KR20130082217A - Hybrid transparent coating material having superhydrophobicity and method of the material - Google Patents

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KR20130082217A
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Abstract

PURPOSE: A hybrid coating material, which is transparent and pliable, is provided to transparently coat an object, to be applied in self-cleaning coating and anti-fouling coating and to have superhydrophobic and super water-repellent properties due to the production of a hybrid material of silica aerogel and polyalkoxysilane. CONSTITUTION: A hybrid coating material comprises polyalkyl siloxane and silica aerogel. The polyalkyl siloxane and silica aerogel are mixed at a weight ratio of 5:1-1:1 to have superhydrophobic and super water-repellent properties. A manufacturing method of the hybrid coating material comprises the steps of: manufacturing polyalkyl siloxane and producing silica aerogel.

Description

초소수성 및 초발수성을 갖는 하이브리드 투명코팅재료 및 이의 제조방법{Hybrid transparent coating material having superhydrophobicity and method of the material}Hybrid transparent coating material having superhydrophobicity and method for the production thereof

본 발명은 초소수성 및 초발수성을 갖는 하이브리드 투명코팅재료 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리알킬실록산과 실리카 에어로겔을 이용하여 투명하면서도 안정하고 초소수성과 초발수성 특성을 나타내는 하이브리드 투명코팅재료 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a hybrid transparent coating material having a superhydrophobic and super water-repellent and a method for manufacturing the same, and more particularly, hybrid transparent coating showing a transparent, stable, superhydrophobic and superhydrophobic property using polyalkylsiloxane and silica airgel. It relates to a material and a method of manufacturing the same.

재료표면의 물(water)과의 젖음성은 표면의 화학적 처리와 표면 구조를 제어함으로써 조절 가능하다고 알려져 있다. 일반적으로 발수 특성을 갖는 표면에서의 물과의 접촉각은 매끄러운 표면에서 화학적 처리를 통하여 100 ~ 120°까지 도달이 가능하다. 이러한 화학적 특성을 갖는 표면이 마이크로나 나노 패턴의 표면 조도가 증가하는 경우 접촉각이 150 ~ 170°까지 도달하는데 이것을 초발수성(撥水性) 표면이라고 한다.The wettability of water on the material surface is known to be adjustable by controlling the surface chemical treatment and surface structure. In general, the contact angle with water on the surface having water repellent properties can be reached up to 100 ~ 120 ° through chemical treatment on a smooth surface. When the surface having such chemical properties increases the surface roughness of the micro or nano pattern, the contact angle reaches 150 to 170 °, which is called a super water-repellent surface.

초발수성 표면에서는 물방울이 표면에 맺히지 못하고 접촉하는 경우 미끄러져 표면을 이탈하게 된다. 이러한 과정 중에 자동적으로 표면이 세척될 수 있게 되는데 이를 자기정화 (self-cleaning) 이라고 하며 이러한 효과는 연잎 표면에서 쉽게 관찰되며 활발한 연구가 진행되고 있다. On the super water-repellent surface, water droplets do not form on the surface, and when contacted, the water slides and leaves the surface. During this process, the surface can be automatically cleaned, which is called self-cleaning. This effect is easily observed on the surface of the lotus leaf.

이러한 특성은 미세유체 장치에 응용되어 유체 및 물방울의 흐름에 대한 저항성이 적은 채널 내벽표면으로도 사용될 수 있다. 물 등의 유체를 고체 표면에 흘릴 때 많은 에너지가 필요하게 되면 그 표면의 응용, 특히 유체의 유동을 포함하는 응용에 커다란 제약 요소가 된다. 대부분의 응용에서 표면 위로 흐르는 물방울의 정접촉각 (Static Contact Angle)과 접촉각 이력 (Contact Angle Hysteresis) 특성은 중요한 지표가 된다.This property can be applied to microfluidic devices and used as a channel inner wall surface with less resistance to flow of fluids and droplets. When a large amount of energy is required to flow a fluid such as water onto a solid surface, it is a great constraint for the application of the surface, particularly for applications involving the flow of fluid. In most applications, the static contact angle and contact angle hysteresis characteristics of water droplets flowing over the surface are important indicators.

거친 표면의 접촉각이 증가하는 것은 다음 두 모델을 이용하여 설명이 가능하다. Wenzel는 물방울 아래의 면적이 완전히 젖었다고 가정한다. 이 경우에서 거친 표면은 고체와 액체 사이의 접촉면적을 증가시키는 효과를 가져와 접촉각을 증가시킨다. 반면에 Cassie와 Baxter는 물방울 아래 공기가 표면에 갇힌 상태로 남아 있다고 가정한다. 그 결과 고체와 물방울 사이의 접촉 면적이 감소하고 접촉각이 증가한다. 여기서 이중 조도를 갖는 표면은 같은 원리로 공기 중에서 물방울의 접촉각을 증가시킨다. The increase in the contact angle of rough surfaces can be explained using the following two models. Wenzel assumes that the area under the water droplets is completely wet. In this case, the rough surface has the effect of increasing the contact area between the solid and the liquid, thereby increasing the contact angle. Cassie and Baxter, on the other hand, assume that air remains trapped on the surface under water droplets. As a result, the contact area between the solid and the water droplets decreases and the contact angle increases. The surface with double roughness here increases the contact angle of water droplets in air on the same principle.

접촉각 이력은 열역학적 모델에 토대를 두고 여러 연구보고가 있었다. Lafuma 와 Quere은 젖은 표면의 접촉각 이력이 액체를 고정시키는 효과를 가진 합성 표면에서보다 크다는 것을 보였다. McHale et al.는 이론적으로 젖은 표면은 흡착성이 뛰어나고 반면에 합성 표면에 미끄러지는 성질을 가진다고 예견했다. 이전의 연구들은 접촉각 이력이 작은 초발수성 표면을 얻기 위하여 고체와 액체 사이의 접촉면적을 줄이는 것을 제안하였다.Contact angle histories have been reported based on thermodynamic models. Lafuma and Quere showed that the contact angle history of wet surfaces is greater than that of composite surfaces with the effect of fixing the liquid. McHale et al. Theoretically predicted that wet surfaces have good adsorptive properties, while slipping on synthetic surfaces. Previous studies have suggested reducing the contact area between a solid and a liquid to obtain a superhydrophobic surface with a small contact angle history.

국내특허공개번호 제2009-0115783호는 소수성 실리카를 포함하는 실론 가교결합성 일액성 실리콘 고무 조성물을 개시하고 있다. 상기 문헌은 소수성 실리카와 오가노폴리실록산을 포함하는 실온 가교결합형 일액형 실리콘 고무 조성물을 개시하고 있다. 그러나 원하는 정도의 초소수성 및 초발수성을 얻을 수 없으며, 고무 조성물이라는 문제점이 있었다.Korean Patent Publication No. 2009-0115783 discloses a Ceylon crosslinkable one-component silicone rubber composition comprising hydrophobic silica. The document discloses a room temperature crosslinked one-component silicone rubber composition comprising hydrophobic silica and organopolysiloxane. However, the desired degree of superhydrophobicity and superhydrophobicity could not be obtained, and there was a problem of rubber composition.

최근 많은 연구자들은 자기정화 효과를 갖는 표면을 얻기 위하여 연꽃잎을 모방한 이중조도 표면을 연구하고 있다. Patankar은 접촉각 이력에 대한 충분한 언급이 이루어져 있지 않지만, 이론적으로 이중조도 표면은 단일조도 표면보다 높은 발수성을 보인다는 결과를 제안하였다. 실험에서 여러 방법을 이용하여 이중조도 표면에서 접촉각 이력을 이용하여 초발수성을 측정하였다. 그러나 적당한 표면처리를 한 단일조도 표면도 미끄러운 표면과 유사한 특성을 나타내었다. 그러므로 초발수성의 미끄러운 표면이 오로지 이중의 표면 조도 때문이라고 보기 어렵다는 문제점이 있었다.
Recently, many researchers have studied the double roughness surface that mimics the lotus leaf to obtain the surface with self-purifying effect. Patankar does not provide enough mention of contact angle history, but theoretically suggests that double roughness surfaces exhibit higher water repellency than single roughness surfaces. In the experiment, several methods were used to measure the superhydrophobicity using the contact angle history on the surface of double roughness. However, single roughness surface with proper surface treatment showed similar characteristics to slippery surface. Therefore, there is a problem that the superhydrophobic slippery surface is hardly considered to be due to the double surface roughness.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 두 가지 재료를 사용함으로써 초소수성, 초발수성 및 소유성 특징을 나타내는 하이브리드 투명코팅재료를 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a hybrid transparent coating material exhibiting superhydrophobic, superhydrophobic and oleophobic characteristics by using two materials.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 두 가지 재료를 사용함으로써 초소수성, 초발수성 및 소유성 특징을 나타내는 하이브리드 투명코팅재료의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a method for producing a hybrid transparent coating material exhibiting superhydrophobic, superhydrophobic and oleophobic characteristics by using two materials.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 두 가지 재료를 사용함으로써 초소수성, 초발수성 및 소유성 특징을 나타내는 하이브리드 투명코팅재료로부터 형성된 투명코팅막을 제공하는 것을 목적으로 한다.
In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a transparent coating film formed from a hybrid transparent coating material exhibiting superhydrophobic, superhydrophobic and oleophobic characteristics by using two materials.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object,

폴리알킬실록산; 및 실리카 에어로겔로 구성되는 하이브리드 물질로서, Polyalkylsiloxanes; And a hybrid material composed of silica airgel,

상기 폴리알킬실록산과 실리카 에어로겔이 5:1 ~ 1:1 중량비로 혼합된 초소수성(疏水性) 및 초발수성(撥水性) 특징을 갖는 하이브리드 투명코팅재료를 제공한다.Provided is a hybrid transparent coating material having superhydrophobic and superhydrophobic characteristics in which the polyalkylsiloxane and silica airgel are mixed at a weight ratio of 5: 1 to 1: 1.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은To achieve these and other objects,

폴리알킬실록산을 형성하는 단계;Forming a polyalkylsiloxane;

실리카 에어로겔을 형성하는 단계; 및Forming a silica airgel; And

상기 폴리알킬실록산과 실리카 에어로겔을 각각 5:1 ~ 1:1 중량비로 혼합하여 초소수성 및 초발수성 특징을 갖는 하이브리드 투명코팅재료의 제조방법을 제공한다.The polyalkylsiloxane and silica airgel are mixed in a weight ratio of 5: 1 to 1: 1, respectively, to provide a method for preparing a hybrid transparent coating material having superhydrophobic and superhydrophobic characteristics.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은According to another aspect of the present invention,

상기 투명코팅재료를 이용하여 형성된 초소수성 및 초발수성 특징을 갖는 하이브리드 투명코팅막을 제공한다.
It provides a hybrid transparent coating film having a superhydrophobic and super water-repellent characteristics formed using the transparent coating material.

본 발명에 따른 투명코팅재료는 실리카 에어로겔과 폴리알콕시실란의 하이브리드 물질을 형성하여 투명하면서도 유연하고, 초소수성 및 초발수성을 나타낼 수 있어서 코팅할 물질의 미관을 해치지 않고 투명하게 코팅할 수 있을 뿐만 아니라 자가세척 코팅(self-cleaning coating) 또는 방오코팅으로 응용할 수 있다.
The transparent coating material according to the present invention forms a hybrid material of silica airgel and polyalkoxysilane, and is transparent and flexible, and can exhibit superhydrophobicity and superhydrophobicity so that the transparent coating material can be transparently coated without harming the aesthetics of the material to be coated. It can be applied by self-cleaning coating or antifouling coating.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 MA, MB, MC, MD, ME를 유리 기판에 코팅한 다음 그 투명도를 측정한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 EA, EB, EC, ED, EE를 유리 기판에 코팅한 다음 그 투명도를 측정한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 MA, MB, MC, MD, ME의 투명도 사진을 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 EA, EB, EC, ED, EE의 투명도 사진을 도시한다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 SEM 이미지 사진을 도시한다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 실리카 에어로겔의 AFM 이미지 사진들을 도시한다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 실리카 에어로겔과 폴리머 하이브리드 물질의 AFM 이미지 사진들을 도시한다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 물질의 접촉각을 도시한다.
1 is a graph measuring the transparency after coating the glass substrate MA, MB, MC, MD, ME according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph measuring the transparency after coating the glass substrate EA, EB, EC, ED, EE according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows a transparency picture of MA, MB, MC, MD, ME according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows a transparency picture of EA, EB, EC, ED, EE according to another embodiment of the present invention.
5 and 6 illustrate SEM image photographs according to an embodiment of the present invention.
7 and 8 show AFM image photographs of silica airgel according to one embodiment of the invention.
9 and 10 show AFM image photographs of a silica aerogel and a polymer hybrid material according to one embodiment of the invention.
11 and 12 illustrate contact angles of hybrid materials in accordance with one embodiment of the present invention.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
Whenever a component is referred to as "including" an element throughout the specification, it is to be understood that the element may include other elements, not the exclusion of any other element, unless the context clearly dictates otherwise.

본 발명은 폴리알킬실록산; 및 실리카 에어로겔로 구성되는 하이브리드 물질로서, 상기 폴리알킬실록산과 실리카 에어로겔이 적절한 중량비로 혼합된 초소수성 및 초발수성을 갖는 하이브리드 투명코팅재료를 제공한다. The present invention is polyalkylsiloxane; And a hybrid material composed of silica airgel, which provides a hybrid transparent coating material having superhydrophobic and superhydrophobic property in which the polyalkylsiloxane and silica airgel are mixed in an appropriate weight ratio.

본 발명은 초소수 특성을 가지는 실리카 에어로겔을 개질된 폴리알킬실록산(polyalkylsiloxane) 고분자와 하이브리드화 함으로써 코팅 표면의 거칠기를 조절하여 초소수 코팅막을 제조하기 위한 투명코팅재료과 투명코팅재료의 제조방법을 제공하기 위한 것이다. 또한 이를 자가 세척 코팅 (self-cleaning coating) 또는 방오 코팅으로 응용할 수 있다. The present invention provides a method for producing a transparent coating material and a transparent coating material for producing a very small coating film by controlling the roughness of the coating surface by hybridizing a silica airgel having a very small number of properties with a modified polyalkylsiloxane polymer. It is for. It can also be applied as a self-cleaning coating or antifouling coating.

본 발명에서 폴리알킬실록산과 실리카 에어로겔은 5:1 ~ 1:1 중량비로 혼합되는 것이 바람직하다. 폴리알킬실록산 함량이 실리카 에어로겔에 대하여 중량비로 5:1보다 많은 경우에는 실리카 에어로겔의 함량이 너무 적어서 본 발명에서 요구하는 초소수성 효과를 얻을 수 없어서 바람직하지 못하고, 폴리알킬실록산의 함량이 실리카 에어로겔에 대하여 중량비로 1:1보다 적은 경우에는 실리카 에어로겔의 함량이 너무 많게 되어 코팅막의 표면이 뿌옇게 되어 투명성이 급격히 저하되기 때문에 바람직하지 못하다.In the present invention, the polyalkylsiloxane and the silica airgel are preferably mixed in a weight ratio of 5: 1 to 1: 1. If the polyalkylsiloxane content is greater than 5: 1 by weight relative to the silica airgel, the content of the silica airgel is too small to obtain the superhydrophobic effect required by the present invention, and thus the polyalkylsiloxane content is not included in the silica airgel. When the ratio is less than 1: 1 by weight, the content of the silica airgel is too high and the surface of the coating film becomes cloudy, which is not preferable because the transparency sharply decreases.

폴리머로 사용되는 폴리알킬실록산은 소수특성, 투명성, 유연성, 안정성 등이 우수할 뿐 아니라 가격이 저렴하여 상용화에 유리하다. 실리카 에어로겔과 함께 사용되는 폴리알킬실록산 폴리머는 하이브리드 물질의 초소수성 특성을 향상시키는데 크게 기여한다. 또한, 하이브리드 물질의 기반이 되는 폴리머의 투명성은 이 물질의 응용 가능성을 높여주어 코팅할 물질의 미관을 해치지 않고 투명하게 코팅할 수 있는 장점을 가지게 해 준다.Polyalkylsiloxanes used as polymers have excellent hydrophobicity, transparency, flexibility, stability, and the like, and are inexpensive and are advantageous for commercialization. Polyalkylsiloxane polymers used in conjunction with silica airgels contribute significantly to improving the superhydrophobic properties of hybrid materials. In addition, the transparency of the polymer on which the hybrid material is based increases the applicability of the material, giving it the advantage of coating transparently without compromising the aesthetics of the material to be coated.

또한 폴리알킬실록산은 그 자체가 유연한 네트워크 구조를 가지기 때문에 만들어진 하이브리드 물질도 유연하게 만들어 주어 곡면 코팅이 가능하도록 하고 코팅 후에도 초소수 특성을 가질 수 있도록 하는데 기여한다.In addition, the polyalkylsiloxane itself has a flexible network structure, which also makes the hybrid material made flexible, which enables curved coatings and contributes to very few properties after coating.

상기 폴리알킬실록산으로는 폴리메틸실록산 및 폴리에틸실록산 중에서 선택된 하나인 것이 바람직하다. 여기서 폴리알킬실록산은 폴리메틸하이드록시실록산 및 폴리에틸하이드록시실록산 중에서 선택된 하나로부터 얻어질 수 있다. The polyalkylsiloxane is preferably one selected from polymethylsiloxane and polyethylsiloxane. Wherein the polyalkylsiloxane can be obtained from one selected from polymethylhydroxysiloxane and polyethylhydroxysiloxane.

실리카 에어로겔 물질은 그 자체만으로도 초소수 특성을 가지며, 이를 폴리알킬실록산 폴리머와 하이브리드화 하게 되면 에어로겔 물질의 초소수 특성이 더욱 향상되며, 투명성과 안정성이 증가된 초소수성 하이브리드 물질을 제조할 수 있다.The silica airgel material has a very small number by itself, and when hybridized with the polyalkylsiloxane polymer, the ultrahydrophobic property of the airgel material is further improved, and a superhydrophobic hybrid material having increased transparency and stability can be prepared.

상기 실리카 에어로겔은 메틸트리메톡시실란 또는 메틸트리에톡시실란으로부터 선택될 수 있다. 실리카 에어로겔은 폴리메틸트리알콕시실란(CH2)n (예: n=1~8)의 가수분해, 축합 반응에 의해 알코올 용매 하에서 제조할 수 있다. 구체적으로는 실리카 에어로겔은 메틸트리에톡시실란과 알코올(예: 메탄올)의 혼합물을 형성하고, 상기 혼합물에 옥살산 용액을 첨가하고 교반한 다음 암모늄하이드록시드 용액을 첨가하고 알코올(예: 메탄올)을 추가한 다음 균질화하여 얻어질 수 있다.The silica airgel may be selected from methyltrimethoxysilane or methyltriethoxysilane. Silica airgel may be prepared under an alcohol solvent by hydrolysis and condensation reaction of polymethyltrialkoxysilane (CH 2 ) n (eg n = 1 to 8). Specifically, the silica airgel forms a mixture of methyltriethoxysilane and alcohol (e.g. methanol), add oxalic acid solution to the mixture, stir, add ammonium hydroxide solution and add alcohol (e.g. methanol) It can be obtained by addition and then homogenization.

또한 종래의 초소수성을 나타내는 하이브리드 기술들과 명확히 구별하기 위하여 본 발명의 실시예에서는 단순히 실리카 물질이 아닌 실리카 에어로겔을 사용하였다. 에어로겔은 미세 기공을 포함하는 구조로 되어 있으며, 그 겉보기 밀도가 공기보다도 가벼워 세상에서 가장 가벼운 고체라는 별칭을 가지고 있다.In addition, in order to clearly distinguish the hybrid technology showing the conventional superhydrophobicity, the silica airgel was used in the embodiment of the present invention, not simply a silica material. Aerogels have a structure containing micropores, and have an alias of being the lightest solid in the world because its apparent density is lighter than air.

초소수 특성을 나타내기 위한 조건 중의 하나는 물질의 표면 거칠기를 높이는 것이다. 표면 거칠기가 높아지면, 물층 아래에 공기층을 머금는 모양이 생겨 초소수 특성이 구현되는 것이다. 에어로겔의 경우에는 이러한 구조를 가지고 있어, 초소수성 하이브리드 물질에 매우 적합하다.One of the conditions for exhibiting the ultra-small properties is to increase the surface roughness of the material. When the surface roughness increases, the shape of the air layer under the water layer is formed, thereby realizing a very small number of properties. Aerogels have this structure, making them well suited for superhydrophobic hybrid materials.

본 발명에 따른 투명재료의 표면거칠기 RMS(Root mean square)값은 200 내지 250nm인 것이 바람직하다. RMS의 수치가 증가한다는 것은 그만큼 표면의 거칠기가 증가한다는 것을 의미한다. 일반적으로 실리카 에어로겔의 경우 그 자체만으로 약 86.0 nm 내지 116.0 nm를 나타내므로 폴리알킬실록산을 첨가하여 하이브리드 재료를 제조함으로써 표면거칠기가 매우 증가된다. 따라서 본 발명에 따른 하이브리드화에 의하여 재료의 표면거칠기가 증가됨으로써 초소수성 및 초발수성이 증가된다고 할 수 있다.Surface roughness RMS value of the transparent material according to the present invention is preferably 200 to 250nm. Increasing the value of RMS means that the surface roughness increases accordingly. In general, silica airgel shows about 86.0 nm to 116.0 nm by itself, and thus the surface roughness is greatly increased by preparing a hybrid material by adding polyalkylsiloxane. Therefore, the surface roughness of the material is increased by the hybridization according to the present invention, it can be said that the superhydrophobicity and superhydrophobicity are increased.

본 발명에 따라 합성된 하이브리드 투명코팅재료는 물과의 접촉각[물방울의 정접촉각 (Static Contact Angle)]이 140 내지 180°인 것이 바람직하다. 상기 언급한 바와 같이 일반적으로 물발울과의 정접촉각이 150 ~ 170°인 경우를 초발수성 표면이라고 할 수 있으므로 본 발명에 따른 투명코팅재료는 충분히 초발수성 성질을 나타낸다고 할 수 있다.The hybrid transparent coating material synthesized according to the present invention preferably has a contact angle with water (Static Contact Angle of water drops) of 140 to 180 °. As mentioned above, since the normal contact angle with the water droplet is generally 150 to 170 °, the surface may be referred to as a super water-repellent surface, and thus, the transparent coating material according to the present invention may sufficiently exhibit super water-repellent properties.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 투명코팅재료를 이용하여 형성된 초소수(疏水)성 및 초발수 성특징을 갖는 하이브리드 투명코팅막을 제공한다.
According to another embodiment of the present invention, there is provided a hybrid transparent coating film having a super hydrophobic and super water-repellent characteristics formed using the transparent coating material.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이하에서 기술하는 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.
As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. The description of the present invention is for the purpose of illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described below are exemplary in all respects and not restrictive.

실시예
Example

실리카 Silica 에어로겔의Aerogel 합성 synthesis

실시예Example A A

메틸트리메톡시실란 1g과 메틸알콜 9.740g을 옥살산 용액 0.5g(0.001g)과 혼합하여 30분 동안 교반하고 실온에서 24시간 동안 방치하였다. 암모늄 하이드록시드 용액 0.61g(11.2M)을 추가로 투입하고 15분 동안 교반한 다음 실온에서 48시간 동안 방치하였다. 여기에 메탄올 10g을 혼합하고 5분 동안 균질화시킨 다음 글라스 위에 2000rpm으로 1분 동안 스핀코팅하였다. 이를 실온에서 밤새 건조시켰다.
1 g of methyltrimethoxysilane and 9.740 g of methyl alcohol were mixed with 0.5 g (0.001 g) of oxalic acid solution, stirred for 30 minutes, and left at room temperature for 24 hours. 0.61 g (11.2 M) of ammonium hydroxide solution was further added, stirred for 15 minutes, and left at room temperature for 48 hours. 10 g of methanol was mixed and homogenized for 5 minutes, followed by spin coating at 2000 rpm for 1 minute on glass. It was dried overnight at room temperature.

실시예Example B B

메틸트리에톡시실란 1g과 메틸알콜 9.740g을 옥살산 용액 0.5g(0.001g)과 혼합하여 30분 동안 교반하고 실온에서 24시간 동안 방치하였다. 암모늄 하이드록시드 용액 0.61g(11.2M)을 추가로 투입하고 15분 동안 교반한 다음 실온에서 48시간 동안 방치하였다. 여기에 메탄올 10g을 혼합하고 5분 동안 균질화시킨 다음 글라스 위에 2000rpm으로 1분 동안 스핀코팅하였다. 이를 실온에서 밤새 건조시켰다.
1 g of methyltriethoxysilane and 9.740 g of methyl alcohol were mixed with 0.5 g (0.001 g) of oxalic acid solution, stirred for 30 minutes, and left at room temperature for 24 hours. 0.61 g (11.2 M) of ammonium hydroxide solution was further added, stirred for 15 minutes, and left at room temperature for 48 hours. 10 g of methanol was mixed and homogenized for 5 minutes, followed by spin coating at 2000 rpm for 1 minute on glass. It was dried overnight at room temperature.

폴리메틸하이드록시실록산의Of polymethylhydroxysiloxane 합성 synthesis

폴리메틸하이드록시실란 4.70g과 에탄올 70 ml을 혼합하고 5분 동안 교반하였다. 소듐 하이드록시드 용액 0.008g을 추가하고 실온에서 24시간 동안 교반하였다. 폴리메틸실록산(PMOH) 겔을 80℃에서 건조하고 갈아서 수회 물 2mL로 세척하였고, 40℃에서 진공건조하여 PMOHs 분말을 제조하였다.
4.70 g of polymethylhydroxysilane and 70 ml of ethanol were mixed and stirred for 5 minutes. Add 0.008 g of sodium hydroxide solution and stir at room temperature for 24 hours. The polymethylsiloxane (PMOH) gel was dried at 80 ° C., ground, washed several times with 2 mL of water and vacuum dried at 40 ° C. to produce PMOHs powder.

폴리메틸실록산Polymethylsiloxane /실리카 / Silica 에어로겔Aerogels 하이브리드의Hybrid 합성 synthesis

실시예Example A - 1  A-1

폴리메틸하이드록시실록산(PMOHs) 0.1g과 메탄올 5g을 혼합하고 5분간 교반하였다. 이어서 실시예 A로부터 얻어진 실리카 에어로겔 0.02g과 메탄올 5g을 혼합하여 실온에서 15분간 교반하였다. 물을 추가로 혼합하고 24시간 동안 교반하였다. 폴리메틸실록산과 실리카 에어로겔 하이브리드를 형성하고 이를 2000rpm에서 1분 동안 글라스 상에서 스핀코팅하였다. 실온에서 밤새 건조하여 폴리메틸실록산/실리카 에어로겔 하이브리드(MB)를 완성하였다. 폴리메틸실록산과 실리카 에어로겔 하이브리드 물질을 제조하는 과정을 다음의 반응식 1로 도시한다.0.1 g of polymethylhydroxysiloxane (PMOHs) and 5 g of methanol were mixed and stirred for 5 minutes. Subsequently, 0.02 g of silica aerogels obtained from Example A and 5 g of methanol were mixed and stirred at room temperature for 15 minutes. The water was further mixed and stirred for 24 hours. Polymethylsiloxane and silica airgel hybrids were formed and spincoated on glass for 1 minute at 2000 rpm. Drying at room temperature overnight completed the polymethylsiloxane / silica aerogel hybrid (MB). The process for preparing the polymethylsiloxane and silica airgel hybrid materials is shown in Scheme 1 below.

<반응식 1><Reaction Scheme 1>

Figure pat00001

Figure pat00001

실시예Example A - 2  A-2

PMOHs 0.1g와 메탄올 5g을 혼합하고 5분간 교반하였다. 이어서 실시예 A로부터 얻어진 실리카 에어로겔 0.05g과 메탄올 5g을 혼합하여 실온에서 15분간 교반하였다. 물을 추가로 혼합하고 24시간 동안 교반하였다. 폴리메틸실록산과 실리카 에어로겔 하이브리드를 형성하고 이를 2000rpm에서 1분 동안 글라스 상에서 스핀코팅하였다. 실온에서 밤새 건조하여 폴리메틸실록산/실리카 에어로겔 하이브리드(MC)를 완성하였다.
0.1 g of PMOHs and 5 g of methanol were mixed and stirred for 5 minutes. Subsequently, 0.05 g of the silica airgel obtained in Example A and 5 g of methanol were mixed and stirred at room temperature for 15 minutes. The water was further mixed and stirred for 24 hours. Polymethylsiloxane and silica airgel hybrids were formed and spincoated on glass for 1 minute at 2000 rpm. Drying at room temperature overnight completed the polymethylsiloxane / silica aerogel hybrid (MC).

실시예Example A - 3  A-3

PMOHs 0.1g와 메탄올 5g을 혼합하고 5분간 교반하였다. 이어서 실시예 A로부터 얻어진 실리카 에어로겔 0.08g과 메탄올 5g을 혼합하여 실온에서 15분간 교반하였다. 물을 추가로 혼합하고 24시간 동안 교반하였다. 폴리메틸실록산과 실리카 에어로겔 하이브리드를 형성하고 이를 2000rpm에서 1분 동안 글라스 상에서 스핀코팅하였다. 실온에서 밤새 건조하여 폴리메틸실록산/실리카 에어로겔 하이브리드(MD)를 완성하였다.
0.1 g of PMOHs and 5 g of methanol were mixed and stirred for 5 minutes. Subsequently, 0.08 g of silica aerogels obtained from Example A and 5 g of methanol were mixed and stirred at room temperature for 15 minutes. The water was further mixed and stirred for 24 hours. Polymethylsiloxane and silica airgel hybrids were formed and spincoated on glass for 1 minute at 2000 rpm. Drying at room temperature overnight completed the polymethylsiloxane / silica aerogel hybrid (MD).

실시예Example A - 4  A-4

PMOHs 0.1g와 메탄올 5g을 혼합하고 5분간 교반하였다. 이어서 실시예 A로부터 얻어진 실리카 에어로겔 0.1g과 메탄올 5g을 혼합하여 실온에서 15분간 교반하였다. 물을 추가로 혼합하고 24시간 동안 교반하였다. 폴리메틸실록산과 실리카 에어로겔 하이브리드를 형성하고 이를 2000rpm에서 1분 동안 글라스 상에서 스핀코팅하였다. 실온에서 밤새 건조하여 폴리메틸실록산/실리카 에어로겔 하이브리드(ME)를 완성하였다.
0.1 g of PMOHs and 5 g of methanol were mixed and stirred for 5 minutes. Subsequently, 0.1 g of silica aerogels obtained from Example A and 5 g of methanol were mixed and stirred at room temperature for 15 minutes. The water was further mixed and stirred for 24 hours. Polymethylsiloxane and silica airgel hybrids were formed and spincoated on glass for 1 minute at 2000 rpm. Drying at room temperature overnight completed the polymethylsiloxane / silica airgel hybrid (ME).

비교예Comparative example A - 1 A-1

폴리메틸하이드록시실란 4.70g과 에탄올 70 ml을 혼합하고 5분 동안 교반하였다. 소듐 하이드록시드 용액 0.008g을 추가하고 실온에서 24시간 동안 교반하였다. 폴리메틸실록산(PMOH) 겔을 80℃에서 건조하고 갈아서 수회 물 2mL로 세척하였고, 40℃에서 진공건조하여 PMOHs 분말을 제조하였다. 4.70 g of polymethylhydroxysilane and 70 ml of ethanol were mixed and stirred for 5 minutes. Add 0.008 g of sodium hydroxide solution and stir at room temperature for 24 hours. The polymethylsiloxane (PMOH) gel was dried at 80 ° C., ground, washed several times with 2 mL of water and vacuum dried at 40 ° C. to produce PMOHs powder.

PMOHs 0.1g와 메탄올을 혼합하고 5분간 교반하였다. 물을 추가로 혼합하고 24시간 동안 교반하였다. 폴리메틸실록산 폴리머(MA)를 형성하고 이를 2000rpm에서 1분 동안 글라스 상에서 스핀코팅하였다. 실온에서 밤새 건조하여 완성하였다.
0.1 g of PMOHs and methanol were mixed and stirred for 5 minutes. The water was further mixed and stirred for 24 hours. Polymethylsiloxane polymer (MA) was formed and spincoated on glass for 1 minute at 2000 rpm. Complete by drying overnight at room temperature.

실시예Example B - 1  B-1

폴리메틸하이드록시실록산(PMOHs) 0.1g과 메탄올 5g을 혼합하고 5분간 교반하였다. 이어서 실시예 B로부터 얻어진 실리카 에어로겔 0.02g과 메탄올 5g을 혼합하여 실온에서 15분간 교반하였다. 물을 추가로 혼합하고 24시간 동안 교반하였다. 폴리메틸실록산과 실리카 에어로겔 하이브리드를 형성하고 이를 2000rpm에서 1분 동안 글라스 상에서 스핀코팅하였다. 실온에서 밤새 건조하여 폴리메틸실록산/실리카 에어로겔 하이브리드(EB)를 완성하였다.
0.1 g of polymethylhydroxysiloxane (PMOHs) and 5 g of methanol were mixed and stirred for 5 minutes. Subsequently, 0.02 g of silica aerogels obtained from Example B and 5 g of methanol were mixed and stirred at room temperature for 15 minutes. The water was further mixed and stirred for 24 hours. Polymethylsiloxane and silica airgel hybrids were formed and spincoated on glass for 1 minute at 2000 rpm. Drying at room temperature overnight completed the polymethylsiloxane / silica airgel hybrid (EB).

실시예Example B - 2  B-2

폴리메틸하이드록시실록산(PMOHs) 0.1g과 메탄올 5g을 혼합하고 5분간 교반하였다. 이어서 실시예 B로부터 얻어진 실리카 에어로겔 0.05g과 메탄올 5g을 혼합하여 실온에서 15분간 교반하였다. 물을 추가로 혼합하고 24시간 동안 교반하였다. 폴리메틸실록산과 실리카 에어로겔 하이브리드를 형성하고 이를 2000rpm에서 1분 동안 글라스 상에서 스핀코팅하였다. 실온에서 밤새 건조하여 폴리메틸실록산/실리카 에어로겔 하이브리드(EC)를 완성하였다.
0.1 g of polymethylhydroxysiloxane (PMOHs) and 5 g of methanol were mixed and stirred for 5 minutes. Subsequently, 0.05 g of the silica airgel obtained in Example B and 5 g of methanol were mixed and stirred at room temperature for 15 minutes. The water was further mixed and stirred for 24 hours. Polymethylsiloxane and silica airgel hybrids were formed and spincoated on glass for 1 minute at 2000 rpm. Drying at room temperature overnight completed the polymethylsiloxane / silica airgel hybrid (EC).

실시예Example B - 3  B-3

폴리메틸하이드록시실록산(PMOHs) 0.1g과 메탄올 5g을 혼합하고 5분간 교반하였다. 이어서 실시예 B로부터 얻어진 실리카 에어로겔 0.08g과 메탄올 5g을 혼합하여 실온에서 15분간 교반하였다. 물을 추가로 혼합하고 24시간 동안 교반하였다. 폴리메틸실록산과 실리카 에어로겔 하이브리드를 형성하고 이를 2000rpm에서 1분 동안 글라스 상에서 스핀코팅하였다. 실온에서 밤새 건조하여 폴리메틸실록산/실리카 에어로겔 하이브리드(ED)를 완성하였다.
0.1 g of polymethylhydroxysiloxane (PMOHs) and 5 g of methanol were mixed and stirred for 5 minutes. Subsequently, 0.08 g of silica aerogel obtained from Example B and 5 g of methanol were mixed and stirred at room temperature for 15 minutes. The water was further mixed and stirred for 24 hours. Polymethylsiloxane and silica airgel hybrids were formed and spincoated on glass for 1 minute at 2000 rpm. Drying at room temperature overnight completed the polymethylsiloxane / silica airgel hybrid (ED).

실시예Example B - 4  B-4

폴리메틸하이드록시실록산(PMOHs) 0.1g과 메탄올 5g을 혼합하고 5분간 교반하였다. 이어서 실시예 B로부터 얻어진 실리카 에어로겔 0.1g과 메탄올 5g을 혼합하여 실온에서 15분간 교반하였다. 물을 추가로 혼합하고 24시간 동안 교반하였다. 폴리메틸실록산과 실리카 에어로겔 하이브리드를 형성하고 이를 2000rpm에서 1분 동안 글라스 상에서 스핀코팅하였다. 실온에서 밤새 건조하여 폴리메틸실록산/실리카 에어로겔 하이브리드(EE)를 완성하였다.
0.1 g of polymethylhydroxysiloxane (PMOHs) and 5 g of methanol were mixed and stirred for 5 minutes. Subsequently, 0.1 g of the silica airgel obtained in Example B and 5 g of methanol were mixed and stirred at room temperature for 15 minutes. The water was further mixed and stirred for 24 hours. Polymethylsiloxane and silica airgel hybrids were formed and spincoated on glass for 1 minute at 2000 rpm. Drying at room temperature overnight completed the polymethylsiloxane / silica aerogel hybrid (EE).

비교예Comparative example B - 1  B-1

폴리메틸하이드록시실란 4.70g과 에탄올 70 ml을 혼합하고 5분 동안 교반하였다. 소듐 하이드록시드 용액 0.008g을 추가하고 실온에서 24시간 동안 교반하였다. 폴리메틸실록산(PMOH) 겔을 80℃에서 건조하고 갈아서 수회 물 2mL로 세척하였고, 40℃에서 진공건조하여 PMOHs 분말을 제조하였다. 4.70 g of polymethylhydroxysilane and 70 ml of ethanol were mixed and stirred for 5 minutes. Add 0.008 g of sodium hydroxide solution and stir at room temperature for 24 hours. The polymethylsiloxane (PMOH) gel was dried at 80 ° C., ground, washed several times with 2 mL of water and vacuum dried at 40 ° C. to produce PMOHs powder.

PMOHs 0.1g와 메탄올 5g을 혼합하고 5분간 교반하였다. 물을 추가로 혼합하고 24시간 동안 교반하였다. 폴리메틸실록산 폴리머(EA)를 형성하고 이를 2000rpm에서 1분 동안 글라스 상에서 스핀코팅하였다. 실온에서 밤새 건조하여 완성하였다. 비교예 B-1에서 얻어진 폴리메틸실록산 폴리머(EA)는 비교예 A - 1과 실질적으로 동일한 성분을 나타낸다.
0.1 g of PMOHs and 5 g of methanol were mixed and stirred for 5 minutes. The water was further mixed and stirred for 24 hours. Polymethylsiloxane polymer (EA) was formed and spincoated on glass for 1 minute at 2000 rpm. Complete by drying overnight at room temperature. Polymethylsiloxane polymer (EA) obtained by the comparative example B-1 shows the component substantially the same as the comparative example A-1.

결과 및 평가Results and rating

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 샘플들을 유리 기판에 코팅한 다음 그 투명도를 측정한 그래프이다. 도 1을 참조하면, 다섯 가지 샘플 모두 그 투명도가 80%를 넘어 투명한 것을 확인할 수 있으며 실리카 에어로겔의 함량이 감소할수록 (ME, MD, MC, MB, MA의 순서로) 그 투명도가 증가하는 경향을 보인다. 이것은 실리카 에어로겔의 함량이 증가할수록 하이브리드물질에 더 많은 네트워크들이 형성되어 이처럼 뿌연 색이 나타나는 것이다. 네트워크 구조가 더 형성되면 형성될수록 표면에 나노, 마이크로 사이즈의 미세 거칠기가 생겨 물질의 초소수 특성이 증가되는 것을 알 수 있다.1 is a graph measuring the transparency after coating the samples on a glass substrate according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, it can be seen that the transparency of all five samples is more than 80% and the tendency of transparency increases as the content of silica airgel decreases (in the order of ME, MD, MC, MB, MA). see. This is because as the content of silica airgel increases, more networks are formed in the hybrid material, thus causing a hazy color. As more network structures are formed, it can be seen that as the nanostructures are formed, fine roughness of nano and micro size is formed on the surface to increase the ultra-small properties of the material.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 샘플들을 유리 기판에 코팅한 다음 그 투명도를 측정한 그래프이다. 도 2를 참조하면, 다섯 가지 샘플 모두 그 투명도가 68%를 넘어 투명한 것을 확인할 수 있으며 실리카 에어로겔의 함량이 감소할수록 (EE, ED, EC, EB, EA의 순서로) 그 투명도가 증가하는 경향을 보인다. 이것은 실리카 에어로겔의 함량이 증가할수록 하이브리드물질에 더 많은 네트워크들이 형성되어 이처럼 뿌연 색이 나타나는 것이다. 네트워크 구조가 더 형성되면 형성될수록 표면에 나노, 마이크로 사이즈의 미세 거칠기가 생겨 물질의 초소수 특성이 증가되는 것을 알 수 있다. 도 2의 샘플들이 도 1의 샘플들에 비하여 투명도가 떨어지는 것은 M 시리즈 샘플에 비하여 E 시리즈 샘플에서 더 많은 네트워크가 형성되었기 때문인 것으로 보인다. 투명도가 저하되는 대신 초소수 특성은 더욱 증가되었다.
2 is a graph measuring the transparency of the samples coated on a glass substrate according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, it can be seen that the transparency of all five samples is more than 68%, and the transparency tends to increase as the silica airgel content decreases (in the order of EE, ED, EC, EB, and EA). see. This is because as the content of silica airgel increases, more networks are formed in the hybrid material, thus causing a hazy color. As more network structures are formed, it can be seen that as the nanostructures are formed, fine roughness of nano and micro size is formed on the surface to increase the ultra-small properties of the material. The opacity of the samples of FIG. 2 compared to the samples of FIG. 1 seems to be due to the formation of more networks in the E series samples compared to the M series samples. Instead of lowering the transparency, the ultra-small feature was further increased.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 MA, MB, MC, MD, ME의 투명도 사진을 도시하고, 도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 EA, EB, EC, ED, EE의 투명도 사진을 도시한다. 도 3 및 도 4는 하이브리드 물질을 유리 기판 상에 스핀코팅한 후 직접 사진을 촬영한 것이며, 이 자료를 통하여 필름의 투명도를 재차 확인할 수 있다.
Figure 3 shows a transparency picture of MA, MB, MC, MD, ME according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a transparency of EA, EB, EC, ED, EE according to another embodiment of the present invention Show a picture. 3 and 4 are photographed directly after the spin coating of the hybrid material on the glass substrate, the transparency of the film can be confirmed again through this data.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 SEM 이미지 사진들이다.5 and 6 are SEM image photographs according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 표면의 상태를 확인할 수 있고, 구체적으로는 실리카 에어로겔과 폴리머의 네트워크 구조는 메틸트리메톡시실란으로부터 제조된 실리카 에어로겔의 함량이 증가할수록 복잡해 지는 것을 볼 수 있다. 이와 같은 사실은 도 1의 내용과 일치하고 있으며, 실리카 에어로겔의 함량이 증가할수록 표면의 거칠기도 증가하여 초소수 특성을 나타낸다는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, the state of the surface can be confirmed. Specifically, the network structure of the silica airgel and the polymer can be seen to become more complicated as the content of the silica airgel prepared from methyltrimethoxysilane increases. This fact is consistent with the contents of Figure 1, it can be seen that the surface roughness increases as the content of the silica airgel increases, showing a very small characteristic.

도 6을 참조하면, 표면의 상태에서 확인할 수 있고, 구체적으로는 실리카 에어로겔과 폴리머의 네트워크 구조는 메틸트리에톡시실란으로부터 제조된 실리카 에어로겔의 함량이 증가할수록 복잡해 지는 것을 볼 수 있다. 이와 같은 사실은 도 2의 내용과도 일치하고 있으며, 실리카 에어로겔의 함량이 증가할수록 표면의 거칠기도 증가하여 초소수 특성을 나타낸다는 것을 확인할 수 있다.
Referring to Figure 6, it can be confirmed in the state of the surface, specifically, the network structure of the silica airgel and the polymer can be seen that the complexity increases as the content of the silica airgel prepared from methyltriethoxysilane. This fact is also consistent with the contents of Figure 2, it can be seen that the surface roughness increases as the content of the silica airgel increases, showing a very few properties.

도 7 및 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 실리카 에어로겔의 AFM 이미지 사진들을 도시한다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 메틸트리메톡시실란(mtms)으로부터 제조된 실리카 에어로겔의 RMS 값은 86.582nm, 메틸트리에톡시실란(mtes)으로부터 제조된 실리카 에어로겔의 RMS 값은 115.22nm로 실리카 에어로겔 자체만으로도 비교적 높은 RMS 값을 가지는 것을 알 수 있다.7 and 8 show AFM image photographs of silica airgel according to one embodiment of the invention. 7 and 8, the RMS value of the silica airgel prepared from methyltrimethoxysilane (mtms) is 86.582nm, the RMS value of the silica airgel prepared from methyltriethoxysilane (mtes) is 115.22nm silica It can be seen that the airgel alone has a relatively high RMS value.

도 9 및 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 실리카 에어로겔과 폴리머 하이브리드 물질의 AFM 이미지 사진들이다. 도 9 및 도 10을 참조하면, 실리카 에어로겔과 폴리머 하이브리드 물질의 경우에는 RMS 값은 각각 ME가 207.07nm, EE가 244.23nm로 하이브리드 한 후의 RMS 값이 훨씬 큰 것을 보아 표면의 거칠기 정도가 훨씬 증가하였음을 알 수 있으며, 결국 실리카 에어로겔과 폴리머의 하이브리드화 이후 물질의 초소수 특성이 증가하였음을 알 수 있다.
9 and 10 are AFM image photographs of a silica airgel and a polymer hybrid material according to an embodiment of the present invention. 9 and 10, in the case of silica aerogels and polymer hybrid materials, the RMS value of the silica airgel was 207.07 nm and the EE of 244.23 nm, respectively. It can be seen that, after the hybridization of the silica airgel and the polymer, the ultra-small properties of the material increased.

도 11 및 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 물질의 물방울과의 접촉각을 도시한 것이다. 도 11을 참조하면, 메틸트리메톡시실란(MTMS)으로부터 제조된 실리카 에어로겔을 함유하는 하이브리드 물질의 경우((b)MB~(e)ME)는 하이브리드 물질을 포함하지 않는 경우[(a)MA]에 비하여 그 소수 특성이 향상되었으며, 실리카 에어로겔의 함유량이 증가할수록 하이브리드 물질의 소수 특성도 증가하는 것을 알 수 있다. 도 12를 참조하면, 메틸트리에톡시실란(MTES)으로부터 제조된 실리카 에어로겔을 함유하는 하이브리드 물질의 경우((b')EB~(e')EE)는 하이브리드 물질을 포함하지 않는 경우[(a')EA]에 비하여 그 소수 특성이 향상되었으며, 실리카 에어로겔의 함유량이 증가할수록 하이브리드 물질의 소수 특성도 증가하는 것을 알 수 있다.
11 and 12 illustrate contact angles with water droplets of a hybrid material according to an embodiment of the present invention. Referring to Figure 11, in the case of a hybrid material containing a silica airgel prepared from methyltrimethoxysilane (MTMS) ((b) MB ~ (e) ME) does not contain a hybrid material [(a) MA Compared with], the hydrophobic property is improved, and as the content of silica airgel increases, the hydrophobic property of the hybrid material also increases. Referring to FIG. 12, in the case of a hybrid material containing silica airgel prepared from methyltriethoxysilane (MTES) ((b ′) EB to (e ′) EE), the hybrid material does not include the hybrid material [(a Compared to ') EA', the hydrophobicity is improved, and as the content of silica airgel increases, the hydrophobicity of the hybrid material increases.

이상의 결과들로부터, 메틸트리메톡시실란(MTMS), 메틸트리에톡시실란(MTES)으로부터 제조된 실리카 에어로겔을 함유하는 하이브리드 물질의 경우는 실리카 에어로졸을 포함하지 않는 경우(MA, EA)에 비하여 그 소수 특성이 향상되었으며 실리카 에어로겔의 함유량이 증가할수록 하이브리드 물질의 소수 특성도 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
From the above results, the hybrid materials containing silica aerogels prepared from methyltrimethoxysilane (MTMS) and methyltriethoxysilane (MTES) are more free than silica aerosols (MA, EA). The hydrophobicity was improved and as the content of silica airgel increased, the hydrophobicity of the hybrid material also increased.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the above description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

Claims (9)

폴리알킬실록산; 및 실리카 에어로겔로 구성되는 하이브리드 물질로서,
상기 폴리알킬실록산과 실리카 에어로겔이 5:1 ~ 1:1 중량비로 혼합된 초소수성 및 초발수성을 갖는 하이브리드 코팅재료.
Polyalkylsiloxanes; And a hybrid material composed of silica airgel,
Hybrid coating material having a superhydrophobic and super water-repellent mixture of the polyalkylsiloxane and silica airgel in a 5: 1 to 1: 1 weight ratio.
제1항에 있어서,
상기 폴리알킬실록산은 폴리메틸실록산 및 폴리에틸실록산 중에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 하이브리드 코팅재료.
The method of claim 1,
The polyalkylsiloxane is a hybrid coating material, characterized in that one selected from polymethylsiloxane and polyethylsiloxane.
제1항에 있어서,
상기 실리카 에어로겔은 메틸트리메톡시실란 및 메틸트리에톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상으로부터 제조된 것을 특징으로 하는 하이브리드 코팅재료.
The method of claim 1,
The silica airgel is a hybrid coating material, characterized in that prepared from one or more selected from the group consisting of methyltrimethoxysilane and methyltriethoxysilane.
제1항에 있어서,
물과의 접촉각이 140 내지 180°인 것을 특징으로 하는 하이브리드 코팅재료.
The method of claim 1,
A hybrid coating material, characterized in that the contact angle with water is 140 to 180 °.
제1항에 있어서,
상기 코팅재료의 표면거칠기 RMS(Root mean square)값은 200 내지 250nm인 것을 특징으로 하는 하이브리드 코팅재료.
The method of claim 1,
Surface roughness RMS value of the coating material is a hybrid coating material, characterized in that 200 to 250nm.
폴리알킬실록산을 형성하는 단계;
실리카 에어로겔을 형성하는 단계; 및
상기 폴리알킬실록산과 실리카 에어로겔을 각각 5:1 ~ 1:1 중량비로 혼합하여 초소수(疏水)성 및 초발수성 특징을 갖는 하이브리드 코팅재료의 제조방법.
Forming a polyalkylsiloxane;
Forming a silica airgel; And
5. A method for producing a hybrid coating material having superhydrophobic and superhydrophobic characteristics by mixing the polyalkylsiloxane and silica airgel in a weight ratio of 5: 1 to 1: 1, respectively.
제6항에 있어서,
상기 폴리알킬실록산은 폴리메틸하이드록시실록산 및 폴리에틸하이드록시실록산 중에서 선택된 하나로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 코팅재료의 제조방법.
The method according to claim 6,
The polyalkylsiloxane is a method for producing a hybrid coating material, characterized in that obtained from one selected from polymethylhydroxysiloxane and polyethylhydroxysiloxane.
제6항에 있어서,
상기 실리카 에어로겔은 메틸트리에톡시실란과 알코올의 혼합물을 형성하는 단계;
상기 혼합물에 옥살산 용액을 첨가하고 교반하는 단계; 및
암모늄하이드록시드 용액을 첨가하고 알코올을 추가한 다음 균질화하는 단계를 포함하는 하이브리드 코팅재료의 제조방법.
The method according to claim 6,
The silica airgel forming a mixture of methyltriethoxysilane and alcohol;
Adding and stirring an oxalic acid solution to the mixture; And
Method for producing a hybrid coating material comprising the step of adding an ammonium hydroxide solution and adding alcohol and then homogenizing.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 재료를 이용하여 형성된 초소수성 및 초발수성 특징을 갖는 하이브리드 코팅막.A hybrid coating film having superhydrophobic and superhydrophobic characteristics formed using the material according to any one of claims 1 to 5.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101712313B1 (en) 2016-02-26 2017-03-03 주식회사 지유디이에스 The Superhydrophobic Mixture for the realization of the lotus effect
KR101978113B1 (en) * 2019-02-14 2019-05-14 조기석 Method for manufacturing polyurethane compression sponge with water-repellent surface and polyurethane compression sponge by manufactured thereof
KR20190105605A (en) * 2017-02-02 2019-09-17 히타치가세이가부시끼가이샤 Treatment agent for fiber processing, fiber and manufacturing method thereof, fiber sheet and manufacturing method thereof
KR20200062795A (en) 2018-11-27 2020-06-04 한국산업기술대학교산학협력단 Film with improved water repellency and oil elution properties and preparation method thereof
KR20200126255A (en) * 2019-04-29 2020-11-06 대흥화학공업주식회사 Silane type water repellent coating composition and water repellent coating film using the same

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4921766B2 (en) 2005-10-12 2012-04-25 株式会社パーカーコーポレーション Coating composition for vehicle surface
EP1960487A1 (en) 2005-12-08 2008-08-27 Queen's University At Kingston Optical sensor using functionalized composite materials
KR100831877B1 (en) 2007-02-27 2008-05-23 한국에너지기술연구원 Method of synthesizing silica aerogel monoliths via ambient pressure drying
KR20110089835A (en) * 2011-07-13 2011-08-09 이재환 High density nano coating compositions

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101712313B1 (en) 2016-02-26 2017-03-03 주식회사 지유디이에스 The Superhydrophobic Mixture for the realization of the lotus effect
KR20190105605A (en) * 2017-02-02 2019-09-17 히타치가세이가부시끼가이샤 Treatment agent for fiber processing, fiber and manufacturing method thereof, fiber sheet and manufacturing method thereof
US11905452B2 (en) 2017-02-02 2024-02-20 Resonac Corporation Treatment agent for treating fibers, fibers and production method therefor, and fiber sheet and production method therefor
KR20200062795A (en) 2018-11-27 2020-06-04 한국산업기술대학교산학협력단 Film with improved water repellency and oil elution properties and preparation method thereof
KR101978113B1 (en) * 2019-02-14 2019-05-14 조기석 Method for manufacturing polyurethane compression sponge with water-repellent surface and polyurethane compression sponge by manufactured thereof
KR20200126255A (en) * 2019-04-29 2020-11-06 대흥화학공업주식회사 Silane type water repellent coating composition and water repellent coating film using the same

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