KR20210078774A - Manufacturing method of barrier film coated by spray layer-by-layer self-assembly and property evaluation method thereof - Google Patents

Manufacturing method of barrier film coated by spray layer-by-layer self-assembly and property evaluation method thereof Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a manufacturing method of a barrier film coated by a spray-type layer-by-layer self-assembly and a property evaluation method thereof. The manufacturing method of a barrier film of the present invention performs the layer-by-layer self-assembled coating of the spraying scheme including one cycle composed of: a first step of spraying a cationic solution on a specimen; a second step of washing with deionized water; a third step of spraying the anionic solution; and a fourth step of washing with deionized water, so that the thickness of the desired layered structure is easily controlled by repeating the coating, and various specimens are coated rapidly and uniformly. Further, the present invention provides the property evaluation method according to the cyclic voltammetry performed with three electrodes for the barrier film manufactured by the spray-type layer-by-layer self-assembly coating, so that mass transfer is controlled and corrosion is suppressed.

Description

분사 방식의 층상자기조립에 의해 코팅된 배리어 필름의 제조방법 및 그 물성평가방법{MANUFACTURING METHOD OF BARRIER FILM COATED BY SPRAY LAYER-BY-LAYER SELF-ASSEMBLY AND PROPERTY EVALUATION METHOD THEREOF}A method for manufacturing a barrier film coated by spray-type layered self-assembly and a method for evaluating its properties

본 발명은 분사 방식의 층상자기조립에 의해 코팅된 배리어 필름의 제조방법 및 그 물성평가방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시편 상에 양이온성 용액을 분사하는 제1단계, 탈이온수로 세척하는 제2단계, 음이온성 용액을 분사하는 제3단계 및 탈이온수로 세척하는 제4단계가 1회 사이클로 구성된 분사 방식의 층상자기조립 코팅이 수행되고, 상기 코팅 수행의 반복에 의해 원하는 층상구조의 두께 조절이 용이하고, 다양한 시편 상에 신속하고 균일 코팅이 가능한 분사 방식의 층상자기조립에 의해 코팅된 배리어 필름의 제조방법 및 그 물성평가방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a barrier film coated by spray-type layered self-assembly and a method for evaluating its properties, and more particularly, a first step of spraying a cationic solution on a specimen, a first step of washing with deionized water The second step, the third step of spraying the anionic solution, and the fourth step of washing with deionized water are one cycle of the spray method layered self-assembly coating is performed, and the thickness of the desired layered structure is controlled by repeating the coating operation It is easy and relates to a method for manufacturing a barrier film coated by layered self-assembly of a spraying method capable of rapid and uniform coating on various specimens, and a method for evaluating its properties.

층상자기조립법(Layer-by layer self-assembly)은 정밀한 코팅을 통해 나노수준의 두께조절이 가능하며, 수용액 기반이라 환경 친화적인 측면에서도 우수하다. The layer-by layer self-assembly method enables nano-level thickness control through precise coating and is excellent in terms of environmental friendliness as it is based on an aqueous solution.

또한, 다양한 기판과 모재에 코팅이 가능한 것으로 알려져 있어 다양한 분야에 응용되고 있다. In addition, it is known that it can be coated on various substrates and base materials, so it is being applied in various fields.

보다 구체적으로는 층상자기조립법을 이용한 다층초박막은 각각의 층과 층사이에 정전기적인력 (electrostatic interaction), 수소결합 (hydrogen bonding) 또는 공유결합 (covalent bonding) 등으로 연결되어 있으므로 구조적으로 매우 안정하며 기판의 크기나 형태에 관계없이 다층초박막을 구현할 수 있기 때문에, 원하는 성질을 가진 물질들을 각각의 층에 삽입하게 된다면 다양한 종류의 전기전자소자, 광학소자, 디스플레이 또는 바이오 소자 등에 광범위하게 적용될 수 있다. More specifically, the multilayer ultra-thin film using the layered self-assembly method is structurally very stable because it is connected by electrostatic interaction, hydrogen bonding, or covalent bonding between each layer. Since a multilayer ultra-thin film can be implemented regardless of the size or shape of the substrate, if materials with desired properties are inserted into each layer, it can be widely applied to various types of electrical and electronic devices, optical devices, displays, or bio devices.

그의 일례로 특허문헌 1에는 층상 자기조립법을 이용한 그래핀 투명 박막의 제조방법에 관한 발명으로서, 각각 반대로 하전된 그래핀 옥사이드 또는 환원 그래핀 옥사이드의 나노시트 간의 정전기적 상호작용을 사용하여 층상 자기 조립함으로써 간단하고 손쉽게 그래핀 시트 다층 박막을 제조할 수 있으며, 얻어진 그래핀 박막의 두께, 투광도 및 시트 저항성 측면에서 제어 가능하므로, OLED 장치에서 투명 전극으로서 유용하다고 보고하고 있다. As an example thereof, Patent Document 1 discloses an invention related to a method for manufacturing a transparent graphene thin film using a layered self-assembly method, and uses an electrostatic interaction between nanosheets of oppositely charged graphene oxide or reduced graphene oxide, respectively, for layered self-assembly By doing so, a graphene sheet multilayer thin film can be manufactured simply and easily, and the thickness, light transmittance, and sheet resistance of the obtained graphene thin film can be controlled, so it is reported to be useful as a transparent electrode in an OLED device.

또한, 특허문헌 2에는 제1 표면 및 제2 표면을 각각 포함하는 적어도 2개의 기재를 포함하는 배리어 필름을 개시하면서 상기 제1 표면과 제2 표면이 서로 대향적으로 배치되고; 각 기재의 제2 표면은 서로 직접 접촉되고; 여기에서 제2 표면은 배리어 코팅물과 직접 접촉하지 않고; 그리고 배리어 코팅물은 양이온성 재료와 음이온성 재료의 교대 층을 포함하고; 여기에서 배리어 코팅물은 각각의 기재의 제1 표면과 접착식으로 결합된다. 이때 상기 배리어 코팅물은 PET 기판을 활용하고 PEI/PAA/PEI/MMT이 코팅된 구조로서 포장 내부로 공기가 통하는 것을 방지하는 기술을 보고하고 있다. In addition, Patent Document 2 discloses a barrier film including at least two substrates each including a first surface and a second surface, wherein the first surface and the second surface are disposed to face each other; the second surfaces of each substrate are in direct contact with each other; wherein the second surface is not in direct contact with the barrier coating; and the barrier coating comprises alternating layers of cationic material and anionic material; wherein the barrier coating is adhesively bonded to the first surface of each substrate. At this time, the barrier coating utilizes a PET substrate and reports a technology for preventing air from passing into the package as a structure coated with PEI/PAA/PEI/MMT.

그러나 상기 발명은 침지(dipping) 방식에 의한 층상자기조립에 의한 코팅으로 제조 속도가 느리다는 한계가 있다. However, the invention has a limitation in that the manufacturing speed is slow due to the coating by the self-assembly of the layer by the dipping method.

도 1은 종래 침지 방식의 층상자기조립법 코팅에 대한 모식도로서, 유압시스템을 이용한 것으로 틀에 비이커를 올려두고 틀이 유압으로 인해 상하로 움직이며 시편을 분산액에 침지시킨다. 구체적으로는 음전하로 대전된 용액에 10분간 침지시킨 후에 1분간 3회 탈이온수에 세척 후 1분간 건조한다. 마찬가지로 양전하로 대전된 용액에 10분간 침지시킨 후에 1분간 3회 탈이온수에 세척 후 1분간 건조하면서 상기 양전하 또는 음전하로 대전된 물질이 교대로 적층되는 것이다. 이러한 침지 방식의 층상자기조립법 코팅은 긴 시간이 걸리는 문제점의 보완이 요구된다. 1 is a schematic diagram of a conventional immersion-type layered self-assembly method coating, using a hydraulic system, placing a beaker on a mold, and moving the mold up and down due to hydraulic pressure to immerse the specimen in the dispersion. Specifically, it is immersed in a negatively charged solution for 10 minutes, washed in deionized water 3 times for 1 minute, and then dried for 1 minute. Similarly, after being immersed in a positively charged solution for 10 minutes, washed in deionized water 3 times for 1 minute, and dried for 1 minute, the positively or negatively charged materials are alternately stacked. This immersion-type layered self-assembly method coating requires a long time-consuming problem to be compensated.

대한민국공개특허 제2011-0115539호 (2011. 10. 21 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 2011-0115539 (published on October 21, 2011) 대한민국공개특허 제2017-0026478호 (2017. 03. 08 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 2017-0026478 (published on Mar. 08, 2017)

본 발명의 목적은 분사 방식의 층상자기조립에 의해 코팅된 배리어 필름의 제조방법을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a barrier film coated by a spray-type layered self-assembly.

본 발명의 다른 목적은 상기 배리어 필름의 물성평가방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for evaluating the physical properties of the barrier film.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 시편 상에 양이온성 용액을 분사하는 제1단계, 탈이온수로 세척하는 제2단계, 음이온성 용액을 분사하는 제3단계 및 탈이온수로 세척하는 제4단계가 1회 사이클로 구성된 분사 방식의 층상자기조립 코팅이 수행되고, 상기 용액 분사 후 세척 단계 동안 상기 시편의 반대면에 진공 흡입되어 양이온성-음이온성 복합소재로 이루어진 박막이 코팅되며, 상기 코팅 과정이 n회차 반복 수행되어 시편 상에 n층 배열되어 박막의 두께 조절이 가능한 배리어 필름의 제조방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a first step of spraying a cationic solution on the specimen, a second step of washing with deionized water, a third step of spraying an anionic solution, and a fourth step of washing with deionized water A layered self-assembly coating of a spraying method consisting of one cycle is performed, and a thin film made of a cationic-anionic composite material is coated by vacuum suction on the opposite side of the specimen during the washing step after the solution spraying, and the coating process is Provided is a method of manufacturing a barrier film that is repeatedly performed n times and arranged in n layers on a specimen to control the thickness of the thin film.

본 발명에서 사용되는 시편은 금, 구리, 알루미늄, 니켈 및 아연으로 이루어진 군에서 선택되는 전도성 기판; 또는 PDMS 또는 PET에서 선택된 폴리머 기판;과 같이 평편한 면을 가지는 소재가 바람직하다. The specimen used in the present invention includes a conductive substrate selected from the group consisting of gold, copper, aluminum, nickel and zinc; Alternatively, a material having a flat surface such as a polymer substrate selected from PDMS or PET is preferable.

또한, 본 발명의 시편으로서 울, 면, 폴리에스테르 및 유리섬유로 이루어진 군에서 선택된 섬유이 적용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 섬유 상에 LPEI/PAA(linear polyethylenimine/polyacrylic acid)의 전구층이 형성된 후 분사 방식의 층상자기조립 코팅이 수행되는 것이다. In addition, as the specimen of the present invention, a fiber selected from the group consisting of wool, cotton, polyester and glass fiber may be applied, and more preferably after a precursor layer of LPEI/PAA (linear polyethylenimine/polyacrylic acid) is formed on the fiber. The layered self-assembled coating of the spray method is performed.

본 발명에서 층상자기조립 코팅에 적용되는 양이온성 용액은 분지형 폴리에틸렌이민, 선형 폴리에틸렌이민, 폴리디알릴디메틸 염화암모늄, 폴리알릴아민 하이드로클로라이드, 폴리-L-라이신, 폴리(아미도아민), 폴리(아미노-코-에스테르), 폴리(2-N,N-디메틸아미노에틸메타크릴레이트) 및 폴리(에틸렌 글리콜-코-2-N,N-디메틸아미노에틸메타크릴레이트)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상의 중합체가 함유된 용액이다. The cationic solution applied to the layered self-assembly coating in the present invention is branched polyethyleneimine, linear polyethyleneimine, polydiallyldimethyl ammonium chloride, polyallylamine hydrochloride, poly-L-lysine, poly(amidoamine), poly (amino-co-ester), poly(2-N,N-dimethylaminoethyl methacrylate) and poly(ethylene glycol-co-2-N,N-dimethylaminoethyl methacrylate) at least selected from the group consisting of A solution containing one or more polymers.

또한, 음이온성 용액은 몬모릴로나이트, 라포나이트, 사포나이트, 베이델라이트, 질석, 논트로나이트, 헥토라이트 및 플루오로헥토라이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상이 함유된 용액을 사용할 수 있다. In addition, as the anionic solution, a solution containing at least one selected from the group consisting of montmorillonite, laponite, saponite, beidellite, vermiculite, nontronite, hectorite and fluorohectorite may be used.

나아가, 본 발명은 상기 분사 방식의 층상자기조립 코팅에 의해 얻어진 배리어 필름을 삼전극으로 수행되는 순환전압전류법에 따른 배리어 필름의 물성 평가방법을 제공한다. Furthermore, the present invention provides a method for evaluating the properties of a barrier film according to the cyclic voltammetry method in which the barrier film obtained by the spray-type layer self-assembly coating is used as a three-electrode.

본 발명의 따르면, 분사 방식의 층상자기조립 코팅방법은 종래 침지 방식 대비 현저히 신속한 코팅속도로 완성될 수 있으며, 다양한 시편 상에 신속하고 균일 코팅이 가능한 배리어 필름의 제조방법을 제공할 수 있다. According to the present invention, the spray-type layer self-assembly coating method can be completed at a significantly faster coating speed compared to the conventional immersion method, and it is possible to provide a method of manufacturing a barrier film capable of rapid and uniform coating on various specimens.

본 발명의 분사 방식의 층상자기조립 코팅에 의해 제조된 배리어 필름을 삼전극으로 수행되는 순환전압전류법에 따라 물질 전달의 제어 및 부식의 억제에 활용할 수 있는 물성평가방법을 제공할 수 있다. It is possible to provide a property evaluation method that can be utilized for controlling mass transfer and inhibiting corrosion according to the cyclic voltammetry method performed with three electrodes of the barrier film manufactured by the spray-type layered self-assembly coating of the present invention.

따라서, 본 발명의 분사 방식의 층상자기조립 코팅에 의해 제조된 배리어 필름은 부식 억제가 필요한 금속 부품 또는 물질 전달 제어가 요구되는 필터류에 적용할 수 있다. Therefore, the barrier film produced by the spray-type self-assembled coating of the present invention can be applied to metal parts requiring corrosion inhibition or filters requiring mass transfer control.

도 1은 종래 침지 방식의 층상자기조립법 코팅에 대한 모식도이고,
도 2는 본 발명의 분사 방식의 층상자기조립 코팅에 대한 모식도이고,
도 3은 본 발명의 분사 방식의 층상자기조립 코팅에 의한 Au 시편상에 MMT-PEI를 10층 코팅한 후 원심분리기 사용 전 후의 표면 사진이고,
도 4는 본 발명의 분사 방식의 층상자기조립 코팅에 의한 Au 시편상에 MMT-PEI를 코팅한 후 전해질에서 순환 전압전류법으로 측정한 결과이고,
도 5는 본 발명의 분사 방식의 층상자기조립 코팅에 의한 Cu 기판상에 MMT-PEI 코팅 후 전해질에서 순환 전압전류법으로 측정한 결과이고,
도 6은 본 발명의 분사 방식의 층상자기조립법 코팅에 의해 울 섬유상에 MMT-PEI 코팅 및 LPEI/PAA를 60층 코팅한 후 MMT/PEI를 코팅한 경우의 표면 사진이고,
도 7은 도 6의 조건별 코팅에 대하여 표면 원소성분 분석결과이고,
도 8은 도 6의 조건별 코팅에 대하여 공기 중 습도 변화를 측정한 결과이다.
1 is a schematic diagram of a conventional immersion method layered self-assembly method coating,
Figure 2 is a schematic diagram for the self-assembled coating layer of the spraying method of the present invention,
3 is a diagram of the present invention; After 10 layers of MMT-PEI coating on Au specimen by spray-type layered self-assembly coating, it is a photograph of the surface before and after using a centrifuge,
4 is a diagram of the present invention. After coating MMT-PEI on Au specimen by spray-type layered self-assembly coating, it is the result of measurement by cyclic voltammetry in electrolyte,
5 is a diagram of the present invention. It is the result of MMT-PEI coating on Cu substrate by spray method layer self-assembly coating and then measured by cyclic voltammetry in electrolyte,
6 is a diagram of the present invention. This is a surface photo of MMT/PEI coating after 60 layers of MMT-PEI coating and LPEI/PAA coating on wool fibers by spraying layer self-assembly method coating,
7 is a surface element component analysis result for the coating for each condition of FIG. 6,
8 is a result of measuring the change in humidity in the air with respect to the coating for each condition of FIG. 6 .

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

본 발명은 분사 방식의 층상자기조립 코팅이 수행되고, 상기 코팅 수행의 반복에 의해 원하는 층상구조의 두께 조절이 용이하고, 다양한 시편 상에 신속하고 균일 코팅이 가능한 분사 방식의 층상자기조립에 의해 코팅된 배리어 필름의 제조방법을 제공한다. In the present invention, the spray-type layered self-assembly coating is performed, the thickness of the desired layered structure can be easily controlled by repeating the coating operation, and the spray-type layered self-assembly coating enables rapid and uniform coating on various specimens. Provided is a method for manufacturing a barrier film.

도 2는 본 발명의 분사 방식의 층상자기조립 코팅에 대한 모식도로서, 구체적으로는 시편 상에, 양이온성 용액을 분사하는 제1단계, Figure 2 is a schematic diagram for the layer self-assembled coating of the spraying method of the present invention, specifically, on the specimen, the first step of spraying the cationic solution,

탈이온수로 세척하는 제2단계, a second step of washing with deionized water;

음이온성 용액을 분사하는 제3단계 및 A third step of spraying the anionic solution and

탈이온수로 세척하는 제4단계가 1회 사이클로 구성된 분사 방식의 층상자기조립 코팅이 수행되고, 상기 용액 분사 후 세척 단계 동안 상기 시편의 반대면에 진공 흡입되어 양이온성-음이온성 복합소재로 이루어진 박막이 코팅되며, 상기 코팅 과정이 n회차 반복 수행되어 시편 상에 n층 배열되어 박막의 두께 조절이 가능한 배리어 필름의 제조방법을 제공한다. The fourth step of washing with deionized water is a spray-type layered self-assembled coating consisting of one cycle, and after spraying the solution, vacuum suction is performed on the opposite side of the specimen during the washing step to make a thin film made of a cationic-anionic composite material is coated, and the coating process is repeated n times to arrange n layers on the specimen to provide a method of manufacturing a barrier film capable of controlling the thickness of the thin film.

도 3은 본 발명의 분사 방식의 층상자기조립 코팅에 의한 Au 시편상에 MMT-PEI를 10층 코팅한 후 원심분리기 사용 전 후의 표면 사진으로서, 10층의 적층 구조의 코팅을 확인할 수 있다. 3 is a diagram of the present invention; After 10 layers of MMT-PEI were coated on the Au specimen by the spray-type layered self-assembly coating, it is possible to confirm the coating of the 10-layer laminate structure as a photograph of the surface before and after using the centrifuge.

반면에, 종래 침지 방식의 층상자기조립법 코팅에 의한 경우에도 적층 구조의 코팅결과를 확인할 수 있으나[미도시], 동일 적층구조를 완성하기에 소요되는 시간이 종래 침지 방식의 층상자기조립법 코팅의 경우, 1일 이내라면, 본 발명의 분사 방식의 경우에는 2∼3시간내 완성된다. On the other hand, the coating result of the laminated structure can be checked even in the case of the conventional immersion-type layered self-assembly method coating [not shown], but the time required to complete the same laminated structure is reduced in the conventional immersion-type layered self-assembly method coating , if within 1 day, in the case of the spraying method of the present invention, it is completed within 2 to 3 hours.

본 발명에서 사용되는 시편은 평평한 금속, 평평한 폴리머, 다공성의 섬유와 필터 등이 사용될 수 있다. The specimen used in the present invention may be a flat metal, a flat polymer, a porous fiber, a filter, or the like.

구체적으로는, 금, 구리, 알루미늄, 니켈 및 아연으로 이루어진 군에서 선택되는 전도성 기판; 또는 PDMS 또는 PET에서 선택된 폴리머 기판;이 바람직하다. Specifically, a conductive substrate selected from the group consisting of gold, copper, aluminum, nickel and zinc; or a polymer substrate selected from PDMS or PET.

또한, 본 발명의 시편으로서 울, 면, 폴리에스테르 및 유리섬유로 이루어진 군에서 선택된 섬유이 적용될 수 있으며, 상기 섬유 상에 LPEI/PAA(linear polyethylenimine/polyacrylic acid)의 전구층이 형성된 후 분사 방식의 층상자기조립 코팅이 수행될 때 더욱 고르게 코팅될 수 있어 바람직하다. In addition, as the specimen of the present invention, a fiber selected from the group consisting of wool, cotton, polyester and glass fiber may be applied, and after a precursor layer of LPEI/PAA (linear polyethylenimine/polyacrylic acid) is formed on the fiber, a spray-type layered layer When self-assembled coating is performed, it can be coated more evenly, which is preferable.

본 발명의 실시예에서는 바람직하게는 시편으로서 금(Au), 구리(Cu) 및 울 섬유가 선택되어 실시되고 있으나 이에 한정되지는 아니할 것이다. In an embodiment of the present invention, gold (Au), copper (Cu) and wool fibers are preferably selected as specimens, but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 분사 방식의 층상자기조립 코팅에 의한 배리어 필름의 제조방법은 통상 층상자기조립 코팅에 적용되는 양이온성 용액 및 음이온성 용액으로 사용되는 것이라면 특별히 한정되지 않고 적용될 수 있다. The method for producing a barrier film by the spray-type layer self-assembly coating of the present invention is not particularly limited as long as it is used as a cationic solution and an anionic solution that are usually applied to the layer self-assembly coating It can be applied.

구체적으로, 양이온성 용액은 분지형 폴리에틸렌이민, 선형 폴리에틸렌이민, 폴리디알릴디메틸 염화암모늄, 폴리알릴아민 하이드로클로라이드, 폴리-L-라이신, 폴리(아미도아민), 폴리(아미노-코-에스테르), 폴리(2-N,N-디메틸아미노에틸메타크릴레이트) 및 폴리(에틸렌 글리콜-코-2-N,N-디메틸아미노에틸메타크릴레이트)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상의 중합체가 함유된 용액이다. Specifically, the cationic solution is branched polyethyleneimine, linear polyethyleneimine, polydiallyldimethyl ammonium chloride, polyallylamine hydrochloride, poly-L-lysine, poly(amidoamine), poly(amino-co-ester) , poly(2-N,N-dimethylaminoethyl methacrylate) and poly(ethylene glycol-co-2-N,N-dimethylaminoethyl methacrylate) containing at least one polymer selected from the group consisting of is a solution

또한, 음이온성 용액은 몬모릴로나이트, 라포나이트, 사포나이트, 베이델라이트, 질석, 논트로나이트, 헥토라이트 및 플루오로헥토라이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상이 함유된 용액을 사용할 수 있다. In addition, as the anionic solution, a solution containing at least one selected from the group consisting of montmorillonite, laponite, saponite, beidellite, vermiculite, nontronite, hectorite and fluorohectorite may be used.

본 발명의 실시예에서는 양이온성 용액으로서 폴리에틸렌이민(PEI) 함유용액과 음이온성 용액으로 몬모릴로나이트(Montmorillonite, MMT) 함유용액을 사용하여, 시편 상에 MMT/PEI로 구성된 박막으로 코팅된다. In an embodiment of the present invention, using a polyethyleneimine (PEI)-containing solution as a cationic solution and a montmorillonite (MMT)-containing solution as an anionic solution, it is coated with a thin film composed of MMT/PEI on the specimen.

상기 MMT는 클레이 재료의 하나로서, 물에 분산이 용이하며 강도와 열적 안정성이 높아 친환경 코팅 기술로 적용될 수 있으며, 특히, MMT는 판형입자구조를 가지고 있어 MMT와 폴리머 전해질의 결합을 통해 여과, 가스 투과 등에 활용될 수 있다. The MMT is one of the clay materials, and it is easy to disperse in water and has high strength and thermal stability, so it can be applied as an eco-friendly coating technology. It can be used for penetration, etc.

이에, 본 발명의 실시예에서는 MMT/PEI(bi-layer)로 구성된 박막 코팅은 열적 안정성 및 내화성이 우수하다. 또한, 평판 구조로서 그래핀 등의 판상형 마이크로 재료로도 대체될 수 있는 장점이 있다. Accordingly, in the embodiment of the present invention, the thin film coating composed of MMT/PEI (bi-layer) has excellent thermal stability and fire resistance. In addition, as a flat plate structure, there is an advantage that it can be replaced with a plate-shaped micro material such as graphene.

또한, 본 발명의 분사 방식의 층상자기조립 코팅에 의해 얻어진 MMT/PEI 로 구성된 박막 코팅은 실험 조건에 따라 필름 특성을 쉽게 변화시킬 수 있으며 이를 활용하여 강도, 기판과의 접합성 등을 향상시켜 이온 확산 조절에 활용할 수 있다. In addition, the thin film coating composed of MMT/PEI obtained by the spray-type layer self-assembled coating of the present invention can easily change the film properties according to the experimental conditions, and by using this, the strength and adhesion to the substrate are improved by ion diffusion. It can be used for control.

나아가 본 발명은 상기 분사 방식의 층상자기조립 코팅에 의해 얻어진 배리어 필름을 삼전극으로 수행되는 순환전압전류법(cyclic voltammetry)에 따른 물성평가방법을 제공한다. Furthermore, the present invention provides a method for evaluating physical properties according to cyclic voltammetry in which the barrier film obtained by the spray-type layered self-assembly coating is used as a three-electrode.

도 4는 본 발명의 분사 방식의 층상자기조립 코팅에 의해 MMT-PEI가 10층, 15층 및 20층으로 코팅된 Au 시편을 이용하고, 0.2M HCl 용액에 0.25mM 인디고 카르민을 첨가한 전해질에서 순환 전압전류법으로 측정한 결과로서, Au 시편상에 형성된 MMT-PEI 코팅층 수에 따라 투과하는 이온의 양을 조절할 수 있다. 4 is a diagram of the present invention. Using an Au specimen coated with 10, 15 and 20 layers of MMT-PEI by spray-type layer self-assembly coating, and cyclic voltammetry in an electrolyte in which 0.25 mM indigo carmine was added to 0.2 M HCl solution. As a result of the measurement, the amount of penetrating ions can be adjusted according to the number of MMT-PEI coating layers formed on the Au specimen.

구체적으로, 용액 속에 가역적인 산화-환원이 가능한 분자 인디고 카르민(Indigo Carmine)를 넣은 전해질에서 실시예 1∼3에서 MMT-PEI가 코팅된 Au 시편 뒷면에 도체 전극을 배치하고 전기화학적인 방법 (전위주사법)을 활용하여 정량적으로 분석한 결과, Au 시편으로 측정된 전류값을 기준으로 MMT-PEI 코팅층이 증가할수록 전류값이 감소하므로, 물질이 다공성 표면을 지나 도체까지 전달되는 양으로 평가할 수 있다. Specifically, a conductor electrode was placed on the back of the MMT-PEI-coated Au specimen in Examples 1 to 3 in an electrolyte containing indigo carmine, a molecule capable of reversible oxidation-reduction in solution, and electrochemical method ( As a result of quantitative analysis using the potential scanning method), the current value decreases as the MMT-PEI coating layer increases based on the current value measured with the Au specimen, so it can be evaluated as the amount of material transferred through the porous surface to the conductor. .

도 5는 본 발명의 분사 방식의 층상자기조립 코팅에 의한 MMT-PEI가 15층 및 30층 코팅된 Cu 기판을 준비하고, 0.1mol/L 농도의 NaCl 전해질 용액에서 순환 전압전류법으로 측정한 결과이고, 금속의 산화반응이 활발하게 일어날수록 전해질의 양이온이 작업 전극에 접근하여 전자를 얻는 환원 반응이 활발하게 일어나기 때문에 MMT-PEI 코팅층 수가 많을수록 전류값이 작아진다. 이상으로부터 Cu 기판상에 MMT-PEI 코팅층의 전기화학적 거동을 확인함으로써, Cu 기판의 부식 정도를 확인할 수 있다. 5 is a diagram of the present invention. 15 and 30 layer MMT-PEI coated Cu substrates by spray-type layer self-assembly coating were prepared, and the results were measured by cyclic voltammetry in 0.1 mol/L NaCl electrolyte solution, and oxidation reaction of metal As the number of MMT-PEI coating layers increases, the current value decreases as the number of MMT-PEI coating layers increases. From the above, by confirming the electrochemical behavior of the MMT-PEI coating layer on the Cu substrate, the degree of corrosion of the Cu substrate can be confirmed.

본 발명의 분사 방식의 층상자기조립 코팅에 의해 제조된 배리어 필름은 삼전극으로 수행되는 순환전압전류법에 따라 물질 전달의 제어 및 부식의 억제 활용할 수 있는 물성평가방법을 제공할 수 있다.The barrier film produced by the spray-type layer self-assembly coating of the present invention can provide a property evaluation method that can be utilized to control mass transfer and suppress corrosion according to the cyclic voltammetry performed with three electrodes.

따라서, 본 발명의 분사 방식의 층상자기조립 코팅에 의해 제조된 배리어 필름은 부식 억제가 필요한 금속 부품 또는 물질 전달 제어가 요구되는 필터류에 적용할 수 있다.Therefore, the barrier film produced by the spray-type self-assembled coating of the present invention can be applied to metal parts requiring corrosion inhibition or filters requiring mass transfer control.

또한, 본 발명의 분사 방식의 층상자기조립 코팅에 의해 제조된 배리어 필름은 공기중 수분 이동에 영향을 미쳤고 평형상태의 습도를 조절할 수 있다. 따라서 MMT가 두껍게 쌓일수록 공기 중 수증기 이동을 많이 방해한다. In addition, the barrier film produced by the spray-type self-assembled coating of the present invention has an effect on the movement of moisture in the air and can control the humidity in the equilibrium state. Therefore, the thicker the MMT is, the more it impedes the movement of water vapor in the air.

그를 뒷받침하는 실험결과는 도 6은 본 발명의 분사 방식의 층상자기조립법 코팅에 의해 울 섬유상에 MMT-PEI 코팅 및 LPEI/PAA를 60층 코팅한 후 MMT/PEI를 코팅한 경우의 표면 사진을 나타낸 것이다. 즉, 상기 LPEI/PAA는 평평하지 않은 울 섬유에 먼저 적용된 전구층이며, 상기 전구층 형성 이후 MMT-PEI 코팅된 경우, 더욱 고르게 코팅됨을 확인할 수 있다. The experimental results supporting it are shown in FIG. 6 of the present invention. It shows a photograph of the surface when MMT/PEI was coated after 60 layers of MMT-PEI coating and LPEI/PAA were coated on wool fibers by spray-type layered self-assembly method coating. That is, the LPEI/PAA is a precursor layer first applied to non-flat wool fibers, and when MMT-PEI is coated after the precursor layer is formed, it can be seen that the LPEI/PAA is coated more evenly.

도 7은 상기 조건별 코팅에 대하여 표면 원소성분 분석결과로서, MMT의 구성원소 중의 하나인 규소는 코팅층 수가 늘어날수록 증가하였으며, 울 섬유의 성분인 황은 감소하였다. 7 is a result of surface element component analysis for the coating for each condition. Silicon, one of the constituent elements of MMT, increased as the number of coating layers increased, and sulfur, a component of wool fibers, decreased.

또한, 도 8은 상기 조건별 코팅에 대하여 공기 중 습도 변화를 측정한 결과이며, 본 발명의 분사 방식의 층상자기조립 코팅에 의한 배리어 필름은 공기중 수분 이동에 영향을 미쳤고 평형상태의 습도를 조절할 수 있다[도 8]. In addition, Figure 8 is a result of measuring the change in humidity in the air for the coating for each condition, the barrier film by the spray-type layer self-assembled coating of the present invention affects the movement of moisture in the air and adjusts the humidity in the equilibrium state can [ FIG. 8 ].

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples.

본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. These examples are for explaining the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

<실시예 1> <Example 1 >

도 1에 도시된 바와 같이 수행하였으며, 전도성 기판으로서 Au 시편을 사용하고, 상기 기판과 노즐사이의 거리가 25cm 로 고정하고, 상기 시편에 양이온(PEI) 용액을 0.2㎖/s로 5초간 분사하고 0.2㎖/s의 분사량의 탈 이온수로 10초간 세척하였다. 세척 이후에 음이온(MMT) 용액을 0.2㎖/s로 5초간 이용하여 분사하고, 탈 이온수로 10초간 세척하여 1층을 형성하였다. 상기 용액을 분사하고 세척하는 과정 내내 진공 펌프를 활용하여 시편에 분사방향 반대편에서 공기를 빨아드려 층상자기조립법으로 적층되도록 하였다. 1, an Au specimen was used as a conductive substrate, the distance between the substrate and the nozzle was fixed to 25 cm, and a cation (PEI) solution was sprayed to the specimen at 0.2 ml/s for 5 seconds, and It was washed for 10 seconds with deionized water at a spray rate of 0.2 ml/s. After washing, an anion (MMT) solution was sprayed at 0.2 ml/s for 5 seconds, and washed with deionized water for 10 seconds to form a first layer. During the process of spraying and washing the solution, a vacuum pump was used to suck air from the opposite side of the spraying direction to the specimen so that it was laminated by a layered self-assembly method.

상기 공정을 반복하여 Au 시편상에 10층의 MMT-PEI 코팅층을 형성하였다. The above process was repeated to form a 10-layer MMT-PEI coating layer on the Au specimen.

<실시예 2> <Example 2 >

Au 시편상에 15층의 MMT-PEI 코팅층을 형성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. Except for forming a 15-layer MMT-PEI coating layer on the Au specimen, the same procedure as in Example 1 was performed.

<실시예 3> <Example 3 >

Au 시편상에 20층의 MMT-PEI 코팅층을 형성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. Except for forming a 20-layer MMT-PEI coating layer on the Au specimen, the same procedure as in Example 1 was performed.

<실시예 4> <Example 4 >

도 1에 도시된 바와 같이 수행하였으며, 전도성 기판으로서 Cu 기판을 사용하고, 15층의 적층 구조로 MMT-PEI를 코팅한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 1, except that a Cu substrate was used as a conductive substrate and MMT-PEI was coated in a 15-layer laminate structure, the same procedure as in Example 1 was performed.

<실시예 5> <Example 5 >

전도성 기판으로서 Cu 기판을 사용하고, 30층의 적층 구조로 MMT-PEI를 코팅한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. The same procedure as in Example 1 was performed, except that a Cu substrate was used as the conductive substrate and MMT-PEI was coated in a 30-layer stacked structure.

<실시예 6∼7> <Examples 6-7 >

도 1에 도시된 바와 같이 수행하였으며, 울 섬유 상에 MMT-PEI 코팅을 수행하되, (가) MMT-PEI를 5층 코팅하고, (나) MMT-PEI를 10층 코팅하였다. 1, MMT-PEI coating was performed on wool fibers, (A) MMT-PEI was coated in 5 layers, (B) MMT-PEI was coated in 10 layers.

<실시예 8∼9> <Examples 8-9 >

상기 실시예 6의 시편으로서, 울 섬유에, LPEI/PAA(linear polyethylenimine/polyacrylic acid)의 전구층을 형성한 후, MMT-PEI 코팅하되, (다) 울 섬유 상에 LPEI/PAA를 60층 코팅한 후에 MMT/PEI를 5층 코팅하고, (라) 울 섬유 상에 LPEI/PAA를 60층 코팅한 후에 MMT/PEI를 10층 코팅하였다.As the specimen of Example 6, after forming a precursor layer of LPEI/PAA (linear polyethylenimine/polyacrylic acid) on the wool fiber, MMT-PEI coating, (C) 60 layers of LPEI/PAA coating on the wool fiber After that, 5 layers of MMT/PEI were coated, and (D) 60 layers of LPEI/PAA were coated on the wool fiber, and then 10 layers of MMT/PEI were coated.

이때, 상기 LPEI(linear polyethylenimine, Mw = 25,000 g/mol)과 PAA(polyacrylic acid, Mw = 250,000 g/mol, 35w%)을 이용하였고, 증착을 위하여 각각 lPEI 용액(0.5g/L)와 PAA용액(0.5g/L)을 1M HCl 수용액과 1M KOH를 이용하여 pH 농도를 조절하였다. 또한 pH 4의 MMT용액(1 wt. %)과 PEI용액(0.1 wt.%)을 증착에 사용하였다. At this time, the LPEI (linear polyethylenimine, Mw = 25,000 g/mol) and PAA (polyacrylic acid, Mw = 250,000 g/mol, 35w%) were used, and for deposition, lPEI solution (0.5 g/L) and PAA solution, respectively. (0.5 g/L) was adjusted to pH concentration using 1M HCl aqueous solution and 1M KOH. In addition, a pH 4 MMT solution (1 wt. %) and a PEI solution (0.1 wt. %) were used for deposition.

<실험예 1> 물성평가 1<Experimental Example 1> Physical property evaluation 1

상기 실시예 1에서 분사 층상자기조립법에 의해 제조된 Au 시편상에 10층의 MMT-PEI 코팅에 대하여, 장비(Veeco사의 Dectak 150)를 활용하여 두께와 거칠기를 측정하였고, 전계방사형 주사현미경(FE-SEM, Hitachi High Technology사의 S-4800)을 활용하여 증착 여부, 형태 등을 관찰하였다. For the 10-layer MMT-PEI coating on the Au specimen prepared by the spray layer self-assembly method in Example 1, the thickness and roughness were measured using the equipment (Veeco's Dectak 150), and a field emission scanning microscope (FE) -SEM, Hitachi High Technology's S-4800) was used to observe the deposition and shape.

도 3은 본 발명의 분사 방식의 층상자기조립 코팅에 의한 Au 시편상에 MMT-PEI를 10층 코팅한 후 원심분리기 사용 전 후의 표면 사진을 나타낸 것이다. 3 is a diagram of the present invention; 10 layers of MMT-PEI were coated on the Au specimen by the spray-type layered self-assembly coating, and the surface photographs before and after using the centrifuge are shown.

그 결과, 본 발명의 분사 방식의 층상자기조립 코팅에 의해 Au 시편에 MMT-PEI 코팅이 10층이 적층된 층상구조가 원만히 형성됨이 확인되었다. As a result, it was confirmed that the layered structure in which 10 layers of MMT-PEI coating were laminated on the Au specimen was smoothly formed by the spray-type layered self-assembly coating of the present invention.

반면에, 종래 침지 방식의 층상자기조립법 코팅에 의한 경우에도 적층구조를 확인하였으나, 동일 적층구조를 완성하기에 소요되는 시간이 종래 침지 방식의 층상자기조립법 코팅의 경우, 1일 이내라면, 본 발명의 분사 방식의 경우에는 2∼3시간내 완성된다. On the other hand, although the laminated structure was checked even by the conventional immersion-type layered self-assembly method coating, the time required to complete the same laminated structure is within one day in the case of the conventional immersion-type layered self-assembly method coating, the present invention In the case of the spray method, it is completed within 2-3 hours.

<실험예 2> 전기화학적 평가 1<Experimental Example 2> Electrochemical evaluation 1

상기 실시예 1∼3에서 분사 층상자기조립법에 의해 MMT-PEI이 10층, 15층 및 20층 코팅된 Au 시편을 준비하고, 순환 전압전류법(cyclic voltammetry, CV)으로 측정하여 전류 전위 곡선을 분석하였다. 본 순환 전압전류법을 통해 박막의 전기화학적 활성도와 저장 전하량, 산화-환원에 관한 정보를 얻을 수 있다. In Examples 1 to 3, 10, 15, and 20 layer MMT-PEI coated Au specimens were prepared by the spray layer self-assembly method, and the current potential curve was measured by cyclic voltammetry (CV). analyzed. Through this cyclic voltammetry, information on the electrochemical activity of the thin film, the amount of stored charge, and oxidation-reduction can be obtained.

CV 측정은 3전극법을 사용하여 수행하되, 작업 전극에는 백금기판, 상대전극에는 금(gold) 기판에 상기 시편인 실시예 1∼3에서 분사 층상자기조립법에 의해 MMT-PEI 코팅 한 시편을 꽂아 측정하였다. 전해질은 0.2 mol HCl 수용액을 사용하였고, 이온 투과율을 확인하기 위해 0.25mM 인디고 카르민(indigo carmine)을 첨가하였다. 또한 10mV/s의 속도(scan rate)로 0.3∼0.3[V]의 전압 범위에서 측정하였다. 사용한 전극의 면적은 1.2㎠으로 그래프에서 y축의 값을 단위면적당 전류의 값으로 표기하였다.CV measurement is performed using the three-electrode method, but the MMT-PEI-coated specimen is inserted by the spray layer self-assembly method in Examples 1 to 3, which is the above specimen, on a platinum substrate for the working electrode and a gold substrate for the counter electrode. did. As the electrolyte, 0.2 mol HCl aqueous solution was used, and 0.25 mM indigo carmine was added to check the ion permeability. In addition, it was measured in a voltage range of 0.3 to 0.3 [V] at a scan rate of 10 mV/s. The area of the electrode used was 1.2 cm2, and the value of the y-axis in the graph was expressed as the value of the current per unit area.

상기 인디고 카르민은 산화-환원 지시약으로서, 기준 전극에 전압을 걸어주면 작업 전극 아래 부분에서 산화 환원 반응이 일어나고 이때 흐르는 전류를 상대 전극에서 읽어준다. 산화 환원 피크는 전압을 변화시키면서 그에 따라 발생하는 전류가 최대가 되는 지점을 뜻하며 금속 기판은 인디고 카르민 이온과 반응하여 1.8[V] potential에서 환원 피크가 발생하고 1.2[V]의 potential에서 산화 피크가 발생한다. 인디고 카르민의 산화 환원 반응은 가역적인 반응이지만 반응 물질들이 전극 표면에 남아 분석 물질이 줄어들기 때문에 산화 피크와 환원 피크의 크기에 약간의 차이가 있다. The indigo carmine is an oxidation-reduction indicator. When a voltage is applied to the reference electrode, a redox reaction occurs under the working electrode, and the current flowing at this time is read from the counter electrode. The redox peak refers to the point at which the current generated by changing the voltage becomes the maximum. The metal substrate reacts with the indigo carmine ion to generate a reduction peak at 1.8 [V] potential and an oxidation peak at 1.2 [V] occurs Although the redox reaction of indigo carmine is a reversible reaction, there is a slight difference in the size of the oxidation peak and the reduction peak because the reactants remain on the electrode surface and the analyte decreases.

그 결과를 하기 표 1에 기재하고 도 4에 도시하였다. The results are described in Table 1 below and shown in FIG. 4 .

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 인디고 카르민 이온이 층상자기조립(LBL) 코팅에 의한 박막에 침투하지 못하면 작업 전극인 금속 기판으로 접근할 수 없어 산화 환원 반응이 일어나지 않는다. If the indigo carmine ions do not penetrate into the thin film by layer self-assembly (LBL) coating, they cannot access the metal substrate, which is the working electrode, so that the redox reaction does not occur.

상기 표 1 및 도 4의 결과, 층 수에 따라 산화 환원 전류가 다르게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 특히 층수가 많을수록 인디고 카르민 이온은 층상자기조립(LBL) 코팅에 침투하는 것이 어렵기 때문에 이온 투과율이 낮아진다. 따라서 금속 기판에서 반응하는 이온의 수가 줄어 산화 환원 피크의 크기가 점차 작아지는 것을 확인하였다. As a result of Table 1 and FIG. 4, it can be seen that the redox current is different depending on the number of layers. In particular, as the number of layers increases, it is difficult for indigo carmine ions to penetrate into the layered self-assembly (LBL) coating, thereby lowering the ion permeability. Therefore, it was confirmed that the size of the redox peak gradually decreased as the number of ions reacting on the metal substrate decreased.

특히, 20층 이상의 코팅에서는 산화 환원 반응이 거의 일어나지 않는 것을 확인하였다. In particular, it was confirmed that oxidation-reduction reaction hardly occurred in the coating of 20 or more layers.

이에 더불어 코팅이 높은 산성을 띄는 전해질 속에서 반복적인 전기 화학적 자극을 받았을 때의 안정성을 평가하기 위하여, 50층까지 커브의 변화 추세를 조사해 본 결과, 30층 이후부터 반응 전위와 반응 전류가 거의 변화하지 않고 안정화되었고 산화 환원 피크의 크기가 마이크로 단위로 나타나며 전류가 거의 흐르지 않았다. In addition, in order to evaluate the stability of the coating when subjected to repeated electrochemical stimulation in a highly acidic electrolyte, the change trend of the curve up to the 50th layer was investigated. As a result, the reaction potential and the reaction current almost changed after the 30th layer. It was stabilized without any change, and the size of the redox peak appeared in micro units, and almost no current flowed.

이러한 실험결과를 통하여 MMT-PEI 코팅이 층수에 따라 이온 투과율을 조절할 수 있으며 전기 화학적으로 안정한 성능을 가지고 있음을 판단할 수 있다. Through these experimental results, it can be determined that the MMT-PEI coating can control the ion permeability according to the number of layers and has electrochemically stable performance.

이상으로부터, 상기 순환 전압전류법(cyclic voltammetry)으로 측정하여 전류 전위 곡선을 분석한 결과로부터, Au 시편상에 형성된 MMT-PEI 코팅층 수에 따라 투과하는 이온의 양을 조절할 수 있음을 확인하였다. From the above, it was confirmed that the amount of penetrating ions can be adjusted according to the number of MMT-PEI coating layers formed on the Au specimen from the results of analyzing the current potential curve by measuring by the cyclic voltammetry.

따라서, 평평한 면에 적층된 MMT 코팅의 물질 전달 평가는 금속기판을 활용하여 위와 동일한 전기화학적인 분석법을 통해 물질전달을 평가할 수 있다. Therefore, the mass transfer evaluation of the MMT coating laminated on a flat surface can be evaluated through the same electrochemical analysis method as above using a metal substrate.

<실험예 3> 전기화학적 평가 2<Experimental Example 3> Electrochemical evaluation 2

상기 실시예 4∼5에서 제조된 Cu 기판상에 15층 및 30층의 MMT-PEI 코팅을 형성한 후, 순환 전압전류법(cyclic voltammetry)으로 측정하여 전류 전위 곡선을 분석하였다. 이때, 인디고 카르민 이온보다 크기가 작은 이온에 대한 투과를 조사하기 위해서 0.1mol/L 농도의 NaCl 용액에서 층 수에 따른 구리 기판의 부식 정도를 살펴보았다.After 15 and 30 MMT-PEI coatings were formed on the Cu substrates prepared in Examples 4 to 5, the current potential curve was analyzed by measuring by cyclic voltammetry. At this time, in order to investigate the permeation of ions smaller in size than indigo carmine ions, the degree of corrosion of the copper substrate according to the number of layers in 0.1 mol/L NaCl solution was examined.

그 결과를 하기 표 2에 기재하고 도 5에 도시하였다. The results are described in Table 2 below and shown in FIG. 5 .

Figure pat00002
Figure pat00002

그 결과, 금속의 산화반응이 활발하게 일어날수록 전해질의 양이온이 작업 전극에 접근하여 전자를 얻는 환원 반응이 활발하게 일어나기 때문에 층 수가 많을수록 전류값(current peak)가 작아지는 결과를 확인하였다. As a result, it was confirmed that the more active the oxidation reaction of the metal, the more active the reduction reaction in which the positive ions of the electrolyte approach the working electrode to obtain electrons. Therefore, as the number of layers increases, the current peak decreases.

금속의 부식 측면에서 실험횟수(cycle) 수가 커질수록 전류값이 증가하고 층 수가 커질수록 전류값이 감소하는 결과를 확인하였다. 이를 정량화하여 나타냄으로써 실험 조건에 따라 이온 투과를 조절할 수 있다. In terms of corrosion of metal, it was confirmed that the current value increased as the number of cycles increased, and the current value decreased as the number of layers increased. By quantifying this, it is possible to control ion permeation according to experimental conditions.

이러한 결과는 종래 침지 방식의 층상자기조립법 코팅에 의해 확인된 효과이며, 분사 방식의 층상자기조립 코팅을 통해서도 같은 효과를 기대할 수 있다. These results are the effects confirmed by the conventional immersion-type layer-by-layer self-assembly coating, and the same effect can be expected through the spray-type layer-by-layer self-assembly coating.

<실험예 4> 물성평가 2<Experimental Example 4> Physical property evaluation 2

1. 몰포로지 관찰 1. Morphology Observation

상기 실시예 6에서 분사 방식의 층상자기조립법에 의해 Au 시편상에 형성된 MMT-PEI 코팅층에 대하여, 장비(Veeco사의 Dectak 150)를 활용하여 두께와 거칠기를 측정하였고, 전계방사형 주사현미경(FE-SEM, Hitachi High Technology사의 S-4800)을 활용하여 증착 여부, 형태 등을 관찰하였다. For the MMT-PEI coating layer formed on the Au specimen by the spray-type layered self-assembly method in Example 6, the thickness and roughness were measured using equipment (Veeco's Dectak 150), and a field emission scanning microscope (FE-SEM) , Hitachi High Technology's S-4800) was used to observe the deposition, shape, etc.

그 결과, 도 6에 Au 시편에 MMT-PEI 코팅이 층상구조로 적층되었음을 확인하였고, MMT의 판형구조로 인해 넓은 막과 같은 모습의 코팅이 형성되었다. 특히, LPEI/PAA를 60layer 코팅한 후에 MMT/PEI를 코팅할 경우, 더욱 고르게 코팅됨을 확인하였다. As a result, it was confirmed that the MMT-PEI coating was laminated in a layered structure on the Au specimen in FIG. 6 , and a coating with a wide film-like appearance was formed due to the plate-shaped structure of MMT. In particular, when coating MMT/PEI after coating 60 layers of LPEI/PAA, it was confirmed that the coating was more even.

2. 성분 변화 분석 2. Component Change Analysis

상기 실시예 6에서 제조된 (가), (나), (다), (라) 조건별 표면에 원소성분을 분석하였다. Elemental components were analyzed on the surfaces prepared in Example 6 for each condition (A), (B), (C), and (D).

그 결과, MMT의 구성원소 중의 하나인 규소는 층 수가 늘어남에 따라 증가하였으며 반면에, 울 섬유의 성분인 황은 감소하는 결과를 확인하였다. As a result, it was confirmed that silicon, one of the constituent elements of MMT, increased as the number of layers increased, while sulfur, a component of wool fibers, decreased.

3. 공기중 습도변화를 측정 3. Measure changes in humidity in the air

상기 실시예 6에서 제조된 (가), (나), (다), (라) 조건별 시간경과에 따라 공기 중 습도변화를 측정하였다. Changes in humidity in the air were measured according to the passage of time for each condition (A), (B), (C), and (D) prepared in Example 6.

구체적으로는, 각 시편의 수분 전달 조절능력을 측정하기 위해서 3L 크기의 밀폐된 2개의 챔버를 제작하고 각각의 챔버를 관으로 연결하고, 한쪽 챔버에 습도를 100%로 맞추고 관 중심에 시편을 끼운 후 반대편 챔버에 진공펌프를 연결하여 관을 통해 수증기가 이동하도록 하였다. 100%로 맞추었던 챔버의 습도변화를 20초 간격으로 측정하였다. Specifically, in order to measure the moisture transfer control ability of each specimen, two sealed chambers of 3L size were made, each chamber was connected with a tube, humidity was set to 100% in one chamber, and the specimen was inserted in the center of the tube. Then, a vacuum pump was connected to the opposite chamber to allow water vapor to move through the tube. The humidity change of the chamber set to 100% was measured at 20 second intervals.

습도변화가 시작되어 200초 후에서의 습도를 비교해보면 순수한 울 섬유는 평형습도에 가까운 57.8%이고, (가), (다)에서 MMT-PEI 5층 코팅한 시편의 경우 각각 66.5%, 73.6%로 평형습도와의 차이를 보였다. Comparing the humidity after 200 seconds from the start of the humidity change, the pure wool fiber is 57.8%, which is close to the equilibrium humidity, and in the case of the specimen coated with MMT-PEI 5 layers in (A) and (C), 66.5% and 73.6%, respectively. showed a difference with the equilibrium humidity.

또한, (나), (라)에서 MMT-PEI 10층 코팅한 시편의 경우 각각 76%, 78.5%로 평형습도와 큰 차이를 보였다. In addition, in (B) and (D), the specimens coated with 10 layers of MMT-PEI were 76% and 78.5%, respectively, showing a significant difference from the equilibrium humidity.

이상의 결과로부터, MMT와 PEI를 이용해 만든 층상자기조립법 코팅은 공기중 수분 이동에 영향을 미쳤고 평형상태의 습도를 조절할 수 있다. 따라서 MMT가 두껍게 쌓일수록 공기 중 수증기 이동을 많이 방해한다고 할 수 있다. From the above results, the layered self-assembly method coating made using MMT and PEI affected the moisture movement in the air and can control the humidity in the equilibrium state. Therefore, it can be said that the thicker the MMT is, the more it hinders the movement of water vapor in the air.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.In the above, the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, but it is obvious to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the scope of the technical spirit of the present invention, and it is natural that such variations and modifications belong to the appended claims.

Claims (7)

시편 상에 양이온성 용액을 분사하는 제1단계,
탈이온수로 세척하는 제2단계,
음이온성 용액을 분사하는 제3단계 및
탈이온수로 세척하는 제4단계가 1회 사이클로 구성된 분사 방식의 층상자기조립 코팅이 수행되고, 상기 용액 분사 후 세척 단계 동안 상기 시편의 반대면에 진공 흡입되어 양이온성-음이온성 복합소재로 이루어진 박막이 코팅되며,
상기 코팅이 n회차 반복 수행에 의해 시편 상에 n층 배열되어 박막의 두께 조절이 가능한 배리어 필름의 제조방법.
A first step of spraying a cationic solution on the specimen,
a second step of washing with deionized water;
A third step of spraying the anionic solution and
The fourth step of washing with deionized water is a spray-type layered self-assembled coating consisting of one cycle, and after spraying the solution, vacuum suction is performed on the opposite side of the specimen during the washing step to make a thin film made of a cationic-anionic composite material is coated,
A method of manufacturing a barrier film in which the coating is arranged in n layers on the specimen by repeating n times to control the thickness of the thin film.
제1항에 있어서, 상기 시편이 금, 구리, 알루미늄, 니켈 및 아연으로 이루어진 군에서 선택되는 전도성 기판; 또는 PDMS 또는 PET에서 선택된 폴리머 기판;인 것을 특징으로 하는 배리어 필름의 제조방법.According to claim 1, wherein the specimen is a conductive substrate selected from the group consisting of gold, copper, aluminum, nickel and zinc; or a polymer substrate selected from PDMS or PET. 제1항에 있어서, 상기 시편이 울, 면, 폴리에스테르 및 유리섬유로 이루어진 군에서 선택된 섬유인 것을 특징으로 하는 배리어 필름의 제조방법.The method of claim 1, wherein the specimen is a fiber selected from the group consisting of wool, cotton, polyester and glass fiber. 제3항에 있어서, 상기 섬유 상에 LPEI/PAA(linear polyethylenimine/polyacrylic acid)의 전구층이 형성된 것을 특징으로 하는 배리어 필름의 제조방법.The method of claim 3, wherein a precursor layer of LPEI/PAA (linear polyethylenimine/polyacrylic acid) is formed on the fiber. 제1항에 있어서, 상기 양이온성 용액이 분지형 폴리에틸렌이민, 선형 폴리에틸렌이민, 폴리디알릴디메틸 염화암모늄, 폴리알릴아민 하이드로클로라이드, 폴리-L-라이신, 폴리(아미도아민), 폴리(아미노-코-에스테르), 폴리(2-N,N-디메틸아미노에틸메타크릴레이트) 및 폴리(에틸렌 글리콜-코-2-N,N-디메틸아미노에틸메타크릴레이트)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상의 중합체가 함유된 용액인 것을 특징으로 하는 배리어 필름의 제조방법.2. The method of claim 1, wherein the cationic solution is branched polyethyleneimine, linear polyethyleneimine, polydiallyldimethyl ammonium chloride, polyallylamine hydrochloride, poly-L-lysine, poly(amidoamine), poly(amino- At least one selected from the group consisting of co-ester), poly(2-N,N-dimethylaminoethyl methacrylate) and poly(ethylene glycol-co-2-N,N-dimethylaminoethyl methacrylate) A method for producing a barrier film, characterized in that it is a solution containing a polymer. 제1항에 있어서, 상기 음이온성 용액이 몬모릴로나이트, 라포나이트, 사포나이트, 베이델라이트, 질석, 논트로나이트, 헥토라이트 및 플루오로헥토라이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상이 함유된 용액인 것을 특징으로 하는 배리어 필름의 제조방법. The method according to claim 1, wherein the anionic solution is a solution containing at least one selected from the group consisting of montmorillonite, laponite, saponite, beidellite, vermiculite, nontronite, hectorite, and fluorohectorite. Method for producing a barrier film, characterized in that. 제1항의 분사 방식의 층상자기조립 코팅에 의해 얻어진 배리어 필름을 삼전극으로 수행되는 순환전압전류법에 따른 배리어 필름의 물성평가방법.A method for evaluating the properties of a barrier film according to the cyclic voltammetry method in which the barrier film obtained by the spray-type layered self-assembly coating of claim 1 is used as a three-electrode.
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