적외광 영역의 특정 파장에 대하여 선택적인 흡수 기능을 갖는 흡수층을 형성하는 상기 (15)에 기재된 고분자 필름.(16) The polymer film according to the above (15), which forms an absorption layer having a selective absorption function with respect to a specific wavelength in the visible light and near infrared light region having a wavelength of 400 nm to 2000 nm.
(17) 전자파 차폐 기능을 갖는 상기 (15) 또는 (16)에 기재된 고분자 필름.(17) The polymer film according to the above (15) or (16) having an electromagnetic wave shielding function.
(18) 표면저항값 2.5Ω/□ 이하의 도전성을 갖는 상기 (15) 또는 (16)에 기재된 고분자 필름.The polymer film as described in said (15) or (16) which has electroconductivity of surface resistance value 2.5 (ohm) / square or less.
(19) 상기 (15)∼(18) 중 어느 하나에 기재된 고분자 필름으로 형성된 파장 400㎚∼2000㎚의 가시광ㆍ근적외광에 대한 선택적인 흡수 기능을 갖는 광학 필터.(19) An optical filter having a selective absorption function for visible light and near infrared light having a wavelength of 400 nm to 2000 nm formed from the polymer film according to any one of (15) to (18).
(20) 상기 (15)∼(18) 중 어느 하나에 기재된 고분자 필름으로 형성된 전자파 차단에 사용되는 광학 필터.(20) The optical filter used for electromagnetic wave blocking formed from the polymer film in any one of said (15)-(18).
(21) 상기 (15)∼(18) 중 어느 하나에 기재된 고분자 필름으로 형성된 플라스마 디스플레이 패널(PDP)에 사용되는 광학 필터.(21) The optical filter used for the plasma display panel (PDP) formed from the polymer film in any one of said (15)-(18).
(22) 상기 (15)∼(18) 중 어느 하나에 기재된 고분자 필름을 투명 기재의 표면에 적층하거나 또는 기재 사이에 개재시켜 이루어진 광학 필터.The optical filter formed by laminating | stacking the polymer film in any one of said (15)-(18) on the surface of a transparent base material, or interposing between base materials.
(23) 상기 (15)∼(18) 중 어느 하나에 기재된 고분자 필름으로 형성된 컬리 필터에 사용되는 광학 필터.(23) The optical filter used for the curley filter formed from the polymer film in any one of said (15)-(18).
(24) 상기 (15)∼(18) 중 어느 하나에 기재된 고분자 필름으로 형성된 열선 차단에 사용되는 광학 필터.(24) An optical filter used for heat ray shielding formed of the polymer film according to any one of (15) to (18).
본 발명의 금 나노 로드 함유 조성물을 사용한 코팅 조성물로 형성된 코팅막을 투명한 기재 표면에 형성하거나 또는 코팅막을 형성한 기재 표면에 다른 기재를 적층하거나 하는 방법으로 기재 사이에 코팅막을 형성함으로써, 가시광ㆍ근적외광에 대한 선택적인 흡수 기능 및 전자파 차폐 기능을 갖는 광학 필터를 얻을 수 있다. 마찬가지로 본 발명의 금 나노 로드 함유 조성물을 바인더(수지)에 혼합 분산시켜 필름형상으로 성형된 고분자 필름을 투명한 기판 상에 적층하거나 또는 복수개의 투명기판 사이에 끼워 필터층을 형성함으로써, 가시광ㆍ근적외광에 대한 선택적인 흡수 기능 및 전자파 차폐 기능을 갖는 광학 필터를 얻을 수 있다. 상기 코팅막과 코팅막으로 형성된 광학 필터, 고분자 필름, 고분자 필름으로 형성된 광학 필터는 파장 400㎚∼2000㎚의 가시광ㆍ근적외광에 대하여 우수한 선택적 흡수 기능과 전자파 차폐 기능을 가진다. 또, 본 발명의 코팅막, 고분자 필름, 광학 필터는 상기 금 나노 로드를 포함하는 것이면 되고, 특정 구조나 제조방법에 한정되지 않는다. 또한, 코팅막, 고분자 필름, 광학 필터는 금속 나노 로드에 의해 파장 400㎚∼2000㎚의 가시광ㆍ근적외광이나 전자파에 대하여 흡수 기능 내지 차폐 기능을 갖는 것이면 되고, 금속 나노 로드의 첨가량(함유량)은 사용 목적에따라 적절하게 정하면 된다.Visible light and near-infrared light are formed by forming a coating film between the substrates by forming a coating film formed of the coating composition using the gold nanorod-containing composition of the present invention on the transparent substrate surface or by laminating another substrate on the substrate surface on which the coating film is formed. It is possible to obtain an optical filter having a selective absorption function and an electromagnetic shielding function. Similarly, by dispersing and dispersing the gold nanorod-containing composition of the present invention in a binder (resin), a polymer film formed into a film shape is laminated on a transparent substrate, or a filter layer is sandwiched between a plurality of transparent substrates to form a filter layer. An optical filter having a selective absorption function and electromagnetic shielding function can be obtained. The optical filter formed of the coating film and the coating film, the polymer film, and the optical filter formed of the polymer film have excellent selective absorption and electromagnetic shielding functions against visible and near infrared light having a wavelength of 400 nm to 2000 nm. Moreover, the coating film, polymer film, and optical filter of this invention should just contain the said gold nanorod, and are not limited to a specific structure and a manufacturing method. In addition, the coating film, the polymer film, and the optical filter may have an absorption function or a shielding function with respect to visible light, near infrared light and electromagnetic waves having a wavelength of 400 nm to 2000 nm by the metal nanorods, and the addition amount (content) of the metal nanorods is used. This can be done according to the purpose.
본 발명의 코팅막, 고분자 필름, 광학 필터에 의해 표면저항값이 2.5Ω/□ 이하인 도전성 코팅층을 형성할 수 있고, 이 도전성 코팅층을 형성한 필터는 플라스마 디스플레이 패널(PDP)용의 광학 필터로 이용할 수 있다. 또, 본 발명의 코팅막, 고분자 필름, 광학 필터는 파장 400㎚∼2000㎚의 가시광ㆍ근적외광에 대하여 우수한 선택적 흡수 기능을 갖기 때문에 컬리 필터로 이용할 수 있다. 또한, 본 발명의 코팅막, 고분자 필름, 광학 필터는 우수한 전자파 차폐 기능을 갖기 때문에 전자파 차단용으로 사용되는 광학 필터로 이용할 수 있다.The coating film, the polymer film, and the optical filter of the present invention can form a conductive coating layer having a surface resistance of 2.5 Ω / □ or less, and the filter having the conductive coating layer can be used as an optical filter for plasma display panel (PDP). have. In addition, the coating film, the polymer film, and the optical filter of the present invention can be used as a curley filter because they have an excellent selective absorption function against visible light and near infrared light with a wavelength of 400 nm to 2000 nm. In addition, since the coating film, the polymer film, and the optical filter of the present invention have excellent electromagnetic shielding function, it can be used as an optical filter used for electromagnetic wave blocking.
다음에, 본 발명을 실시형태에 따라 구체적으로 설명한다.Next, this invention is demonstrated concretely according to embodiment.
본 발명의 조성물, 코팅막, 고분자 필름, 광학 필터는 장축이 400㎚ 미만이며 어스펙트비가 1 보다 큰 로드 형상의 금속 미립자(금속 나노 로드)를 함유하는 것을 특징으로 한다. 이 금속 나노 로드 함유 조성물, 코팅막, 고분자 필름, 광학 필터는 파장 400㎚∼2000㎚의 가시광ㆍ근적외광의 특정 파장에 대하여 선택적인 흡수 기능을 갖는 동시에, 표면저항값이 2.5Ω/□ 이하인 도전성을 얻을 수 있기 때문에 전자파 차폐 기능을 가진다.The composition, the coating film, the polymer film, and the optical filter of the present invention are characterized by containing a rod-shaped metal fine particle (metal nanorod) having a major axis of less than 400 nm and an aspect ratio of greater than one. The metal nanorod-containing composition, coating film, polymer film, and optical filter have a selective absorption function for specific wavelengths of visible light and near infrared light with a wavelength of 400 nm to 2000 nm, and have a conductivity of 2.5? /? Since it can obtain, it has an electromagnetic shielding function.
본 발명의 금속 나노 로드 함유 조성물을 용매나 바인더(수지)에 분산시키고 추가로 필요에 따라 염료나 안료, 금속 나노 와이어 등을 첨가하여 원하는 코팅 조성물을 얻을 수 있다. 구체적으로는 예컨대 상기 금속 나노 로드 함유 조성물을 도료 성분에 혼합함으로써 코팅 조성물, 즉 도료 조성물을 얻을 수 있다. 금속 나노 로드의 첨가량이나 금속 나노 로드 이외의 용매, 바인더(수지), 분산제,첨가제 등은 사용 조건에 따라 적절하게 정할 수 있다. 또, 본 발명은 상기 금속 나노 로드를 분산시킨 코팅 조성물용의 수분산액도 그 범위에 포함된다. 또, 본 발명에 관한 코팅 조성물의 사용방법도 특별히 제한되지 않는다. 금속 나노 로드 함유 코팅 조성물은 브러시 도포, 분사, 롤 코팅, 스핀 코팅, 딥 코팅 등과 같은 각종 도포방법으로 사용할 수 있다. 또, 도포뿐만 아니라 금속 나노 로드 함유 코팅 조성물을 주형에 주입 성형하는 방법, 사출 성형하는 방법, 금속 나노 로드 함유 조성물을 바인더(수지)에 혼합 성형하는 방법 등을 들 수 있는데, 이들에 한정되지 않는다.The desired coating composition can be obtained by dispersing the metal nanorod-containing composition of the present invention in a solvent or a binder (resin) and further adding a dye, a pigment, a metal nanowire, or the like as necessary. Specifically, for example, the coating composition, that is, the coating composition can be obtained by mixing the metal nanorod-containing composition with the coating component. The addition amount of a metal nanorod, the solvent other than a metal nanorod, a binder (resin), a dispersing agent, an additive, etc. can be suitably determined according to a use condition. The present invention also encompasses an aqueous dispersion for a coating composition in which the metal nanorods are dispersed. Moreover, the use method of the coating composition which concerns on this invention is not specifically limited, either. The metal nanorod-containing coating composition may be used in various coating methods such as brush coating, spraying, roll coating, spin coating, dip coating, and the like. Moreover, not only application | coating but the method of injection-molding a metal nanorod containing coating composition to a mold, the method of injection molding, the method of mixing and molding a metal nanorod containing composition to a binder (resin), etc. are mentioned, but are not limited to these. .
금속 나노 로드의 금속 종류로는 금, 은, 구리 및 이들의 합금 등을 사용할 수 있다. 본 발명에 사용되는 금속 나노 로드는 장축이 400㎚ 미만이며 어스펙트비(장축/단축 비)가 1보다 큰 것이다. 특히, 어스펙트비는 2∼10이 바람직하다. 또, 장축이 400㎚ 이상이면 이를 용매에 분산시켰을 때에 안정된 콜로이드형상의 분산액을 얻기 어렵다. 또한, 어스펙트비(장축/단축 비)가 1인 경우에는, 구형상의 금속 미립자가 용매에 분산된 콜로이드형상의 분산액과 동일한 흡수밖에 얻을 수 없어 가시광 및 근적외광의 임의의 파장에 대한 선택적인 흡수 효과를 얻을 수 없다.As the metal type of the metal nanorods, gold, silver, copper and alloys thereof may be used. The metal nanorods used in the present invention have a long axis of less than 400 nm and an aspect ratio (long axis / short axis ratio) of greater than one. In particular, the aspect ratio is preferably 2 to 10. When the major axis is 400 nm or more, it is difficult to obtain a stable colloidal dispersion when it is dispersed in a solvent. In addition, when the aspect ratio (long / short ratio) is 1, only spherical metal fine particles can obtain only the same absorption as the colloidal dispersion liquid dispersed in a solvent, and thus, selective absorption for any wavelength of visible light and near infrared light. No effect is obtained.
장축이 400㎚ 미만이며 어스펙트비가 1보다 큰 금속 나노 로드를 사용함으로써, 금속 나노 로드의 장축에 의한 파장 흡수능 때문에 파장 400㎚∼2000㎚의 가시광ㆍ근적외광의 특정 파장에 대하여 선택적인 흡수 효과를 가질 수 있다. 또, 예컨대 금 나노 로드는 단축의 파장 흡수 기능으로서 가시광 영역의 530㎚ 부근에흡수 영역이 존재하지만, 단축의 길이가 2㎚ 이하이면 그 영향은 무시할 수 있다. 따라서, 가시광에 흡수대가 없는 금속 나노 로드를 분산시킨 조성물, 코팅막, 고분자 필름, 광학 필터는 투명성을 가진다. 또한, 금 나노 로드의 단축 길이가 2㎚보다 크고 파장 흡수 기능으로서 530㎚ 부근에 흡수가 존재하더라도 보색 효과를 얻을 수 있는 파장영역에 흡수를 갖는 염료, 780㎚ 이하의 파장영역에서 선택적인 흡수 기능을 갖는 안료를 조합함으로써, 무채색 금속 나노 로드를 분산시킨 조성물, 코팅막, 고분자 필름, 광학 필터를 얻을 수 있다. 또, 본 발명에 사용되는 금속 나노 로드는 장축이 400㎚ 미만이고, 바람직하게는 200㎚ 이하이다. 이를 용매에 분산시킨 것은 육안으로 입자로 인식하기 어렵다.By using metal nanorods with a long axis of less than 400 nm and an aspect ratio of greater than 1, selective absorption effects are made for specific wavelengths of visible and near infrared light having a wavelength of 400 nm to 2000 nm due to the wavelength absorption capability of the long axis of the metal nanorods. Can have Further, for example, the gold nanorods have an absorption region in the vicinity of 530 nm of the visible light region as a short wavelength absorption function. However, if the length of the short axis is 2 nm or less, the effect can be ignored. Therefore, the composition, the coating film, the polymer film, and the optical filter which disperse | distribute the metal nanorod which does not have an absorption band in visible light have transparency. In addition, dyes having absorption in the wavelength region where the short axis length of the gold nanorods are larger than 2 nm and the complementary color effect can be obtained even when absorption exists near 530 nm as a wavelength absorption function. By combining the pigment having a composition, a coating film, a polymer film, and an optical filter in which the achromatic metal nanorods are dispersed can be obtained. Further, the metal nanorods used in the present invention have a major axis of less than 400 nm, preferably 200 nm or less. It is difficult to visually disperse it in a solvent as particles.
또, 상기 금속 나노 로드는 도전성을 가지므로, 이 금속 나노 로드를 함유하는 조성물은 전자파에 대하여 차폐 기능을 가진다. 또한, 이 금속 나노 로드 함유 조성물을 기재 표면에 코팅함으로써 도전성 코팅막을 형성할 수 있다. 또, 금속 나노 로드와 금속 나노 와이어를 병용한 금속 나노 로드 함유 조성물은 금속 나노 와이어를 함유하지 않은 금속 나노 로드 함유 조성물과 비교하여 표면저항값이 낮은 코팅막, 고분자 필름, 광학 필터를 얻을 수 있다.In addition, since the metal nanorods have conductivity, the composition containing the metal nanorods has a shielding function against electromagnetic waves. Moreover, a conductive coating film can be formed by coating this metal nanorod containing composition on the surface of a base material. Moreover, the metal nanorod containing composition which used the metal nanorod and the metal nanowire together can obtain a coating film, a polymer film, and an optical filter with a low surface resistance compared with the metal nanorod containing composition which does not contain a metal nanowire.
본 발명에서 사용되는 염료는 일반 광의 3원색인 적색, 녹색 및 청색(목적에 따라서는 적색, 녹색 및 청색이 보색계여도 됨)의 착색을 얻는 염료를 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 예컨대, 적색의 착색층은 아조계 염료 등, 녹색의 착색층은 프탈로시아닌계 염료 등, 청색의 착색층은 안트라퀴논계 염료 등을 대표적인 것으로 들 수 있는데 이들에 한정되지 않는다.The dye used in the present invention can be used without particular limitation a dye which obtains the coloring of the three primary colors of general light, red, green and blue (depending on the purpose, red, green and blue may be complementary colors). For example, although a red colored layer is an azo dye etc., a green colored layer is a phthalocyanine dye etc. A blue colored layer is mentioned as an anthraquinone type dye etc., It is not limited to these.
본 발명에서 사용되는 안료는 일반적으로 용매에 용해되지 않고 입자로 색을 띠는 것으로, 일반 광의 3원색인 적색, 녹색 및 청색(목적에 따라서는 적색, 녹색 및 청색의 보색계여도 됨)의 착색을 얻는 안료를 특별한 제한없이 사용할 수 있다. 예컨대, 적색의 착색층은 카드뮴 레드, 몰리브덴 레드, 철단, 연단, 퀴나크리돈 레드 등, 녹색의 착색층은 크롬 그린, 산화 크롬, 프탈로시아닌 그린 등, 청색의 착색층은 코발트 블루, 감청, 군청, 프탈로시아닌 블루 등을 대표적인 것으로 들 수 있는데, 이들에 한정되지 않는다.Pigments used in the present invention are generally colored in particles without dissolving in a solvent, and are colored with red, green, and blue (which may be red, green, and blue complementary colors depending on purposes), which are three primary colors of general light. The pigments obtained can be used without particular limitation. For example, the red colored layer is cadmium red, molybdenum red, iron, podium, quinacridone red, etc., the green colored layer is chromium green, chromium oxide, phthalocyanine green, etc., and the blue colored layer is cobalt blue, wire blue, ultramarine blue, Although phthalocyanine blue etc. are mentioned as a typical thing, It is not limited to these.
본 발명에서 사용되는 금속 나노 와이어는 장축이 400㎚ 이상이고 단축이 50㎚ 이하, 바람직하게는 장축이 450㎚∼1500㎚, 단축이 1㎚∼45㎚이며 어스펙트비가 20 이상인 것이다. 이와 같은 금속 나노 와이어는 가늘고 긴 섬유형상의 것이 적당한 간격을 유지하면서 서로 얽힌 상태가 되므로, 표면저항값이 1.0Ω/□ 이하인 우수한 도전성을 가질 수 있고, 따라서 높은 전파 차폐 기능을 얻을 수 있다. 구체적인 금속 종류나 장축 길이, 어스펙트비 등은 사용 목적에 따라 적절하게 정하면 된다. 또, 금속 나노 와이어는 예컨대 N. R. Jana, L. Gearheart and C. J. Murphy에 의한 방법(Chm. Commun., 2001, p617-618)이나 C. Ducamp-Sanguesa, R. Herrerea-Urbina, 및 M. Figlarz 등의 방법(J. Solid State Chem., 100. 1992, p272∼p280)으로 제조할 수 있다. 또, 금속 나노 와이어의 제조방법은 이들 방법에 한정되지 않는다.The metal nanowires used in the present invention have a major axis of 400 nm or more, a minor axis of 50 nm or less, preferably a major axis of 450 nm to 1500 nm, a minor axis of 1 nm to 45 nm, and an aspect ratio of 20 or more. Since the metal nanowires are entangled with each other while maintaining a proper spacing, the metal nanowires can have excellent conductivity with a surface resistance value of 1.0 Ω / □ or less, and thus a high radio wave shielding function can be obtained. Specific metal types, long axis lengths, aspect ratios, etc. may be appropriately determined depending on the intended use. In addition, the metal nanowires can be prepared by, for example, methods by NR Jana, L. Gearheart and CJ Murphy (Chm. Commun., 2001, p617-618), C. Ducamp-Sanguesa, R. Herrerea-Urbina, and M. Figlarz. It can be manufactured by the method (J. Solid State Chem., 100. 1992, p272 to p280). In addition, the manufacturing method of a metal nanowire is not limited to these methods.
바인더로는 통상 도료용이나 성형용으로 이용되고 있는 가시광선으로부터 근적외광 영역의 광에 대하여 투과성이 있는 각종 수지를 특별한 제한없이 사용할 수있다. 수지는 수계, 비수계, 수용성 중 어느 1 종류 또는 2 종류 이상의 혼합물일 수도 있다. 예컨대, 아크릴수지, 폴리에스테르수지, 알키드수지, 우레탄수지, 실리콘수지, 불소수지, 에폭시수지, 폴리카보네이트수지, 폴리염화비닐수지, 폴리비닐알콜 등과 같은 각종 유기수지, 중합하여 수지를 형성하는 라디칼 중합성의 올리고머나 단량체를 사용할 수 있다. 이들은 경화제나 라디칼 중합제 개시제와 병용할 수도 있다.As the binder, various resins that are transparent to visible light in the near-infrared light region, which are usually used for coating or molding, can be used without particular limitation. Resin may be any 1 type, or a mixture of 2 or more types of aqueous, non-aqueous, and water-soluble. For example, various kinds of organic resins such as acrylic resins, polyester resins, alkyd resins, urethane resins, silicone resins, fluorine resins, epoxy resins, polycarbonate resins, polyvinyl chloride resins, polyvinyl alcohols, and the like are polymerized to form radical resins. Oligomers and monomers can be used. These can also be used together with a hardening | curing agent and a radical polymerization initiator.
용매로는 바인더가 용해 또는 안정되게 분산되는 용매를 적절하게 선택하면 되고, 수성 용매 또는 비수성 용매 어느 것이나 된다. 구체적으로는 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 헥산올, 에틸렌글리콜 등과 같은 알콜, 자일렌, 톨루엔 등과 같은 방향족 탄화수소, 시클로헥산 등과 같은 지환식 탄화수소, 아세톤, 메틸에틸케톤 등과 같은 케톤, 아세트산에틸, 아세트산부틸 등과 같은 에스테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르 등과 같은 에테르 등, 또는 이들의 혼합물을 대표적인 것으로 들 수 있는데, 이들에 한정되지 않는다.What is necessary is just to select suitably the solvent in which a binder melt | dissolves or disperse | distributes stably as a solvent, either an aqueous solvent or a non-aqueous solvent. Specifically, alcohols such as water, methanol, ethanol, propanol, hexanol and ethylene glycol, aromatic hydrocarbons such as xylene and toluene, alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, ethyl acetate and acetic acid Esters such as butyl, ethers such as ethylene glycol monobutyl ether, and the like, or mixtures thereof may be exemplified, but are not limited thereto.
분산제로는 수평균분자량이 수천 이상이며 금속 나노 로드에 대하여 흡착성이 높은 질소원자나 황원자 등의 흡착부위를 주쇄 중에 가지고, 물, 알콜, 비수계 유기용제라는 코팅 조성물에서 사용하는 각각의 용매에 대하여 친화성 있는 복수개의 측쇄를 갖는 염기성 고분자형 분산제를 들 수 있다. 이와 같은 분산제로는 시판되고 있는 것을 사용할 수 있고, 예컨대 솔스퍼스 13940, 솔스퍼스 24000SC, 솔스퍼스 28000, 솔스퍼스 32000의 상품명으로 시판되고 있는 것(이하, Avecia KK), 프로렌 DOPA-15B, 프로렌 DOPA-17의 상품명으로 시판되고 있는 것(이하,KYOEISHA CHEMICAL Co., LTD), 아디스퍼 PB 814, 아디스퍼 PB 711의 상품명으로 시판되고 있는 것(이하, Ajinomoto-Fine-Techno Co., Inc.) 등을 들 수 있는데, 이들에 한정되지 않는다.The dispersant has a number average molecular weight of thousands or more and has adsorption sites such as nitrogen atoms or sulfur atoms which are highly adsorbable to the metal nanorods in the main chain, and is compatible with each solvent used in the coating composition such as water, alcohol, or non-aqueous organic solvent. And basic polymeric dispersants having a plurality of chemically compatible side chains. As such a dispersing agent, what is marketed can be used, For example, what is marketed under the brand names of Solsper 13940, Solsper 24000SC, Solsper 28000, Solsper 32000 (Hereinafter, Avecia KK), Proren DOPA-15B, Pro What is marketed under the brand name of REN DOPA-17 (hereafter KYOEISHA CHEMICAL Co., LTD), the brand name of Addispur PB 814, Addispur PB 711 (hereinafter, Ajinomoto-Fine-Techno Co., Inc .) And the like, but are not limited to these.
금속 나노 로드의 첨가량은 바인더 100 중량부에 대하여 0.01∼900 중량부가 적당하다. 금속 나노 로드 첨가량이 상기 범위보다 적으면 원하는 충분한 효과를 얻기 어려워진다. 한편, 첨가량이 상기 범위보다 많으면 비용 면에서 불리하고 또 금속 나노 로드의 단축에서 기인되는 고유의 플라스몬 흡수가 강해져, 목적하는 파장 이외의 흡수 효과가 강해지는 경향이 있다. 또, 염료 또는 780㎚ 이하의 파장영역에서 선택적인 흡수 기능을 갖는 안료의 첨가량은 바인더 100 중량부에 대하여 0.01∼900 중량부가 바람직하다. 이들 첨가량이 적으면 충분한 보색 효과를 얻기 어려워진다. 한편, 첨가량이 상기 범위보다 많으면 비용 면에서 불리하고 또 염료 또는 안료의 흡수가 강해져, 목적하는 무채색을 얻기 어려워진다. 또, 금속 나노 로드와 염료 또는 안료는 파장 흡수 범위가 거의 동일하거나 상이한 2 종류 내지 3 종류 이상의 금속 나노 로드와 염료 또는 안료를 조합하여 사용할 수 있다. 금속 나노 와이어의 첨가량은 바인더 100 중량부에 대하여 0.01∼900 중량부가 적당하다. 금속 나노 와이어의 첨가량이 상기 범위보다 적으면 원하는 충분한 표면저항값을 얻기 어려워진다. 한편, 첨가량이 상기 범위보다 많으면 비용 면에서 불리하여 바람직하지 않다.The addition amount of the metal nanorods is suitably 0.01 to 900 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder. When the amount of the metal nanorods added is less than the above range, it becomes difficult to obtain a desired sufficient effect. On the other hand, when the added amount is larger than the above range, the inherent plasmon absorption due to the disadvantages in terms of cost and shortening of the metal nanorods is increased, and the absorption effect other than the desired wavelength tends to be stronger. The amount of the dye or pigment having a selective absorption function in the wavelength range of 780 nm or less is preferably 0.01 to 900 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder. When these addition amounts are small, it will become difficult to obtain sufficient complementary color effect. On the other hand, when the added amount is larger than the above range, the cost is disadvantageous and the absorption of the dye or the pigment becomes stronger, and it becomes difficult to obtain the desired achromatic color. The metal nanorods and dyes or pigments may be used in combination of two or three or more kinds of metal nanorods and dyes or pigments having substantially the same or different wavelength absorption ranges. The addition amount of the metal nanowire is suitably 0.01 to 900 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder. When the addition amount of the metal nanowire is less than the above range, it is difficult to obtain a desired sufficient surface resistance value. On the other hand, when the addition amount is larger than the above range, it is disadvantageous in terms of cost, which is not preferable.
본 발명의 금속 나노 로드 함유 조성물, 코팅막, 고분자 필름, 광학 필터는 도료 조성물, 도포막, 필름 또는 판재 등 다양한 형태로 사용할 수 있고, 이 금속나노 로드 함유 조성물로 형성된 필터층을 갖는 광학 필터를 얻을 수 있다. 구체적으로는 예컨대 (가) 가시광선 및 근적외광을 흡수하고자 하는 투명한 기재에 직접 도포하거나 인쇄하여, 가시광선ㆍ근적외광 흡수 필터, 전자파 차폐 필터로서의 경화 도막을 형성시킬 수 있다. (나) 본 발명의 조성물을 필름 형상이나 판 형상 등으로 형성하고, 이 조성물을 가시광선ㆍ근적외광 흡수 필터나 전자파 차폐 필터로서 가시광선ㆍ근적외광 또는 전자파를 흡수하고자 하는 투명한 기재에 적층하거나 포위한다. (다) 본 발명의 조성물로 형성된 상기 도포막이나 필름 등의 형성물을 투명한 유리제 또는 플라스틱제 기재에 적층시키고 이 적층체를 가시광선ㆍ근적외광 흡수 필터나 전자파 차폐 필터로서 가시광선ㆍ근적외광 또는 전자파를 흡수하고자 하는 투명한 기재에 적층하거나 포위하여 사용한다. 상기 각 사용 형태에서 광학 필터의 두께는 대략 0.01㎛∼1㎜가 적당하고, 비용이나 광투과성 등을 고려하면 0.05㎛∼300㎛가 바람직하다.The metal nanorod-containing composition, coating film, polymer film, and optical filter of the present invention can be used in various forms such as coating compositions, coating films, films, or plates, and an optical filter having a filter layer formed of the metal nanorod-containing composition can be obtained. have. Specifically, for example, (a) it can be directly applied or printed on a transparent substrate to absorb visible light and near infrared light to form a cured coating film as a visible light, near infrared light absorbing filter, or electromagnetic wave shielding filter. (B) The composition of the present invention is formed into a film or plate shape, and the composition is laminated or enclosed on a transparent substrate to absorb visible light, near infrared light or electromagnetic wave as a visible light, near infrared light absorption filter or electromagnetic wave shielding filter. do. (C) Forming such a coating film or film formed from the composition of the present invention on a transparent glass or plastic base material and laminating the laminate as a visible light, near infrared light absorption filter or electromagnetic wave shielding filter; Laminated or surrounded on a transparent substrate to absorb the electromagnetic wave is used. The thickness of the optical filter is preferably about 0.01 µm to 1 mm in each of the above-described usage forms, and in consideration of cost, light transmittance, and the like, the thickness is preferably 0.05 µm to 300 µm.
실시예Example
다음에, 본 발명을 실시예 및 비교예로 구체적으로 나타낸다. 한편, 다음 실시예는 주로 400㎚∼1400㎚의 파장영역에서의 광흡수 기능을 나타내고 있는데, 금속 나노 로드의 종류나 길이, 조성 등의 조건 등을 변경함으로써 2000㎚까지의 파장영역에 대해서도 동일한 광흡수 기능을 가질 수 있다.Next, an Example and a comparative example show this invention concretely. On the other hand, the following example mainly shows the light absorption function in the wavelength region of 400 nm to 1400 nm, but the same light is applied to the wavelength region up to 2000 nm by changing the type, length, composition, etc. of the metal nanorods. It may have an absorption function.
표면저항값은 미츠비시 화학㈜ 제품의 로레스타-GP로 측정하였다.The surface resistance value was measured by Lorestar-GP manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation.
분광 특성은 JASCO Co. 제품의 V-570으로 측정하였다.The spectral characteristics were determined by JASCO Co. Measured by V-570 of the product.
표 1∼표 3에 나타내는 배합비로 금속 나노 로드, 염료, 안료, 금속 나노 와이어 바인더, 용매를 혼합하여 금속 나노 로드 구리 코팅 조성물(도료)을 제조하였다. 또, 도료 내에서의 금속 나노 로드의 분산안정화를 위해서 분산제를 사용하였다. 용매가 물인 계에 관해서는 헥사데실트리메틸암모늄브로미드(CTAB)를, 용매가 유기용제계인 계에 관해서는 Solsperse 24000SC(Avecia KK)를 분산제로 각각 사용하였다. 이 도료는 실온 하에서 3개월 이상 방치시켜도 변색이나 침전을 생성하지 않고 안정되었다. 이 도료를 스핀코터로 각각 유리기판에 도포하여 5분간 정치시킨 후, 건조로로 가열(80℃×1시간)하거나 고압 수은 램프로 자외선을 조사하고 경화시켜 광학 필터를 형성하였다. 이 필름에 대해서 투과율 변화와 표면저항값을 측정하였다. 그 결과를 표 1∼표 3에 나타냈다. 표 1은 실시예 1∼7을 나타내고, 표 2는 실시예 8∼14를 나타내며, 표 3은 실시예 15∼18과 비교예 1∼3을 나타낸다. 또한, 표에 있어 "○" 의 기호는 미량의 배합을 의미한다.Metal nanorods, dyes, pigments, metal nanowire binders, and solvents were mixed at the compounding ratios shown in Tables 1 to 3 to prepare metal nanorod copper coating compositions (paints). In addition, a dispersant was used to stabilize the dispersion of the metal nanorods in the paint. Hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) was used for the system in which the solvent was water, and Solsperse 24000SC (Avecia KK) was used as the dispersant in the system in which the solvent was an organic solvent system. This paint was stabilized without discoloration or precipitation even when left at room temperature for three months or longer. Each of the paints was applied to a glass substrate with a spin coater and allowed to stand for 5 minutes, and then heated with a drying furnace (80 ° C. × 1 hour) or irradiated with UV light and cured with a high pressure mercury lamp to form an optical filter. Transmittance change and surface resistance value were measured about this film. The results are shown in Tables 1-3. Table 1 shows Examples 1-7, Table 2 shows Examples 8-14, Table 3 shows Examples 15-18 and Comparative Examples 1-3. In addition, in the table | symbol, the symbol of "(circle)" means a trace amount combination.
표 1∼표 3의 결과에 나타내는 바와 같이 본 발명의 실시예 1∼15는 각각 금 나노 로드 A, B, C의 어스펙트비에 대응한 700㎚, 850㎚, 1400㎚의 가시광ㆍ근적외광의 특정 파장이 흡수되어 컬리 필터나 근적외광 커트 필터로서의 성능을 얻을 수 있다. 표면저항값은 충분히 낮은 값을 얻을 수 있으며 전자파 차폐 필터로서의 성능을 얻을 수 있다. 실시예 16, 17은 각각 염료, 안료에 의해 금 나노 로드의 파장 530㎚에 대한 보색 효과를 얻을 수 있기 때문에 가시광 영역의 투과율은 일정하며 무채색 필터를 얻을 수 있다. 실시예 18은 염료와 은 나노 와이어가 첨가되어 있어, 염료의 보색 효과에 추가로 은 나노 와이어의 도전 효과에 의한 낮은 표면저항값을 얻을 수 있다.As shown in the results of Tables 1 to 3, Examples 1 to 15 of the present invention show visible and near-infrared light of 700 nm, 850 nm, and 1400 nm corresponding to the aspect ratios of gold nanorods A, B, and C, respectively. A specific wavelength is absorbed and the performance as a Curley filter or a near-infrared cut filter can be obtained. The surface resistance value can be obtained sufficiently low and the performance as an electromagnetic shielding filter can be obtained. In Examples 16 and 17, the complementary color effect on the wavelength of 530 nm of the gold nanorods can be obtained by dyes and pigments, respectively, so that the transmittance in the visible region is constant and achromatic filters can be obtained. In Example 18, the dye and the silver nanowires were added, and in addition to the complementary color effect of the dye, a low surface resistance value due to the conductive effect of the silver nanowires can be obtained.
한편, 비교예 1은 구형상의 금 콜로이드에 의한 530㎚의 파장은 흡수되고 있지만 표면저항값은 높다. 또, 비교예 2, 3은 각각 염료, 안료에 의한 특정 파장의 흡수를 얻을 수 있는데, 금속 나노 로드와 비교하여 흡광 계수가 작기 때문에 염료의 첨가량이 많아져 비용 면에서 불리하다. 또한, 염료나 안료로부터는 도전성이 부여되지 않기 때문에, 표면저항값이 높아져 전자파 차폐 효과를 얻을 수 없다.On the other hand, in Comparative Example 1, although the wavelength of 530 nm by the spherical gold colloid is absorbed, the surface resistance value is high. In Comparative Examples 2 and 3, absorption of specific wavelengths by dyes and pigments can be obtained. However, since the extinction coefficient is smaller than that of metal nanorods, the amount of dye added increases, which is disadvantageous in terms of cost. Moreover, since electroconductivity is not provided from dye or a pigment, surface resistance value becomes high and an electromagnetic wave shielding effect cannot be acquired.
주)ㆍ바인더ㆍ금속 나노 로드ㆍ염료ㆍ안료ㆍ금속 나노 와이어의 배합량은 중량부Note) The blending amount of binder, metal nanorods, dyes, pigments and metal nanowires is expressed in parts by weight.
ㆍ필터의 도막 두께: 2㎛ㆍ Film thickness of filter: 2㎛
[바인더][bookbinder]
ㆍ아크릴수지 에멀전, 불소수지 에멀전의 고형분은 40중량%(용매 : 물)ㆍ The solid content of acrylic resin emulsion and fluororesin emulsion is 40% by weight (solvent: water)
ㆍ아크릴수지, 우레탄수지, 라디칼 중합성 올리고머의 고형분은 40중량%(용매 : 톨루엔)ㆍ The solid content of acrylic resin, urethane resin, and radical polymerizable oligomer is 40% by weight (solvent: toluene)
[분산제][Dispersant]
ㆍCTAB(헥사데실트리메틸암모늄브로미드)CTAB (hexadecyltrimethylammonium bromide)
ㆍSolsperse 24000SC(Avecia㈜)ㆍ Solsperse 24000SC (Avecia Co., Ltd.)
[금속 나노 로드][Metal Nano Rod]
ㆍ금 나노 로드 A: 흡수 파장은 530㎚와 700㎚(어스펙트비 3.0: 단축의 평균 길이 10㎚, 장축 평균 길이 30㎚)Gold nanorod A: Absorption wavelengths are 530 nm and 700 nm (Aspect ratio 3.0: average length of short axis 10 nm, long axis average length 30 nm)
ㆍ금 나노 로드 B: 흡수 파장은 530㎚와 850㎚(어스펙트비 5.0: 단축의 평균 길이 10㎚, 장축 평균 길이 50㎚)Gold nanorod B: Absorption wavelength is 530 nm and 850 nm (spectrum ratio 5.0: short axis average length 10 nm, long axis average length 50 nm)
ㆍ금 나노 로드 C: 흡수 파장은 530㎚와 1400㎚(어스펙트비 10.0: 단축의 평균 길이 10㎚, 장축 평균 길이 100㎚)Gold nanorod C: Absorption wavelength is 530 nm and 1400 nm (aspect ratio 10.0: short axis average length 10 nm, long axis average length 100 nm)
ㆍ금 나노 로드 D: 흡수 파장은 530㎚와 850㎚(어스펙트비 5.0: 단축의 평균 길이 5㎚, 장축 평균 길이 25㎚)Gold nanorod D: Absorption wavelength is 530 nm and 850 nm (spectrum ratio 5.0: short axis average length 5 nm, long axis average length 25 nm)
ㆍ금 나노 로드 E: 흡수 파장은 530㎚와 850㎚(어스펙트비 5.0: 단축의 평균 길이 20㎚, 장축 평균 길이 100㎚)Gold nanorod E: Absorption wavelength is 530 nm and 850 nm (Aspect ratio 5.0: short axis average length 20 nm, long axis average length 100 nm)
[금속 나노 와이어][Metal Nano Wire]
ㆍ은 나노 와이어:(어스펙트비 25: 장축 길이 500㎚)Silver nano wire: (aspect ratio 25: long axis length 500 nm)
[금속 콜로이드][Metal colloid]
ㆍ금 콜로이드: 흡수 파장은 530㎚(구형상: 직경 10㎚)Gold colloid: absorption wavelength is 530 nm (spherical shape: diameter 10 nm)
[염료][dyes]
ㆍ염료 가: 흡수 파장은 410㎚ㆍ Dye value: Absorption wavelength is 410nm
ㆍ염료 나: 흡수 파장은 700㎚Dye B: The absorption wavelength is 700 nm
[안료][Pigment]
ㆍ안료 가: 흡수 파장은 410㎚ㆍ Pigment Value: Absorption wavelength is 410nm
ㆍ안료 나: 흡수 파장은 700㎚Pigment B: Absorption wavelength is 700 nm
[발명의 개요][Overview of invention]
본 발명의 광흡수 필터는 표 1∼표 3에서 알 수 있듯이, 가시광선ㆍ근적외광의 특정 파장에 대하여 선택적인 흡수 효과를 가지며 또한 표면저항값이 매우 낮다는 점에서 파장 400㎚∼2000㎚의 가시광ㆍ근적외광에 대하여 선택적인 흡수 기능을 갖는 동시에, 전자파 차폐 기능을 갖는 광학 필터로서 이용할 수 있다. 또한, 염료나 안료의 첨가에 의한 첨가 보색 효과로 무채색 필터를 제조할 수 있다. 또, 금속 나노 로드와 금속 나노 와이어를 병용함으로써 표면저항값을 대폭 저하시킬 수 있다.As can be seen from Tables 1 to 3, the light absorption filter of the present invention has a selective absorption effect for a specific wavelength of visible light and near infrared light and has a wavelength of 400 nm to 2000 nm in that the surface resistance value is very low. It can be used as an optical filter having a selective absorption function for visible light and near infrared light and having an electromagnetic shielding function. In addition, an achromatic filter can be manufactured by the addition complementary effect by addition of a dye or a pigment. Moreover, a surface resistance value can be reduced significantly by using a metal nanorod and a metal nanowire together.
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