KR20030072429A - 열 안정성이 우수한 상변이 물질 함유 마이크로캡슐의제조방법 및 이에 따라 제조된 마이크로캡슐을 포함하는물품 - Google Patents

Abstract

탄소수가 8 내지 18인 알킬기를 갖는 단량체로부터 중합된 중합체를 상변이 물질로 사용한 마이크로캡슐 제조방법 및 이에 따라 제조된 마이크로캡슐을 포함하는 물품에 관한 것이다. 본 발명의 마이크로캡슐은 물 100중량부에 대하여 계면활성제가 0.2∼10중량부로 용해된 용액에, 비극성 유기용매 0∼70중량%, 탄소수 8 내지 18의 탄소원자를 갖는 알킬기를 갖는 중합가능한 단량체 상변이 물질 10∼90중량%, 및 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 화합물 10∼50중량%로 이루어진 유기상을 10∼50중량부로 첨가하고 교반하에서 유화시킨 후; 디에틸렌트리아민, 에틸렌디아민, 트리에틸렌테트라아민 및 멜라민 용액으로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 최소 하나의 화합물을 상기 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 화합물과 100:20∼300 중량비가 되도록 투입 및 반응시켜 우레아 결합을 형성함으로써 제조된다.

본 발명에 따라 제조된 마이크로캡슐은 열안정성이 우수하고 견고하여 내부의 상변이 물질이 캡슐 밖으로 유출되지 않는다. 따라서, 우수한 축열 및 방열성을 가지고, 특히 섬유제품등에 적용시, 가공처리 및 반복 세탁에 의해서도 캡슐의 구조를 유지할 수 있고 입경이 충분히 작기 때문에 적용성이 우수하다.

Description

열 안정성이 우수한 상변이 물질 함유 마이크로캡슐의 제조방법 및 이에 따라 제조된 마이크로캡슐을 포함하는 물품 {A Preparation Method of Thermostable Microcapsules Containing Phase Change Materials And Articles Including Microcapsules Prepared Thereby}

본 발명은 상변이 물질을 함유하는 열안정성이 우수한 마이크로캡슐의 제조방법 및 이에 의해 제조된 마이크로캡슐을 포함하는 물품에 관한 것이며, 보다 상세하게는 탄소수가 8내지 18인 알킬기를 갖는 단량체로부터 중합된 중합체를 상변이 물질로 사용한 마이크로캡슐의 제조방법 및 이에 따라 제조된 마이크로캡슐을 포함하는 물품에 관한 것이다.

상변이 물질(phase change material)이란 빙점과 융점의 차이를 이용하여 빙점시에는 열을 발산하고 융점시에는 열을 흡수하는 물질을 말한다. 이러한 상변이 물질이 적용된 제품은 상기 특성으로 인해 열에너지등을 축열 및 방열함으로 에너지의 활용 및 관리에 효과적이다.

따라서, 최근 에너지의 저장 방법으로서, 상변이 물질을 이용한 다양한 연구결과 및 실례들이 발표되고 있다. 또한, 상기 상변이 물질의 최대효과를 볼 수 있는 방법의 일환으로서, 마이크로캡슐(microcapsules)을 이용하는 방법이 개발되어 왔다. 예를 들면, 한국 특허 공개번호 2000-14626호 및 공개번호 2000-14627호에는 지방족 또는 방향족 화합물 등의 상변이 유기화합물을 고분자 물질로 코팅하여 마이크로캡슐을 제조하고 이를 잠열 축열재에 함유시킨 난방시 축열에 효과적인 바닥재 및 이의 제조방법이 개시되어 있으며, 한국 특허공고 제97-8265호에는, 난방 및 보온에 이용할 수 있는 구형 마이크로캡슐 형태의 잠열 축열재 및 이의 제조방법이 개시되어 있다. 상기 특허들에서 상변이 물질로는 무기수화물 또는 용융점이 40℃ 이상인 파라핀족 화합물이 사용되며, 제조된 마이크로캡슐은 1㎜ 내외의 입경을 갖는다. 또한, 내구성을 부여하기 위해 이중, 삼중의 쉘(shell) 구조를 갖고 있다.

한편, 미국특허 제5,290,904호에는 10㎛ 미만의 직경을 갖고 열에너지 흡수 수단으로서 n-헵타코산, n-헥사코산, n-펜타코산, n-테트라코산등으로 이루어진 군으로부터 선택된 파라핀족 탄화수소를 함유하는 복수의 마이크로캡슐을 포함하는 열 보호물(heat shield)에 대하여 기재되어 있으나, 상기 방법에 따라 제조된 열 보호물은 내구성, 수증기 투과성, 탄성 등이 열악하고, 특히 아크릴 화합물이 바인더로 사용되는 경우에는 내구성이 저하되는 문제점을 가지고 있다.

또한, 미국특허 제5,851,338호에도 이미 경화 및 가교된 발포 기질내의 침투를 위한 캡슐화된 상변이 물질이 함유된 분산 조성물이 기재되어 있으며, 상기 분산 조성물은 아크릴 바인더를 통해 분산된 파라핀계 탄화수소를 포함하는 상변이물질을 함유하는 마이크로스피어를 포함하며, 20㎜에서 1000㎜의 두께를 갖는 얇은 폴리우레탄 발포체에 적용되는 것으로 기술되어 있다.

한편, 인체로부터 발생하는 열을 흡수하거나, 추운 외부환경에 노출시 인체로부터의 방열을 막기 위하여, 섬유에 상변이 물질을 적용시키는 방법이 알려져 있는데, 마이크로 캡슐을 섬유에 부착시키기 위하여 수지를 바인더로 사용하여 직물의 이면에 코팅하는 방법이 이용되어 왔다. 미국특허 제6,077,597호에는 상변이 물질이 함유된 복수의 마이크로스피어가 분산된 폴리머 바인더로 코팅된 기질을 갖는 제 1층, 상변이 물질이 함유된 복수의 마이크로스피어가 분산된 개별 섬유의 제 2층과, 유연성 기질의 제 3층으로 이루어진 열차단 섬유 시스템이 기재되어 있다. 그러나, 이러한 통상적인 방법은 마이크로캡슐을 섬유에 부착시키기 위하여 다량의 수지를 사용하기 때문에 섬유의 촉감이 양호하지 못한 단점이 있었다.

이러한 종래의 마이크로캡슐은 캡슐 내부에 위치한 코어가 쉘의 기공을 통해 유출되어 효과를 발휘하거나, 외부압력에 의해 캡슐이 깨어지면서 효과를 발휘하는 방법으로, 코어-쉘 구조가 견고하지 못하며, 입경이 커서 섬유에 사용하기에 적절하지 못한 문제가 있었다.

특히, 종래의 마이크로캡슐은 가공처리시 또는 사용중에 높은 온도를 받게되면 코어가 쉘로부터 유출되기 때문에 축열 및 방열 효과가 저하되고, 반복적인 세탁에 의해 축열 및 방열의 효과가 저하된다는 문제가 있었다.

이에, 본 발명의 목적은 평균입경이 충분히 작아 다양한 응용제품에 적용하기 적합하며 열안정성이 뛰어나 가공처리에 대한 내구성 및 축열, 방열 효과가 우수한 마이크로캡슐을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 8-18개의 탄소원자를 갖는 알킬기 함유 단량체로 부터 중합된 중합체를 상변이 물질로한 코어-셀 구조를 갖는 열안정성이 우수한 마이크로캡슐을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 제조된 마이크로캡슐을 포함하는 물품을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 견지에 의하면,

물 100중량부에 대하여 계면활성제가 0.2∼10중량부로 용해된 용액에,

비극성 유기용매 0∼70중량%, 탄소수가 8 내지 18인 알킬기를 갖는 중합가능한 단량체 상변이 물질 10∼90중량%, 및 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 화합물 10∼50중량%에서 그 합이 100중량%가 되도록 혼합되어 이루어진 유기상을 10∼50중량부로 첨가하고 교반하에서 유화시키는 단계; 및

디에틸렌트리아민, 에틸렌디아민, 트리에틸렌테트라아민 및 멜라민 용액으로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 최소 하나의 화합물을 상기 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 화합물에 대하여 100:20∼300 중량비가 되도록 투입 및 반응시켜 우레아 결합을 형성시키는 단계;

포함하는 상변이 물질을 포함하는 열안정성이 우수한 마이크로캡슐 제조방법이 제공된다.

본 발명의 다른 견지에 의하면,

상기 본 발명의 방법으로 제조된 상변이 물질을 포함하는 열안정성이 우수한 마이크로캡슐을 포함하는 축방열성 섬유제품, 고분자 수지 제품 및 건축용자재등이 제공된다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

전술한 바와 같이, 상변이 물질은 일반적으로 일정 온도를 기준으로 액체에서 고체로의 결정화 및 용융의 열적 변이가 일어나 열에너지를 흡수하거나 방출할 수 있는 물질로서, 일정온도에서는 액체와 고체가 혼재되어 있는 상태로 존재하며 한계 온도이하로 냉각될 경우에는 액체상태에서 고체상태로 상변이를 일으키면서 열에너지를 주위로 방출하는 기능을 한다. 따라서, 온도 안정성이 요구되는 응용분야에 다양하게 적용 가능하다. 특히, 축열 및 방열 효과를 갖기 때문에, 이를 섬유에 적용할 경우에는 외부 환경의 온도변화 또는 인체 활동에 관계없이 섬유 착용자의 신체 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 또한 기타 응용분야, 즉 전자제품의 과열방지, 상하수구 등의 동파방지등 다양한 분야에서도 축방열 효과를 이용하여 우수한 온도 안정성을 구현할 수 있다.

이러한 상변이 물질로는 통상적으로, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올 등의 플라스틱 크리스탈, 칼슘 클로라이드 헥사 하이드라이드, 리튬 니트라이드 트리 하이드라이드, 아연 니트라이드 헥사 하이드라이드 등의 무기수산화염과, n-헵타코산, n-헥사코산, n-펜타코산, n-테트라코산 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 파라핀족 탄화수소가 주로 사용되어 왔다.

그러나, 본 발명자는 상기 종래기술의 문제점을 해결하고 상변이 물질의 효과를 최대화시키면서 의류, 직물, 부직포, 편성물 등의 섬유제품의 전후처리에도 사용하기 적합하고, 그 밖에 전자제품의 과열방지용 또는 도료에 축방열성을 부여하고, 건축용 자재에 적용할 수 있는 상변이 물질의 마이크로캡슐을 제조하기 위해 연구 검토한 결과, 특정한 알킬기 함유 단량체 및 이로부터 얻어진 중합체가 상변이 물질로 작용함을 발견하였다. 또한, 이들 단량체 존재하에서 폴리우레아 형성가능한 단량체인 다작용기의 에틸렌디아민과 이소시아네이트를 계면중합하면 우레아 결합을 형성하여 코어-쉘 구조를 갖는 열안정성이 우수한 마이크로캡슐을 제조할 수 있음을 발견하였다.

나아가, 이와 같이 제조된 마이크로캡슐은 반복적인 상변이 거동을 나타내고 섬유류, 고분자 수지 및 건축자재등을 포함하는 다양한 물품에 용이하게 가공처리되어 적용될 수 있다.

본 발명의 열안정성이 우수한 마이크로캡슐은 상변이물질로 탄소수 8 내지18인 알킬기를 갖는 단량체 및 이들의 중합체를 포함한다.

본 발명에서 상변이 물질로 작용하는 탄소수 8 내지 18의 알킬기를 갖는 중합가능한 단량체에서 알킬기는 노르말 파라핀계, 고리형 파라핀계로 이루어진 군으로부터 선택된다.

상기 탄소수 8 내지 18의 알킬기를 갖는 중합가능한 단량체의 대표적인 예로는, 옥타데칸, 헥사데칸, 테트라데칸, 도데칸, 데칸, 옥탄, 사이클로옥탄 및 페닐사이클로헥산등의 아크릴에스테르, 메타크릴에스테르 및 이들과 동족유기산의 비닐 에스테르등을 포함하며, 이들은 단독 또는 혼합물로 사용가능하다.

이들 단량체에 중합 개시제로 작용할 수 있는 물질을 약 0.05∼5 당량%정도로 포함시켜 주는 것이 바람직하다. 중합 개시제로는 예를들어, 아조비스이소부티로니트릴(AIBN), 벤조일 퍼옥사이드 등을 포함하는 일반적인 라디칼중합 개시제가 사용될 수 있다. 단량체의 종류에 따라서 여러 가지 형태의 다양한 중합 개시제가 사용될 수 있다. 그러나 이들 중합개시제를 반드시 필요로 하는 것은 아니다.

본 발명에 있어서, 먼저 코어를 형성하는 상변이 물질을 유화시킬 수 있도록 계면활성제를 물에 투입하여 혼합한다.

상기 계면활성제로는 비이온계 계면활성제, 음이온성 또는 양이온성 계면활성제가 사용될 수 있다. 상기 비이온계 계면활성제의 예로는 노닐페녹실 폴리에톡시에탄올, 옥틸페녹실 폴리에톡시에탄올, 로릴 폴리에톡시에탄올, 세틸 폴리에톡시에탄올, 스테아릴 폴리에톡시에탄올, 올레일 폴리에톡시에탄올, 솔비탄 스테아레이트, 폴리에톡시에탄올 솔비탄 스테아레이트, 솔비탄 올레이트, 폴리에톡시에탄올 솔비탄 올레이트, 솔비탄 모노로레이트, 폴리에톡시에탄올 솔비탄 모노로레이트 등을 포함하며, 이들은 단독 혹은 일종 이상의 혼합물로도 사용가능한다.

비이온계 계면활성제 대신에 음이온계 계면활성제 또는 양이온계 계면활성제를 사용할 수 있으며, 그 예로는 소디움 라우릴설페이트 또는 세틸트리메틸암모니움클로라이드등을 포함한다. 음이온계 또는 양이온계 계면활성제를 사용하면 생성되는 마이크로캡슐의 크기가 감소한다.

계면활성제의 농도는 제조하고자 하는 캡슐의 크기에 따라 변화시킬 수 있다. 계면활성제의 첨가량의 양이 적어질수록 마이크로캡슐의 크기가 증가한다.

상기 계면활성제는 물 100중량부에 대하여 0.2∼10.0중량부, 바람직하게는 0.5∼5.0중량부로 첨가된다. 계면활성제의 첨가량이 0.2중량부 미만일 경우에는 입자의 크기가 불균일해지는 문제가 있으며, 10.0중량부를 초과하면 마이크로캡슐 회수 공정이 어려워지는 문제가 있다.

그 다음, 계면활성제가 포함된 용액에 물 100중량부당 물과 섞이지 않는 유기상을 10∼50중량부로 첨가하고, 300∼400rpm으로 충분히 교반하면서 유화시킨다.

상기 계면활성제가 포함된 용액에 유기상이 첨가된 용액을 이하, 유화액이라한다. 유화액중 유기상의 함량이 10중량부 미만이면 입자가 균일하게 분산되지 않으며, 유기상 함량이 50중량부를 초과하면 유화액의 안정성이 감소되어 마이크로캡슐이 잘 생성되지 않는다.

상기 유기상은 비극성 유기용매 0∼70중량%, 탄소수 8 내지 18인 알킬기를 갖는 중합가능한 단량체인 상변이 물질 10∼90중량%, 및 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 화합물 10∼50중량%로 이루어질 수 있으며, 비극성 유기용매, 상변이 물질과 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 화합물은 상기 범위내에서 그 합이 100중량%가 되도록 배합된다.

상기 유기용매는 상변이 물질과 2개 이상의 이소시아네이트기를 함유하는 화합물을 유기상 내에 존재시키는데, 상변이 물질의 용매로 작용하거나 희석제로 작용하며, 2개 이상의 이소시아네이트기를 함유하는 화합물이 물과 반응하는 것을 방지한다. 상기 비극성 유기용매로는 사이클로헥산, 톨루엔, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 에틸아세테이트, 메틸렌클로라이드, 클로로포름, 및 사염화탄소 등으로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 최소 하나의 용매 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.

바람직하게는 사이클로헥산 또는 톨루엔이 사용된다. 상기 유기용매의 함량이 70중량%를 초과하면 비어있는 마이크로캡슐의 생성이 증대되는 문제가 있다.

상기 유기용매는 사용되지 않을 수도 있으나, 유기용매가 사용되지 않는 경우에는 이소시아네이트기의 부반응이 증대되는 문제점이 있고, 또한, 유화시 온도를 상변이 물질이 충분히 액화될 수 있을 정도로 높여주어야 한다.

상기 상변이 물질로 작용하는 탄소수 8 내지 18의 알킬기를 갖는 중합가능한 단량체인 파라핀계 화합물은 유기상에 10∼90중량%로 포함된다. 상변이 물질인 파라핀계 화합물의 함량이 10중량% 미만일 경우에는 역시 마이크로캡슐이 비어 있을 확률이 높아지는 문제가 있으며, 90중량%를 초과하면 캡슐화되지 않은 파라핀계 화합물이 증대되는 문제가 있다.

상기 2개 이상의 이소시아네이트기를 함유하는 화합물은 톨루엔-2,4-디이소시아네이트, 메틸렌 디페닐이소시아네이트, 헥실디이소시아네이트, 수소화된 비페닐메탄 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 트리이소시아네이트 및 폴리이소시아네이트로 구성되는 그룹으로 부터 선택되며, 이들은 단독 또는 2종 이상의 혼합물로 사용될 수 있다. 바람직하게는 톨루엔-2,4-디이소시아네이트가 사용된다.

2개 이상의 디이소시아네이트기를 갖는 화합물의 함량이 10중량% 미만일 경우에는 생성되는 캡슐벽이 얇아서 캡슐이 붕괴되는 문제가 있으며, 50중량%를 초과하면 미반응 디이소시아네이트의 함량이 증가하는 문제가 있다.

상기, 계면활성제를 함유하는 물에 유기상을 첨가하고 교반하여 코어를 형성하는 상변이 물질을 유화시킨 후, 이에 이소시아네이트기와의 우레탄 결합에 의해쉘을 형성하는 수용성 쉘 단량체(shell monomer)로서, 디에틸렌트리아민, 에틸렌디아민, 트리에틸렌테트라아민 및 멜라민 용액 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 일종 또는 이종 이상의 혼합물을 투입한다. 디에틸렌트리아민이 가장 바람직한 수용성 쉘 단량체이다.

상기 수용성 쉘 단량체는 유기상 중의 2개 이상의 디이소시아네이트기를 함유하는 화합물과 반응하여 우레아 결합을 형성한다. 즉, 상기 상변이 물질의 미세입자 코어 상에 우레아 결합을 갖는 쉘(shell)을 형성하며, 따라서, 즉 코어-쉘 형태를 갖는 마이크로캡슐이 형성된다.

상기 수용성 쉘 단량체는 2개 이상의 디이소시아네이트기를 갖는 화합물: 수용성 쉘 단량체의 중량비가 100 : 20∼300이 되도록 투입된다. 상기 수용성 쉘 단량체의 함량이 20중량부 미만일 경우에는 생성되는 마이크로캡슐의 기계적 내구성에 문제가 있으며, 300중량부를 초과하면 미반응 아민이 증대되는 문제가 있다.

상기 유화액에 수용성 쉘 단량체를 투입, 반응시키는 방법의 일 예로, 상기 디에틸렌트리아민, 에틸렌디아민, 트리에틸렌테트라아민 및 멜라민 용액으로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 하나의 수용성 쉘 단량체 화합물은 그 전체량 중 1/3에 해당하는 양을 먼저 물에 5-10배 희석하여 서서히 유화액에 첨가한 후, 나머지 수용성 쉘 단량체를 한꺼번에 투입하고, 300∼400rpm으로 일정하게 교반함으로써 우레아 결합이 형성되어 쉘을 형성한다. 이 반응은 일반적으로 알려져 있는 우레아 결합을 형성하는 온도, 예를들면 상온(약 25℃)에서 40℃의 온도범위에서 행한다.

이와 같이 쉘을 형성하는 우레아 결합을 형성함에 따라, 코어/쉘 구조를 갖는 마이크로캡슐이 형성된다.

그 후, 임의로 나아가, 코어/쉘 구조를 갖는 마이크로캡슐내의 코어를 구성하는 단량체가 더욱 중합되어 마이크로캡슐의 내열성을 더욱 증대시키기 위해 60∼100℃로 온도를 상승시키고 90∼100분간 중합반응시켜 마이크로캡슐을 제조한다.

이렇게 하면 반응기내에서의 화학반응이 아주 균일하게 진행되어 캡슐화 효율이 증가할 뿐만 아니라 반응물의 확산이 촉진되어 반응효율이 증대되고 따라서 견고한 쉘이 형성된다.

상기 본 발명의 제조방법에 의해 코어-쉘 구조를 갖는 마이크로캡슐이 제조되며, 코어-쉘 구조의 마이크로캡슐에서 상변이 물질은 코어를 형성하고 상기 우레아 결합 성분이 쉘을 형성한다. 제조된 마이크로캡슐에서 상변이 물질의 충진율은 약 50∼90%이고, 평균입경은 약 0.4∼20㎛이다.

본 발명에 의해 제조된 상변이 물질을 포함하는 마이크로캡슐은 예를 들어, 섬유제조시 방사단계에서 혼합방사하여 섬유에 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 섬유류의 후가공 단계에서도 도포 등을 통하여 축열 및 방열성 섬유제품 제조에 이용될 수 있다. 상기 섬유제품으로는 의류, 직물, 부직포, 및 편성물을 들 수 있다.

나아가, 상기 상변이 물질을 포함하는 마이크로캡슐은 섬유제품 이외에도, 컴퓨터, 핸드폰등의 전자제품 또는 자동차 등의 과열을 방지하기 위해 설치되는 과열방지부의 제조에 이용한 고분자 수지제품, 동파를 방지하기 위한 상하수구의 건축자재, 천연 또는 합성고무, 또는 도료 등을 제조할 때 첨가하여 최종 제품의 온도 안정성을 향상시킬 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따라 제조된 견고하고 미세한 마이크로캡슐은 물품에 적용하기 용이하며, 또한, 본 발명의 따라 제조된 마이크로캡슐을 갖는 물품은 처리가공 후에도 우수한 축열성 및 방열성을 유지할 뿐만 아니라, 섬유류의 경우에는 반복적인 세탁에도 강한 내구성을 갖는다.

예를들어, 이를 이용하여 섬유제품을 만들었을 경우에는 섬유 착용자의 쾌적성이 증진된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것으로, 이로서 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

실시예 1

노닐페녹실 폴리에톡시에탄올(상품명: NP-10) 2.5g을 97.5g의 증류수에 용해시킨 후, 여기에 사이클로헥산 7.0g, AIBN 1% 함유 스테아릴 메타크릴레이트 9.0g, 톨루엔-2,4-디이소시아네이트 3.0g을 첨가하고 300rpm으로 교반시켰다. 그 다음, 디에틸렌트리아민 1.0g을 10g의 증류수에 희석시켜 1분당 2.0g의 속도로 서서히 가한 후, 2.5g의 디에틸렌트리아민을 한꺼번에 투입하였다.

상온에서 교반기 속도를 300rpm으로 일정하게 유지하여 우레아 결합을 형성하고 그 후, 반응기의 온도를 70℃로 승온시킨 후 90분간 반응시켜 마이크로캡슐을 제조하였다. 제조된 마이크로캡슐의 평균입경은 0.9㎛이었다. 열중량분석기로 측정한 결과 10℃/min으로 가열시 290℃까지 중량 변화가 없는 것이 관찰되었다.

비교예 1

실시예 1과 동일한 내용이나 AIBN 1% 함유 스테아릴 메타크릴레이트 대신에 옥타데칸을 사용하여 마이크로캡슐을 제조하였다. 제조된 마이크로캡슐의 평균입경은 0.9㎛이었다. 열중량분석기로 측정한 결과 10℃/min으로 가열시 150℃부터 중량이 감소하는 것이 관찰되었다.

실시예 2

상기 톨루엔-2,4-디이소시아네이트와 디에틸렌트리아민의 첨가량을 1:1.5중량비로 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 제조된 마이크로캡슐의 평균입경은 0.9㎛이었다.

실시예 3

상기 노닐페녹실 폴리에톡시에탄올대신 폴리에톡시에탄올 솔비탄 모노로레이트(상품명 Tween 80) 0.4중량% 용액을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 제조된 마이크로캡슐의 평균입경은 20㎛이었다.

실시예 4

실시예 1에 따라 제조된 마이크로캡슐 1.0g을 수평균 분자량이 약 2000인 폴리우레탄 예비중합체(prepolymer) 0.5g과 메틸에틸케톤 3.5g으로 이루어진 폴리우레탄 코팅액에 균일하게 혼합한 다음, 크기가 약 100㎠이고 무게가 1.0g인 면직물에 도포하여 110℃에서 2시간 건조 열처리공정을 실시하였다. KSK 0810법으로 10회 세탁시험을 하고 직물을 현미경으로 관찰한 결과 세탁전과 유사한 정도의 마이크로캡슐이 직물에 부착되어 있는 것을 확인하였다. 따라서, 세탁내구성이 우수함을 알 수 있었다.

시차주사열량계(Perkin-Elmer DSC-7)를 이용하여 직물의 흡열량을 측정하였다. 25∼35℃에서 흡열이 관찰되었으며, 직물 1g당 10.5 cal였으며, 10회 세탁후에는 10.2 cal였다. 발열량은 흡열량과 같았으며 20∼30℃에서 관찰되었다.

실시예 5

실시예 1에 따라 제조된 마이크로캡슐을 컴퓨터 과열방지부용 고분자 수지제품을 제조할 때 혼합하여 제품을 제조하였다. 본 발명의 마이크로캡슐이 포함된 최종 제품을 관찰한 결과 기존의 제품에 비해 과열현상이 감소하였다.

실시예 6

실시예 1에 따라 제조된 마이크로캡슐을 신발 제조시 제품원료에 투입하여 제품을 완성하였고, 최종 제품을 사용해 본 결과, 본 발명에 따른 마이크로캡슐을 처리하지 않은 보통 신발 보다 추위를 2배 이상 덜 느낄 수 있음이 확인되었다.

본 발명에 따라 제조된 제품은 마이크로캡슐의 열안정성이 우수하여 내부의 상변이 물질이 캡슐 밖으로 유출되지 않고 우수한 축열 및 방열성을 갖는다.

또한, 물품에 적용하기 위한 가공처리에 의해서도 캡슐의 구조를 유지할 수 있으며, 입경이 충분히 작기 때문에 다양한 응용분야에 이롭게 적용가능하다.

Claims (16)

1. 물 100중량부에 대하여 계면활성제가 0.2∼10중량부로 용해된 용액에,

   비극성 유기용매 0∼70중량%, 탄소수 8 내지 18의 탄소원자를 갖는 알킬기를 갖는 중합가능한 단량체 상변이 물질 10∼90중량%, 및 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 화합물 10∼50중량%에서 그 합이 100중량%가 되도록 혼합되어 이루어진 유기상을 10∼50중량부로 첨가하고 교반하에서 유화시키는 단계; 및

   디에틸렌트리아민, 에틸렌디아민, 트리에틸렌테트라아민 및 멜라민 용액으로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 최소 하나의 화합물을 상기 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 화합물과 100:20∼300 중량비가 되도록 투입 및 반응시켜 우레아 결합을 형성시키는 단계;

   를 포함함을 특징으로 하는 상변이물질을 함유하는 마이크로캡슐 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 마이크로캡슐의 코어를 형성하는 상기 상변이 물질의 일부 또는 모두가 중합된 상태로 있는 것을 특징으로 하는 상변이 물질을 함유하는 마이크로캡슐 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 상변이 물질은 옥타데칸, 헥사데칸, 테트라데칸, 도데칸, 데칸, 옥탄, 사이클로옥탄 및 페닐사이클로헥산으로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 하나의 알킬기를 갖는 아크릴 에스테르, 메타크릴 에스테르 및 상기 알킬기와 같은 탄소수를 갖는 동족 유기산의 비닐 에스테르 화합물로부터 선택됨을 특징으로 하는 상변이 물질을 함유하는 마이크로캡슐 제조방법
4. 제1항에 있어서, 상기 계면활성제는 노닐페녹실 폴리에톡시에탄올, 옥틸페녹실 폴리에톡시에탄올, 로릴 폴리에톡시에탄올, 세틸 폴리에톡시에탄올, 스테아릴 폴리에톡시에탄올, 올레일 폴리에톡시에탄올, 솔비탄 스테아레이트, 폴리에톡시에탄올 솔비탄 스테아레이트, 솔비탄 올레이트, 폴리에톡시에탄올 솔비탄 올레이트, 솔비탄 모노로레이트, 폴리에톡시에탄올 솔비탄 모노로레이트를 포함하는 비이온계 계면활성제로부터 선택됨을 특징으로 하는 상변이 물질을 함유하는 마이크로캡슐 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 2개 이상의 이소시아네이트기를 함유하는 화합물은 톨루엔-2,4-디이소시아네이트, 메틸렌 디페닐이소시아네이트, 헥실디이소시아네이트, 수소화된 비페닐메탄 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 트리이소시아네이트 및 폴리이소시아네이트로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 단독 또는 둘 이상의 혼합물임을 특징으로 하는 상변이 물질을 함유하는 마이크로캡슐 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 비극성 유기용매는 시클로헥산, 톨루엔, 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 에틸아세테이트, 메틸렌클로라이드, 클로로포름 및 사염화탄소로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 단독 또는 둘 이상의 혼합물임을 특징으로 하는 상변이 물질을 함유하는 마이크로캡슐 제조방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 마이크로캡슐은 코어-쉘 구조를 가지며, 상기 상변이 물질이 코어를 형성하고 상기 우레아 결합성분이 쉘을 형성하는 것을 특징으로 하는 상변이 물질을 함유하는 마이크로캡슐 제조방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 마이크로캡슐이 0.4∼20㎛의 입경을 갖는 것을 특징으로 하는 상변이 물질을 함유하는 마이크로캡슐 제조방법.
9. 제 1항 내지 8항중 어느 한항에 있어서, 나아가, 상기 우레아 결합을 형성한 후, 후속적으로 60∼100℃에서 중합하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 마이크캡슐 제조방법.
10. 제1항 내지 8항중 어느 한 항의 방법으로 제조된 마이크로캡슐이 적용됨을 특징으로 하는 축열 및 방열성 섬유제품.
11. 제9항의 방법으로 제조된 마이크로캡슐이 적용됨을 특징으로 하는 축열 및 방열성 섬유제품.
12. 제 10항에 있어서, 상기 섬유제품은 의류, 직물, 부직포 및 편성물임을 특징으로 하는 축열 및 방열성 섬유제품.
13. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 마이크로캡슐이 적용됨을 특징으로 하는 전자제품 및 자동차의 과열방지용 또는 도료의 축방열용 고분자 수지제품.
14. 제9항의 방법으로 제조된 마이크로캡슐이 적용됨을 특징으로 하는 전자제품 및 자동차의 과열방지용 또는 도료의 축방열용 고분자 수지제품.
15. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 마이크로캡슐이 적용됨을 특징으로 하는 축방열성 건축용 자재.
16. 제9항의 방법으로 제조된 마이크로캡슐이 적용됨을 특징으로 하는 축방열성 건축용 자재.