KR20190046604A - Composite based melamine resin, and oil-water separating materials - Google Patents

Composite based melamine resin, and oil-water separating materials Download PDF

Info

Publication number
KR20190046604A
KR20190046604A KR1020180042049A KR20180042049A KR20190046604A KR 20190046604 A KR20190046604 A KR 20190046604A KR 1020180042049 A KR1020180042049 A KR 1020180042049A KR 20180042049 A KR20180042049 A KR 20180042049A KR 20190046604 A KR20190046604 A KR 20190046604A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
oil
water
particle layer
composite
zinc oxide
Prior art date
Application number
KR1020180042049A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102038387B1 (en
Inventor
이병규
티 비엣 하 쩐
Original Assignee
울산대학교 산학협력단
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 울산대학교 산학협력단 filed Critical 울산대학교 산학협력단
Priority to US16/759,011 priority Critical patent/US20210179797A1/en
Priority to PCT/KR2018/011935 priority patent/WO2019083198A1/en
Publication of KR20190046604A publication Critical patent/KR20190046604A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102038387B1 publication Critical patent/KR102038387B1/en

Links

Images

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
    • C08J9/36After-treatment
    • C08J9/365Coating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/40Devices for separating or removing fatty or oily substances or similar floating material
    • 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
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • 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
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/09Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
    • 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
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2265Oxides; Hydroxides of metals of iron
    • C08K2003/2275Ferroso-ferric oxide (Fe3O4)
    • 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
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/01Magnetic additives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Abstract

The present invention relates to oil-water separating materials and a method for producing the same. The oil-water separating materials include a composite in which a zinc oxide particle layer, which forms a micro-nano structure; a magnetic particle layer that is magnetized; and a fatty acid layer that has a low surface energy, are sequentially formed on the surface of a polyurethane matrix having a porous, foamed structure, and thus are not only excellent in durability, but also have an advantage that the average BET specific surface area and the maximum average absorption amount of oil is large. Further, the composite is lipophilic, superhydrophobic, and super-water repellent, is excellent in oil-water separation efficiency, and is magnetic to facilitate position control and recovery of the composite, and thus can be effectively used as oil-absorption-type, oil-water separating materials used for large-scale oil-water separation such as oil removal from the ocean.

Description

폴리우레탄 기반 복합체 및 이를 포함하는 유수분리용 재료{Composite based melamine resin, and oil-water separating materials}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a polyurethane-based composite and a material for water-

본 발명은 폴리우레탄을 기반으로 하는 복합체 및 이를 포함하는 유수분리용 재료에 관한 것이다.The present invention relates to a polyurethane-based composite and a material for water-diluting comprising the same.

최근 환경문제가 크게 부각됨에 따라 수중에 존재하는 오염물질을 제거하기 위한 유수 분리 재료에 대한 관심이 높아지고 있으며, 분리 재료의 고성능화와 응용에 대한 연구 및 사용 분야의 다양화가 활발히 진행되어 그 수요가 증가되고 있다.Recently, due to environmental problems, attention has been paid to oil-water separating materials for removing pollutants present in the water. Research on the high performance and application of separation materials and diversification of use fields have been actively carried out, .

종래, 상용되고 있는 유수 분리 방법으로는 비중 분리 방식이나 흡착 방식 등이 있는데, 이 중 비중분리방식은 기계적 작동부분이 적어서 구조가 간단하고, 필터와 같이 교체되는 소모품이 사용되지 않아서 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 오일을 분리하는 효율이 떨어져 분리 배출된 오일 내의 물(H2O) 함량이 높으므로, 오일을 재활용하는 것이 어렵고 물이 섞인 만큼 양이 증가 되어 오일의 폐기 또는 처리에 따른 비용이 증가 되는 문제가 있다. 또한, 유수 분리 용량이 크지 않아 바다 또는 강에 유출된 오일과 같이 오염범위가 넓은 경우 오일을 단시간에 효과적으로 분리할 수 없으므로 방제가 어려운 한계가 있다. Conventional water-oil separation methods commonly used include separation of gravity and adsorption. Of these, the gravity separation method is simple in structure due to a small mechanical operation part, and consumables to be replaced as a filter are not used. There are advantages to be able to. However, since the efficiency of separating the oil is low and the water (H 2 O) content in the separated and discharged oil is high, it is difficult to recycle the oil and the amount of water is increased by mixing with water, there is a problem. In addition, since the oil-water separating capacity is not large, oil can not be effectively separated in a short period of time in the case of a wide range of contamination such as oil leaking into the sea or river.

이에 대한 대안책으로 흡착 방식에서 사용되는 분리 재료의 특성 발현을 위한 최적 제조 공정 개발과 표면처리기술에 의한 고기능성이 부여된 분리 재료 제조 기술에 대한 심도있는 연구가 진행되고 있다.As an alternative to this, in-depth research is underway on the development of optimal manufacturing processes for the characterization of the separating materials used in the adsorption process and on the technology for producing the separating materials with high functionality by the surface treatment technique.

그 예로서, 플라즈마 표면처리기술은 흡착 방식에서 디스크나 필터로 사용되는 고분자 재료의 표면을 변화시킴으로써 소재가 갖는 성능을 향상시키는 기술 등이 개발된 바 있다. 그러나, 상기 기술들은 플라즈마 처리 등의 표면 처리 공정이 요구되므로 소재의 제조 비용이 높고, 유수분리를 위하여 요구되는 성능, 예를 들어, 분리 재료의 수분 친화도를 나타내는 접착각 등의 물성을 향상되는 정도가 미미한 한계가 있다.For example, the plasma surface treatment technique has been developed to improve the performance of a material by changing the surface of a polymer material used as a disk or a filter in an adsorption method. However, since the above techniques require a surface treatment process such as a plasma treatment, the production cost of the material is high, and the performance required for water separation is improved, for example, the physical properties such as the adhesion angle indicating the water affinity of the separation material are improved There is a limit to the degree.

따라서, 짧은 시간에 넓은 면적의 유수 분리가 가능한 흡착 방식 소재로서 재료의 제조 및 대면적 유수 분리 작업이 용이하고, 경제적이며, 유수분리를 위한 수분 친화도나 오일 흡수량 등의 성능이 우수하여 유수 분리 효율이 뛰어난 분리 재료의 개발이 요구되고 있다.Therefore, it is possible to manufacture a large amount of water in a short time, and it is easy to manufacture the material and to carry out the large-scale oil-water separation work, and is excellent in performance such as water affinity and oil absorption amount for oil- Development of such an excellent separating material is required.

대한민국 등록특허공보 제10-0786678호Korean Registered Patent No. 10-0786678

본 발명의 목적은 재료의 제조 및 대면적 유수 분리 작업이 용이하고, 경제적이며, 유수분리를 위한 수분 친화도나 오일 흡수량 등의 성능이 우수하여 유수 분리 효율이 뛰어난 분리 재료를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a separation material which is easy to manufacture and economical in production of a material and a large area oil separation operation, excellent in water affinity and water absorption capacity for oil separation and excellent in oil separation efficiency.

상기 과제를 해결하기 위하여,In order to solve the above problems,

본 발명은 일실시예에서,The present invention, in one embodiment,

해면상의 다공성 구조를 갖는 폴리우레탄 매트릭스;A polyurethane matrix having a spongy porous structure;

상기 매트릭스 상에 형성된 산화아연 입자층;A zinc oxide particle layer formed on the matrix;

상기 산화아연 입자층 상에 형성된 자성 입자층; 및A magnetic particle layer formed on the zinc oxide particle layer; And

상기 자성 입자층 상에 형성되고, 탄소수 10 내 지 30개의 지방산을 함유하는 지방산층을 포함하는 복합체를 제공한다.And a fatty acid layer formed on the magnetic particle layer and containing a fatty acid having 10 to 30 carbon atoms.

또한, 본 발명은 일실시예에서,In addition, the present invention, in one embodiment,

해면상의 다공성 구조를 갖는 폴리우레탄 매트릭스를 산화아연 전구체 용액에 침지하고, 마이크로파를 조사하여 매트릭스 표면에 산화아연 입자층을 형성하는 단계;Immersing a polyurethane matrix having a sponge-like porous structure in a zinc oxide precursor solution, and irradiating microwaves to form a zinc oxide particle layer on the surface of the matrix;

산화아연 입자층이 표면에 형성된 폴리우레탄 매트릭스를 자성 입자를 함유하는 용액에 침지하여 표면에 자성 입자층을 형성하는 단계; 및Immersing a polyurethane matrix in which a zinc oxide particle layer is formed on a surface thereof in a solution containing magnetic particles to form a magnetic particle layer on the surface; And

자성 입자층이 표면에 형성된 폴리우레탄 매트릭스를 탄소수 10 내지 30개의 지방산이 용해된 용액에 침지하여 표면에 지방산층을 형성하는 단계를 포함하는 복합체의 제조방법을 제공한다.And immersing the polyurethane matrix having the magnetic particle layer on its surface in a solution of 10 to 30 carbon atoms in which the fatty acid is dissolved to form a fatty acid layer on the surface.

나아가, 본 발명은 일실시예에서, 상기 복합체를 포함하는 유수 분리용 재료를 제공한다.Further, in one embodiment, the present invention provides a material for oil-water separation comprising the composite.

본 발명에 따른 복합체는 마이크로파 조사(micro wave)를 통해 제조되므로 제조 공정이 간단하고, 해면상의 다공성 구조를 갖는 폴리우레탄 매트릭스 표면에 마이크로 나노 구조를 이루는 산화아연 입자층, 자성을 띠는 자성 입자층 및 표면 에너지가 낮은 지방산층이 순차적으로 형성되어 내구성이 뛰어날 뿐만 아니라 평균 BET 비표면적이 넓고, 오일에 대한 최대 평균 흡수량이 큰 이점이 있다. 또한, 상기 복합체는 친유성, 초소수성 및 초발수성을 나타내어 유수 분리 효율이 우수하고, 자성을 띠어 복합체의 위치 제어 및 회수가 용이하므로 해양에 유출된 오일 제거와 같이 대면적 유수 분리에 사용되는 오일 흡착식 유수 분리용 재료로 유용하게 사용할 수 있다.Since the composite according to the present invention is manufactured through microwave irradiation, a manufacturing process is simple, and a zinc oxide particle layer forming a micro-nano structure on the surface of a polyurethane matrix having a porous structure on the sea surface, a magnetic particle layer having magnetic properties, A low-energy fatty acid layer is formed successively to provide excellent durability, a large average BET specific surface area, and a maximum average absorption amount for oil. Also, since the complex exhibits lipophilic property, super hydrophobic property and super water repellency, and is excellent in oil separation efficiency and magnetic property, it is easy to control the position of the composite and recover it. Therefore, the oil used for large- And can be usefully used as a material for adsorptive oil and water separation.

도 1은 (a) 무처리군인 폴리우레탄 스펀지와 (b) 비교예 1에서 제조된 복합체, (c) 실시예 1에서 제조된 복합체의 주사전자현미경 촬영한 이미지이고, (d)는 무처리군 폴리우레탄 스펀지와 비교예 1 및 실시예 1에서 제조된 복합체의 에너지 분산 X선 분광(SEM-EDS) 분석 결과를 도시한 이미지이다.
도 2는 무처리군인 폴리우레탄 스펀지와 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 복합체의 X선 회절(XRD)을 분석한 결과를 도시한 그래프이다.
도 3은 무처리군인 폴리우레탄 스펀지와 실시예 1에서 제조된 복합체의 X선 광전자분광(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS) 결과를 도시한 그래프이다.
도 4는 무처리군인 폴리우레탄 스펀지와 실시예 1, 비교예 1 및 2에서 제조된 복합체의 물 접촉각(WCA) 결과를 도시한 그래프이다.
도 5는 자성 입자인 Fe3O4 입자와 실시예 1에서 제조된 복합체의 유수분리 전·후의 자화도 측정 결과를 도시한 그래프이다.
도 6은 실시예 1에서 제조된 복합체의 유수 분리 시 반복 사용 횟수에 따른 오일 종류별 최대 평균 흡수량을 도시한 그래프이다.
도 7은 실시예 1에서 제조된 복합체의 내구성 평가 방법별 평가 전후의 물 접촉각(WCA)을 나타낸 그래프이다.
Fig. 1 is an SEM photograph of (a) a polyurethane sponge as a non-treated group, (b) the composite prepared in Comparative Example 1, (c) the composite prepared in Example 1, (SEM-EDS) analysis results of the polyurethane sponge and the composite prepared in Comparative Example 1 and Example 1. Fig.
FIG. 2 is a graph showing the results of XRD analysis of a polyurethane sponge as a non-treated group and the composite prepared in Example 1 and Comparative Example 1. FIG.
3 is a graph showing X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) results of the polyurethane sponge as a non-treated group and the composite prepared in Example 1. FIG.
4 is a graph showing water contact angle (WCA) results of the polyurethane sponge as a non-treated group and the composite prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2. FIG.
5 is a graph showing the results of magnetization measurement of Fe 3 O 4 particles as magnetic particles and the composite prepared in Example 1 before and after water separation.
6 is a graph showing the maximum average amount of water absorption according to the number of times of repeated use in oil separation of the composite prepared in Example 1. FIG.
7 is a graph showing the water contact angle (WCA) before and after the evaluation according to the durability evaluation method of the composite prepared in Example 1. Fig.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present invention, the terms " comprising " or " having ", and the like, specify that the presence of a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

또한, 본 발명에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.

본 발명은 유수분리용 재료 및 이의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a material for water softening and a method for producing the same.

최근 환경문제가 크게 부각됨에 따라 수중에 존재하는 오염물질을 제거하기 위한 유수 분리 재료에 대한 관심이 높아지고 있으며, 분리 재료의 고성능화와 응용에 대한 연구 및 사용 분야의 다양화가 활발히 진행되어 그 수요가 증가되고 있다.Recently, due to environmental problems, attention has been paid to oil-water separating materials for removing pollutants present in the water. Research on the high performance and application of separation materials and diversification of use fields have been actively carried out, .

종래, 상용되고 있는 유수 분리 방법으로는 비중 분리 방식이나 흡착 방식 등이 있는데, 이 중 흡착 방식에서 사용되는 분리 재료의 특성 발현을 위한 최적 제조 공정 개발과 표면처리기술에 의한 고기능성이 부여된 분리 재료 제조 기술에 대한 심도있는 연구가 진행되고 있다. 그 예로서, 플라즈마 표면처리기술은 흡착 방식에서 디스크나 필터로 사용되는 고분자 재료의 표면을 변화시킴으로써 소재가 갖는 성능을 향상시키는 기술 등이 개발된 바 있다. 그러나, 현재까지 개발된 기술들은 플라즈마 처리 등의 표면 처리 공정이 요구되므로 소재의 제조 비용이 높고, 유수분리를 위하여 요구되는 성능, 예를 들어, 분리 재료의 수분 친화도를 나타내는 접착각 등의 물성을 향상되는 정도가 미미한 한계가 있다.Conventional water-oil separation methods commonly used include separation of specific gravity and adsorption, and development of an optimum manufacturing process for the characteristics of the separation material used in the adsorption system and separation of the high- In-depth research on material manufacturing technology is under way. For example, the plasma surface treatment technique has been developed to improve the performance of a material by changing the surface of a polymer material used as a disk or a filter in an adsorption method. However, since the technologies developed so far require a surface treatment process such as a plasma treatment, the production cost of the material is high, and the performance required for oil separation, for example, properties such as adhesion angle indicating the water affinity of the separation material There is a limit to the degree of improvement.

이에, 본 발명은 폴리우레탄을 기반으로 하는 복합체, 및 이를 포함하는 유수분리용 재료를 제공한다.Accordingly, the present invention provides a polyurethane-based composite, and a material for water softening including the same.

본 발명에 따른 복합체는 마이크로파 조사(micro wave)를 통해 제조되므로 제조 공정이 간단하고, 해면상의 다공성 구조를 갖는 폴리우레탄 매트릭스 표면에 마이크로 나노 구조를 이루는 산화아연 입자층, 자성을 띠는 자성 입자층 및 표면 에너지가 낮은 지방산층이 순차적으로 형성되어 내구성이 뛰어날 뿐만 아니라 평균 BET 비표면적이 넓고, 오일에 대한 최대 평균 흡수량이 큰 이점이 있다. 또한, 상기 복합체는 친유성, 초소수성 및 초발수성을 나타내어 유수 분리 효율이 우수하고, 자성을 띠어 복합체의 위치 제어 및 회수가 용이하므로 해양에 유출된 오일 제거와 같이 대면적 유수 분리에 사용되는 오일 흡착식 유수 분리용 재료로 유용하게 사용할 수 있다.Since the composite according to the present invention is manufactured through microwave irradiation, a manufacturing process is simple, and a zinc oxide particle layer forming a micro-nano structure on the surface of a polyurethane matrix having a porous structure on the sea surface, a magnetic particle layer having magnetic properties, A low-energy fatty acid layer is formed successively to provide excellent durability, a large average BET specific surface area, and a maximum average absorption amount for oil. Also, since the complex exhibits lipophilic property, super hydrophobic property and super water repellency, and is excellent in oil separation efficiency and magnetic property, it is easy to control the position of the composite and recover it. Therefore, the oil used for large- And can be usefully used as a material for adsorptive oil and water separation.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

복합체Complex

본 발명은 일실시예에서, 폴리우레탄을 기반으로 하는 복합체를 제공한다.The present invention, in one embodiment, provides a polyurethane-based composite.

구체적으로, 본 발명에 따른 복합체는 해면상의 다공성 구조를 갖는 폴리우레탄 매트릭스를 포함하고, 상기 폴리우레탄 매트릭스 표면에 형성되고, 화염(flake) 또는 눈꽃(snow) 형태로 응집되어 마이크로 나노 구조를 이루는 산화아연 입자층을 포함하며, 상기 산화아연 입자 상에 형성되고 자성을 띠는 자성 입자층이 포함하며, 상기 자성 입자층의 표면에 형성되고 탄소수 10개 내지 30개의 지방산을 함유하는 지방산층을 포함한다.Specifically, the composite according to the present invention comprises a polyurethane matrix having a porous structure on the surface of the sea, and is formed on the surface of the polyurethane matrix and aggregated in the form of a flame or a snow to form a micro- And a fatty acid layer formed on the surface of the magnetic particle layer and containing a fatty acid having 10 to 30 carbon atoms, the magnetic particle layer including a zinc particle layer and formed of a magnetic particle layer formed on the zinc oxide particle.

이하에서, 본 발명에 따른 복합체를 구성하는 각 성분 별로 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, each component constituting the composite according to the present invention will be described in more detail.

먼저, 본 발명은 제조 단가가 저렴하여 경제적이고 높은 탄성력을 갖는 폴리우레탄 스펀지와 같은 해면상의 폴리우레탄 매트릭스를 포함한다. 이러한 폴리우레탄 매트릭스는 개방형 기공을 포함할 수 있으며, 상기 기공의 평균 크기 또는 직경이 100㎛ 내지 1,000㎛인 개방형 기공을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 개방형 기공의 평균 크기는 100㎛ 내지 800㎛, 100㎛ 내지 600㎛, 100㎛ 내지 400㎛, 100㎛ 내지 200㎛, 500㎛ 내지 1,000㎛, 200㎛ 내지 300㎛, 300㎛ 내지 400㎛, 400㎛ 내지 500㎛ 또는 300㎛ 내지 600㎛일 수 있다. 본 발명은 상기와 같은 직경을 갖는 개방형 기공을 갖는 해면상의 폴리우레탄 매트릭스를 포함함으로써 복합체의 높은 탄성력을 구현할 수 있으므로 내구성이 우수한 효과를 나타낸다.First, the present invention includes a sponge-like polyurethane matrix, such as a polyurethane sponge, which is inexpensive to manufacture and is economical and has high elasticity. Such polyurethane matrices may include open pores and may include open pores having an average size or diameter of 100 to 1,000 mu m. More specifically, the average size of the open pores is in the range of 100 to 800 탆, 100 탆 to 600 탆, 100 탆 to 400 탆, 100 탆 to 200 탆, 500 탆 to 1,000 탆, 200 탆 to 300 탆, 400 占 퐉, 500 占 퐉, or 300 占 퐉 to 600 占 퐉. The present invention includes a sponge-like polyurethane matrix having open pores having a diameter as described above, so that a high elasticity of the composite can be realized, thereby exhibiting an excellent durability.

하나의 예로서, 상기 복합체는 상온(21±2℃)에서 50% 또는 70%의 변형(strain)을 압축하는 경우 이에 대한 응력이 0.0003 내지 0.00045 MPa, 구체적으로는 0.0003 내지 0.00043 MPa, 0.0003 내지 0.00039 MPa, 0.0003 내지 0.00037 MPa, 0.0003 내지 0.00035 MPa, 0.00031 내지 0.00033 MPa, 0.00031 내지 0.00043 MPa 또는 0.00041 내지 0.00043 MPa인 것으로 나타났다. 이는 종래 당업계에서 상업적으로 용이하게 입수할 수 있는 폴리우레탄 스펀지와 동등한 것으로, 본 발명에 따른 복합체의 탄성력이 우수하여 외부에서 작용하는 힘에 대한 내성이 우수하여 내구성이 높음을 알 수 있다.As one example, when the composite is compressed at 50% or 70% strain at room temperature (21 ± 2 ° C), the stress is 0.0003 to 0.00045 MPa, specifically 0.0003 to 0.00043 MPa, 0.0003 to 0.00039 MPa, 0.0003 to 0.00037 MPa, 0.0003 to 0.00035 MPa, 0.00031 to 0.00033 MPa, 0.00031 to 0.00043 MPa, or 0.00041 to 0.00043 MPa. This is equivalent to a polyurethane sponge which is commercially available in the prior art. The composite according to the present invention has excellent resilience and resistance to forces acting on the outside, so that it has high durability.

다음으로, 본 발명에 따른 복합체는 상기 폴리우레탄 매트릭스 표면에 형성되고, 예를 들어 화염(flake)이나 눈꽃(snow) 구조로 산화아연 입자가 조밀하게 응집된 산화아연 입자층을 포함한다. 상기 복합체는 폴리우레탄 매트릭스 표면에 화염(flake) 또는 눈꽃(snow) 구조로 응집된 산화아연 입자층을 포함하여 매트릭스 표면에 산화아연 입자가 수직으로 성장한 산화아연 입자층과 대비하여 표면 거칠기와 평균 BET 비표면적이 클 수 있으며, 이에 따라, 오일이 접촉되는 면적이 증가될 뿐만 아니라 표면에 물을 포함하는 액체가 접촉할 경우 많은 양의 에어포켓 형성을 유도할 수 있으므로 발수성을 보다 증가시킬 수 있다.Next, the composite according to the present invention comprises a zinc oxide particle layer which is formed on the surface of the polyurethane matrix and in which the zinc oxide particles are densely aggregated, for example, in a flake or snow structure. The composite comprises a zinc oxide particle layer aggregated in a flake or snow structure on the surface of the polyurethane matrix to provide a surface roughness and an average BET specific surface area Thereby increasing the contact area of the oil and increasing the water repellency since a large amount of air pockets can be induced when a liquid containing water comes into contact with the surface.

다음으로, 본 발명에 따른 복합체는 산화아연 입자층 상에 자성을 갖는 자성 입자층을 포함할 수 있고, 상기 자성 입자층은 산화아연 입자층의 표면을 모두 둘러싸는 형태를 가질 수 있고, 경우에 따라서는 산화아연 입자층의 표면에 부분적으로 흡착되어 덮는 형태를 가질 수 있다.Next, the composite according to the present invention may include a magnetic particle layer having magnetism on the zinc oxide particle layer, and the magnetic particle layer may have a form that surrounds the entire surface of the zinc oxide particle layer, And may have a shape that partially adsorbs and covers the surface of the particle layer.

이때, 상기 자성 입자층은 자성 입자를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 자성 입자층은 자성을 갖는 순수한 산화철이나 페라이트, 마그네타이트, 및 이들과 2가 금속의 합금 등의 자성체를 1종 이상 포함하는 자성 입자를 포함할 수 있다. 하나의 예로서, 상기 자성 입자층은 Fe3O4를 포함하는 자성 입자를 포함할 수 있다.At this time, the magnetic particle layer may include magnetic particles. Specifically, the magnetic particle layer may include magnetic particles containing at least one of pure iron oxide having magnetic properties, ferrite, magnetite, and a magnetic substance such as an alloy of these and a divalent metal. As an example, the magnetic particle layer may comprise magnetic particles comprising Fe 3 O 4 .

본 발명은 자성 입자층을 복합체에 포함함으로써 복합체의 위치 제어나 회수가 용이한 이점이 있다. 구체적으로, 해양에 유출된 오일 제거와 같이 대면적 유수 분리에 상기 복합체를 사용할 경우 자석을 이용하여 해면에 떠다니는 오일이 위치하는 곳으로 복합체를 용이하게 이동시킬 수 있으며, 유수 분리 후 오일을 흡수한 복합체를 쉽게 회수할 수 있다.The present invention has an advantage in that position control and collection of the complex are easy by including the magnetic particle layer in the composite. Specifically, when the complex is used for large-scale oil-water separation such as oil removal from the ocean, the complex can be easily moved to a place where the oil floating on the sea surface is located by using a magnet. One complex can be easily recovered.

다음으로, 본 발명에 따른 복합체는 산화아연 입자층을 둘러싸는 지방산층을 포함하며, 이때 상기 지방산층은 탄소수 10 내지 30개인 지방산을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 지방산층은 탄소수 10개인 카프르산, 탄소수 12개인 라우르산, 탄소수 14개인 미리스트산, 탄소수 16개인 팔미트산, 탄소수 18개인 스테아르산, 탄소수 20개인 아라크산 및 탄소수 22개인 베헨산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 복합체는 산화아연 입자를 둘러싸는 지방산층에 스테아르산을 포함할 수 있다.Next, the complex according to the present invention comprises a fatty acid layer surrounding the zinc oxide particle layer, wherein the fatty acid layer may comprise a fatty acid having 10 to 30 carbon atoms. Specifically, the fatty acid layer is composed of capric acid having 10 carbon atoms, lauric acid having 12 carbon atoms, myristic acid having 14 carbon atoms, palmitic acid having 16 carbon atoms, stearic acid having 18 carbon atoms, arachic acid having 20 carbon atoms, And hexanoic acid. For example, the composite may comprise stearic acid in the fatty acid layer surrounding the zinc oxide particles.

또한, 상기 지방산층의 평균 두께는 복합체의 표면 거칠기를 저하시키지 않으면서 표면 에너지를 충분히 낮출 수 있는 두께일 수 있다. 지방산층의 평균 두께는 20㎚ 이하일 수 있고, 구체적으로는 15 ㎚ 이하, 10 ㎚ 이하, 0.5 ㎚ 내지 10㎚ 또는 2㎚ 내지 8㎚일 수 있다.In addition, the average thickness of the fatty acid layer may be such that the surface energy can be sufficiently lowered without lowering the surface roughness of the composite. The average thickness of the fatty acid layer may be 20 nm or less, specifically 15 nm or less, 10 nm or less, 0.5 nm to 10 nm or 2 nm to 8 nm.

일반적으로 폴리우레탄 매트릭스는 물에 대한 친화도가 높아 정적 물 접촉각 측정 시 표면에 접촉된 물을 모두 흡수하므로 접촉각 측정이 불가능하다. 그러나, 본 발명에 따른 복합체는 폴리우레탄 매트릭스 표면에 산화아연 입자가 화염(flake) 또는 눈꽃(snow) 구조로 응집된 산화아연 입자층을 포함하여 표면 거칠기를 극대화함과 동시에, 복합체의 최외각에 표면 에너지가 낮은 탄소수 10 내지 30개인 지방산으로 코팅층을 형성함으로써 폴리우레탄 매트릭스 표면에 초소수성 및 친유성을 모두 구현할 수 있다.Generally, the polyurethane matrix has high affinity to water, so it can not measure the contact angle because it absorbs all the water contacted on the surface when measuring the static water contact angle. However, the composite according to the present invention includes a zinc oxide particle layer formed by aggregating zinc oxide particles on the surface of a polyurethane matrix in a flake or snow structure to maximize the surface roughness, By forming the coating layer with a fatty acid having 10 to 30 carbon atoms having a low energy, it is possible to realize both super hydrophobic and lipophilic properties on the surface of the polyurethane matrix.

하나의 예로서, 상기 복합체는 물에 대한 친화도를 나타내는 평균 정적 물 접촉각(static water contact angle) 측정 시 150° 이상일 수 있고, 보다 구체적으로는 150° 내지 170°, 155° 내지 165°, 157° 내지 165°, 157° 내지 162°, 159° 내지 164° 또는 160° 내지 162°일 수 있다.As an example, the composite may have a static water contact angle of 150 ° or more, more specifically 150 ° to 170 °, 155 ° to 165 °, 157 ° To 165 °, 157 ° to 162 °, 159 ° to 164 °, or 160 ° to 162 °.

다른 하나의 예로서, 상기 복합체는 발수성을 나타내는 평균 물 미끄러짐각(sliding water contact angle) 및 평균 물 흐름각(shedding water contact angle)이 각각 15° 이하 일 수 있고, 보다 구체적으로는 상기 평균 물 미끄러짐각 및 평균 물 흐름각이 각각 10° 이하, 5° 내지 15°, 5° 내지 13°, 5° 내지 11°, 5° 내지 10°, 3° 내지 9°, 4° 내지 9°, 5° 내지 9°, 6° 내지 8°, 7° 내지 9° 또는 6° 내지 9°일 수 있다.As another example, the composite may have a sliding water contact angle and a shedding water contact angle, each of which exhibits water repellency, of 15 ° or less, and more specifically, the average water slip 5 ° to 13 °, 5 ° to 11 °, 5 ° to 10 °, 3 ° to 9 °, 4 ° to 9 °, 5 ° 6 ° to 8 °, 7 ° to 9 °, or 6 ° to 9 °.

또 다른 하나의 예로서, 상기 복합체는 오일 등의 유기 물질에 대한 친화도가 매우 높아 평균 정적 오일 접촉각(static oil contact angle) 측정 시 표면에 접촉된 오일을 모두 흡수하므로 상기 정적 오일 접촉각의 측정이 불가할 수 있으며, 이 경우 평균 정적 오일 접촉각은 0°로 간주될 수 있다.As another example, the composite has a very high affinity for organic materials such as oil, so that it absorbs all of the oil contacted to the surface during the measurement of the average static oil contact angle, And in this case the average static oil contact angle can be regarded as 0 °.

예를 들어, 본 발명에 따른 복합체는 평균 정적 물 접촉각이 161±0.5°이고, 평균 물 미끄러짐각 및 평균 물 흐름각이 각각 8±0.5° 및 7±0.5°일 수 있다.For example, the composite according to the present invention may have an average static water contact angle of 161 +/- 0.5 DEG, an average water slip angle and an average water flow angle of 8 +/- 0.5 DEG and 7 +/- 0.5 DEG, respectively.

한편, 본 발명에 따른 복합체는 폴리우레탄 매트릭스 상에 산화아연 입자층, 자성 입자층 및 지방산층을 포함하여 X선 광전자 분광(XPS) 분석 시 1022±0.5 eV, 711±0.5 eV, 533±0.5 eV, 400±0.5 eV 및 284.6±0.6 eV 에서 결합 피크를 나타낼 수 있다. X선 광전자 분광(XPS) 분석 시 나타내는 피크는 복합체에 포함된 원소간의 결합을 나타내는 것으로, 피크의 강도는 결합들 간의 상대적 양에 따라 다를 수 있으며, 이는 복합체에 포함된 성분의 함량 조절을 통하여 제어될 수 있다. 본 발명의 복합체는 폴리우레탄 매트릭스 상에 복합체의 표면 거칠기와 표면 에너지를 최적화할 수 있는 함량의 산화아연 입자층 및 지방산층을 포함하여 X선 광전자 분광(XPS) 분석 시 탄소 원소(C)의 1s 결합 에너지를 나타내는 284.6±0.6 eV 피크(Pc)와 산소 원소(O)의 1s 결합 에너지를 나타내는 533±0.5 eV 피크(Po)의 강도 비율(Pc/Po)이 1 내지 3일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 탄소 원소와 산소 원소의 1s 결합 에너지를 나타내는 피크의 강도 비율(Pc/Po)은 1.3 내지 3, 1.5 내지 3, 1.8 내지 3, 2 내지 3, 2.5 내지 3, 1 내지 2.5, 1 내지 2, 1.5 내지 2.5, 1.8 내지 2.7 또는 2.1 내지 2.5일 수 있다. 본 발명은 복합체에 대한 X선 광전자 분광 분석 시 탄소 원소(C)와 산소 원소(O)의 결합 에너지 피크 비율을 상기 범위로 조절함으로써 복합체의 표면 거칠기 및 표면 에너지를 최적화시킬 수 있다.Meanwhile, the composite according to the present invention includes a zinc oxide particle layer, a magnetic particle layer and a fatty acid layer on a polyurethane matrix, and has an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis of 1022 ± 0.5 eV, 711 ± 0.5 eV, 533 ± 0.5 eV, 400 Lt; RTI ID = 0.0 > eV < / RTI > and 284.6 + 0.6 eV. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis shows that the peak indicates the bond between the elements contained in the complex, and the intensity of the peak may vary depending on the relative amount between the bonds, which is controlled by controlling the content of the components contained in the complex . The composite of the present invention comprises a zinc oxide particle layer and a fatty acid layer on a polyurethane matrix, the zinc oxide particle layer and the fatty acid layer having a content capable of optimizing the surface roughness and surface energy of the composite, and the 1s bond of the carbon element (C) in the X-ray photoelectron spectroscopy The intensity ratio (Pc / Po) of the peak (Po) of 533 ± 0.5 eV representing the 1s binding energy of the oxygen element (O) to the 284.6 ± 0.6 eV peak representing the energy may be 1 to 3. More specifically, the intensity ratio (Pc / Po) of the peak indicating the 1s binding energy between the carbon element and the oxygen element is 1.3 to 3, 1.5 to 3, 1.8 to 3, 2 to 3, 2.5 to 3, 1 to 2.5, 1 to 2, 1.5 to 2.5, 1.8 to 2.7 or 2.1 to 2.5. The present invention can optimize the surface roughness and the surface energy of the composite by controlling the peak energy ratio of binding energy between the carbon element (C) and the oxygen element (O) within the above range during the X-ray photoelectron spectroscopic analysis of the composite.

따라서, 본 발명에 따른 복합체는 해면상의 다공성 구조를 갖는 폴리우레탄 매트릭스 상에 산화아연 입자가 화염(flake) 또는 눈꽃(snow) 구조로 응집되어 마이크로 나노 구조를 이루는 산화아연 입자층; 자성을 띠는 자성 입자층; 및 표면 에너지를 낮추는 지방산층이 순차적으로 형성되어 내구성이 뛰어날 뿐만 아니라 평균 BET 비표면적이 넓고, 오일에 대한 최대 평균 흡수량이 크며, 친유성, 초소수성 및 초발수성을 나타내어 유수 분리 효율이 우수하고 자석을 이용한 복합체의 위치 제어 및 회수가 가능하므로 해양에 유출된 오일 제거와 같이 대면적 유수 분리에 사용되는 흡착식 유수 분리용 재료로 유용하게 사용할 수 있다.Accordingly, the composite according to the present invention is a zinc oxide particle layer in which a zinc oxide particle aggregates in a flake or snow structure on a polyurethane matrix having a porous structure on the sea surface to form a micro-nano structure; A magnetic particle layer magnetized; And a fatty acid layer for lowering the surface energy are sequentially formed to provide excellent durability, a broad average BET specific surface area, a maximum average absorption amount to oil, a lipophilic property, a super hydrophobic property and a super water repellent property, It is possible to control and control the position of the complex by using the method of the present invention. Therefore, it can be effectively used as a material for the separation of water from oil leaking out into the ocean.

복합체의 제조방법Method of making composite

또한, 본 발명은 일실시예에서,In addition, the present invention, in one embodiment,

해면상의 다공성 구조를 갖는 폴리우레탄 매트릭스를 산화아연 전구체 용액에 침지하고, 마이크로파를 조사하여 매트릭스 표면에 산화아연 입자층을 형성하는 단계;Immersing a polyurethane matrix having a sponge-like porous structure in a zinc oxide precursor solution, and irradiating microwaves to form a zinc oxide particle layer on the surface of the matrix;

산화아연 입자층이 표면에 형성된 폴리우레탄 매트릭스를 자성 입자를 함유하는 용액에 침지하여 표면에 자성 입자층을 형성하는 단계; 및Immersing a polyurethane matrix in which a zinc oxide particle layer is formed on a surface thereof in a solution containing magnetic particles to form a magnetic particle layer on the surface; And

자성 입자층이 표면에 형성된 폴리우레탄 매트릭스를 탄소수 10 내지 30개의 지방산이 용해된 용액에 침지하여 표면에 지방산층을 형성하는 단계를 포함하는 복합체의 제조방법을 제공한다.And immersing the polyurethane matrix having the magnetic particle layer on its surface in a solution of 10 to 30 carbon atoms in which the fatty acid is dissolved to form a fatty acid layer on the surface.

본 발명에 따른 복합체의 제조방법은 해면상의 다공성 구조를 갖는 폴리우레탄 매트릭스 표면에 산화아연 입자가 화염(flake) 또는 눈꽃(snow) 구조로 응집된 산화아연 입자층을 형성하고, 산화아연 입자층 표면에 자성 입자층을 형성한 후, 표면에 형성된 산화아연 입자층을 지방산으로 코팅하여 지방산층을 형성하여 복합체를 제조할 수 있다.The method for producing a composite according to the present invention is characterized in that a zinc oxide particle layer is formed on the surface of a polyurethane matrix having a porous structure on the sea surface by aggregating the zinc oxide particles into a flake or snow structure, After the particle layer is formed, the zinc oxide particle layer formed on the surface may be coated with a fatty acid to form a fatty acid layer, thereby preparing a composite.

구체적으로, 상기 폴리우레탄 매트릭스 표면에 산화아연 입자층을 형성하는 단계는 폴리우레탄 매트릭스를 pH 9 내지 12이고 일정 농도의 아연 이온(Zn2 +)이 용해된 산화아연 전구체 용액에 침지한 후 마이크로파 조사를 수행함으로써 폴리우레탄 매트릭스 상에 표면 거칠기가 큰 화염(flake) 또는 눈꽃(snow) 구조로 산화아연 입자가 응집된 산화아연 입자층을 형성할 수 있다.Specifically, the step of forming the zinc oxide particle layer on the surface of the polyurethane matrix comprises immersing the polyurethane matrix in a zinc oxide precursor solution having a pH of 9 to 12 and having a predetermined concentration of zinc ions (Zn 2 + ) dissolved therein, A zinc oxide particle layer in which zinc oxide particles are aggregated in a flake or snow structure having a large surface roughness can be formed on the polyurethane matrix.

이때, 상기 산화아연 전구체 용액은 아세트산아연(Zn(OAc)2), 염화아연(ZnCl2), 수산화아연(Zn(OH)2), 질산아연(Zn(NO3)2) 등의 산화아연 전구체를 0.1M 내지 2M의 농도로 용해시킨 수용액에 암모니아수를 첨가하여 pH가 9 내지 12이고, 0.1M 내지 2M, 구체적으로는 0.1M 내지 1.5M, 0.1M 내지 1.2M, 0.1M 내지 1M, 0.1M 내지 0.8M, 0.1M 내지 0.6M, 0.1M 내지 0.5M, 0.1M 내지 0.3M, 0.3M 내지 0.5M, 0.4M 내지 0.7M, 0.5M 내지 1M, 0.7M 내지 1M, 1M 내지 1.5M, 0.8M 내지 1.2M 또는 0.15M 내지 0.25M 농도의 아연 이온(Zn2 +)이 용해된 것일 수 있다. 본 발명은 산화아연 전구체 용액에 존재하는 아연 이온(Zn2 +)의 농도를 상기 범위로 제어함으로써 폴리우레탄 매트릭스 표면에 균일하게 산화아연 입자를 형성할 수 있을 뿐만 아니라 매트릭스 표면에 형성되는 산화아연 입자의 형태와 성장 방향을 제어하고, 산화아연 입자가 응집 형태를 랜덤 방사형으로 조절할 수 있으므로 복합체의 표면 거칠기를 극대화할 수 있다.In this case, the zinc oxide precursor solution of zinc acetate (Zn (OAc) 2), zinc chloride (ZnCl 2), zinc hydroxide (Zn (OH) 2), zinc nitrate (Zn (NO 3) 2), such as the zinc oxide precursor Is dissolved in a concentration of 0.1 M to 2 M, ammonia water is added to the aqueous solution to adjust pH to 9 to 12, and 0.1 M to 2 M, specifically 0.1 M to 1.5 M, 0.1 M to 1.2 M, 0.1 M to 1 M, 0.1 M to 0.6 M, 0.1 M to 0.5 M, 0.1 M to 0.3 M, 0.3 M to 0.5 M, 0.4 M to 0.7 M, 0.5 M to 1 M, 0.7 M to 1 M, 1 M to 1.5 M, 0.8 M to 1.2M or a concentration of zinc ions (Zn < 2 + & gt ; ) of 0.15M to 0.25M may be dissolved. In the present invention, it is possible to uniformly form zinc oxide particles on the surface of the polyurethane matrix by controlling the concentration of zinc ions (Zn 2 + ) present in the zinc oxide precursor solution within the above range, The shape and growth direction of the zinc oxide particles can be controlled and the agglomerate shape of the zinc oxide particles can be controlled in a random radial manner, thereby maximizing the surface roughness of the composite.

아울러, 상기 마이크로파의 출력은 1,000 W 내지 1,500W, 구체적으로는 1,000 W 내지 1,500W, 1,050 W 내지 1,300W, 또는 1,080 W 내지 1,200W일 수 있고, 마이크로파의 주파수는 2,000 MHz 내지 3,000 MHz, 구체적으로는 2,200 MHz 내지 2,600 MHz 또는 2,400 MHz 내지 2,500 MHz일 수 있다.In addition, the output of the microwave may be 1,000 W to 1,500 W, specifically 1,000 W to 1,500 W, 1,050 W to 1,300 W, or 1,080 W to 1,200 W, the frequency of the microwave may be 2,000 MHz to 3,000 MHz, May be from 2,200 MHz to 2,600 MHz or from 2,400 MHz to 2,500 MHz.

또한, 상기 마이크로파 조사는 폴리우레탄 매트릭스를 마이크로파 처리하는 조사 단계; 및 마이크로파 조사된 폴리우레탄 매트릭스를 방치하는 숙성 단계를 포함할 수 있고, 상기 조사 단계 및 숙성 단계는 n회(n≤10의 정수) 반복 수행될 수 있다.In addition, the microwave irradiation may include an irradiation step of microwave-treating the polyurethane matrix; And an aging step of leaving a microwave irradiated polyurethane matrix, and the irradiating step and the aging step may be repeated n times (integer of n < = 10).

여기서, 상기 조사 단계의 수행 시간은 10 내지 100초, 구체적으로는 10 내지 80초, 20 내지 80총, 30 내지 70초, 40 내지 80초, 50 내지 70초, 30 내지 100초, 50 내지 100초, 70 내지 100초 또는 55 내지 65초일 수 있다.The execution time of the irradiation step may be 10 to 100 seconds, specifically 10 to 80 seconds, 20 to 80 minutes, 30 to 70 seconds, 40 to 80 seconds, 50 to 70 seconds, 30 to 100 seconds, 50 to 100 Sec, 70 to 100 sec, or 55 to 65 sec.

또한, 상기 숙성 단계의 수행 시간은 1 내지 60초, 구체적으로는 1 내지 50초, 1 내지 40초, 5 내지 40초. 10 내지 40초, 20 내지 40초, 30 내지 60초, 50 내지 60초, 또는 25 내지 35초일 수 있다.Also, the aging time is 1 to 60 seconds, specifically 1 to 50 seconds, 1 to 40 seconds, 5 to 40 seconds. 10 to 40 seconds, 20 to 40 seconds, 30 to 60 seconds, 50 to 60 seconds, or 25 to 35 seconds.

하나의 예로서, 상기 마이크로파 조사는 폴리우레탄 매트릭스를 57 내지 62초간 마이크로파 처리하는 조사 단계; 및 마이크로파 조사된 폴리우레탄 매트릭스를 27 내지 32초간 방치하는 숙성 단계를 포함하고, 상기 조사 단계 및 숙성 단계는 2회 반복 수행될 수 있다.As one example, the microwave irradiation may include an irradiating step of microwave-treating the polyurethane matrix for 57 to 62 seconds; And an aging step of leaving the microwave irradiated polyurethane matrix for 27 to 32 seconds, and the irradiation step and the aging step may be repeated twice.

본 발명은 산화아연 전구체 용액에 침지된 폴리우레탄 매트릭스에 특정 시간 동안 마이크로 조사 및 숙성을 반복 수행함으로써 아연 전구체 용액과 폴리우레탄 매트릭스의 온도를 균일하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라 폴리우레탄 매트릭스 표면에 형성되는 산화아연 입자의 형태와 성장 방향을 제어하고, 산화아연 입자의 응집 형태를 화염(flake) 또는 눈꽃(snow) 구조로 조절할 수 있으므로 복합체의 표면 거칠기를 극대화할 수 있다.The present invention is capable of uniformly maintaining the temperature of a zinc precursor solution and a polyurethane matrix by repeatedly performing micro-irradiation and aging for a specific time in a polyurethane matrix immersed in a zinc oxide precursor solution, It is possible to control the shape and growth direction of the zinc particles and adjust the agglomeration form of the zinc oxide particles to a flake or a snow structure so that the surface roughness of the composite can be maximized.

이와 더불어, 자성 입자층을 형성하는 단계는 산화아연 입자층이 표면에 형성된 폴리우레탄 매트릭스를 자성 입자를 함유하는 용액에 30~100분 또는 40~70분간 침지하여 수행될 수 있다.In addition, the step of forming the magnetic particle layer may be performed by immersing the polyurethane matrix having the zinc oxide particle layer on the surface thereof in a solution containing magnetic particles for 30 to 100 minutes or for 40 to 70 minutes.

여기서, 상기 자성 입자는 자성을 갖는 순수한 산화철이나 페라이트, 마그네타이트, 및 이들과 2가 금속의 합금 등의 자성체를 1종 이상을 포함할 수 있다. 하나의 예로서, 상기 자성 입자는 Fe3O4를 포함할 수 있다. 자성 입자로서 Fe3O4를 포함하는 입자를 사용하는 경우, 상기 자성 입자는 산화수가 3가인 FeCl3과 같은 철 전구체와 산화수가 2가인 FeCl2와 같은 철 전구체의 혼합 용액에 암모니아수를 첨가하여 침전 반응을 수행함으로써 얻을 수 있으며, 이때 암모니아수가 첨가된 용액의 pH는 11~12일 수 있다.Here, the magnetic particles may include at least one of pure iron oxide having magnetic properties, ferrite, magnetite, and a magnetic substance such as an alloy of these and a bivalent metal. As an example, the magnetic particles may comprise Fe 3 O 4 . When particles containing Fe 3 O 4 are used as the magnetic particles, the magnetic particles are prepared by adding ammonia water to a mixed solution of an iron precursor such as an iron precursor such as FeCl 3 having a trivalent oxidation number and FeCl 2 having a divalent oxidation number, The pH of the solution to which ammonia water is added may be from 11 to 12.

또한, 상기 자성 입자를 함유하는 용액의 농도는 0.1 내지 5 g/L일 수 있고, 구체적으로는 0.5 내지 3 g/L, 0.5 내지 1.5 g/L 또는 0.8 내지 1.2 g/L일 수 있다. 본 발명은 자성 입자를 함유하는 용액의 농도를 상기 범위로 제어함으로써 복합체에 자성을 부여할 수 있을 정도로 충분한 두께의 자성 입자층을 복합체 표면에 형성할 수 있다In addition, the concentration of the solution containing the magnetic particles may be 0.1 to 5 g / L, specifically 0.5 to 3 g / L, 0.5 to 1.5 g / L or 0.8 to 1.2 g / L. The present invention can form a magnetic particle layer on the surface of the composite with a thickness sufficient to impart magnetism to the composite by controlling the concentration of the solution containing the magnetic particles within the above range

나아가, 형성된 산화아연 입자층을 지방산으로 코팅하여 지방산층을 형성하는 단계는 산화아연 입자층이 표면에 형성된 폴리우레탄 매트릭스를 0.005M 내지 0.1M 또는 0.005 내지 0.05mM 농도의 지방산 용액에 1분 내지 10분간 침지하여 딥 코팅함으로써 지방산층을 형성할 수 있다.Further, the step of coating the formed zinc oxide particle layer with a fatty acid to form a fatty acid layer may include immersing the polyurethane matrix having a zinc oxide particle layer on its surface in a fatty acid solution having a concentration of 0.005M to 0.1M or 0.005 to 0.05mM for 1 to 10 minutes And then the fatty acid layer can be formed by dip coating.

이때, 상기 지방산은 탄소수 10 내지 30개인 지방산을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 지방산층은 탄소수 10개인 카프르산, 탄소수 12개인 라우르산, 탄소수 14개인 미리스트산, 탄소수 16개인 팔미트산, 탄소수 18개인 스테아르산, 탄소수 20개인 아라크산 및 탄소수 22개인 베헨산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 복합체는 산화아연 입자층을 둘러싸는 지방산층에 스테아르산을 포함할 수 있다.At this time, the fatty acid may include a fatty acid having 10 to 30 carbon atoms. Specifically, the fatty acid layer is composed of capric acid having 10 carbon atoms, lauric acid having 12 carbon atoms, myristic acid having 14 carbon atoms, palmitic acid having 16 carbon atoms, stearic acid having 18 carbon atoms, arachic acid having 20 carbon atoms, And hexanoic acid. For example, the composite may include stearic acid in the fatty acid layer surrounding the zinc oxide particle layer.

또한, 상기 지방산층의 평균 두께는 복합체의 표면 거칠기를 저하시키지 않으면서 표면 에너지를 충분히 낮출 수 있는 두께일 수 있다. 구체적으로 지방산층의 평균 두께는 20㎚ 이하일 수 있고, 구체적으로는 15 ㎚ 이하, 10 ㎚ 이하, 0.5 ㎚ 내지 10㎚ 또는 2㎚ 내지 8㎚일 수 있으며, 상기 평균 두께는 폴리우레탄 매트릭스를 지방산 용액에 침지하는 시간 및/또는 농도에 의해 제어될 수 있다.In addition, the average thickness of the fatty acid layer may be such that the surface energy can be sufficiently lowered without lowering the surface roughness of the composite. Specifically, the average thickness of the fatty acid layer may be 20 nm or less, specifically 15 nm or less, 10 nm or less, 0.5 nm to 10 nm or 2 nm to 8 nm, / RTI > and / or < RTI ID = 0.0 > concentration. ≪ / RTI >

유수 분리용 재료Materials for oil-water separation

나아가, 본 발명은 일실시예에서, 본 발명에 따른 복합체를 포함하는 유수분리용 재료를 제공한다.Furthermore, the present invention provides, in one embodiment, a material for water drainage comprising a composite according to the present invention.

본 발명에 따른 유수분리용 재료는 해면상의 다공성 구조를 갖는 폴리우레탄 매트릭스 상에 산화아연 입자가 화염(flake) 또는 눈꽃(snow) 구조로 응집되어 마이크로 나노 구조를 이루는 산화아연 입자층, 자성 입자층 및 지방산층이 순차적으로 형성되어 내구성이 뛰어날 뿐만 아니라 평균 BET 비표면적이 넓고, 친유성, 초소수성 및 초발수성을 나타내는 본 발명의 복합체를 포함하여 재사용이 가능하고, 유수 분리 효율이 우수하다.The material for water softening according to the present invention is characterized in that zinc oxide particles aggregate in a flake or snow structure on a polyurethane matrix having a porous structure on the sea surface to form a zinc oxide particle layer, Can be reused including the complex of the present invention which is not only excellent in durability but also has a wide average BET specific surface area and exhibits lipophilic property, super hydrophobic property and super water repellency, and is excellent in oil separation efficiency.

구체적으로, 일반적인 유수분리용 재료로 사용되는 다공성 구조를 갖는 폴리우레탄 스펀지는 다양한 표면처리를 통하여 초소수성을 구현할 수 있으나 발수성을 나타내지 않으므로 민물 및/또는 해양에 오일이 유출 시 오일 분리용으로 사용할 경우 오일과 함께 물을 상당량 흡수하여 수중에 존재하게 된다. 그러나, 본 발명에 따른 유수 분리용 재료는 친유성 및 초소수성은 물론 초발수성을 나타내어 민물 및/또는 해양에 오일이 유출된 경우 수면 위에 떠 있는 오일만을 선택적으로 흡수하면서 수중으로 가라앉지 않으므로 유수 분리 효율이 우수하고, 유수 분리 후 처리가 용이한 이점이 있다.Specifically, a polyurethane sponge having a porous structure used as a general water-dispersible material can realize super-hydrophobicity through various surface treatments, but does not exhibit water repellency. Therefore, when oil is used in fresh water and / And absorbs a considerable amount of water to be present in the water. However, the oil-water separating material according to the present invention exhibits lipophilicity as well as lipophilic property and super-hydrophobic property, so that when oil flows out into freshwater and / or oceans, only the oil floating on the water surface is selectively absorbed, There is an advantage that the efficiency is excellent and the treatment after the water separation is easy.

하나의 예로서, 상기 유수 분리용 재료는 본 발명에 따른 복합체를 포함하여 친유성, 초소수성 및 초발수성을 나타내므로. 반응기에 상기 재료를 고정시키고 재료 표면에 헥산(n-hexame), 톨루엔(toluene), 디클로로메탄(dichloromethane), 진공오일(vacuum oil), 가솔린(gasoline), 콩 기름(soybean oil) 또는 경유(diesel)와 물을 1:1 부피비율로 혼합된 용액이나 오일/물의 에멀젼을 부어 유수 분리를 수행할 경우 오일은 재료에 흡수되어 통과되나 물은 재료에 흡수되지 않고 표면에 잔류하게 되고, 이렇게 분리된 물의 분리 효율은 혼합 용액에 포함된 물의 부피를 기준으로 95% 이상, 구체적으로는 97% 이상일 수 있다.As one example, the oil-water separating material exhibits lipophilic, super-hydrophobic, and super-water-repellent properties including the composite according to the present invention. The material is immersed in a reactor and the surface of the material is immersed in a solvent such as hexane (n-hexame), toluene, dichloromethane, vacuum oil, gasoline, soybean oil or diesel ) And water in a volume ratio of 1: 1, the oil is absorbed and passed through the material, but the water remains on the surface without being absorbed by the material. The separation efficiency of water may be 95% or more, specifically 97% or more, based on the volume of water contained in the mixed solution.

다른 하나의 예로서, 상기 유수 분리용 재료는 본 발명에 따른 복합체를 포함하여 내구성이 우수하므로, 헥산(n-hexame), 톨루엔(toluene), 디클로로메탄(dichloromethane), 진공오일(vacuum oil), 가솔린(gasoline), 콩 기름(soybean oil) 또는 경유(diesel)와 물을 1:1 부피비율로 혼합된 용액에 대한 유수 분리 및 세척을 100회 수행할 경우 30회 유수 분리 시 모든 오일 성분에 대하여 70% 이상의 분리 효율을 나타내고, 50회 유리 분리 시 헥산(n-hexane) 등의 저점도 성분에 대해서는 80% 이상의 분리효율을 나타낼 수 있다.As another example, the water-oil separating material includes a composite according to the present invention and is excellent in durability, so that it is possible to use n-hexane, toluene, dichloromethane, vacuum oil, When oil separation and washing are performed 100 times in a mixed solution of gasoline, soybean oil or diesel and water in a volume ratio of 1: 1, The separation efficiency of 70% or more is exhibited, and the separation efficiency of 80% or more can be exhibited for a low viscosity component such as hexane (n-hexane) when the glass is separated by 50 times.

한편, 본 발명에 따른 유수분리용 재료의 최대 평균 흡착량은 단위 중량(g) 당 20 내지 200g일 수 있고, 구체적으로는 단위 중량(g) 당 20 내지 180g, 20 내지 160g, 20 내지 140g, 20 내지 120g, 20 내지 100g, 20 내지 90g, 20 내지 70g, 20 내지 60g, 20 내지 50g, 20 내지 30g, 30 내지 200g, 50 내지 200g, 70 내지 200g, 90 내지 200g, 100 내지 200g, 120 내지 200g, 140 내지 200g, 160 내지 200g, 180 내지 200g, 25 내지 150g, 30 내지 110g, 30 내지 90g, 30 내지 70g, 30 내지 60g, 35 내지 90g, 35 내지 70g, 35 내지 60g 또는 40 내지 70g일 수 있다. 유수분리용 재료의 최대 평균 흡착량은 흡착시키고자 하는 오일의 점도에 영향을 받을 수 있으므로, 분리하고자 하는 오일의 종류에 따라 상기 범위로 흡착시킬 수 있다.Meanwhile, the maximum average adsorption amount of the water-swellable material according to the present invention may be 20 to 200 g per unit weight (g), and specifically 20 to 180 g, 20 to 160 g, 20 to 140 g, 20 20 to 100 g, 20 to 70 g, 20 to 70 g, 20 to 60 g, 20 to 50 g, 20 to 30 g, 30 to 200 g, 50 to 200 g, 70 to 200 g, 90 to 200 g, 100 to 200 g, , 140 to 200 g, 160 to 200 g, 180 to 200 g, 25 to 150 g, 30 to 110 g, 30 to 90 g, 30 to 70 g, 30 to 60 g, 35 to 90 g, 35 to 70 g, 35 to 60 g, have. The maximum average adsorption amount of the water-swellable material may be influenced by the viscosity of the oil to be adsorbed, and thus adsorbed in the above range depending on the type of oil to be separated.

하나의 예로서, 상기 유수분리용 재료는 헥산(점도: 13.10 ㎟/s)과 물이 혼합된 용액을 유수 분리하는 경우 헥산에 대한 최대 평균 흡착량은 단위 중량(1g) 당 32.01±0.05 g일 수 있고, 경유(점도: 103.99 ㎟/s)과 물이 혼합된 용액을 유수 분리하는 경우 경유에 대한 최대 평균 흡착량은 단위 중량(1g) 당 80.98±0.05 g일 수 있다.As an example, when the water-splitting material is subjected to oil-water separation of hexane (viscosity: 13.10 mm 2 / s) mixed with water, the maximum average adsorption amount per unit weight (1 g) is 32.01 ± 0.05 g The maximum average adsorption amount for light oil in the case of oil-water separation of a mixture of light oil (viscosity: 103.99 mm 2 / s) and water may be 80.98 ± 0.05 g per unit weight (1 g).

나아가, 본 발명에 따른 유수분리용 재료는 내구성이 우수한 특징을 갖는다.Furthermore, the material for water softening according to the present invention has an excellent durability.

하나의 예로서, 상기 유수분리용 재료는 초음파 조사 또는 2,000 gr 하중으로 표면 마찰이 발생하거나 형태 변형이 발생되어도 폴리우레판 스펀지 표면에 형성된 산화아연 입자층, 자성 입자층 및 지방산층의 손실이 발생되지 않아 평균 정적 물 접촉각은 물론 평균 미끄러짐각 및 평균 물 흐름각이 약 98% 이상으로 유지할 수 있다.As an example, since the material for water softening does not cause loss of the zinc oxide particle layer, the magnetic particle layer and the fatty acid layer formed on the surface of the polyurethane sponge, even if surface friction occurs or shape deformation occurs under ultrasonic irradiation or a load of 2,000 gr, The static water contact angle as well as the average slip angle and average water flow angle can be maintained at about 98% or more.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Experimental Examples.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.However, the following Examples and Experimental Examples are merely illustrative of the present invention, and the present invention is not limited to the following Examples and Experimental Examples.

제조예Manufacturing example 1 One

공침법을 이용하여 자성 입자를 제조하였다. 구체적으로, 0.1M의 FeCl3 용액(100 ml)에 0.1M의 FeCl2 용액(50 ml)을 혼합하고, 혼합 용액에 암모니아수를 적가하여 하기 식 1과 같은 반응을 통해 침전물을 형성하였다. 이때, 혼합 용액의 온도는 80±5℃이고, pH는 11~12이였으며, 상기 온도와 pH를 유지하면서 3시간 동안 반응을 수행하였다:Magnetic particles were prepared by coprecipitation method. Specifically, 0.1 M FeCl 3 solution (100 ml) was mixed with 0.1 M FeCl 2 solution (50 ml), ammonia water was added dropwise to the mixed solution, and a precipitate was formed through the reaction shown in the following Formula 1. At this time, the temperature of the mixed solution was 80 ± 5 ° C., the pH was 11 to 12, and the reaction was carried out for 3 hours while maintaining the temperature and the pH:

[식 1] Fe2 + + Fe3 + + OH-

Figure pat00001
Fe3O4↓ + H2O (1).[Formula 1] Fe 2 + + Fe 3 + + OH -
Figure pat00001
Fe 3 O 4 ↓ + H 2 O (1).

반응이 종료되면 혼합 용액의 온도를 상온으로 냉각시키고, 용액을 여과한 후 여과물을 물과 아세톤을 세척하여 pH를 중화시켰다. 그런 다음, 중화된 여과물을 60℃의 오븐에서 12시간 동안 건조시키고, 글라인더(grinder)로 분쇄하여 자성 입자(Fe3O4 입자)를 얻었다.When the reaction was completed, the temperature of the mixed solution was cooled to room temperature, the solution was filtered, and the filtrate was washed with water and acetone to neutralize the pH. Then, the neutralized filtrate were dried in a 60 ℃ oven for 12 hours, pulverized to a grinder (grinder) to obtain magnetic particles (Fe 3 O 4 particles).

실시예Example 1 One

가로 3 ㎝, 세로 3 ㎝ 및 두께 3 ㎝인 폴리우레탄 스펀지를 준비하고, 준비된 폴리우레탄 스펀지를 증류수와 에탄올로 각각 3회씩 세척하여 표면에 잔류하는 불순물을 제거하였다.A polyurethane sponge having a width of 3 cm, a width of 3 cm and a thickness of 3 cm was prepared, and the prepared polyurethane sponge was washed with distilled water and ethanol three times to remove impurities remaining on the surface.

이와 별도로 1M 농도의 아세트산아연(Zn(OAc)2) 수용액 100㎖에 25 중량%의 암모니아수를 적가하여 아세트산아연 수용액 내에 침전된 백색 아세트산아연을 모두 용해시켰다. 이때, 용액의 pH는 10.5±0.3이었다. 용해된 아세트산아연 수용액을 반응 플라스크에 투입하고, 앞서 준비된 폴리우레탄 스펀지가 아세트산아연 수용액에 잠기도록 침지시킨 다음, 당업계에서 통상적으로 사용되는 전자오븐(microwave oven, 모델명: KR-G20EW, 제조사: 대우社)으로 마이크로파(출력: 1120±20 W, 주파수: 2450±10 MHz)를 조사하였다. 이때, 마이크로파 조사와 함께 마이크로파가 조사된 폴리우레판 스펀지를 방치하는 숙성이 연속적으로 수행되었으며, 이러한 과정을 3회 반복 수행하였다. 또한, 마이크로파가 조사되는 각 조사 단계는 60±2초간 수행되었으며, 마이크로파가 조사된 폴리우레탄 스펀지를 방치하는 각 숙성 단계는 30±2초간 수행되었다. 상기 처리가 모두 완료되면 아세트산아연 수용액의 온도를 상온(20±1℃)으로 5분간 냉각시킨 후 아세트산아연 수용액에 침지된 폴리우레탄 스펀지를 꺼내어 증류수로 세척하고, 자연 건조시켰다. 앞서 제조예 1에서 얻은 자성 입자(Fe3O4 입자, 0.1g)를 에탄올(100 ml)에 분산시키고, 건조된 폴리우레탄 스펀지를 침지시킨 다음, 상온(20±2℃)에서 1시간 동안 폴리우레탄 스펀지 표면에 자성 입자층을 형성하였다. 침지된 폴리우레탄 스펀지 표면을 증류수로 세척하고, 세척된 폴리우레탄 스펀지를 에탄올에 용해된 10mM 농도의 스테아르산 용액(100㎖)에 5분간 담궜다 꺼내어 자연 건조시킴으로써 복합체(PU-ZnO-Fe3O4-SA)를 제조하였으며, 이때 표면의 스테아르산층의 평균 두께는 8~12㎚였다.Separately, 25 wt% aqueous ammonia was added dropwise to 100 mL of a 1M aqueous solution of zinc acetate (Zn (OAc) 2 ) to dissolve all the white zinc acetate precipitated in the aqueous zinc acetate solution. At this time, the pH of the solution was 10.5 ± 0.3. The dissolved aqueous zinc acetate solution was added to the reaction flask and the polyurethane sponge prepared above was immersed in an aqueous solution of zinc acetate. (Output: 1120 ± 20 W, frequency: 2450 ± 10 MHz). At this time, the microwaves were irradiated and the polyurethane sponge irradiated with microwaves was aged to be left standing. This process was repeated three times. Each irradiation step irradiated with microwaves was performed for 60 ± 2 seconds, and each aging step for leaving a polyurethane sponge irradiated with microwave was performed for 30 ± 2 seconds. After completion of the above processes, the temperature of the aqueous zinc acetate solution was cooled to room temperature (20 ± 1 ° C.) for 5 minutes, and the polyurethane sponge immersed in the aqueous zinc acetate solution was taken out, washed with distilled water and air dried. The magnetic particles (Fe 3 O 4 particles, 0.1 g) obtained in Production Example 1 were dispersed in ethanol (100 ml), and the dried polyurethane sponge was immersed in the solution. Then, the solution was stirred at room temperature (20 ± 2 ° C) A magnetic particle layer was formed on the surface of the urethane sponge. Complex (PU-ZnO-Fe 3 O 4 washing the immersed polyurethane sponge surface with distilled water for 5 minutes to a solution of stearic acid (100㎖) of a 10mM concentration of dissolving the cleaning polyurethane sponge was taken out by air drying the ethanol damgwotda -SA), and the average thickness of the stearic acid layer on the surface was 8 to 12 nm.

비교예Comparative Example 1 One

가로 3 ㎝, 세로 3 ㎝ 및 두께 3 ㎝인 폴리우레탄 스펀지를 준비하고, 준비된 폴리우레탄 스펀지를 증류수와 에탄올로 각각 3회씩 세척하여 표면에 잔류하는 불순물을 제거하였다.A polyurethane sponge having a width of 3 cm, a width of 3 cm and a thickness of 3 cm was prepared, and the prepared polyurethane sponge was washed with distilled water and ethanol three times to remove impurities remaining on the surface.

이와 별도로 1M 농도의 아세트산아연(Zn(OAc)2) 수용액 100㎖에 25 중량%의 암모니아수를 적가하여 아세트산아연 수용액 내에 침전된 백색 아세트산아연을 모두 용해시켰다. 이때, 용액의 pH는 10 내지 11이었다. 용해된 아세트산아연 수용액을 반응 플라스크에 투입하고, 앞서 준비된 폴리우레탄 스펀지가 아세트산아연 수용액에 잠기도록 침지시킨 다음, 당업계에서 통상적으로 사용되는 전자오븐(microwave oven, 모델명: KR-G20EW, 제조사: 대우社)로 마이크로파(출력: 1120±20 W, 주파수: 2450±10 MHz)를 조사하였다. 이때, 마이크로파 조사와 함께 마이크로파가 조사된 폴리우레판 스펀지를 방치하는 숙성이 연속적으로 수행되었으며, 이러한 과정을 3회 반복 수행하였다. 또한, 마이크로파가 조사되는 각 조사 단계는 60±2초간 수행되었으며, 마이크로파가 조사된 폴리우레탄 스펀지를 방치하는 각 숙성 단계는 30±2초간 수행되었다. 상기 처리가 모두 완료되면 아세트산아연 수용액의 온도를 상온(20±1℃)으로 5분간 냉각시켰다. 그 후 아세트산아연 수용액에 침지된 폴리우레탄 스펀지를 꺼내어 증류수로 세척하고, 자연 건조시켜 복합체(PU-ZnO)를 제조하였다.Separately, 25 wt% aqueous ammonia was added dropwise to 100 mL of a 1M aqueous solution of zinc acetate (Zn (OAc) 2 ) to dissolve all the white zinc acetate precipitated in the aqueous zinc acetate solution. At this time, the pH of the solution was 10 to 11. The dissolved aqueous zinc acetate solution was added to the reaction flask and the polyurethane sponge prepared above was immersed in an aqueous solution of zinc acetate. (Output: 1120 ± 20 W, frequency: 2450 ± 10 MHz). At this time, the microwaves were irradiated and the polyurethane sponge irradiated with microwaves was aged to be left standing. This process was repeated three times. Each irradiation step irradiated with microwaves was performed for 60 ± 2 seconds, and each aging step for leaving a polyurethane sponge irradiated with microwave was performed for 30 ± 2 seconds. After the completion of the above-mentioned treatments, the temperature of the aqueous zinc acetate solution was cooled to room temperature (20 占 1 占 폚) for 5 minutes. Thereafter, the polyurethane sponge immersed in the aqueous zinc acetate solution was taken out, washed with distilled water, and naturally dried to prepare a composite (PU-ZnO).

비교예Comparative Example 2 2

가로 3 ㎝, 세로 3 ㎝ 및 두께 3 ㎝인 폴리우레탄 스펀지를 준비하고, 준비된 폴리우레탄 스펀지를 증류수와 에탄올로 각각 3회씩 세척하여 표면에 잔류하는 불순물을 제거하였다. 폴리우레탄 스펀지를 에탄올에 용해된 10mM 농도의 스테아르산 용액(100㎖)에 5분간 담궜다 꺼내어 자연 건조시킴으로써 복합체(PU-SA)를 제조하였으며, 이때 표면의 스테아르산층의 평균 두께는 8~12㎚였다.A polyurethane sponge having a width of 3 cm, a width of 3 cm and a thickness of 3 cm was prepared, and the prepared polyurethane sponge was washed with distilled water and ethanol three times to remove impurities remaining on the surface. (PU-SA) was prepared by immersing the polyurethane sponge in 100 ml of a 10 mM concentration of stearic acid solution dissolved in ethanol for 5 minutes and drying it naturally, wherein the average thickness of the stearic acid layer on the surface was 8 to 12 nm .

실험예Experimental Example 1 One

본 발명에 따른 복합체의 표면 물성을 확인하기 위하여, 무처리군인 폴리우레탄 스펀지와 실시예 1, 비교예 1 및 2에서 제조된 복합체를 대상으로 주사전자현미경-에너지 분산 X선 분광(Scanning Electron Microscope-Energy dispersive X-ray spectrometry, SEM-EDS) 분석을 수행하였으며, 그 결과는 도 1에 나타내었다.In order to confirm the surface properties of the composite according to the present invention, the polyurethane sponge, which is a non-treated group, and the composite prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 were subjected to Scanning Electron Microscope- Energy dispersive X-ray spectrometry (SEM-EDS) analysis was performed. The results are shown in FIG.

도 1 에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 복합체는 마이크로-나노 형태의 표면구조를 가져 BET 표면적이 우수한 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 1, the composite according to the present invention has a micro-nano-type surface structure, and thus has excellent BET surface area.

구체적으로, 도 1을 살펴보면, 무처리군인 폴리우레탄 스펀지와 표면이 스테아르산(SA)으로 코팅된 비교예 2의 복합체는 표면에 매끈한 것으로 나타났다. 이에 반해, 폴리우레탄 스펀지 표면에 산화아연 입자층이 형성된 비교예 1의 복합체는 산화아연 입자층 형성 시 마이크로파를 적용하여 산화아연 입자가 화염(flake) 또는 눈꽃(snow) 구조로 표면에 응집된 것을 확인할 수 있다. 아울러, 비교예 1의 복합체와 동일한 방법으로 산화아연 입자층을 폴리우레탄 스펀지 상에 형성하되 형성된 산화아연 입자층 표면에 스테아르산을 함유하는 지방산층을 포함하는 실시예 1의 복합체는 지방산인 스테아르산의 카르복실기와 산화아연 입자가 강한 배위결합을 통해 산화아연 입자층이 보다 조밀하게 자기 조립된 것으로 나타났으며, 자성 입자층은 산화아연 입자층으로 인해 구현된 표면 거칠기를 유지하는 것으로 확인되었다. 또한, 실시예 1의 복합체는 탄소 원소(C), 산소 원소(O), 아연 원소(Zn) 및 철 원소(Fe)가 균일하게 분포하는 것을 알 수 있다.Specifically, referring to FIG. 1, the composite of Comparative Example 2 in which the polyurethane sponge and the surface thereof were coated with stearic acid (SA) showed smoothness on the surface. On the other hand, in the composite of Comparative Example 1 in which a zinc oxide particle layer was formed on the surface of the polyurethane sponge, it was confirmed that the zinc oxide particles aggregated on the surface with a flame or a snow structure by applying a microwave to the zinc oxide particle layer have. The composite of Example 1 including a fatty acid layer containing stearic acid on the surface of a zinc oxide particle layer formed on a polyurethane sponge by a zinc oxide particle layer in the same manner as the composite of Comparative Example 1 has a carboxyl group of stearic acid And the zinc oxide particles were more self - assembled through the strong coordination bond, and the magnetic particle layer was found to maintain the surface roughness realized by the zinc oxide particle layer. It can also be seen that the carbon element (C), the oxygen element (O), the zinc element (Zn) and the iron element (Fe) are uniformly distributed in the composite of Example 1.

이러한 결과로부터 본 발명에 따른 복합체는 3차원적으로 개방형 기공을 갖는 해면상의 다공성 폴리우레탄 스펀지 표면에 산화아연 입자층이 화염(flake) 또는 눈꽃(snow) 구조로 응집된 마이크로-나노 구조를 가짐으로써 복합체의 표면 거칠기가 극대화되고, 평균 BET 비표면적 등의 표면 물성이 우수함을 알 수 있다.From these results, it can be seen that the composite according to the present invention has a micro-nano structure in which a zinc oxide particle layer is agglomerated into a flake or snow structure on the surface of a sponge porous polyurethane sponge having three-dimensionally open pores, And the surface properties such as the average BET specific surface area are excellent.

실험예Experimental Example 2 2

본 발명에 따른 복합체의 표면 성분을 확인하기 위하여 무처리군인 폴리우레탄 스펀지와 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 복합체를 대상으로 X선 회절(X-ray diffraction, XRD)을 측정하였으며, 이때, 상기 측정은 Bruker 사(독일)의 D8(CuKa radiation, 40 kV, 30 mA)을 사용하여, 1.5406 Å 파장을 0.02°/sec의 속도로 주사하여 2θ에서 10-80° 범위로 X선 회절 패턴을 얻었다.X-ray diffraction (XRD) was measured on the polyurethane sponge as a non-treated group and the composite prepared in Example 1 and Comparative Example 1 to confirm the surface composition of the composite according to the present invention. At this time, the measurement of X-ray diffraction pattern to D8 (CuKa radiation, 40 kV, 30 mA) using a, wavelength 1.5406 Å to 0.02 ° / injected at a rate in the 2 θ range of 10-80 ° of sec Bruker Co. (Germany) ≪ / RTI >

또한, 상기 폴리우레탄 스펀지와 각 복합체를 대상으로 X선 광전자분광(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)을 측정하였으며, 측정된 결과들을 도 2 및 3에 나타내었다.X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was measured on the polyurethane sponge and each composite, and the measured results are shown in FIGS. 2 and 3. FIG.

도 2 및 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 복합체는 폴리우레탄 스펀지 상에 응집된 산화아연 입자층 표면에 지방산이 코팅된 구조를 갖는 것을 알 수 있다.As shown in FIGS. 2 and 3, it can be seen that the composite according to the present invention has a structure in which fatty acid is coated on the surface of the zinc oxide particle layer aggregated on the polyurethane sponge.

구체적으로, 도 2는 무처리된 폴리우레탄 스펀지와 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 복합체의 X선 회절(XRD) 분석 결과를 나타낸 그래프로서, 무처리된 폴리우레탄 스펀지와 달리 실시예 1 및 비교예 1의 복합체는 산화아연 입자로부터 구현되는 2θ = 32.01±0.5°, 34.17±0.5°, 36.20±0.5°, 47.35±0.5°, 56.62±0.5°, 62.92±0.5°, 66.92±0.5°, 68.03±0.5° 및 69.09±0.5°의 피크가 확인되었다. 또한, 실시예 1의 복합체는 산화아연 입자층 상에 자성 입자인 Fe3O4 입자층을 포함하여 상기 피크와 함께 2θ = 30.1±0.5°, 43.1±0.5° 및 53.5±0.5°의 피크를 더 포함하는 것으로 확인되었다.Specifically, FIG. 2 is a graph showing the results of XRD analysis of the untreated polyurethane sponge and the composite prepared in Example 1 and Comparative Example 1. In contrast to the untreated polyurethane sponge, in Examples 1 and 2, The composite of Comparative Example 1 was prepared from the zinc oxide particles at a specific angle of 2θ = 32.01 ± 0.5 °, 34.17 ± 0.5 °, 36.20 ± 0.5 °, 47.35 ± 0.5 °, 56.62 ± 0.5 °, 62.92 ± 0.5 °, 66.92 ± 0.5 °, A peak of ± 0.5 ° and 69.09 ± 0.5 ° was confirmed. The composite of Example 1 further includes a Fe 3 O 4 particle layer which is magnetic particles on the zinc oxide particle layer and further comprises peaks at 2? = 30.1 ± 0.5 °, 43.1 ± 0.5 ° and 53.5 ± 0.5 ° together with the peak Respectively.

아울러, 도 3은 무처리된 폴리우레탄 스펀지와 실시예 1에서 제조된 복합체의 X선 광전자분광(XPS) 결과를 나타낸 그래프로서, 폴리우레탄 스펀지의 경우 533±0.5 eV, 400±0.5 eV 및 284.6±0.6 eV 에서 각각 탄소 원소(O), 질소 원소(N) 및 산소 원소(O)의 1s 결합을 나타내는 피크가 확인되었으며, 이때 탄소 원소(C)와 산소 원소(O)의 피크 강도 비율((PC/P0)은 약 0.7 내지 0.9인 것으로 확인되었다. 이에 반해, 실시예 1의 복합체는 무처리된 폴리우레탄 스펀지와 마찬가지로 533±0.5 eV, 400±0.5 eV 및 284.6±0.6 eV 에서 각각 탄소 원소(O), 질소 원소(N) 및 산소 원소(O)의 1s 결합을 나타내는 피크와 함께 산화아연의 아연 원소(Zn)가 갖는 2p3 결합을 나타내는 1022±5 eV의 피크와 Fe3O4의 철 원소(Fe)가 갖는 2p1/2 및 2p3/2 결합을 나타내는 724±0.5 eV 및 711±0.5 eV의 피크가 확인되었고, 탄소 원소(C)와 탄소 원소(O)의 피크 강도 비율((PC/PO)은 스테아르산으로 인해 약 2.2 내지 2.4인 것으로 확인되었다.FIG. 3 is a graph showing X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) results of the untreated polyurethane sponge and the composite prepared in Example 1. In the polyurethane sponge, 533. + -. 0.5 eV, 400. + -. 0.5 eV, and 284.6. (P) between the carbon element (C) and the oxygen element (O) was found at 0.6 eV, indicating a 1s bond of the carbon element (O), the nitrogen element (N) C / P 0 ) was found to be about 0.7 to 0.9. In contrast, the composite of Example 1, like the untreated polyurethane sponge, had carbon atoms at 533 ± 0.5 eV, 400 ± 0.5 eV, and 284.6 ± 0.6 eV, A peak of 1022 ± 5 eV indicating a 2p3 bond of a zinc element (Zn) of zinc oxide together with a peak indicating a 1s bond of oxygen element (O), nitrogen element (N) and oxygen element (O) ) Showed peaks at 724 ± 0.5 eV and 711 ± 0.5 eV indicating 2p1 / 2 and 2p3 / 2 bonds, and carbon Cattle (C) and the peak intensity ratio of carbon element (O) ((P C / P O) is due to the stearic acid was found to be about 2.2 to 2.4.

이러한 결과로부터, 본 발명의 복합체는 폴리우레탄 스펀지 상에 산화아연 입자층과 자성 입자층이 균일하게 자리잡고 있고, 그 표면을 지방산이 균일하게 둘러싸고 있음을 의미하는 것이다.These results indicate that the composite of the present invention uniformly surrounds the zinc oxide particle layer and the magnetic particle layer on the polyurethane sponge and uniformly surrounds the surface of the zinc oxide particle layer.

실험예Experimental Example 3 3

본 발명에 따른 복합체의 물성을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.The following experiment was conducted to evaluate the physical properties of the composite according to the present invention.

가) end) 물에 대한 친화도 평가Evaluation of affinity to water

무처리된 폴리우레탄 스펀지와 실시예 1, 비교예 1 및 2에서 제조된 복합체들을 대상으로 접촉각 측정기(모델명: SmartDrop, 제조사: Femtofab Co. Ltd)를 이용하여 정적 물 접촉각(static water contact angle, static WCA), 물 미끄러짐각(sliding water contact angle, sliding WCA), 및 물 흐름각(shedding water contact angle, shedding WCA)과 정적 오일 접촉각(static oil contact angle)을 측정하였다. 이때, 각 측정은 매 측정 시마다 10㎕의 물 또는 오일 한 방울을 표면에 떨어뜨려 수행하였으며, 3회씩 반복 수행하여 그 평균값을 도출하였다. 그 결과는 하기 표 1 및 도 4에 나타내었다.The untreated polyurethane sponge and the composites prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 were measured for static water contact angle (static) using a contact angle meter (Model: SmartDrop, manufactured by Femtofab Co. Ltd) WCA), sliding water contact angle (sliding WCA), and shedding water contact angle (shedding WCA) and static oil contact angle were measured. At this time, each measurement was performed by dropping 10 μl of water or oil drop on the surface for each measurement, and repeated three times to derive the average value. The results are shown in Table 1 and FIG.

물(H2O)Water (H 2 O) 정적 접촉각Static contact angle 미끄러짐각Slip angle 흐름각Flow angle 무처리군Untreated group 측정 불가Not measurable 측정 불가Not measurable 측정 불가Not measurable 실시예 1Example 1 161±1°161 ± 1 ° 8±1°8 ± 1 ° 7±1°7 ± 1 ° 비교예 1Comparative Example 1 119±1°119 ± 1 ° 35±1°35 ± 1 ° 30±1°30 ± 1 ° 비교예 2Comparative Example 2 92±1°92 ± 1 ° 54±1°54 ± 1 ° 52±1°52 ± 1 °

표 1 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 복합체는 표면에 초수소성, 발수성 및 친유성이 구현되는 것을 알 수 있다.As shown in Table 1 and Fig. 4, it can be seen that the composite according to the present invention has pyrochrome, water repellency and lipophilic properties on the surface.

구체적으로, 실시예 1에서 제조된 복합체는 물에 대한 친화도를 나타내는 정적 물 접촉각이 160° 내지 162°인 것으로 나타났고, 발수성을 나타내는 물 미끄러짐각 및 물 흐름각이 11° 이하, 구체적으로는 각각 6 내지 9°인 것으로 확인되었다. 또한, 상기 복합체는 오일을 모두 흡수하여 친유성을 나타내는 정적 오일 접촉각 측정이 불가능하였다.Specifically, the composite prepared in Example 1 exhibited a static water contact angle of 160 ° to 162 ° indicating affinity to water, and the water slip angle and water flow angle indicating water repellency were 11 ° or less, specifically, Lt; RTI ID = 0.0 > 6-9 < / RTI > In addition, the composite absorbed all of the oil and was unable to measure the static oil contact angle indicating lipophilicity.

반면, 무처리된 폴리우레탄 스펀지는 물과 오일에 대하여 모두 높은 친화도를 가져 접촉각 측정 시 표면에 떨어진 물 또는 오일을 모두 흡수하므로 물 또는 정적 오일 접촉각은 물론 물에 대한 미끄러짐각 및 흐름각 측정이 불가능하였다. 또한, 비교예 1 및 2에서 제조된 복합체는 각각 표면에 산화아연 입자층 또는 스테아르산 층을 포함하여 소수성을 나타내나, 그 정도가 약하여 정적 물 접촉각이 120° 미만인 것으로 나타났다. 또한, 비교예 1 및 2의 복합체는 발수성이 현저히 낮아 물에 대한 미끄러짐각 및 흐름각이 30° 이상인 것으로 나타났다.On the other hand, the untreated polyurethane sponge has high affinity for both water and oil, absorbing water or oil falling on the surface during contact angle measurement, so that water or static oil contact angle as well as slip angle and flow angle measurement It was impossible. In addition, the composites prepared in Comparative Examples 1 and 2 each showed a hydrophobic property including a zinc oxide particle layer or a stearic acid layer on the surface, but the degree of the hydrophobicity was low and the static water contact angle was less than 120 °. In addition, the composites of Comparative Examples 1 and 2 were remarkably low in water repellency, so that the slip angle and the flow angle with respect to water were 30 ° or more.

이는 초수소성 및 발수성을 구현하기 위해서는 산화아연 입자층으로 인한 복합체의 표면 거칠기와 함께 지방산으로 인한 표면 에너지를 동시에 제어하여야 함을 의미하는 것이다.This means that the surface roughness of the composite due to the zinc oxide particle layer must be controlled simultaneously with the surface energy due to the fatty acid in order to realize the superhydrophobicity and water repellency.

따라서, 본 발명에 따른 복합체는 폴리우레탄 스펀지 상에 산화아연 입자층이 화염(flake) 또는 눈꽃(snow) 구조로 형성되고, 그 표면을 지방산이 둘러싸는 구조를 가짐으로써 오일에 친화도가 현저히 높을 뿐만 아니라, 초소수성 및 발수성이 우수함을 알 수 있다.Accordingly, the composite according to the present invention has a structure in which a zinc oxide particle layer is formed on a polyurethane sponge in a flake or snow structure, and the surface of the zinc oxide particle layer is surrounded by a fatty acid, whereby the affinity to oil is remarkably high , But the superhydrophobicity and water repellency are excellent.

나) 자기적 물성B) Magnetic properties

자성 입자인 Fe3O4 입자와 실시예 1에서 제조된 복합체를 대상으로 상온(25±1℃)에서 자화이력 현상(Magnetization-Hysteresis, M-H) 루프를 측정하였다. 또한, 실시예 1의 복합체를 이용한 유수 분리를 20회 반복 수행한 이후 상온(25±1℃)에서 복합체의 자화이력 현상(Magnetization-Hysteresis, M-H) 루프를 재측정하였으며 그 결과를 도 5에 나타내었다.Magnetization-Hysteresis (MH) loops were measured at room temperature (25 ± 1 ° C) for the Fe 3 O 4 particles as magnetic particles and the composite prepared in Example 1. The magnetization-hysteresis (MH) loop of the composite material was re-measured at room temperature (25 ± 1 ° C.) after the water separation using the composite material of Example 1 was repeated 20 times. The results are shown in FIG. 5 .

도 5를 살펴보면, 실시예 1의 복합체는 약 5±0.02 emu/g의 포화 자화(Ms)를 나타내는 것으로 확인되었으며, 상기 복합체를 이용하여 100회 유수 분리한 이후에서 약 2.5(Ms)의 포화 자화가 유지되는 것으로 확인되었다.5, the composite of Example 1 was found to exhibit a saturation magnetization (M s ) of about 5 ± 0.02 emu / g, and after about 100 oil water separations using the composite, about 2.5 (M s ) Saturation magnetization was confirmed to be maintained.

이는 본 발명에 따른 복합체가 자성 입자인 Fe3O4 입자를 포함하여 자성을 나타내고, 상기 자성은 복합체의 반복 사용 후에도 일정하게 유지됨을 의미한다.This means that the composite according to the invention exhibits magnetic properties including Fe 3 O 4 particles, which are magnetic particles, and that the magnetic properties remain constant after repeated use of the composite.

실험예Experimental Example 4 4

본 발명에 따른 복합체의 유수분리 효율을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.In order to evaluate the water separation efficiency of the complex according to the present invention, the following experiment was conducted.

스테인레스 스틸 메쉬가 스토퍼로서 구비된 직경이 7㎝인 튜브에 실시예 1에서 제조된 복합체(직경 7±2㎝, 높이 1㎝)를 고정시키고, 튜브 밑에 비이커를 준비하였다. 그 후 오일과 물이 1:1의 부피비율로 혼합된 용액(30 ㎖)을 튜브 내에 붓고, 용액 내 오일이 모두 무처리된 폴리우레탄 스펀지 또는 복합체를 통과할 때까지 기다렸으며, 이때 물과 혼합된 오일은 헥산(n-hexame), 톨루엔(toluene), 디클로로메탄(dichloromethane), 가솔린(gasoline), 진공오일(vacuum oil), 콩 기름(soybean oil) 또는 경유(diesel)를 사용하거나, 물과 오일이 1:1로 혼합된 에멀젼을 사용하였다. 용액 내 오일이 모두 복합체에 흡수되어 통과하면, 상기 복합체를 통과하지 못하고 상부에 잔류하는 물의 부피를 측정하였다. 측정된 결과로부터, 하기 식 2를 이용하여 오일과 물의 분리 효율을 도출하고, 복합체 단위 중량(1g 기준) 당 오일의 최대 평균 흡수량을 산출하였다. 이러한 과정을 100회 반복 수행하였으며, 도출된 결과는 도 6 및 표 2에 나타내었다.The composite (diameter 7 ± 2 cm, height 1 cm) prepared in Example 1 was fixed to a tube having a diameter of 7 cm equipped with a stainless steel mesh as a stopper, and a beaker was prepared under the tube. Then, a solution (30 ml) of oil and water mixed at a volume ratio of 1: 1 was poured into the tube and waited until the oil in the solution passed all through the untreated polyurethane sponge or complex, The oil that is used can be either n-hexame, toluene, dichloromethane, gasoline, vacuum oil, soybean oil or diesel, Emulsions mixed with 1: 1 oil were used. When all of the oil in the solution had been absorbed and passed through the composite, the volume of water remaining on the top without passing through the composite was measured. From the measured results, the separation efficiency of oil and water was derived using the following formula 2, and the maximum average absorption amount of the oil per unit weight of the composite (based on 1 g) was calculated. This procedure was repeated 100 times, and the obtained results are shown in FIG. 6 and Table 2.

[식 2][Formula 2]

유수 분리 효율 (k) = V1/V0 X 100Oil water separation efficiency (k) = V 1 / V 0 X 100

상기 식 2에서In Equation 2,

V1은 분리 후 폴리우레탄 스펀지 또는 복합체 상부에 잔류하는 물의 부피를 나타내고,V 1 represents the volume of water remaining on the top of the polyurethane sponge or composite after separation,

V0은 분리 전 혼합 용액에 포함된 물의 부피를 나타낸다.V 0 represents the volume of water contained in the pre-separation mixed solution.

단위: g/gUnit: g / g 헥산Hexane 톨루엔toluene 디클로로메탄Dichloromethane 가솔린Gasoline 콩 기름Soybean oil 경유Diesel 진공오일Vacuum oil 상온(20±1℃) 점도Room temperature (20 ± 1 ℃) Viscosity 0.32 cP0.32 cP 0.58 cP0.58 cP 0.4 cP0.4 cP 0.6 cP0.6 cP 80 cP80 cP -- -- 최대 평균 흡수량Maximum average absorption 32.01±0.1 g/g32.01 + - 0.1 g / g 49.0±0.1 g/g49.0 + - 0.1 g / g 58.1±0.1 g/g58.1 + - 0.1 g / g 59.2±0.1 g/g59.2 ± 0.1 g / g 65.1±0.1 g/g65.1 + - 0.1 g / g 80.98±0.1 g/g80.98 + - 0.1 g / g 108.9±0.1 g/g108.9 ± 0.1 g / g 분리 효율Separation efficiency 99.89%99.89% 99.88%99.88% 99.87%99.87% 99.5%99.5% 99.2%99.2% 99.0%99.0% 98.21%98.21%

도 6 및 표 2에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 복합체는 오일 종류에 상관없이 유수 분리 효율이 우수하고 반복 사용이 가능한 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 6 and Table 2, it can be seen that the composite according to the present invention is excellent in oil-water separation efficiency regardless of the kind of oil and can be used repeatedly.

구체적으로, 실시예 1에서 제조된 복합체는 헥산, 톨루엔, 디클로로메탄, 가솔질, 진공오일, 콩 기름 및 경유 등의 오일에 대하여 98% 이상의 높은 효율로 물과 분리하는 것으로 확인되었다. 또한, 상기 복합체는 오일의 종류에 따라 최대 평균 흡수량이 약 30 내지 110 g/g인 것으로 확인되었으며, 상기 최대 평균 흡수량은 오일의 상온 점도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 갖는 것으로 확인되었다.Specifically, it was confirmed that the composite prepared in Example 1 was separated from water at a high efficiency of 98% or more with respect to oils such as hexane, toluene, dichloromethane, gasoline, vacuum oil, soybean oil and light oil. In addition, it was confirmed that the maximum average absorption amount of the composite was about 30 to 110 g / g depending on the type of oil, and the maximum average absorption amount tended to increase with increasing viscosity of the oil at room temperature.

나아가, 실시예 1의 복합체는 혼합 용액의 유수 분리를 30회 반복 수행하여도 오일 성분에 상관없이 오일에 대한 복합체의 최대 평균 흡수량은 70% 이상 보존되는 것으로 나타냈으며, 헥산(n-hexane)과 같은 저점도 성분에 대해서는 50회 이상 유수 분리를 수행하더라도 80% 이상 보존되는 것으로 확인되었다. 이는 유수 분리 시 복합체의 기공에 흡수되었던 오일이 잔류하여 이후 흡수되는 오일의 총 흡수량이 감소하기 때문이다.Furthermore, the composite of Example 1 showed that the maximum average amount of absorption of the complex to oil was maintained at 70% or more even when oil-water separation of the mixed solution was repeated 30 times, regardless of the oil component, and n-hexane It was confirmed that the same low viscosity components were retained by 80% or more even when oil separation was performed 50 times or more. This is because the oil that has been absorbed in the pores of the composite in the oil separation is remained and the total absorption amount of the oil absorbed thereafter decreases.

이러한 결과로부터, 본 발명에 따른 복합체는 유수 분리 효율이 뛰어남을 알 수 있다.From these results, it can be seen that the composite according to the present invention is excellent in oil-water separation efficiency.

실험예 4Experimental Example 4

본 발명에 따른 복합체의 내구성을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.In order to evaluate the durability of the composite according to the present invention, the following experiment was conducted.

구체적으로 실시예 1에서 제조된 복합체를 대상으로 하기의 3가지 방법으로 외력을 가하고, 외력이 가해진 전·후의 물 접촉각(WCA)을 측정하여 그 변화를 확인하였으며, 그 결과를 도 7에 나타내었다:Specifically, the composite prepared in Example 1 was subjected to external force by the following three methods, and the water contact angle (WCA) before and after the external force was applied was measured to confirm the change. The results are shown in FIG. 7 :

[방법 1] 복합체를 물에 침지시킨 후 초음파 분쇄기를 이용하여 상온(22±2℃)에서 30분 동안 초음파 조사를 하였으며, 이후 복합체를 자연 건조시키고 물 접촉각을 측정하였다.[Method 1] After immersing the composite in water, ultrasonic irradiation was performed for 30 minutes at room temperature (22 ± 2 ° C) using an ultrasonic grinder, and then the composite was naturally dried and the water contact angle was measured.

[방법 2] 복합체의 단위 면적 당 2,000gr의 하중으로 1 ㎝/s 속도로 3회 왕복 운동을 수행한 다음 복합체의 물 접촉각을 측정하였다.[Method 2] The reciprocating motion of 3 times at 1 cm / s was carried out under a load of 2,000 gr per unit area of the composite, and then the water contact angle of the composite was measured.

[방법 3] 복합체(가로 3㎝, 세로 3㎝ 및 3㎝)의 양끝을 잡고 양 방향으로 180°가 되도록 3회 비틀기를 반복 수행한 다음 복합체의 물 접촉각을 측정하였다.[Method 3] Both ends of the composite body (3 cm in length, 3 cm in length and 3 cm in length) were held, and the water contact angle of the composite body was measured.

도 7에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 복합체는 외부에서 가해지는 힘에 대한 저항성이 우수하여 내구성이 우수한 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 7, the composite according to the present invention is excellent in durability because it has excellent resistance to external force.

구체적으로, 실시예 1에서 제조된 복합체는 초음파 조사 또는 2,000 gr 하중으로 표면 마찰이 발생하거나 형태 변형이 발생되어도 폴리우레판 스펀지 표면에 형성된 산화아연 입자층, 자성 입자층 및 지방산층의 손실이 발생되지 않아 평균 정적 물 접촉각은 물론 평균 미끄러짐각 및 평균 물 흐름각이 약 98% 이상으로 유지되는 것으로 나타났다.Specifically, in the composite prepared in Example 1, loss of the zinc oxide particle layer, the magnetic particle layer and the fatty acid layer formed on the surface of the polyurethane sponge was not generated even when surface friction or shape deformation occurred under ultrasonic irradiation or at a load of 2,000 gr The average static water contact angle as well as the mean slip angle and average water flow angle were maintained at about 98% or more.

이러한 결과로부터, 본 발명에 따른 복합체는 내구성이 우수하여 외부로부터 힘이 가해져도 우수한 초소수성 및 발수성을 구현함을 알 수 있다.From these results, it can be seen that the composite according to the present invention has excellent durability and realizes excellent super-hydrophobic property and water-repellent property even if external force is applied.

Claims (14)

해면상의 다공성 구조를 갖는 폴리우레탄 매트릭스;
상기 매트릭스 상에 형성된 산화아연 입자층;
상기 산화아연 입자층 상에 형성된 자성 입자층; 및
상기 자성 입자층 상에 형성되고, 탄소수 10 내 지 30개의 지방산을 함유하는 지방산층을 포함하는 복합체.
A polyurethane matrix having a spongy porous structure;
A zinc oxide particle layer formed on the matrix;
A magnetic particle layer formed on the zinc oxide particle layer; And
And a fatty acid layer formed on the magnetic particle layer and containing 10 to 30 carbon atoms.
제1항에 있어서,
복합체는,
평균 정적 물 접촉각(static water contact angle)이 150° 이상이고,
평균 물 미끄러짐각(sliding water contact angle)이 10° 이하인 복합체.
The method according to claim 1,
The complex,
The average static water contact angle is 150 DEG or more,
A composite having a sliding water contact angle of 10 ° or less.
제1항에 있어서,
복합체에 대한 X선 광전자분광(XPS) 분석 시 1022±0.5 eV, 711±0.5 eV, 533±0.5 eV, 400±0.5 eV 및 284.6±0.6 eV 에서 결합 피크를 갖고,
탄소 원소의 1s 결합 피크(Pc)의 강도와 산소 원소의 1s 결합 피크(Po)의 강도의 비율(Pc/Po)이 1 내지 3인 복합체.
The method according to claim 1,
X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis of the complex showed binding peaks at 1022 ± 0.5 eV, 711 ± 0.5 eV, 533 ± 0.5 eV, 400 ± 0.5 eV and 284.6 ± 0.6 eV,
Wherein the ratio (Pc / Po) of the intensity of the 1s binding peak (Pc) of the carbon element to the intensity of the 1s binding peak (Po) of the oxygen element is 1 to 3.
제1항에 있어서,
자성 입자는 산화철, 페라이트, 마그네타이트 및 이들과 2가 금속의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 자성 입자를 포함하는 복합체.
The method according to claim 1,
Wherein the magnetic particles comprise at least one kind of magnetic particles selected from the group consisting of iron oxides, ferrites, magnetites, and alloys of these and bivalent metals.
제1항에 있어서,
폴리우레탄 매트릭스는 개방형 기공을 포함하고,
상기 기공의 평균 크기는 100㎛ 내지 1,000 ㎛인 복합체.
The method according to claim 1,
The polyurethane matrix comprises open pores,
Wherein the average size of the pores is 100 占 퐉 to 1,000 占 퐉.
제1항에 있어서,
지방산은 카프르산, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 아라크산, 및 베헨산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 복합체.
The method according to claim 1,
The fatty acid includes at least one selected from the group consisting of capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, arachic acid, and behenic acid.
제1항에 있어서,
지방산층의 평균 두께는 20 ㎚ 이하인 복합체.
The method according to claim 1,
The average thickness of the fatty acid layer was 20 Nm or less.
해면상의 다공성 구조를 갖는 폴리우레탄 매트릭스를 산화아연 전구체 용액에 침지하고, 마이크로파를 조사하여 매트릭스 표면에 산화아연 입자층을 형성하는 단계;
산화아연 입자층이 표면에 형성된 폴리우레탄 매트릭스를 자성 입자를 함유하는 용액에 침지하여 표면에 자성 입자층을 형성하는 단계; 및
자성 입자층이 표면에 형성된 폴리우레탄 매트릭스를 탄소수 10 내지 30개의 지방산이 용해된 용액에 침지하여 표면에 지방산층을 형성하는 단계를 포함하는 복합체의 제조방법.
Immersing a polyurethane matrix having a sponge-like porous structure in a zinc oxide precursor solution, and irradiating microwaves to form a zinc oxide particle layer on the surface of the matrix;
Immersing a polyurethane matrix in which a zinc oxide particle layer is formed on a surface thereof in a solution containing magnetic particles to form a magnetic particle layer on the surface; And
And immersing a polyurethane matrix having a magnetic particle layer on its surface in a solution of a fatty acid having 10 to 30 carbon atoms dissolved therein to form a fatty acid layer on the surface.
제8항에 있어서,
산화아연 전구체 용액은 0.1M 내지 2M의 아연 이온(Zn2 +)을 포함하는 복합체의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the zinc oxide precursor solution comprises 0.1M to 2M zinc ions (Zn < 2 + & gt ; ).
제8항에 있어서,
마이크로파의 출력은 1,000 W 내지 1,500 W인 복합체의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the output of the microwave is from 1,000 W to 1,500 W.
제8항에 있어서,
마이크로파의 주파수는 2,000 MHz 내지 3,000 MHz인 복합체의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the frequency of the microwave is from 2,000 MHz to 3,000 MHz.
제8항에 있어서,
마이크로파 조사는,
폴리우레탄 매트릭스를 10 내지 100초간 마이크로파 처리하는 조사 단계; 및
마이크로파 조사된 폴리우레탄 매트릭스를 1 내지 60초간 방치하는 숙성 단계를 포함하고,
상기 조사 단계 및 숙성 단계를 n회(n≤10의 정수) 반복 수행하는 복합체의 제조방법.
9. The method of claim 8,
In the microwave irradiation,
An irradiation step of subjecting the polyurethane matrix to microwave treatment for 10 to 100 seconds; And
And an aging step in which the microwave irradiated polyurethane matrix is left for 1 to 60 seconds,
Wherein the irradiation step and the aging step are repeated n times (n < = 10).
제1항에 따른 복합체를 포함하는 유수분리용 재료.
A material for water softening including the composite according to claim 1.
제13항에 있어서,
오일에 대한 최대 평균 흡착량이 단위 중량(g)당 20 내지 200 g인 유수분리용 재료.
14. The method of claim 13,
Wherein the maximum average adsorption amount to oil is 20 to 200 g per unit weight (g).
KR1020180042049A 2017-10-25 2018-04-11 Composite based melamine resin, and oil-water separating materials KR102038387B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/759,011 US20210179797A1 (en) 2017-10-25 2018-10-11 Complex and material containing same for oil-water separation
PCT/KR2018/011935 WO2019083198A1 (en) 2017-10-25 2018-10-11 Complex and material containing same for oil-water separation

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170139210 2017-10-25
KR20170139210 2017-10-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190046604A true KR20190046604A (en) 2019-05-07
KR102038387B1 KR102038387B1 (en) 2019-10-31

Family

ID=66656633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180042049A KR102038387B1 (en) 2017-10-25 2018-04-11 Composite based melamine resin, and oil-water separating materials

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102038387B1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100786678B1 (en) 2006-12-06 2007-12-21 한국생산기술연구원 Woven or knitted oil/water separating fabric material comprising plasma coating layer, and oil/water separating filter comprising the same
KR20160100038A (en) * 2015-02-13 2016-08-23 강원대학교산학협력단 Method for preparing zinc oxide nanoparticle having porous shell and hollow core by using ultrasonic irradiation

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100786678B1 (en) 2006-12-06 2007-12-21 한국생산기술연구원 Woven or knitted oil/water separating fabric material comprising plasma coating layer, and oil/water separating filter comprising the same
KR20160100038A (en) * 2015-02-13 2016-08-23 강원대학교산학협력단 Method for preparing zinc oxide nanoparticle having porous shell and hollow core by using ultrasonic irradiation

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 2015, 90, 2106-2112* *
Journal of Colloid and interface Science, 497, 57-65(2017.02.12.)* *
Langmuir, 2014, 30(44), pp 13137-13142 (2014.10.23.)* *

Also Published As

Publication number Publication date
KR102038387B1 (en) 2019-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wu et al. Cr (VI) removal by mesoporous FeOOH polymorphs: performance and mechanism
Zainol et al. Preparation and characterization of impregnated magnetic particles on oil palm frond activated carbon for metal ions removal
KR20190102896A (en) Manufacturing method of magnetic biochar for removing heavy metal and magnetic biochar manufactured therefrom and absorbent comprising of the biochar for removing heavy metal
Zhou et al. Preparation of Fe 3 O 4-embedded graphene oxide for removal of methylene blue
Zheng et al. Space-confined effect one-pot synthesis of γ-AlO (OH)/MgAl-LDH heterostructures with excellent adsorption performance
US20210179797A1 (en) Complex and material containing same for oil-water separation
Maziarz et al. Halloysite-zero-valent iron nanocomposites for removal of Pb (II)/Cd (II) and As (V)/Cr (VI): Competitive effects, regeneration possibilities and mechanisms
Kumar et al. Remediation of arsenic by metal/metal oxide based nanocomposites/nanohybrids: contamination scenario in groundwater, practical challenges, and future perspectives
Yang et al. High removal rate and selectivity of Hg (II) ions using the magnetic composite adsorbent based on starch/polyethyleneimine
Sari et al. Synthesis, properties and application of glucose coated Fe3O4 nanoparticles prepared by co-precipitation method
Zabihi et al. Competitive adsorption of arsenic and mercury on nano-magnetic activated carbons derived from hazelnut shell
Papynov et al. Nanostructured magnetic sorbents for selective recovery of uranium (VI) from aqueous solutions
Fei et al. Barium (II)-doped zinc ferrite-reduced graphene oxide nanohybrids for superior adsorption and magnetic properties
Yu et al. Microwave-assisted preparation of sepiolite-supported magnetite nanoparticles and their ability to remove low concentrations of Cr (VI)
Zhao et al. Facile synthesis of nanosheet-assembled γ-Fe 2 O 3 magnetic microspheres and enhanced Sb (III) removal
Yuan et al. Preparation of porous CuS/modified-diatomite composite via a facile in situ loading process for efficient recovery of silver ion from aqueous solution
Hethnawi et al. Green synthesis of novel titanomagnetite nanoparticles for oil spill cleanup
KR20190049380A (en) Composite based melamine resin, and oil-water separating materials
KR20190046604A (en) Composite based melamine resin, and oil-water separating materials
Kwon et al. Inhibition of conversion process from Fe (OH) 3 to β-FeOOH and α-Fe2O3 by the addition of silicate ions
Durdureanu-Angheluta et al. Silane covered magnetite particles, preparation and characterization
KR20190049382A (en) Composite based melamine resin, and oil-water separating materials
Habish Influence of synthesis parameters on the properties of the composite adsorbents based on sepiolite and nano-zerovalent iron
Shaarid et al. Equilibrium studies and dynamic behaviour of cadmium adsorption by magnetite nanoparticles extracted from mill scales waste
CN114496442A (en) Nano magnetic particle, preparation method thereof and magnetic liquid

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