KR20200126714A - 수소이온 감응입자, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 도료 조성물 - Google Patents

수소이온 감응입자, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 도료 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수소이온 감응입자, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 도료 조성물에 관한 것이다.

Description

수소이온 감응입자, 이의 제조방법, 및 이를 포함하는 도료 조성물 {pH-responsive particle, manufacturing method of thereof, and paint composition comprising thereof}
본 발명은 수소이온 농도(pH)에 따라 다른 색을 나타내는 기능성 입자인 수소이온 감응입자, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 도료 조성물에 관한 것이다.
산업 현장에서는 다양한 종류의 산 및 알칼리 화학물질이 액체 또는 가스의 형태로 광범위하게 사용되며, 상기 물질들은 미량이라도 누출이 발생할 경우 작업자 및 제조사업장에 치명적인 피해를 야기한다. 이에 화학물질의 누출이 발생하는 경우, 이를 육안으로 신속하게 감지하는 기술 및 제품이 개발되어 화학물질을 일상적으로 보관/취급하는 정유 및 화학 플랜트를 중심으로 도입이 시도되고 있다. 보다 구체적으로는 산 또는 알칼리와 반응하여 색상변화를 일으키는 도료, 부착형 필름, 페이퍼 등을 파이프, 반응기/탱크, 밸브, 플랜지, 용접부위 등에 적용하여 화학물질 누출 발생시 색변화를 통하여 별도의 정밀한 계측장비없이 육안으로 감지하는 방식이 일반적으로 사용되고 있다.
현재 상용화된 화학물질 누출감지 도료는 미국 RAMCO 사의 Acid Leakage Detection Paint 및 국내 조광페인트 사의 DCS (Discolor System Paint)가 주를 이루고 있다, 이들 제품들은 산 또는 알칼리 조건에 따라 정해진 색상만을 발현하는 특성으로 인하여 해당 도료의 변색범위를 벗어나는 화학물질에 대해서는 감지 효율이 떨어지는 한계가 있으며, 이로 인해 화학물질 별로 누출감지 도료를 구별하여 도장하여야 하는 어려움이 있다. 또한 휘발성 유기화합물 (Volatile Organic Compounds, VOCs)를 용제 (solvent)로 사용하는 유성도료로 분류되어 파이프 라인 및 저장탱크와 같이 옥외에 노출된 시설물에는 적용이 비교적 용이하나, 실내 적용 시 내부 작업자가 휘발성 유기화합물에 노출되거나 반도체 클린룸 (Clean Room) 등 정밀 기자재의 오염 위험성 등으로 적용이 제한될 수 있다. 또한 부착형 필름 및 페이퍼의 경우 도료와 동일하게 산 또는 알칼리 물질을 구별하여 적용하여야 하며, 내수성이 떨어져 별도의 보호가 필요한 문제점이 있어왔다.
대한민국 등록 특허 제10-1679419호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고, 화학물질을 상시 사용하는 산업시설에서 화학물질의 누출 예방 및 누출 발생시 조기 감지를 통한 효율적인 안전관리를 목적으로 산/알칼리 조건에 따라 각각의 색상을 발현하여 다양한 조건에서 화학물질의 동시 감지가 가능하면서, 수용성 매체 상에서 분산이 용이함과 동시에 내수성 (water resistance)을 확보하여, 산업 현장에서 누출 감지 목적으로 현재 통상적으로 사용되는 도료, 부착형 필름/페이퍼, 마커 등에 첨가하여 성능 및 작업성 향상이 가능한 원료물질의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 무기계 입자, 및 표면 개질제를 포함하는 입자상 지지체; 및 pH 검지제를 포함하는 수소이온 감응입자를 제공한다.
또한, 본 발명은 무기계 입자 및 표면 개질제를 용액에 분산하여 표면이 개질된 입자상 지지체를 제조하는 단계; 및 pH 검지제를 상기 입자상 지지체에 결합시키는 단계를 포함하는 수소이온 감응입자의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상술한 수소이온 감응 입자를 포함하는 산-알칼리 검출용 도료 조성물을 제공한다.
본 발명의 수소이온 감응입자는 넓은 pH 범위에서 가역적으로 각기 다른 색을 발현하여 산/알칼리 화학물질의 동시 감지가 가능하며, 무기계 입자에 대상으로 표면 개질제를 이용한 표면처리 및/또는 코팅층 형성을 통하여 내수성을 확보하여 장기간 수분에 노출되어도 입자에서 pH 검지제의 용출이 제한되는 특징을 가진다. 상기 언급한 넓은 농도 범위의 수소이온 변화 감지 및 내수성 특성으로 인하여 연속 운전되는 배관, 밸브, 플랜지, 탱크/반응기 등 플랜트 시설물에서 화학물질 누출감지 목적의 도료, 필름, 마커 등에 효과적으로 사용될 수 있다. 또한, 수용액 상에 분산이 용이하며 내수성을 유지하는 특성으로 친환경적인 수성도료 구현이 가능하다.
도 1은 본 발명의 수소이온 감응입자의 구조와 원리를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 상기 도 1에 표시한 수소이온 감응입자의 제조 공정도이다.
도 3은 상기 도 2에 표시한 제조 공정 단계별 입자의 제타전위 (Zeta potential)를 측정한 결과이다.
도 4은 본 발명에 따라 제조된 수소이온 감응입자를 동적광산란법 (Dynamic Light Scattering, DLS)으로 측정한 입경분포도 (Particle size distribution)이다.
도 5는 본 발명에 따라 제조된 수소이온 감응입자에서 담지된 pH 검지제의 용출 (leaching) 정도를 가시광 파장대에서의 흡광도를 측정하여 평가한 실험결과이다.
도 6은 본 발명에 따라 제조된 수소이온 감응입자와 내수성을 확인한 사진이다.
도 7은 본 발명에 따라 제조된 수소이온 감응입자의 pH 1~14 조건에서 색발현 사진이다.
도 8은 본 발명에 따라 제조된 수소이온 감응입자의 가역적인 색발현을 확인한 사진이다.
도 9은 본 발명에 따라 제조된 수소이온 감응입자를 상업용 수성도료에 중량비 4%로 혼합하여 제조한 반응성 도료를 이용한 산/알칼리 누출 감지 사진이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명은 수용성 pH 검지제를 표면 개질제를 포함하는 입자상 지지체 (support)에 고정화하여, 넓은 pH 범위에서 안정적으로 수소이온 농도변화를 색발현을 통해 육안으로 즉시 감지할 수 있는 기능성 입자 및 이의 제조방법을 제공한다.
이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 수소이온 감응입자는 크게 입자상 지지체 (support)와 입자상 지지체의 표면에 형성되는 pH 검지제 층 (pH indicating layer)으로 구성된다. 입자상 지지체의 표면에 형성된 pH 검지제 층은 수소이온과 반응하여, pH 조건에 따라 각기 다른 색상을 발현하여, 결과 산/중성/알칼리 화학물질을 동시에 감지하는 기능성 입자를 구현한다.
pH 검지제가 담지되는 입자상 지지체는 무기계 입자 및 표면 개질제를 포함할 수 있다.
구체적으로 중정석, 침강성 황산바륨, 백아 (Chalk), 침강성 탄산칼슘, 실리카, 클레이 (Clay), 규조토 (Diatomaceous Earth), 벤토나이트 (Bentonite) 등을 사용할 수 있으며, 상기 무기계 입자는 백색 또는 무색일 수 있다.
무기계 입자는 표면 개질제로 표면처리될 수 있으며, 이러한 표면처리는 수용성 pH 검지제의 담지 (loading)를 용이하게 하는 목적으로 수행한다.
본 발명에 있어서, 표면 처리는 표면 개질제를 사용할 수 있으며, 표면처리는 이러한 입자상 지지체와 pH 검지제 간 정전기적 인력을 조절하여 입자상 지지체와 pH 검지제를 결합하는 링커의 역할을 할 수 있다. 수용성 매체에 분산된 무기계 입자는 표면의 작용기 및 그 주위 환경과의 상호작용에 의하여 (+) 또는 (-) 전하로 대전되며, pH 검지제는 수용액상에서 부분적으로 이온화된 구조를 가지게 된다. 구체적으로 표면 개질제는 양이온성 고분자 전해질, 양이온성 계면활성제, 음이온성 고분자전해질 및 음이온성 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 보다 구체적으로, 양이온성 고분자전해질의 예로는 다이알릴 다이메틸 암모니움 클로라이드 (Diallyldimethylammonium chloride), 폴리(아크릴아미드-co-디알릴디메틸암모늄 클로라이드 (Poly(acrylamide-co-diallyldimethylammonium chloride), 폴리알릴아민 수화염화물(Poly(allylamine hydrochloride)), 등이 있으며, 양이온성 계면활성제로는 헥사데킬트리메틸암모늄브롬화물 (Hexadecyltrimethylammonium bromide), 염화 벤잘코늄 (Benzalkonium chloride), 염화 세트리모늄 (Cetyltrimethylammonium chloride), 브롬화벤조도데시늄 (Benzyldodecyldimethylammonium bromide), 도데실트리메틸암모늄 (Dodecyltrimethylammonium chloride) 등을 사용할 수 있다. 음이온성 고분자전해질로는 폴리아크릴산 (Poly(acrylic acid), 폴리아네톨술폰산 나트륨염 (Polyanetholesulfonic acid sodium salt), 폴리스티렌술포네이트(Poly(sodium 4-styrenesulfonate)), 폴리(4-스티렌술폰산) 암모늄 염 (Poly(4-styrenesulfonic acid) ammonium salt), 폴리(4-스티렌설폰산) (Poly(4-styrenesulfonic acid)), 폴리(4-스티렌술폴산-코-말레익산)나트륨 염(Poly(4-styrenesulfonic
acid-co-maleic acid) sodium salt), 폴리비닐황산칼륨 (Poly(vinyl sulfate) potassium salt) 등을 사용할 수 있으며, 음이온성 계면활성제의 예로는 옥틸황산염나트륨 (Sodium octyl sulfate), 도데실황산나트륨 (Sodium dodecyl sulfate), 1-부탄설포닌산 나트륨염 (Sodium 1-butanesulfonate), 나트륨 알릴설폰산염 (Sodium allylsulfonate) 등이 있다. 표면 개질제는 상술한 화합물을 1종 또는 1종 이상을 포함하여 사용될 수 있다.
표면 개질의 일례로 실리카 (SiO2)의 경우 표면의 하이드록실 작용기 (-OH)로 인하여 수용액상에서 (-)표면전하를 가지게 된다. 이 경우 실리카 입자 표면처리에는 양이온성 고분자전해질 (cationic polyelectrolyte) 또는 양이온성 계면활성제를 사용할 수 있다.
pH 검지제로는 넓은 범위의 수소이온 농도에서 각각 다른 색을 발현할 수 있도록 다양한 pH 지시약을 혼합하는 방식으로 제조되며, 일례로 일반적으로 사용되는 알리자린블루, 메틸바이올렛, 크레졸레드, 크리스탈바이올렛, 에리트로신, 티몰블루, 크레졸레드, 메틸바이올렛 6B, 아미노아조벤젠, 알리자린옐로, β-디니트로페놀, 메틸오렌지, 콩고레드, 나프틸레드, 메틸레드, 피나크롬, 페놀레드, 페놀프탈레인, 퀴놀린블루, 쿠르쿠민, 나일불루, 아조블루 및 인디고카르민 등을 1종 이상 포함할 수 있다.
본 발명의 수소이온 감응 입자는 코팅층을 더 포함할 수 있다. 상기 코팅층은 pH 검지제를 입자상 지지체 상에 담지한 후, pH 검지제의 용출(leaching)을 방지하여 수소이온 감응입자의 내수성(water resistance)을 확보할 수 있으며, 기본 도료와의 호환성(compatibility)을 높일 수 있다는 점에서 코팅층의 형성이 바람직 할 수 있다. 상기 코팅층 형성용 물질로는 고분자를 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐알코올, 폴리디메틸실록산, 폴리비닐아세테이트, 폴리아크릴아마이드 등의 합성고분자 또는 알지네이트, 잔탄검, 키토산, 젤라틴 등의 천연 고분자를 사용할 수 있다. 상기 고분자를 사용할 경우 도료의 평활성 및 기계적 내성을 증가시킬 수 있다는 점에서 바람직 할 수 있다. 예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트로 형성된 코팅층은 하기 화학식 1로 표시되는 구조를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
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본 발명은 무기계 입자 및 표면 개질제를 용액에 분산하여 표면이 개질된 입자상 지지체를 제조하는 단계; 및 pH 검지제를 상기 입자상 지지체에 결합시키는 단계를 포함하는 수소이온 감응입자의 제조방법을 제공한다. 보다 구체적으로 상기 무기계 입자를 수용성 용액에 분산시킨 후, 표면개질제로 처리하는 단계; 및 상기 표면처리된 무기계 입자에 pH 검지제를 담지 (loading) 후, 고분자 수지로 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 것일 수 있다. 상기 단계에 있어 무기계 입자 및 표면 개질제의 분산/혼합이 일어나는 용액은 수용성 용액일 수 있으며, 구체적으로 수용성 용액은 증류수, 탈이온 수 및/또는 공업용 상수도일 수 있다.
상기 제조방법을 통해 수소이온 농도(pH)에 따라 다른 색을 나타내는 수소이온 감응 입자를 제조 가능하다. 상기 방법을 통하여 제조된 입자는 수용액상에서 분산이 용이하며, 장기간 수분에 노출 시에도 pH 검지제 용출 (leaching) 이 제한되어 내수성을 확보할 수 있고, 수소이온 농도에 따른 가역적인 색변화 특성을 가진다. 결과, 화학물질을 취급하는 시설에서 누출 발생 위치를 색변화를 통해 육안으로 감지할 수 있는 도료, 필름, 마커 등의 제품의 기능성 첨가물질로 사용할 수 있다.
본 발명은 상술한 수소이온 감응 입자를 포함하는 산-알칼리 검출용 도로 조성물을 제공 가능하다.
상기 도료는 안료를 포함할 수 있으며, 고분자 공중합체, 카세인, 젤라틴, 녹말등으로 이루어진 군에서 선택 가능한 수용성 호재를 더 포함할 수 있다. 상기 고분자 공중합체는 디메틸실록산에틸렌옥사이드 공중합체일 수 있으나, 통상적으로 수성도료에 사용될 수 있는 것이라면 제한되지 않는다. 또한, 본 발명의 도료 조성물은 수성 도료 조성물일 경우 유기계 용제 대신 물(탈이온수, 증류수, 공업용 상수도 등)을 이용할 수 있다는 점에서 보다 바람직할 수 있다.
하기는 본 발명을 보다 구체적으로 실시가능한 실시예를 적시한다. 다만, 본 발명은 하기 실험예 및 실시예로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 수소이온 감응입자 제조
1 g의 실리카를 세트리모늄브로마이드 용액(0.01 M, deionized water, Sigma-Aldrich, USA)에 분산시킨 후, 10 분간 교반하여 실리카 입자에 세트리모늄브로마이드가 표면 개질제로써 형성된 입자상 지지체를 형성한다. 상기 입자상 지지체가 형성된 혼합물에 메틸오렌지, 메틸레드, 브로모티몰블루, 티몰블루 페놀프탈레인으로 구성된 pH 검지제를 첨가 후, 200 rpm 에서 10 시간 교반하여 입자상 지지체에 pH 검지제층을 형성하였다. 개별 pH 지시약 염료의 최종농도는 3 mM로 조절하였다. 이후 수용성 폴리메틸메타크릴레이트 (Polymethyl methacrylate, PMMA)용액을 최종농도 20 wt.% 혼합 후, 200 rpm 에서 10 시간 교반하여 코팅층을 형성한 수소이온 감응입자를 제조하였다. 상기 수소이온 감응입자를 포함하는 혼합물은 건조 후 증류수로 3회 세척하여 잔류 불순물을 제거한 후, 파쇄 및 밀링을 통하여 최종 수소이온 감응 입자를 제조하였다.
수소이온 감응입자 제조과정 중 제타전위 (zeta potential) 변화를 측정하여 표면특성을 확인하였다. 도 2에 나타낸 바와 같이 원료인 실리카 지지체의 제타전위는 -36 mV로 측정되었으며 이는 실리카 표면의 하이드록시 작용기 (-OH)에 기인한 것이다. 양이온성 계면활성제인 세트리모늄브로마이드 용액에 분산 후, 실리카 입자의 제타전위는 -23 mV로 증가하여, 실리카 입자의 표면개질 (surface modification)이 이루어져 입자상 지지체를 형성하였음을 간접적으로 확인하였다. pH 검지제가 담지 (loading)된 실리카 입자의 제타전위는 -29 mV로 감소하였으며, 이를 통해 개질된 입자상 지지체의 표면에 pH 검지제를 구성하는 지시약 염료성분이 표면 개질제인 세트리모늄브로마이드를 매개로 결합하였음을 확인하였다. 코팅층을 형성하기 위해 고분자 물질인 폴리메틸메타크릴레이트로 코팅 후, 수소이온 감응입자의 최종 제타전위는 -59 mV로 측정되었다. 일반적으로 콜로이드 입자의 경우(+) 또는 (-) 제타포텐셜의 크기가 30 mV 이상이면 입자간 정전기적 반발력으로 안정적인 분산이 가능하다고 보고되고 있다. 이상의 제타전위 측정결과를 통하여 본 발명이 제공하는 방법으로 입자상 지지체에 pH 검지제를 포함한 코팅층이 형성된 구조를 가지면서 수용액상에서 안정적으로 분산이 가능한 수소이온 감응입자가 제조됨을 확인하였다.
실험예 1 : 수소이온 감응입자 물성평가
수소이온 감응입자의 제조 후, 입경분포, 분산도, 형상을 각각 측정하여 물성을 평가하였다. 수소이온 감응입자를 증류수 (pH=7.0)에 분산시킨 후, 수용액 상에서 입자크기 분포 및 분산도를 입자 측정기 (ELSZ-1000, Otsuka Co., Tokyo, Japan)를 이용하여 확인하였다. 그 결과, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제조된 수소이온 감응입자의 직경은 60 ~ 660 nm 범위에서 고르게 분포함을 확인하였으며, 평균직경(average diameter)는 221 nm로 측정되었다
동시에 입경분포에서 분산도 지수 (Polydispersity Index)를 계산하여, 수용액상에서 수소이온 감응입자의 분산성을 정량적으로 평가하였다. 본 발명에 의해 제조된 수소이온 감응입자의 분산도는 0.271로 본 발명에서 따라 제조된 수소이온 감응입자는 수용액상에서 균일한 분산이 용이함을 확인하였다.
실험예 2: 수소이온 감응입자 내수성
본 발명에 제안하는 수소이온 감응입자의 내수성을 다음과 같이 평가하였다. 원료인 실리카 지지체에 표면 개질제로 표면처리 없이 pH 검지제를 담지한 입자를 대조군으로 제조하였다. 입자 시료 0.1g을 증류수 (pH 7.0) 20 mL 에 분산시킨 후, 200 rpm 조건에서 1일 동안 수평방향으로 교반하였다 (Horizontal shaking). 이 후 13,000 rpm에서 10 분간 원심분리하여 입자를 침강시킨 후, 상등액 (supernatant)를 취하여 가시광 영역인 340 ~ 800 nm 파장대에서 흡광도 (absorbance)를 측정하였다. 수용액의 흡광도는 화학종의 농도에 비례하는 비어-램버트 법칙 (Beer Lambert Law) 에 의하여 상기 상등액의 흡광도는 입자에서 pH 검지제의 용출량에 비례하게 된다. 도 5에 나타낸 바와 같이 표면처리 되지 않은 실리카 입자와 pH 검지제를 단순 혼합하는 방식으로 제조된 입자 (대조군; 대조군은 상기 실시예 1에서 세트리모늄브로마이드에 의한 표면 개질처리 없이 제조되었다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 제조된다.)는 수용액 상에서 담지된 pH 검지제 성분의 용출 (leaching)이 발생하여 측정 가시광 영역에서 높은 흡광도 값을 나타내지만, 본 발명에 따라 제조된 수소이온 감응입자 (실시예 1; 실험군)에서는 대조군 대비 현저히 낮은 흡광도 값이 측정되어, 결과 담지된 pH 검지제 성분의 용출이 최소한으로 억제됨을 확인할 수 있다.
동시에 원심분리를 통해 침강된 입자를 회수 및 건조 후, 내수성 테스트 전후의 입자의 색상변화를 확인하였다. 도 6에 나타낸 바와 같이 실리카 입자와 pH 검지제를 단순 혼합하는 방식으로 제조된 입자에서는 담지된 pH 검지제가 대부분 용출되어, 실리카 입자의 색상(흰색)을 보이는 반면, 본 발명에 따라 제조된 수소이온 감응입자는 고유의 색상을 유지함을 확인하였다.
실험예 3: pH 농도에 따른 수소이온 감응입자의 색발현
염산 (HCl) 및 가성소다 (NaOH) 표준용액을 사용하여 pH 1~14 범위의 용액을 준비한 후, 본 발명에 따라 제조된 수소이온 감응입자 0.1 g을 혼합하여, 입자의 색상변화를 확인하였다. 도 7에 나타낸 바와 같이 수소이온 감응입자는 수용액 pH 조건에 따라 각각 다른 색을 발현하여, 결과 본 발명이 제안하는 산/알칼리 화학물질의 동시감지가 가능한 수소이온 감응입자의 특성을 확인하였다.
실험예 4: 수소이온 감응입자의 가역적 색발현
본 발명에 따라 제조된 수소이온 감응입자를 pH 1의 산성 수용액에 혼합하였다. 이 후 가성소다와 염산 용액을 교대로 추가 주입하여 수용액의 pH 변화를 유도하며 수소이온 감응입자의 색 변화를 확인하였다. 도 8에 나타낸 바와 수소이온 감응입자는 산성/중성/알칼리성/중성/산성 순서로 변화하는 수용액의 pH에 대응하여 적색/녹색/청색/녹색/적색으로 변화함을 확인하였다. 상기 언급된 가역적인 색변화 특성은 외부환경에 노출되어 장기간 연속으로 화학물질을 취급하는 산업시설의 누출감지 목적으로 적용되는 도료, 필름 및 마커 등의 제품에 적용 시 안정성 등 다양한 이점을 제공할 수 있다.
실시예 2: 수소이온 감응입자를 이용한 반응성 수성도료 제조
본 발명에 제안하는 수소이온 감응입자의 활용 일례로 산 및 알칼리 물질을 감지하는 반응성 수성도료를 제조하였다. 상업용 수성도료 (KCC 숲으로 1급 외부용)에 수소이온 감응입자와 디메틸실록산에틸렌옥사이드 공중합체(Block copolymer) (Gelest, USA)를 각각 중랑비 기준 4 및 1 %로 혼합한 후, 대용량 고속교반기를 사용하여 4 시간 이상 교반하여 반응성 수성도료를 제조하였다. 이후 철판면에 도장용 브러쉬를 이용하여 제조한 수성도료를 도장하였다. 건조된 도장면의 두께는 평균 58 μm 로 측정됐으며, 이 후 염산 및 가성소다 용액을 각각 200 μL 도포하여 산/알칼리 접촉에 의한 도장면의 색변화를 관찰하였다. 도 9의 사진으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의해 제조된 수소이온 감응입자를 첨가한 수성도료는 산성 및 알칼리성에 노출되었을 경우 즉시 붉은색 및 푸른색으로 변화하여 육안으로 누출 여부 및 지점을 손쉽게 확인가능 함을 확인하였다.
이와 같이, 본 발명에 따른 산/알칼리 동시 감지 입자를 활용한 도료를 통해 공장, 플랜트 등의 배관, 반응기 내벽, 밸브, 용접부위 등에서 누출되는 산성 또는 알칼리성 물질을 붉은색 또는 청색으로 나타나게 하여 누출 사고를 사전에 미리 파악하고 대처할 수 있는 효과가 있으며, 기존 상업용 수성도료에 별도의 화학약품의 사용 없이 소량 첨가하는 방식으로 사용되어, 결과 실내에서의 도장 작업이 용이하며 작업자 및 환경에 친화적인 이점이 있다.
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않는다.

Claims (13)

  1. 무기계 입자, 및 표면 개질제를 포함하는 입자상 지지체; 및 pH 검지제를 포함하는 수소이온 감응입자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기계 입자는 중정석, 침강성 황산바륨, 백아 (Chalk), 침강성 탄산칼슘, 실리카, 클레이 (Clay), 규조토 (Diatomaceous Earth) 및 벤토나이트 (Bentonite) 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 수소이온 감응 입자.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 표면 개질제는 양이온성 고분자 전해질, 양이온성 계면활성제, 음이온성 고분자전해질 및 음이온성 계면활성제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 수소이온 감응 입자.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 양이온성 고분자 전해질은 다이알릴 다이메틸 암모니움 클로라이드 (Diallyldimethylammonium chloride), 폴리(아크릴아미드-co-디알릴디메틸암모늄 클로라이드 (Poly(acrylamide-co-diallyldimethylammonium chloride) 및 폴리알릴아민 수화염화물(Poly(allylamine hydrochloride)) 으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상 이고,
    상기 양이온성 계면활성제는 헥사데킬트리메틸암모늄브롬화물 (Hexadecyltrimethylammonium bromide), 염화 벤잘코늄 (Benzalkonium chloride), 염화 세트리모늄 (Cetyltrimethylammonium chloride), 브롬화벤조도데시늄 (Benzyldodecyldimethylammonium bromide), 도데실트리메틸암모늄 (Dodecyltrimethylammonium chloride)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이고,
    상기 음이온성 고분자전해질은 폴리아크릴산 (Poly(acrylic acid), 폴리아네톨술폰산 나트륨염 (Polyanetholesulfonic acid sodium salt), 폴리스티렌술포네이트(Poly(sodium 4-styrenesulfonate)), 폴리(4-스티렌술폰산) 암모늄 염 (Poly(4-styrenesulfonic acid) ammonium salt), 폴리(4-스티렌설폰산) (Poly(4-styrenesulfonic acid)), 폴리(4-스티렌술폴산-코-말레익산)나트륨 염(Poly(4-styrenesulfonic acid-co-maleic acid) sodium salt) 및 폴리비닐황산칼륨 (Poly(vinyl sulfate) potassium salt)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이고,
    상기 음이온성 계면활성제는 옥틸황산염나트륨 (Sodium octyl sulfate), 도데실황산나트륨 (Sodium dodecyl sulfate), 1-부탄설포닌산 나트륨염 (Sodium 1-butanesulfonate) 및 나트륨 알릴설폰산염 (Sodium allylsulfonate)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 수소이온 감응 입자.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 입자상 지지체와 pH 검지제는 정전기적 인력에 의해 결합되는 것인, 수소이온 감응 입자.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 수소이온 감응 입자는 고분자를 포함하는 코팅층을 더 포함하는 것인, 수소이온 감응 입자.
  7. 무기계 입자 및 표면 개질제를 수용성 용액에 혼합 분산하여 표면이 개질된 입자상 지지체를 제조하는 단계; 및 pH 검지제를 상기 입자상 지지체에 결합시키는 단계를 포함하는 수소이온 감응입자의 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 고분자로 코팅층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 수소이온 감응입자의 제조방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 입자상 지지체를 제조하는 단계는 상기 무기계 입자를 수용성 용액에 분산 하여 전하로 대전시켜 대전된 무기계 입자를 제조 하는 단계; 및
    상기 대전된 무기계 입자를 표면 개질제로 표면 처리하여 표면 개질 시켜 표면이 개질된 입자상 지지체를 제조하는 단계를 포함하는 것인, 수소이온 감응입자의 제조방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 결합은 상기 입자상 지지체 및 pH 검지체의 정전기적 인력에 의한 것인, 수소이온 감응입자의 제조방법.
  11. 청구항 1의 수소이온 감응 입자를 포함하는 산-알칼리 검출용 도료 조성물.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 도료 조성물은 안료를 더 포함하는 것인, 도료 조성물.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 도료 조성물은 수성인 것인, 도료 조성물.
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WO2023120779A1 (ko) * 2021-12-20 2023-06-29 (주)유니드 수소가스 감지용 실리콘 페이스트 조성물 및 그 제조방법

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KR101679419B1 (ko) 2014-12-09 2016-11-25 주식회사 씨티에이 화학물질 감지용 도료 조성물의 제조방법, 이를 이용하여 제조되는 화학물질 감지용 도료 조성물 및 시트

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