KR20160070615A - Porous polymer resin layer and method for manufacturing the same - Google Patents

Porous polymer resin layer and method for manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
KR20160070615A
KR20160070615A KR1020140177800A KR20140177800A KR20160070615A KR 20160070615 A KR20160070615 A KR 20160070615A KR 1020140177800 A KR1020140177800 A KR 1020140177800A KR 20140177800 A KR20140177800 A KR 20140177800A KR 20160070615 A KR20160070615 A KR 20160070615A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polymer resin
porous polymer
resin layer
binder resin
airgel
Prior art date
Application number
KR1020140177800A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101744806B1 (en
Inventor
서지연
백홍길
이승우
홍웅표
여인웅
김보경
최광훈
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020140177800A priority Critical patent/KR101744806B1/en
Publication of KR20160070615A publication Critical patent/KR20160070615A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101744806B1 publication Critical patent/KR101744806B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/28Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by elimination of a liquid phase from a macromolecular composition or article, e.g. drying of coagulum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/36After-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/22Expanded, porous or hollow particles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04Polysiloxanes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Abstract

The present invention relates to a porous polymer resin layer having volume thermal capacity measured by ASTM E1269 of 3,200 KJ/(m^3K) or less, and a producing method thereof. The porous polymer resin layer comprises: a binder resin including a pore having the maximum diameter of 0.3 to 1.5 mm; and an aero gel dispersed in the binder resin.

Description

다공성 고분자 수지층 및 그 제조방법{POROUS POLYMER RESIN LAYER AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a porous polymer resin layer,

본 발명은 다공성 고분자 수지층 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 낮은 밀도, 열전도도 및 체적열용량을 가져 높은 내열성을 확보할 수 있고, 내연 기관에 적용되어 외부로 방출되는 열에너지를 저감하여 내연 기관의 효율 및 자동차의 연비를 향상시킬 수 있는 다공성 고분자 수지층 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a porous polymer resin layer and a manufacturing method thereof. More particularly, the present invention relates to a method of manufacturing a porous structure capable of securing high heat resistance with low density, thermal conductivity and volumetric heat capacity, and applying heat to an internal combustion engine to reduce heat energy released to the outside, A polymer resin layer and a manufacturing method thereof.

내연기관은 연료를 연소시켜서 생긴 연소가스 그 자체가 직접 피스톤 또는 터빈블레이드 등에 작용하여 연료가 가지고 있는 열에너지를 기계적인 일로 바꾸는 기관을 의미한다.An internal combustion engine means an engine that directly converts combustion energy generated by burning fuel directly into a piston or a turbine blade to convert the heat energy of the fuel into mechanical one.

내연기관은 사용하는 연료에 의해 가스기관, 가솔린기관, 석유기관, 디젤기관 등으로 분류된다. 석유·가스·가솔린 기관은 점화플러그(점화전)에 의해 전기불꽃으로 점화되고, 디젤기관은 연료를 고온 및 고압의 공기 속에 분사하여 자연발화시킨다. 피스톤의 행정·동작에 따라 4행정, 2행정 사이클 방식이 있다.Internal combustion engines are classified into gas engines, gasoline engines, petroleum engines, and diesel engines by the fuel used. Oil, gas and gasoline engines are ignited by electric sparks by ignition plugs (ignition), and diesel engines spontaneously ignite by injecting fuel into high temperature and high pressure air. There are four strokes and two stroke strokes depending on the stroke and operation of the piston.

통상적으로 자동차의 내연 기관은 15% 내지 35% 내외의 열효율을 갖는 것으로 알려져 있는데, 이러한 내연 기관의 최대 효율에서도 내연 기관의 벽을 통하여 외부로 방출되는 열에너지와 배기 가스 등으로 인하여 전체 열에너지 중 약 60% 이상이 소모되어 버린다.Generally, it is known that the internal combustion engine of an automobile has a thermal efficiency of about 15% to 35%. Even in the maximum efficiency of the internal combustion engine, heat energy and exhaust gas emitted to the outside through the wall of the internal combustion engine, % Or more is consumed.

이와 같이 내연 기관의 벽을 통하여 외부로 방출되는 열에너지의 양을 줄이면 내연 기관의 효율을 높일 수 있기 때문에, 내연 기관의 연소실 내부 피스톤상면, 실린더헤드를 포함하는 모든 벽면에 열전도율이 낮은 재료의 단열막을 형성하여, 연소실 내부의 연소 가스로부터 피스톤에의 열전달을 저하시켜 열효율의 향상을 도모하려는 연구가 진행되고 있다.Since the efficiency of the internal combustion engine can be improved by reducing the amount of heat energy released to the outside through the wall of the internal combustion engine as described above, it is possible to provide a heat insulating film of a material having a low thermal conductivity on the upper surface of the inner piston of the combustion chamber of the internal combustion engine, So that the heat transfer from the combustion gas inside the combustion chamber to the piston is reduced to improve the thermal efficiency.

하지만, 내연기관의 연소 환경에서 배기 온도는 최대 1600℃까지 상승되며, 연소실 내부 온도는 600℃에 이르고, 고압이 형성되기 때문에, 내연기관 내부에 단열막을 적용하기 위해서는 높은 내열성과 내충격성이 요구되는 한계가 있었다. However, in the combustion environment of the internal combustion engine, the exhaust temperature rises to a maximum of 1600 ° C., the internal temperature of the combustion chamber reaches 600 ° C., and a high pressure is formed. Therefore, in order to apply a heat insulating film to the internal combustion engine, high heat resistance and impact resistance are required There was a limit.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 열전도도가 낮은 고내열성 바인더 수지와 함께 높은 내열성 및 내충격성을 갖는 극저밀도 재료인 에어로겔을 혼합하여 단열막을 제조하는 방법 등이 제안되었다. 상기 에어로겔은 주된 재질이 규소 산화물, 탄소 또는 유기 고분자이고, 머리카락의 1만 분의 1 굵기 정도의 미세사가 얽혀 이루어지는 구조를 통해 90%이상의 기공율을 가짐에 따라, 단열 성능이 뛰어날 뿐만 아니라, 강도가 높고, 방음 및 충격완화 성능도 뛰어난 특징을 갖고 있기 때문이다.In order to solve such a problem, there has been proposed a method for manufacturing a heat insulating film by mixing an airgel which is a very low density material having high heat resistance and impact resistance together with a high heat resistant binder resin having a low thermal conductivity. The aerogels have a porosity of 90% or more through the structure in which microstructures of about 10% of the thickness of hair are entangled, and the main material is silicon oxide, carbon, or organic polymer, High sound insulation and shock-absorbing performance.

그러나, 상기 고내열성 바인더 수지의 열용량이 내연기관의 열효율을 향상시킬 수 있을 정도로 충분히 낮지 않고, 상기 고내열성 바인더 수지의 열용량을 낮추고자 에어로겔을 첨가하더라도, 에어로겔의 함량이 증가함에 따라 단열막의 밀착특성이 저하되어 에어로겔을 충분히 첨가하는 데 한계가 있었다. However, even when the heat capacity of the high heat-resistant binder resin is not low enough to improve the thermal efficiency of the internal combustion engine and the airgel is added to lower the heat capacity of the high heat-resistant binder resin, And there was a limit in sufficiently adding an airgel.

이에, 낮은 체적열용량 및 낮은 열전도도를 가져 높은 내열성을 확보할 수 있는 새로운 에어로겔 수지 조성물의 개발이 요구되고 있다.Accordingly, it is required to develop a new airgel resin composition which has a low volumetric heat capacity and a low thermal conductivity to ensure high heat resistance.

본 발명은 낮은 밀도, 열전도도 및 체적열용량을 가져 높은 내열성을 확보할 수 있고, 내연 기관에 적용되어 외부로 방출되는 열에너지를 저감하여 내연 기관의 효율 및 자동차의 연비를 향상시킬 수 있는 다공성 고분자 수지층을 제공하기 위한 것이다. The present invention relates to a porous polymer capable of securing high heat resistance with low density, thermal conductivity and volumetric heat capacity, and capable of improving the efficiency of an internal combustion engine and the fuel efficiency of an automobile by reducing the heat energy applied to the internal combustion engine Stratum. ≪ / RTI >

본 발명은 또한, 상기 다공성 고분자 수지층의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention also provides a method of manufacturing the porous polymer resin layer.

본 명세서에서는, 0.3 ㎜ 내지 1.5 ㎜의 최대 직경을 갖는 기공을 포함하는 바인더 수지; 및 상기 바인더 수지에 분산된 에어로겔;을 포함하고, ASTM E1269 에 의해 측정한 체적열용량이 3,200 KJ/(m3K) 이하인 다공성 고분자 수지층을 제공한다. In the present specification, a binder resin containing pores having a maximum diameter of 0.3 mm to 1.5 mm; And an airgel dispersed in the binder resin, wherein the volume heat capacity measured by ASTM E1269 is 3,200 KJ / (m 3 K) or less.

본 명세서에서는 또한, 바인더 수지; 상기 바인더 수지에 분산된 에어로겔; 및 열분해성 화합물;을 포함하는 고분자 수지 조성물을 100℃ 내지 300℃로 열처리하는 단계를 포함하는, 다공성 고분자 수지층 제조방법을 제공한다.In this specification, furthermore, a binder resin; An airgel dispersed in the binder resin; And a thermally decomposable compound at a temperature of from 100 캜 to 300 캜. The present invention also provides a method for producing a porous polymer resin layer.

이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 다공성 고분자 수지층 및 그 제조방법에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The porous polymer resin layer according to a specific embodiment of the present invention and a method for producing the porous polymer resin layer will be described in detail below.

발명의 일 구현예에 따르면, 0.3 ㎜ 내지 1.5 ㎜의 최대 직경을 갖는 기공을 포함하는 바인더 수지; 및 상기 바인더 수지에 분산된 에어로겔;을 포함하고, ASTM E1269 에 의해 측정한 체적열용량이 3,200 KJ/(m3K) 이하인 다공성 고분자 수지층이 제공될 수 있다. According to one embodiment of the invention, a binder resin comprising pores having a maximum diameter of 0.3 mm to 1.5 mm; And an airgel dispersed in the binder resin, wherein the porous polymer resin layer has a volumetric heat capacity measured by ASTM E1269 of 3,200 KJ / (m 3 K) or less.

본 발명자들은 상술한 다공성 고분자 수지층을 이용하면, 에어로겔이 본래 갖고 있는 내충격성과 동등한 수준 이상의 내충격성을 유지하면서도, 상기 바인더 수지 내부에 상기 에어로겔 및 기공을 균일하게 분산시켜, 상기 다공성 고분자 수지층의 열전도도 및 체적열용량을 적정 수준까지 낮춰 내열성을 크게 향상시킬 수 있다는 점을 실험을 통하여 확인하고 발명을 완성하였다.The present inventors have found that the above- When the porous polymer resin layer is used, the airgel and the pores are uniformly dispersed in the binder resin while maintaining impact resistance equal to or higher than that of the airgel originally possessed by the airgel, and the thermal conductivity and the volumetric thermal capacity And the heat resistance can be greatly improved by experiments.

상기 에어로겔은 나노다공성 소재로 매우 가벼우면서도 단열성능이 우수하며, 내부의 입자 혹은 고분자가 3차원적으로 연결되어 외부의 충격에 대해서도 일정 수준이상의 내충격성을 가지는바, 상기 다공성 고분자 수지층의 밀도를 낮게 유지하면서 내열성 및 내충격성을 향상시키려는 목적에 부합하는 재료이다. 상기 에어로겔을 연소실 내부 벽면 등에 코팅하기 위해서, 접착력을 가지는 바인더 수지와 혼합하여 사용할 수 있다.The airgel is a nanoporous material and is very light, yet has excellent heat insulation performance. Since the particles or the polymer are three-dimensionally connected to each other, the airgel has an impact resistance higher than a certain level with respect to an external impact. The density of the porous polymer resin layer And it is a material meeting the purpose of improving heat resistance and impact resistance while keeping it low. In order to coat the airgel on the inner wall surface of the combustion chamber, it may be mixed with a binder resin having an adhesive force.

상기 일 구현예의 다공성 고분자 수지층은 반복적인 고온 및 고압의 조건 가해지는 내연 기관 내부에서 장시간 유지될 수 있는 단열 재료나 단열 구조 등을 제공할 수 있으며, 구체적으로 상기 일 구현예의 다공성 고분자 수지층은 내연 기관의 내부면 또는 내연 기관의 부품의 코팅에 사용될 수 있다.The porous polymer resin layer of the embodiment can provide a heat insulating material or a heat insulating structure that can be maintained for a long time in the internal combustion engine subjected to repetitive high temperature and high pressure conditions. Specifically, the porous polymer resin layer of the embodiment It can be used for coating the inner surface of the internal combustion engine or parts of the internal combustion engine.

특히, 상기 다공성 고분자 수지층에 포함된 바인더 수지에 포함된 기공의 최대 직경은 0.3 ㎜ 내지 1.5 ㎜, 또는0.35 ㎜ 내지 1.45 ㎜, 또는 0.4 ㎜ 내지 1.4 ㎜, 일 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 다공성 고분자 수지층은 내부에 포함된 기공에 의해 높은 내열성을 나타낼 수 있으며, 상기 기공의 최대 직경은, 상기 기공을 발생시키는데 사용된 용매의 종류 및 온도 조건에 따라 달라질 수 있다. In particular, the maximum diameter of the pores contained in the binder resin contained in the porous polymer resin layer may be 0.3 mm to 1.5 mm, or 0.35 mm to 1.45 mm, or 0.4 mm to 1.4 mm. As described above, the porous polymer resin layer may exhibit high heat resistance due to the pores contained therein, and the maximum diameter of the pores may vary depending on the type of the solvent used for generating the pores and the temperature condition .

구체적으로, 자일렌 용매를 사용하여, 3℃/분 내지 7 ℃/분의 승온 속도로 기화시키는 조건에서 형성된 기공의 최대 직경은 0.7 ㎜ 내지 1.5 ㎜, 또는 0.75 ㎜ 내지 1.45 ㎜일 수 있고, 자일렌 용매를 사용하여, 13℃/분 내지 17 ℃/분 의 승온 속도로 기화시키는 조건에서 형성된 기공의 최대 직경은 0.3 ㎜ 내지 1.3 ㎜, 또는 0.35 ㎜ 내지 1.25㎜일 수 있다.Specifically, the maximum diameter of the pores formed under the condition of vaporization at a temperature raising rate of 3 ° C / min to 7 ° C / min using a xylene solvent may be 0.7 mm to 1.5 mm, or 0.75 mm to 1.45 mm, The maximum diameter of the pores formed under the condition of vaporizing at a temperature raising rate of 13 ° C / minute to 17 ° C / minute using a phenol solvent may be 0.3 mm to 1.3 mm, or 0.35 mm to 1.25 mm.

특히, 상기 다공성 고분자 수지층에 포함된 바인더 수지에 포함된 기공의 최대 직경의 평균값은 0.5 ㎜ 내지 1.3 ㎜, 또는 0.5 ㎜ 내지 1.2 ㎜, 또는 0.6 ㎜ 내지 1.15 ㎜, 또는 0.7 ㎜ 내지 1.13 ㎜일 수 있다. Particularly, the average value of the maximum diameters of the pores contained in the binder resin contained in the porous polymer resin layer may be 0.5 mm to 1.3 mm, or 0.5 mm to 1.2 mm, or 0.6 mm to 1.15 mm, or 0.7 mm to 1.13 mm have.

상기 다공성 고분자 수지층에 포함된 바인더 수지에 포함된 기공이 상술한 특정 범위의 최대직경 및 최대직경의 평균값을 나타냄에 따라, 상기 기공크기의 분포가 상대적으로 고르게 형성되어, 높은 내열성을 나타낼 수 있음을 확인할 수 있다.As the pores contained in the binder resin contained in the porous polymer resin layer represent the average value of the maximum diameter and the maximum diameter in the above-mentioned specific range, the distribution of the pore sizes is relatively uniform and can exhibit high heat resistance can confirm.

상기 다공성 고분자 수지층의 두께는 0.01 ㎜ 내지 3 ㎜, 또는 0.05 ㎜ 내지 2.5 ㎜, 또는 0.1 ㎜ 내지 2 ㎜, 또는 1 ㎜ 내지 1.5 ㎜일 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 다공성 고분자 수지층의 열전도도 및 체적열용량은 단위 부피에 대한 물성에 해당하므로, 상기 두께가 달라지게되면 물성에 영향을 미칠 수 있다. 상기 다공성 고분자 수지층의 두께가 0.1 ㎜ 미만이면, 상기 다공성 고분자 수지층의 밀도를 충분히 낮추지 못해 열전도도를 적정수준이하로 낮추기 어려울 뿐 아니라, 내부 부식방지 및 표면보호 기능이 떨어지게 될 수 있다. 반면, 상기 다공성 고분자 수지층의 두께가 3 ㎜ 초과이면, 상기 다공성 고분자 수지층에 균열이 발생할 우려가 있다.The thickness of the porous polymer resin layer may be 0.01 mm to 3 mm, or 0.05 mm to 2.5 mm, or 0.1 mm to 2 mm, or 1 mm to 1.5 mm. As described above, since the thermal conductivity and the volumetric thermal capacity of the porous polymer resin layer correspond to the physical properties of the unit volume, if the thickness is changed, the physical properties may be affected. If the thickness of the porous polymer resin layer is less than 0.1 mm, the density of the porous polymer resin layer can not be sufficiently lowered, so that the thermal conductivity is not easily lowered to a proper level or lower, and the inner corrosion prevention and surface protecting function may be deteriorated. On the other hand, if the thickness of the porous polymer resin layer exceeds 3 mm, cracks may occur in the porous polymer resin layer.

상기 다공성 고분자 수지층의 밀도는 0.5 g/㎖ 내지 1.5 g/㎖, 또는 0.5 g/㎖ 내지 1.2 g/㎖, 또는 0.52 g/㎖ 내지 1.19 g/㎖일 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 다공성 고분자 수지층은 내부에 상기 에어로겔과 함께, 기공을 포함할 수 있고, 상기 기공 내부에 존재하는 기체는 분자간 거리가 매우 멀기 때문에, 상기 기공이 발생할수록 상기 다공성 고분자 수지층의 밀도가 감소하게 된다. 또한, 상기 기공은 전도 또는 대류에 의한 열전달을 최소화시켜, 상기 다공성 고분자 수지층의 열전도도를 감소할 수 있다. 이는 하기 수학식1을 통해 확인할 수 있다.The density of the porous polymer resin layer may be 0.5 g / ml to 1.5 g / ml, or 0.5 g / ml to 1.2 g / ml, or 0.52 g / ml to 1.19 g / ml. As described above, the porous polymer resin layer may include pores together with the aerogels therein, and the gas existing inside the pores is very distant from the intermolecular distance. Therefore, as the pores are generated, the porous polymer resin layer Is reduced. In addition, the pores minimize heat transfer due to conduction or convection, and the thermal conductivity of the porous polymer resin layer can be reduced. This can be confirmed by the following equation (1).

[수학식1][Equation 1]

λ(T)= α(T)*Cp(T)*ρ(T)? (T) =? (T) * Cp (T) *? (T)

상기 수학식1에서, λ(T)는 열전도도, α(T)는 열확산도, Cp(T)는 비열, ρ(T)는 밀도이다.In Equation (1),? (T) is the thermal conductivity,? (T) is the thermal diffusivity, Cp (T) is the specific heat and? (T) is the density.

상기 다공성 고분자 수지층의 밀도가 0.5 g/㎖ 미만이면, 상기 다공성 고분자 수지층 내에 기공이 지나치게 발생하여, 상기 다공성 고분자 수지층의 내후성 등 기계적인 강도가 낮아질 수 있다. 또한, 상기 다공성 고분자 수지층의 밀도가 1.5 g/㎖ 초과이면, 상기 다공성 고분자 수지층 내에 기공이 충분히 발생하지 못하여 열전도도 및 체적열용량을 적정 수준까지 낮추지 못해, 단열효과가 감소할 수 있다.If the density of the porous polymer resin layer is less than 0.5 g / ml, pores are excessively generated in the porous polymer resin layer, and mechanical strength such as weather resistance of the porous polymer resin layer may be lowered. If the density of the porous polymer resin layer is more than 1.5 g / ml, pores are not sufficiently generated in the porous polymer resin layer, and the thermal conductivity and volumetric thermal capacity can not be lowered to an appropriate level.

상기 다공성 고분자 수지층의 ASTM E1461에 의해 측정한 열전도도가 0.7 W/(mK) 이하, 또는 0.07 W/(mK) 내지 0.4 W/(mK), 또는 0.08 W/(mK) 내지 0.35 W/(mK) 일 수 있다. 상기 열전도도는 물질이 전도에 의해 열을 전달할 수 있는 능력을 나타내는 정도를 의미하며, 일반적으로 열전도도가 낮을수록 열 운동 에너지의 전달이 느려 단열성이 우수하다. 상기 다공성 고분자 수지층의 열전도도가 0.7 W/(mK) 초과이면, 열 운동 에너지의 전달이 지나치게 빨라 상기 다공성 고분자 수지층 외부로 방출되는 열에너지의 양이 많아져 단열성이 감소하고, 이에 따라 에너지 효율이 감소할 수 있다.The thermal conductivity of the porous polymer resin layer measured by ASTM E1461 is 0.7 W / (mK) or less, or 0.07 W / (mK) to 0.4 W / (mK), or 0.08 W / (mK) mK). The thermal conductivity refers to the degree of the ability of a material to transmit heat by conduction. Generally, the lower the thermal conductivity, the slower the transfer of thermal kinetic energy and the better the thermal insulation. If the thermal conductivity of the porous polymer resin layer is more than 0.7 W / (mK), the transfer of thermal kinetic energy becomes too fast to increase the amount of thermal energy released to the outside of the porous polymer resin layer, Can be reduced.

또한, 상기 다공성 고분자 수지층의 ASTM E1269 에 의해 측정한 체적열용량이 3,200 KJ/(m3K) 이하, 또는 500 KJ/(m3K) 내지 3,000 KJ/(m3K), 또는 700 KJ/(m3K) 내지 2,900 KJ/(m3K), 또는 790 KJ/(m3K) 내지 2,850 KJ/(m3K) 일 수 있다. 상기 체적열용량은 단위 부피의 물질을 1도 높이는데 필요한 열량을 의미하고, 구체적으로 하기 수학식 2를 통해 구할 수 있다.The volume resistivity of the porous polymer resin layer measured by ASTM E1269 is 3,200 KJ / (m 3 K) or less, or 500 KJ / (m 3 K) to 3,000 KJ / (m 3 K) (m 3 K) to 2,900 KJ / (m 3 K), or 790 KJ / (m 3 K) to 2,850 KJ / (m 3 K). The volumetric heat capacity refers to the amount of heat required to increase a unit volume of the material by one degree, and can be specifically determined by the following equation (2).

[수학식2]&Quot; (2) "

체적열용량(KJ/(m3K)) = 비열(KJ/(g·K)) x 밀도(g/m3)Volumetric heat capacity (KJ / (m 3 K) ) = specific heat (KJ / (g · K) ) x density (g / m 3)

비열은 물질이 갖는 고유한 특성이므로 일정한 값을 나타내기 때문에, 상기 체적열용량은 밀도의 영향을 받는다. 즉, 상기 다공성 고분자 수지층의 밀도가 감소할수록 체적열용량은 감소하게 된다. 상술한 바와 같이, 상기 다공성 고분자 수지층의 밀도가 감소하게 되면, 열전도도가 감소하여 열효율이 상승하는 효과를 얻을 수 있는바, 체적열용량이 감소하는 경우도 동일한 효과를 얻을 수 있다. Since the specific heat is a characteristic inherent to the material, it exhibits a constant value, so the volumetric heat capacity is influenced by the density. That is, as the density of the porous polymer resin layer decreases, the volumetric thermal capacity decreases. As described above, when the density of the porous polymer resin layer is reduced, the thermal conductivity is decreased and the thermal efficiency is increased. In the case where the volume heat capacity is decreased, the same effect can be obtained.

따라서, 상기 다공성 고분자 수지층의 체적열용량이 3,200 KJ/(m3K) 초과이면, 체적열용량을 충분히 낮추지 못하여 상기 다공성 고분자 수지층의 밀도가 커지게 되고, 열전도도도 증가하여 목표하는 단열성을 획득하기 어려울 수 있다.Therefore, when the volume heat capacity of the porous polymer resin layer is more than 3,200 KJ / (m 3 K), the bulk thermal capacity can not be sufficiently lowered, the density of the porous polymer resin layer becomes large and the thermal conductivity also increases, It can be difficult.

상기 다공성 고분자 수지층은 상기 에어로겔 0.05 중량% 내지 10 중량%, 또는 0.07 중량% 내지 8 중량% 및 잔량의 바인더 수지를 포함할 수 있다. 상기 에어로겔의 함량이 0.05중량% 미만이면, 상기 다공성 고분자 수지층의 열전도도 및 밀도를 낮추기 어려울 수 있으며, 충분한 단열성을 확보하기 어려울 수 있다. 또한, 상기 에어로겔의 함량이 10중량% 초과이면, 상기 다공성 고분자 수지층의 내부에 상기 에어로겔이 지나치게 많아져 상기 다공성 고분자 수지층의 표면으로 상기 에어로겔의 표면 일부가 드러나는 등 상기 다공성 고분자 수지층의 표면에 요철이 발생함에 따라, 내연기관 내부벽에 대한 밀착특성이 감소할 수 있다.The porous polymer resin layer may contain 0.05 wt% to 10 wt%, or 0.07 wt% to 8 wt% of the airgel, and the remaining amount of the binder resin. If the content of the aerogels is less than 0.05 wt%, it may be difficult to lower the thermal conductivity and density of the porous polymer resin layer, and it may be difficult to ensure sufficient heat insulation. If the content of the aerogels is more than 10% by weight, the aerogels become too large in the porous polymer resin layer, and a part of the surface of the airgel is exposed to the surface of the porous polymer resin layer, The adhesion characteristics to the inner wall of the internal combustion engine can be reduced.

한편, 상기 바인더 수지는 아크릴 수지, 우레탄 수지, 비수용성 실리콘 수지 등을 포함할 수 있으나 바람직하게는 비수용성 실리콘 수지를 사용할 수 있고, 상기 비수용성 실리콘 수지의 예가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 실란변성화합물, 비닐실란, 실록산올리고머 등을 사용할 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 바인더 수지는 자체적으로 우수한 내열성을 가질 뿐만 아니라, 상기 에어로겔 및 기공을 상기 바인더 수지 내부에 포함한 상태로, 내연기관 내부벽 등에 밀착시킬 수 있어, 상기 다공성 고분자 수지층의 내열성 향상에 기여할 수 있다. 또한, 금속에 대한 접착력, 내충격성 등의 기계적 물성 또한 향상시킬 수 있다.On the other hand, the binder resin may include an acrylic resin, a urethane resin, a water-insoluble silicone resin and the like, but preferably a water-insoluble silicone resin can be used, and examples of the water-insoluble silicone resin are not limited, , Silane-modified compounds, vinyl silanes, siloxane oligomers, and the like. As described above, the binder resin itself has excellent heat resistance and can adhere to the inner wall of the internal combustion engine in a state including the airgel and the pores in the binder resin, thereby improving the heat resistance of the porous polymer resin layer You can contribute. In addition, mechanical properties such as adhesion to metal and impact resistance can be improved.

또한, 상기 바인더 수지의 중량평균 분자량은 20,000 g/mol 내지 300,000 g/mol, 또는 30,000 g/mol 내지 200,000 g/mol 일 수 있다. 상기 바인더 수지의 중량평균 분자량이 20,000 g/mol미만이면, 상기 다공성 고분자 수지층의 기계적 물성이나 내열성 및 단열성이 충분히 확보되기 어려울 수 있다. 또한, 상기 바인더 수지의 중량평균 분자량이 300,000 g/mol 초과이면, 상기 다공성 고분자 수지층의 균일성 또는 균질성이 저하될 수 있으며, 상기 에어로겔의 분산성이 떨어질 수 있다.Also, the weight average molecular weight of the binder resin may be 20,000 g / mol to 300,000 g / mol, or 30,000 g / mol to 200,000 g / mol. If the weight average molecular weight of the binder resin is less than 20,000 g / mol, mechanical properties, heat resistance and heat insulation of the porous polymer resin layer may be insufficient. If the weight average molecular weight of the binder resin is more than 300,000 g / mol, the uniformity or homogeneity of the porous polymer resin layer may be deteriorated and the dispersibility of the airgel may be deteriorated.

한편, 상기 바인더 수지는 계면활성제를 더 포함할 수 있다. 상기 계면활성제는 분자내에 친수성 작용기와 소수성 지방족 사슬을 포함한 양친성 화합물로써, 상기 바인더 수지 내에 포함되어 상기 에어로겔과 상기 바인더 수지간의 분산성을 향상시키는 역할을 할 수 있다.Meanwhile, the binder resin may further include a surfactant. The surfactant is an amphipatic compound containing a hydrophilic functional group and a hydrophobic aliphatic chain in the molecule and may be included in the binder resin to improve dispersibility between the airgel and the binder resin.

한편, 상기 에어로겔로는 이전에 알려진 통상적인 에어로겔을 사용할 수 있으며, 구체적으로 규소 산화물, 탄소, 폴리이미드, 금속 카바이드 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 포함하는 성분의 에어로겔을 사용할 수 있다. 또한, 상기 에어로겔의 비표면적이 400 ㎠/g 내지 600 ㎠/g, 또는 450 ㎠/g 내지 550 ㎠/g일 수 있다.The aerogels may be conventional aerogels known in the art. Specifically, aerogels composed of silicon oxide, carbon, polyimide, metal carbide, or a mixture of two or more thereof may be used. The specific surface area of the airgel may be 400 cm 2 / g to 600 cm 2 / g, or 450 cm 2 / g to 550 cm 2 / g.

한편, 상술한 바와 같이, 상기 일 구현예의 다공성 고분자 수지층이 바인더 수지와 상기 바인더 수지에 분산된 에어로겔을 포함하고, 상기 바인더 수지는 0.3 ㎜ 내지 1.5 ㎜의 최대 직경을 갖는 기공을 포함함에 따라, 상기 바인더 수지와 상기 에어로겔 간의 직접적 접촉을 최소화 할 수 있기 때문에, 최종 제조된 상기 다공성 고분자 수지층에 포함되는 상기 에어로겔의 내부나 기공으로는 상기 바인더 수지가 침투하거나 함침되지 않을 수 있다. On the other hand, as described above, since the porous polymer resin layer of the embodiment includes the binder resin and the airgel dispersed in the binder resin, and the binder resin includes the pores having the maximum diameter of 0.3 mm to 1.5 mm, Since the direct contact between the binder resin and the airgel can be minimized, the binder resin may not penetrate into or impregnate into the interior or pores of the airgel contained in the finally formed porous polymer resin layer.

보다 구체적으로, 상기 바인더 수지에 분산된 에어로겔의 내부에는 상기 바인더 수지가 실질적으로 존재하지 않을 수 있으며, 예를 들어 상기 에어로겔의 내부에는 상기 바인더 수지가 2중량%이하, 또는 1중량%이하로 존재할 수 있다.
More specifically, the binder resin may be substantially absent in the airgel dispersed in the binder resin. For example, the binder resin may be present in the airgel in an amount of 2 wt% or less, or 1 wt% or less .

한편, 발명의 다른 구현예에 따르면, 바인더 수지; 상기 바인더 수지에 분산된 에어로겔; 및 열분해성 화합물;을 포함하는 고분자 수지 조성물을 100℃ 내지 300℃로 열처리하는 단계를 포함하는 다공성 고분자 수지층 제조방법이 제공될 수 있다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention, a binder resin; An airgel dispersed in the binder resin; And a thermally decomposable compound at a temperature of 100 ° C to 300 ° C may be provided as a method for producing the porous polymer resin layer.

상기 바인더 수지 및 에어로겔에 관한 내용은 상기 일 구현예의 다공성 고분자 수지층에 관하여 상술한 내용을 포함한다.The content of the binder resin and the airgel includes the above-mentioned contents with respect to the porous polymer resin layer of the embodiment.

상기 다공성 고분자 수지층 제조방법이 상기 고분자 수지 조성물을 100℃ 내지 300℃로 열처리하는 단계를 포함함에 따라, 상기 고분자 수지 조성물의 온도가 상승하면서, 상기 고분자 수지 조성물 내부에 존재하는 상기 열분해성 화합물을 기화시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 고분자 수지 조성물 내부에 기공이 발생하게 되고, 상기 열분해성 화합물의 기화가 끝났을 때의 온도를 유지시키면서 상기 고분자 수지 조성물을 경화시켜 상기 다공성 고분자 수지층을 제조할 수 있다.The method for producing a porous polymer resin layer includes a step of heat-treating the polymer resin composition at a temperature of 100 ° C to 300 ° C. As the temperature of the polymer resin composition increases, the thermally decomposable compound existing in the polymer resin composition It can be vaporized. Accordingly, pores are generated in the polymer resin composition, and the porous polymer resin layer can be prepared by curing the polymer resin composition while maintaining the temperature at the end of vaporization of the pyrolyzable compound.

상기 고분자 수지 조성물은 열분해성 화합물을 포함할 수 있다. 상기 열분해성 화합물은 상기 고분자 수지 조성물 내부에 포함되어 있다가, 상기 고분자 수지 조성물을 열처리함에 따라 기화되어, 상기 다공성 고분자 수지층에 기공을 형성하는 역할을 할 수 있다. The polymer resin composition may include a thermally decomposable compound. The thermally decomposable compound is contained in the polymer resin composition and is vaporized by heat treatment of the polymer resin composition to form pores in the porous polymer resin layer.

상기 열분해성 화합물의 예가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 폴리알킬렌 옥사이드계 화합물, 테트라하이드로피란계 화합물, 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트계 화합물, 자일렌, 알코올 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있고, 바람직하게는 자일렌을 사용할 수 있다.Examples of the thermally decomposable compound include, but are not limited to, polyalkylene oxide compounds, tetrahydropyran compounds, polystyrene, polyacrylate compounds, xylene, alcohols, or mixtures of two or more thereof And preferably, xylene can be used.

상기 폴리알킬렌 옥사이드계 화합물은 탄소수 1 내지 10의 알킬렌옥사이드의 중합체 또는 공중합체; 또는 이들의 유도체를 포함하는 고분자 수지 조성물을 포함할 수 있고, 5,000 내지 100,000의 수평균분자량을 가질 수 있다.Wherein the polyalkylene oxide-based compound is a polymer or copolymer of an alkylene oxide having 1 to 10 carbon atoms; Or a derivative thereof, and may have a number average molecular weight of 5,000 to 100,000.

상기 테트라하이드로피란계 화합물은 수크로스, 사이클로덱스트린, 글루코스, 이들의 유도체 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.The tetrahydropyran-based compound may include sucrose, cyclodextrin, glucose, derivatives thereof, or a mixture of two or more thereof.

상기 폴리스티렌은 스티렌 반복 단위를 포함하고, 5,000 내지 100,000의 수평균분자량을 가질 수 있다.The polystyrene includes styrene repeating units and may have a number average molecular weight of 5,000 to 100,000.

상기 폴리아크릴레이트계 화합물은 아크릴레이트 반복 단위 또는 메타크릴레이트 반복단위를 포함하고, 5,000 내지 100,000의 수평균분자량을 가질 수 있다.The polyacrylate compound includes an acrylate repeating unit or a methacrylate repeating unit and may have a number average molecular weight of 5,000 to 100,000.

한편, 상기 고분자 수지 조성물은 바인더 수지 10 중량% 내지 70 중량%; 에어로겔 0.1 중량% 내지 10 중량%; 열분해성 화합물 1 중량% 내지 20 중량%;를 포함할 수 있다. 또한, 상기 다공성 고분자 수지 조성물은 계면활성제를 더 포함할 수 있다. On the other hand, the polymer resin composition comprises 10 to 70% by weight of a binder resin; 0.1% to 10% by weight of an airgel; 1% to 20% by weight of a thermally decomposable compound. In addition, the porous polymer resin composition may further comprise a surfactant.

상기 고분자 수지 조성물을 100℃ 내지 300℃로 열처리하는 단계 이전에, 상기 고분자 수지 조성물을 기재 상에 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 기재는 상기 고분자 수지 조성물에 의해 코팅되는 대상물을 의미하며, 상기 기재의 예가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 소정의 두께를 갖는 금속 기재, 플라스틱 또는 고분자 기재, 나무 기재, 유리 기재 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 코팅방법의 예 또한 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어, 스프레이 코팅 방식 등을 사용할 수 있다.The method may further include a step of coating the polymeric resin composition on the substrate before the step of heat-treating the polymeric resin composition at 100 ° C to 300 ° C. For example, a metal substrate, a plastic or polymer substrate, a wood substrate, a glass substrate, or the like having a predetermined thickness may be used as the substrate, Can be used. In addition, examples of the coating method are not particularly limited, but a spray coating method, for example, may be used.

상기 고분자 수지 조성물을 100℃ 내지 300℃로 열처리하는 단계는 상기 열분해성 화합물을 기화 시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 열분해성 화합물을 기화시키는 단계에서는 상기 고분자 수지 조성물의 온도가 상승할 수 있고, 상기 열분해성 화합물 각각이 해당 온도의 열에너지를 흡수하여 자발적인 분해반응을 진행하면서 기화할 수 있다. The step of heat-treating the polymer resin composition at 100 ° C to 300 ° C may include vaporizing the thermally decomposable compound. In the step of vaporizing the thermally decomposable compound, the temperature of the polymeric resin composition may be elevated, and each of the thermally decomposable compounds absorbs thermal energy at the corresponding temperature, thereby vaporizing while proceeding spontaneous decomposition reaction.

상술한 바와 같이, 상기 기공을 발생시키는데 사용된 용매의 종류 및 승온 조건에 따라 상기 기공의 최대 직경이 달라질 수 있다. As described above, the maximum diameter of the pores may vary depending on the type of the solvent used to generate the pores and the temperature raising conditions.

구체적으로, 상기 열분해성 화합물을 기화 시키는 단계는 3℃/분 내지 7 ℃/분, 또는 4 ℃/분 내지 6 ℃/분의 승온 속도로 승온시킬 수 있다. 또한, 상기 열분해성 화합물을 기화 시키는 단계는 13℃/분 내지 17 ℃/분, 또는 14℃/분 내지 16 ℃/분의 승온 속도로 승온시킬 수 있다. Specifically, the step of vaporizing the thermally decomposable compound may be performed at a temperature raising rate of 3 ° C / min to 7 ° C / min, or 4 ° C / min to 6 ° C / min. Further, the step of vaporizing the thermally decomposable compound may be performed at a temperature raising rate of 13 ° C / min to 17 ° C / min, or 14 ° C / min to 16 ° C / min.

보다 구체적으로, 3℃/분 내지 7 ℃/분의 승온 속도로 기화시키는 조건에서 형성된 기공의 최대 직경은 0.7 ㎜ 내지 1.5 ㎜, 또는 0.75 ㎜ 내지 1.45 ㎜일 수 있고, 13℃/분 내지 17 ℃/분 의 승온 속도로 기화시키는 조건에서 형성된 기공의 최대 직경은 0.3 ㎜ 내지 1.3 ㎜, 또는 0.35 ㎜ 내지 1.25㎜일 수 있다.More specifically, the maximum diameter of the pores formed under the condition of vaporization at a temperature raising rate of 3 ° C / min to 7 ° C / min may be 0.7 mm to 1.5 mm, or 0.75 mm to 1.45 mm, / Min, the maximum diameter of the pores formed may be 0.3 mm to 1.3 mm, or 0.35 mm to 1.25 mm.

상기 열분해성 화합물을 기화시키는 단계의 승온 속도가 너무 느리면, 상기 고분자 수지 조성물에 포함된 바인더 수지의 분자간 가교구조가 잘 형성되지 않아, 내충격성 및 접착성 등의 기계적 물성이 감소할 수 있고, 상기 열분해성 화합물을 기화 시키는 단계의 승온 속도가 너무 빠르면, 상기 열분해성 화합물의 기화 시간이 단축되어 상기 다공성 고분자 수지층에 포함된 기공의 크기가 축소될 수 있다.If the rate of temperature rise in the step of vaporizing the thermally decomposable compound is too low, the intermolecular crosslinking structure of the binder resin contained in the polymer resin composition may not be formed well, and mechanical properties such as impact resistance and adhesiveness may be reduced, If the rate of temperature rise in the step of vaporizing the pyrolytic compound is too fast, the vaporization time of the pyrolyzable compound is shortened and the size of the pores contained in the porous polymer resin layer can be reduced.

상기 열분해성 화합물을 기화시키는 단계 이후에, 180℃ 내지 300℃에서 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 180℃ 내지 300℃에서 열처리하는 단계를 통해, 상기 열분해성 화합물의 기화가 끝났을 때의 온도를 유지시키면서 상기 고분자 수지 조성물을 경화시켜 상기 다공성 고분자 수지층을 제조할 수 있다.The method may further include a step of performing heat treatment at 180 ° C to 300 ° C after the step of vaporizing the thermally decomposable compound. The porous polymer resin layer can be prepared by curing the polymer resin composition while maintaining the temperature at the end of vaporization of the thermally decomposable compound through the heat treatment at 180 ° C to 300 ° C.

상기 고분자 수지 조성물을 180℃ 내지 300℃에서 열처리하는 단계를 통해, 상기 다공성 고분자 수지 조성물이 일정한 경화온도에서 화학 변화 또는 건조 등의 물리 변화에 의해 유동성을 잃어 상기 다공성 고분자 수지층의 강도를 증가시킬 수 있다. The porous polymeric resin composition may lose its fluidity due to chemical changes such as chemical change or drying at a constant curing temperature to increase the strength of the porous polymeric resin layer by heat treating the polymeric resin composition at 180 ° C to 300 ° C .

상기 경화온도가 180℃ 미만이면, 경화 진행 속도가 느려지고 상기 다공성 고분자 수지 조성물에 포함된 바인더 수지의 분자간 가교구조가 잘 형성되지 않아, 내충격성 및 접착성 등의 기계적 물성이 감소할 수 있다. 또한, 상기 경화온도가 300℃초과이면, 경화가 급격하게 일어나게 되어 상기 다공성 고분자 수지 조성물에 포함된 바인더 수지의 분자 사슬들이 빠르게 반응하여 분자간 가교구조를 많이 형성함에 따라, 상기 다공성 고분자 수지층 내부의 기공 크기가 축소되어 단열성이 감소할 수 있다.If the curing temperature is less than 180 ° C, the rate of progress of curing slows down and the intermolecular cross-linking structure of the binder resin contained in the porous polymer resin composition is not formed well, and mechanical properties such as impact resistance and adhesiveness can be reduced. If the curing temperature is higher than 300 ° C, hardening occurs rapidly, and the molecular chains of the binder resin contained in the porous polymer resin composition rapidly react to form an intermolecular crosslinking structure. Therefore, the inside of the porous polymer resin layer The pore size may be reduced and the adiabatic property may be reduced.

본 발명에 따르면, 낮은 밀도, 열전도도 및 체적열용량을 가져 높은 내열성을 확보할 수 있고, 내연 기관에 적용되어 외부로 방출되는 열에너지를 저감하여 내연 기관의 효율 및 자동차의 연비를 향상시킬 수 있는 다공성 고분자 수지층 및 그 제조방법이 제공될 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to secure high heat resistance with low density, thermal conductivity and volumetric heat capacity, and to reduce the heat energy to be applied to the internal combustion engine and to improve the efficiency of the internal combustion engine, A polymer resin layer and a manufacturing method thereof can be provided.

발명을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
The invention will be described in more detail in the following examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.

<< 실시예Example 1내지41 to 4 : 다공성 고분자 수지층의 제조>: Preparation of a porous polymer resin layer &gt;

(1)고분자 수지 조성물의 제조(1) Production of polymer resin composition

다공성 실리카에어로겔(비표면적 약 500㎠/g), 자일렌 및 폴리디메틸실록산 전구체를 20g반응기에 주입하고, 지르코니아 비드를 첨가(440g)하여 상온 및 상압력 조건에서 200rpm의 속도로 볼 밀링하여 고분자 수지 조성물을 제조하였다.A porous silica airgel (specific surface area of about 500 cm 2 / g), xylene and polydimethylsiloxane precursor were charged into a 20 g reactor, and zirconia beads were added (440 g) and ball milled at a rate of 200 rpm at room temperature and pressure, A composition was prepared.

(2)다공성 고분자 수지층의 형성(2) Formation of a porous polymer resin layer

상기 고분자 수지 조성물을 스프레이 코팅 방식으로 자동차 엔진용 피스톤에 도포하였다. 그리고, 대류 오븐을 이용하여 100℃의 온도에서 시작하여 하기 표1의 승온 속도로 가열하여 자일렌을 기화시켰다. 상기 자일렌의 기화가 끝난 이후, 하기 표 1의 경화온도에서 60분이상 열처리하여, 상기 다공성 고분자 수지 조성물을 경화시켜 다공성 고분자 수지층을 형성하였다. 상기 다공성 고분자 수지층에 포함된 에어로겔 및 폴리디메틸실록산 수지의 함량은 하기 표1과 같다.
The polymer resin composition was applied to a piston for an automobile engine by a spray coating method. Then, using a convection oven, xylene was vaporized by starting at a temperature of 100 ° C and heating at a heating rate shown in Table 1 below. After the vaporization of the xylene was completed, the porous polymer resin composition was heat-treated for 60 minutes or more at the curing temperature shown in Table 1 below to cure the porous polymer resin composition to form a porous polymer resin layer. The contents of the aerogels and the polydimethylsiloxane resin contained in the porous polymer resin layer are shown in Table 1 below.

<< 비교예Comparative Example 1: 다공성 고분자 수지층의 제조> 1: Preparation of a porous polymer resin layer &gt;

하기 표1에 나타난 바와 같이, 에어로겔 및 폴리디메틸실록산 수지의 함량을 달리한 점을 제외하고, 실시예1과 동일한 방법으로 상기 다공성 고분자 수지층을 제조하였다.
As shown in the following Table 1, the porous polymer resin layer was prepared in the same manner as in Example 1, except that the content of the airgel and the polydimethylsiloxane resin were different.

<< 비교예Comparative Example 2: 다공성 고분자 수지층의 제조> 2: Preparation of a porous polymer resin layer &gt;

상기 폴리디메틸실록산 수지 대신 수용성 실리콘 수지(Dow corning 804HS)를 사용한 점을 제외하고, 실시예1과 동일한 방법으로 상기 다공성 고분자 수지층을 제조하였다.
The porous polymer resin layer was prepared in the same manner as in Example 1, except that a water-soluble silicone resin (Dow corning 804HS) was used in place of the polydimethylsiloxane resin.

실시예 및 비교예의 다공성 고분자 수지층 조성 및 제조 조건The porous polymer resin layer composition and preparation conditions of the examples and comparative examples 구분division 에어로겔
(중량%)
Aerogels
(weight%)
폴리디메틸실록산 수지(중량%) Polydimethylsiloxane resin (% by weight) 수용성 실리콘 수지(중량%)Water-soluble silicone resin (% by weight) 승온속도
(℃/분)
Heating rate
(° C / minute)
경화 온도
(℃)
Curing temperature
(° C)
실시예1Example 1 0.10.1 99.999.9 00 55 200200 실시예2Example 2 0.10.1 99.999.9 00 1515 250250 실시예3Example 3 7.57.5 92.592.5 00 55 200200 실시예4Example 4 7.57.5 92.592.5 00 1515 250250 비교예1Comparative Example 1 00 100100 00 55 200200 비교예2Comparative Example 2 0.10.1 00 99.999.9 55 200200

<< 실험예Experimental Example :  : 실시예Example  And 비교예에서In the comparative example 얻어진 다공성 고분자 수지층의 물성 측정> Measurement of Physical Properties of the Resulting Porous Polymer Resin Layer>

상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 다공성 고분자 수지층의 물성을 하기 방법으로 측정하였으며, 그 결과를 표1에 나타내었다.
The physical properties of the porous polymer resin layer obtained in the above Examples and Comparative Examples were measured by the following methods, and the results are shown in Table 1.

1.두께(㎜)1. Thickness (mm)

상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 다공성 고분자 수지층에 대하여, 상온 상압 조건에서 버니어캘리퍼스(미스토요552-302-10)를 이용하여 두께를 측정하였다.
The thickness of the porous polymer resin layer obtained in the above Examples and Comparative Examples was measured using a vernier caliper (Misuto 552-302-10) under normal temperature and normal pressure conditions.

2.밀도(g/㎖) 2. Density (g / ml)

상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 다공성 고분자 수지층에 대하여, 겉보기 밀도 측정 기준에 의거하여 상온상압 조건에서 전자저울과 버니어캘리퍼스 장치를 이용하여 밀도를 측정하였다.
The density of the porous polymer resin layer obtained in the above Examples and Comparative Examples was measured using an electronic balance and a vernier caliper under normal temperature and pressure conditions based on the apparent density measurement standard.

3.기공 최대 직경(㎜)3. Maximum diameter of pores (mm)

상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 다공성 고분자 수지층에 대하여, 임의로 5개 내지 15개의 기공을 선택하여 광학현미경을 이용하여 기공의 최대 직경을 측정하였다.
5 to 15 pores were arbitrarily selected for the porous polymer resin layer obtained in the Examples and Comparative Examples, and the maximum diameter of the pores was measured using an optical microscope.

4.열전도도(W/(mK))4. Thermal conductivity (W / (mK))

상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 피스톤 상의 다공성 고분자 수지층에 대하여, ASTM E1461 에 의거하여 상온 및 상압 조건에서 레이저플레쉬법을 이용하여 열확산 측정 방법으로 열전도도를 측정하였다.
The thermal conductivity of the porous polymer resin layer of the piston obtained in the above Examples and Comparative Examples was measured according to ASTM E1461 using a laser flash method at room temperature and atmospheric pressure by a thermal diffusion measurement method.

5.체적열용량(kJ/(m3K))5. volumetric heat capacity (kJ / (m 3 K) )

상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 피스톤 상의 코팅층에 대하여, ASTM E1269 에 의거하여 상온 조건에서 DSC 장치를 이용하여 사파이어를 레퍼런스로 하여 비열을 측정하여 열용량을 확인하였다.
With respect to the coating layer on the piston obtained in the above Examples and Comparative Examples, the specific heat was measured using a DSC apparatus under normal temperature conditions according to ASTM E1269, using sapphire as a reference, and the heat capacity was confirmed.

상기 실험예의 결과를 하기 표2 및 표3에 기재하였다The results of the above experimental examples are shown in the following Tables 2 and 3

실시예 및 비교예에 대한 기공 최대 직경의 측정 결과Measurement results of maximum pore diameters for Examples and Comparative Examples 구분division 실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 실시예4Example 4 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 1One 1.3881.388 1.1211.121 1.3981.398 1.2331.233 기공이 발생하지 않음No porosity 22 1.2081.208 0.9340.934 1.4231.423 0.9250.925 33 1.3361.336 0.8740.874 1.2171.217 0.6940.694 44 0.8330.833 0.6580.658 0.980.98 0.8480.848 55 0.9130.913 0.7670.767 1.1131.113 0.4780.478 66 0.9820.982 1.1091.109 0.8970.897 0.9130.913 77 1.1651.165 0.8040.804 0.9310.931 0.7990.799 88 1.1351.135 0.6080.608 0.7980.798 0.9630.963 평균Average 1.1201.120 0.8590.859 1.0951.095 0.7190.719

상기 표2에 나타난 바와 같이, 에어로겔의 함량이 0.1중량% 내지 7.5 중량%인 실시예 1 내지 4의 다공성 고분자 수지층의 경우, 0.859㎜ 내지 1.120 ㎜의 평균 최대 직경을 갖는 기공이 형성됨을 않음을 확인할 수 있다.As shown in Table 2, pores having an average maximum diameter of 0.859 mm to 1.120 mm were not formed in the porous polymer resin layers of Examples 1 to 4 in which the content of aerogels was 0.1 wt% to 7.5 wt% Can be confirmed.

반면, 폴리디메틸실록산 수지의 함량이 100중량%인 비교예1 및 수용성 실리콘 수지를 사용한 비교예 2의 다공성 고분자 수지층의 경우, 내부에 기공이 전혀 생성되지 않음을 확인할 수 있다.
On the other hand, in the case of Comparative Example 1 in which the content of the polydimethylsiloxane resin is 100% by weight and the porous polymer resin layer in Comparative Example 2 using the water-soluble silicone resin, it can be confirmed that no pores are formed therein.

실시예 및 비교예에 대한 실험예의 결과Results of Experimental Example for Examples and Comparative Examples 구분division 두께
(㎜)
thickness
(Mm)
밀도
(g/㎖)
density
(g / ml)
열전도도
(W/(mK))
Thermal conductivity
(W / (mK))
체적열용량
(KJ/(m3K))
Volumetric heat capacity
(KJ / (m 3 K) )
실시예1Example 1 1.081.08 1.181.18 0.3490.349 28142814 실시예2Example 2 1.31.3 1.031.03 0.3120.312 24802480 실시예3Example 3 1.271.27 0.680.68 0.1210.121 10801080 실시예4Example 4 1.41.4 0.5310.531 0.0890.089 794794 비교예1Comparative Example 1 0.80.8 1.361.36 0.7210.721 39193919 비교예2Comparative Example 2 1.31.3 0.880.88 0.1470.147 872872

상기 표3에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 4의 다공성 고분자 수지층의 경우, 내부에 기공이 충분히 형성됨에 따라 0.531 g/㎖ 내지 1.18 g/㎖의 낮은 밀도를 나타내었고, 이에 따라 열전도도 및 체적열용량도 낮게 측정되어 우수한 열효율을 가질 수 있음을 확인할 수 있다.As shown in Table 3, the porous polymer resin layers of Examples 1 to 4 exhibited a low density of 0.531 g / ml to 1.18 g / ml as the pores were sufficiently formed therein, The volume heat capacity is also measured to be low and it can be confirmed that it can have excellent thermal efficiency.

반면, 비교예 1의 다공성 고분자 수지층의 경우, 내부에 기공이 형성되지 않음에 따라 1.36 g/㎖의 높은 밀도를 나타내었고, 이에 따라 열전도도 및 체적열용량도 실시예에 비해 높게 측정되어 열효율이 감소하는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, the porous polymer resin layer of Comparative Example 1 exhibited a high density of 1.36 g / ml due to no pores formed therein, and thus the thermal conductivity and volumetric heat capacity were measured to be higher than those of Examples, .

Claims (23)

0.3 ㎜ 내지 1.5 ㎜의 최대 직경을 갖는 기공을 포함하는 바인더 수지; 및
상기 바인더 수지에 분산된 에어로겔;을 포함하고,
ASTM E1269 에 의해 측정한 체적열용량이 3,200 KJ/(m3K) 이하인, 다공성 고분자 수지층.
A binder resin comprising pores having a maximum diameter of 0.3 mm to 1.5 mm; And
And an airgel dispersed in the binder resin,
Wherein the volume heat capacity measured by ASTM E1269 is 3,200 KJ / (m 3 K) or less.
제1항에 있어서,
상기 기공의 최대 직경의 평균값이 0.5 ㎜ 내지 1.3 ㎜인, 다공성 고분자 수지층.
The method according to claim 1,
And the average value of the maximum diameters of the pores is 0.5 mm to 1.3 mm.
제1항에 있어서,
내연 기관의 내부면 또는 내연 기관의 부품의 코팅에 사용되는, 다공성 고분자 수지층.
The method according to claim 1,
A porous polymer resin layer used for coating the inner surface of an internal combustion engine or parts of an internal combustion engine.
제1항에 있어서,
두께가 0.01 ㎜ 내지 3 ㎜인, 다공성 고분자 수지층.
The method according to claim 1,
A porous polymer resin layer having a thickness of 0.01 mm to 3 mm.
제1항에 있어서,
밀도가 0.5 g/㎖ 내지 1.5 g/㎖인, 다공성 고분자 수지층.
The method according to claim 1,
And a density of 0.5 g / ml to 1.5 g / ml.
제1항에 있어서,
ASTM E1461에 의해 측정한 열전도도가 0.7 W/(mK) 이하인, 다공성 고분자 수지층.
The method according to claim 1,
A porous polymer resin layer having a thermal conductivity of 0.7 W / (mK) or less as measured by ASTM E1461.
제1항에 있어서,
ASTM E1269 에 의해 측정한 체적열용량이 500 KJ/(m3K) 내지 3,000 KJ/(m3K)인, 다공성 고분자 수지층.
The method according to claim 1,
A porous polymer resin layer having a volumetric heat capacity measured by ASTM E1269 of 500 KJ / (m 3 K) to 3,000 KJ / (m 3 K).
제1항에 있어서,
상기 에어로겔 0.05 중량% 내지 10 중량% 및 잔량의 바인더 수지를 포함하는, 다공성 고분자 수지층.
The method according to claim 1,
0.05 to 10% by weight of the airgel and the balance of the binder resin.
제1항에 있어서,
상기 바인더 수지는 비수용성 실리콘 수지를 포함하는, 다공성 고분자 수지층.
The method according to claim 1,
Wherein the binder resin comprises a water-insoluble silicone resin.
제1항에 있어서,
상기 바인더 수지의 중량평균분자량이 20,000 g/mol 내지 300,000 g/mol인, 다공성 고분자 수지층.
The method according to claim 1,
Wherein the binder resin has a weight average molecular weight of 20,000 g / mol to 300,000 g / mol.
제1항에 있어서
상기 바인더 수지는 계면활성제를 더 포함하는, 다공성 고분자 수지층.
The method of claim 1, wherein
Wherein the binder resin further comprises a surfactant.
제1항에 있어서,
상기 에어로겔의 비표면적이 400 ㎠/g 내지 600 ㎠/g 인, 다공성 고분자 수지층.
The method according to claim 1,
Wherein the specific surface area of the airgel is 400 cm 2 / g to 600 cm 2 / g.
제1항에 있어서,
상기 에어로겔의 내부에는 상기 바인더 수지가 2 중량% 이하로 존재하는, 다공성 고분자 수지층.
The method according to claim 1,
Wherein the binder resin is present in an amount of not more than 2% by weight in the inside of the airgel.
제1항에 있어서,
상기 기공의 최대 직경이 0.7 ㎜ 내지 1.5 ㎜인, 다공성 고분자 수지층.
The method according to claim 1,
Wherein the maximum diameter of the pores is 0.7 mm to 1.5 mm.
제1항에 있어서,
상기 기공의 최대 직경이 0.3 ㎜ 내지 1.3 ㎜인, 다공성 고분자 수지층.
The method according to claim 1,
Wherein the maximum diameter of said pores is 0.3 mm to 1.3 mm.
바인더 수지; 상기 바인더 수지에 분산된 에어로겔; 및 열분해성 화합물;을 포함하는 고분자 수지 조성물을 100℃ 내지 300℃로 열처리하는 단계를 포함하는, 다공성 고분자 수지층 제조방법.
Binder resin; An airgel dispersed in the binder resin; And a thermally decomposable compound at a temperature of from 100 캜 to 300 캜. A method for producing a porous polymer resin layer, comprising:
제16항에 있어서,
상기 열분해성 화합물은 폴리알킬렌 옥사이드계 화합물, 테트라하이드로피란계 화합물, 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트계 화합물, 자일렌으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 다공성 고분자 수지층 제조방법.
17. The method of claim 16,
Wherein the thermally decomposable compound comprises at least one member selected from the group consisting of a polyalkylene oxide compound, a tetrahydropyran compound, polystyrene, a polyacrylate compound, and xylene.
제16항에 있어서,
상기 고분자 수지 조성물은
바인더 수지 10 중량% 내지 70 중량%;
에어로겔 0.1 중량% 내지 10 중량%;
열분해성 화합물 1 중량% 내지 20 중량%;를 포함하는, 다공성 고분자 수지층 제조방법.
17. The method of claim 16,
The polymer resin composition
Binder resin 10 wt% to 70 wt%;
0.1% to 10% by weight of an airgel;
And 1% by weight to 20% by weight of a thermally decomposable compound.
제16항에 있어서,
상기 고분자 수지 조성물을 100℃ 내지 300℃로 열처리하는 단계 이전에, 상기 고분자 수지 조성물을 기재 상에 코팅하는 단계를 더 포함하는, 다공성 고분자 수지층 제조방법.
17. The method of claim 16,
Further comprising a step of coating the polymeric resin composition on a substrate prior to the step of heat-treating the polymeric resin composition at 100 ° C to 300 ° C.
제16항에 있어서,
상기 고분자 수지 조성물을 100℃ 내지 300℃로 열처리하는 단계는 상기 열분해성 화합물을 기화시키는 단계를 포함하는, 다공성 고분자 수지층 제조방법.
17. The method of claim 16,
Wherein the step of heat-treating the polymeric resin composition at a temperature of 100 ° C to 300 ° C comprises vaporizing the thermally decomposable compound.
제16항에 있어서,
상기 열분해성 화합물을 기화시키는 단계는 3℃/분 내지 7 ℃/분의 승온 속도로 승온시키는, 다공성 고분자 수지층 제조방법.
17. The method of claim 16,
Wherein the step of vaporizing the thermally decomposable compound is carried out by raising the temperature at a temperature raising rate of 3 ° C / min to 7 ° C / min.
제16항에 있어서,
상기 열분해성 화합물을 기화시키는 단계는 13 ℃/분 내지 17 ℃/분의 승온 속도로 승온시키는, 다공성 고분자 수지층 제조방법.
17. The method of claim 16,
Wherein the step of vaporizing the thermally decomposable compound is performed by raising the temperature at a temperature raising rate of 13 ° C / min to 17 ° C / min.
제16항에 있어서,
상기 열분해성 화합물을 기화시키는 단계 이후에,
180℃ 내지 300℃에서 열처리하는 단계를 더 포함하는, 다공성 고분자 수지층 제조방법.

17. The method of claim 16,
After the step of vaporizing the pyrolytic compound,
And then heat-treating the porous polymer resin layer at 180 ° C to 300 ° C.

KR1020140177800A 2014-12-10 2014-12-10 Porous polymer resin layer and method for manufacturing the same KR101744806B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140177800A KR101744806B1 (en) 2014-12-10 2014-12-10 Porous polymer resin layer and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140177800A KR101744806B1 (en) 2014-12-10 2014-12-10 Porous polymer resin layer and method for manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160070615A true KR20160070615A (en) 2016-06-20
KR101744806B1 KR101744806B1 (en) 2017-06-08

Family

ID=56354424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140177800A KR101744806B1 (en) 2014-12-10 2014-12-10 Porous polymer resin layer and method for manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101744806B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10450935B2 (en) 2016-11-09 2019-10-22 Hyundai Motor Company Exhaust manifold and method of coating the same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001018246A (en) * 1999-07-09 2001-01-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd Porous composite and its preparation
CN1331588C (en) * 2002-05-15 2007-08-15 卡伯特公司 Aerogel and hollow particle binder composition, insulation composite, and method for preparing the same
JP5783114B2 (en) * 2012-03-30 2015-09-24 株式会社豊田中央研究所 Spark ignition internal combustion engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10450935B2 (en) 2016-11-09 2019-10-22 Hyundai Motor Company Exhaust manifold and method of coating the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR101744806B1 (en) 2017-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101534715B1 (en) Thermal insulation coating composition and thermal insulation coating layer
KR102164554B1 (en) Improved hydrophobic aerogel materials
KR20170014634A (en) Thermal insulation coating composition and thermal insulation coating layer
KR101558381B1 (en) Cylinder head for engine
KR101684504B1 (en) Engine radiate noise reduction structure
KR102418884B1 (en) Porous body and method for producing porous body
KR101601095B1 (en) Thermal insulation coating composition and thermal insulation coating layer
KR101804345B1 (en) Heat-insulating composition, method for preparing thereof and heat-insulating material using the same
Li et al. Enhanced mechanical properties, thermal stability of phenolic‐formaldehyde foam/silica nanocomposites via in situ polymerization
Huang et al. Green, tough and highly efficient flame-retardant rigid polyurethane foam enabled by double network hydrogel coatings
KR101619391B1 (en) Cylinder head for engine
KR101744806B1 (en) Porous polymer resin layer and method for manufacturing the same
KR101637270B1 (en) Porous polymer resin layer and method for manufacturing the same
Zhang et al. Flexible Silica Aerogel Composites for Thermal Insulation under High-Temperature and Thermal–Force Coupling Conditions
KR101807018B1 (en) Manufacturing method for porous thermal insulation coating layer, porous thermal insulation coating layer and internal combustion engine using the same
CN116023856B (en) Efficient fireproof resin-based porcelain ultrathin coating and preparation method thereof
Kumar et al. Ionic‐liquid‐assisted three‐dimensional caged silica ablative nanocomposites
KR101755457B1 (en) Thermal insulation coating composition and thermal insulation coating layer
Chen et al. Design and fabrication of a composite coating to improve the environmental adaptability of combustible cartridges
KR101566743B1 (en) Exhaust valve for engine
CN109553978A (en) Retarding chamber temperature vulcanizable silicone rubber compounding and fire-retardant room temperature vulcanized silicone rubber
KR20170131228A (en) High Temperature Heat resistant Coating Composition For Protection of Metal Substrate With Enhanced Theraml Shock Resistance And Coating Methods Using The Same
KR20150124723A (en) Intake valve for engine
RU2492200C2 (en) Method of obtaining fire-retardant intumescent composition
KR101550635B1 (en) Piston for engine

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant