KR20190094640A - Complex comprising nanoparticles composed of conductive polymers and fatty acids, Preparation method thereof, fiber containing the same and film containing the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a complex comprising nanoparticles composed of conductive polymers and fatty acids, a preparation method thereof, a fiber containing the same, and a film containing the same. The present invention includes nanoparticles in which conductive polymers and fatty acids are made into a complex; and a polymer resin matrix, thereby providing a complex exhibiting excellent antimicrobial and heat storage properties.

Description

전도성 고분자 및 지방산으로 이루어진 나노입자를 포함하는 복합체, 이의 제조방법, 이를 포함하는 섬유 및 이를 포함하는 필름{Complex comprising nanoparticles composed of conductive polymers and fatty acids, Preparation method thereof, fiber containing the same and film containing the same}Complex comprising nanoparticles composed of conductive polymers and fatty acids, Preparation method, fiber containing the same and film containing the same}

본 발명은 전도성 고분자 및 지방산으로 이루어진 나노입자를 포함하는 복합체, 이의 제조방법, 이를 포함하는 섬유 및 이를 포함하는 필름에 대한 것이다.The present invention relates to a composite comprising a nanoparticle made of a conductive polymer and a fatty acid, a method for preparing the same, a fiber including the same, and a film including the same.

최근 다양한 스포츠 활동이 인기를 끌기 시작하면서 고기능성 스포츠 의류제품의 수요가 지속적으로 늘어나고 있다. 특히 발열 기능을 가지는 섬유제품들이 상품화 되고 있다. 초기에는 체온에서 발생한 열의 손실을 막는 단열에 목표를 둔 보온성 소재가 나왔으나, 최근에는 전기 발열소재, 화학반응 발열보온소재, 태양광 축열보온소재 (예. 탄화지르코늄(ZrC)을 직물내의 실 내부에 혹은 직물 표면에 내재시켜 이것이 태양광을 받으면 근적외선을 흡수하여 열에너지로 축열하고 인체로 방열하여 보온성을 부여하는 방법)를 의복에 도입하고 있다.Recently, as various sports activities are becoming popular, the demand for high-performance sports clothing products is continuously increasing. In particular, fiber products having a heating function are commercialized. Initially, thermal insulation materials aimed at thermal insulation to prevent the loss of heat generated by the body temperature were introduced, but recently, thermal heating materials, chemical reaction heating insulation materials, and solar thermal insulation materials (eg zirconium carbide (ZrC)) were fabricated inside the yarn. It is embedded in the surface of fabric or fabric, which absorbs near-infrared rays when it receives sunlight and heats it with heat energy and radiates heat to human body.

대표적인 발열 및 보온 소재로 사용되는 전도성고분자(PCPDTBT)는 태양광을 효과적으로 흡수한 후 에너지를 방출하여 다양한 효과(광열효과, 광음향, 광촉매)를 지닌 물질이다. 상기 전도성 고분자는 낮은 밴드갭을 가지는 유기반도체로써, 태양광을 흡수할 수 있고, 전도성 고분자를 나노입자의 형태로 제조하면 효과적으로 빛 에너지를 흡수하여 열로 방출된다. 따라서 태양광을 효과적으로 흡수하여 열로 방출할 수 있다는 점에서 보온섬유 소재로 응용할 수 있다. PCPDTBT is a material that has various effects (photothermal effect, photoacoustic, photocatalyst) by effectively absorbing sunlight and releasing energy. The conductive polymer is an organic semiconductor having a low band gap, and can absorb sunlight. When the conductive polymer is prepared in the form of nanoparticles, the conductive polymer effectively absorbs light energy and is released as heat. Therefore, it can be applied as a thermal fiber material in that it can effectively absorb sunlight and release it as heat.

그러나, 종래의 기능성을 가지는 입자들은 마이크론 크기로 원사의 굵기에 제약이 있으며 기능성 입자로 인하여 방사 시 사절 문제가 발생하여 기능성 부여에 한계가 있다. 또한, 이러한 마이크론 단위의 기능성 입자 처리는 상기 입자가 섬유의 통기성이나 촉감을 떨어뜨리며 단순히 표면에 부착되어 있어 내구성에도 문제가 있다. 따라서, 나노기술을 이용하여 섬유 본래의 기능을 해치지 않으면서 특정 기능을 발휘하고, 영구 결합을 통해 내구성을 개선하는 방법에 대한 연구가 필요하다.However, particles having conventional functionality are limited to the thickness of the yarn with a micron size, and due to the functional particles, there is a limit in imparting functionality due to trimming problems during spinning. In addition, the treatment of the functional particles of the micron unit has a problem in durability because the particles degrade the air permeability and feel of the fibers and are simply attached to the surface. Therefore, there is a need for a method of using nanotechnology to exert a specific function without impairing the original function of the fiber and to improve durability through permanent bonding.

대한민국 등록특허 제10-1577403호Republic of Korea Patent No. 10-1577403

본 발명의 목적은, 전도성 고분자 및 지방산을 이용한 나노입자가 고분자 수지 매트릭스에 균일하게 분포된 구조의 복합체, 이의 제조방법, 이를 포함하는 섬유 및 이를 포함하는 필름을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a composite having a structure in which nanoparticles using a conductive polymer and a fatty acid are uniformly distributed in a polymer resin matrix, a method for preparing the same, a fiber including the same, and a film including the same.

본 발명은, 고분자 수지 매트릭스; 및The present invention, a polymer resin matrix; And

상기 고분자 수지 매트릭스 내에 분산된 나노입자를 포함하고,It comprises nanoparticles dispersed in the polymer resin matrix,

상기 나노입자는 전도성 고분자 및 지방산이 복합화된 구조인 것을 특징으로 하는 복합체를 제공한다.The nanoparticles provide a composite characterized in that the conductive polymer and fatty acid is a complex structure.

또한, 본 발명은, 지방산 및 전도성 고분자를 혼합한 용액을 초음파 처리하여 나노입자를 제조하는 단계; 및In addition, the present invention, the step of producing a nanoparticle by sonicating a solution mixed with a fatty acid and a conductive polymer; And

제조된 나노입자를 고분자 수지 용액에 첨가하여 복합체를 제조하는 단계를 포함하는 복합체의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing a composite comprising the step of preparing a composite by adding the prepared nanoparticles to the polymer resin solution.

아울러, 본 발명은, 본 발명에 따른 복합체를 포함하는 섬유를 제공한다.In addition, the present invention provides a fiber comprising the composite according to the present invention.

또한, 본 발명은, 본 발명에 따른 복합체를 포함하는 필름을 제공한다.The present invention also provides a film comprising the composite according to the present invention.

본 발명에 따른 복합체는 전도성 고분자 및 지방산을 포함하는 나노입자와 고분자 수지 매트릭스가 수소결합하며 상기 나노입자가 고분자 수지 매트릭스에 균일하게 분포함으로써 항균성 및 보온 특성을 동시에 만족시킬 수 있는 이점이 있다.The composite according to the present invention has an advantage that the nanoparticles including the conductive polymer and the fatty acid and the polymer resin matrix are hydrogen-bonded and the nanoparticles are uniformly distributed in the polymer resin matrix to simultaneously satisfy the antimicrobial and thermal insulation properties.

도 1의 (a)는 전도성 고분자 및 지방산의 일실시예를 나타낸 것이고, (b)는 일실시예에 따른 나노입자의 제조방법으로 도식화한 것이며, (c)는 일실시예에 따른 나노입자에서 전도성 고분자 및 지방산의 결합형태를 도식화한 것이다.
도 2는 일실시예에 따른 나노입자를 전계방출형 주사전자현미경(a)과 투과전자현미경(b)으로 촬영한 이미지이다.
도 3은 일실시예에 따른 나노입자를 전계방출형 주사전자현미경으로 촬영한 이미지이다.
도 4는 일실시예에 따른 복합체를 포함하는 필름을 주사전자현미경(a) 및 투과전자현미경(b)으로 촬영한 이미지이다.
도 5는 일실시예에 따른 복합체를 포함하는 섬유를 전계방출형 주사전자현미경(FE-SEM)으로 촬영한 이미지이다.
도 6은 일실시예에 따른 복합체를 포함하는 섬유를 광학현미경(OM)으로 촬영한 이미지이다.
도 7은 일실시예에 따른 복합체를 포함하는 필름을 스침각 X선 회절로 분석한 결과 그래프로, (a)는 2D GIXD 패턴 그래프이고, (b)는 qtz and qrz의 회절피크를 나타낸 그래프이다.
도 8은 복합체 포함하는 필름을 대상으로 푸리에 변환 적외선 흡수분광(Fourier Transform-Infrared spectroscopy, FT-IR)을 측정한 그래프이다.
도 9은 일실시예에 따른 나노입자에 대한 UV 흡수 스펙트럼 그래프이고, (a)는 전도성 고분자 및 지방산이 1:12의 몰비로 혼합하여 제조된 나노입자의 그래프이고, (b)는 전도성 고분자 및 지방산의 몰비를 1:1 내지 1:20으로 5배수씩 증가시키면서 제조한 나노입자의 그래프이다.
도 10은 일실시예에 따른 나노입자를 대상으로 광 안정성 실험 결과 그래프이다.
도 11은 일실시예에 따른 복합체를 포함하는 필름을 대상으로 동적 기계 분석한 결과 그래프이다.
도 12는 일실시예에 따른 복합체를 포함하는 필름을 대상으로 항균성 실험 결과 이미지이다.
도 13은 일실시예에 따른 복합체를 포함하는 필름 또는 섬유를 대상으로 광 조사하면서 60분과 이후 광 제거 후 60분 동안의 온도 변화 그래프이다.
도 14는 일실시예에 따른 복합체를 포함하는 필름 또는 섬유를 대상으로 광 조사하면서 60분과 이후 광 제거 후 60분 동안의 온도 변화에 데이터와 근적외선(NIR) 이미지이다.
Figure 1 (a) shows an embodiment of the conductive polymer and fatty acid, (b) is a schematic diagram of a method for producing nanoparticles according to one embodiment, (c) is in the nanoparticles according to one embodiment It is a schematic diagram of the binding form of the conductive polymer and fatty acid.
2 is an image of the nanoparticles taken by the field emission scanning electron microscope (a) and the transmission electron microscope (b) according to an embodiment.
3 is an image of a nanoparticle taken by a field emission scanning electron microscope according to an embodiment.
Figure 4 is an image taken with a scanning electron microscope (a) and transmission electron microscope (b) of a film including a composite according to an embodiment.
5 is an image taken with a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) of a fiber including a composite according to an embodiment.
6 is an image taken with an optical microscope (OM) of a fiber including a composite according to an embodiment.
7 is a graph of a result of analyzing a film including a composite according to an embodiment by grazing angle X-ray diffraction, (a) is a 2D GIXD pattern graph, and (b) is a graph showing diffraction peaks of qtz and qrz. .
FIG. 8 is a graph of Fourier Transform-Infrared Spectroscopy (FT-IR) of a film including a composite. FIG.
9 is a UV absorption spectrum graph of the nanoparticles according to an embodiment, (a) is a graph of the nanoparticles prepared by mixing the conductive polymer and fatty acid in a molar ratio of 1:12, (b) is a conductive polymer and It is a graph of nanoparticles prepared while increasing the molar ratio of fatty acids from 1: 1 to 1:20 by 5 times.
10 is a graph showing a light stability test result for nanoparticles according to an embodiment.
11 is a graph showing the results of dynamic mechanical analysis of a film including a composite according to an embodiment.
12 is an image of an antimicrobial test result for a film including a composite according to an embodiment.
FIG. 13 is a graph of temperature change for 60 minutes and 60 minutes after light removal while irradiating light onto a film or fiber including a composite according to an embodiment.
FIG. 14 is a near infrared (NIR) image and data on temperature change during 60 minutes and 60 minutes after light removal while irradiating light onto a film or fiber including a composite according to an embodiment.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description.

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.However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present 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 "comprises" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

또한, 본 발명에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.In addition, it is to be understood that the accompanying drawings in the present invention are shown to be enlarged or reduced for convenience of description.

본 발명은 전도성 고분자 및 지방산으로 이루어진 나노입자를 포함하는 복합체, 이의 제조방법, 이를 포함하는 섬유 및 이를 포함하는 필름에 대한 것이다.The present invention relates to a composite comprising a nanoparticle made of a conductive polymer and a fatty acid, a method for preparing the same, a fiber including the same, and a film including the same.

종래의 기능성을 가지는 입자들은 마이크론 크기로 원사의 굵기에 제약이 있으며 기능성 입자로 인하여 방사 시 사절 문제가 발생하여 기능성 부여에 한계가 있다. 또한, 이러한 마이크론 단위의 기능성 입자 처리는 입자가 섬유의 통기성이나 촉감을 떨어뜨리며 단순히 표면에 부착되어 있어 내구성에도 문제가 있다. 따라서, 나노기술을 이용하여 섬유 본래의 기능을 해치지 않으면서 특정 기능을 발휘하고, 영구 결합을 통해 내구성을 개선하는 방법에 대한 연구가 필요하다.Particles having conventional functionality are limited to the thickness of the yarn with a micron size, and due to the functional particles, there is a limit in imparting functionality due to a thread trimming problem. In addition, the treatment of the functional particles of the micron unit has a problem in durability because the particles deteriorate the breathability and feel of the fibers and are simply attached to the surface. Therefore, there is a need for a method of using nanotechnology to exert a specific function without impairing the original function of the fiber and to improve durability through permanent bonding.

이에, 본 발명은 전도성 고분자 및 지방산을 포함하는 나노입자와 고분자 수지 매트릭스가 수소결합하며 상기 나노입자가 고분자 수지 매트릭스에 균일하게 분포함으로써 항균성 및 보온 특성을 동시에 만족시키는 복합체, 이의 제조방법, 이를 포함하는 섬유 및 이를 포함하는 필름을 제공한다.Accordingly, the present invention is a composite of the nanoparticles containing a conductive polymer and fatty acid and a polymer resin matrix is hydrogen-bonded and the nanoparticles are uniformly distributed in the polymer resin matrix to simultaneously satisfy the antimicrobial and insulating properties, a method for preparing the same, and the like. To provide a fiber and a film comprising the same.

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

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

고분자 수지 매트릭스; 및Polymeric resin matrix; And

상기 고분자 수지 매트릭스 내에 분산된 나노입자를 포함하고,It comprises nanoparticles dispersed in the polymer resin matrix,

상기 나노입자는 전도성 고분자 및 지방산이 복합화된 구조인 것을 특징으로 하는 복합체를 제공한다.The nanoparticles provide a composite characterized in that the conductive polymer and fatty acid is a complex structure.

도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 나노입자는 지방산 및 전도성 고분자가 복합화된 구조로서 코어-쉘 구조를 가지며, 상기 코어는 전도성 고분자를 포함하고 쉘은 지방산을 포함할 수 있다. 구체적으로, 지방산의 알킬기와 전도성 고분자의 알킬기(예를 들어, PCPDTBT의 에틸헥실기)가 소수성 인력으로 결합할 수 있으며, 극성 매질에서 유화로 인해 나노입자 표면에 지방산의 카복실산이 형성되어 쉘을 형성할 수 있다.As shown in FIG. 1, the nanoparticles have a core-shell structure as a complexed structure of a fatty acid and a conductive polymer, the core may include a conductive polymer, and the shell may include a fatty acid. Specifically, an alkyl group of a fatty acid and an alkyl group of a conductive polymer (eg, an ethylhexyl group of PCPDTBT) may be bonded by hydrophobic attraction, and carboxylic acid of a fatty acid is formed on the surface of the nanoparticle due to emulsification in a polar medium to form a shell. can do.

하나의 예로서, 상기 나노입자는 전도성 고분자 및 지방산의 함량이 1: 5 내지 20의 몰비일 수 있다. 구체적으로, 나노입자는 전도성 고분자 및 지방산의 함량이 1: 8 내지 18 몰비 또는 1: 10 내지 15 몰비일 수 있다. 보다 구체적으로 나노입자는 전도성 고분자 및 지방산의 함량이 1: 10 내지 15 몰비일 수 있다. 이와 같은 전도성 고분자와 지방산의 비율을 가짐으로써, 항균성 및 발열 특성이 우수한 복합체를 제공할 수 있다.As one example, the nanoparticles may have a molar ratio of 1: 5 to 20, with the content of the conductive polymer and the fatty acid. Specifically, the nanoparticles may have a content of the conductive polymer and the fatty acid in a 1: 8 to 18 molar ratio or 1:10 to 15 molar ratio. More specifically, the nanoparticles may have a content of 1:10 to 15 molar ratios of the conductive polymer and the fatty acid. By having such a ratio of the conductive polymer and fatty acid, it is possible to provide a composite having excellent antibacterial and exothermic properties.

또 하나의 예로서, 나노입자의 함량은 고분자 수지 100 중량부를 기준으로 0.25 중량부 내지 2 중량부일 수 있다. 구체적으로, 나노입자의 함량은 고분자 수지 100 중량부를 기준으로 0.3 중량부 내지 1.5 또는 0.5 내지 1.3중량부일 수 있다. 보다 구체적으로, 나노입자의 함량은 고분자 수지 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 1.3 중량부일 수 있다. 상기와 같은 함량으로 나노입자를 포함하는 경우, 본 발명의 복합체는 우수한 항균성을 가지는 우수한 발열 특성을 동시에 나타낼 수 있다.As another example, the content of the nanoparticles may be 0.25 parts by weight to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer resin. Specifically, the content of the nanoparticles may be 0.3 parts by weight to 1.5 or 0.5 to 1.3 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer resin. More specifically, the content of the nanoparticles may be 0.5 to 1.3 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer resin. When the nanoparticles are included in the content as described above, the composite of the present invention may simultaneously exhibit excellent exothermic properties having excellent antimicrobial properties.

구체적으로, 나노입자는 타원형일 수 있으며, 나노입자의 크기는 장축을 기준으로 200 내지 350 nm일 수 있으며, 단축을 기준으로 80 내지 150 nm일 수 있다. 보다 구체적으로, 나노입자는 타원형으로, 나노입자의 크기는 장축을 기준으로 250 내지 320 nm일 수 있으며, 단축을 기준으로 100 내지 150 nm일 수 있다.Specifically, the nanoparticles may be elliptical, the size of the nanoparticles may be 200 to 350 nm based on the long axis, may be 80 to 150 nm based on the short axis. More specifically, the nanoparticles are elliptical, the size of the nanoparticles may be 250 to 320 nm based on the long axis, may be 100 to 150 nm based on the short axis.

예를 들어, 상기 나노입자는 고분자 수지 매트릭스 내에 균일하게 분산되어 있는 구조일 수 있다. 구체적으로, 고분자 수지 매트릭스 내에 나노입자가 수소결합을 통해 결합되어 있을 수 있다. 나노입자 표면에 지방산의 카복실산과 고분자 수지 매트릭스의 2차 아민기와 수소 결합을 통해 연결된 구조일 수 있다. 상기 수소결합을 통해, 고분자 수지 매트릭스 내에 나노입자가 균일하게 분포할 수 있다.For example, the nanoparticles may have a structure that is uniformly dispersed in the polymer resin matrix. Specifically, the nanoparticles in the polymer resin matrix may be bonded through hydrogen bonding. The surface of the nanoparticles may be linked to a carboxylic acid of a fatty acid and a secondary amine group of a polymer resin matrix through hydrogen bonding. Through the hydrogen bonds, nanoparticles may be uniformly distributed in the polymer resin matrix.

상기 고분자 수지 매트릭스는 폴리우레탄, 나일론, 요소, 폴리아크릴로나이트릴 및 폴리비닐알코올로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로 고분자 수지 매트릭스는 폴리우레탄, 나일론 또는 요소로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 고분자 수지 매트릭스는 폴리우레탄 또는 나일론을 포함할 수 있다. 상기와 같은 고분자 수지 매트릭스를 포함함으로써, 나노입자와 수소결합을 형성하여 고분자 수지 매트릭스 내에 나노입자가 균일하게 분포할 수 있다.The polymer resin matrix may include one or more selected from the group consisting of polyurethane, nylon, urea, polyacrylonitrile, and polyvinyl alcohol. Specifically, the polymeric resin matrix may include one or more selected from the group consisting of polyurethane, nylon or urea. More specifically, the polymer resin matrix may include polyurethane or nylon. By including the polymer resin matrix as described above, by forming a hydrogen bond with the nanoparticles, the nanoparticles can be uniformly distributed in the polymer resin matrix.

또한 상기 전도성 고분자는 폴리티오펜계 고분자, 폴리피롤계 고분자 폴리플루오렌계 고분자, 폴리아세틸렌계 고분자, 폴리티오디아졸계 고분자 및 폴리아닐린계 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 구체적으로, 전도성 고분자는 (poly(cylcopentadithiophene-alt-benzothiadiazole), (poly(acenaphthothienopyrazine-alt-benzodithiophene)), Poly(2,5-bis(2-hexyldecyl)-3-(5-methylthiophen-2-yl)pyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4(2H,5H)-dione), poly[9,9-bis(4-(2-ethylhexyl) phenyl)fluorene-alt-co-6,7-bis(4-(hexyloxy)phenyl)-4,9-di-(thiophen-2-yl)thiadiazolo-quinoxaline], poly{3-(5-(9-hexyl-9-octyl-9H-fluoren-2-yl)thiophen-2-yl)-2,5-bis(2-hexyldecyl)-6-(thiophen-2-yl)pyrrolo(3,4-c)pyrrole-1,4(2H,5H)-dione}, Poly[9,9-bis(4-(2-ethylhexyl)phenyl)-fluorene-alt-co-6,7-bis(4-(hexyloxy)phenyl)-4,9-di-(thiophen-2-yl)thiadiazolo-quinoxaline] 및 poly(9,9-dihexylfluorene-alt-2,1,3-benzothiadiazole)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 보다 구체적으로, (poly(cylcopentadithiophene-alt-benzothiadiazole), (poly(acenaphthothienopyrazine-alt-benzodithiophene)), Poly(2,5-bis(2-hexyldecyl)-3-(5-methylthiophen-2-yl)pyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4(2H,5H)-dione) 및 poly[9,9-bis(4-(2-ethylhexyl) phenyl)fluorene-alt-co-6,7-bis(4-(hexyloxy)phenyl)-4,9-di-(thiophen-2-yl)thiadiazolo-quinoxaline] 중 어느 하나일 수 있다. 상기와 같은 전도성 고분자를 포함함으로써 태양광의 주성분인 파장 500~1000nm의 빛 에너지를 흡수하고 그 에너지를 열에너지로 전환하는 특성을 가져, 본 발명에 따른 복합체는 우수한 보온 특성을 나타낼 수 있다.The conductive polymer may be at least one selected from the group consisting of polythiophene polymer, polypyrrole polymer, polyfluorene polymer, polyacetylene polymer, polythiodiazole polymer, and polyaniline polymer. Specifically, the conductive polymer is (poly (cylcopentadithiophene-alt-benzothiadiazole), (poly (acenaphthothienopyrazine-alt-benzodithiophene)), Poly (2,5-bis (2-hexyldecyl) -3- (5-methylthiophen-2-yl pyrrolo [3,4-c] pyrrole-1,4 (2H, 5H) -dione), poly [9,9-bis (4- (2-ethylhexyl) phenyl) fluorene- alt-co -6,7- bis (4- (hexyloxy) phenyl) -4,9-di- (thiophen-2-yl) thiadiazolo-quinoxaline], poly {3- (5- (9-hexyl-9-octyl-9H-fluoren-2- yl) thiophen-2-yl) -2,5-bis (2-hexyldecyl) -6- (thiophen-2-yl) pyrrolo (3,4-c) pyrrole-1,4 (2H, 5H) -dione} , Poly [9,9-bis (4- (2-ethylhexyl) phenyl) -fluorene-alt-co-6,7-bis (4- (hexyloxy) phenyl) -4,9-di- (thiophen-2- yl) thiadiazolo-quinoxaline] and poly (9,9-dihexylfluorene-alt-2,1,3-benzothiadiazole), which may be at least one selected from the group consisting of: poly (cylcopentadithiophene-alt-benzothiadiazole) , (poly (acenaphthothienopyrazine-alt-benzodithiophene)), Poly (2,5-bis (2-hexyldecyl) -3- (5-methylthiophen-2-yl) pyrrolo [3,4-c] pyrrole-1,4 ( 2H, 5H) -dione) and poly [9 , 9-bis (4- (2-ethylhexyl) phenyl) fluorene- alt-co -6,7-bis (4- (hexyloxy) phenyl) -4,9-di- (thiophen-2-yl) thiadiazolo-quinoxaline ]. By including the conductive polymer as described above has a characteristic of absorbing light energy having a wavelength of 500 ~ 1000nm which is the main component of sunlight and converting the energy into thermal energy, the composite according to the present invention can exhibit excellent insulating properties.

상기 지방산은 탄소수 5 내지 15의 알킬기를 포함할 수 있다. 구체적으로, 지방산은 탄소수 5 내지 15의 알킬기를 포함하는 포화지방산일 수 있다. 보다 구체적으로, 지방산은 탄소수 8 내지 13의 알킬기를 포함하는 포화지방산일 수 있다. 예를 들어, 지방산은 옥탄산일 수 있다. 상기와 같은 지방산을 포함함으로써 나노입자가 고분자 매트릭스에 균일하게 분포되고, 이를 포함하는 복합체가 우수한 항균성을 나타낼 수 있다.The fatty acid may include an alkyl group having 5 to 15 carbon atoms. Specifically, the fatty acid may be a saturated fatty acid including an alkyl group having 5 to 15 carbon atoms. More specifically, the fatty acid may be a saturated fatty acid including an alkyl group having 8 to 13 carbon atoms. For example, the fatty acid may be octanoic acid. By including the fatty acid as described above, the nanoparticles are uniformly distributed in the polymer matrix, and the composite including the same may exhibit excellent antimicrobial properties.

또한, 본 발명은 지방산 및 전도성 고분자를 혼합한 용액을 초음파 처리하여 나노입자를 제조하는 단계; 및In addition, the present invention comprises the steps of producing a nanoparticle by sonicating a solution mixed with a fatty acid and a conductive polymer; And

제조된 나노입자를 고분자 수지 용액에 첨가하여 복합체를 제조하는 단계를 포함하는 복합체의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing a composite comprising the step of preparing a composite by adding the prepared nanoparticles to the polymer resin solution.

하나의 예로서, 나노입자를 제조하는 단계는 10 내지 100 kHz의 초음파를 1 분 내지 10분 동안 조사하여 수행할 수 있다. 구체적으로, 나노입자를 제조하는 단계는 20 내지 60 kHz의 초음파를 1분 내지 5분 동안 조사하여 수행할 수 있다. 이를 통해, 전도성 고분자와 지방산이 균일하게 혼합될 수 있다.As one example, the step of preparing the nanoparticles may be performed by irradiating the ultrasound of 10 to 100 kHz for 1 minute to 10 minutes. Specifically, preparing the nanoparticles may be performed by irradiating 20 to 60 kHz ultrasonic waves for 1 minute to 5 minutes. Through this, the conductive polymer and the fatty acid may be uniformly mixed.

구체적으로, 나노입자를 제조하는 단계에서 전도성 고분자 1몰 대비 지방산은 5 내지 20의 몰비로 혼합할 수 있다. 보다 구체적으로, 나노입자를 제조하는 단계에서 전도성 고분자 1몰 대비 지방산은 8 내지 18 또는 10 내지 15 몰비로 혼합할 수 있다. 상기 비율로 혼합하는 경우에 항균성 및 발열특성이 동시에 우수한 복합체를 제조할 수 있다. 상기 전도성 고분자 및 지방산은 독립적으로 클로로포름, 테트라하이드로퓨란, 톨루엔, 자이렌, 헥산 및 클로로벤젠 중 어느 하나 이상을 용매로 사용하여 각각의 용액을 제조할 수 있다. 구체적으로, 각각의 전도성 고분자 용액 및 지방산 용액 제조시에 용매는 독립적으로 클로로포름, 톨루엔 또는 헥산을 사용할 수 있다.Specifically, the fatty acid may be mixed in a molar ratio of 5 to 20 with respect to 1 mole of the conductive polymer in the step of preparing the nanoparticles. More specifically, the fatty acid may be mixed in an amount of 8 to 18 or 10 to 15 moles per 1 mole of the conductive polymer in the step of preparing the nanoparticles. When mixed in the above ratio it can be produced a composite having excellent antimicrobial and exothermic properties at the same time. The conductive polymer and the fatty acid may be independently prepared by using any one or more of chloroform, tetrahydrofuran, toluene, xylene, hexane, and chlorobenzene as a solvent. Specifically, in the preparation of each conductive polymer solution and fatty acid solution, the solvent may independently use chloroform, toluene or hexane.

또한, 전도성 고분자 및 지방산을 혼합할 때 디메틸 포름아마이드(DMF) 또는 디메틸설폭사이드(DMSO) 및 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있다. 구체적으로, 복합체를 제조하는 단계에서 용매로 디메틸 포름아마이드(DMF) 또는 디메틸설폭사이드(DMSO)를 사용할 수 있다. 보다 구체적으로 전도성 고분자 용액 및 지방산 용액을 혼합할 때, 용매로 디메틸 포름아마이드(DMF) 또는 디메틸설폭사이드(DMSO)를 사용할 수 있다.In addition, when mixing the conductive polymer and fatty acid, one or more of dimethyl formamide (DMF) or dimethyl sulfoxide (DMSO) and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) may be used. Specifically, dimethyl formamide (DMF) or dimethyl sulfoxide (DMSO) may be used as a solvent in the preparation of the complex. More specifically, when the conductive polymer solution and the fatty acid solution are mixed, dimethyl formamide (DMF) or dimethyl sulfoxide (DMSO) may be used as a solvent.

상기와 같이 용매를 사용함으로써, 전도성 고분자 및 지방산이 코어-쉘을 형성하는 나노입자를 제조할 수 있다. 구체적으로 클로로포름 용액과 디메틸 포름아마이드 용액 계면에서 전도성 고분자 및 지방산의 극성 말단기가 결합하여 나노입자를 제조할 수 있다.By using the solvent as described above, it is possible to produce nanoparticles in which the conductive polymer and the fatty acid form a core-shell. Specifically, the nanoparticles may be prepared by combining the polar end groups of the conductive polymer and the fatty acid at the interface of the chloroform solution and the dimethyl formamide solution.

또 하나의 예로서, 상기 나노입자를 제조하는 단계에서 초음파를 조사하기 전에 전도성 고분자 및 지방산을 혼합한 용액을 상온(20 내지 25℃)에서 30분 내지 2시간 동안 교반할 수 있다. 구체적으로, 상기 전도성 고분자 및 지방산을 혼합한 용액을 25℃에서 30 분 내지 60분 동안 교반할 수 있다. 상기와 같이 교반하는 경우 전도성 고분자 및 지방산이 충분히 반응시켜 나노입자 형성에 도움이 될 수 있다.As another example, before the ultrasonic irradiation in the step of preparing the nanoparticles, the solution mixed with the conductive polymer and fatty acid may be stirred for 30 minutes to 2 hours at room temperature (20 to 25 ℃). Specifically, the solution containing the conductive polymer and the fatty acid may be stirred at 25 ° C. for 30 to 60 minutes. In the case of stirring as described above, the conductive polymer and the fatty acid may sufficiently react to help form the nanoparticles.

상기 나노입자를 제조하는 단계는 초음파를 조사하여 나노입자를 제조한 후에 고분자 수지 용액에 첨가하기 전에 50℃ 내지 100℃의 온도로 2시간 내지 4시간 동안 교반하여 나노입자를 제조할 수 있다. 구체적으로 70℃ 내지 90℃의 온도로 2시간 내지 3시간 동안 교반하여 용매를 증발시켜 나노입자를 제조할 수 있다.In the preparing of the nanoparticles, the nanoparticles may be prepared by stirring the ultrasonic wave at a temperature of 50 ° C. to 100 ° C. for 2 hours to 4 hours before adding the nanoparticles to the polymer resin solution. Specifically, the nanoparticles may be prepared by evaporating the solvent by stirring for 2 hours to 3 hours at a temperature of 70 ℃ to 90 ℃.

하나의 예로서, 복합체를 제조하는 단계에서 제조된 나노입자는 고분자 수지 100 중량부를 기준으로 0.25 중량부 내지 2 중량부로 혼합할 수 있다. 구체적으로, 제조된 나노입자는 고분자 수지 100 중량부를 기준으로 0.3 중량부 내지 1.5 또는 0.5 내지 1.3중량부로 혼합할 수 있다. 보다 구체적으로 제조된 나노입자는 고분자 수지 100 중량부를 기준으로 0.5 내지 1.3 중량부로 혼합할 수 있다. 상기와 같은 함량으로 나노입자를 혼합하는 경우, 본 발명에서 제조된 복합체는 우수한 항균성을 가지는 우수한 발열 특성을 동시에 나타낼 수 있다.As one example, the nanoparticles prepared in the step of preparing the composite may be mixed at 0.25 parts by weight to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer resin. Specifically, the prepared nanoparticles may be mixed in an amount of 0.3 parts by weight to 1.5 or 0.5 to 1.3 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer resin. More specifically, the prepared nanoparticles may be mixed at 0.5 to 1.3 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer resin. When the nanoparticles are mixed in the same amount as described above, the composite prepared in the present invention may simultaneously exhibit excellent exothermic properties having excellent antimicrobial properties.

상기 복합체를 제조하는 단계에서 용매로 디메틸 포름아마이드(DMF) 또는 디메틸설폭사이드(DMSO) 및 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있다. 구체적으로, 복합체를 제조하는 단계에서 용매로 디메틸 포름아마이드(DMF) 또는 디메틸설폭사이드(DMSO)를 사용할 수 있다. 상기 용매를 사용함으로써, 나노입자의 쉘을 이루는 지방산과 고분자 수지 매트릭스가 결합할 수 있다.In preparing the complex, any one or more of dimethyl formamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) may be used as a solvent. Specifically, dimethyl formamide (DMF) or dimethyl sulfoxide (DMSO) may be used as a solvent in the preparation of the complex. By using the solvent, the fatty acid constituting the shell of the nanoparticles and the polymer resin matrix can be bonded.

아울러, 본 발명은 본 발명에 따른 복합체를 포함하는 섬유를 제공한다.In addition, the present invention provides a fiber comprising the composite according to the present invention.

구체적으로, 본 발명에 따른 섬유는 고분자 수지 매트릭스; 및 상기 고분자 수지 매트릭스 내에 분산된 나노입자를 포함하고,Specifically, the fiber according to the present invention is a polymer resin matrix; And nanoparticles dispersed in the polymer resin matrix,

상기 나노입자는 전도성 고분자 및 지방산이 복합화된 구조인 것을 특징으로 하는 복합체를 포함할 수 있다.The nanoparticles may include a complex characterized in that the conductive polymer and the fatty acid is a complex structure.

하나의 예로서, 본 발명에 따른 섬유는 전기방사를 통해 제조된 것일 수 있으며, 이로 인해 섬유를 방사하는 방사기의 홀(hole)의 직경에 따라 섬유의 직경이 다양하게 결정될 수 있다. 구체적으로 섬유의 평균 직경은 0.05 내지 500 ㎛일 수 있다. 보다 구체적으로, 섬유의 평균 직경은 0.05 내지 10㎛, 1 내지 300 ㎛, 200 내지 300㎛ 또는 50 내지 250㎛일 수 있다.As one example, the fiber according to the present invention may be produced by electrospinning, and accordingly, the diameter of the fiber may be variously determined according to the diameter of the hole of the spinning machine emitting the fiber. Specifically, the average diameter of the fibers may be 0.05 to 500 ㎛. More specifically, the average diameter of the fibers may be 0.05 to 10 μm, 1 to 300 μm, 200 to 300 μm or 50 to 250 μm.

또 하나의 예로서, 본 발명에 따른 섬유는 전도성 고분자 및 지방산이 복합화된 나노입자를 포함함으로써, 항균성 및 보온성이 뛰어난 섬유를 제공할 수 있다.As another example, the fiber according to the present invention may include a nanoparticle in which a conductive polymer and a fatty acid are complexed, thereby providing a fiber having excellent antibacterial and heat insulating properties.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 복합체를 포함하는 필름을 제공한다.The present invention also provides a film comprising the composite according to the present invention.

구체적으로, 본 발명에 따른 섬유는 고분자 수지 매트릭스; 및 상기 고분자 수지 매트릭스 내에 분산된 나노입자를 포함하고,Specifically, the fiber according to the present invention is a polymer resin matrix; And nanoparticles dispersed in the polymer resin matrix,

상기 나노입자는 전도성 고분자 및 지방산이 복합화된 구조인 것을 특징으로 하는 복합체를 포함할 수 있다.The nanoparticles may include a complex characterized in that the conductive polymer and the fatty acid is a complex structure.

하나의 예로서, 본 발명에 따른 필름은 스퍼터링 방법을 통해 제조된 것일 수 있다. 구체적으로, 필름의 평균 두께는 50 내지 180 ㎛일 수 있으며, 보다 구체적으로 필름의 평균 두께는 100 내지 150 ㎛일 수 있다.As one example, the film according to the present invention may be produced through a sputtering method. Specifically, the average thickness of the film may be 50 to 180 μm, and more specifically, the average thickness of the film may be 100 to 150 μm.

또 하나의 예로서, 본 발명에 따른 필름은 전도성 고분자 및 지방산이 복합화된 나노입자를 포함함으로써, 항균성 및 보온성이 뛰어난 섬유를 제공할 수 있다.As another example, the film according to the present invention includes nanoparticles in which a conductive polymer and a fatty acid are complexed, thereby providing a fiber having excellent antibacterial and heat insulating properties.

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 only illustrative of the present invention, and the content of the present invention is not limited to the following Examples and Experimental Examples.

실시예Example 1 One

클로로포름(Chloroform) 10 ㎖에 옥탄산(octanoic acid) 74mg을 넣어 옥탄산 용액을 제조하였다. 1500 rpm의 속도로 저어주면서 제조한 옥탄산 용액 0.22 ㎖를 N,N-디메틸 포름아마이드(DMF) 20 ㎖에 혼합한 혼합용액을 15분간 저어주었다. 그런 다음 클로로포름 10 ㎖에 poly[2,6-(4,4-bis-(2-ethylhexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b']-dithiophene)-alt-4,7-(2,1,3-benzothiadiazole]] (PCPDTBT) 1 mg을 녹인 PCPDTBT 용액 5 ㎖를 상기 혼합용액에 적가하고 1시간 동안 교반하였다. 이때 PCPDTBT 및 옥탄산의 몰 비율은 1 : 12로 PCPDTBT의 농도는 0.94 μM이고 옥탄산의 농도는 11.29 μM로 혼합하였다. 교반과정을 거친 혼합용액을 상온에서 5분동안 추가로 40 kHz 주파수의 bath형 초음파 세정기에서 초음파 처리하고, 1500 rpm으로 교반하면서 3 시간 동안 80℃에서 가열하여 클로로포름을 완전히 증발시켜 나노입자 용액을 제조하였다.The octanoic acid solution was prepared by adding 74 mg of octanoic acid to 10 ml of chloroform. Stir the mixed solution of 0.22 ml of the prepared octanoic acid solution in 20 ml of N, N-dimethyl formamide (DMF) while stirring at 1500 rpm was stirred for 15 minutes. Then chloroform 10 ㎖ poly [2,6 - (4,4 -bis- (2-ethylhexyl) -4 H -cyclopenta [2,1-b; 3,4-b '] - dithiophene) - alt -4 5 ml of a solution of PCPDTBT dissolved in 1 mg of, 7- (2,1,3-benzothiadiazole]] (PCPDTBT) was added dropwise to the mixed solution and stirred for 1 hour, wherein the molar ratio of PCPDTBT and octanoic acid was 1:12. The concentration of PCPDTBT was 0.94 μM and the concentration of octanoic acid was 11.29 μM The stirred solution was sonicated in a bath-type ultrasonic cleaner at 40 kHz for 5 minutes at room temperature and stirred at 1500 rpm. Nanoparticle solution was prepared by completely evaporating chloroform by heating at 80 ° C. for 3 hours.

디메틸 포름아마이드(DMF)에 폴리우레탄을 15 중량%만큼 용해시킨 폴리우레탄 용액에 제조한 나노입자 용액을 폴리우레탄 대비 1.0 중량%의 나노입자가 포함되도록 혼합하였다. 그런 다음 폴리우레탄 및 나노입자를 포함하는 용액을 페트리디쉬에 붓고 진공 오븐에서 25℃로 48시간 동안 건조시켜 복합체를 제조하고, 상기 복합체로 지름 5 cm의 필름으로 제조하였다.The nanoparticle solution prepared in the polyurethane solution in which 15% by weight of polyurethane was dissolved in dimethyl formamide (DMF) was mixed to include 1.0% by weight of nanoparticles relative to the polyurethane. Then, a solution containing polyurethane and nanoparticles was poured into a petri dish and dried in a vacuum oven at 25 ° C. for 48 hours to prepare a composite, and the composite was prepared into a film having a diameter of 5 cm.

실시예Example 2 2

디메틸 포름아마이드(DMF)에 폴리우레탄을 15 중량% 만큼 용해시킨 폴리우레탄 용액에 제조한 나노입자 용액을 폴리우레탄 대비 0.5 중량%의 나노입자가 포함되도록 혼합한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 복합체를 제조하여, 상기 복합체로 지름 5 cm의 필름을 제조하였다.In the same manner as in Example 1, except that the nanoparticle solution prepared in the polyurethane solution in which 15% by weight of polyurethane was dissolved in dimethyl formamide (DMF) was mixed to contain 0.5% by weight of nanoparticles. To prepare a composite, a film having a diameter of 5 cm was prepared from the composite.

실시예Example 3 3

디메틸 포름아마이드(DMF)에 폴리우레탄을 15 중량%만큼 용해시킨 폴리우레탄 용액에 제조한 나노입자 용액을 폴리우레탄 대비 0.25 중량%의 나노입자가 포함되도록 혼합한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 복합체를 제조하여, 상기 복합체로 지름 5 cm의 필름을 제조하였다.In the same manner as in Example 1, except that the nanoparticle solution prepared in the polyurethane solution in which 15% by weight of polyurethane was dissolved in dimethyl formamide (DMF) was mixed to include 0.25% by weight of nanoparticles. To prepare a composite, a film having a diameter of 5 cm was prepared from the composite.

실시예Example 4 4

제조한 복합체를 직경 200 내지 300㎛의 섬유 형태로 제작한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 복합체를 제조하여, 상기 복합체로 섬유를 제조하였다.A composite was prepared in the same manner as in Example 1, except that the prepared composite was manufactured in the form of a fiber having a diameter of 200 to 300 μm to prepare a fiber from the composite.

비교예Comparative example 1 One

은 나노입자는 물에 분산된 트리플로오로아세테이트 은(silver trifluoroacetate)를 디메틸 포름아마이드(DMF)에 넣고 100℃ 에서 5 min동안 은 입자를 환원시켜 합성했으며, 은 입자를 포함하는 용액과 폴리우레탄 용액을 1500 rpm으로 교반하였다. 이때, 폴리우레탄 100 중량부 대비 은(Ag) 1.0 중량부로 혼합하였다. 교반한 용액을 페트리디쉬에 붓고 진공 오븐에서 25 ℃로 48시간 동안 건조시켜 은 나노입자를 포함하는 폴리우레탄 복합체를 제조하였으며, 상기 복합체로 평균 지름 5cm의 필름을 제조하였다.Silver nanoparticles were synthesized by adding silver trifluoroacetate dispersed in water to dimethyl formamide (DMF) and reducing the silver particles at 100 ° C for 5 min. Was stirred at 1500 rpm. At this time, 1.0 parts by weight of silver (Ag) was mixed with respect to 100 parts by weight of polyurethane. The stirred solution was poured into a petri dish and dried in a vacuum oven at 25 ° C. for 48 hours to prepare a polyurethane composite including silver nanoparticles, and a film having an average diameter of 5 cm was prepared from the composite.

비교예Comparative example 2 2

시중에 판매하는 제품인 폴리우레탄 비드(Estane® S TPU, Lubrizol Co., USA)를 디메틸 포름아마이드(DMF) 용매에 교반하여 녹인_폴리우레탄 용액을 페트리디쉬에 붓고 진공 오븐에서 25 ℃로 48시간 동안 건조시켜 평균 지름이 5cm인 필름을 제조하였다.Commercially available polyurethane beads (Estane® S TPU, Lubrizol Co., USA) were dissolved in dimethyl formamide (DMF) solvent and the dissolved polyurethane solution was poured into a petri dish and dried in a vacuum oven at 25 ° C. for 48 hours. Drying produced a film having an average diameter of 5 cm.

비교예Comparative example 3 3

폴리우레탄 용액과 옥탄산 용액을 1500 rpm으로 교반하였다. 이때, 폴리우레탄 100 중량부 대비 옥탄산은 1.0중량부로 혼합하여 혼합용액을 제조하였다. 상기 혼합용액을 페트리디쉬에 붓고 진공 오븐에서 25 ℃로 48시간 동안 건조시켜 옥탄산을 포함하는 폴리우레탄 복합체를 제조하였으며, 상기 복합체로 지름 5cm의 필름을 제조하였다.The polyurethane solution and the octanoic acid solution were stirred at 1500 rpm. At this time, octanoic acid compared to 100 parts by weight of polyurethane to prepare a mixed solution by mixing 1.0 parts by weight. The mixed solution was poured into Petri dishes and dried in a vacuum oven at 25 ° C. for 48 hours to prepare a polyurethane composite including octanoic acid, and a film having a diameter of 5 cm was prepared from the composite.

비교예Comparative example 4 4

폴리우레탄 용액과 0.1 mg/ml 농도의 전도성 고분자(PCPDTBT) 용액을 1500 rpm으로 교반하였으며, 이때 폴리우레탄 100중량부 대비 전도성 고분자는 1.0 중량부를 혼합하였다. 교반한 용액을 페트리디쉬에 붓고 진공 오븐에서 25 ℃로 48시간 동안 건조시켜 전도성 고분자를 포함하는 폴리우레탄 복합체를 제조하였으며, 상기 복합체로 평균 지름 5cm의 필름을 제조하였다.The polyurethane solution and the 0.1 mg / ml conductive polymer (PCPDTBT) solution were stirred at 1500 rpm. At this time, the conductive polymer was mixed with 1.0 parts by weight based on 100 parts by weight of polyurethane. The stirred solution was poured into a petri dish and dried in a vacuum oven at 25 ° C. for 48 hours to prepare a polyurethane composite including a conductive polymer. A film having an average diameter of 5 cm was prepared from the composite.

실험예Experimental Example 1 One

본 발명에 따른 나노입자 및 이를 포함하는 복합체의 형태를 확인하기 위하여, 실시예 및 비교예에서 제조된 복합체를 대상으로 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM), 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope, TEM), 전계방출형 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope, FE-SEM) 및 광학현미경(Optical Microscope, OM)으로 촬영하였고, 그 결과를 도 2 내지 도 6에 나타내었다.In order to confirm the shape of the nanoparticles and the composite including the same according to the present invention, the scanning electron microscope (Scanning Electron Microscope, SEM), the transmission electron microscope (Transmission Electron Microscope, TEM) for the composite prepared in Examples and Comparative Examples ), A field emission scanning electron microscope (Field Emission Scanning Electron Microscope, FE-SEM) and an optical microscope (Optical Microscope, OM) was photographed, the results are shown in FIGS.

도 2는 실시예 1에서 제조한 나노입자를 전계방출형 주사전자현미경(a)과 투과전자현미경(b)으로 촬영한 이미지이다. 도 2의 (a)를 살펴보면, 실시예 1에서 제조한 나노입자의 경우 디메틸 포름아마이드를 용매로 사용하여 나노입자가 타원 형태이며 나노입자의 평균 크기는 장축을 기준으로 298.5±56.9 nm이고, 단축을 기준으로 119.5±22.9 nm인 것을 확인하였다. 또한, 도 2의 (b)를 살펴보면, 높은 전자 밀도를 가지는 전도성 고분자(공액 고분자)가 어두운 미립자로 나타나는 것을 확인하였다.2 is an image of the nanoparticles prepared in Example 1 taken with a field emission scanning electron microscope (a) and a transmission electron microscope (b). Referring to (a) of FIG. 2, in the case of the nanoparticles prepared in Example 1, dimethyl formamide is used as a solvent, the nanoparticles are in an elliptic form, and the average size of the nanoparticles is 298.5 ± 56.9 nm based on the long axis and shortened. Based on this, it was confirmed that the 119.5 ± 22.9 nm. In addition, looking at (b) of Figure 2, it was confirmed that the conductive polymer (conjugated polymer) having a high electron density appears as dark fine particles.

또한, 도 3은 용매로 아세트산을 사용하여 전도성 고분자 및 지방산의 비율을 1:1 내지 1:20으로 5배수로 변경해가면서 제조한 나노입자를 전계방출형 주사전자현미경으로 촬영한 이미지이다. 도 3의 나노입자는 아세트산을 용매로 사용하여 제조한 나노입자로 배율에 상관없이 나노입자의 형태와 크기도 비슷하게 나타나는 것을 확인하였다.In addition, Figure 3 is an image taken with a field emission scanning electron microscope of the nanoparticles prepared by changing the ratio of the conductive polymer and fatty acid in a five-fold ratio of 1: 1 to 1:20 using acetic acid as a solvent. The nanoparticles of FIG. 3 are nanoparticles prepared using acetic acid as a solvent. It was confirmed that the nanoparticles showed similar shapes and sizes regardless of magnification.

도 4는 실시예 1에서 제조한 복합체를 포함하는 필름을 주사전자현미경(a) 및 투과전자현미경(b)으로 촬영한 이미지이다. 도 4의 (a)를 살펴보면, 실시예 1에서 제조한 필름은 폴리우레탄 수지 표면 상에 나노입자가 균일하게 분포된 것을 확인하였고, 나노입자를 단독으로 촬영했을 때보다 더 작은 크기를 가지는 것을 확인하였다. 또한, 도 4의 (b)를 살펴보면, 실시예 1에서 제조한 필름의 횡단면(cross-sectional) 투과전자현미경 이미지로 폴리우레탄 매트릭스 내에 어두운 미립자로 나타나는 나노입자가 균일하게 분포하는 것을 확인하였다.4 is an image taken with a scanning electron microscope (a) and a transmission electron microscope (b) of the film containing the composite prepared in Example 1. Looking at Figure 4 (a), it was confirmed that the film prepared in Example 1 is uniformly distributed nanoparticles on the surface of the polyurethane resin, having a smaller size than when photographing the nanoparticles alone It was. In addition, looking at (b) of Figure 4, it was confirmed that the nano-particles appearing as dark particles in the polyurethane matrix uniformly distributed in the cross-sectional transmission electron microscope image of the film prepared in Example 1.

도 5는 실시예 4에서 제조한 섬유를 전계방출형 주사전자현미경(FE-SEM)으로 촬영한 이미지이다. 도 5에서 (a)는 하나의 섬유를 촬영한 이미지(scal bar=100㎛)이고, (b)는 자른 섬유 측면의 단면 이미지(scale bar=1㎛)이며, (c) 내지 (f)는 섬유 표면의 이미지이며, (c) 및 (d)에서 scale bar는 1㎛를 나타내고, (e) 및 (f)에서 scale bar는 2㎛를 나타낸다. 도 5를 살펴보면, 본 발명에 따른 복합체를 포함하는 섬유는 평균 직경이 200 내지 300㎛인 것을 확인하였다.FIG. 5 is an image of the fiber prepared in Example 4 taken with a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). FIG. In FIG. 5, (a) is an image of one fiber (scal bar = 100 μm), (b) is a cross-sectional image (scale bar = 1 μm) of the cut fiber side, and (c) to (f) are It is an image of the fiber surface, in which the scale bar represents 1 μm in (c) and (d) and the scale bar represents 2 μm in (e) and (f). Looking at Figure 5, it was confirmed that the fiber containing the composite according to the present invention has an average diameter of 200 to 300㎛.

도 6은 실시예 4에서 제조한 섬유를 광학현미경(OM)으로 촬영한 이미지로 (a)는 광학 필터없이 측정한 광학 이미지이며, (b) 650nm 광 조사시에 광학 이미지이고, (c)는 650nm 광 조사시에 형광이미지이다. 도 6을 살펴보면, 섬유의 평균 직경은 약 150 ㎛ 이며, 광 조사시에 빛을 발광하는 것을 확인하였다. 도 6에서 scale bar는 200㎛를 나타낸다.6 is an image taken with an optical microscope (OM) of the fiber prepared in Example 4, (a) is an optical image measured without an optical filter, (b) is an optical image at 650nm light irradiation, (c) Fluorescence image at 650 nm light irradiation. Looking at Figure 6, the average diameter of the fiber is about 150㎛, it was confirmed that the light is emitted during light irradiation. In FIG. 6, the scale bar represents 200 μm.

이를 통해, 본 발명에 따른 복합체는 고분자 매트릭스 상에 전도성 고분자 및 지방산이 복합화된 나노입자가 균일하게 분포된 구조인 것을 알 수 있다.Through this, it can be seen that the composite according to the present invention has a structure in which nanoparticles in which the conductive polymer and the fatty acid are complexed on the polymer matrix are uniformly distributed.

실험예Experimental Example 2 2

본 발명에 따른 나노입자 및 이를 포함하는 복합체의 성분 및 성분들간의 결합 성질 등을 확인하기 위하여, 실시예 및 비교예에서 제조된 복합체를 대상으로 푸리에 변환 적외선 흡수분광(Fourier Transform-Infrared spectroscopy, FT-IR) 및 스침각 X선 회절(Grazing-Incidence X-ray Diffraction, GIXD)를 측정하였고, 측정된 결과를 도 7 및 도 8에 나타내었다.Fourier Transform-Infrared spectroscopy (FT) of the composites prepared in Examples and Comparative Examples to confirm the nanoparticles and the binding properties between the components including the same according to the present invention -IR) and Grazing-Incidence X-ray Diffraction (GIXD) were measured, and the measured results are shown in FIGS. 7 and 8.

도 7은 실시예 1에서 제조한 복합체를 포함하는 필름을 스침각 X선 회절로 분석한 결과 그래프로, (a)는 2D GIXD 패턴 그래프이고, (b)는 qtz and qrz의 회절피크를 나타낸 그래프이다. 도 7을 살펴보면, 실시예 1에서 전도성 고분자 및 지방산 몰 비율을 1:12로 제조한 나노입자는 표면에 카복실산이 형성된 구조이며, 실리콘 기판 상에 나노입자 용액을 도포한 후 건조하여 스침각 X선 회절로 분석하였다, 도 7를 살펴보면, q 값이 1.2 내지 1.7 Å-1의 범위에서 약간 흐릿한 확산 링을 보이며 임의로 분산된 어셈블리(assembly) 구조를 나타냈다. 반면 도 7의 (a)를 보면 알킬 사슬의 측방향 패킹을 갖는 가까운 공액 주쇄로부터 유래된 회절 반점은 붉은 점선 상자에 명확하게 나타났다. 특히, q값이 1.25에서 (2h1) 회절의 d 간격은 약 5.0 Å이며, 이는 공액 주쇄 평면의 측면 패킹에 의해 나타난다. 또한 2D GIXD 패턴과 평면 외 방향(out-of-plane direction)으로 절단한 패턴은 명확하게 (0h0) 회절을 나타내었고 5 차 회절 피크까지 확인되었다. (010) 회절의 피크 폭에 의해 계산된 d-간격 및 간섭성길이(coherence length)(예를 들어, 겉보기 결정자 크기)는 각각 36.6Å 및 약 76nm이었다. 이 d-간격은 전도성고분자(PCPDTBT) 사슬이 지방산 이중층 내에 자기조립된 상태의 이중층 두께와 상응한다. 76 nm의 간섭성 길이는 타원의 나노입자가 이러한 지방산 이중층이 20층 중첩된 구조임을 나타낸다. 일반적으로 소수성 상호 작용에 의한 측쇄 알킬기 사이의 패킹과 표면 장력 최소화가 공액 주쇄간 π-π 상호 작용을 압도하여 계면 활성제로 공액 고분자를 조립하는 유화 공정은 구형 미립자를 생성한다. 여기서, 옥탄산을 사용하는 에멀젼(emulsion) 공정을 통해 카복실산에 의한 수소 결합의 기여에 의해 장축에서 분자 조립이 활발하여 타원체를 생성하였다.7 is a graph of a result of analyzing the film including the composite prepared in Example 1 by grazing angle X-ray diffraction, (a) is a 2D GIXD pattern graph, (b) is a graph showing the diffraction peak of qtz and qrz to be. Referring to FIG. 7, in Example 1, the nanoparticles prepared with a conductive polymer and a fatty acid molar ratio of 1:12 have a carboxylic acid structure on the surface thereof, and dried by applying a nanoparticle solution on a silicon substrate, followed by drying. Analyzing by diffraction, referring to FIG. 7, the q value showed a slightly blurry diffusion ring in the range of 1.2 to 1.7 Å −1 , showing an arbitrarily dispersed assembly structure. On the other hand, in Figure 7 (a), the diffraction spots derived from the close conjugated backbone with lateral packing of the alkyl chains are clearly seen in the red dotted box. In particular, the d spacing of the (2h1) diffraction at a q value of 1.25 is about 5.0 Hz, which is indicated by the side packing of the conjugate backbone plane. In addition, the 2D GIXD pattern and the pattern cut out of the out-of-plane direction clearly showed (0h0) diffraction and confirmed to the fifth-order diffraction peak. The d-spacing and coherence length (eg, apparent crystallite size), calculated by the peak width of the (010) diffraction, was 36.6 kHz and about 76 nm, respectively. This d-spacing corresponds to the bilayer thickness with the conductive polymer (PCPDTBT) chain self-assembled in the fatty acid bilayer. The coherent length of 76 nm indicates that the elliptical nanoparticles have 20 overlapping layers of these fatty acid bilayers. In general, the emulsification process of assembling conjugated polymers with surfactants produces spherical particulates by packing between side chain alkyl groups by hydrophobic interactions and minimizing surface tension overwhelming π-π interactions between conjugated main chains. Here, the molecular assembly in the long axis is active by the contribution of hydrogen bonds by the carboxylic acid through an emulsion process using octanoic acid to generate an ellipsoid.

도 8은 실시예 및 비교예의 복합체 포함하는 필름을 대상으로 푸리에 변환 적외선 흡수분광(Fourier Transform-Infrared spectroscopy, FT-IR)을 측정한 그래프이다. 도 8을 살펴보면, 폴리우레탄 필름은 약 3315 cm-1에서 2차 아민(-NH)의 수소결합 피크가 나타났고, 1730cm-1에서 비수소결합된 카르보닐기를 확인하였으며, 1700 cm-1에서 우레탄 단위에서 수소결합된 카르보닐기를 확인하였으며, 1664cm-1에서 요소 단위에서 카보닐기를 확인하였다. 도 8의 노란 상자 표시한 부분을 통해 우리탄 단위 사이의 부분적인 수소 결합과 부생성물인 요소가 존재하는 것을 확인하였다. 실시예 1의 필름은 1700 cm-1에서 수소결합된 카보닐기, 3315cm-1에서 2차 아민기를 확인하였으며, 이로 인해 폴리우리탄과 나노입자 표면에 카복실기 사이에 수소결합이 강화되는 것을 알 수 있다.FIG. 8 is a graph of Fourier Transform-Infrared spectroscopy (FT-IR) of a film including a composite of Examples and Comparative Examples. Referring to Figure 8, the polyurethane film is a hydrogen-bonding peak appeared in the secondary amine (-NH) at about 3315 cm -1, it was confirmed the non-hydrogen-bonded carbonyl group at 1730cm -1, Urethane unit at 1700 cm -1 Hydrogen-bonded carbonyl group was confirmed at, and the carbonyl group was identified at the urea unit at 1664 cm −1 . The yellow boxed portion of FIG. 8 confirms the presence of partial hydrogen bonds and by-product urea between our coal units. Example 1 The film was confirmed a hydrogen-bonded carbonyl group, a secondary amine at 3315cm -1 in 1700 cm -1 of the, resulting poly we can seen that the hydrogen bonding enhanced between the carboxyl group and the carbon nanoparticles surface have.

실험예Experimental Example 3 3

본 발명에 따른 복합체의 기계적 및 광학적 특성을 확인하기 위하여, 실시예 및 비교예의 복합체를 대상으로 UV-Vis 흡광도, 광안정성 및 동적 기계 분석(dynamic mechanical analysis) 실험을 수행하였으며, 그 결과는 도 9 내지 도 11에 나타내었다.In order to confirm the mechanical and optical properties of the composite according to the present invention, UV-Vis absorbance, light stability and dynamic mechanical analysis experiments were performed on the composites of Examples and Comparative Examples. To FIG. 11.

도 9는 실시예 및 비교예에서 제조한 나노입자에 대한 UV 흡수 스펙트럼 그래프이고, (a)는 전도성 고분자 및 지방산이 1:12의 몰비로 혼합하여 제조된 나노입자의 그래프이고, (b)는 전도성 고분자 및 지방산의 몰비를 1:1 내지 1:20으로 5배수씩 증가시키면서 제조한 나노입자의 그래프이다. 구체적으로 도 9의 (a)의 경우 나노입자가 폴리우레탄과 복합체를 만들기 위해 디메틸 포름아마이드(DMF)를 용매로 사용하여 제조되어 디메틸 포름아마이드(DMF) 상에서 UV를 측정한 데이터이고, (b)의 경우에는 나노입자가 나일론과 복합체를 만들기 위해 아세트산(Acetic acid)을 용매로 사용하여 제조되어 아세트산 상에서 UV를 측정한 데이터이다. 도 9를 살펴보면, 지방산과 결합한 전도성 고분자(PCPDTBT)를 포함한 나노입자가 향상된 광학 특성을 나타내는 것을 확인하였다. 구체적으로, PCPDTBT가 단일 사슬로서 클로로포름에 용해될 때, 718 nm에서 최대 흡수를 나타냈으며 이는 공액 백본의 분자 내 전자 조정(delocalization)이 반영된 것이다. 반면, 실시예 1의 나노입자는 799 nm에서 최대 흡수를 나타냈으며 이런 변화는 옥탄산의 알킬 사슬과 전도성 고분자의 공액 백본이 상호 결합하고 있는 것을 나타낸다. 또한, 도 9의 (b)를 통해 나노입자에서 지방산의 비율이 증가할수록 파장 흡수율이 높아지는 것을 확인하였다.9 is a UV absorption spectrum graph of the nanoparticles prepared in Examples and Comparative Examples, (a) is a graph of the nanoparticles prepared by mixing the conductive polymer and fatty acid in a molar ratio of 1:12, (b) is It is a graph of the nanoparticles prepared while increasing the molar ratio of the conductive polymer and fatty acid from 5-fold by 1: 1 to 1:20. Specifically, in the case of (a) of FIG. 9, the nanoparticles are manufactured by using dimethyl formamide (DMF) as a solvent to form a composite with polyurethane, and measured by UV on dimethyl formamide (DMF). In the case of the nanoparticles are prepared using acetic acid (Acetic acid) as a solvent to make a composite with nylon, and measured the UV on acetic acid. Looking at Figure 9, it was confirmed that the nanoparticles including the conductive polymer (PCPDTBT) combined with fatty acids exhibit improved optical properties. Specifically, when PCPDTBT was dissolved in chloroform as a single chain, it showed a maximum absorption at 718 nm, reflecting the intramolecular delocalization of the conjugated backbone. On the other hand, the nanoparticles of Example 1 exhibited maximum absorption at 799 nm and this change indicates that the alkyl chain of octanoic acid and the conjugated backbone of the conductive polymer are bonded to each other. In addition, as shown in Figure 9 (b) it was confirmed that the wavelength absorption rate increases as the proportion of fatty acids in the nanoparticles increases.

도 10은 실시예 1에서 나노입자를 대상으로 광안정성 실험 결과 그래프이다. 도 10을 살펴보면, 백색광 하에서 799 nm에서의 최대 흡수를 관찰했으며, 태양시뮬레이터에 의해 생성된 자외선 조사를 차단하여 백색광을 조사하여 나노입자의 최대 흡수량을 측정하였으며, 자외선을 차단한 경우에 나노입자의 광 흡수율이 더 우수한 것을 확인하였다. 구체적으로 자외선을 제외한 백색광 및 가시광선/근적외선 빛 하에서 3시간 동안 광을 조사한 후, 흡수 최대치는 각각 초기 강도의 87.0% 및 94.5%로 감소하였다. 그래프에는 도시하지 않았지만 과량에 메탄올에 전도성 고분자(PCPDTBT)를 희석하여 클로로포름 용액에서 침전시켜 제조한 나노입자를 동일한 조건에서 실험 경우 각각 초기 강도의 73.4% 및 83.0%로 감소하였다. 이러한 결과를 통해, 지방산과 결합한 전도성 고분자는 광 조사시에 생성되는 활성 라디칼 또는 이온과 같은 주변 매에서의 활성종(active species)으로부터 보호될 수 있어 섬유 재료로 사용하기 좋은 것을 알 수 있다.FIG. 10 is a graph showing results of light stability experiments on nanoparticles in Example 1. FIG. Referring to FIG. 10, the maximum absorption at 799 nm was observed under white light, and the maximum absorption amount of the nanoparticles was measured by irradiating white light by blocking ultraviolet irradiation generated by a solar simulator. It was confirmed that the light absorption rate is better. Specifically, after irradiating light for 3 hours under white light and visible / near infrared light excluding ultraviolet light, the absorption maximum was decreased to 87.0% and 94.5% of the initial intensity, respectively. Although not shown in the graph, nanoparticles prepared by diluting a conductive polymer (PCPDTBT) in methanol in excess and precipitating in chloroform solution were reduced to 73.4% and 83.0% of initial strength, respectively, under the same conditions. These results indicate that the conductive polymer combined with the fatty acid can be protected from active species in the surrounding medium such as active radicals or ions generated upon irradiation with light, and thus can be used as a fiber material.

도 11은 비교예 4 및 실시예 1에서 제조한 필름을 대상으로 동적 기계 분석한 결과 그래프이다. 도 10을 살펴보면, 나노입자를 포함하는 폴리우레탄의 기계적 성질을 확인하기 위해, -80 ℃ 내지 150 ℃의 온도 범위에서 비교예 2의 폴리우레탄 필름과 실시예 1의 복합체를 포함하는 필름의 인장 저장 탄성률 (E ')과 손실 탄젠트의 열전이를 동적 기계 분석으로 측정하였다. 손실 탄젠트 플롯(the plot of the loss tangent)에서 두 필름은 -38 ℃에서 폴리우레탄에서의 소프트 세그먼트 이완에 해당하는 동일한 β 완화를 나타냈다. 두 필름의 저장 탄성률 값은 β 이완보다 GPa 정도이며, β 이완보다 수십 MPa로 현저하게 감소했으며, 열가소성 엘라스토머의 전형적인 거동을 나타내는 150 ℃에서 거의 0에 도달했다. 놀랍게도, 비교예 4의 필름과 실시예 1의 필름 사이의 저장 탄성률 값의 차이는 0 ~ 150 ℃의 온도 범위에서 5MPa 미만이었으며, 나노입자를 포함한 폴리우레탄 필름은 나노입자를 포함한 후에 기계적 특성의 약간의 저하만이 나타났다. 이를 통해, 나노입자를 포함하더라도 폴리우레탄 필름의 우수한 기계적 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.11 is a graph showing the results of dynamic mechanical analysis of the films prepared in Comparative Example 4 and Example 1. FIG. Referring to Figure 10, in order to confirm the mechanical properties of the polyurethane containing nanoparticles, the tensile storage of the polyurethane film of Comparative Example 2 and the film comprising the composite of Example 1 in the temperature range of -80 ℃ to 150 ℃ Modulus of elasticity (E ') and heat transfer of the loss tangent were measured by dynamic mechanical analysis. In the plot of the loss tangent, the two films showed the same β relaxation corresponding to soft segment relaxation in polyurethane at -38 ° C. The storage modulus values of the two films were about GPa more than β relaxation, markedly reduced to several tens of MPa than β relaxation, and reached almost zero at 150 ° C., which is typical of thermoplastic elastomers. Surprisingly, the difference in storage modulus value between the film of Comparative Example 4 and the film of Example 1 was less than 5 MPa in the temperature range of 0 to 150 ° C., and the polyurethane film containing nanoparticles had a slight change in mechanical properties after including the nanoparticles. Only a decrease was observed. Through this, it can be seen that even showing the nanoparticles exhibit excellent mechanical properties of the polyurethane film.

실험예Experimental Example 4 4

본 발명에 따른 복합체의 항균성 및 광발열 특성을 확인하기 위하여, 다음과 같은 실험을 수행하였다.In order to confirm the antimicrobial and photothermal properties of the composite according to the present invention, the following experiment was performed.

(1) 항균성(1) antibacterial

본 발명의 전도성고분자 나노입자를 포함하는 폴리우레탄 필름과 은 입자를 포함하는 필름, 아무런 처리가 되지 않은 필름을 비교예로 사용하여 평가실험을 실시하였으며, 그 결과는 도 12 및 표 1에 나타내었다.Evaluation experiments were carried out using a polyurethane film including the conductive polymer nanoparticles of the present invention, a film containing silver particles, and a film not treated as a comparative example, and the results are shown in FIG. 12 and Table 1. .

<실험방법>Experimental Method

- 사용공시균주 : 균주 1 - Staphylococcus aureus ATCC 6538P-Test strain used: Strain 1-Staphylococcus aureus ATCC 6538P

균주 2 - Escherichia coli ATCC 8739                 Strain 2-Escherichia coli ATCC 8739

- 표준피복필름 : Stomacher 400 POLY-BAGStandard coating film: Stomacher 400 POLY-BAG

- 시험조건 : 시험균액을 35 ± 1 ℃, RH 90 ± 5 % 에서 24 시간 정치 배양후 균수 측정-Test condition: Test bacteria after 35 hours incubation at 35 ± 1 ℃, RH 90 ± 5%

- 시료 표면적 : 의뢰자제시조건-Sample surface area: Requestor presentation condition

- 항균활성치 (S) : log(Mb / Mc), 감소율(%) : [(Mb - Mc) / Mb] × 100-Antibacterial activity value (S): log (M b / M c ), reduction rate (%): [(M b -M c ) / M b ] × 100

- 증식치 (F) : log(Mb / Ma) (1.5 이상)-Growth value (F): log (M b / M a ) (more than 1.5)

- Ma : 표준시료의 시험균 접종직후의 생균수의 평균 (3검체)-M a : Average number of viable cells immediately after inoculation of test bacteria of standard sample (3 samples)

- Mb : 표준시료의 일정시간 (24 시간) 배양후 생균수의 평균 (3검체)-M b : Average number of viable cells after incubation for 24 hours with standard sample (3 samples)

- Mc : 항균가공시료의 일정시간 (24 시간) 배양후 생균수의 평균 (3검체)-M c : Mean number of viable cells after incubation for a certain time (24 hours) of antimicrobial processed samples (3 samples)

Figure pat00001
Figure pat00001

도 12는 실시예 및 비교예의 복합체를 포함하는 필름을 대상으로 항균성 실험 결과 이미지이다. 상단의 이미지(a-0 내지 a-7에 해당)는 시험균주 1의 실험데이터이고, 하단의 이미지(b-0 내지 b-7에 해당)는 시험균주 2의 실험데이터이다. 표 1을 살펴보면, 본 발명에 따른 복합체를 포함하는 필름은 기존의 항균 은 나노입자를 함유한 폴리우레탄 필름만큼 우수한 항균성을 나타냈다. 구체적으로 기존의 폴리우레탄 필름은 가장 낮은 항균 활성을 나타냈고 항균 활성치는 0.1이고 감소율이 27.3%을 나타냈다. 폴리우레탄 대비 1 중량%의 은 나노입자를 분산시킨 필름은 35℃에서 24시간 항온 배양한 후 S.aureus 와 E. coli에서 항균 활성치는 6이고, 감소율이 99.9%로 우수한 항균활성을 나타냈다. 본 발명의 복합체를 포함하는 필름은 나노입자가 0.5중량% 및 1.0중량%가 포함된 폴리우레탄 필름이 은 나노입자를 포함하는 폴리우레탄 필름과 동일한 항균 활성치와 박테리아 농도 감소율을 보였다. 반면, 나노입자가 0.25중량% 함유된 폴리우레탄 필름은 항균 활성치가 0.7이고 박테리아 농도 감소율이 80.8%로 나타났다. 이를 통해, 본 발명에 따른 복합체는 은 나노입자보다 적은 양을 사용함에도 동일한 항균성을 나타내는 나노입자를 포함하여 우수한 항균성을 나타낼 수 있다.12 is an image of an antimicrobial test result for a film including a composite of Examples and Comparative Examples. The upper image (corresponding to a-0 to a-7) is experimental data of test strain 1, and the lower image (corresponding to b-0 to b-7) is experimental data of test strain 2. Looking at Table 1, the film containing the composite according to the present invention showed as excellent antimicrobial activity as a polyurethane film containing conventional antimicrobial silver nanoparticles. Specifically, the conventional polyurethane film showed the lowest antimicrobial activity, and the antimicrobial activity value was 0.1 and the reduction rate was 27.3%. The film in which 1 wt% silver nanoparticles were dispersed compared to polyurethane was incubated at 35 ° C. for 24 hours, and the antimicrobial activity was 6 and the reduction rate was 99.9% in S.aureus and E. coli. In the film including the composite of the present invention, the polyurethane film containing 0.5 wt% and 1.0 wt% of the nanoparticles showed the same antimicrobial activity value and bacterial concentration reduction rate as the polyurethane film including the silver nanoparticles. On the other hand, the polyurethane film containing 0.25% by weight of the nanoparticles had an antimicrobial activity of 0.7 and a bacterial concentration reduction rate of 80.8%. Through this, the composite according to the present invention can exhibit excellent antimicrobial properties, including nanoparticles exhibiting the same antimicrobial properties even when using less than silver nanoparticles.

(2) 광발열 평가 실험(2) photothermal evaluation experiment

본 발명의 나노입자를 포함하는 폴리우레탄 필름을 실시예로, 은 입자를 포함하는 폴리우레탄 필름, 아무런 처리가 되지 않은 필름을 비교예로 사용하여 평가실험을 실시하였으며, 그 결과는 도 13, 도 14 및 표 2에 나타내었다.Evaluation of the polyurethane film containing the nanoparticles of the present invention as an example, using a polyurethane film containing silver particles, a film that is not treated as a comparative example was carried out, the results are shown in Figure 13, Figure 14 and Table 2.

<실험방법>Experimental Method

실험실 온도: (25±1)℃ Laboratory temperature: (25 ± 1) ℃

시료를 암실에서 온도가 같아지도록 안정화하였다. Samples were stabilized to equal temperature in the dark.

Solar simulator가 시료와 20㎝ 떨어진 상태에서 빛을 조사 후 시료에 광발열을 유도하였으며, 10분마다 60분동안 필름 상태의 샘플의 온도를 측정, 광 조사를 끈 후 60분 동안 온도 지속여부 확인. IR 온도계를 사용하여 온도를 측정하였다. The solar simulator induces photo-heating after irradiating light at 20cm away from the sample, and measures the temperature of the film in the film state every 10 minutes for 60 minutes, and checks whether the temperature persists for 60 minutes after turning off the light irradiation. The temperature was measured using an IR thermometer.

(b-1)(b-1) (b-2)(b-2) (b-3)(b-3) (b-4)(b-4) (b-5)(b-5) (b-6)(b-6) (b-7)(b-7) (b-8)(b-8) 0 min0 min 25.6 ℃25.6 ℃ 25.5 ℃25.5 ℃ 25.6 ℃25.6 ℃ 25.3 ℃25.3 ℃ 25.5 ℃25.5 ℃ 25.3 ℃25.3 ℃ 25.6 ℃25.6 ℃ 25.5 ℃25.5 ℃ 10 min10 min 31.3 ℃31.3 ℃ 31.7 ℃31.7 ℃ 32.2 ℃32.2 ℃ 42.8 ℃42.8 ℃ 34.7 ℃34.7 ℃ 36.5 ℃36.5 ℃ 38.3 ℃38.3 ℃ 27.1 ℃27.1 ℃ 20 min20 min 31.7 ℃31.7 ℃ 31.8 ℃31.8 ℃ 34.2 ℃34.2 ℃ 46.7 ℃46.7 ℃ 35.2 ℃35.2 ℃ 37.0 ℃37.0 ℃ 40.0 ℃40.0 ℃ 29.5 ℃29.5 ℃ 30 min30 min 31.8 ℃31.8 ℃ 31.9 ℃31.9 ℃ 34.5 ℃34.5 ℃ 47.0 ℃47.0 ℃ 35.7 ℃35.7 ℃ 38.4 ℃38.4 ℃ 40.8 ℃40.8 ℃ 30.5 ℃30.5 ℃ 40 min40 min 31.7 ℃31.7 ℃ 31.9 ℃31.9 ℃ 34.5 ℃34.5 ℃ 48.9 ℃48.9 ℃ 36.3 ℃36.3 ℃ 38.5 ℃38.5 ℃ 40.8 ℃40.8 ℃ 31.7 ℃ 31.7 ℃ 50 min50 min 31.9 ℃31.9 ℃ 32.0 ℃32.0 ℃ 34.6 ℃34.6 ℃ 49.2 ℃49.2 ℃ 36.4 ℃36.4 ℃ 38.7 ℃38.7 ° C 42.3 ℃42.3 ℃ 34.1 ℃34.1 ℃ 60 min60 min 32.0 ℃32.0 ℃ 32.3 ℃32.3 ℃ 34.7 ℃34.7 ℃ 50.0 ℃50.0 ℃ 36.8 ℃36.8 ℃ 39.2 ℃39.2 ℃ 44.2 ℃44.2 ℃ 34.2 ℃34.2 ℃ 70 min70 min 30.0 ℃30.0 ℃ 30.2 ℃30.2 ℃ 30.2 ℃30.2 ℃ 31.6 ℃31.6 ℃ 30.7 ℃30.7 ℃ 29.8 ℃29.8 ℃ 31.6 ℃31.6 ℃ 27.0 ℃27.0 ℃ 80 min80 min 29.5 ℃29.5 ℃ 29.7 ℃29.7 ℃ 29.8 ℃29.8 ℃ 30.9 ℃30.9 ℃ 29.5 ℃29.5 ℃ 29.3 ℃29.3 ℃ 31.3 ℃31.3 ℃ 26.5 ℃26.5 ℃ 90 min90 min 29.1 ℃29.1 ℃ 29.3 ℃29.3 ℃ 29.3 ℃29.3 ℃ 30.1 ℃30.1 ℃ 29.3 ℃29.3 ℃ 29.1 ℃29.1 ℃ 31.2 ℃31.2 ℃ 26.5 ℃26.5 ℃ 100 min100 min 28.9 ℃28.9 ℃ 29.0 ℃29.0 ℃ 29.2 ℃29.2 ℃ 30.1 ℃30.1 ℃ 28.9 ℃28.9 ℃ 29.0 ℃29.0 ℃ 30.7 ℃30.7 ℃ 26.4 ℃26.4 ℃ 110 min110 min 28.7 ℃28.7 ℃ 28.7 ℃28.7 ℃ 29.0 ℃29.0 ℃ 29.7 ℃29.7 ℃ 28.9 ℃28.9 ℃ 29.0 ℃29.0 ℃ 30.7 ℃30.7 ℃ 26.5 ℃26.5 ℃ 120 min120 min 28.2 ℃28.2 ℃ 28.2 ℃28.2 ℃ 28.6 ℃28.6 ℃ 28.7 ℃28.7 ℃ 28.1 ℃28.1 ℃ 28.8 ℃28.8 ℃ 30.7 ℃30.7 ℃ 26.5 ℃26.5 ℃

도 13을 살펴보면, (a-1)은 비교예 2의 순수한 폴리우레탄 필름, (a-2)는 비교예 3의 옥탄산 1중량%를 포함하는 폴리우레탄 필름, (a-3)는 비교예 1의 은 나노입자 1중량%을 포함하는 폴리우레탄 필름, (a-4)는 비교예 4의 전도성 고분자 1중량%를 포함하는 폴리우레탄 필름, (a-5)는 실시예 3의 나노입자 0.25중량%를 포함하는 폴리우레탄 필름, (a-6)은 실시예 2의 나노입자 0.5중량%를 포함하는 폴리우레탄 필름, (a-7)은 실시예 1의 나노입자 1중량%를 포함하는 폴리우레탄 필름, (a-8)은 실시예 4의 나노입자 1 중량%를 포함하는 폴리우레탄 섬유의 광 조사하면서 60분과 이후 광 제거 후 60분 동안의 온도 변화 그래프이다. 도 13를 살펴보면, 실시예 4의 폴리우레탄 섬유는 면적이 작기 때문에 필름에 비해 온도 변화율이 낮게 나타났다. 반면, 1 중량%의 전도성고분자를 나노입자화 하지 않고 그냥 폴리우레탄과 혼합한 필름은 온도 변화율이 가장 높은 것으로 나타났다. 또한, 본 발명에 따른 복합체를 포함하는 필름 또는 섬유는 광 제거 후 1시간 데이터를 보시면 알 수 있듯이 나노입자를 포함하여 광을 제거한 후에도 축열효과가 있음을 확인하였다.Referring to Figure 13, (a-1) is a pure polyurethane film of Comparative Example 2, (a-2) is a polyurethane film containing 1% by weight of octanoic acid of Comparative Example 3, (a-3) is a Comparative Example Polyurethane film containing 1% by weight of silver nanoparticles of 1, (a-4) is a polyurethane film containing 1% by weight of conductive polymer of Comparative Example 4, (a-5) is 0.25 of the nanoparticles of Example 3 Polyurethane film comprising a weight%, (a-6) is a polyurethane film containing 0.5% by weight of nanoparticles of Example 2, (a-7) is a poly containing 1% by weight of nanoparticles of Example 1 The urethane film, (a-8), is a graph of temperature change for 60 minutes during light irradiation and 60 minutes after light removal of a polyurethane fiber including 1 wt% of the nanoparticles of Example 4. Looking at Figure 13, the polyurethane fiber of Example 4 has a lower temperature change rate than the film because of the small area. On the other hand, the film was only mixed with polyurethane without nanoparticles of 1% by weight of conductive polymer showed the highest temperature change rate. In addition, it was confirmed that the film or fiber including the composite according to the present invention has a heat storage effect even after removing light including nanoparticles, as can be seen from the 1 hour data after light removal.

도 14 및 표 2는 (b-1)은 비교예 2의 순수한 폴리우레탄 필름, (b-2)는 비교예 3의 옥탄산 1중량%를 포함하는 폴리우레탄 필름, (b-3)는 비교예 1의 은 나노입자 1중량%을 포함하는 폴리우레탄 필름, (b-4)는 비교예 4의 전도성 고분자 1중량%를 포함하는 폴리우레탄 필름, (b-5)는 실시예 3의 나노입자 0.25중량%를 포함하는 폴리우레탄 필름, (b-6)은 실시예 2의 나노입자 0.5중량%를 포함하는 폴리우레탄 필름, (b-7)은 실시예 1의 나노입자 1중량%를 포함하는 폴리우레탄 필름, (b-8)은 실시예 4의 나노입자 1 중량%를 포함하는 폴리우레탄 섬유의 광 조사하면서 60분과 이후 광 제거 후 60분 동안의 온도 변화에 데이터와 근적외선(NIR) 이미지이다. 14 and Table 2 (b-1) is a pure polyurethane film of Comparative Example 2, (b-2) is a polyurethane film containing 1% by weight of octanoic acid of Comparative Example 3, (b-3) is a comparison Polyurethane film containing 1% by weight of silver nanoparticles of Example 1, (b-4) is a polyurethane film containing 1% by weight of the conductive polymer of Comparative Example 4, (b-5) is a nanoparticle of Example 3 Polyurethane film comprising 0.25% by weight, (b-6) is a polyurethane film containing 0.5% by weight of nanoparticles of Example 2, (b-7) comprises 1% by weight of nanoparticles of Example 1 Polyurethane film, (b-8), is a near infrared (NIR) image and data on temperature change during 60 minutes of light irradiation and then 60 minutes after light removal of a polyurethane fiber comprising 1% by weight of nanoparticles of Example 4 .

도 14 및 표 2를 살펴보면, 태양 시뮬레이터로부터 나오는 백색광을 1시간 동안 노출됐을 때 본 발명에 따른 나노입자를 포함하는 복합체인 폴리우레탄 필름은 나노입자의 함량에 관계없이 순수한 폴리우레탄 필름과 은 나노입자 1중량을 포함하는 폴리우레탄 필름보다 온도가 더 많이 증가하였다. 광조사 1시간 후에는 광에 노출된 필름의 중간온도는 (b-1) 부터 (b-8) 순서대로 각각 32.0℃, 32.3℃, 34.7℃, 50.0℃, 36.8℃, 39.2℃, 44.2℃ 및 34.2℃으로 나타났다. 따라서 본 발명에 따른 복합체(폴리우레탄 필름)은 비교예에 비해 광 흡수 후에 더 많은 열 에너지를 방출하는 것을 알 수 있습니다. 또한, 나노입자의 함량이 제일 높은 실시예 1의 폴리우레탄 필름은 광 조사를 마친 후 60분이 지났을 때에도 30.7℃를 나타내어 많은 열 에너지를 저장하고 있는 것을 확인하였습니다.14 and Table 2, when the white light from the solar simulator is exposed for 1 hour, the polyurethane film, a composite comprising the nanoparticles according to the present invention is a pure polyurethane film and silver nanoparticles regardless of the content of nanoparticles The temperature increased more than the polyurethane film containing 1 weight. After 1 hour of irradiation, the median temperature of the film exposed to light was 32.0 ° C, 32.3 ° C, 34.7 ° C, 50.0 ° C, 36.8 ° C, 39.2 ° C, 44.2 ° C, and (b-1) to (b-8), respectively. 34.2 ° C. Therefore, it can be seen that the composite (polyurethane film) according to the present invention emits more thermal energy after light absorption than the comparative example. In addition, it was confirmed that the polyurethane film of Example 1, which has the highest content of nanoparticles, stored 30.7 ° C. even after 60 minutes of light irradiation, thus storing a lot of thermal energy.

Claims (13)

고분자 수지 매트릭스; 및
상기 고분자 수지 매트릭스 내에 분산된 나노입자를 포함하고,
상기 나노입자는 전도성 고분자 및 지방산이 복합화된 구조인 것을 특징으로 하는 복합체.
Polymeric resin matrix; And
It comprises nanoparticles dispersed in the polymer resin matrix,
The nanoparticles are complex, characterized in that the conductive polymer and the fatty acid complex structure.
제 1 항에 있어서,
상기 나노입자는 지방산 및 전도성 고분자가 복합화된 구조로서 코어-쉘 구조를 가지며,
상기 코어는 전도성 고분자를 포함하고 쉘은 지방산을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합체.
The method of claim 1,
The nanoparticles have a core-shell structure as a complexed structure of a fatty acid and a conductive polymer,
Wherein said core comprises a conductive polymer and said shell comprises a fatty acid.
제 1 항에 있어서,
상기 나노입자는 전도성 고분자 및 지방산의 함량이 1 : 5 내지 20의 몰비인 것을 특징으로 하는 복합체.
The method of claim 1,
The nanoparticles are a composite, characterized in that the content of the conductive polymer and fatty acid in a molar ratio of 1: 5 to 20.
제 1 항에 있어서,
나노입자의 함량은 고분자 수지 100 중량부를 기준으로 0.25 중량부 내지 2 중량부인 것을 특징으로 하는 복합체.
The method of claim 1,
Nanoparticles content is 0.25 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer resin composite.
제 1 항에 있어서,
상기 고분자 수지 매트릭스는 폴리우레탄, 나일론, 요소, 폴리아크릴로나이트릴 및 폴리비닐알코올로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 복합체.
The method of claim 1,
The polymer resin matrix is a composite comprising at least one member selected from the group consisting of polyurethane, nylon, urea, polyacrylonitrile, and polyvinyl alcohol.
제 1 항에 있어서,
상기 전도성 고분자는 폴리티오펜계 고분자, 폴리피롤계 고분자 폴리플루오렌계 고분자, 폴리아세틸렌계 고분자, 폴리티오디아졸계 고분자 및 폴리아닐린계 고분자로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 복합체.
The method of claim 1,
The conductive polymer is at least one composite selected from the group consisting of polythiophene-based polymer, polypyrrole-based polymer, polyfluorene-based polymer, polyacetylene-based polymer, polythiodiazole-based polymer, and polyaniline-based polymer.
제 1 항에 있어서,
상기 지방산은 탄소수 5 내지 15의 알킬기를 포함하는 복합체.
The method of claim 1,
The fatty acid is a complex containing an alkyl group having 5 to 15 carbon atoms.
지방산 및 전도성 고분자를 혼합한 용액을 초음파 처리하여 나노입자를 제조하는 단계; 및
제조된 나노입자를 고분자 수지 용액에 첨가하여 복합체를 제조하는 단계를 포함하는 복합체의 제조방법.
Preparing nanoparticles by sonicating a solution mixed with a fatty acid and a conductive polymer; And
Method of producing a composite comprising the step of preparing a composite by adding the prepared nanoparticles to the polymer resin solution.
제 8 항에 있어서,
나노입자를 제조하는 단계는 10 내지 100kHz의 초음파를 1분 내지 10분 동안 조사하여 수행하는 복합체의 제조방법.
The method of claim 8,
Step of preparing the nanoparticles is a method for producing a composite is carried out by irradiating for 10 minutes to 10 to 100kHz ultrasonic waves.
제 8 항에 있어서,
나노입자를 제조하는 단계에서 전도성 고분자 1몰 대비 지방산은 5 내지 20의 몰비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 복합체의 제조방법.
The method of claim 8,
Fatty acid relative to 1 mole of the conductive polymer in the step of preparing the nanoparticles is a method for producing a composite, characterized in that for mixing in a molar ratio of 5 to 20.
제 8 항에 있어서,
복합체를 제조하는 단계에서 제조된 나노입자는 고분자 수지 100 중량부를 기준으로 0.25 중량부 내지 2 중량부로 혼합하는 것을 특징으로 하는 복합체의 제조방법.
The method of claim 8,
Nanoparticles prepared in the step of preparing the composite is a method for producing a composite, characterized in that mixed by 0.25 parts by weight to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer resin.
제 1 항에 따른 복합체를 포함하는 섬유.Fiber comprising the composite according to claim 1. 제 1 항에 따른 복합체를 포함하는 필름.
Film comprising the composite according to claim 1.
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