KR20140137074A

KR20140137074A - 황토가 캡슐화된 고분자 나노 입자 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20140137074A
Application number: KR1020130057469A
Authority: KR
Inventors: 김상숙; 배용준
Original assignee: 주식회사 엠스코이엔지; 김상숙
Priority date: 2013-05-22
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2014-12-02
Also published as: KR101999395B1

Abstract

본 발명은 호황토 입자가 캡슐화된 폴리스티렌 기반 고분자 나노입자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히, 본 발명의 일실시예에 따른 호황토 입자를 탑재한 고분자 미립구 제조방법은, 호황토 입자를 나노크기로 분쇄하여 지장수 형태로 획득한 후 소수성 고분자 단량체(monomer) 수용액에 혼합하여 혼합액을 제조하는 단계와; 상기 혼합액을 교반하여 마이셀(Micelle)을 형성하는 단계와; 중합개시제를 첨가하여 중합을 유도하여 미립구 형태의 입자로 합성하는 단계와; 나노입자의 성분 분석에서 호황토의 주성분인 Si(실리카) 의 원소비율이 ~5% 이며, 동결건조하여 상기 중합된 고분자 미립구의 수분을 제거하는 단계;를 포함한다.
이에 의해, 황토 입자가 인간에게 유용한 원적외선을 방출하며 중금속과 같은 유해 물질을 흡수하여 정화하는 기능을 수행가능한 상태로 고분자 미립구 내에 탑재할 수 있으며, 탑재되는 황토 입자의 수, 고분자 미립구의 크기 및 고분자 미립구 공극의 크기를 제어할 수 있어, 용도에 따라 적절한 형태로 적용이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 호황토 입자를 탑재한 고분자 미립구를 플라스틱 용기에 적용하는 경우, 플라스틱 용기 내부에 보관하는 음용수의 신선도를 유지할 수 있으며, 플라스틱 용기의 외부에서 유입되거나 플라스틱 용기 자체에서 방출되는 유해물질의 차단 및 정화가 가능하다.

Description

황토가 캡슐화된 고분자 나노 입자 및 그 제조방법 {METHOD FOR PREPARING ENCAPSULATION OF YELLOW SOIL AND MICROSPHERE PRODUCED}

본 발명은 황토 입자를 고분자 기반의 나노입자 내부에 캡슐화 시키는 제조방법에 관한 것으로, 특히, 황토 입자를 고분자 나노입자 내에 캡슐화시키기 위해 입자를 곱게 갈아서 지장수 형태로 이용하는 것으로, 차후 고분자 나노입자내에 존재하는 황토 입자에서 발산되는 원적외선 등 친환경 물질에 의해 플라스틱 용기 자체에서 발생되는 유해물질들을 차단 및 해독할 수 있는 황토 입자를 탑재한 고분자 미립구 및 그 제조방법과 이를 포함한 플라스틱 용기에 관한 것이다.

산업의 발달과 환경오염으로 인해 발생되는 여러 유해 인자들이 인간의 건강의 위협하고 있다. 이를 위해, 근래 친환경 및 바이오물질을 이용하여 각종 유해물질로 인한 공해를 줄이고 환경오염을 최소화하는 방법들이 제시되고 있다.

일 예로, 일반적으로 음용수 및 음식물을 저장 및 보관하기 위해 사용하고 있는 플라스틱 용기는 각종 유해한 독소를 방출하며, 음용수의 보관시 신선도가 잘 유지되지 않으며, 폐기 처리한 후에도 부패하지 않아 토양 오염을 초래하는 등 많은 문제점이 있다.

황토는 누르고 거무스름한 흙으로, 바람에 의해 운반되어 퇴적된 담항색의 미세한 모래와 점토는 실트 크기의 입자들로 구성되어 있다. 대부분 탄산칼륨에 의해 느슨하게 교절되어 대개 균질하고 층리가 발달되어 있지 않으며 공극률이 특징을 가지고 있다. 현재 중국 북부,유럽 중부,북아메리카, 북아프리카 등지에 널리 분포되어 있으며, 전체 지표면중 약 10%를 차지하고 있다. 우리나라는 세계 평균 보다 많은 약 35%의 토양이 황토로 이루어져 있고, 그 중 호황토가 약15% 황토질이 20%에 달한다.

황토는 입자크기가 3~50㎛인 것으로 알려져 있고 그 구성성분은 석영, 장석, 운모, 방해석, 등 광물입자로 이루어져 있다. 황토의 화학적 성분은 실리카 60~65%, 철분 5~6%, 알루미나 10~13%, 마그네슘 2%, 나트륨 2%, 칼륨 1.5%, 석회 8%으로 밝혀져 있다.

황토는 자체적으로 원적외선을 발생하며 중금속과 같은 유해 물질을 흡수하여 정화하는 기능을 가지고 있어 친환경 물질로 각광을 받고 있다. 아울러 혈액순환 촉진, 신진대사의 활성화, 치료의학적 수단과 동시에 예방의학적 건강유지 기능에 널리 이용되고 있다. 이러한 여러 가지 유용한 특징에도 불구하고 황토를 응용하기에는 여러 가지 문제가 있다. 특히 황토를 현재 환경호르몬의 배출에 많은 각종 플라스틱 용기에 적용하는데 어려움이 있다.

대표적인 플라스틱 용기로서 이른 바, 페트(PET)병이라고 불리는 용기는 PET{Poltethylene terephthalate)를 고온 건조하여 PET내의 수분을 제거한 후에, 300℃의 고온에서 사출성형을 통해 제조된다.

PET병을 제조하는 원료는 석유에서 추출되는데, 폴리에틸렌(PE, Polyethylene) 또는 폴리스티렌(PS , Polystyrene)을 이용한다.

근래에는 석유원료가 사용되지 않는 PET병, 예를 들어 생분해 폴리에스테르 및 옥수수 원료 등을 이용해 섞는 PET병을 생산하여 탄소절감을 유도하려는 움직임이 진행되고 있다.

한편, 음용수의 보관 측면에 있어서도 석유원료 기반의 PET병은 신선도의 유지가 용이하지 않기 때문에, PET병에 다른 고분자 층이나 천연펄프, 알루미늄 호일 등을 압축하여 다중으로 제조함으로써 빛과 공기 및 습기를 차단하는 방법이 제안된 바 있다.

이에, 본 발명의 목적은, 인체에 유용한 원적외선을 방출하는 호황토 입자를 고분자 나노입자 내에 캡슐화하여 황토의 유용한 기능을 그대로 보존한 상태로써 각종 플라스틱 용기에의 적용이 가능하도록 한 호황토 입자를 탑재한 고분자 미립구 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명은 상기 호황토 입자가 캡슐화된 고분자 나노입자를 플라스틱 용기에 적용시켜 용기전체에 고루 분산시킴으로써, 플라스틱에서 방출되는 유해물질의 차단 및 해독이 가능하도록 하는 데 있다.

상기 목적은, 본 발명의 일실시예에 따라, 호황토 입자를 나노크기의 입자에 캡슐화 하기 위해 입자의 크기를 미세화 하는 단계와, 미세화 한 입자를 물에 분산시켜 수용액 상태의 지장수를 얻는 단계와, 기 획득한 지장수와 소수성 고분자 단량체(monomer)를 수용액 상태로 혼합하여 혼합액을 제조하는 단계와; 상기 혼합액을 교반하여 마이셀(Micelle)을 형성하는 단계와; 중합개시제를 첨가하여 중합을 유도하여 미립구 형태의 입자로 합성하는 단계와; 동결건조하여 상기 중합된 고분자 나노입자의 수분을 제거하는 단계;를 포함하는 황토입자가 캡슐화된 고분자 나노입자 제조방법에 의해 달성된다.

여기서, 5000 mesh, 약 2.6㎛ 크기를 가지는 호황토를 평균 50W 이상의 힘을 가하여 최소 3시간이상 300rpm이상의 속도로 곱게 갈아서 물에 1% 농도로 분산시킨다.

분산 시킨 후 상온에서 30분-24시간 정치 시켜 중력의 작용에 의해 입자의 크기에 따른 자연 침전 현상을 유도한다.

이후 호황토 입자가 나노수준의 크기인 0.1~200 nm를 가지도록 호황토가 분산된 지장수를 획득한다.

획득한 지장수에 소수성 고분자 단량체인 Styrene을 1%(v/v)으로 이용한다.

상기 혼합액을 교반하여 마이셀을 형성하는 단계는, 교반속도가 500 ~ 800 rpm 범위 내에서 수행될 수 있다.

교반시간은 50 ~ 70분 범위 내에서 수행될 수 있다.

상기 중합개시제는 65 ~ 75℃ 범위에서 첨가할 수 있다.

상기 미립구 형태의 입자로 형성하는 단계는 상기 중합개시제 첨가 후 6 ~ 7시간 동안 중합을 유도할 수 있다.

상기 중합개시제는 상기 소수성 고분자 단량체 질량의 1/400 ~ 1/200 의 칼륨 퍼옥소황산염(Potassium Peroxosulfate)를 포함하는 수용성 가교제로 마련될 수 있다.

상기 소수성 고분자 단량체 혼합액에 혼합되는 상기 황토 입자는 직경이 0.1 ~ 200 nm 의 범위를 가질 수 있다.

상기 미립구 형태의 입자로 합성하는 단계는, 형성된 상기 고분자 미립구의 직경이 150 ~ 500 nm 의 범위를 갖도록 수행할 수 있다. 마지막으로 호황토가 캡슐화된 고분자 나노입자의 성분 분석에서 호황토의 주성분인 Si(실리카)가 ~5%의 원자비율(Atomic %) 범위를 가질 수 있다.

상기 고분자 미립구를 합성하는 단계는, 합성되는 상기 고분자 미립구의 공극이 1 ~ 10 nm 범위를 갖도록 수행될 수 있다.

한편, 상기 목적은, 상기 제1항의 방법에 의하여 제조된 황토입자를 탑재한 고분자 미립구에 의해서도 달성된다.

여기서, 상기 황토 입자는 직경이 0.1 ~ 200 nm의 범위를 가지며, 상기 고분자 나노입자의 공극의 직경은 150 ~ 500 nm의 범위를 가지며, 상기 1 개의 고분자 나노입자에는 1 ~ 10¹¹ 개의 황토입자가 탑재될 수 있다.

한편, 상기 고분자 미립구의 공극은 1 ~ 10 nm 범위를 갖도록 할 수 있다.

한편, 상기 목적은, 나노크기로 미세화된 호황토를 폴리스티렌 고분자 나노입자의 내부에 안정하게 캡슐화되어 호황토가 캡슐화된 고분자 나노입자의 성분 분석에서 호황토의 주성분인 Si(실리카)가 ~5%의 원자비율(Atomic %) 범위를 가질 수 있도록 하여 차후 플라스틱의 코팅등의 이용목적에 합당하게 이용되도록 한다.

본 발명에 따른 황토 입자를 캡슐화한 고분자 나노입자 및 그 제조방법에 의하면, 황토 입자가 인간에게 유용한 원적외선을 방출하며 중금속과 같은 유해 물질을 흡수하여 정화하는 기능을 수행 가능한 상태로 고분자 나노입자 내에 탑재할 수 있다.

또한, 탑재되는 황토 입자의 수, 고분자 미립구의 크기 및 고분자 미립구 공극의 크기를 제어할 수 있어, 용도에 따라 적절한 형태로 적용이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 황토 입자를 탑재한 고분자 미립구를 플라스틱 용기에 적용하는 경우, 플라스틱 용기 내부에 보관하는 음용수의 신선도를 유지할 수 있으며, 플라스틱 용기의 외부에서 유입되거나 플라스틱 용기 자체에서 방출되는 유해물질의 차단 및 정화가 가능하다. 아울러 유통기한의 연장과 같은 부가적인 효과도 기대된다.

또한, 함유되는 고분자 미립구의 양만큼 플라스틱 재료의 양이 줄어들게 되므로, 플라스틱 병의 폐기시에도 탄소발생율도 저감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 황토 입자를 탑재한 고분자 미립구의 제조방법 흐름도,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 황토 입자를 탑재한 고분자 미립구의 제조방법 흐름도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 황토 입자를 탑재한 고분자 미립구의 제조방법에 대한 개념도,
도 4는 본 발명에 일실실시예에 따른 호황토 입자가 캡슐화된 폴리스티렌 나노입자 및 그의 성분분석표

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 황토입자를 탑재한 고분자 미립구 제조방법은, 호황토 입자(10)를 고분자 나노입자에 캡슐화 하기 위하여 그 크기를 나노크기로 미세화하는 단계와, 미세화한 호황토입자를 수용액 상태에서 지장수 형태로 획득하여 소수성 고분자 단량체(monomer) 수용액에 혼합하여 혼합액을 제조하는 단계(S10)와, 상기 혼합액을 교반하여 마이셀(30)(Micelle)을 형성하는 단계(S20)와; 중합개시제(40)를 첨가하여 중합을 유도하여 나노입자 형태의 입자로 합성하는 단계(S30)와; 나노입자의 성분분석을 통하여 입자내 호황토의 주성분인 Si를 확인하는 단계와 동결건조하여 상기 중합된 고분자 미립구(1)의 수분을 제거하는 단계(S40);를 포함한다.

추가로, 상기 동결건조된 고분자 미립구(1)를 흡습차단 상태에서 밀폐보관하는 단계(S50)를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 호황토 입자를 탑재한고분자 미립구(1)는, 수용성 황토를 비수용성(소수성) 고분자 단량체가 혼합된 물에 분산시킨 후에, 마이크로 에멀젼 방법을 이용하여 고분자 미립구(1) 내에 탑재하는 것이다.

각 단계를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

호황토 입자(10)와 소수성 고분자 단량체 수용액의 혼합액을 제조하는 단계(10)는, 먼저, 5000 mesh, 약 2.6㎛ 크기를 가지는 호황토입자(10)를 평균 50W의 힘을 가하여 최소 3시간이상 300rpm이상의 속도로 곱게 갈아서 직경이 0.1~200 nm의 의 범위를 가지도록 조절하는 단계(S11)를 포함한다.

호황토 입자(10)는 자체적으로 인간에게 유용한 원적외선을 방출하며, 중금속 기타 유해 물질을 흡수하여 정화하는 기능을 보유한다.

호황토 입자(10)의 크기는 매우 다양해서 일률적으로 정하는 것은 불가능하나, 대개 황토 입자(10)라고 정의할 때에는 직경이 3 ~ 50 ㎛ 인 것을 말한다.

그런데, 본 발명에 적용함에 있어서, 황토 입자(10)의 크기가 너무 크면 적정 크기의 고분자 나노입자(1)에 탑재가 불가능할 수 있으며, 반대로 크기가 너무 작으면 고분자 미립구(1)의 공극 사이로 황토 입자(10)가 유실될 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 적정한 고분자 미립구(1)의 크기(후술함)에 대응하여 효과적으로 탑재가 가능하도록 호황토 입자(10)의 직경이 0.1~200 nm 범위를 갖도록 한다.

호황토 입자(10)가 나노크기의 직경을 갖도록 조절한 후에는 소수성 고분자 단량체 수용액과의 혼합이 용이하도록 황토 입자 수용액을 제조한다(S13). 수용액은 차후 지장수 형태로 획득이 가능하며, 우선 호황토를 물에 1% 농도로 분산시킨다. 그리고 분산 시킨 후 상온에서 30분-24시간 정치 시켜 중력의 작용에 의해 입자의 크기에 따른 자연 침전 현상을 유도한다. 침전된 부분을 제외한 상층액을 지장수 형태로 획득하여 차후 고분자 나노입자 내부에 캡슐화 한다.

한편, 소수성 고분자 단량체도 마찬가지로 수용액 상태로 준비한다(S15). 획득한 지장수에 소수성 고분자 단량체인 Styrene을 1%(v/v)으로 이용한다.

또한, 본 발명에서 소수성(비친수성)을 갖는 고분자 단량체(20)를 이용하는 것은, 고분자 미립구(1)를 플라스틱 용기(100)에 적용하고자 하는 경우, 수지 원료로 일반적으로 사용되는 PET가 비수용성이므로, 고분자 미립구(1) 역시 소수성을 갖도록 하여 PET 원료와의 성형할 때 혼합이 잘 이루어지도록 하기 위함이다.

즉, 황토는 수용성을 가지므로, 그 자체는 친수성 고분자에 탑재가 더욱 용이하지만, 황토 입자를 탑재한 고분자 미립구(1)를 소수성 물질(예를 들어, PET)에 적용시키기 위해서 소수성 고분자 단량체를 이용하는 것이다.

따라서, 고분자 단량체(20)는 EVA 나 PS(폴리스티렌)과 같은 소수성 고분자 재료를 이용하는 것이 바람직하며, 구체적으로는, EVA-PLLA(Ethylene-co-Vinyl Acetate / Poly L-Lactic Acid), EVA-PLGA (/ Poly Lactic-co-Glycolic Acid), PS-Alginate, PS-PEI(Polystyrene/Polyetherimide) 등이 사용될 수 있다.

제조된 황토 입자(10) 수용액과 소수성 고분자 단량체 수용액을 혼합한 후에(S21), 혼합액을 도 3에 도시된 바와 같은, 교반기(50)를 이용하여 교반한다(S21).

혼합액을 교반할 때, 호황토 입자(10)는 상기 고분자 단량체(20)보다 일반적으로 비중이 높으므로, 교반속도가 너무 낮으면 호황토 입자(10)가 마이셀(30) 내부에 내재되기 전에 침전될 수 있다. 그러나, 반대로 교반속도가 너무 높을 경우에는 마이셀(30) 형성이 잘 이루어지지 않게 된다.

이에, 본원 출원인은 반복적인 실험결과, 교반속도가 500 ~ 800 rpm 범위 내에서 수행될 때, 호황토 입자(10)가 침전되지 않으면서 마이셀(30)의 형성 원활하게 수행되는 것을 알 수 있었다.

교반시간은 50 ~ 70분 범위 내에서 수행되는 것이 적절하다.

이에, 상기 혼합액의 교반을 통하여, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 다수의 황토 입자(10)가 고분자 단량체(20)에 의해 둘러싸인 마이셀(30)이 형성된다(S23).

여기서, 각 마이셀(30) 당 탑재되는 호황토의 수에는 특별한 제한이 없으나, 호황토 입자(10)의 크기 및 고분자 미립구(1)의 크기를 고려하여 적정한 수로 마련되는 것이 바람직하다.

이는, 고분자 단량체(20)(전체)의 부피가, 내재될 호황토 입자(10)(전체)의 부피에 비해 상대적으로 낮을 경우에는 마이셀(30)에 내재되는 황토 입자(10)의 수가 적어지게 되며, 심한 경우에는 탑재 자체가 불가능할 수도 있다. 반대로, 호황토 입자(10) 수가 너무 많은 경우에는 마이셀(30) 형성 자체가 용이하지 않으며, 호황토 입자(10)의 기능에 제한이 생길 수 있다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 고분자 미립구(1)는 1~10¹¹개의 호황토 입자(10)가 탑재되도록 할 수 있다.

이 때, 상기 마이셀(30) 내부에 내재되는 호황토 입자(10)의 수를 제어하는 방법은 다양한 방법이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 호황토 입자(10)와 소수성 고분자 단량체(20)의 몰(mole)비를 조절하는 방법이 사용될 수 있다.

또는, 호황토 입자 수용액과 고분자 단량체 수용액의 농도가 일정하다면, 각 수용액의 부피(ml)비로 조절할 수도 있다.

상기의 경우, 수용액 기반에서 호황토 입자(10)와 고분자 단량체(20)의 부피비는 1 : 10 을 기준으로 하며, 각 수용액에 포함된 황토 입자(10)의 몰수 또는 고분자 단량체의 몰수에 따라 적절히 조절한다.

한편, 마이셀(30)이 형성된 후에는, 중합개시제(40)를 첨가하여 미립구 형태의 입자로 합성한다(S31).

상기 마이셀(30)은 고분자 단량체(20)들에 의해 황토 입자(10)가 내재되어 있기는 하지만 그 결합력이 아직 공고한 상태가 아니므로, 이에 중합개시제(40)를 첨가하여 미립구(1)로 합성하는 것이다.

상기 중합개시제(40)는 다양한 종류로 마련될 수 있으며, 예를 들어, 상기 소수성 고분자 단량체 질량의 1/200 ~ 1/400 의 칼륨 퍼옥소황산염(Potassium Peroxosulfate)를 포함하는 수용성 가교제로 마련할 수 있다.

여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 호황토 입자를 탑재한 고분자 미립구의 제조시에는, 계면활성제는 사용하지 않는 Soap-Free 방법을 사용할 수 있다. 이는, 차후 여러 가지 목적에 응용할 경우 계면활성제에 의한 고분자 미립구(1)의 분산효과가 저하를 막기 위함이다.

한편, 상기 중합개시제(40)는 65 ~ 75℃ 범위에서 첨가할 수 있으며, 바람직하게는 약 70℃에서 첨가할 수 있다.

또한, 상기 중합을 유도하는 시간은 중합개시제(40) 첨가 후 6 ~ 7시간 동안 수행하는 것이 바람직하다.

상기 중합 단계를 통하여 합성되는 고분자 미립구(1)는, 직경이 150 ~ 500 nm의 범위를 갖도록 할 수 있다.

한편, 이렇게 형성된 고분자 미립구(1)는 다공성 구조를 갖게 된다. 이는, 미립구(1) 내에 탑재된 호황토 입자(10)가 고분자 미립구(1) 외부로 직접 노출되게 함으로써, 호황토 입자(10)로부터 방출되는 원적외선이 외부로 용이하게 전달되도록 한다.

여기서, 합성된 상기 고분자 미립구(1)의 공극이 1 ~ 10 nm 범위를 갖도록 할 수 있다.

이는, 상기 고분자 미립구(1)에 탑재된 황토 입자(10) 자체가 상기 공극을 통하여 고분자 미립구(1) 외부로 유실되지 않도록 황토 입자(10)의 직경보다는 작아야 하는 조건과, 호황토 입자(10)로부터 방출되는 원적외선을 비롯한 유용한 물질이 외부로 용이하게 전달이 가능해야 한다는 조건을 통하여 설정한 것이다.

여기서, 상기 고분자 미립구(1)의 공극의 크기는 전술한 친수성 가교제의 농도를 조절함으로써 수행될 수 있다.

일반적으로, 상기 가교제의 농도가 높아지면 상대적으로 형성된 고분자 미립구(1)의 공극의 크기가 감소하며, 가교제의 농도를 갖추면 고분자 미립구(1) 공극의 크기가 늘어난다.

따라서, 고분자 단량체와 첨가되는 가교제의 몰비를 적절히 조절함으로써 고분자 미립구(1)의 공극의 크기를 제어할 수 있다.

또한 호황토가 캡슐화된 고분자 나노입자의 성분 분석에서 호황토의 주성분인 Si(실리카)가 ~5%의 원자비율(Atomic %) 범위를 가질 수 있다.

마지막으로, 합성된 고분자 미립구(1)를 동결건조하여 수분을 제거하며(S41), 흡습이 차단된 상태에서 밀폐보관한다(S50)

이는, 동결건조 방법을 이용하여 제조된 고분자 미립구(1)에서 수분을 제거함으로써, 황토 입자(10)가 고분자 미립구(1) 녹아 유실되는 것을 방지하기 위함이다.

한편, 동결건조 한 후에는, 고분자 미립구(1)가 물을 다시 흡수하여 분해가 되는 것을 방지하기 위하여 흡습차단이 된 상태에서 보관한다.

동결건조는 관련 유사 재료의 동결건조 조건과 동일한 조건하에서 수행이 가능하며, 별도의 제한은 없다.

한편, 이상에서 전술한 바와 같은 황토 입자를 탑재한 고분자 미립구(1)는 각종 플라스틱 용기(100)에 적용이 가능하다.

1 : 고분자 미립구 10 : 호황토 입자
20 : 소수성 고분자 단량체 30 : 마이셀
40 : 중합개시제 50 : 교반기

Claims

5000mesh(~2.6um)인 호황토 입자를 곱게 갈아서 나노크기로 미세화 하는 단계와;
소수성 고분자 단량체(monomer) 수용액에 혼합하여 혼합액을 제조하는 단계와;
상기 혼합액을 교반하여 마이셀(Micelle)을 형성하는 단계와;
중합개시제를 첨가하여 중합을 유도하여 나노입자 형태의 입자로 합성하는 단계와;
호황토가 캡슐화된 고분자 나노입자의 성분 분석에서 호황토의 주성분인 Si(실리카)가 ~5%의 원자비율(Atomic %) 범위를 가지는 것과,
동결건조하여 상기 중합된 고분자 미립구의 수분을 제거하는 단계;를 포함하는 황토입자를 탑재한 고분자 나노입자 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 5000mesh,(~2.6um)인 호황토를 고분자 나노입자에 캡슐화 하기 위하여 그 입자의 크기를 나노단위로 미세화 하는 것을 특징으로 하는 캡슐화 전단계 처리방법. 호황토를 평균 50W 이상의 힘을 이용하여 최소 3시간 이상 300 rpm의 속도로 분쇄하여 그 직경을 마이크로 단위에서 나노단위로 (0.1~200 nm) 끌어 내리는 것을 의미함.
제1항에 있어서,
상기 소수성 고분자 단량체는 PS (Polystyrene) EVA-PLLA(Ethylene-co-Vinyl Acetate / Poly L-Lactic Acid), EVA-PLGA (/ Poly Lactic-co-Glycolic Acid), PS-Alginate, PS-PEI(Polystyrene/Polyetherimide) 중 어느 하나로 마련되는 것을 특징으로 하는 호황토입자를 탑재한 고분자 미립구 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 혼합액을 교반하여 마이셀을 형성하는 단계는, 교반속도가 500 ~ 800 rpm 범위 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 호황토입자를 탑재한 고분자 미립구 제조방법.
제3항에 있어서,
교반시간은 50 ~ 70분 범위 내에서 수행되는 것을 특징으로 하는 호황토입자를 탑재한 고분자 미립구 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 중합개시제는 혼합액의 온도가 70 ~ 75℃ 범위에서 첨가하는 것을 특징으로 하는 호황토입자를 탑재한 고분자 미립구 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 미립구 형태의 입자로 형성하는 단계는 상기 중합개시제 첨가 후 6 ~ 7시간 동안 상온에서 중합을 유도하는 것을 특징으로 하는 호황토입자를 탑재한 고분자 미립구 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 중합개시제는 상기 소수성 고분자 단량체 질량의 1/200 ~ 1/400의 칼륨 퍼옥소황산염(Potassium Peroxosulfate)를 포함하는 수용성 가교제인 것을 특징으로 하는 호황토입자를 탑재한 고분자 미립구 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 소수성 고분자 단량체 혼합액에 혼합되는 상기 호황토 입자는 직경이 0.1 ~ 200 nm 의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 황토입자를 탑재한 고분자 미립구 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 미립구 형태의 입자로 합성하는 단계는, 형성된 상기 고분자 미립구의 직경이 150 ~ 500 nm 의 범위를 갖도록 수행하는 것을 특징으로 하는 호황토입자를 탑재한 고분자 미립구 제조방법.
10항에 있어서,
상기 마이셀을 형성하는 단계는,
상기 1 개의 고분자 미립구에 1 ~ 10¹¹개의 호황토 입자가 내재되도록 하는 것을 특징으로 하는 황토입자를 탑재한 고분자 미립구 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 고분자 미립구를 합성하는 단계는, 합성되는 상기 고분자 미립구의 공극이 1 ~ 10 nm 범위를 갖도록 수행되는 것을 특징으로 하는 호황토입자를 탑재한 고분자 미립구 제조방법.
1항의 방법에 의하여 제조된 황토입자를 탑재한 고분자 미립구.
제13항에 있어서,
상기 호황토 입자는 직경이 0.1~200 nm 의 범위를 가지며, 상기 고분자 미립구의 공극의 직경은 150 ~ 500 nm의 범위를 가지며, 상기 1 개의 고분자 미립구에는 1 ~ 10¹¹ 개의 황토입자가 탑재되는 것을 특징으로 하는 호황토입자를 탑재한 고분자 미립구.
제14항에 있어서,
상기 고분자 미립구의 공극은 1 ~ 10 nm 인 것을 특징으로 하는 호황토입자를 탑재한 고분자 미립구.
제13항의 호황토입자를 탑재한 고분자 미립구가 호황토가 캡슐화된 고분자 나노입자의 성분 분석에서 호황토의 주성분인 Si(실리카)가 ~5%의 원자비율(Atomic %) 범위를 가지는 것.