KR20170130897A - Apparatus and method for synthesizing polymeric nanoparticles by electron beam irradiation - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an apparatus for synthesizing polymeric nanoparticles by electron beam irradiation, and a synthesis method. More specifically, the present invention relates to an apparatus for synthesizing polymeric nanoparticles by electron beam irradiation, which enables synthesis of polymeric nanoparticles upon irradiation of a polymeric aqueous solution introduced into a reactor with electron beam. Through injection of the polymeric aqueous solution by spraying the same in a form of fine water particles such as mist into the reactor, continuous mass-production becomes possible. The present invention further relates to a synthesis method thereby.

Description

전자빔 조사에 의한 고분자 나노입자 합성장치 및 합성방법{Apparatus and method for synthesizing polymeric nanoparticles by electron beam irradiation}TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus for synthesizing polymer nanoparticles by electron beam irradiation and a method for synthesizing polymer nanoparticles by electron beam irradiation,

본 발명은 전자빔 조사에 의한 고분자 나노입자 합성장치 및 합성방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반응기 내부로 유입된 고분자 수용액에 전자빔이 조사되면 고분자 나노입자가 합성됨에 있어서, 상기 반응기 내부로 상기 고분자 수용액을 안개와 같은 미세 물입자 상태가 되도록 분사하여 주입시킴으로써, 연속 대량 생산이 가능하도록 하는 전자빔 조사에 의한 고분자 나노입자 합성장치 및 합성방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for synthesizing polymer nanoparticles by electron beam irradiation, and more particularly to a polymer nanoparticle synthesis apparatus for synthesizing polymer nanoparticles when an electron beam is irradiated to an aqueous solution of polymer introduced into a reactor, To a state of fine water particles such as fog, thereby enabling mass production continuously. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for synthesizing polymer nanoparticles by electron beam irradiation.

전자빔(Electron beam)은 고분자 재료개발, 나노 소재, 전력반도체 제조, 폐수 및 배기가스 정화, 친환경 도료 건조, 식품 및 의료용구 멸균, 포장용기 생산 및 멸균 등 다양한 산업분야에서 활용되고 있다.Electron beam is used in various industrial fields such as polymer material development, nano material, power semiconductor manufacturing, waste water and exhaust gas purifying, environment friendly paint drying, food and medical device sterilization, packaging container production and sterilization.

특히 최근에는 나노입자의 대량생산에 효과적인 수단으로 각광받고 있는데, 기존의 화학적인 방법에 비해 효율이 높고 공정이 간단하며 환경에 해가 되는 부산물이 발생되지 않는 신기술로 인식되고 있다. Recently, it has been recognized as an effective means for the mass production of nanoparticles. However, it is recognized as a new technology that is more efficient than the conventional chemical method, has a simple process, and does not generate harmful by-products.

구체적으로, 전자빔을 이용한 나노입자 제조 기술은 산화-환원반응을 통해 나노입자를 생성하는 기존의 화학적인 방법과 달리, 빛의 속도에 가깝게 가속된 전자를 나노입자의 원료가 포함된 용액에 조사해서 용액 속에 전자를 활성화시키고, 반응성이 큰 이 전자가 환원 작용을 일으켜 시료를 짧은 시간 안에 균일한 나노입자로 변환하는 기술이다.Specifically, unlike conventional chemical methods of producing nanoparticles through oxidation-reduction reactions, techniques for producing nanoparticles using electron beams irradiate electrons accelerated near the speed of light to a solution containing nanoparticle raw materials This technique activates electrons in a solution, and the electrons with high reactivity generate a reducing action, converting the sample into uniform nanoparticles in a short time.

이와 같은 공정을 거쳐 만들어진 나노입자는 품질도 매우 우수할 뿐만 아니라, 기존의 화학적 나노입자 제조 공정에 비해 유독한 부산물을 만드는 화학적 환원제를 사용하지 않아 친환경적이다. 아울러, 상온에서 제조가 가능해 에너지 효율이 높고, 소형 조사 장치로 설비가 가능해 투자비와 설비공간을 줄일 수 있어 경제적인 장점이 있다.The nanoparticles produced through such processes are not only excellent in quality, but also environmentally friendly because they do not use chemical reductants that produce poisonous byproducts compared to conventional chemical nanoparticle manufacturing processes. In addition, it is economically advantageous because it can be manufactured at room temperature, has high energy efficiency, and can be installed with a small irradiation device, thereby reducing investment cost and facility space.

이와 관련된 기술로, 국내공개특허 제 2015-0125217호("수용액을 포함한 다양한 종류의 용액에 효과적으로 방사선을 조사할 수 있는 반응시스템")가 개시된 바 있다. 상기 선행기술은 수용액을 포함한 다양한 종류의 조사 대상 시료에 방사선을 조사함으로써 나노입자 제조, 용액반응 및 폐수 처리 등을 수행할 수 있도록 한 반응시스템에 관한 것이다.With this technique, domestic patent publication No. 2015-0125217 ("a reaction system capable of efficiently irradiating various kinds of solutions including aqueous solution") has been disclosed. The prior art relates to a reaction system capable of performing nanoparticle preparation, solution reaction and wastewater treatment by irradiating various kinds of samples to be irradiated including aqueous solution with radiation.

상술한 바와 같이 기타 첨가제 없이 순수한 고분자 나노입자 합성을 위해서는 전자빔과 같은 방사선 기술은 필수적인 사항이다. 하지만 종래기술의 경우 수용액 상에서 반응을 유발하므로 전자빔의 투과깊이 한계 및 이에 따른 흡수에너지 감소 등을 고려할 때 대량 연속 생산 공정은 거의 불가능하다고 할 수 있다.As described above, radiation technology such as electron beam is indispensable for the synthesis of pure polymer nanoparticles without other additives. However, in the case of the prior art, since the reaction is caused in the aqueous solution, considering the permeation depth limit of the electron beam and the reduction of the absorbed energy, the continuous continuous production process is almost impossible.

또는, 대량 생산을 위해서는 전자빔 에너지(MeV)를 상당히 높여야만 하는 문제가 있다. 게다가, 이 경우 전자빔을 가속시키기 위해 시설의 규모 또한 상당히 커져 상용화에 있어 매우 큰 제약이 따른다.Alternatively, there is a problem that the electron beam energy (MeV) must be considerably increased for mass production. In addition, in this case, the size of the facility for accelerating the electron beam is considerably increased, which is a great limitation in commercialization.

따라서, 상기한 바와 같은 한계를 극복하고 효과적인 대량 연속 생산이 가능하도록 하는 기술이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, there is a need for a technique for overcoming the above-mentioned limitations and enabling an effective continuous mass production.

국내공개특허 제 2015-0125217호("수용액을 포함한 다양한 종류의 용액에 효과적으로 방사선을 조사할 수 있는 반응시스템")Korean Patent Publication No. 2015-0125217 ("a reaction system capable of efficiently irradiating various kinds of solutions including an aqueous solution")

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전자빔의 투과 깊이를 극대화하여 고분자 나노입자의 합성 효율을 향상시킴으로써, 연속 생산 및 대량 생산이 가능하도록 하는 고분자 나노입자 합성장치 및 합성방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a polymer nanoparticle synthesis device capable of continuous production and mass production by maximizing the transmission depth of an electron beam to improve synthesis efficiency of polymer nanoparticles And a method of synthesis.

본 발명의 일실시예에 따른 전자빔을 이용한 고분자 나노입자 합성장치는 ,고분자 수용액이 저장되는 저장탱크; 상기 저장탱크로부터 상기 고분자 수용액이 유입되는 유입단을 포함하며, 상기 유입된 고분자 수용액에 전자빔이 조사되면 고분자 나노입자가 합성되는 반응기; 상기 고분자 수용액이 상기 반응기 내부로 분사되어 미세 물입자 상태가 되도록 하는 미세 물입자 제조수단; 및 상기 반응기에 전자빔을 조사하는 전자빔 조사기;를 포함하여 이루어질 수 있다.An apparatus for synthesizing polymer nanoparticles using an electron beam according to an embodiment of the present invention includes: a storage tank for storing a polymer aqueous solution; A reactor in which the polymer nanoparticles are synthesized when an electron beam is irradiated to the introduced aqueous polymer solution, the reactor comprising an inlet end into which the aqueous polymer solution flows from the storage tank; A fine water particle production means for spraying the aqueous polymer solution into the reactor to form a fine water particle state; And an electron beam irradiator for irradiating the electron beam to the reactor.

또한, 상기 저장탱크와 상기 반응기 사이의 이송라인 상에 설치되어, 상기 고분자 수용액을 일정 온도까지 가열하는 프리히터;를 더 포함할 수 있다.The preheater may further include a preheater installed on a transfer line between the storage tank and the reactor to heat the polymer aqueous solution to a predetermined temperature.

또, 상기 반응기의 내벽 또는 외벽의 일정 영역에 부착 설치되어 진동을 발생시키는 진동자;를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a vibrator attached to a certain region of the inner wall or the outer wall of the reactor to generate vibration.

또한, 상기 반응기 내부로 가스를 공급하는 가스공급기;을 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a gas supplier for supplying gas into the reactor.

아울러, 상기 반응기의 내부 또는 벽면 상에 설치되어, 상기 반응기 내부가 일정 온도로 가열되도록 하는 히터; 및 상기 반응기 내부의 온도를 측정하는 온도센서;를 더 포함하며, 상기 온도센서의 측정값을 바탕으로 상기 히터의 발열 온도가 조절될 수 있다.A heater installed on the inner surface or the wall surface of the reactor to heat the inside of the reactor to a predetermined temperature; And a temperature sensor for measuring a temperature inside the reactor, and the heating temperature of the heater can be adjusted based on the measured value of the temperature sensor.

본 발명의 일실시예에 따른 전자빔을 이용한 고분자 나노입자 합성방법은, 고분자 수용액을 미세 물입자 형태로 연속적으로 분사하는 분사 단계; 및 상기 미세 물입자 형태로 존재하는 상기 고분자 수용액에 전자빔을 조사하여 고분자 나노입자를 연속적으로 합성하는 합성 단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of synthesizing polymer nanoparticles using an electron beam, the method comprising: a spraying step of continuously spraying a polymer aqueous solution in the form of fine water particles; And a synthesis step of continuously synthesizing the polymer nanoparticles by irradiating the polymer aqueous solution present in the form of fine water particles with an electron beam.

이때, 상기 미세 물입자 형태의 고분자 수용액은 수 나노 내지 수십 나노의 직경일 수 있다.At this time, the aqueous polymer solution in the form of fine water particles may have a diameter of several nanometers to several tens of nanometers.

마지막으로, 상기 합성 단계에서 조사되는 전자빔은 1 kGy 내지 50 kGy의 세기일 수 있다.Finally, the electron beam irradiated in the synthesis step may have an intensity of 1 kGy to 50 kGy.

본 발명의 일실시예에 따른 고분자 나노입자 합성장치는 미세 물입자 제조수단을 이용하여 반응기 내부로 고분자 수용액이 분사되도록 한다. 이와 같이 고분자 수용액이 미세 물입자로 잘게 쪼개져 반응기 내부에 안개와 같이 유지되고 있는 상태에서 전자빔이 조사되면 전자빔의 투과 깊이가 증대되어, 월등히 많은 고분자 수용액이 전자빔에 의해 반응할 수 있게 된다. 결과적으로 고분자 나노입자 합성 효율이 매우 향상되는 효과가 있다.The apparatus for synthesizing polymer nanoparticles according to an embodiment of the present invention allows the aqueous polymer solution to be injected into the reactor using the means for producing fine water particles. When the polymer aqueous solution is finely divided into fine water particles and maintained in the reactor as mist, when the electron beam is irradiated, the penetration depth of the electron beam is increased, so that a much higher aqueous solution of the polymer can be reacted by the electron beam. As a result, the synthesis efficiency of polymer nanoparticles is greatly improved.

종래에는 전자빔의 물리적 특성 및 한계로 인해 대량 연속공정 기술을 확보하지 못하여 전자빔을 이용하여 합성된 고분자 나노입자를 상용화하는데 한계가 있었다. 그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 고분자 나노입자 합성장치를 이용하면 나노입자 합성 효율이 극대화됨에 따라 연속적인 고분자 나노입자 합성도 가능하여 대량 생산이 가능하다. 따라서, 의료, 화장품, 기능성 센서 등 다양한 분야에 활용 가능한 순수 고분자 나노입자의 수요처는 획기적으로 늘어나, 상용화에 바짝 다가설 수 있는 장점이 있다.Conventionally, due to the physical properties and limitations of the electron beam, mass continuous process technology can not be secured, and commercialization of polymer nanoparticles synthesized using electron beams has been limited. However, by using the apparatus for synthesizing polymer nanoparticles according to an embodiment of the present invention, it is possible to synthesize continuous polymer nanoparticles as the synthesis efficiency of nanoparticles is maximized, and mass production is possible. Therefore, the demand for pure polymer nanoparticles that can be used in various fields such as medical care, cosmetics, functional sensors, etc. is drastically increased, and it is advantageous that it can be put to commercialization.

또한, 반응기에 진동을 발생시키는 진동자를 더 구비함으로써, 고분자 수용액 분사 시 진동자에 의한 진동이 더해져 수용액 입자가 더욱 잘게 쪼개질 수 있다. 따라서, 전자빔의 투과 깊이가 더욱 증대되어 고분자 나노입자 합성 효율이 극대화되는 효과가 있다.Further, by further including a vibrator that generates vibration in the reactor, vibrations due to the vibrator are added to the polymer aqueous solution when spraying the aqueous polymer solution, so that the aqueous solution particles can be more finely divided. Therefore, the penetration depth of the electron beam is further increased, and the polymer nanoparticle synthesis efficiency is maximized.

아울러, 반응기 내로 분사되기 전에 고분자 수용액의 온도를 반응기 내부의 온도와 유사하게 가열하는 프리히터를 더 구비함으로써, 더욱 균일한 고분자 나노입자 합성이 가능한 효과가 있다.In addition, by further providing a preheater for heating the temperature of the polymer aqueous solution similar to the temperature inside the reactor before injecting into the reactor, more uniform polymer nanoparticles can be synthesized.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고분자 나노입자 합성장치의 개략구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic block diagram of an apparatus for synthesizing polymer nanoparticles according to an embodiment of the present invention; FIG.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고분자 나노입자 합성장치의 개략구성도이다. 이하, 본 발명의 기술적 사상을 도 1을 참고하여 더욱 구체적으로 설명한다.1 is a schematic block diagram of an apparatus for synthesizing polymer nanoparticles according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described in more detail with reference to Fig.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the technical concept of the present invention, are incorporated in and constitute a part of the specification, and are not intended to limit the scope of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 고분나 나노입자 합성장치는 크게 저장탱크(10), 반응기(20), 미세 물입자 제조수단(30), 전자빔 조사기(40), 가스공급기(50) 및 수집탱크(60)를 포함하여 이루어진다.As shown, the apparatus for synthesizing high molecular weight or nanoparticles according to an embodiment of the present invention includes a storage tank 10, a reactor 20, a fine water particle producing means 30, an electron beam irradiator 40, a gas feeder 50) and a collection tank (60).

저장탱크(10)는 고분자 수용액이 저장되는 저장조이며, 여기서 고분자 수용액은 합성하고자 하는 고분자 나노입자 원료가 포함된 수용액이다. 상기 저장탱크(10)는 고분자 수용액을 압축된 상태로 보관하여 고분자 수용액이 반응기(20) 내에 미세 물입자 형태로 분사되는 것을 용이하게 할 수 있다.The storage tank 10 is a reservoir in which a polymer aqueous solution is stored, wherein the polymer aqueous solution is an aqueous solution containing a polymer nanoparticle raw material to be synthesized. The storage tank 10 may store the aqueous polymer solution in a compressed state to facilitate injection of the aqueous polymer solution into the reactor 20 in the form of fine water particles.

또한, 반응기(20)는 유입된 고분자 수용액에 전자빔이 조사되면 고분자 나노입자가 합성되는 용기이다. 따라서, 반응기(20)는 저장탱크(10)로부터 수용액이 유입되는 유입단을 포함하며, 내부에 일정 크기의 반응 공간이 형성된다.The reactor 20 is a container in which the polymer nanoparticles are synthesized when an electron beam is irradiated to the introduced polymer aqueous solution. Accordingly, the reactor 20 includes an inlet end through which the aqueous solution flows from the storage tank 10, and a reaction space of a predetermined size is formed therein.

본 발명에서 반응기(20)의 재질을 한정하고 있지 않으나, 열이나 전기 전도도가 낮아 온도 및 방사선 등에 의해 부피 등의 변형이 없으며, 화학반응이 잘 일어나지 않는 물질을 사용하는 것이 좋다. 상기 물질의 예로 티타늄, 스테인레스 또는 이들의 합금 등을 들 수 있다.In the present invention, the material of the reactor 20 is not limited. However, it is preferable to use a material which is low in heat or electric conductivity and does not deform due to temperature, radiation or the like and does not chemically react. Examples of the material include titanium, stainless steel, and alloys thereof.

아울러, 도면에 도시하지는 않았으나, 전자빔 조사기(40)와 대향되는 반응기(20)의 일면에는 개구부가 형성되되, 내부로 전자빔 투과가 가능하도록 하는 윈도우가 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 윈도우의 재질은 전자빔에 의해 손상되지 않으면서 그 전자빔을 투과시킬 수 있는 성질을 가지면 어느 것이나 사용가능하다.Although not shown in the drawing, an opening is formed on one surface of the reactor 20 facing the electron beam irradiator 40, and it is preferable that a window is formed so that an electron beam can be transmitted to the inside. At this time, any material can be used as long as the material of the window has a property of being able to transmit the electron beam without being damaged by the electron beam.

또한, 저장탱크(10)와 반응기(20)의 유입단은 이송라인(11)을 통해 연결되며, 도면상에 도시하지는 않았으나 이송라인(11) 상에는 펌프(미도시)가 구비되어 수용액을 반응기(20)로 펌핑하여 이송할 수 있다.The inlet end of the storage tank 10 and the reactor 20 are connected through a transfer line 11. Although not shown in the drawing, a pump (not shown) is provided on the transfer line 11, 20). ≪ / RTI >

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 고분자 나노입자 합성장치는 제어부(미도시)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 제어부는 이송라인(11) 상에 구비된 상기 펌프의 동작을 제어하여 고분자 수용액의 이송량을 적절하게 제어할 수 있다.The apparatus for synthesizing polymer nanoparticles according to an embodiment of the present invention may further include a controller (not shown). The control unit controls the operation of the pump provided on the transfer line 11 to appropriately control the transfer amount of the polymer aqueous solution.

또, 전자빔 조사기(40)는 반응기(20) 외부에 구비되어 전자빔을 조사하는 장치로, 상술한 바와 같이 반응기(20)의 적어도 일면에 대향되는 위치에 구비된다.The electron beam irradiator 40 is provided outside the reactor 20 and irradiates an electron beam. The electron beam irradiator 40 is disposed at a position opposite to at least one surface of the reactor 20 as described above.

아울러, 미세 물입자 제조수단(30)은 수용액이 반응기(20) 내부로 분사되도록 하는 수단으로, 상기 반응기(20)의 유입단 상에 구비될 수 있다. 고분자 수용액은 미세 물입자 제조수단(30)에 의해 종래와 같이 반응기(20) 내로 액체 상태로 흘러 주입되는 것이 아니라, 안개(wet fog)와 같은 미세한 물입자 형태로 잘게 쪼개져 분산되게 된다.In addition, the fine water particle production means 30 may be provided on the inlet end of the reactor 20 as means for spraying the aqueous solution into the reactor 20. The aqueous polymer solution is not injected into the reactor 20 in a liquid state by the fine water particle production means 30 as in the conventional art but is finely divided and dispersed in the form of fine water particles such as a wet fog.

전자빔의 투과 깊이는 공기중과 수중에서 약 1000배 정도 차이가 있다. 구체적으로, 1MeV 에너지를 갖는 전자빔의 경우 공기중에서 투과 깊이는 4.08m이지만, 수중에서는 4.37mm에 불과하며, 0.1MeV 에너지를 갖는 전자빔의 경우 공기중에서 투과 깊이가 0.13m이고, 수중에서는 0.14mm이다.The penetration depth of the electron beam is about 1000 times different in air and water. Specifically, in the case of an electron beam having 1 MeV energy, the depth of penetration is 4.08 m in air but only 4.37 mm in water. In the case of an electron beam having 0.1 MeV energy, the depth of penetration is 0.13 m in air and 0.14 mm in water.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 고분자 나노입자 합성장치는 미세 물입자 제조수단(30)을 이용하여 반응기(20) 내부의 고분자 수용액이 잘게 부서져 미세 물입자가 되어 공기와 같이 낮은 밀도로 존재하도록 한다. 이와 같이 반응기(20) 내부 수용액이 안개와 같은 상태로 유지되고 있는 상태에서 전자빔이 조사되면 전자빔의 투과 깊이가 증대되어, 월등히 많은 고분자 수용액이 전자빔에 의해 반응할 수 있게 된다. 결과적으로 고분자 나노입자 합성 효율이 매우 향상되는 효과가 있다.Therefore, in the apparatus for synthesizing polymer nanoparticles according to an embodiment of the present invention, the polymer aqueous solution in the reactor 20 is finely crushed to form fine water particles using the fine water particle production means 30, . When the electron beam is irradiated in the state in which the aqueous solution in the reactor 20 is maintained in the state of mist, the depth of penetration of the electron beam is increased, and much higher aqueous solution of the polymer can be reacted by the electron beam. As a result, the synthesis efficiency of polymer nanoparticles is greatly improved.

즉, 종래에는 수용액 상에 전자빔을 조사함에 따라 전자빔이 투과되는 깊이가 작아 나노입자 합성 효율이 떨어질 수밖에 없었으며, 합성 효율을 높이기 위해서는 전자빔의 에너지를 높일 수밖에 없었다. 결국 전자빔을 가속시키기 위해 시설의 규모 또한 상당히 커져 상용화에 있어 매우 큰 제약이 따르는 문제가 있었다.In other words, conventionally, as the electron beam is irradiated onto the aqueous solution, the depth through which the electron beam is transmitted is inevitably low, and the nanoparticle synthesis efficiency is inferior. In order to increase the synthesis efficiency, the energy of the electron beam has to be increased. As a result, the size of the facility for accelerating the electron beam has been considerably increased, which has caused a great restriction in commercialization.

그러나, 본 발명에서는 상술한 바와 같이 미세 물입자 제조수단(30)을 이용해 반응기(20) 내부에 수용액이 미세 물입자 상태로 존재하여 전자빔의 투과 깊이가 종래에 비해 훨씬 증대됨에 따라, 비교적 낮은 에너지의 전자빔을 조사하더라도 용이하게 고분자 나노입자 합성이 가능하다.However, in the present invention, since the aqueous solution is present in the form of fine water particles inside the reactor 20 by using the means for producing fine water particles 30 as described above, the depth of penetration of the electron beam is much higher than that of the prior art, The polymer nanoparticles can be easily synthesized even when the electron beam is irradiated.

즉, 종래에는 전자빔의 물리적 특성 및 한계로 인해 대량 연속공정 기술을 확보하지 못하여 전자빔을 이용하여 합성된 고분자 나노입자를 상용화하는데 한계가 있었다. 그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 고분자 나노입자 합성장치를 이용하면 고분자 나노입자 합성 효율이 극대화됨에 따라 연속적인 합성도 가능하여 대량 생산이 가능하다.That is, conventionally, due to the physical characteristics and limitations of the electron beam, mass continuous process technology can not be secured, and commercialization of polymer nanoparticles synthesized using electron beams has been limited. However, when the polymer nanoparticle synthesis apparatus according to an embodiment of the present invention is used, the synthesis efficiency of the polymer nanoparticles is maximized, so that continuous synthesis is possible and mass production is possible.

따라서, 의료, 화장품, 기능성 센서 등 다양한 분야에 활용 가능한 순수 고분자 나노입자의 수요처는 획기적으로 늘어나, 상용화에 바짝 다가설 수 있는 장점이 있다.Therefore, the demand for pure polymer nanoparticles that can be used in various fields such as medical care, cosmetics, functional sensors, etc. is drastically increased, and it is advantageous that it can be put to commercialization.

마지막으로, 가스공급기(50)는 반응기(20) 내부로 가스를 공급하여 반응기(20) 내에 가스분위기를 조성하는 역할을 한다. 상기 가스는 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe) 및 라돈(Rn) 등의 불활성기체(Inertgas), 질소(N) 및 이들의 혼합물일 수 있다.Finally, the gas supplier 50 serves to supply a gas into the reactor 20 to create a gas atmosphere in the reactor 20. The gas may be an inert gas (Inertgas) such as helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe) have.

이때, 가스공급기(50)로부터 공급되는 가스도 상기 수용액과 마찬가지로 반응기(20) 내부로 확산 분사되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the gas supplied from the gas supplier (50) is also diffused into the reactor (20) like the aqueous solution.

또한, 상기 제어부는 가스이송라인(51) 상에 구비된 밸브(미도시)와 연결되어 공급되는 가스의 양을 적절하게 제어할 수 있다. 이때, 공급되는 가스의 양은 가장 크게 반응기(20) 내 반응 공간의 크기에 따라 달라질 수 있으며, 반응기(20) 내부 온도 및 고분자 나노입자의 종류 등에 따라서도 달라질 수 있다. In addition, the control unit may be connected to a valve (not shown) provided on the gas transfer line 51 to appropriately control the amount of gas to be supplied. At this time, the amount of the supplied gas may vary greatly depending on the size of the reaction space in the reactor 20, and may also vary depending on the internal temperature of the reactor 20 and the kind of the polymer nanoparticles.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 미세 물입자 제조수단(30)은 반응기 내부로 고분자 수용액을 일정 크기로 쪼개어 미세 물입자 형태로 분출하도록 하는 장치이면, 제한없이 선택하여 사용 가능하다.Meanwhile, the fine water particle production means 30 according to an embodiment of the present invention can be selected and used without limitation as long as it is a device for dividing the polymer aqueous solution into a predetermined size into the reactor and ejecting it in the form of fine water particles.

일예로, 상기 미세 물입자 제조수단(30)은 반응기(20)의 유입단 내에 체결되는 기둥 형상이되, 고분자 수용액이 유입되는 일측과 분사 토출되는 타측을 관통하는 일정 길이의 유로가 형성된 부재이며, 상기 가스이송라인(51)의 유출단이 상기 유로와 연통된 구조일 수 있다. 이때, 가스는 고압으로 압축된 가스인 것이 바람직하다.For example, the fine water particle production means 30 is a member having a columnar shape to be fastened in an inlet end of the reactor 20, and is a member having a flow path of a predetermined length passing through one side from which the aqueous polymer solution flows and the other side from which the spray is discharged , And the outflow end of the gas transfer line (51) communicates with the flow path. At this time, the gas is preferably a gas compressed at a high pressure.

미세 물입자 제조수단(30)의 유로 상에서 가스와 고분자 수용액이 교반된 후 반응기(20) 내부로 분사될 때, 상기 가스가 급격히 팽창함에 따라 고분자 수용액이 미세 입자 형태로 부서져 분사되는 원리이다. 이와 같은 구조로 형성될 경우, 고분자 수용액이 가스와 혼합됨에 따라 분사되는 미세 물입자의 크기를 더욱 작게 할 수 있는 효과가 있다.When the gas and the aqueous polymer solution are stirred on the flow path of the fine water particle production means 30 and then injected into the reactor 20, the polymer aqueous solution is broken into fine particles as the gas expands rapidly. When such a structure is formed, the size of the fine water particles injected as the polymer aqueous solution is mixed with the gas can be further reduced.

그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 가스이송라인(51)의 유출단은 미세 물입자 제조수단(30)과 연통되지 않고 별도로 확산기(미도시)를 통해 반응기(20) 내부로 가스가 확산 분사될 수도 있다.However, the present invention is not limited to this, and the outflow end of the gas transfer line 51 is not communicated with the fine water particle production means 30 but is diffused into the reactor 20 through a diffuser (not shown) May be sprayed.

이와 같이, 가스공급기(50)의 압축 가스를 이용하지 않는 경우 미세 물입자 제조수단(30)은 다른 구조로 설계될 수 있다. 일예로, 상기 유로가 직경이 매우 작게 형성되되 나선형으로 회전하는 형태로 형성될 수 있다. 저장탱크(10) 내의 고분자 수용액이 고압펌프에 의해 고압으로 토출되어 미세 물입자 제조수단(30)으로 유입되면, 미세 물입자 제조수단(30)의 유로를 통과함에 있어서 회전하게 된다. 이는 원심력에 의해 액체가 팽창하도록 하는 원리를 이용하여 미세 물입자를 생성하는 것이다.As described above, when the compressed gas of the gas feeder 50 is not used, the fine water particle production means 30 can be designed to have a different structure. For example, the flow path may be formed to have a very small diameter and to be spirally rotated. When the polymer aqueous solution in the storage tank 10 is discharged at a high pressure by the high pressure pump and flows into the fine water particle production means 30, the polymer aqueous solution rotates while passing through the flow path of the fine water particle production means 30. This is to generate fine water particles using the principle that the liquid expands by the centrifugal force.

이때, 유로의 타측단에 다수의 미세 홀을 형성한다면, 더욱 작은 크기의 미세 물입자로 분사가 가능하게 된다.At this time, if a large number of fine holes are formed on the other side of the flow path, the fine particles can be sprayed with smaller size fine particles.

또는, 상술한 구조 외에도 미세 물입자 제조수단(30)은 흔히 사용되고 있는 분사 노즐 등을 이용할 수 있음은 물론이다. 이때, 분사 노즐은 안개 형상의 액적을 생성하는 포그 노즐이며 분사되는 액적은 평균 50마이크론 이하의 입경일 수 있다. Alternatively, in addition to the above-described structure, it is needless to say that a spray nozzle or the like which is commonly used can be used for the fine water particle production means 30. At this time, the injection nozzle is a fog nozzle which generates foggy droplets, and the droplet to be injected may be a particle size of 50 microns or less on average.

마지막 예로서, 미세 물입자 제조수단(30)으로 가습기 등에 사용되는 진동자를 이용할 수 있다. 이 경우 물 입자를 거의 증기상태로 배출할 수 있으며, 전자빔의 투과깊이 또한 높일 수 있다. 이때 물 입자의 액적은 거의 나노사이즈 이하일 수 있다.As a final example, a vibrator used for a humidifier or the like may be used for the fine water particle production means 30. In this case, the water particles can be discharged in a substantially vapor state, and the depth of penetration of the electron beam can also be increased. At this time, the droplet of the water particle can be almost nano-sized or less.

이와 더불어, 본 발명의 일실시예에 따른 고분자 나노입자 합성장치는 반응기(20)의 내벽 및/또는 외벽의 일정 영역에 부착 설치되어 진동을 발생시키는 진동자(미도시)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.In addition, the apparatus for synthesizing polymer nanoparticles according to an embodiment of the present invention may further include a vibrator (not shown) attached to a certain region of the inner wall and / or outer wall of the reactor 20 to generate vibration .

진동자는 필요에 따라 반응기(20)의 일정 위치에 단수 또는 복수개가 구비되어 진동을 일으키는 구성으로, 진동자 또한 제어부에 의해 진동의 세기가 조절될 수 있다.The vibrator may be provided with a single or a plurality of vibrators at a predetermined position of the reactor 20 as needed, so that the intensity of vibration can be controlled by the vibrator and the control unit.

진동자에 의해 발생된 진동은 고분자 수용액이 반응기(20) 내부로 분사되어 미세 물입자 상태가 될 때, 미세 물입자의 크기를 줄인다.The vibration generated by the vibrator reduces the size of the fine water particles when the polymer aqueous solution is injected into the reactor 20 to become a fine water particle state.

즉, 고분자 수용액 분사 시 진동자에 의한 진동이 더해져 수용액 입자가 더욱 잘게 쪼개짐에 따라, 전자빔의 투과 깊이가 더욱 증대되어 고분자 나노입자 합성 효율이 극대화되는 효과가 있다.That is, when the aqueous polymer solution is sprayed, vibrations due to the vibrator are added, and as the aqueous solution particles are finely divided, the penetration depth of the electron beam is further increased, thereby maximizing the synthesis efficiency of the polymer nanoparticles.

또한, 도시된 것처럼, 본 발명의 고분자 나노입자 합성장치는 반응기(20)의 하단부가 수집탱크(60)와 연결되어, 반응기(20) 내부의 합성된 고분자 나노입자가 이송라인(21)으로 연결된 수집탱크(60)에 모이도록 한다.As shown in the figure, the polymer nanoparticle synthesis apparatus of the present invention has a structure in which the lower end of the reactor 20 is connected to the collection tank 60 so that the synthesized polymer nanoparticles in the reactor 20 are connected to the transfer line 21 To be collected in the collection tank (60).

이때, 도시된 바와 같이 반응기(20) 하부의 일부 영역은 하방으로 갈수록 단면적이 좁아지는 형상인 것이 바람직하다. 따라서, 반응기(20) 내부에서 합성된 고분자 나노입자는 반응기(20)의 하단의 유출구 부근으로 모이게 되고, 용이하게 수집탱크(60)에 수집될 수 있다.At this time, as shown in the figure, it is preferable that a part of the lower part of the reactor 20 has a shape in which the cross-sectional area becomes narrower downward. Therefore, the polymer nanoparticles synthesized in the reactor 20 are collected near the outlet of the lower end of the reactor 20, and can be easily collected in the collection tank 60.

또한, 본 발명의 고분자 나노입자 합성장치는 반응기(20) 내의 미반응된 수용액을 회수하여 저장탱크(10)로 이송하는 회수라인(22)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.The apparatus for synthesizing polymer nanoparticles of the present invention may further comprise a recovery line 22 for recovering unreacted aqueous solution in the reactor 20 and transferring the unreacted aqueous solution to the storage tank 10.

이때, 생성된 나노입자가 겔(고체)이고 미반응된 수용액은 액체이므로, 고체와 액체를 분리하는 필터 또는 다중필터를 이용함으로써, 나노입자와 미반응된 수용액을 쉽게 분리할 수 있다.At this time, since the generated nanoparticles are a gel (solid) and the unreacted aqueous solution is a liquid, it is possible to easily separate the nanoparticles from the unreacted aqueous solution by using a filter or a multi filter for separating solid and liquid.

한편, 고분자 나노입자의 합성 효율을 더욱 높이기 위해서는 반응기(20) 내로 유입되는 고분자 수용액의 온도도 적절히 제어되는 것이 바람직하다. 저장탱크(10)는 상온에 위치됨에 따라 내부의 고분자 수용액의 온도는 반응기(20) 내부 온도보다 낮다.In order to further increase the synthesis efficiency of the polymer nanoparticles, the temperature of the polymer aqueous solution flowing into the reactor 20 is preferably controlled appropriately. The temperature of the aqueous polymer solution inside the storage tank 10 is lower than the internal temperature of the reactor 20 as the storage tank 10 is located at room temperature.

따라서, 비교적 낮은 온도의 고분자 수용액이 반응기(20) 내부로 분사 유입되면, 새로 유입되는 미세 물입자와 반응기(20) 내에서 소정 시간 머무른 미세 물입자들 사이 즉, 반응기(20) 상부와 하부의 미세 물입자들 간의 온도차가 발생한다. 이와 같은 온도 차이는 균일한 고분자 나노입자 합성을 어렵게 하는 문제로 이어진다.Therefore, when the polymer aqueous solution having a relatively low temperature is injected into the reactor 20, the newly introduced fine water particles and the fine water particles staying in the reactor 20 for a predetermined time, that is, A temperature difference occurs between the fine water particles. This temperature difference leads to a problem that makes it difficult to synthesize uniform polymer nanoparticles.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 고분자 나노입자 합성장치는 저장탱크(10)와 상기 반응기(20) 사이의 이송라인(11) 상에 설치되어, 상기 수용액을 일정 온도까지 가열하는 프리히터(70)를 더 포함하여 이루어진다. 프리히터(70)를 통해 반응기(20) 내로 분사되기 전에 고분자 수용액의 온도를 반응기(20) 내부의 온도와 유사하게 가열함으로써, 더욱 균일한 고분자 나노입자 합성이 가능하다.The apparatus for synthesizing polymer nanoparticles according to an embodiment of the present invention includes a preheater (not shown) provided on the transfer line 11 between the storage tank 10 and the reactor 20 for heating the aqueous solution to a predetermined temperature 70). By heating the temperature of the polymer aqueous solution similar to the temperature inside the reactor 20 before being injected into the reactor 20 through the preheater 70, more uniform polymer nanoparticles can be synthesized.

이때, 프리히터(70)는 도시된 것처럼 이송라인(11)의 외부에 일정 길이로 구비되어 발열하는 발열체일 수 있으며, 외부 온도 및 온도센서(90)의 센싱값을 바탕으로 온도제어가 가능하도록 제어부와 연결되는 것이 바람직하다. 그러나, 프리히터(70) 또한 상기 히터(80)와 마찬가지로, 이송라인(11) 내를 유동하는 고분자 수용액을 일정 온도로 가열하기 위한 것이면 다양하게 선택되어 사용될 수 있다.At this time, the preheater 70 may be a heating element provided at a predetermined length outside the transfer line 11 as shown in the figure, and may be temperature-controlled based on the external temperature and the sensing value of the temperature sensor 90 And is preferably connected to the control unit. However, as in the case of the heater 80, the preheater 70 may be selected and used variously as long as it is for heating the aqueous polymer solution flowing in the transfer line 11 to a predetermined temperature.

한편, 고분자 나노입자 합성을 위해 다양한 공정 조건들이 적절하게 설정되어야만 일정한 크기를 갖는 재현성 있는 고분자 나노입자 합성이 가능하다.In order to synthesize polymer nanoparticles, it is necessary to set various process conditions appropriately, so that it is possible to synthesize a reproducible polymer nanoparticle having a certain size.

즉, 반응기(20) 내로 분사되는 미세 물입자의 크기, 반응기(20) 내의 온도, 가스분위기 조성을 위한 가스 유입량, 전자빔의 조사 에너지 등이 일정하게 유지되도록 하되, 가장 높은 합성 수율을 얻을 수 있는 조건으로 설정하는 것이 바람직하다.That is, the size of the fine water particles injected into the reactor 20, the temperature in the reactor 20, the gas inflow amount for forming the gas atmosphere, and the irradiation energy of the electron beam are kept constant, .

이를 위해, 반응기(20) 내부 온도를 조절하기 위한 히터(80) 및 반응기(20) 내부 온도 측정을 위한 온도센서(90)가 구비되는 것이 바람직하다. 도면상에는 히터(80)가 반응기(20)의 외벽면의 일정 영역에 구비된 형태로 나타내었으나 히터(80)의 위치는 반응기(20)의 내벽면, 내측 공간 등 다양하게 설치될 수 있는 등 반응기(20) 내부 온도 조절이 가능한 것이면 제한없이 이용 가능하다. 마찬가지로 히터(80)의 크기, 형태 및 동작 방식에도 제한이 없으며, 일예로 반응기(20) 외부에 소정 횟수 감겨 전기가 인가됨에 따라 발열하는 열선일 수 있다.For this purpose, it is preferable that a heater 80 for controlling the internal temperature of the reactor 20 and a temperature sensor 90 for measuring the internal temperature of the reactor 20 are provided. Although the heater 80 is illustrated as being provided in a certain region of the outer wall surface of the reactor 20, the position of the heater 80 may be variously installed, such as the inner wall surface of the reactor 20, (20) can be used without restriction as long as the internal temperature can be adjusted. There is no limitation on the size, shape, and operating mode of the heater 80. For example, the heater 80 may be wound with a predetermined number of times to generate heat as electricity is applied thereto.

아울러, 상기 제어부가 온도센서(90)에 의해 센싱된 반응기(20) 내부의 온도를 바탕으로 히터(80)의 발열 온도를 제어하여 반응기(20) 내부 온도를 일정하게 유지시키도록 할 수 있다.The control unit may control the heating temperature of the heater 80 based on the temperature inside the reactor 20 sensed by the temperature sensor 90 to maintain the internal temperature of the reactor 20 constant.

구체적으로, 반응기(20) 내부의 온도는 주입되는 조사 대상 시료의 종류 및 조사 목적에 따라 다를 수 있으나, 40 내지 100 ℃, 바람직하게는 60 내지 80℃, 더욱 바람직하게는 50 내지 70℃일 수 있다. 특히 반응기(20) 내부의 온도는 제조되는 나노입자의 크기에 영향을 줄 수 있으며 상기 온도가 40℃ 미만인 경우 나노입자 생성되나 나노입자 사이즈의 균일도가 좋지 못하며, 100℃ 초과인 경우 물이 증발하여 고분자 농도의 증가로 인해 벌크한 입자가 형성될 수 있다. Specifically, the temperature inside the reactor 20 may vary depending on the kind of the sample to be irradiated and the purpose of irradiation, but may be 40 to 100 캜, preferably 60 to 80 캜, more preferably 50 to 70 캜 have. Particularly, the temperature inside the reactor 20 can affect the size of the nanoparticles to be produced. If the temperature is lower than 40 ° C., nanoparticles are formed but the nanoparticle size uniformity is not good. When the temperature is higher than 100 ° C., Bulk particles can be formed due to an increase in polymer concentration.

전자빔 조사기(40)의 조사 에너지는 그 크기가 클수록 반응이 빠르고 균일해지는 장점이 있으나, 이 경우 전자빔 조사기(40)가 커져야 하므로 전체적인 고분자 나노입자 합성장치의 부피가 커지게 된다.The irradiation energy of the electron beam irradiator 40 is advantageous in that the reaction speed becomes faster and more uniform as the irradiation energy increases. However, in this case, the electron beam irradiator 40 must be enlarged to increase the volume of the whole polymer nano particle synthesizer.

이를 고려하여, 전자빔은 0.2 ~ 0.3 MeV에서 1 내지 50kGy의 세기로 조사될 수 있다. 전자빔 조사량이 1 kGy 미만인 경우 가교가 제대로 일어나지 않으며, 50 kGy를 초과하는 경우 제조되는 고분자 나노입자의 입자 크기가 커지고, 입자 분포가 균일하지 못할 수 있다. 또한 본 발명에서 방사선의 조사 시간은 한정하고 있지 않으며, 흡수에너지의 양에 따라 조사시간을 결정할 수 있다. 예를 들면, 1 ㎃의 전류에서 20초를 조사하는 경우 2 ㎃의 전류에서는 10초 조사하여 진행할 수 있다.Taking this into consideration, the electron beam can be irradiated at an intensity of 0.2 to 0.3 MeV at 1 to 50 kGy. When the electron beam dose is less than 1 kGy, the crosslinking does not occur properly. If the electron beam dose is more than 50 kGy, the particle size of the polymer nanoparticles produced may become larger and the particle distribution may not be uniform. In the present invention, the irradiation time of the radiation is not limited, and the irradiation time can be determined according to the amount of the absorbed energy. For example, when irradiating for 20 seconds at a current of 1 mA, it can proceed for 10 seconds at a current of 2 mA.

또한, 반응기 내로 분사되는 미세 물입자 형태의 고분자 수용액은 합성될 고분자 나노입자의 크기에 따라 달라질 수 있으나, 수 나노 내지 수백 나노의 직경, 바람직하게는 10 ~ 100 나노의 직경인 것이 바람직하다. 만약, 미세 물입자의 크기가 수 나노 이하인 경우, 효과적으로 전자빔을 흡수할 수 없을 수 있으며, 미세 물입자의 크기가 수백 나노를 초과하면 전자빔의 투과 깊이가 감소되어 고분자 나노입자 합성 효율이 감소 될 수 있고, 또한 응집효과에 의해 원하는 크기의 나노입자를 합성할 수 없게 된다.In addition, the aqueous polymer solution in the form of fine water particles injected into the reactor may vary depending on the size of the polymer nanoparticles to be synthesized, but is preferably a diameter of several nanometers to several hundred nanometers, and preferably a diameter of 10-100 nanometers. If the size of the fine water particles is less than several nanometers, it may not be possible to effectively absorb the electron beam. If the size of the fine water particles exceeds several hundred nanometers, the penetration depth of the electron beam may be reduced and the efficiency of synthesizing the polymer nanoparticles may be decreased And the nanoparticles of a desired size can not be synthesized due to the coagulation effect.

이하, 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 고분자 나노입자 합성장치를 이용하여 고분자 나노입자를 합성하는 방법을 단계적으로 설명한다.Hereinafter, a method for synthesizing polymer nanoparticles using the apparatus for synthesizing polymer nanoparticles according to one embodiment of the present invention will be described step by step.

본 발명의 일실시예에 따른 고분자 나노입자 합성방법은 크게 분사 단계 및 합성 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.The method of synthesizing polymer nanoparticles according to an embodiment of the present invention may include a spraying step and a synthesis step.

분사 단계는 고분자 수용액을 미세 물입자 형태로 연속적으로 분사하는 단계이며, 합성 단계는 미세 물입자 형태로 존재하는 상기 고분자 수용액에 전자빔을 조사하여 고분자 나노입자를 연속적으로 합성하는 단계이다.The injection step is a step of continuously spraying the polymer aqueous solution in the form of fine water particles. In the synthesis step, the polymer nanoparticles are continuously synthesized by irradiating the polymer aqueous solution present in the form of fine water particles with an electron beam.

구체적으로, 분사 단계는 저장탱크(10)에 저장되어 있는 고분자 수용액을 반응기(20) 내로 주입시키되, 미세 물입자 제조수단(30)을 이용하여 분사하여 주입시킨다. 이와 같이 분사 단계(S100)를 통해 반응기(20) 내부의 고분자 수용액은 미세 물입자 형태가 되어 공기와 같은 낮은 밀도로 존재하게 된다.Specifically, the injection step injects the polymer aqueous solution stored in the storage tank 10 into the reactor 20, and injects the injected water using the fine water particle production means 30. Thus, the aqueous polymer solution inside the reactor 20 through the injection step S100 is in the form of fine water particles and exists at a low density such as air.

이후, 합성 단계에서 반응기(20) 외부에 구비된 전자빔 조사기(40)를 이용하여 상기 고분자 수용액에 전자빔을 조사한다. 이때, 반응기(20) 내부의 고분자 수용액이 안개와 같은 상태로 유지되고 있기 때문에, 전자빔이 마치 공기중에 조사되는 것처럼 깊게 투과될 수 있다. 따라서, 훨씬 많은 고분자 수용액 미세 입자들이 전자빔에 의해 반응할 수 있으므로, 고분자 나노입자의 합성 수율도 매우 향상된다. 이후, 합성된 고분자 나노입자들은 수집탱크(60)로 수집된다.Thereafter, an electron beam is irradiated to the polymer aqueous solution by using an electron beam irradiator 40 provided outside the reactor 20 in the synthesis step. At this time, since the polymer aqueous solution in the reactor 20 is kept in the same state as the mist, the electron beam can penetrate deeply as if it is irradiated in the air. Therefore, much higher polymer aqueous solution fine particles can be reacted by the electron beam, so that the synthesis yield of the polymer nanoparticles is greatly improved. Thereafter, the synthesized polymer nanoparticles are collected in a collection tank 60.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 합성방법은 분사 단계이전에 상기 고분자 수용액을 일정 온도로 가열하는 예열 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the synthesis method according to an embodiment of the present invention preferably further includes a preheating step of heating the aqueous polymer solution to a predetermined temperature before the injection step.

즉, 고분자 수용액이 이송라인(11)을 유동하여 반응기(20)로 유입되기 이전에, 상기 이송라인(11) 상에 설치된 프리히터(70)를 이용하여 일정 온도로 예열되는 것이다. 이와 같이, 고분자 수용액을 미리 반응기(20) 내부 온도와 유사한 온도로 가열함으로써, 반응기(20) 내의 고분자 수용액 입자들의 온도 분포가 균일해진다. 따라서, 고분자 나노입자의 합성 효율이 증대될 뿐만 아니라 합성된 고분자 나노입자의 크기로 균일해지는 효과가 있다.That is, before the aqueous polymer solution flows through the transfer line 11 and flows into the reactor 20, the preheater 70 is preheated to a predetermined temperature using the preheater 70 provided on the transfer line 11. Thus, by heating the aqueous polymer solution to a temperature similar to the internal temperature of the reactor 20 in advance, the temperature distribution of the polymer aqueous solution particles in the reactor 20 becomes uniform. Therefore, not only the synthesis efficiency of the polymer nanoparticles is increased but also the size of the synthesized polymer nanoparticles is uniformized.

또한, 분사 단계에서 고분자 수용액 분사 시 진동자에 의해 발생되는 진동이 더해지면, 고분자 수용액이 더욱 작은 크기로 부서져 반응기(20) 내로 주입될 수 있다. 결과적으로 전자빔의 투과 깊이가 더욱 증대됨에 따라 고분자 나노입자 합성 효율이 극대화되는 효과가 있다.In addition, when the vibration generated by the vibrator is added at the injection stage in injecting the polymer aqueous solution, the aqueous polymer solution may be broken into a smaller size and injected into the reactor 20. As a result, the penetration depth of the electron beam is further increased, thereby maximizing the synthesis efficiency of the polymer nanoparticles.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

10 : 저장탱크
11 : 고분자 수용액 이송라인
20 : 반응기
21 : 고분자 나노입자 이송라인
22 : 회수라인
30 : 미세 물입자 제조수단
40 : 전자빔 조사기
50 : 가스공급기
51 : 가스이송라인
60 : 수집탱크
70 : 프리히터
80 : 히터
90 : 온도센서
10: Storage tank
11: Polymer aqueous solution transfer line
20: Reactor
21: Polymer nanoparticle transfer line
22: recovery line
30: Means for producing fine water particles
40: electron beam irradiator
50: gas supply
51: Gas transfer line
60: Collection tank
70: Preheater
80: Heater
90: Temperature sensor

Claims (8)

전자빔을 이용한 고분자 나노입자 합성장치로서,
고분자 수용액이 저장되는 저장탱크;
상기 저장탱크로부터 상기 고분자 수용액이 유입되는 유입단을 포함하며, 상기 유입된 고분자 수용액에 전자빔이 조사되면 고분자 나노입자가 합성되는 반응기;
상기 고분자 수용액이 상기 반응기 내부로 분사되어 미세 물입자 상태가 되도록 하는 미세 물입자 제조수단; 및
상기 반응기에 전자빔을 조사하는 전자빔 조사기;
를 포함하여 이루어지는 전자빔 조사에 의한 고분자 나노입자 합성장치.
As an apparatus for synthesizing polymer nanoparticles using an electron beam,
A storage tank for storing a polymer aqueous solution;
A reactor in which the polymer nanoparticles are synthesized when an electron beam is irradiated to the introduced aqueous polymer solution, the reactor comprising an inlet end into which the aqueous polymer solution flows from the storage tank;
A fine water particle production means for spraying the aqueous polymer solution into the reactor to form a fine water particle state; And
An electron beam irradiator for irradiating the electron beam to the reactor;
Wherein the polymer nanoparticles are synthesized by electron beam irradiation.
제 1항에 있어서,
상기 저장탱크와 상기 반응기 사이의 이송라인 상에 설치되어, 상기 고분자 수용액을 일정 온도까지 가열하는 프리히터;
를 더 포함하여 이루어지는 전자빔 조사에 의한 고분자 나노입자 합성장치.
The method according to claim 1,
A preheater installed on a transfer line between the storage tank and the reactor for heating the polymer aqueous solution to a predetermined temperature;
Wherein the polymer nanoparticle synthesizing apparatus further comprises an electron beam irradiation apparatus.
제 1항에 있어서,
상기 반응기의 내벽 또는 외벽의 일정 영역에 부착 설치되어 진동을 발생시키는 진동자;
를 더 포함하여 이루어지는 전자빔 조사에 의한 고분자 나노입자 합성장치.
The method according to claim 1,
A vibrator attached to a certain region of an inner wall or an outer wall of the reactor to generate vibration;
Wherein the polymer nanoparticle synthesizing apparatus further comprises an electron beam irradiation apparatus.
제 1항에 있어서,
상기 반응기 내부로 가스를 공급하는 가스공급기;
을 더 포함하여 이루어지는 전자빔 조사에 의한 고분자 나노입자 합성장치.
The method according to claim 1,
A gas supplier for supplying gas into the reactor;
Wherein the polymer nanoparticle synthesizing apparatus further comprises an electron beam irradiation apparatus.
제 1항에 있어서,
상기 반응기의 내부 또는 벽면 상에 설치되어, 상기 반응기 내부가 일정 온도로 가열되도록 하는 히터; 및
상기 반응기 내부의 온도를 측정하는 온도센서;
를 더 포함하며,
상기 온도센서의 측정값을 바탕으로 상기 히터의 발열 온도가 조절되는 것을 특징으로 하는 전자빔 조사에 의한 고분자 나노입자 합성장치.
The method according to claim 1,
A heater installed inside or on the wall of the reactor to heat the inside of the reactor to a predetermined temperature; And
A temperature sensor for measuring a temperature inside the reactor;
Further comprising:
Wherein the heating temperature of the heater is controlled based on the measured value of the temperature sensor.
전자빔을 이용한 고분자 나노입자 합성방법으로서,
고분자 수용액을 미세 물입자 형태로 연속적으로 분사하는 분사 단계; 및
상기 미세 물입자 형태로 존재하는 상기 고분자 수용액에 전자빔을 조사하여 고분자 나노입자를 연속적으로 합성하는 합성 단계;
를 포함하여 이루어지는 전자빔 조사에 의한 고분자 나노입자 합성방법.
As a method for synthesizing polymer nanoparticles using an electron beam,
A spraying step of continuously spraying the aqueous polymer solution in the form of fine water particles; And
A synthesis step of continuously synthesizing polymer nanoparticles by irradiating the polymer aqueous solution present in the form of fine water particles with an electron beam;
Wherein the polymer nanoparticles are synthesized by electron beam irradiation.
제 6항에 있어서,
상기 미세 물입자 형태의 고분자 수용액은,
수 나노 내지 수십 나노의 직경인 것을 특징으로 하는 전자빔 조사에 의한 고분자 나노입자 합성방법.
The method according to claim 6,
In the aqueous polymer solution in the form of fine water particles,
Wherein the diameter of the polymer nanoparticles is from several nanometers to several tens nanometers.
제 6항에 있어서,
상기 합성 단계에서 조사되는 전자빔은,
1 kGy 내지 50 kGy의 세기인 것을 특징으로 하는 전자빔 조사에 의한 고분자 나노입자 합성방법.
The method according to claim 6,
The electron beam irradiated in the synthesizing step may be,
Wherein the intensity of the electron beam is in the range of 1 kGy to 50 kGy.
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