KR20190049382A - Composite based melamine resin, and oil-water separating materials - Google Patents

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

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KR20190049382A KR1020180042048A KR20180042048A KR20190049382A KR 20190049382 A KR20190049382 A KR 20190049382A KR 1020180042048 A KR1020180042048 A KR 1020180042048A KR 20180042048 A KR20180042048 A KR 20180042048A KR 20190049382 A KR20190049382 A KR 20190049382A
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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 aggregated randomly in a radial manner to form a micro-nanostructure on a melamine resin matrix having a porous, foamed structure; and a fatty acid layer are sequentially formed, and thus are not only excellent in durability, but also have an advantage that the average BET specific surface area is large and oil-water separation efficiency is excellent by being lipophilic, superhydrophobic, and super-water repellent. Therefore, the materials can be effectively used as absorption-type, oil-water separating materials used for large-scale oil-water separation such as oil removal from the ocean.

Description

멜라민 수지 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 melamine resin-based composite, and a melamine resin-based composite and an oil-

본 발명은 멜라민 수지를 기반으로 하는 복합체, 및 이를 포함하는 유수분리용 재료에 관한 것이다.The present invention relates to a melamine resin-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, 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.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.

따라서, 짧은 시간에 넓은 면적의 유수 분리가 가능한 흡착 방식 소재로서 재료의 제조 및 대면적 유수 분리 작업이 용이하고, 경제적이며, 유수분리를 위한 수분 친화도 등의 성능이 우수하여 유수 분리 효율이 뛰어난 분리 재료의 개발이 요구되고 있다.As a result, it is possible to produce a large amount of water in a short time, and it is easy to manufacture materials and to carry out a large-scale oil-water separating work, is economical, has excellent performance such as water affinity for water separation, Development of a 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 친화도 등의 성능이 우수하여 유수 분리 효율이 뛰어난 분리 재료를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a separating material which is easy to manufacture and economically has a large area oil-water separating operation, excellent in performance such as water affinity for oil-water separation, and excellent in oil-water 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 멜라민 수지 매트릭스;A melamine resin matrix having a spongy porous structure;

상기 매트릭스 표면을 둘러싸는 산화아연 입자층; 및A zinc oxide particle layer surrounding the matrix surface; And

상기 산화아연 입자층을 둘러싸는 탄소수 10 내지 30개의 지방산층을 포함하고,And a fatty acid layer having 10 to 30 carbon atoms surrounding the zinc oxide particle layer,

상기 산화아연 입자층은 매트릭스 표면의 임의의 한 지점을 기준으로 2 이상의 산화아연 입자들이 랜덤 방사형으로 응집된 구조를 갖는 복합체를 제공한다.The zinc oxide particle layer provides a composite in which two or more zinc oxide particles are randomly radially aggregated based on any one point of the matrix surface.

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

해면상의 다공성 구조를 갖는 멜라민 수지 매트릭스를 산화아연 전구체 용액에 침지하고, 마이크로파를 조사하여 매트릭스 표면에 산화아연 입자층을 형성하는 단계; 및Immersing a melamine resin matrix having a sponge-like porous structure in a zinc oxide precursor solution and irradiating microwave to form a zinc oxide particle layer on the surface of the matrix; And

산화아연 입자층이 표면에 형성된 멜라민 수지 매트릭스를 탄소수 10 내지 30개의 지방산이 용해된 용액에 침지하여 산화아연 입자층을 둘러싸는 지방산층을 형성하는 단계를 포함하고,Immersing a melamine resin matrix having a zinc oxide particle layer on its surface in a solution of 10 to 30 carbon atoms in which a fatty acid is dissolved to form a fatty acid layer surrounding the zinc oxide particle layer,

상기 산화아연 입자층은 매트릭스 표면의 임의의 한 지점을 기준으로 2 이상의 산화아연 입자들이 랜덤 방사형으로 응집된 구조를 갖는 복합체의 제조방법을 제공한다.Wherein the zinc oxide particle layer has a structure in which two or more zinc oxide particles are aggregated randomly in a radial manner based on any one point of the surface of the matrix.

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 멜라민 수지 매트릭스 표면의 임의의 한 지점을 기준으로 2 이상의 산화아연 입자들이 랜덤 방사형으로 응집되어 마이크로 나노 구조를 이루는 산화아연 입자층과 지방산층이 순차적으로 형성되어 내구성이 뛰어날 뿐만 아니라 평균 BET 비표면적이 넓고, 친유성, 초소수성 및 초발수성을 나타내어 유수 분리 효율이 우수하므로 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, the manufacturing process is simple, and two or more zinc oxide particles are aggregated in a random radial manner based on any one point of the surface of the melamine resin matrix having a porous structure on the sea surface A zinc oxide particle layer and a fatty acid layer forming a micro-nano structure are sequentially formed to provide excellent durability and a wide average BET specific surface area, and exhibits lipophilic property, super hydrophobic property and super water repellency, And can be usefully used as a material for oil-adsorbing oil-and-water separation used for large-scale oil-water separation such as removal.

도 1은 (a) 무처리군인 멜라민 스펀지와 (b) 실시예 1에서 제조된 복합체의 주사전자현미경(SEM) 분석 결과를 도시한 이미지이다.
도 2는 무처리군인 멜라민 스펀지와 실시예 1에서 제조된 복합체의 X선 광전자분광(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS) 결과를 도시한 그래프이다.
도 3은 무처리군인 멜라민 스펀지와 실시예 1에서 제조된 복합체의 퓨리에 변환-적외선 분광(IR) 결과를 도시한 그래프이다.
도 4는 무처리군과 실시예 1 및 비교예 1에서 각각 제조된 복합체의 물 접촉각 측정 결과를 도시한 그래프이다.
도 5는 실시예 1에서 제조된 복합체의 오일 종류에 따른 유수분리 효율을 도시한 그래프이다.
도 6은 실시예 1에서 제조된 복합체의 재사용 횟수에 따른 유수분리 효율을 도시한 그래프이다.
1 is an image showing a result of SEM analysis of (a) melamine sponge as a non-treated member and (b) the composite prepared in Example 1.
FIG. 2 is a graph showing X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) results of the melamine sponge as a non-treated member and the composite prepared in Example 1. FIG.
FIG. 3 is a graph showing Fourier transform-infrared spectroscopy (IR) results of a melamine sponge as a non-treated group and the composite prepared in Example 1. FIG.
4 is a graph showing the measurement results of the water contact angle of the composite prepared in each of the untreated group and the example 1 and the comparative example 1. FIG.
FIG. 5 is a graph showing oil-water separation efficiency according to the kind of oil of the composite prepared in Example 1. FIG.
FIG. 6 is a graph showing oil separation efficiency according to the number of times of reuse 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 멜라민 수지를 기반으로 하는 복합체, 및 이를 포함하는 유수분리용 재료를 제공한다.Accordingly, the present invention provides a composite based on a melamine resin, 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 멜라민 수지 매트릭스 표면의 임의의 한 지점을 기준으로 2 이상의 산화아연 입자들이 랜덤 방사형으로 응집되어 마이크로 나노 구조를 이루는 산화아연 입자층과 지방산층이 순차적으로 형성되어 내구성이 뛰어날 뿐만 아니라 평균 BET 비표면적이 넓고, 친유성, 초소수성 및 초발수성을 나타내어 유수 분리 효율이 우수하므로 해양에 유출된 오일 제거와 같이 대면적 유수 분리에 사용되는 흡착식 유수 분리용 재료로 유용하게 사용할 수 있다.Since the composite according to the present invention is manufactured through microwave irradiation, the manufacturing process is simple, and two or more zinc oxide particles are aggregated in a random radial manner based on any one point of the surface of the melamine resin matrix having a porous structure on the sea surface A zinc oxide particle layer and a fatty acid layer forming a micro-nano structure are sequentially formed to provide excellent durability and a wide average BET specific surface area, and exhibits lipophilic property, super hydrophobic property and super water repellency, It can be usefully used as a material for the separation of water for use in adsorption, which is used for large-scale oil-water separation.

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

복합체Complex

본 발명은 일실시예에서, 멜라민 수지를 기반으로 하는 복합체를 제공한다.The present invention, in one embodiment, provides a melamine resin-based composite.

상세하게, 본 발명에 따른 복합체는 해면상의 다공성 구조를 갖는 멜라민 수지 매트릭스를 포함하고, 상기 멜라민 수지 매트릭스 표면을 둘러싸고, 매트릭스 표면의 임의의 한 지점을 기준으로 2 이상의 산화아연 입자들이 랜덤 방사형으로 응집된 구조를 갖는 산화아연 입자층을 포함하며, 상기 산화아연 입자층의 표면을 둘러싸는 지방산층을 포함한다.In detail, the composite according to the present invention comprises a melamine resin matrix having a porous structure on the surface of the sea, and surrounds the melamine resin matrix surface, wherein two or more zinc oxide particles are aggregated in a random radial manner on the basis of any one point of the surface of the matrix. And a fatty acid layer surrounding the surface of the zinc oxide particle layer.

본 발명은 제조 단가가 저렴하여 경제적이고 높은 경도를 갖는 해면상의 멜라민 수지 매트릭스, 예를 들어 멜라민 스펀지를 포함하는데, 이러한 멜라민 수지 매트릭스는 개방형 기공을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 멜라민 수지 매트릭스는 평균 크기 또는 직경이 50㎛ 내지 500㎛인 개방형 기공을 포함할 수 있고, 보다 구체적으로는 50㎛ 내지 400㎛, 50㎛ 내지 300㎛, 50㎛ 내지 200㎛, 50㎛ 내지 100㎛, 100㎛ 내지 200㎛, 200㎛ 내지 300㎛, 300㎛ 내지 400㎛, 400㎛ 내지 500㎛, 300㎛ 내지 500㎛, 250㎛ 내지 500㎛, 80㎛ 내지 180㎛ 또는 100㎛ 내지 160㎛일 수 있다. 본 발명은 상기와 같은 직경을 갖는 개방형 기공을 갖는 해면상의 멜라민 수지 매트릭스를 포함함으로써 복합체의 높은 탄성력을 구현할 수 있으므로 내구성이 우수한 효과를 나타낸다.The present invention includes a sponge-like melamine resin matrix, such as a melamine sponge, which has a low manufacturing cost and is economical and has a high hardness, and the melamine resin matrix may include open pores. Specifically, the melamine resin matrix may include open pores having an average size or diameter of 50 탆 to 500 탆, and more specifically, 50 탆 to 400 탆, 50 탆 to 300 탆, 50 탆 to 200 탆, 50 탆 100 to 200, 200 to 300, 300 to 400, 400 to 500, 300 to 500, 250 to 500, 80 to 180, or 100 to 160 Lt; / RTI > The present invention includes a melamine resin matrix having a sponge 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 0.0004 MPa, 구체적으로는 0.0003 내지 0.00039 MPa, 0.0003 내지 0.00037 MPa, 0.0003 내지 0.00035 MPa, 0.0003 내지 0.00032 MPa, 0.00035 내지 0.00038 MPa인 것으로 나타났다. 이는 종래 당업계에서 상업적으로 용이하게 입수할 수 있는 멜라민 수지 스펀지와 동등한 것으로 본 발명에 따른 복합체의 탄성력이 우수하여 내구성이 높음을 알 수 있다.As an example, when the composite is compressed at 50% or 70% strain at room temperature (21 ± 2 ° C), the stress applied thereto is 0.0003 to 0.0004 MPa, specifically 0.0003 to 0.00039 MPa, 0.0003 to 0.00037 MPa, 0.0003 to 0.00035 MPa, 0.0003 to 0.00032 MPa, and 0.00035 to 0.00038 MPa. This is equivalent to a melamine resin sponge which is commercially available in the prior art, and the composite according to the present invention has excellent elasticity and high durability.

또한, 본 발명에 따른 복합체는 상기 멜라민 수지 매트릭스 표면을 둘러싸고 매트릭스 표면의 임의의 한 지점을 기준으로 2 이상의 산화아연 입자들이 랜덤 방사형으로 응집된 구조를 갖는 산화아연 입자층을 포함한다. The composite according to the present invention also includes a zinc oxide particle layer surrounding the melamine resin matrix surface and having a structure in which two or more zinc oxide particles are randomly radially aggregated based on any one point of the matrix surface.

이때, 상기 산화아연 입자의 평균 길이는 1㎛ 내지 10㎛이고, 평균 두께가 0.1㎛ 내지 2㎛일 수 있으며, 보다 구체적으로는 평균 길이는 1㎛ 내지 8㎛, 1㎛ 내지 6㎛, 1㎛ 내지 4㎛, 2㎛ 내지 10㎛, 4㎛ 내지 10㎛, 6㎛ 내지 10㎛, 8㎛ 내지 10㎛, 4㎛ 내지 8, 3㎛ 내지 6㎛, 4㎛ 내지 5㎛ 또는 4.1㎛ 내지 4.7㎛이고, 평균 두께는 0.1㎛ 내지 1.5㎛, 0.1㎛ 내지 1㎛, 0.5㎛ 내지 1.5㎛, 또는 0.8㎛ 내지 1.3㎛일 수 있다. 아울러, 상기 산화아연 입자의 평균 길이(L)에 대한 평균 두께(D)의 비율은 3 내지 6일 수 있고, 구체적으로는 3.5 내지 5.5, 4 내지 5, 또는 4.1 내지 4.7일 수 있다.The average length of the zinc oxide particles may be 1 to 10 탆 and the average thickness may be 0.1 to 2 탆. More specifically, the average length may be 1 to 8 탆, 1 to 6 탆, 4 탆 to 10 탆, 4 탆 to 10 탆, 6 탆 to 10 탆, 8 탆 to 10 탆, 4 탆 to 8, 3 탆 to 6 탆, 4 탆 to 5 탆, And the average thickness may be 0.1 탆 to 1.5 탆, 0.1 탆 to 1 탆, 0.5 탆 to 1.5 탆, or 0.8 탆 to 1.3 탆. In addition, the ratio of the average thickness (D) to the average length (L) of the zinc oxide particles may be 3 to 6, specifically 3.5 to 5.5, 4 to 5, or 4.1 to 4.7.

본 발명은 소수성을 갖는 산화아연 입자의 평균 길이와 평균 두께를 상기 범위로 제어함으로써 멜라민 수지 매트릭스 표면에서의 응집 시 산화아연 입자를 랜덤 방사형으로 응집시킬 수 있으므로 산화아연 입자가 매트릭스 표면에 수직으로 성장한 산화아연 입자층과 대비하여 표면 거칠기와 평균 BET 비표면적이 클 수 있다. 종래 산화아연 입자는 표면에 수산화기(-OH)를 포함하여 물에 대한 친화성이 높은 것으로 알려져 있다. 그러나, 본 발명의 복합체는 멜라민 수지 매트릭스 표면에 산화아연 입자의 랜덤 방사형 응집을 통하여 큰 표면 거칠기와 표면적을 가지므로 표면에 보다 많은 에어포켓 형성을 유도하여 발수성을 증가시킬 수 있다.Since zinc oxide particles can agglomerate randomly in the aggregation at the surface of the melamine resin matrix by controlling the average length and the average thickness of the zinc oxide particles having hydrophobicity in the above range, the zinc oxide particles grow perpendicularly to the surface of the matrix Surface roughness and average BET specific surface area can be large compared to zinc oxide particle layer. Conventionally, zinc oxide particles are known to have high affinity to water, including hydroxyl groups (-OH) on their surfaces. However, the composite of the present invention has a large surface roughness and surface area through the random radial agglomeration of the zinc oxide particles on the surface of the melamine resin matrix, thereby increasing the water repellency by inducing the formation of more air pockets on the surface.

나아가, 본 발명에 따른 복합체는 산화아연 입자층을 둘러싸는 지방산층을 포함하며, 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 스테아린산, 탄소수 20개인 아라크산 및 탄소수 22개인 베헨산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 복합체는 산화아연 입자층을 둘러싸는 지방산층에 스테아린산을 포함할 수 있다.Further, the complex according to the present invention comprises a fatty acid layer surrounding the zinc oxide particle layer, wherein the fatty acid may comprise a fatty acid having from 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 behenic acid having 22 carbon atoms , And the like. For example, the composite may comprise stearic acid in the fatty acid layer surrounding the zinc oxide particle layer.

아울러, 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 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.

일반적으로 멜라민 수지 매트릭스는 물에 대한 친화도가 현저히 높아 정적 물 접촉각 측정 시 표면에 접촉된 물을 모두 흡수하므로 접촉각 측정이 불가능하다. 그러나, 본 발명에 따른 복합체는 멜라민 수지 매트릭스 표면에 임의의 한 지점을 기준으로 2 이상의 산화아연 입자들이 랜덤 방사형으로 응집된 구조의 산화아연 입자층을 포함하여 표면 거칠기를 극대화하고, 코팅 시 표면 에너지가 낮은 탄소수 10 내지 30개인 지방산으로 산화아연 입자층 표면을 둘러쌈으로써 멜라민 수지 매트릭스 표면에 초소수성 및 친유성을 모두 구현할 수 있다. In general, the melamine resin matrix has a high affinity to water, so that it can not measure the contact angle because it absorbs all of the water contacted to the surface during the measurement of the static water contact angle. However, the composite according to the present invention includes a zinc oxide particle layer having a structure in which two or more zinc oxide particles are randomly radially aggregated based on an arbitrary point on the surface of the melamine resin matrix, thereby maximizing the surface roughness, By surrounding the surface of the zinc oxide particle layer with a fatty acid having a low carbon number of 10 to 30, both the superhydrophobic and lipophilic properties can be realized on the surface of the melamine resin 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° 또는 157° 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 ° Deg.] To 165 [deg.] Or 157 [deg.] To 162 [deg.].

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 5° 내지 15°, 5° 내지 13°, 5° 내지 11°, 5° 내지 10°, 7° 내지 15°, 8° 내지 13°, 8° 내지 10° 또는 9° 내지 11°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 The angle and the average water flow angle are in the range of 5 to 15 degrees, 5 to 13 degrees, 5 to 11 degrees, 5 to 10 degrees, 7 to 15 degrees, 8 to 13 degrees, 8 to 10 degrees, 9 DEG to 11 DEG.

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 159±1°이고, 평균 물 미끄러짐각 및 평균 물 흐름각이 각각 10±0.5° 및 9±0.5°일 수 있다.For example, the composite according to the present invention may have an average static water contact angle of 159 ± 1 °, an average water slip angle and an average water flow angle of 10 ± 0.5 ° and 9 ± 0.5 °, respectively.

본 발명에 따른 복합체는 해면상의 다공성 구조를 갖는 멜라민 수지 매트릭스 상에 랜덤 방사형으로 응집되어 마이크로 나노 구조를 이루는 산화아연 입자층과 지방산층이 순차적으로 형성되어 내구성이 뛰어날 뿐만 아니라 평균 BET 비표면적이 넓고, 친유성, 초소수성 및 초발수성을 나타내어 유수 분리 효율이 우수하므로 해양에 유출된 오일 제거와 같이 대면적 유수 분리에 사용되는 흡착식 유수 분리용 재료로 유용하게 사용할 수 있다.The composite according to the present invention is characterized in that a zinc oxide particle layer and a fatty acid layer are sequentially formed on a melamine resin matrix having a spongy porous structure to form a micro-nano structure, Lipophilic property and super water repellency, and is excellent in oil separation efficiency, so that it can be usefully used as an adsorption type water separation material used for large-scale oil separation such as oil removal from the ocean.

복합체의 제조방법Method of making composite

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

해면상의 다공성 구조를 갖는 멜라민 수지 매트릭스를 산화아연 전구체 용액에 침지하고, 마이크로파를 조사하여 매트릭스 표면에 산화아연 입자층을 형성하는 단계; 및Immersing a melamine resin matrix having a sponge-like porous structure in a zinc oxide precursor solution and irradiating microwave to form a zinc oxide particle layer on the surface of the matrix; And

산화아연 입자층이 표면에 형성된 멜라민 수지 매트릭스를 탄소수 10 내지 30개의 지방산이 용해된 용액에 침지하여 산화아연 입자층을 둘러싸는 지방산층을 형성하는 단계를 포함하고,Immersing a melamine resin matrix having a zinc oxide particle layer on its surface in a solution of 10 to 30 carbon atoms in which a fatty acid is dissolved to form a fatty acid layer surrounding the zinc oxide particle layer,

상기 산화아연 입자층은 매트릭스 표면의 임의의 한 지점을 기준으로 2 이상의 산화아연 입자들이 랜덤 방사형으로 응집된 구조를 갖는 복합체의 제조방법을 제공한다.Wherein the zinc oxide particle layer has a structure in which two or more zinc oxide particles are aggregated randomly in a radial manner based on any one point of the surface of the matrix.

본 발명에 따른 복합체의 제조방법은 해면상의 다공성 구조를 갖는 멜라민 수지 매트릭스 표면에 랜덤 방사형으로 응집된 산화아연 입자층을 형성하는 단계와 표면에 형성된 산화아연 입자층을 지방산으로 코팅하여 지방산층을 형성하는 단계를 포함한다.The method for producing a composite according to the present invention comprises the steps of forming a randomly radially aggregated zinc oxide particle layer on the surface of a melamine resin matrix having a porous structure on the sea surface and coating a zinc oxide particle layer formed on the surface with a fatty acid to form a fatty acid layer .

구체적으로, 상기 멜라민 수지 매트릭스 표면에 산화아연 입자층을 형성하는 단계는 멜라민 수지 매트릭스를 pH 9 내지 12이고 일정 농도의 아연 이온(Zn2 +)이 용해된 산화아연 전구체 용액에 침지한 후 마이크로파 조사를 수행함으로써 멜라민 수지 매트릭스 상에 산화아연 입자가 표면 거칠기가 큰 랜덤 방사형으로 응집된 산화아연 입자층을 형성할 수 있다.Specifically, the step of forming the zinc oxide particle layer on the surface of the melamine resin matrix comprises immersing the melamine resin matrix in a zinc oxide precursor solution having a pH of 9 to 12 and containing a predetermined concentration of zinc ions (Zn 2 + ), Zinc oxide particles on the melamine resin matrix can form a zinc oxide particle layer aggregated in a random radial shape having a large surface roughness.

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 멜라민 수지 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. The present invention can control the concentration of zinc ions (Zn 2 + ) present in the zinc oxide precursor solution within the above range to form zinc oxide particles uniformly on the surface of the melamine resin matrix, 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 멜라민 수지 매트릭스를 마이크로파 처리하는 조사 단계; 및 마이크로파 조사된 멜라민 수지 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 melamine resin matrix; And an aging step of leaving the microwave irradiated melamine resin 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 멜라민 수지 매트릭스를 57 내지 62초간 마이크로파 처리하는 조사 단계; 및 마이크로파 조사된 멜라민 수지 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 melamine resin matrix for 57 to 62 seconds; And an aging step in which the microwave irradiated melamine resin matrix is left for 27 to 32 seconds, and the irradiation step and the aging step may be repeated twice.

본 발명은 산화아연 전구체 용액에 침지된 멜라민 수지 매트릭스에 특정 시간 동안 마이크로 조사 및 숙성을 반복 수행함으로써 산화아연 전구체 용액과 멜라민 수지 매트릭스의 온도를 균일하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라 멜라민 수지 매트릭스 표면에 형성되는 산화아연 입자의 형태와 성장 방향을 제어하고, 산화아연 입자가 응집 형태를 랜덤 방사형으로 조절할 수 있으므로 복합체의 표면 거칠기를 극대화할 수 있다.The present invention is characterized in that the temperature of the zinc oxide precursor solution and the melamine resin matrix can be maintained uniformly by repeating micro-irradiation and aging for a specific time in the melamine resin matrix immersed in the zinc oxide precursor solution, The shape and growth direction of the zinc oxide particles can be controlled, and the zinc oxide particles can be controlled in a random radial manner, so that the surface roughness of the composite can be maximized.

나아가, 형성된 산화아연 입자층을 지방산으로 코팅하여 지방산층을 형성하는 단계는 산화아연 입자층이 표면에 형성된 멜라민 수지 매트릭스를 0.005M 내지 0.1M 농도의 지방산 용액에 1분 내지 10분간 침지하여 딥 코팅함으로써 지방산층을 형성할 수 있다.Further, in the step of coating the formed zinc oxide particle layer with a fatty acid to form a fatty acid layer, the melamine resin matrix having the zinc oxide particle layer formed on its surface is immersed in a fatty acid solution having a concentration of 0.005M to 0.1M for 1 minute to 10 minutes, Layer can be formed.

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 스테아린산, 탄소수 20개인 아라크산 및 탄소수 22개인 베헨산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 복합체는 산화아연 입자층을 둘러싸는 지방산층에 스테아린산을 포함할 수 있다.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 behenic acid having 22 carbon atoms , And the like. For example, the composite may comprise 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 15 ㎚ 이하, 10 ㎚ 이하, 0.5 ㎚ 내지 10㎚ 또는 2㎚ 내지 8㎚일 수 있으며, 상기 평균 두께는 멜라민 수지 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 15 nm or less, 10 nm or less, 0.5 nm to 10 nm or 2 nm to 8 nm, and the average thickness may be determined by the time and / or concentration of the melamine resin matrix immersed in the fatty acid solution Lt; / 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 멜라민 수지 매트릭스 상에 랜덤 방사형으로 응집되어 마이크로 나노 구조를 이루는 산화아연 입자층과 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-splitting according to the present invention is formed by sequentially forming a zinc oxide particle layer and a fatty acid layer which are aggregated randomly in a radial pattern on a melamine resin matrix having a porous structure on the sea surface to form a micro-nano structure and thus have excellent durability, The composite of the present invention showing wide, lipophilic, super hydrophobic, and super water repellent properties can be reused and excellent in oil separation efficiency.

구체적으로, 일반적인 유수분리용 재료로 사용되는 다공성 구조를 갖는 멜라민 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 melamine 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 spilled on fresh water and / or oceans, It absorbs a considerable amount of water together and is 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 메탄올(methanol), 헥산(n-hexame), 진공오일(vacuum oil), 가솔린(gasoline), 카놀라 오일(canola oil) 또는 경유(diesel)과 물을 1:1 부피비율로 혼합된 용액을 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 above material is fixed to a reactor, and methanol, methanol, n-hexane, vacuum oil, gasoline, canola oil or diesel and water are mixed at a ratio of 1: 1 volume ratio, the oil is absorbed and passed through the material, but the water remains on the surface without being absorbed by the material, and the separation efficiency of the separated water is determined by the volume of water contained in the mixed solution Of 95% or more, specifically, 97% or more.

다른 하나의 예로서, 상기 유수 분리용 재료는 본 발명에 따른 복합체를 포함하여 내구성이 우수하므로, 메탄올(methanol), 헥산(n-hexame), 진공오일(vacuum oil), 가솔린(gasoline), 카놀라 오일(canola oil) 또는 경유(diesel)과 물을 1:1 부피비율로 혼합된 용액에 대한 유수 분리를 50회 수행할 경우 30회 유수 분리 시 모든 오일 성분에 대하여 60% 이상의 분리 효율을 나타내고, 50회 유리 분리 시 헥산(n-hexane), 메탄올(methanol) 등의 저분자 오일 성분에 대해서는 80% 이상의 분리효율을 나타낼 수 있다.As another example, the oil-water separating material includes a composite according to the present invention and is excellent in durability, so that it can be used in a variety of fields such as methanol, n-hexame, vacuum oil, gasoline, When oil water separation is performed 50 times for a mixed solution of canola oil or diesel and water in a volume ratio of 1: 1, separation efficiencies of 60% or more are exhibited for all the oil components during 30 times of oil separation, When the glass is separated by 50 times, it can exhibit a separation efficiency of 80% or more with respect to a low-molecular-weight oil component such as n-hexane and methanol.

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.

실시예Example 1 One

가로 3 ㎝, 세로 3 ㎝ 및 두께 3 ㎝인 멜라민 스펀지를 준비하고, 준비된 멜라민 스펀지를 증류수와 에탄올로 각각 3회씩 세척하여 표면에 잔류하는 불순물을 제거하였다.A melamine sponge having a width of 3 cm, a width of 3 cm and a thickness of 3 cm was prepared, and the prepared melamine 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 멜라민 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 멜라민 스펀지를 방치하는 숙성이 연속적으로 수행되었으며, 이러한 과정을 3회 반복 수행하였다. 또한, 마이크로파가 조사되는 각 조사 단계는 60±2초간 수행되었으며, 마이크로파가 조사된 멜라민 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 멜라민 스펀지를 꺼내어 증류수로 세척하고, 자연 건조시켰다. 건조된 멜라민 스펀지를 에탄올에 용해된 10mM 농도의 스테아린산 용액(100㎖)에 5분간 담궜다 꺼내어 자연 건조시킴으로써 복합체(MS-ZnO-SA)를 제조하였으며, 이때 표면의 스테아린산층의 평균 두께는 3~8㎚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 to 11. The dissolved zinc acetate aqueous solution was added to the reaction flask and the melamine sponge prepared above was immersed so as to be immersed in an aqueous solution of zinc acetate. Then, a microwave oven (Model: KR-G20EW, ) Was irradiated with microwave (output: 1120 ± 20 W, frequency: 2450 ± 10 MHz). At this time, the microwave irradiation and the melamine sponge irradiated with microwaves were left to stand for aging. This process was repeated three times. In addition, each irradiation step irradiated with microwave was performed for 60 ± 2 seconds, and each aging step in which the microwave irradiated melamine sponge was left was performed for 30 ± 2 seconds. After the completion of the above processes, the temperature of the zinc acetate aqueous solution was cooled to room temperature (20 ± 1 ° C.) for 5 minutes, the melamine sponge immersed in the aqueous zinc acetate solution was taken out, washed with distilled water and air dried. The composite (MS-ZnO-SA) was prepared by dipping the dried melamine sponge in 100 ml of a 10 mM stearic acid solution dissolved in ethanol for 5 minutes and drying it naturally. The average thickness of the stearic acid layer on the surface was 3 to 8 Nm.

비교예Comparative Example 1 One

가로 3 ㎝, 세로 3 ㎝ 및 두께 3 ㎝인 멜라민 스펀지를 준비하고, 준비된 멜라민 스펀지를 증류수와 에탄올로 각각 3회씩 세척하여 표면에 잔류하는 불순물을 제거하였다.A melamine sponge having a width of 3 cm, a width of 3 cm and a thickness of 3 cm was prepared, and the prepared melamine 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 멜라민 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 멜라민 스펀지를 방치하는 숙성이 연속적으로 수행되었으며, 이러한 과정을 3회 반복 수행하였다. 또한, 마이크로파가 조사되는 각 조사 단계는 60±2초간 수행되었으며, 마이크로파가 조사된 멜라민 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 멜라민 스펀지를 꺼내어 증류수로 세척하고, 자연 건조시켜 복합체(MS-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 zinc acetate aqueous solution was added to the reaction flask and the melamine sponge prepared above was immersed so as to be immersed in an aqueous solution of zinc acetate. Then, a microwave oven (Model: KR-G20EW, ) Was irradiated with microwave (output: 1120 ± 20 W, frequency: 2450 ± 10 MHz). At this time, the microwave irradiation and the melamine sponge irradiated with microwaves were left to stand for aging. This process was repeated three times. In addition, each irradiation step irradiated with microwave was performed for 60 ± 2 seconds, and each aging step in which the microwave irradiated melamine sponge was left 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 melamine sponge immersed in the aqueous zinc acetate solution was taken out, washed with distilled water, and naturally dried to prepare a composite (MS-ZnO).

비교예Comparative Example 2 2

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

실험예Experimental Example 1 One

본 발명에 따른 복합체의 표면 물성을 확인하기 위하여, 실시예 1에서 제조된 복합체(MS-ZnO-SA)와 무처리군인 멜라민 스펀지 대상으로 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 촬영을 수행하였으며, 그 결과는 도 1에 나타내었다.In order to confirm the physical properties of the surface of the composite according to the present invention, a scanning electron microscope (SEM) was performed on the composite (MS-ZnO-SA) prepared in Example 1 and a melamine sponge without treatment, The results are shown in Fig.

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

구체적으로, 도 1을 살펴보면, 실시예 1의 복합체는 개방형 기공을 가는 멜라민 스펀지 상에 산화아연 입자가 랜덤 방사형으로 응집되어 표면에 마이크로-나노 구조를 갖는 것으로 나타났다. 또한, 복합체에 형성된 기공의 평균 크기는 약 100㎛ 내지 150㎛이고, 랜덤 방사형으로 응집된 산화아연 입자는 평균 두께가 약 0.8 내지 1.2㎛이며, 평균 길이가 약 3 내지 5㎛인 로드(rod)형 입자인 것으로 확인되었다.Specifically, referring to FIG. 1, the composite of Example 1 was found to have a micro-nanostructure on its surface, with zinc oxide particles randomly radially aggregating on open pores of a thinner melamine sponge. In addition, the average size of the pores formed in the composite is about 100 탆 to 150 탆, the zinc oxide particles agglomerated in random radial form have a rod having an average thickness of about 0.8 to 1.2 탆 and an average length of about 3 to 5 탆, Type particles.

이러한 결과로부터 본 발명에 따른 복합체는 3차원적으로 개방형 기공을 갖는 해면상의 다공성 멜라민 스펀지 표면에 산화아연 입자층이 랜덤 방사형으로 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 randomly radially aggregated on the surface of a sponge porous melamine sponge having three-dimensionally open pores so that the surface roughness of the composite is maximized, The surface properties such as specific surface area are excellent.

실험예Experimental Example 2 2

본 발명에 따른 복합체의 표면 성분을 확인하기 위하여 무처리군인 멜라민 스펀지와 실시예 1에서 제조된 복합체를 대상으로 KBr 펠렛을 각각 제조한 후 1,000 내지 4,000㎝-1의 적외선 영역에서 퓨리에 변환-적외선 분광(FT-IR) 분석을 수행하였다.In order to confirm the surface components of the composite according to the present invention, KBr pellets were prepared for each of the unmelted melamine sponge and the composite prepared in Example 1, and then Fourier transform infrared spectroscopy was performed in the infrared region of 1,000 to 4,000 cm -1 (FT-IR) analysis was performed.

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

도 2 및 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 복합체는 멜라민 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 melamine sponge.

구체적으로, 도 2는 무처리된 멜라민 스펀지와 실시예 1에서 제조된 복합체의 X선 광전자분광(XPS) 결과를 나타낸 그래프로서, 멜라민 스펀지의 경우 산소 원소(O), 질소 원소(N) 및 탄소 원소(C)의 1s 결합을 나타내는 피크가 확인되었으며, 이때 질소 원소(N)와 탄소 원소(C)의 피크 강도의 비율((PC0/PN0)은 약 0.9 내지 1.1인 것으로 확인되었다.2 is a graph showing X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) results of the untreated melamine sponge and the composite prepared in Example 1. In the case of a melamine sponge, an oxygen element (O), a nitrogen element (N) was confirmed that the peak representing 1s combination of elements (C), wherein the ratio of the peak intensity of the nitrogen element (N) and a carbon element (C) ((P C0 / P N0) was found to be about 0.9 to 1.1.

이에 반해, 실시예 1의 복합체는 산소 원소(O), 질소 원소(N) 및 탄소 원소(C)의 1s 결합을 나타내는 피크와 함께 산화아연의 아연 원소(Zn)가 갖는 2p3 결합을 나타내는 피크가 1022±5 eV에서 확인되었고, 질소 원소(N)와 탄소 원소(C)의 피크 강도의 비율((PC1/PN1)은 스테아린산으로 인해 약 1.4 내지 1.6인 것으로 확인되었다.In contrast, the composite of Example 1 has a peak indicating the 1s bond of the oxygen element (O), the nitrogen element (N) and the carbon element (C), and a peak indicating the 2p3 bond of the zinc element (Zn) (P C1 / P N1 ) of peak intensity between the nitrogen element (N) and the carbon element (C) was found to be about 1.4 to 1.6 due to stearic acid.

또한, 도 3은 무처리된 멜라민 스펀지와 실시예 1에서 제조된 복합체의 퓨리에 변환-적외선 분광(FT-IR) 결과를 나타낸 그래프로서, 무처리된 멜라민 스펀지와 달리 실시예 1의 복합체는 2862±2 ㎝-1 및 2930±2 ㎝-1에서 스테아린산으로부터 유래된 알킬렌기(-CH2-)의 대칭 및 비대칭 신장 진동을 나타내는 피크가 확인되었다.3 is a graph showing Fourier Transform-Infrared Spectroscopy (FT-IR) results of the untreated melamine sponge and the composite prepared in Example 1. Unlike the untreated melamine sponge, the composite of Example 1 had 2862 ± Peaks indicating symmetrical and asymmetric elongation vibrations of alkylene groups (-CH 2 -) derived from stearic acid at 2 cm -1 and 2930 ± 2 cm -1 were confirmed.

이러한 결과로부터, 본 발명의 복합체는 멜라민 스펀지 상에 산화아연 입자층이 자리잡고 있고, 그 표면을 지방산이 둘러싸고 있음을 의미하는 것이다.From these results, the composite of the present invention means that the zinc oxide particle layer is placed on the melamine sponge, and the surface of the zinc oxide particle layer surrounds the fatty acid.

실험예Experimental Example 3 3

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.

가) end) 접촉각Contact angle 평가 evaluation

무처리된 멜라민 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), 물 미끄러짐각(sliding water contact angle), 및 물 흐름각(shedding water contact angle)과 정적 오일 접촉각(static oil contact angle)을 측정하였다. 이때, 각 측정은 매 측정 시마다 10㎕의 물 또는 오일 한방울을 표면에 떨어뜨려 수행하였으며, 3회씩 반복 수행하여 그 평균값을 도출하였다. 그 결과는 하기 표 1 및 도 4에 나타내었다.The untreated melamine sponge and the complexes prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 were subjected to static water contact angle measurement using a contact angle meter (Model: SmartDrop, manufactured by Femtofab Co. Ltd) Sliding water contact angle, shedding water contact angle 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 repeatedly performed 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 1 159±1°159 ± 1 ° 10±1°10 ± 1 ° 9±1°9 ± 1 ° 비교예 1Comparative Example 1 90±1°90 ± 1 ° 측정 불가Not measurable 측정 불가Not measurable 비교예 2Comparative Example 2 90±1°90 ± 1 ° 50±1°50 ± 1 ° 50±1°50 ± 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 158° 내지 160°인 것으로 나타났고, 발수성을 나타내는 물 미끄러짐각 및 물 흐름각이 11° 이하, 구체적으로는 각각 8 내지 11°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 158 ° to 160 ° 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 > 11 < / RTI > In addition, the composite absorbed all of the oil and was unable to measure the static oil contact angle indicating lipophilicity.

반면, 무처리된 멜라민 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 불가능(사실상 ≒0°)하였다. 또한, 비교예 1 및 2에서 제조된 복합체는 각각 표면에 산화아연 입자층 또는 스테아린산 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 15° 이상인 것으로 나타났다.On the other hand, untreated melamine 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 for water can not be measured (In fact ≒ 0 °). 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 contact 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 and showed a slip angle and a flow angle of 15 ° or more with respect to water.

이러한 결과로부터, 본 발명에 따른 복합체는 멜라민 스펀지 상에 산화아연 입자가 랜덤 방사형으로 응집되어 자리잡고, 그 표면을 지방산이 둘러싸는 구조를 가짐으로써 오일에 친화도가 현저히 높을 뿐만 아니라, 초소수성 및 발수성이 우수함을 알 수 있다.From these results, it can be seen that the composite according to the present invention has a structure in which zinc oxide particles are aggregated randomly in a radial form on a melamine sponge and has a structure in which the surface of the zinc oxide particles surrounds the fatty acid, whereby not only the affinity to oil is remarkably high, The water repellency is excellent.

나) 오일 종류에 따른 유수분리 효율 평가B) Evaluation of effluent separation efficiency by oil type

스테인레스 스틸 메쉬가 스토퍼로서 구비된 직경이 7㎝인 튜브에 무처리된 멜라민 스펀지, 실시예 1 또는 비교예 1 및 2에서 제조된 복합체(직경 7±2㎝, 높이 1㎝) 각각을 고정시키고, 튜브 밑에 비이커를 준비하였다. 그 후 오일과 물이 1:1의 부피비율로 혼합된 용액(30 ㎖)을 튜브 내에 붓고, 용액 내 오일이 모두 무처리된 멜라민 스펀지 또는 복합체를 통과할 때까지 기다렸으며, 이때 물과 혼합된 오일은 메탄올(methanol), 헥산(n-hexame), 진공오일(vacuum oil), 가솔린(gasoline), 카놀라 오일(canola oil) 또는 경유(diesel)를 사용하였다. 용액 내 오일이 모두 무처리된 멜라민 스펀지 또는 복합체에 흡수되어 통과하면, 상기 멜라민 스펀지 또는 복합체를 통과하지 못하고 상부에 잔류하는 물의 부피를 측정하고, 하기 식 1을 이용하여 오일과 물의 분리 효율을 도출하였다. 도출된 결과는 도 5에 나타내었다.A unmelted melamine sponge, a composite (diameter 7 +/- 2 cm, height 1 cm) prepared in Example 1 or Comparative Examples 1 and 2 was fixed to a tube having a diameter of 7 cm equipped with a stainless steel mesh as a stopper, A beaker was prepared under the tube. Thereafter, a solution (30 ml) in which the oil and water were mixed in a volume ratio of 1: 1 was poured into the tube and waited until all the oil in the solution passed through the untreated melamine sponge or complex, The oil used was methanol, n-hexame, vacuum oil, gasoline, canola oil or diesel. When the oil in the solution is absorbed and passed through the untreated melamine sponge or complex, the volume of the water remaining on the upper part without passing through the melamine sponge or the composite is measured, and the separation efficiency of oil and water is deduced Respectively. The result is shown in Fig.

[식 1][Formula 1]

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

상기 식 1에서In Equation 1,

V1은 분리 후 멜라민 스펀지 또는 복합체 상부에 잔류하는 물의 부피를 나타내고,V 1 represents the volume of water remaining on the top of the melamine 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.

도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 복합체는 오일 종류에 상관없이 유수 분리 효율이 우수한 것을 알 수 있다.As shown in Fig. 5, it can be seen that the composite according to the present invention has excellent water-oil separation efficiency regardless of the kind of oil.

구체적으로, 실시예 1에서 제조된 복합체는 헥산, 진공오일, 가솔린, 카놀라 오일 및 경유 등의 오일에 대하여 95% 이상의 높은 효율로 물과 분리하는 것으로 확인되었다. 특히, 상기 복합체는 친수성을 갖는 메탄올을 물로부터 약 98% 이상 분리하는 것으로 나타났다.Specifically, it was confirmed that the composite prepared in Example 1 was separated from water at a high efficiency of 95% or more with respect to oils such as hexane, vacuum oil, gasoline, canola oil, light oil and the like. In particular, it has been shown that the complex separates more than 98% of the water-soluble methanol from water.

이에 반해, 비교예 1 또는 비교예 2에서 제조된 복합체는 물과 오일을 거의 분리하지 못하여 오일에 대하여 물 분리 효율이 10 % 미만인 것으로 나타났다.On the contrary, the composite prepared in Comparative Example 1 or Comparative Example 2 showed little separation of water and oil, and the water separation efficiency of the oil was less than 10%.

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

실험예Experimental Example 4. 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.

가) 복합체의 변형에 대한 응력 평가A) Stress evaluation for deformation of composite

무처리된 멜라민 스펀지와 실시예 1에서 제조된 복합체(직경 7±2㎝, 높이 1 ㎝)를 준비하고, 준비된 복합체를 만능시험기에 고정시킨 후 상온(21±2℃)에서 하기 표 4에 나타낸 바와 같이 50% 또는 70%의 변형(strain)으로 압축하여 복합체의 응력(stress)을 측정하였다. 또한, 압축된 복합체의 정적 물 접촉각을 측정하였으며, 측정된 결과를 표 2에 나타내었다.The untreated melamine sponge and the composite (diameter 7 ± 2 cm, height 1 cm) prepared in Example 1 were prepared, and the prepared composite was fixed in a universal testing machine. The stress of the composite was measured by compressing it to a strain of 50% or 70% as described above. The static contact angle of the compressed composite was measured, and the measured results are shown in Table 2.

무처리군Untreated group 실시예 1의 복합체The complex of Example 1 변형transform 50%50% 70%70% 50%50% 70%70% 응력 (MPa)Stress (MPa) 0.000320±0.000050.000320 ± 0.00005 0.000399±0.000050.000399 ± 0.00005 0.000310±0.000050.000310 ± 0.00005 0.000365±0.000050.000365 ± 0.00005 정적 물 접촉각Static water contact angle -- -- 159±1°159 ± 1 ° 159±1°159 ± 1 °

표 2에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 복합체는 외부에서 가해지는 힘에 대한 저항성이 우수하여 내구성이 우수한 것을 알 수 있다.As shown in Table 2, the composite according to the present invention is excellent in durability because it has excellent resistance to external force.

구체적으로, 실시예 1에서 제조된 복합체는 50% 또는 70%의 변형을 가할 경우 높은 탄성력을 갖는 멜라민 스펀지(무처리군)과 동등한 0.0003 내지 0.0004의 응력을 갖는 것을 확인하였다. 또한, 실시예 1의 복합체는 변형이 가해진 후에도 표면 에너지와 표면 거칠기를 유지하여 150° 이상의 높은 정적 물 접촉각을 구현하는 것으로 나타났다.Specifically, it was confirmed that the composite prepared in Example 1 had a stress of 0.0003 to 0.0004 which is equivalent to that of a melamine sponge having high elasticity (no treatment group) when a strain of 50% or 70% was applied. In addition, the composite of Example 1 maintained surface energy and surface roughness even after deformation, resulting in a high static water contact angle of 150 ° or more.

이러한 결과로부터, 본 발명에 따른 복합체는 내구성이 우수하여 외부로부터 힘이 가해져도 탄성력이 손상되지 않고, 우수한 초소수성을 구현함을 알 수 있다.From these results, it can be seen that the composite according to the present invention has excellent durability, so that even when an external force is applied, the elastic force is not impaired and excellent super-hydrophobicity is realized.

나) 재사용에 따른 유수분리 효율 평가B) Evaluation of effluent separation efficiency by reuse

스테인레스 스틸 메쉬가 스토퍼로서 구비된 직경이 7㎝인 튜브에 실시예 1에서 제조된 복합체(직경 7±2㎝, 높이 1 ㎝) 각각을 고정시키고, 튜브 밑에 비이커를 준비하였다. 그 후 오일과 물이 1:1의 부피비율로 혼합된 용액(30 ㎖)을 튜브 내에 붓고, 용액 내 오일이 모두 상기 복합체를 통과할 때까지 기다렸으며, 이때 물과 혼합된 오일은 메탄올(methanol), 헥산(n-hexame), 진공오일(vacuum oil), 가솔린(gasoline), 카놀라 오일(canola oil) 또는 경유(diesel)를 사용하였다. 용액 내 오일이 모두 복합체를 통과하면, 상기 복합체를 통과하지 못하고 상부에 잔류하는 물의 부피를 측정하여 오일과 물의 분리 효율을 도출하였다. 이러한 과정을 50회 반복 수행하였으며, 도출된 결과는 도 6 및 표 3에 나타내었다.Each of 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) in which the oil and water were mixed in a volume ratio of 1: 1 was poured into the tube and the oil mixed with water was waited until all of the oil in the solution passed through the complex, ), Hexane (n-hexame), vacuum oil, gasoline, canola oil or diesel. When all of the oil in the solution passed through the composite, the volume of the water remaining on the upper portion of the composite was not passed through the composite, and the separation efficiency between oil and water was deduced. This process was repeated 50 times, and the obtained results are shown in FIG. 6 and Table 3.

단위: %unit: % 메탄올Methanol 헥산Hexane 진공오일Vacuum oil 가솔린Gasoline 카놀라 오일Canola oil 경유Diesel 1회1 time 99.8999.89 99.7599.75 97.9997.99 98.5698.56 99.9999.99 97.5297.52 5회5 times 99.5599.55 99.8099.80 95.2095.20 96.3096.30 94.3294.32 96.2296.22 10 회10 times 99.0199.01 98.3298.32 90.3690.36 90.0090.00 92.5492.54 90.3390.33 15 회15 times 98.3298.32 97.0197.01 85.4785.47 89.2189.21 90.3390.33 84.19.84.19. 20 회20 times 95.3295.32 96.0096.00 82.1082.10 87.3387.33 89.2289.22 79.6279.62 25 회25 times 94.0994.09 95.3495.34 79.3379.33 86.3386.33 87.2687.26 70.0070.00 30 회30 times 93.2793.27 93.2293.22 75.2475.24 80.2280.22 85.3685.36 65.3365.33 35 회35 times 92.3692.36 90.3290.32 60.0060.00 74.3674.36 80.2780.27 60.3360.33 40 회40 times 90.0690.06 89.6689.66 55.2155.21 70.0170.01 70.0070.00 50.1250.12 45 회45 times 85.3685.36 85.3685.36 50.0050.00 67.2567.25 65.1165.11 42.1942.19 50 회50 times 82.3182.31 80.3280.32 40.3640.36 55.0355.03 60.2160.21 38.2438.24

도 6 및 표 3에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 복합체는 반복 사용하여도 높은 효율로 유수 분리가 가능한 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 6 and Table 3, it can be seen that the complex according to the present invention can be subjected to oil-water separation with high efficiency even by repeated use.

구체적으로, 실시예 1에서 제조된 복합체는 오일과 물이 1:1의 부피 비율로 혼합된 용액의 유수 분리를 30회 반복 수행하여 오일 성분에 상관없이 60% 이상의 높은 분리 효율을 나타내는 것으로 확인되었다. 또한, 헥산(n-hexane)이나 메탄올(methanol)과 같은 오일 성분에 대해서는 50회 이상 유수 분리를 수행하더라도 80% 이상의 높은 분리효율을 나타내는 것으로 나타났다.Specifically, it was confirmed that the composite prepared in Example 1 was subjected to oil-water separation of oil and water in a volume ratio of 1: 1 by repeating 30 times to exhibit a high separation efficiency of 60% or more regardless of the oil component . In addition, oil components such as n-hexane and methanol showed a high separation efficiency of 80% or more even when oil separation was performed 50 times or more.

이러한 결과로부터, 본 발명에 따른 복합체는 해면상의 다공성 구조를 갖는 멜라민 수지 매트릭스 상에 랜덤 방사형으로 응집되어 마이크로 나노 구조를 이루는 산화아연 입자층과 지방산층이 순차적으로 형성되어 평균 BET 비표면적이 넓을 뿐만 아니라, 내구성이 뛰어나고, 친유성, 초소수성 및 초발수성을 나타내어 유수 분리 효율이 우수하므로 해양에 유출된 오일 제거와 같이 대면적 유수 분리에 사용되는 흡착식 유수 분리용 재료로 유용하게 사용할 수 있다.From these results, it can be seen that the composite according to the present invention has a large average BET specific surface area due to the sequential formation of a zinc oxide particle layer and a fatty acid layer which are aggregated randomly in a radial pattern on a melamine resin matrix having a porous structure on the sea surface, , Excellent durability, lipophilic property, super hydrophobic property and super water repellency, and is excellent in oil-water separation efficiency, so that it can be usefully used as an adsorbent oil-water separating material used for large-scale oil-water separation such as oil removal from the ocean.

Claims (11)

해면상의 다공성 구조를 갖는 멜라민 수지 매트릭스;
상기 매트릭스 표면을 둘러싸는 산화아연 입자층; 및
상기 산화아연 입자층을 둘러싸는 탄소수 10 내 지 30개의 지방산층을 포함하고,
상기 산화아연 입자층은 매트릭스 표면의 임의의 한 지점을 기준으로 2 이상의 산화아연 입자들이 랜덤 방사형으로 응집된 구조를 갖는 복합체.
A melamine resin matrix having a spongy porous structure;
A zinc oxide particle layer surrounding the matrix surface; And
And a fatty acid layer having 10 to 30 carbon atoms surrounding the zinc oxide particle layer,
Wherein the zinc oxide particle layer has a structure in which two or more zinc oxide particles are randomly radially aggregated based on any one point of the surface of the matrix.
제1항에 있어서,
산화아연 입자는,
평균 길이가 1㎛ 내지 10㎛이고 평균 두께가 0.1㎛ 내지 2㎛이며,
평균 길이(L)에 대한 평균 두께(D)의 비율(L/D)이 3 내지 6인 복합체.
The method according to claim 1,
The zinc oxide particles,
An average length of 1 탆 to 10 탆 and an average thickness of 0.1 탆 to 2 탆,
Wherein the ratio (L / D) of the average thickness (D) to the average length (L) is 3 to 6.
제1항에 있어서,
복합체는,
평균 정적 물 접촉각(static water contact angle)이 150° 이상이고,
평균 물 미끄러짐각(sliding water contact angle)이 15° 이하인 복합체.
The method according to claim 1,
The complex,
The average static water contact angle is 150 DEG or more,
A composite having an average sliding contact angle of 15 ° or less.
제1항에 있어서,
멜라민 수지 매트릭스는 개방형 기공을 포함하고,
상기 기공의 평균 크기는 50㎛ 내지 500 ㎛인 복합체.
The method according to claim 1,
The melamine resin matrix comprises open pores,
Wherein the average size of the pores is 50 탆 to 500 탆.
제1항에 있어서,
지방산은 카프르산, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아린산, 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.
해면상의 다공성 구조를 갖는 멜라민 수지 매트릭스를 산화아연 전구체 용액에 침지하고, 마이크로파를 조사하여 매트릭스 표면에 산화아연 입자층을 형성하는 단계; 및
산화아연 입자층이 표면에 형성된 멜라민 수지 매트릭스를 탄소수 10 내지 30개의 지방산이 용해된 용액에 침지하여 산화아연 입자층을 둘러싸는 지방산층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 산화아연 입자층은 매트릭스 표면의 임의의 한 지점을 기준으로 2 이상의 산화아연 입자들이 랜덤 방사형으로 응집된 구조를 갖는 복합체의 제조방법.
Immersing a melamine resin matrix having a sponge-like porous structure in a zinc oxide precursor solution and irradiating microwave to form a zinc oxide particle layer on the surface of the matrix; And
Immersing a melamine resin matrix having a zinc oxide particle layer on its surface in a solution of 10 to 30 carbon atoms in which a fatty acid is dissolved to form a fatty acid layer surrounding the zinc oxide particle layer,
Wherein the zinc oxide particle layer has a structure in which two or more zinc oxide particles are agglomerated in a random radial pattern based on an arbitrary point on the surface of the matrix.
제6항에 있어서,
산화아연 전구체 용액은 0.1M 내지 2M의 아연 이온(Zn2 +)을 포함하는 복합체의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the zinc oxide precursor solution comprises 0.1M to 2M zinc ions (Zn < 2 + & gt ; ).
제6항에 있어서,
마이크로파의 출력은 1,000 W 내지 1,500 W인 복합체의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the output of the microwave is from 1,000 W to 1,500 W.
제6항에 있어서,
마이크로파의 주파수는 2,000 MHz 내지 3,000 MHz인 복합체의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the frequency of the microwave is from 2,000 MHz to 3,000 MHz.
제6항에 있어서,
마이크로파 조사는,
멜라민 수지 매트릭스를 10 내지 100초간 마이크로파 처리하는 조사 단계; 및
마이크로파 조사된 멜라민 수지 매트릭스를 1 내지 60초간 방치하는 숙성 단계를 포함하고,
상기 조사 단계 및 숙성 단계를 n회(n≤10의 정수) 반복 수행하는 복합체의 제조방법.
The method according to claim 6,
In the microwave irradiation,
An irradiating step of subjecting the melamine resin matrix to microwave treatment for 10 to 100 seconds; And
And an aging step of allowing the microwave irradiated melamine resin matrix to stand 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.
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