KR20210147688A - Nanocomposites and curable compositions containing the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a nanocomposite and an epoxy resin curable composition using the same, and more specially provides a novel nanocomposite using particles containing carbon and metal and a metal-organic framework, and relates to an epoxy resin curable composition capable of manufacturing an epoxy cured product having improved thermal properties, mechanical properties, and storage safety by including the novel nanocomposite. The nanocomposite of the present invention includes a particulate core containing carbon and metal, and a shell prepared by coating a metal-organic framework (MOF) on the surface of the core.

Description

나노복합체 및 이를 함유하는 경화성 조성물 {Nanocomposites and curable compositions containing the same} Nanocomposites and curable compositions containing the same}

본 발명은 나노복합체 및 이를 함유하는 경화성 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열적특성, 기계적 물성 및 저장 안전성이 향상된 에폭시 경화물을 제조할 수 있는 나노 복합체형 에폭시 경화 촉진제 및 이를 함유하는 경화성 에폭시 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a nanocomposite and a curable composition containing the same, and more particularly, a nanocomposite type epoxy curing accelerator capable of producing an epoxy cured product with improved thermal properties, mechanical properties and storage safety, and a curable epoxy composition containing the same is about

에폭시 수지는 대표적인 열경화성 수지로 통상적으로 에폭시 수지, 경화제, 촉진제의 혼합물을 일액형 에폭시경화 시스템으로 칭한다. 에폭시는 경화제와 반응하여 3차원의 망상구조를 형성함으로써 높은 기계적인 물성을 나타낸다. 하지만 높은 기계적인 물성에도 불구하고 유리와 같은 취성(brittleness)을 가져 충격에 약한 단점이 있다. Epoxy resin is a typical thermosetting resin, and a mixture of an epoxy resin, a curing agent, and an accelerator is commonly referred to as a one-component epoxy curing system. Epoxy shows high mechanical properties by reacting with a curing agent to form a three-dimensional network structure. However, despite high mechanical properties, it has the same brittleness as glass and is weak against impact.

이를 보완하기 위해, 고무 성질의 첨가제를 사용할 수 있으나 에폭시 일액형 경화 시스템에서는 에폭시와 경화제가 한 매트릭스(matrix) 상에 존재하기 때문에 화학적인 안정성에서 완전히 자유롭다고 볼 수 없다. 에폭시 일액형 경화 시스템에서의 저장 안정성에 관한 문제는 다뤄지지 않고 있으며 이는 산업 현장에서의 편의와 경제적인 이유로 반드시 해결되어야 할 문제 중 하나이다. To compensate for this, a rubbery additive may be used, but in an epoxy one-component curing system, since the epoxy and the curing agent exist in one matrix, it cannot be considered completely free from chemical stability. The storage stability issue in the epoxy one-component curing system is not addressed, and this is one of the issues that must be solved for convenience and economical reasons in the industrial field.

이를 위해, 본 발명자는 대한민국 등록특허 제10-1907419호를 통해 에폭시수지용 경화 촉진제 및 이를 이용한 에폭시 조성물을 제안한 바 있다. 이와 같은 에폭시수지용 경화 촉진제는 제올라이트형 이미다졸레이트 구조체(zeolitic imidazolate framework)를 포함하여 저장 안정성이 우수하고 고온에서 촉매효과를 가지는 에폭시 조성물을 제공할 수 있도록 한다.To this end, the present inventor has proposed a curing accelerator for an epoxy resin and an epoxy composition using the same through Korean Patent Registration No. 10-1907419. Such a curing accelerator for an epoxy resin includes a zeolitic imidazolate framework to provide an epoxy composition having excellent storage stability and a catalytic effect at high temperatures.

그러나, 이와 같은 종래의 에폭시 조성물은 반도체, 우주항공, 자동차 산업 등과 같은 최첨단 산업의 코팅 및 접착 시스템에서 응용하기에는 열적안정도와 전단강도가 충분하지 않으며, 더욱더 우수한 저장 안정성이 요구되고 있다.However, such a conventional epoxy composition does not have sufficient thermal stability and shear strength for application in coating and adhesion systems in cutting-edge industries such as semiconductors, aerospace, automobile industries, etc., and further excellent storage stability is required.

대한민국 등록특허 제10-1907419호Republic of Korea Patent Registration No. 10-1907419

본 발명의 목적은 열적 특성, 기계적 물성 및 저장 안전성이 향상된 에폭시 경화물을 제조할 수 있는 나노 복합체 및 이를 함유하는 경화성 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a nanocomposite capable of preparing an epoxy cured product having improved thermal properties, mechanical properties and storage safety, and a curable composition containing the same.

본 발명에 따른 나노복합체는 탄소 및 금속을 함유하는 입자상의 코어 및 코어의 표면에 금속유기골격체(Metal-Organic Framework, MOF)로 코팅된 쉘을 포함한다.The nanocomposite according to the present invention includes a particle-like core containing carbon and metal, and a shell coated with a metal-organic framework (MOF) on the surface of the core.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노복합체에 있어, 탄소는 구형 탄소계 화합물일 수 있다.In the nanocomposite according to an embodiment of the present invention, carbon may be a spherical carbon-based compound.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노복합체에 있어, 금속유기골격체는 제올라이트형 이미다졸레이트 구조체(zeolitic imidazolate framework)를 포함할 수 있다.In the nanocomposite according to an embodiment of the present invention, the metal-organic framework may include a zeolitic imidazolate framework.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노복합체에 있어, 금속은 은, 금, 구리, 알루미늄, 백금, 팔라듐, 니켈 및 철 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.In the nanocomposite according to an embodiment of the present invention, the metal may include at least one selected from silver, gold, copper, aluminum, platinum, palladium, nickel, and iron.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노복합체에 있어, 코어 내부의 금속 함량이 코어 표면의 금속 함량보다 더 높은 나노복합체.In the nanocomposite according to an embodiment of the present invention, the metal content inside the core is higher than the metal content on the surface of the core.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노복합체에 있어, 나노복합체의 표면은 입자상의 금속유기골격체로 코팅된 표면 영역과 코어의 노출된 표면 영역으로 이루어지는 나노복합체.In the nanocomposite according to an embodiment of the present invention, the surface of the nanocomposite includes a surface area coated with a particulate metal-organic framework and an exposed surface area of the core.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노복합체에 있어, 나노복합체는 풀러렌 100중량부에 대하여 금속 10 내지 350중량부, 금속유기골격체 100 내지 3000중량부를 포함할 수 있다.In the nanocomposite according to an embodiment of the present invention, the nanocomposite may include 10 to 350 parts by weight of a metal and 100 to 3000 parts by weight of a metal-organic framework based on 100 parts by weight of fullerene.

또한, 본 발명은 상술한 나노복합체를 포함하는 에폭시 경화 촉진제를 제공한다.In addition, the present invention provides an epoxy curing accelerator comprising the above-described nanocomposite.

또한, 본 발명은 나노복합체 제조방법을 제공하며, 상기 나노복합체 제조방법은 탄소체 입자에 금속을 코팅하여 코어를 제조하는 제1단계; 코어의 표면에 쉘을 형성할 수 있도록 금속유기골격체(Metal-Organic Framework, MOF)를 코팅하는 제2단계;를 포함한다.In addition, the present invention provides a nanocomposite manufacturing method, the nanocomposite manufacturing method comprising: a first step of manufacturing a core by coating a metal on carbon particles; and a second step of coating a metal-organic framework (MOF) to form a shell on the surface of the core.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노복합체 제조방법에 있어, 제1단계는 탄소체 입자 : 금속 전구체를 1:2 내지 1:10 중량비로 용매에 투입 및 혼합하여 제1반응 용액을 수득하는 단계와, 제1반응 용액에 물을 첨가한 후 교반하여 코어를 수득하는 단계를 포함할 수 있다.In the method for manufacturing a nanocomposite according to an embodiment of the present invention, the first step is to obtain a first reaction solution by introducing and mixing carbon particles: metal precursor in a solvent in a weight ratio of 1:2 to 1:10; , adding water to the first reaction solution and then stirring to obtain a core.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노복합체 제조방법에 있어, 제2단계는 코어가 제1용매에 분산된 제1용액에 금속유기골격체가 제2용매에 분산된 제2용액을 혼합하여 코어의 표면을 금속유기골격체(Metal-Organic Framework, MOF)로 코팅하는 것을 포함한다.In the nanocomposite manufacturing method according to an embodiment of the present invention, in the second step, the second solution in which the metal-organic framework is dispersed in the second solvent is mixed with the first solution in which the core is dispersed in the first solvent, and the surface of the core It includes coating with a metal-organic framework (MOF).

본 발명의 일 실시예에 따른 나노복합체 제조방법에 있어, 코어 100중량부에 대해 금속유기골격체 300 내지 500 중량부를 혼합할 수 있다.In the nanocomposite manufacturing method according to an embodiment of the present invention, 300 to 500 parts by weight of the metal-organic framework may be mixed with respect to 100 parts by weight of the core.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노복합체 제조방법에 있어, 금속 전구체는 수용성 금속 전구체일 수 있다.In the nanocomposite manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the metal precursor may be a water-soluble metal precursor.

또한, 본 발명은 상술한 나노복합체, 에폭시수지 및 경화제를 포함하는 에폭시 수지 경화성 조성물을 제공한다.In addition, the present invention provides an epoxy resin curable composition comprising the above-described nanocomposite, an epoxy resin and a curing agent.

본 발명의 일 실시예에 따른 에폭시 수지 경화성 조성물은 에폭시수지 100중량부에 대해 경화제 5 내지 15중량부, 상기 나노복합체 0.01 내지 3중량부를 포함할 수 있다. The epoxy resin curable composition according to an embodiment of the present invention may include 5 to 15 parts by weight of a curing agent, 0.01 to 3 parts by weight of the nanocomposite, based on 100 parts by weight of the epoxy resin.

또한, 본 발명은 에폭시 경화물의 제조방법을 제공하며, 상기 에폭시 경화물의 제조방법은 상술한 나노복합체, 에폭시수지 및 경화제를 혼합하여 에폭시 수지 경화성 조성물을 수득하는 단계와 에폭시수지 조성물을 경화시켜 에폭시 경화물을 수득하는 경화단계를 포함할 수 있다.In addition, the present invention provides a method for producing a cured epoxy product, wherein the method for producing a cured epoxy product includes the steps of mixing the above-described nanocomposite, an epoxy resin and a curing agent to obtain an epoxy resin curable composition, and curing the epoxy resin composition to obtain an epoxy resin It may include a curing step to obtain a cargo.

본 발명의 일 실시예에 따른 에폭시 경화물의 제조방법에 있어, 경화단계는 160 내지 200℃의 온도에서 수행될 수 있다.In the method for manufacturing a cured epoxy product according to an embodiment of the present invention, the curing step may be performed at a temperature of 160 to 200 °C.

또한, 본 발명은 상술한 에폭시 경화물 제조방법을 통해 제조되는 에폭시 경화물을 제공한다.In addition, the present invention provides an epoxy cured product manufactured through the above-described epoxy cured product manufacturing method.

본 발명에 따른 나노복합체는 에폭시 수지와 혼합되어 에폭시 경화 촉진제로 사용 시, 기계적 물성, 열적 특성 그리고 저장 안정성이 우수한 에폭시 경화물이 제조될 수 있다. When the nanocomposite according to the present invention is mixed with an epoxy resin and used as an epoxy curing accelerator, an epoxy cured product having excellent mechanical properties, thermal properties and storage stability can be prepared.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노복합체의 엑스레이회절분석(X-ray Diffraction, XRD) 패턴을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노복합체의 푸리에 변환 적외선(Fourier-transform infrared spectroscopy, FTIR) 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노복합체의 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 사진이다.
도 4 본 발명의 일 실시예에 따른 나노복합체의 에너지 분산형 분광분석(Energy-dispersive spectroscopy, EDS) 결과를 나타낸 것이다.
도 5 내지 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 에폭시 경화물의 시차주사열량분석((Differential Scanning Calorimetry, DSC) 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 에폭시 경화물의 전단강도를 나타내는 것이다.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 에폭시 경화물의 동적열특성분석(Dynamic Mechanical Analysis, DMA) 결과를 나타낸 것이다.
1 shows an X-ray diffraction (XRD) pattern of a nanocomposite according to an embodiment of the present invention.
2 shows a Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) spectrum of a nanocomposite according to an embodiment of the present invention.
3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the nanocomposite according to an embodiment of the present invention.
4 shows the results of energy-dispersive spectroscopy (EDS) of the nanocomposite according to an embodiment of the present invention.
5 to 7 show the results of differential scanning calorimetry (DSC) of the epoxy cured material according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing the shear strength of an epoxy cured product according to an embodiment of the present invention.
9 to 10 show the results of Dynamic Mechanical Analysis (DMA) of a cured epoxy material according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 나노복합체, 이를 이용한 에폭시 수지 경화성 조성물을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. Hereinafter, the nanocomposite of the present invention and an epoxy resin curable composition using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The drawings introduced below are provided as examples so that the spirit of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in other forms, and the drawings presented below may be exaggerated to clarify the spirit of the present invention. At this time, if there is no other definition in the technical terms and scientific terms used, it has the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs, and the gist of the present invention in the following description and accompanying drawings Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily obscure will be omitted.

또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.Also, the singular forms used in the specification and appended claims may also be intended to include the plural forms unless the context specifically dictates otherwise.

본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하는 목적으로 사용된다.In this specification and the appended claims, terms such as first, second, etc. are used for the purpose of distinguishing one element from another, not in a limiting sense.

본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 특별히 한정하지 않는 한, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.In this specification and the appended claims, terms such as include or have means that a feature or element described in the specification is present, and unless specifically limited, one or more other features or elements are added. This is not to rule out the possibility in advance.

본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서, 막(층), 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 있고 상에 있다고 할 때, 다른 부분과 접하여 바로 위에 있는 경우 뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막(층), 다른 영역, 다른 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.In this specification and the appended claims, when a part of a film (layer), region, component, etc. is on and on another part, not only when it is directly on the other part in contact with it, but also another film ( layer), other regions, and other components are also included.

본 발명에 따른 나노복합체는 탄소 및 금속을 함유하는 입자상의 코어 및 코어의 표면에 금속유기골격체(Metal-Organic Framework, MOF)로 코팅된 쉘을 포함한다. 상기 코어-쉘 구조의 나노복합체는 탄소와 금속으로 이루어진 코어를 중심으로 금속유기골격체가 코어의 표면에 코팅됨에 따라 탄소와 금속 그리고 금속유기골격체에 의한 물리화학적특성을 모두 가지며 복합적 기능을 발휘할 수 있다. The nanocomposite according to the present invention includes a particle-like core containing carbon and metal, and a shell coated with a metal-organic framework (MOF) on the surface of the core. The nanocomposite of the core-shell structure has all of the physicochemical properties of carbon, metal, and metal-organic framework as the metal-organic framework is coated on the surface of the core around the core made of carbon and metal, and can exert a complex function. have.

일 예로, 본 발명에 따른 나노복합체는 에폭시 경화 촉진제로 사용될 수 있다. 나노복합체는 코어-쉘 구조로 이루어짐에 따라, 금속유기골격체에 의한 경화촉진능을 가짐과 동시에 탄소와 금속에 의해 기계적강도 및 열전도도가 상승된 에폭시 경화물을 제공할 수 있다. 아울러, 나노복합체는 탄소 및 금속 그리고 금속유기골격체가 균일하게 분산되어 있어 경화 촉진제로서의 안정적인 기능발현이 가능하며, 우수한 저장 안정성을 제공할 수 있다. For example, the nanocomposite according to the present invention may be used as an epoxy curing accelerator. As the nanocomposite has a core-shell structure, it is possible to provide an epoxy cured product with increased mechanical strength and thermal conductivity due to carbon and metal while having a curing promoting ability by a metal-organic framework. In addition, since the nanocomposite is uniformly dispersed in carbon, metal, and metal-organic framework, it is possible to achieve stable function as a curing accelerator and provide excellent storage stability.

코어에 함유되어 있는 탄소는 탄소체 입자, 바람직하게 구형 탄소계 화합물일 수 있다. 유리한 일 예로, 구형 탄소계 화합물은 풀러렌일 수 있다. 풀러렌은 sp2로 혼성화된 탄소를 가지는 육각형과 오각형으로 형성된 폐쇄 바구니형 분자를 말한다. 풀러렌은 표면을 개질시키거나 내부 빈공간에 타 분자를 포집하여 물리화학적 특성의 변화를 쉽게 이끌어 낼 수 있기 때문에 유도체 형성이 용이하다.The carbon contained in the core may be a carbonaceous particle, preferably a spherical carbon-based compound. As an advantageous example, the spherical carbon-based compound may be fullerene. Fullerene refers to a closed cage molecule formed in hexagons and pentagons having carbon hybridized with sp 2 . Since fullerene can easily induce changes in physicochemical properties by modifying the surface or trapping other molecules in the internal void space, it is easy to form derivatives.

더욱 구체적으로 예를 들면, 탄소체 입자는 탄소원자 60개가 축구공 모양으로 결합하여 형성된 버키볼(Bucky ball) 구조의 버크민스터풀러렌(Buckminsterfullerene, C60)을 산화한 산화풀러렌(C60(O)n)일 수 있다. 버크민스터풀러렌은 풀러렌 중 가장 구조가 안정적이며 높은 열전도도를 가진다. 위의 풀러렌을 함유한 나노복합체를 경화 촉진제로 사용할 경우, 우수한 열전도도로 인해 경화속도를 높일 수 있으며, 수지 및 경화제를 혼합한 경화조성물 전역에서 동일한 온도로 경화가 일어남에 따라 균질한 경화물을 수득할 수 있다. 또한, 구조가 안정한 풀러렌에 의해 기계적 강도가 우수한 경화물을 제공할 수 있다. 산화풀러렌은 산화 개질정도에 따라 (O)n이 (O)1 내지 (O)40에서 선택될 수 있다. 상기 산화풀러렌을 사용할 경우, 후술할 금속이 산화 개질된 풀러렌의 표면에 용이하게 결합될 수 있다.More specifically, for example, the carbon particle is a fullerene oxide (C 60 (O) n obtained by oxidizing Buckminsterfullerene, C 60 ) having a bucky ball structure formed by combining 60 carbon atoms in the shape of a soccer ball. ) can be Buckminster fullerene has the most stable structure among fullerenes and has high thermal conductivity. When the above fullerene-containing nanocomposite is used as a curing accelerator, the curing speed can be increased due to excellent thermal conductivity, and as curing occurs at the same temperature throughout the cured composition in which the resin and curing agent are mixed, a homogeneous cured product is obtained can do. In addition, a cured product having excellent mechanical strength can be provided by fullerene having a stable structure. Fullerene oxide may be selected from (O) 1 to (O) 40 according to the degree of oxidation modification (O) n. When the fullerene oxide is used, a metal to be described later may be easily bonded to the surface of the fullerene oxidation-modified.

코어에 함유되는 금속은 은, 금, 구리, 알루미늄, 백금, 팔라듐, 니켈 및 철 으로 이루어지는 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 조합일 수 있다. The metal contained in the core may be one or a combination of two or more selected from the group consisting of silver, gold, copper, aluminum, platinum, palladium, nickel and iron.

상기 금속은 나노복합체가 경화 촉진제로 사용될 시, 경화촉진능을 가진 금속유기골격체 대신 경화반응물과 접촉됨에 따라 활성화에너지를 높여 향상된 저장 안정성을 얻을 수 있도록 한다. When the metal nanocomposite is used as a curing accelerator, it is possible to obtain improved storage stability by increasing activation energy as it comes into contact with a curing reactant instead of a metal-organic framework having a curing accelerator.

또한, 나노복합체를 경화 촉진제로 사용하여 경화시킨 경화물에서, 금속은 유리전이온도를 상승시키는 역할을 하며, 내열성이 우수한 경화물을 제공할 수 있도록 한다. In addition, in a cured product cured by using the nanocomposite as a curing accelerator, the metal serves to increase the glass transition temperature, thereby providing a cured product having excellent heat resistance.

상술한 바와 같이, 코어는 탄소 및 금속을 함유하며, 구체적으로, 금속은 탄소체 입자 또는 탄소체 입자가 응집된 탄소 응집체의 표면에 입자상으로 코팅된다. 바람직한 일 예로, 구형 탄소계 화합물 또는 구형 탄소계 화합물이 응집된 응집체의 표면에 입자상으로 코팅될 수 있으며, 구형 탄소계 화합물과 금속은 화학결합될 수 있다.As described above, the core contains carbon and metal, and specifically, the metal is particulately coated on the surface of carbon particles or carbon aggregates on which carbon particles are aggregated. As a preferred example, the spherical carbon-based compound or the spherical carbon-based compound may be coated in the form of particles on the surface of the aggregated aggregate, and the spherical carbon-based compound and the metal may be chemically bonded.

금속이 탄소체 입자 또는 탄소 응집체의 표면에 코팅됨에 따라 탄소와 금속이 서로 균일하게 혼합된 코어를 형상하되, 탄소체 입자가 코어 내에서 균일하게 분산된 상을 가질 수 있다. As the metal is coated on the surface of the carbon particles or carbon aggregates, a core in which carbon and metal are uniformly mixed with each other is formed, but the carbon particles may have a uniformly dispersed phase in the core.

탄소체 입자 또는 탄소 응집체의 표면에 금속이 코팅될 시, 금속은 탄소체 입자 또는 탄소 응집체의 일부 또는 전부가 매립되도록 코팅될 수 있다. 탄소체 입자 또는 탄소 응집체의 일부가 매립되는 경우, 입자상의 금속으로 덮이지 않은 탄소응집체 영역이 코어의 표면으로 노출될 수 있다. 한편, 금속으로 코팅된 탄소체 입자 또는 탄소 응집체가 응집되어 코어를 형성하는 경우, 코팅되는 금속에 의해 탄소체 입자의 일부 또는 전부가 매립될 수 있으며, 일부가 매립되는 경우 금속으로 덮이지 않은 탄소체 입자 영역이 코어의 표면으로 노출될 수 있다. When the metal is coated on the surface of the carbon body particles or carbon agglomerates, the metal may be coated so that some or all of the carbon body particles or carbon agglomerates are buried. In the case where the carbon particles or a part of the carbon aggregates are buried, a region of the carbon aggregates not covered with the particulate metal may be exposed as the surface of the core. On the other hand, when the carbon particles or carbon aggregates coated with a metal are aggregated to form a core, some or all of the carbon particles may be buried by the metal to be coated, and when a part is buried, the carbon not covered with the metal A sieve particle region may be exposed to the surface of the core.

이에 따라, 금속으로 코팅된 탄소체 입자 또는 탄소 응집체는 개별적인 1차 입자로 존재할 수 있으나, 상기 1차 입자들이 응집되어 형성된 2차 입자로도 존재할 수 있다. 상기 2차 입자는 탄소체 입자 또는 탄소 응집체의 표면에서 금속이 코팅되는 반응 과정에 생성될 수 있다. Accordingly, the metal-coated carbon particles or carbon aggregates may exist as individual primary particles, but may also exist as secondary particles formed by agglomeration of the primary particles. The secondary particles may be generated during a reaction process in which a metal is coated on the surface of the carbon particles or carbon aggregates.

이와 같은 구조의 코어는 후술할 쉘을 지지하는 역할을 하는 것과 동시에 나노복합체의 구조적 안정도를 증가시킨다. 아울러, 코어는 나노복합체가 경화 촉진제로 사용될 시, 활성화에너지를 더욱 높여 저장 안정성을 더욱 높이는 역할을 한다. 또한, 제조한 경화물이 우수한 기계적 강도를 지니게 하며, 우수한 열전도도로 인해 경화조성물의 전반에 걸쳐 균일한 온도로 경화될 수 있도록 한다. The core having such a structure serves to support the shell, which will be described later, and at the same time increases the structural stability of the nanocomposite. In addition, when the nanocomposite is used as a curing accelerator, the core serves to further increase the activation energy to further enhance storage stability. In addition, it allows the prepared cured product to have excellent mechanical strength and to be cured at a uniform temperature throughout the cured composition due to excellent thermal conductivity.

코어는 평균 입경이 0.1 내지 100㎛, 상세하게는 10 내지 50㎛, 더욱 상세하게는 20 내지 40㎛일 수 있다. 이와 같은 범위의 코어는 표면에 후술할 금속유기골격체가 코팅되는 것이 용이하므로 바람직하나, 이에 한정되진 않는다. The core may have an average particle diameter of 0.1 to 100 μm, specifically 10 to 50 μm, and more specifically 20 to 40 μm. The core in this range is preferable because it is easy to coat the surface with a metal-organic skeleton to be described later, but is not limited thereto.

쉘에 함유한 금속유기골격체는 제올라이트형 이미다졸레이트 구조체(zeolitic imidazolate framework, ZIF)를 포함한다.The metal-organic framework contained in the shell includes a zeolitic imidazolate framework (ZIF).

금속유기골격체의 금속은 전이금속일 수 있으며, 구체적인 예시로, Zn, Mn, Cu, Cd, Be, Mg, Cr, Ca 또는 Co일 수 있으며, 바람직하게는 Zn가 선택될 수 있다. The metal of the metal-organic framework may be a transition metal, and as a specific example, Zn, Mn, Cu, Cd, Be, Mg, Cr, Ca or Co, and preferably Zn may be selected.

제올라이트형 이미다졸레이트 구조체는 ZIF-1, ZIF-3, Co-ZIF-4, ZIF-8, ZIF-11 및 ZIF-90으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것일 수 있다. 금속유기골격체가 ZIF일 경우 열적으로 안정할 수 있으며, 고온에서 경화 촉진제 역할을 할 수 있다. ZIF는 온도가 상승할수록 탄화(carbonization)가 일어나 색은 검게 변하지만 나노포러스 카본(nanoporous carbon) 구조가 형성되어 프레임워크(framework)가 안정하게 유지될 수 있다.The zeolite-type imidazolate structure may be one or a mixture of two or more selected from the group consisting of ZIF-1, ZIF-3, Co-ZIF-4, ZIF-8, ZIF-11 and ZIF-90. When the metal-organic framework is ZIF, it can be thermally stable and can act as a hardening accelerator at high temperatures. In ZIF, carbonization occurs as the temperature rises and the color changes to black, but a nanoporous carbon structure is formed so that the framework can be stably maintained.

더욱 구체적으로 금속유기골격체는 ZIF-8일 수 있다. ZIF-8을 사용하는 경우 에폭시 조성물에 적용 시, 기존에 사용되던 이미다졸 촉매 또는 우레아 계열의 페뉴론 촉진제에 비하여 점도변화율이 매우 낮을 수 있다. 제올라이트형 이미다졸레이트 구조체는 평균입경이 10nm ~ 30㎛, 구체적으로 50 nm~ 1000nm, 더욱 구체적으로 70 ~ 500nm인 것일 수 있으며, 이와 같은 범위에서 ZIF가 경화 촉진제로 작용하기에 적합하므로 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 금속유기골격체는 코어의 표면에 코팅될 시, 코어가 일부 또는 전부가 매립될 수 있다. More specifically, the metal-organic framework may be ZIF-8. In the case of using ZIF-8, when applied to an epoxy composition, the viscosity change rate may be very low compared to the imidazole catalyst or urea-based phenuron accelerator used in the past. The zeolite-type imidazolate structure may have an average particle diameter of 10 nm to 30 μm, specifically 50 nm to 1000 nm, and more specifically 70 to 500 nm. However, the present invention is not limited thereto. When the metal-organic framework is coated on the surface of the core, part or all of the core may be embedded.

바람직하게는 코어의 일부가 금속유기골격체인 쉘에 의해 매립될 수 있다. Preferably, a part of the core may be embedded by the shell, which is a metal-organic framework.

이처럼, 코어의 일부가 쉘에 의해 매립되면, 본 발명의 나노복합체의 표면은 입자상의 금속유기골격체의 표면 영역과 코어의 금속이 노출된 표면 영역을 포함한다. 이와 같은 나노복합체를 경화 촉진제로 사용할 시, 금속유기골격체의 표면 영역은 반응조성물과 반응되며, 금속이 노출된 표면영역은 반응하지 않는다. 이에, 금속유기골격체와 반응조성물간의 접촉을 지연시켜 활성화 에너지를 높임에 따라 우수한 저장 안정성을 갖도록 한다. As such, when a part of the core is buried by the shell, the surface of the nanocomposite of the present invention includes a surface region of the particulate metal-organic framework and a surface region where the metal of the core is exposed. When such a nanocomposite is used as a curing accelerator, the surface area of the metal-organic framework reacts with the reaction composition, and the surface area where the metal is exposed does not react. Accordingly, by delaying the contact between the metal-organic framework and the reaction composition, the activation energy is increased to have excellent storage stability.

나노복합체는 풀러렌 100 중량부에 대하여 금속 0.1 내지 350중량부, 금속유기골격체 10 내지 3000중량부, 바람직하게는 풀러렌 100중량부에 대하여 금속 1 내지 100중량부, 금속유기골격체 50 내지 500중량부를 함유할 수 있다. 상기한 범위에서 경화 촉진제로서의 역할을 이행함과 동시에 충분한 저장 안정성을 가진다. 또한, 중량비 대비 효율적인 코어-쉘 구조의 형성이 가능하며, 탄소 및 금속 그리고 금속유기골격체가 균일하게 분산됨에 따라 경화 촉진제로서 안정적인 기능발현이 가능하다.The nanocomposite is 0.1 to 350 parts by weight of a metal based on 100 parts by weight of fullerene, 10 to 3000 parts by weight of a metal organic framework, preferably 1 to 100 parts by weight of a metal based on 100 parts by weight of fullerene, 50 to 500 parts by weight of a metal organic framework may contain wealth. It has sufficient storage stability while fulfilling the role as a hardening accelerator in the above-mentioned range. In addition, it is possible to form an efficient core-shell structure compared to the weight ratio, and as carbon, metal, and metal-organic framework are uniformly dispersed, stable function as a curing accelerator can be expressed.

이상에서 설명한 나노복합체는 탄소와 금속을 함유하는 코어를 포함함에 따라 에폭시 경화 촉진제로 사용될 시 기계적강도 및 열전도도가 우수한 에폭시 경화물을 제공할 수 있다. 또한, 우수한 열전도도로인해 경화속도가 증진되고, 에폭시 조성물 전반에 걸쳐 균일한 온도로 경화됨에 따라 균질한 에폭시 경화물을 수득 할 수 있다. 아울러, 나노복합체는 탄소 및 금속 그리고 금속유기골격체가 균일하게 분산되어 있어 경화 촉진제로서의 안정적인 기능발현이 가능하며, 우수한 저장 안정성을 제공할 수 있다. As the nanocomposite described above includes a core containing carbon and metal, when used as an epoxy curing accelerator, an epoxy cured product having excellent mechanical strength and thermal conductivity can be provided. In addition, the curing speed is enhanced due to excellent thermal conductivity, and a homogeneous cured epoxy product can be obtained by curing at a uniform temperature throughout the epoxy composition. In addition, since the nanocomposite is uniformly dispersed in carbon, metal, and metal-organic framework, it is possible to achieve stable function as a curing accelerator and provide excellent storage stability.

이하, 본 발명에 따른 나노복합체 제조방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a nanocomposite according to the present invention will be described.

본 발명에 따른 나노복합체는 탄소체 입자에 금속을 코팅하여 코어를 제조하는 제1단계와, 코어의 표면에 쉘을 형성할 수 있도록 금속유기골격체(Metal-Organic Framework, MOF)를 코팅하는 제2단계를 포함하여 제조된다.The nanocomposite according to the present invention comprises a first step of manufacturing a core by coating a metal on carbon particles, and a method of coating a metal-organic framework (MOF) to form a shell on the surface of the core Manufactured in two steps.

제1단계는 탄소체 입자 및 금속을 함유하는 입자상의 코어를 형성하는 단계로, 탄소체 입자 및 금속 전구체를 용매에 투입 및 혼합하여 제1반응 용액을 수득하는 단계와, 제1반응 용액에 물을 첨가한 후 교반하여 코어를 수득하는 단계를 포함한다. The first step is a step of forming a particle-like core containing carbon particles and a metal, and adding and mixing the carbon particles and a metal precursor to a solvent to obtain a first reaction solution, and adding water to the first reaction solution After adding and stirring to obtain a core.

금속 전구체는 용매에 용해될 수 있도록 수용성 금속전구체인 것이 바람직하다. 수용성 금속전구체로는 금속의 산화물염, 옥시수산화물염, 염화물염, 탄산염, 초산염, 시트르산염, 니토로실질산염, 질산염, 수산화염, 옥살산염, 카르복시산염, 황산염 등이 될 수 있으나 이에 한정되진 않는다.The metal precursor is preferably a water-soluble metal precursor so that it can be dissolved in a solvent. The water-soluble metal precursor may include, but is not limited to, metal oxide salts, oxyhydroxide salts, chloride salts, carbonates, acetates, citrates, nitrosylnitrates, nitrates, hydroxides, oxalates, carboxylates, sulfates, etc. .

용매는 탄소체 입자를 분산시키고, 금속 전구체를 용해시키기 위한 것으로, 환원성을 갖는 용매가 적합하다. 가령, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 글리세롤, 메탄올, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등 중 하나 일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 용매는 탄소체 입자 및 금속을 균일하게 분산시킬 수 있는 함량이라면 제한되지 않는다. 가령, 탄소 100중량부에 대하여 50 내지 100중량부가 투입될 수 있다.The solvent is for dispersing the carbon particles and dissolving the metal precursor, and a reducing solvent is suitable. For example, it may be one of ethylene glycol, diethylene glycol, glycerol, methanol, triethylene glycol, propylene glycol, and the like, but is not limited thereto. The solvent is not limited as long as it has an amount capable of uniformly dispersing the carbon particles and the metal. For example, 50 to 100 parts by weight may be added based on 100 parts by weight of carbon.

먼저, 제1반응 용액을 제조하기 위해, 탄소체 입자 : 금속 전구체는 1:2 내지 1:10중량비로 용매에 투입될 수 있다. 바람직하게는 1:3 내지 1:7의 중량비로 용매에 투입된다. 이와 같은 범위는 중량대비 코어의 형성비가 높아 공정에 있어 효율적이다.First, in order to prepare the first reaction solution, the carbon particles: the metal precursor may be added to the solvent in a weight ratio of 1:2 to 1:10. Preferably, it is added to the solvent in a weight ratio of 1:3 to 1:7. In such a range, the formation ratio of the core to weight ratio is high, and thus the process is efficient.

이후, 제조한 제1반응 용액에 물을 혼합한 후 교반시켜 코어를 수득한다. 용매에 대한 물의 함량은 코어를 충분히 형성할 수 있는 함량이라면 한정되진 않는다. 예를 들어 제조한 제1반응용액은 물과 혼합될 시 용매 : 물이 1:1 내지 10:1부피비, 구체적으로 2:1 내지 8:1의 부피비로 혼합될 수 있다. 교반은 코어가 충분히 형성될 수 있는 시간 및 온도 라면 제한되지 않으나 가령, 2 내지 6시간, 10 내지 60 ℃ 일 수 있다. 형성된 코어는 물에 세척된 뒤 오븐에 건조되어 파우더 형태로 제공된다. Thereafter, water is mixed with the prepared first reaction solution and stirred to obtain a core. The content of water with respect to the solvent is not limited as long as it can sufficiently form a core. For example, when the prepared first reaction solution is mixed with water, the solvent: water may be mixed in a volume ratio of 1:1 to 10:1, specifically, 2:1 to 8:1 by volume. Agitation is not limited as long as the time and temperature at which the core can be sufficiently formed, but may be, for example, 2 to 6 hours, 10 to 60°C. The formed core is washed in water, dried in an oven, and provided in powder form.

제2단계는 코어가 제1용매에 분산된 제1용액에 금속유기골격체가 제2용매에 분산된 제2용액을 혼합하여 코어의 표면을 금속유기골격체로 코팅하는 단계이다.The second step is a step of coating the surface of the core with the metal-organic framework by mixing the first solution in which the core is dispersed in the first solvent and the second solution in which the metal-organic framework is dispersed in the second solvent.

제1 용매는 코어를 분산시키기 위한 것으로 글리콜계 용매일 수 있다. 글리콜계 용매는 가령, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜 및 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜 등과 같은 글리콜계 용매 중 하나 일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 제1용매는 코어가 충분히 분산될 수 있는 함량은 모두 적용이 가능하다. 가령, 제1단계에서 제조한 코어 100중량부에 대해 제1 용매 50 내지 100중량부를 혼합할 수 있다 The first solvent is for dispersing the core and may be a glycol-based solvent. The glycol-based solvent may be, for example, one of glycol-based solvents such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol and propylene glycol, dipropylene glycol, butylene glycol, but is not limited thereto. Any amount of the first solvent in which the core can be sufficiently dispersed is applicable. For example, 50 to 100 parts by weight of the first solvent may be mixed with respect to 100 parts by weight of the core prepared in the first step.

제2 용매는 금속유기골격체를 분산시키기 위한 것으로, 가령, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등과 같은 알코올계 용매 중 하나 일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 제2용매는 금속유기골격체가 충분히 분산될 수 있는 함량은 모두 적용이 가능하다. 가령, 금속유기골격체 100중량부에 대해 제1용매 300 내지 700중량부를 혼합할 수 있다. The second solvent is for dispersing the metal-organic framework, and may be, for example, one of alcohol-based solvents such as methanol, ethanol, propanol, butanol, but is not limited thereto. As for the second solvent, any content in which the metal-organic framework can be sufficiently dispersed is applicable. For example, 300 to 700 parts by weight of the first solvent may be mixed with respect to 100 parts by weight of the metal-organic framework.

먼저, 코어가 용해된 제1 용액과, 금속유기골격체가 용해된 제2 용액을 제조하기 위해, 코어와 금속유기골격체를 각각 제1용매 및 제2용매에 투입한다. 이후, 제1 용액과 제2용액은 1:2 내지 1:10중량비로 혼합된다. 바람직하게는 1:3 내지 1:7의 중량비로 혼합될 수 있다. 이와 같은 범위는 나노복합체의 표면이 입자상의 금속유기골격체로 코팅된 표면 영역과 상기 코어의 노출된 표면 영역으로 나뉘도록 한다. 이에, 금속유기골격체와 반응조성물간의 접촉을 지연시켜 활성화 에너지를 높임에 따라 우수한 저장 안정성을 갖도록 한다. First, in order to prepare a first solution in which the core is dissolved and a second solution in which the metal-organic framework is dissolved, the core and the metal-organic framework are added to a first solvent and a second solvent, respectively. Thereafter, the first solution and the second solution are mixed in a weight ratio of 1:2 to 1:10. Preferably, it may be mixed in a weight ratio of 1:3 to 1:7. Such a range is such that the surface of the nanocomposite is divided into a surface area coated with a particulate metal-organic framework and an exposed surface area of the core. Accordingly, by delaying the contact between the metal-organic framework and the reaction composition, the activation energy is increased to have excellent storage stability.

이후, 혼합한 제1용액 및 제2 용액을 교반시켜 나노복합체를 수득한다. 교반은 나노복합체가 충분히 형성될 수 있는 시간 및 온도라면 제한되지 않으나 가령, 2 내지 6시간, 10 내지 60℃ 일 수 있다. 형성된 나노복합체는 C1 내지 C3의 저급알코올로 세척된 뒤 오븐에 건조되어 파우더 형태로 구비된다. Thereafter, the mixed first solution and the second solution are stirred to obtain a nanocomposite. Agitation is not limited as long as the time and temperature at which the nanocomposite can be sufficiently formed, but may be, for example, 2 to 6 hours, 10 to 60°C. The formed nanocomposite is washed with C1 to C3 lower alcohol, dried in an oven, and provided in powder form.

본 발명에 따른 에폭시 수지 경화성 조성물은 나노복합체, 에폭시 수지 및 경화제를 포함한다. 본 발명에 따른 나노복합체가 조성물에 경화 촉진제로 포함됨으로써 열안정성 및 장기보존 안정성을 가지면서, 동시에 에폭시 수지와 경화제 사이의 경화 반응을 촉진할 수 있다. 에폭시 수지 경화성 조성물은 일액형 에폭시 조성물인 것일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 이액형 에폭시 조성물 역시 본 발명의 에폭시 수지 경화성 조성물의 범위에 포함된다.The epoxy resin curable composition according to the present invention includes a nanocomposite, an epoxy resin, and a curing agent. Since the nanocomposite according to the present invention is included in the composition as a curing accelerator, it is possible to promote the curing reaction between the epoxy resin and the curing agent while having thermal stability and long-term storage stability. The epoxy resin curable composition may be a one-component epoxy composition, but is not limited thereto, and the two-component epoxy composition is also included in the scope of the epoxy resin curable composition of the present invention.

본 발명의 나노복합체의 함량은 통상적으로 해당 분야에서 경화 촉진제가 사용되는 함량이라면 제한되진 않는다. 예시적으로, 에폭시수지 100중량부에 대해 경화제 1 내지 30중량부, 나노복합체 0.01 내지 3중량부가 혼합되는 것일 수 있다. 더욱 상세하게는 에폭시수지 100중량부에 대해 경화제 5 내지 15중량부, 나노복합체 0.3 내지 1중량부가 혼합되는 것일 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 나노복합체는 열안정성 및 장기보존안정성이 우수하면서 동시에 경화 촉진제로써 물성을 발현하기에 충분하므로 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. The content of the nanocomposite of the present invention is not limited as long as the content is typically used as a curing accelerator in the field. Illustratively, 1 to 30 parts by weight of the curing agent and 0.01 to 3 parts by weight of the nanocomposite may be mixed with respect to 100 parts by weight of the epoxy resin. More specifically, 5 to 15 parts by weight of the curing agent, 0.3 to 1 parts by weight of the nanocomposite may be mixed with respect to 100 parts by weight of the epoxy resin. In the above range, the nanocomposite of the present invention has excellent thermal stability and long-term storage stability, and at the same time, it is preferable because it is sufficient to express physical properties as a curing accelerator, but is not limited thereto.

에폭시 수지는 통상적으로 사용되는 에폭시수지라면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 구체적으로 예를 들면 비스페놀계 에폭시수지인 것일 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 M형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있다. 비스페놀계 에폭시 수지는 상온에서 액상 또는 고체 상태의 에폭시 수지 모두 사용 가능하다. The epoxy resin may be used without limitation as long as it is a commonly used epoxy resin. Specifically, for example, it may be a bisphenol-based epoxy resin, and specifically, for example, any one or two or more selected from bisphenol A-type epoxy resin, bisphenol M-type epoxy resin, bisphenol F-type epoxy resin, bisphenol S-type epoxy resin, etc. can be used The bisphenol-based epoxy resin may be used as an epoxy resin in a liquid or solid state at room temperature.

경화제는 에폭시 수지를 경화하는 것으로서 당업계에 공지된 것이라면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 일액형 접착제를 제조하기 위해서는 상온에서 고체이며, 가열 시 녹아 에폭시 수지와 반응할 수 있는 잠재성 경화제를 사용하는 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로 예를 들면, 무수물계 경화제, 페놀계 경화제, 디시안 디아미드계 경화제 및 아민계 경화제 등이 사용 가능하다. 이들은 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 혼합해서 사용해도 좋다. 일액형 접착제 조성물에 적합하게 사용 가능한 관점에서 아민계 경화제를 사용하는 것일 수 있다. The curing agent may be used without limitation as long as it is known in the art as curing the epoxy resin. In order to prepare a one-component adhesive, it is preferable to use a latent curing agent that is solid at room temperature and can melt and react with the epoxy resin when heated, but is not limited thereto. Specifically, for example, an anhydride-based curing agent, a phenol-based curing agent, a dicyandiamide-based curing agent, and an amine-based curing agent may be used. These may be used independently and may mix and use 2 or more types. It may be to use an amine-based curing agent from the viewpoint of being suitably usable in the one-component adhesive composition.

산무수물계 경화제로는 프탈산 무수물, 말레산 무수물, 트리멜리트산 무수물, 피로멜리트산 무수물, 헥사히드로프탈산 무수물, 테트라히드로프탈산 무수물, 메틸나드산 무수물, 나드산 무수물, 글루타르산 무수물, 메틸헥사히드로프탈산 무수물, 및 메틸테트라히드로프탈산 무수물 등을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.Acid anhydride curing agents include phthalic anhydride, maleic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methylnadic anhydride, nadic anhydride, glutaric anhydride, methylhexahydro Phthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, etc. can be used individually or in mixture of 2 or more types.

페놀계 경화제로는 포름알데하이드 축합형 레졸형 페놀 수지, 비포름알데하이드 축합형 페놀 수지, 노볼락-형 페놀 수지, 노볼락-형 페놀 포름알데히드 수지, 및 폴리히드록시스티렌 수지와 같은 페놀 수지; 아닐린-변형 레졸 수지 및 멜라민-변형 레졸 수지와 같은 레졸형 페놀 수지; 페놀 노볼락 수지, 크레졸 노볼락 수지, tert-부틸페놀 노볼락 수지, 노닐페놀 노볼락 수지 및 나프톨 노볼락 수지와 같은 노볼락-형 페놀 수지; 디시클로펜타디엔-변형 페놀 수지, 테르펜-변형 페놀 수지, 트리페놀메탄-형 수지, 페닐렌 골격 또는 디페닐렌 골격을 가지는 페놀아랄킬 수지 및 나프톨아랄킬 수지와 같은 특수 페놀 수지; 및 폴리(p-히드록시스티렌)과 같은 폴리히드록시스티렌 수지 등이 사용될 수 있다. 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. Examples of the phenolic curing agent include phenolic resins such as formaldehyde condensed resol phenolic resins, nonformaldehyde condensed phenolic resins, novolac-type phenolic resins, novolac-type phenol formaldehyde resins, and polyhydroxystyrene resins; resol-type phenolic resins such as aniline-modified resol resins and melamine-modified resol resins; novolac-type phenolic resins such as phenol novolac resins, cresol novolac resins, tert-butylphenol novolac resins, nonylphenol novolac resins and naphthol novolac resins; special phenolic resins such as dicyclopentadiene-modified phenolic resins, terpene-modified phenolic resins, triphenolmethane-type resins, phenolaralkyl resins having a phenylene skeleton or diphenylene skeleton, and naphtholaralkyl resins; and polyhydroxystyrene resins such as poly(p-hydroxystyrene), etc. may be used. It can be used alone or in combination of two or more.

아민계 경화제로는 지방족 아민, 지방족 폴리아민, 방향족 폴리아민, 폴리아미드 폴리아민 및 변성 방향족 아민으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용 가능하다. 지방족 아민은 디시안디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민, 디에틸아미노프로필아민, 멘탄디아민, N-아미노에틸피페라진, 엠크실렌디아민 및 이소포론디아민 등에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것일 수 있다. 변성 방향족 아민은 4,4-디아미노디페닐메탄, 메타 페닐렌 디아민 및 디아미노디페닐 설폰 등으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다. Any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of aliphatic amines, aliphatic polyamines, aromatic polyamines, polyamide polyamines, and modified aromatic amines may be used as the amine-based curing agent. The aliphatic amine may be one or a mixture of two or more selected from dicyandiamine, diethylenetriamine, triethylenetetraamine, diethylaminopropylamine, menthanediamine, N-aminoethylpiperazine, emxylenediamine and isophoronediamine. have. The modified aromatic amine may be one or a mixture of two or more selected from the group consisting of 4,4-diaminodiphenylmethane, metaphenylene diamine, and diaminodiphenyl sulfone.

에폭시 수지 조성물에는 필요에 따라 공지의 첨가제를 사용할 수 있다. 첨가제의 사용량은 주제 100중량부에 대하여 총 함량이 1 내지 90 중량부로 사용하는 것일 수 있다. 첨가제로는 폴리우레탄계 강인화제, 코어쉘형 강인화제 및 충전제 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. A well-known additive can be used for an epoxy resin composition as needed. The amount of additives may be used in a total amount of 1 to 90 parts by weight based on 100 parts by weight of the main agent. The additive may further include any one or two or more additives selected from a polyurethane-based toughening agent, a core-shell-type toughening agent, and a filler.

에폭시 수지 경화성 조성물은 임의로 하나 이상의 다른 첨가제를 추가로 함유할 수 있다. 예를 들어, 임의적인 첨가제는 안정화제, 계면활성제, 유동 개질제, 안료, 염료, 소광제, 탈기제, 충전제, 난연제, 경화 개시제, 경화 억제제, 습윤제, 착색제, 안료, 열가소제, 가공 보조제, 자외선(UV) 차단 화합물, 형광 화합물, UV 안정제, 산화방지제 및 이형제 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 더 포함할 수 있다. 임의적인 첨가제는 본 발명의 에폭시 조성물의 물성을 저해하지 않는 범위로 사용될 수 있다. The epoxy resin curable composition may optionally further contain one or more other additives. For example, optional additives include stabilizers, surfactants, rheology modifiers, pigments, dyes, matting agents, degassing agents, fillers, flame retardants, cure initiators, cure inhibitors, wetting agents, colorants, pigments, thermoplastics, processing aids, ultraviolet light Any one or a mixture of two or more selected from (UV) blocking compounds, fluorescent compounds, UV stabilizers, antioxidants, and mold release agents may be further included. Optional additives may be used in a range that does not impair the physical properties of the epoxy composition of the present invention.

또한, 본 발명의 목적을 해하지 않는 범위에서 고급 지방산, 고급 지방산 금속염, 에스테르계 왁스 및 천연왁스등의 이형제 또는 에폭시실란, 아미노실란, 알킬실란 등의 커플링제 등을 필요에 따라 사용할 수 있다. In addition, in the range that does not impair the purpose of the present invention, a mold release agent such as a higher fatty acid, a metal salt of a higher fatty acid, an ester wax, or a natural wax, or a coupling agent such as an epoxysilane, an aminosilane, or an alkylsilane, etc. can be used as needed.

본 발명은 본 발명의 에폭시 수지 경화성 조성물을 경화시켜 제조한 에폭시 경화물도 본 발명의 범위에 포함된다. In the present invention, an epoxy cured product prepared by curing the epoxy resin curable composition of the present invention is also included in the scope of the present invention.

에폭시 경화물은 필름, 도막, 구조체 등 그 형태가 제한되지 않으며, 에폭시 수지 경화성 조성물이 적용 가능한 분야의 경화물이라면 제한되지 않는다. 에폭시 경화물은 산화풀러렌 및 은 나노입자를 함유한 입자상의 코어의 표면에 ZIF-8가 코팅되어 쉘이 형성된 본 발명의 나노복합체를 포함함에 따라, 구조적 안정도가 상승되어 외력에 저항하는 정도가 증가한다. The shape of the epoxy cured product is not limited, such as a film, a coating film, a structure, and the like, and is not limited as long as it is a cured product in the field to which the epoxy resin curable composition is applicable. As the epoxy cured product includes the nanocomposite of the present invention in which the shell is formed by coating ZIF-8 on the surface of the particle-like core containing fullerene oxide and silver nanoparticles, the structural stability is increased and the degree of resistance to external force is increased do.

이하, 본 발명의 에폭시 수지 경화물의 제조방법에 대해 설명한다. Hereinafter, the manufacturing method of the epoxy resin cured material of this invention is demonstrated.

에폭시 수지 경화물은 본 발명에 따른 나노복합체와 에폭시수지 및 경화제를 혼합하여 에폭시 수지 경화성 조성물을 수득하는 단계와, 에폭시수지 조성물을 경화시켜 에폭시 경화물을 수득하는 경화단계를 포함한다. 경화단계는 에폭시 경화물을 완전히 경화시키는 온도 및 시간이라면 그 범위가 한정되진 않는다. 다만, 100 내지 300℃의 온도, 상세하게는 160 내지 200℃의 온도에서 경화반응이 수행될 때 크랙발생이 적을 수 있다. The cured epoxy resin includes a step of mixing the nanocomposite according to the present invention, an epoxy resin, and a curing agent to obtain an epoxy resin curable composition, and a curing step of curing the epoxy resin composition to obtain a cured epoxy product. The curing step is not limited in scope as long as the temperature and time for completely curing the epoxy cured product. However, when the curing reaction is performed at a temperature of 100 to 300 °C, specifically, at a temperature of 160 to 200 °C, the occurrence of cracks may be small.

이하, 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples and Comparative Examples. However, the following examples and comparative examples are merely examples for explaining the present invention in more detail, and the present invention is not limited by the following examples and comparative examples.

[제조예] [Production Example]

먼저, Zn(NO3)2 H2O 0.3 g과 2-메틸이미다졸(2-methylimidazole) 0.66 g을 메탄올(methanol) 11 g에 용해시켜 전구체 용액을 준비하였다. 제조한 전구체 용액을 둥근 플라스크에 넣고 5분간 격렬히 교반하였다. 이 용액을 오토클레이브(autoclave)에 넣고 150 ℃오븐에서 5시간 동안 반응시켰다. 냉각시킨 후 원심분리기로 결정을 분리시키고 메탄올로 세척하였다. 이후 얻어진 분말을 75 ℃에서 하루 동안 건조시켜 ZIF-8을 회수하였다.First, 0.3 g of Zn(NO 3 ) 2 H 2 O and 0.66 g of 2-methylimidazole were dissolved in 11 g of methanol to prepare a precursor solution. The prepared precursor solution was placed in a round flask and vigorously stirred for 5 minutes. This solution was put into an autoclave and reacted in an oven at 150 °C for 5 hours. After cooling, the crystals were separated by centrifugation and washed with methanol. Thereafter, the obtained powder was dried at 75° C. for one day to recover ZIF-8.

[실시예 1] [Example 1]

30 mg의 산화풀러렌[C60(O)1]과 150 mg의 AgNO3를 20 ml의 디에틸글리콜에 분산시킨 후, 5 ml의 물을 첨가하고 실온에서 4시간 동안 교반하여 코어를 수득하였다. 이후, 코어를 물로 세척한 뒤 오븐에 건조시켜 파우더 형태의 코어를 수득하였다. 30 mg of fullerene oxide [C 60 (O) 1 ] and 150 mg of AgNO 3 were dispersed in 20 ml of diethyl glycol, 5 ml of water was added, and the mixture was stirred at room temperature for 4 hours to obtain a core. Thereafter, the core was washed with water and dried in an oven to obtain a core in powder form.

수득한 코어 60 mg을 60 ml의 디에틸글리콜에, 300 mg의 제조예에서 제조된 ZIF-8 파우더를 60 ml의 메탄올에 각각 분산시켜 준비한 후, 각각을 혼합시켰다. 이후, 실온에서 2시간 동안 교반시켜 나노복합체를 수득하였다. 이후, 메탄올로 5회 세척한 뒤, 오븐에 건조시켜 파우더 형태의 나노복합체를 수득하였다.60 mg of the obtained core was dispersed in 60 ml of diethyl glycol, and 300 mg of the ZIF-8 powder prepared in Preparation Example was dispersed in 60 ml of methanol, and then each was mixed. Then, it was stirred at room temperature for 2 hours to obtain a nanocomposite. Thereafter, after washing with methanol 5 times, and drying in an oven, a powder-type nanocomposite was obtained.

실시예 1에서 제조된 나노복합체의 XRD를 측정하여 도 1에 도시하였다. 도 1은 제조한 나노복합체(ZIF composite)의 XRD패턴과, 실시예 1의 방법으로 제조한 순수 ZIF-8. 그리고 실시예 1의 방법으로 제조한 코어(C60(O)1-Ag)의 XRD 패턴을 비교한 것이다. The XRD of the nanocomposite prepared in Example 1 was measured and shown in FIG. 1 . 1 is an XRD pattern of the prepared nanocomposite (ZIF composite), and pure ZIF-8 prepared by the method of Example 1. And the XRD pattern of the core (C 60 (O) 1- Ag) prepared by the method of Example 1 was compared.

도 1은 [X-ray diffraction pattern] Rigaku- UltimaIV 장비를 사용하여, 2theta 값을 5 ~ 90까지 설정한 XRD 회절 분석 결과이다. 순수 ZIF-8의 피크와 동일한 위치에 실시예 1의 나노복합체의 피크가 존재함 통해, 나노복합체의 표면에 ZIF-8이 코팅된 것을 알 수 있었다. Ag의 경우, 입자로 응집되어있거나, 탄소 집합체의 표면에 레이어로 깔려 있기 때문에 XRD 피크의 변화가 없는 것으로 판단된다.1 is a [X-ray diffraction pattern] XRD diffraction analysis results in which 2theta values are set from 5 to 90 using Rigaku-UltimaIV equipment. Through the presence of the peak of the nanocomposite of Example 1 at the same position as the peak of the pure ZIF-8, it was found that ZIF-8 was coated on the surface of the nanocomposite. In the case of Ag, it is judged that there is no change in the XRD peak because it is aggregated into particles or spread as a layer on the surface of the carbon aggregate.

또한, 나노복합체의 성분 및 구조분석을 위해 [FT-IR] Thermo Fisher Scientific Nicolet Continuum IR Microscope 장비를 사용하여 4000 cm-1 부터 600 cm-1 까지의 파장범위 내에서 분석하였다. In addition, for component and structure analysis of the nanocomposite, [FT-IR] was analyzed within the wavelength range from 4000 cm -1 to 600 cm -1 using the [FT-IR] Thermo Fisher Scientific Nicolet Continuum IR Microscope.

도 2에 나노복합체의 FTIR 스펙트럼을 나타내었다. 분석결과, 나노복합체는 순수한 ZIF-8과 비슷한 피크를 나타냄을 확인 할 수 있었다. 즉 C=N에서 유래된 1146㎝-1 C-N에서 유래된 994㎝-1의 피크를 나타내어 ZIF-8이 코어에 안정적으로 결합되어 있음을 확인할 수 있다. 즉 나노복합체의 표면에 ZIF-8의 코팅되어 코어-쉘 구조를 형성하고 있음을 확인할 수 있다.2 shows the FTIR spectrum of the nanocomposite. As a result of the analysis, it was confirmed that the nanocomposite exhibited a peak similar to that of pure ZIF-8. That is indicated a peak of the 994㎝ -1 derived from the CN 1146㎝ -1 originated from C = N it can be seen that ZIF-8 has been stably bonded to the core. That is, it can be confirmed that the surface of the nanocomposite is coated with ZIF-8 to form a core-shell structure.

제조한 나노복합체의 모폴로지(morphology)를 관찰하기 위해 SEM을 이용하였다. [FE-SEM] TESCAN MIRA 3 장비를 사용하여 15kV, 2-10μm 스케일로 분석하였다. 도 3은 나노복합체의 SEM사진이며, 도 4는 EDS 분석 결과이다.SEM was used to observe the morphology of the prepared nanocomposite. [FE-SEM] Analyzed at 15kV, 2-10μm scale using TESCAN MIRA 3 equipment. 3 is an SEM photograph of the nanocomposite, and FIG. 4 is an EDS analysis result.

도 3을 참조하면, C60(O)n 표면에 코팅된 Ag 나노입자와 나노큐브모양의 ZIF-8 모두 관찰되었다. 제조한 나노복합체는 약 30μm 입경을 가짐을 확인하였다.Referring to FIG. 3 , both Ag nanoparticles and nanocube-shaped ZIF-8 coated on the C 60 (O) n surface were observed. It was confirmed that the prepared nanocomposite had a particle diameter of about 30 μm.

도 4를 참조하면, EDS 분석결과, 제조한 나노복합체는 전체 중량 대비 C 78중량%, Zn 21중량% 그리고 Ag 1중량%를 확인할 수 있다. Referring to FIG. 4 , as a result of the EDS analysis, it can be seen that the prepared nanocomposite contains 78 wt% of C, 21 wt% of Zn, and 1 wt% of Ag compared to the total weight.

[실시예 2] [Example 2]

비스페놀 A (bisphenol A)계 에폭시수지(DGEBA EPIKOTE 828, 모멘티브사), 25g, 아민계 경화제인 DICY(DICYANEX 1400F, 에어프로덕츠사)를 28.1g 경화 촉진제로 실시예 1에서 제조한 나노복합체를 0.15g 혼합하여 에폭시 수지 경화성 조성물을 제조하였다. Bisphenol A (bisphenol A)-based epoxy resin (DGEBA EPIKOTE 828, Momentive), 25 g, amine curing agent DICY (DICYANEX 1400F, Air Products) 28.1 g as a curing accelerator 0.15 of the nanocomposite prepared in Example 1 g to prepare an epoxy resin curable composition by mixing.

이후, 제조한 에폭시 수지 경화성 조성물을 금형 몰드에 도포한 후 180 ℃에서 20분의 경화조건으로 경화하여 에폭시 경화물을 제조하였다.Thereafter, the prepared epoxy resin curable composition was applied to a mold and cured at 180° C. for 20 minutes to prepare an epoxy cured product.

[비교예 1] [Comparative Example 1]

실시예 2에서 나노복합체 대신 경화 촉진제로 상용되는 2-MeIM(시그마알드리치사) 0.15g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 에폭시 경화물을 제조하였다.In Example 2, an epoxy cured product was prepared in the same manner as in Example 2, except that 0.15 g of 2-MeIM (Sigma-Aldrich), which is commercially available as a curing accelerator, was used instead of the nanocomposite.

[비교예 2] [Comparative Example 2]

실시예 2에서 나노복합체 대신 제조예에서 제조한 ZIF-8 0.15g을 경화 촉진제로 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 에폭시 경화물을 제조하였다. In Example 2, an epoxy cured product was prepared in the same manner as in Example 2, except that 0.15 g of ZIF-8 prepared in Preparation Example was used as a curing accelerator instead of the nanocomposite.

[비교예 3] [Comparative Example 3]

실시예 2에서 나노복합체 대신 ZIF-8와 은나노입자를 혼합한 Ag@ZIF-8 0.15g을 경화 촉진제로 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 에폭시 경화물을 제조하였다.In Example 2, an epoxy cured product was prepared in the same manner as in Example 2, except that 0.15 g of Ag@ZIF-8 mixed with ZIF-8 and silver nanoparticles was used as a curing accelerator instead of the nanocomposite.

Ag@ZIF-8은 AgNO3를 20 ml의 diethylene glycol에 분산시킨 용액과, 제조예 1에서 수득한 300 mg의 ZIF-8을 60 ml의 메탄올에 분산시킨 용액을 혼합한 후, 실온에서 2시간 동안 교반시켜 수득하였다. 이후, 메탄올로 5회 세척한 뒤, 오븐에 건조 시켜 파우더 형태의 Ag@ZIF-8를 수득하였다.Ag@ZIF-8 is a solution in which AgNO 3 is dispersed in 20 ml of diethylene glycol and a solution obtained by dispersing 300 mg of ZIF-8 obtained in Preparation Example 1 in 60 ml of methanol, followed by mixing at room temperature for 2 hours It was obtained by stirring during Thereafter, after washing with methanol 5 times, and drying in an oven, Ag@ZIF-8 in powder form was obtained.

[실험예 1] [Experimental Example 1]

제조한 나노복합체의 반응성과 열전이성을 확인하기 위해 DSC분석을 실시하였다. DSC분석은 시차주사열량계(differential scanning calorimetry, TA DSC Q-200)를 이용하여 -80 ℃부터 240 ℃까지 2 ℃/min, 5 ℃/min, 10 ℃/min 그리고 20 ℃/min의 승온속도로 관찰하였다. 그 결과를 도 5 내지 도 7 그리고 표 1에 나타내었다. 도 5는 유리전이온도(Tg)를, 도 6은 발열최대온도(Tpeak), 도 7은 반응활성화에너지를 나타내는 DSC결과 분석 그래프이다. 표 1은 계산된 반응활성화 에너지(activation energy, kJ/mol)이다. DSC analysis was performed to confirm the reactivity and thermal transferability of the prepared nanocomposite. DSC analysis was performed using a differential scanning calorimetry (TA DSC Q-200) from -80 °C to 240 °C at 2 °C/min, 5 °C/min, 10 °C/min and 20 °C/min heating rate. observed. The results are shown in FIGS. 5 to 7 and Table 1. 5 is a glass transition temperature (T g ), FIG. 6 is an exothermic maximum temperature (T peak ), and FIG. 7 is a DSC result analysis graph showing reaction activation energy. Table 1 shows the calculated reaction activation energy (kJ/mol).

도 5를 참조하면, 경화 촉진제에 따라 Tg와 Tpeak가 변화하는데, 비교예 2의 경우 Tg가 가장 낮고 비교예 3 사용하였을 때 Tg가 가장 높은 것을 확인할 수 있으며 차이는 약 4 ℃이다. ZIF-8을 경화 촉진제로 사용한 비교예 2와 나노복합체를 경화 촉진제로 사용한 실시예 2 및 Ag@ZIF-8을 경화 촉진제로 사용한 비교예 3을 결과를 살펴봤을 때, 금속에 의해 유리전이온도가 상승된 것으로 판단된다. Referring to FIG. 5 , T g and T peak change depending on the curing accelerator. In Comparative Example 2, T g is the lowest, and when Comparative Example 3 is used, it can be confirmed that T g is the highest, and the difference is about 4 ° C. . When looking at the results of Comparative Example 2 using ZIF-8 as a curing accelerator, Example 2 using a nanocomposite as a curing accelerator, and Comparative Example 3 using Ag@ZIF-8 as a curing accelerator, the glass transition temperature was considered to have risen.

도 6을 참조하면, 실시예 2의 경우 발열최대온도가 가장 높으며, 경화시작온도 및 경화종료온도의 차이가 가장 작다. 즉, 풀러렌의 높은 열전도도로 인해 경화속도가 기존 경화 촉진제에 비해 상승된 것으로 판단된다. 6, in the case of Example 2, the maximum exothermic temperature is the highest, and the difference between the curing start temperature and the curing end temperature is the smallest. That is, it is judged that the curing speed is increased compared to the conventional curing accelerator due to the high thermal conductivity of fullerene.

Kissinger 방정식에 의해 계산된 활성화 에너지(Activation energy)를 나타내는 표 1 및 도 7의 경우 비교예 1과 비교해, 비교예 2, 비교예 3, 실시예 2의 순으로, 점차적으로 왼쪽으로 치우친 그래프 거동을 확인하였다. 이는 기존 경화 촉진제인 2-MeIM을 경화 촉진제로 사용할 경우, 에폭시 수지 및 경화제와 직접 접촉이 가능하여 반응성이 높게 나타나는 반면, ZIF-8은 비교적 반응성이 낮음에 따라 저장 안정성이 보다 우수한 것을 알 수 있다. In the case of Table 1 and FIG. 7 showing the activation energy calculated by the Kissinger equation, compared with Comparative Example 1, Comparative Example 2, Comparative Example 3, Example 2 in the order of, the graph behavior gradually skewed to the left Confirmed. It can be seen that when 2-MeIM, which is a conventional curing accelerator, is used as a curing accelerator, direct contact with the epoxy resin and curing agent is possible, resulting in high reactivity, whereas ZIF-8 has relatively low reactivity, resulting in better storage stability. .

비교예 2에 은을 더 포함하는 비교예 3의 경우 비교예 2보다 활성화 에너지가 더 상승 하였으나, 산화풀러렌을 더 포함하는 실시예 2의 경우가 비교예 2에 비해 가장 큰 폭으로 활성화 에너지가 증가한 것을 알 수 있다. 이는, 풀러렌에 의해 ZIF-8과 경화반응물과의 접촉이 더욱 지연되어 반응 활성화 에너지가 더욱 높아지는 것으로 판단된다. 이로 인해 본 발명의 실시예 2는 다른 비교예들 보다 저장 안정성이 우수할 것으로 판단된다.In Comparative Example 3 containing more silver in Comparative Example 2, the activation energy increased more than in Comparative Example 2, but in Example 2 containing more fullerene oxide, the activation energy increased the most significantly compared to Comparative Example 2. it can be seen that It is judged that the contact between ZIF-8 and the curing reactant is further delayed by the fullerene, resulting in a higher reaction activation energy. For this reason, Example 2 of the present invention is judged to have superior storage stability than other comparative examples.

Heating rate (°C/min)Heating rate (°C/min) 22 55 1010 2020 실시예 1Example 1 153.0153.0 163.5163.5 173.5173.5 182.3182.3 비교예 1Comparative Example 1 124.4124.4 131.3131.3 144.9144.9 152.5152.5 비교예 2Comparative Example 2 144.6144.6 155.1155.1 165.4165.4 176.6176.6 비교예 3Comparative Example 3 145.4145.4 156.9156.9 167.3167.3 176.3176.3

[실험예 2] [Experimental Example 2]

제조한 에폭시 경화물의 전단강도를 측정하였다. 전단강도는 에폭시 경화물의 전단강도는 만능재료시험기 (UTM 5982, INSTRON)를 사용하여 측정하였고, ASTM D-1002 규격에 따라 실험하였다. 도 8은 전단강도의 측정결과이다. The shear strength of the prepared epoxy cured product was measured. The shear strength of the epoxy cured product was measured using a universal testing machine (UTM 5982, INSTRON), and was tested according to ASTM D-1002 standard. 8 is a measurement result of shear strength.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예 1의 전단강도는 18.40 Mpa로 비교예 1 내지 비교예 3에서 제조한 에폭시 경화물 보다 우수한 전단강도를 갖는다. 특히, 일반 경화 촉진제를 사용한 비교예 1의 전단강도 보다 약 9.5%상승한 효과를 나타낸다. Referring to FIG. 8, the shear strength of Example 1 of the present invention is 18.40 Mpa, which has superior shear strength than the cured epoxy products prepared in Comparative Examples 1 to 3. In particular, it exhibits an effect of about 9.5% higher than the shear strength of Comparative Example 1 using a general curing accelerator.

그리고, 은과 ZIF가 혼합된 비교예 3에 비해 우수한 전단강도를 나타내고 있다. 이는, 안정적인 구조를 가진 산화풀러렌에 의해 기인한 것으로 판단된다. 즉, 실시예 2는 보다 우수한 기계적 강도를 가짐을 확인할 수 있었다.And, it exhibits superior shear strength compared to Comparative Example 3 in which silver and ZIF are mixed. This is considered to be due to fullerene oxide having a stable structure. That is, it was confirmed that Example 2 had better mechanical strength.

[실험예 3] [Experimental Example 3]

본 발명의 에폭시 경화물의 동적 열특성을 조사하기 위해, 동역학분석기(DMA Q800, TA Instruments)를 사용하여 진폭(amplitude) 10μm, 분 당 5 ℃의 승온속도로 상온에서 200 ℃까지 열을 가하면서 측정하였다, 각 시험편은 60 mm × 12 mm × 3 mm(길이 × 폭 × 두께)의 크기로 가공하였다. 그 결과를 도 9 내지 11에 나타내었다. 도 9는 저장탄성률, 도 10은 tan δ, 도 11은 손실탄성률을 나타내는 그래프이다. In order to investigate the dynamic thermal properties of the epoxy cured material of the present invention, using a dynamics analyzer (DMA Q800, TA Instruments), the amplitude (amplitude) of 10 μm, the temperature increase rate of 5 ℃ per minute was measured while applying heat from room temperature to 200 ℃ Each test piece was processed to a size of 60 mm × 12 mm × 3 mm (length × width × thickness). The results are shown in FIGS. 9 to 11 . 9 is a graph showing the storage modulus, FIG. 10 is tan δ, and FIG. 11 is a graph showing the loss modulus.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예 1이 저장탄성률과 손실탄성률에서 가장 높은 값을 나타내었다. 즉, 본 발명의 실시예는 우수한 동적열특성을 가짐을 확인할 수 있었다. 9 to 11 , Example 1 of the present invention exhibited the highest values in storage modulus and loss modulus. That is, it was confirmed that the embodiment of the present invention has excellent dynamic thermal properties.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 나노복합체는 에폭시 경화 촉진제로 사용 시될 수 있으며, 기계적물성과 열적특성 그리고 저장 안정성이 우수한 에폭시 경화물을 제조할 수 있도록 한다. The nanocomposite according to the present invention described above can be used as an epoxy curing accelerator, and it is possible to prepare an epoxy cured product having excellent mechanical properties, thermal properties, and storage stability.

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to specific matters and limited examples and drawings, but these are only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, and the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications and variations are possible from these descriptions by those of ordinary skill in the art. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and not only the claims described below, but also all of the claims and all equivalents or equivalent modifications to the claims will be said to belong to the scope of the spirit of the present invention. .

Claims (18)

탄소 및 금속을 함유하는 입자상의 코어;및
상기 코어의 표면에 금속유기골격체(Metal-Organic Framework, MOF)로 코팅된 쉘;를 포함하는 나노복합체.
a particulate core containing carbon and metal; and
Nanocomposite comprising; a shell coated with a metal-organic framework (MOF) on the surface of the core.
제 1항에 있어서,
상기 탄소는 구형 탄소계 화합물인 나노복합체.
The method of claim 1,
The carbon is a spherical carbon-based compound nanocomposite.
제 1항에 있어서,
상기 금속유기골격체는 제올라이트형 이미다졸레이트 구조체(zeolitic imidazolate framework)를 포함하는 나노복합체.
The method of claim 1,
The metal-organic framework is a nanocomposite comprising a zeolitic imidazolate framework.
제 1항에 있어서,
상기 금속은 은, 금, 구리, 알루미늄, 백금, 팔라듐, 니켈 및 철 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 나노복합체.
The method of claim 1,
The metal is a nanocomposite comprising at least one selected from silver, gold, copper, aluminum, platinum, palladium, nickel, and iron.
제 1항에 있어서,
상기 코어 내부의 금속 함량이 코어 표면의 금속 함량보다 더 높은 나노복합체.
The method of claim 1,
The nanocomposite wherein the metal content inside the core is higher than the metal content on the surface of the core.
제 1항에 있어서,
상기 나노복합체의 표면은 입자상의 금속유기골격체로 코팅된 표면 영역과 상기 코어의 노출된 표면 영역으로 이루어지는 나노복합체.
The method of claim 1,
The surface of the nanocomposite is a nanocomposite comprising a surface area coated with a particulate metal-organic framework and an exposed surface area of the core.
제 1항에 있어서,
상기 나노복합체는 상기 풀러렌 100중량부에 대하여 상기 금속 1 내지 350중량부, 상기 금속유기골격체 100 내지 3000중량부를 포함하는 나노복합체.
The method of claim 1,
The nanocomposite is a nanocomposite comprising 1 to 350 parts by weight of the metal, 100 to 3000 parts by weight of the metal-organic framework with respect to 100 parts by weight of the fullerene.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 나노복합체를 포함하는 에폭시 경화 촉진제.An epoxy curing accelerator comprising the nanocomposite of any one of claims 1 to 7. 탄소체 입자에 금속을 코팅하여 코어를 제조하는 제1단계; 및
상기 코어의 표면에 쉘을 형성할 수 있도록 금속유기골격체(Metal-Organic Framework, MOF)를 코팅하는 제2단계;를 포함하는 나노복합체의 제조방법.
A first step of manufacturing a core by coating the carbon particles with a metal; and
A method of manufacturing a nanocomposite comprising; a second step of coating a metal-organic framework (MOF) to form a shell on the surface of the core.
제 9항에 있어서,
상기 제1단계는, 상기 탄소체 입자 및 금속 전구체를 1:2 내지 1:10 중량비로 용매에 투입 및 혼합하여 제1반응 용액을 수득하는 단계와,
상기 제1반응 용액에 물을 첨가한 후 교반하여 코어를 수득하는 단계를 포함하는 나노복합체 제조방법.
10. The method of claim 9,
In the first step, the carbon particles and the metal precursor are added to and mixed in a solvent in a weight ratio of 1:2 to 1:10 to obtain a first reaction solution;
A method for preparing a nanocomposite comprising adding water to the first reaction solution and then stirring to obtain a core.
제 9항에 있어서,
상기 제2단계는, 상기 코어가 제1용매에 분산된 제1용액에 금속유기골격체가 제2용매에 분산된 제2용액을 혼합하여 상기 코어의 표면을 금속유기골격체(Metal-Organic Framework, MOF)로 코팅하는 것인 나노복합체 제조방법.
10. The method of claim 9,
In the second step, a second solution in which the metal-organic framework is dispersed in a second solvent is mixed with a first solution in which the core is dispersed in a first solvent, and the surface of the core is coated with a metal-organic framework MOF) coating with a nanocomposite manufacturing method.
제 11항에 있어서,
상기 코어 100중량부에 대해 상기 금속유기골격체 300 내지 500 중량부를 혼합하는 나노복합체 제조방법.
12. The method of claim 11,
A nanocomposite manufacturing method of mixing 300 to 500 parts by weight of the metal-organic framework with respect to 100 parts by weight of the core.
제 10항에 있어서,
상기 금속 전구체는 수용성 금속 전구체인 나노복합체 제조방법.
11. The method of claim 10,
The metal precursor is a water-soluble metal precursor nanocomposite manufacturing method.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 나노복합체, 에폭시수지 및 경화제를 포함하는 에폭시 수지 경화성 조성물.The epoxy resin curable composition comprising the nanocomposite of any one of claims 1 to 7, an epoxy resin, and a curing agent. 제 14항에 있어서,
상기 에폭시수지 100중량부에 대해 상기 경화제 5 내지 15중량부, 상기 나노복합체 0.01내지 3중량부가 혼합되는 에폭시 수지 경화성 조성물.
15. The method of claim 14,
An epoxy resin curable composition in which 5 to 15 parts by weight of the curing agent and 0.01 to 3 parts by weight of the nanocomposite are mixed with respect to 100 parts by weight of the epoxy resin.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 나노복합체, 에폭시수지 및 경화제를 혼합하여 에폭시 수지 경화성 조성물을 수득하는 단계와;
상기 에폭시수지 조성물을 경화시켜 에폭시 경화물을 수득하는 단계;를 포함하는 에폭시 경화물의 제조방법.
8. A method comprising: mixing the nanocomposite of any one of claims 1 to 7, an epoxy resin, and a curing agent to obtain an epoxy resin curable composition;
Hardening the epoxy resin composition to obtain a cured epoxy product; Method for producing a cured epoxy product comprising a.
제 16항에 있어서,
상기 경화단계는 160 내지 200℃의 온도에서 수행되는 에폭시 경화물의 제조방법.
17. The method of claim 16,
The curing step is a method for producing a cured epoxy product is performed at a temperature of 160 to 200 ℃.
제 16 항의 제조방법으로 제조되는 에폭시 경화물.A cured epoxy product manufactured by the method of claim 16 .
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