KR20230078246A - 나노다이아몬드를 활용한 코팅제 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 나노다이아몬드를 활용한 코팅제 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 나노다이아몬드의 표면처리 및 분산방법을 최적화하여 건축용 특히, 인테리어용으로 벽면이나 내장재에 코팅되는 코팅제로서의 내구성과 방오,방염,항균 특성을 극대화함은 물론 경제적으로 생산이 가능하며, 소량을 첨가하더라도 높은 코팅 효과를 얻을 수 있는 나노다이아몬드를 활용한 코팅제 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 나노다이아몬드를 활용한 코팅제 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 나노다이아몬드의 표면처리 및 분산방법을 최적화하여 유리용이나 건축용 특히, 인테리어용으로 벽면이나 내장재에 코팅되는 코팅제로서의 내구성과 방오,방염,항균 특성을 극대화함은 물론 경제적으로 생산이 가능하며, 소량을 첨가하더라도 높은 코팅 효과를 얻을 수 있는 나노다이아몬드를 활용한 코팅제 제조방법에 관한 것이다.
코로나19 등 질병에 대한 두려움 급등과 함께 사회적 거리두기에 따른 개인공간뿐만 아니라 다중이용시설 및 공공시설의 방오와 방염, 항균 등에 대한 필요 니즈가 증가함에 따라 관련 시장 규모는 계속 증가 될 것으로 예상된다.
나노다이아몬드는 약 10나노미터 내외의 크기를 가지는 다이아몬드 입자로 화학적으로 매우 안정적인 소재이며 최근에는 항균, 방청 및 바이러스 증식억제에 대한 효과가 확인되어 해외에서는 공공시설 및 병원 등의 시설에 기능성 코팅을 목적으로 고부가가치 제품이 출시되고 있기는 하나, 국내에는 나노다이아몬드 코팅제를 통한 건축 내·외부용 기능성 코팅제를 개발 및 출시하고 있는 기업은 없는 실정이다.
<특허문헌>
국내등록특허 제10-2062047호(2019.06.14.출원) "건축 내외장재 및 액자 제조에 사용되는 친환경 조성물"
상기 공개된 선행특허문헌의 경우에도, 건축용 내외장재나 액자 등의 제조에 활용되는 조성물에 관한 것으로, 해당 조성물 내에 나노다이아몬드 소재를 첨가하여 내침식성이나 내마모성을 부여하기 위해 나노다이아몬드 소재를 활용하고 있는 정도에 불과하다.
이와 같이, 나노다이아몬드 소재의 우수한 특성을 활용할 수 있는 분야에 대한 니즈는 증대되고 있는 반면에, 해당 소재를 유리용, 건축용 및 인테리어용으로 활용할 수 있도록 하는 코팅제 내지 코팅제 제조방법 기술에 대해서는 국내 연구가 미진한 상태로, 관련 기술에 대한 필요성은 더욱 증대되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
본 발명은 나노다이아몬드의 표면처리 및 분산방법을 최적화하여 유리용이나 건축용 특히, 인테리어용으로 벽면이나 내장재에 코팅되는 코팅제로서의 내구성과 방오,방염,항균 특성을 극대화함은 물론 경제적으로 생산이 가능한 나노다이아몬드를 활용한 코팅제 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 나노다이아몬드의 표면처리 및 분산방법을 최적화하여 소량을 첨가하더라도 높은 코팅 효과를 얻을 수 있는 나노다이아몬드를 활용한 코팅제 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 나노다이아몬드를 활용한 코팅제 제조방법은 나노다이아몬드 표면에 특정 작용기가 존재하도록 표면처리하는 나노다이아몬드표면처리단계; 나노다이아몬드와 나노실리카 입자간 결합된 화합물을 제조하는 표면결합단계; 및 상기 표면결합이 이루어진 나노다이아몬드/나노실리카 분산액을 커플링제와 혼합하는 코팅용액제조단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 제조방법은 상기 표면결합단계 전에, 표면결합단계에 제공되는 나노실리카 분산액을 제조하는 나노실리카분산액제조단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 제조방법에 있어서 상기 나노실리카분산액제조단계는, 초순수 내에 고상의 규산나트륨 15~50 중량부를 첨가 후, 교반기를 이용하여 일정 시간 교반처리 후 일정 시간 이상 안정화시키는 제1-1단계; 안정화된 규산나트륨 수용액을 교반기를 이용하여 교반시키면서, 염산(HCl) 용액을 일정 시간 한 방울씩 첨가하면서 나노실리카 입자를 형성하는 제1-2단계; 나노실리카 입자가 형성된 수용액에 불순물을 제거하기 위해 초순수를 추가한 후 원심분리기를 이용하여 일정 시간 원심분리를 실시하여 입자와 용액을 분리한 후 입자만을 회수하는 제1-3단계; 및 상기 제1-3단계를 통해 회수된 나노실리카 입자를 초순수 또는 에틸알코올에 분산처리하여 나노실리카 수계 분산액 또는 나노실리카 에탄올 분산액을 제조하는 제1-4단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 제조방법에 있어서 상기 표면결합단계는, 표면개질된 나노다이아몬드와 나노실리카분산액을 혼합하여 초음파 교반기를 이용하여 상온에서 일정 시간 진동교반하거나 또는 교반기를 이용하여 일정 시간 교반처리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 제조방법에 있어서 상기 코팅용액제조단계는, 입자간 표면결합이 이루어진 나노다이아몬드/나노실리카 분산액을 커플링제인 메틸트리메톡시실란(MTMS) 용액과 혼합하여 교반기를 이용하여 일정 시간 교반처리 후 일정 시간 이상 안정화시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 제조방법에 있어서 상기 표면결합단계는, 초순수 내에 고상의 규산나트륨 15~50 중량부를 첨가 후, 교반기를 이용하여 일정 시간 교반처리 후 일정 시간 이상 안정화시키는 제2-1단계; 안정화된 규산나트륨 수용액에 표면개질된 나노다이아몬드 분말 0.1~3 중량부를 첨가 후, 교반기를 이용하여 일정 시간 교반처리 후 일정 시간 안정화시키는 제2-2단계; 안정화된 나노다이아몬드 분말 혼합 규산나트륨 수용액을 교반기를 이용하여 교반시키면서, 염산(HCl) 용액을 일정 시간 한 방울씩 첨가하면서 나노실리카 입자를 형성하는 제2-3단계; 나노실리카 입자가 형성된 수용액에 불순물을 제거하기 위해 초순수를 추가한 후 원심분리기를 이용하여 일정 시간 원심분리를 실시하여 입자와 용액을 분리한 후 입자만을 회수하는 제2-4단계; 및 상기 제2-4단계를 통해 회수된 나노실리카 입자를 초순수 또는 에틸알코올에 분산처리하여 나노다이아몬드/나노실리카 수계 분산액 또는 나노다이아몬드/나노실리카 에탄올 분산액을 제조하는 제2-5단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 제조방법에 있어서 상기 코팅용액제조단계는, 입자간 표면결합이 이루어진 나노다이아몬드/나노실리카 분산액을 커플링제인 메틸트리메톡시실란(MTMS) 용액과 혼합하여 교반기를 이용하여 일정 시간 교반처리 후 일정 시간 이상 안정화시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은, 나노다이아몬드의 표면처리 및 분산방법을 최적화하여 유리용이나 건축용 특히, 인테리어용으로 벽면이나 내장재에 코팅되는 코팅제로서의 내구성과 방오,방염,항균 특성을 극대화함은 물론 경제적으로 생산이 가능한 효과를 갖는다.
본 발명은, 나노다이아몬드의 표면처리 및 분산방법을 최적화하여 소량을 첨가하더라도 높은 코팅 효과를 얻을 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노다이아몬드를 활용한 코팅제 제조방법의 순서도
도 2는 나노실리카분산액제조단계에서 제조된 분산액 내 나노실리카 입자가 분산된 상태를 확인한 실험 사진
도 3은 본 발명의 제조방법의 단계별 모식도
도 2는 나노실리카분산액제조단계에서 제조된 분산액 내 나노실리카 입자가 분산된 상태를 확인한 실험 사진
도 3은 본 발명의 제조방법의 단계별 모식도
이하에서는 본 발명에 따른 나노다이아몬드를 활용한 코팅제 제조방법의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
나노다이아몬드의 경우, 그 특성상 코팅제로 활용하고자 하는 경우 코팅제의 용매(도료 혼합제 등) 내에서 완전 분산이 이루어질수록 소량을 첨가하더라고 높은 코팅 효과를 기대할 수 있고 또한 내구성 증대 및 방오,방염,항균 효과도 극대화할 수 있게 되는데, 이를 위해서는 나노다이아몬드의 표면처리는 물론 나노다이아몬드와 결합되는 나노실리카의 생산성 향상 및 나노다이아몬드와 나노실리카 입자간 표면결합력을 높이는 것이 무엇보다 중요한바, 본 발명의 제조방법은 이러한 특성을 극대화하면서도 경제적으로 코팅제 제조가 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.
이를 위해, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노다이아몬드를 활용한 코팅제 제조방법은, 나노다이아몬드 표면에 특정 작용기가 존재하도록 표면처리하는 나노다이아몬드표면처리단계(S1); 하기 표면결합단계(S3) 전에, 표면결합단계(S3)에 제공되는 나노실리카 분산액을 제조하는 나노실리카분산액제조단계(S2); 나노다이아몬드와 나노실리카 입자간 결합된 화합물을 제조하는 표면결합단계(S3); 및 상기 표면결합이 이루어진 나노다이아몬드/나노실리카 분산액을 커플링제와 혼합하는 코팅용액제조단계(S5);를 포함할 수 있다.
상기 나노다이아몬드표면처리단계(S1)는, 나노다이아몬드 표면에 특정 작용기가 존재하도록 표면처리하는 공정으로, 특히 본 발명에서 나노다이아몬드를 건축용(인테리어용) 코팅제에 활용코자 하는 경우에는 나노다이아몬드 표면에 카르복실기, 아미노기, 에테르기 등의 많은 작용기가 존재하게끔 처리하여 높은 표면 활성력을 갖도록 하는 것이 중요한바, 상기 나노다이아몬드표면처리단계(S1)를 통해 나노다이아몬드 표면에 특정 작용기(카르복실기, 아미노기, 에테르기 등)가 존재하도록 표면처리하게 된다.
상기 나노실리카분산액제조단계(S2)는, 표면결합단계(S3)에 제공되는 나노실리카 분산액을 제조하는 공정으로, 즉, 나노다이아몬드와 나노실리카 입자간 결합된 화합물을 제조하기 위해 필요한 나노실리카 분산액을 제조하는 과정이다. 본 발명에서는 특히, 나노실리카의 생산성 향상과 함께 나노다이아몬드와의 표면결합력을 높일 수 있는 맞춤형 나노실리카 분산액을 제조하여 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는바, 이를 위해 상기 나노실리카분산액제조단계(S2)는, 보다 구체적으로, 초순수 내에 고상의 규산나트륨 15~50 중량부를 첨가 후, 교반기(바람직하게는, 마그네틱 교반기, 이하 본 명세서에 교반기는 마그네틱 교반기가 최적의 실시예로 동일함)를 이용하여 일정 시간 교반처리 후 일정 시간 이상 안정화시키는 제1-1단계; 안정화된 규산나트륨 수용액을 교반기를 이용하여 교반시키면서, 염산(HCl) 용액을 일정 시간 한 방울씩 첨가하면서 나노실리카 입자를 형성하는 제1-2단계; 나노실리카 입자가 형성된 수용액에 불순물을 제거하기 위해 초순수를 추가한 후 원심분리기를 이용하여 일정 시간 원심분리를 실시하여 입자와 용액을 분리한 후 입자만을 회수하는 제1-3단계; 및 상기 제1-3단계를 통해 회수된 나노실리카 입자를 초순수 또는 에틸알코올에 (바람직하게는 초음파진동을 이용하여)분산처리하여 나노실리카 수계 분산액 또는 나노실리카 에탄올 분산액을 제조하는 제1-4단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1-1단계는, 초순수 내에 고상의 규산나트륨 15~50 중량부를 첨가 후, 교반기를 이용하여 일정 시간 교반처리 후 일정 시간 이상 안정화시키는 공정으로, 초순수(DI WATER(Deionized water)) 즉, 이온을 모두 제거한 물로 pH 7에 맞춰진 초순수 내에 고상의 규산나트륨(Na2SiO3, Sodium silicate Assay 100%)을 약 15~50중량부 첨가한 다음, 교반기를 이용하여 약 200~300rpm 회전속도로 10~30분 정도 교반처리를 한 후 다시 30분 이상 안정화를 시킴으로써 상기 제1-1단계를 이루어지게 된다.
상기 제1-2단계는, 안정화된 규산나트륨 수용액을 교반기를 이용하여 교반시키면서, 염산(HCl) 용액을 일정 시간 한 방울씩 첨가하면서 나노실리카 입자를 형성하는 공정으로, 상기 제1-1단계를 통해 수득한 안정화된 규산나트륨 수용액을 교반기를 이용하여 약 200~300rpm 회전속도로 교반시키면서, 염산(HCl) 용액(100%)을 약 3~7분에 걸쳐(바람직하게는 5분 내외) 한 방울씩 소량으로 첨가하면서(총 1.5ml 정도가 첨가되는 것이 바람직함) 나노실리카 입자를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1-3단계는, 나노실리카 입자가 형성된 수용액에 불순물을 제거하기 위해 초순수를 추가한 후 원심분리기를 이용하여 일정 시간 원심분리를 실시하여 입자와 용액을 분리한 후 입자만을 회수하는 공정으로, 상기 제1-2단계를 거쳐 나노실리카 입자가 형성된 수용액에서 불순물(Na(염) 등)을 제거한 후 나노실리카 입자만을 회수하게 된다. 이를 위해, 상기 제1-2단계를 거쳐 나노실리카 입자가 형성된 수용액에 초순수(DI WATER(Deionized water))를 추가한 후, 원심분리기를 이용하여 약 8,000~12,000rpm 회전속도로 고속으로 약 10분간 원심분리를 실시하게 되면, 나노실리카 입자와 용액(불순물인 Na(염) 등이 포함)이 분리되게 되고 여기서 나노실리카 입자만을 회수하게 된다. 상기 제1-3단계는 약 3~5회 반복하여 실시하는 것이 바람직하다.
상기 제1-4단계는, 상기 제1-3단계를 통해 회수된 나노실리카 입자를 초순수 또는 에틸알코올에 분산처리하여 나노실리카 수계 분산액 또는 나노실리카 에탄올 분산액을 제조하는 공정으로, 상기 제1-4단계까지 거쳐 최종 제조된 나노실리카 수계 분산액 또는 나노실리카 에탄올 분산액은 하기 표면결합단계(S3)에 제공되게 된다.
상기 표면결합단계(S3)는, 나노다이아몬드와 나노실리카 입자간 결합된 화합물을 제조하는 공정으로, 특히 본 발명에서는 상기 나노다이아몬드표면처리단계(S1)를 통해 나노다이아몬드 표면에 특정 작용기(카르복실기, 아미노기, 에테르기 등)가 존재하도록 표면처리(표면개질)된 나노다이아몬드와 상기 나노실리카분산액제조단계(S2)를 통해 제조된 나노실리카 분산액을 혼합한 후, 초음파 교반기를 이용하여 상온(약 20~30도 내외)에서 일정 시간(약 30분 내외) 동안 진동교반하거나 또는 교반기를 이용하여 약 200~300rpm 회전속도로 약 10~30분 동안 교반처리함으로써, 표면개질된 나노다이아몬드와 나노다이아몬드와의 표면결합력을 높일 수 있도록 제조된 나노실리카 입자간 유동을 통해 양자간 결합력을 극대화시켜 나노다이아몬드와 나노실리카 입자간 결합된 화합물을 제조하게 된다.
상기 코팅용액제조단계(S5)는, 상기 표면결합이 이루어진 나노다이아몬드/나노실리카 분산액을 커플링제와 혼합하는 공정으로, 상기 표면결합단계(S3)를 통해 입자간 표면결합이 이루어진 나노다이아몬드/나노실리카 분산액을 실란커플링제인 메틸트리메톡시실란(MTMS, methyltrimethoxysilane) 용액(MTMS 약 95% 정도)과 혼합하여(바람직하게는 MTMS 용액 0.8~2중량부 내외) 교반기를 이용하여 약 100~300rpm 회전속도로 약 10~30분 내외로 교반처리 후, 일정 시간 이상(약 30분 이상) 안정화시킴으로써 최종 코팅용액을 제조하게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노다이아몬드를 활용한 코팅제 제조방법은, 앞서 설명한 나노실리카분산액제조단계(S2) 및 표면결합단계(S3)가 각각 별도로 이루어지지 않고, 상기 표면결합단계(S3)에서 통합적으로 나노다이아몬드/나노실리카 분산액이 제조될 수 있는데, 이를 위해 상기 표면결합단계(S3)는, 초순수 내에 고상의 규산나트륨 15~50 중량부를 첨가 후, 교반기를 이용하여 일정 시간 교반처리 후 일정 시간 이상 안정화시키는 제2-1단계; 안정화된 규산나트륨 수용액에 표면개질된 나노다이아몬드 분말 0.1~3 중량부를 첨가 후, 교반기를 이용하여 일정 시간 교반처리 후 일정 시간 안정화시키는 제2-2단계; 안정화된 나노다이아몬드 분말 혼합 규산나트륨 수용액을 교반기를 이용하여 교반시키면서, 염산(HCl) 용액을 일정 시간 한 방울씩 첨가하면서 나노실리카 입자를 형성하는 제2-3단계; 나노실리카 입자가 형성된 수용액에 불순물을 제거하기 위해 초순수를 추가한 후 원심분리기를 이용하여 일정 시간 원심분리를 실시하여 입자와 용액을 분리한 후 입자만을 회수하는 제2-4단계; 및 상기 제2-4단계를 통해 회수된 나노실리카 입자를 초순수 또는 에틸알코올에 분산처리하여 나노다이아몬드/나노실리카 수계 분산액 또는 나노다이아몬드/나노실리카 에탄올 분산액을 제조하는 제2-5단계;를 포함할 수 있다.
상기 제2-1단계는, 초순수 내에 고상의 규산나트륨 15~50 중량부를 첨가 후, 교반기를 이용하여 일정 시간 교반처리 후 일정 시간 이상 안정화시키는 공정으로, 초순수(DI WATER(Deionized water)) 즉, 이온을 모두 제거한 물로 pH 7에 맞춰진 초순수 내에 고상의 규산나트륨(Na2SiO3, Sodium silicate Assay 100%)을 약 15~50중량부 첨가한 다음, 교반기를 이용하여 약 200~300rpm 회전속도로 10~30분 정도 교반처리를 한 후 다시 30분 이상 안정화를 시킴으로써 상기 제2-1단계가 이루어지게 된다.
상기 제2-2단계는, 안정화된 규산나트륨 수용액에 표면개질된 나노다이아몬드 분말 0.1~3 중량부를 첨가 후, 교반기를 이용하여 약 200~300rpm 회전속도로 10~30분 정도 교반처리를 한 후 다시 30분 이상 안정화를 시킴으로써 상기 제2-2단계를 통해 안정화된 나노다이아몬드 분말 혼합 규산나트륨 수용액을 얻게 된다. 즉, 상기 제2-2단계와 함께 후술할 제2-3단계를 통해서, 나노실리카 분산액 제조와 제조된 나노실리카 분산액과 나노다이아몬드 간 결합의 다단계를 거치지 않고, 바로 통합적으로 나노다이아몬드/나노실리카 분산액이 제조될 수 있어 경제적이면서도 동일한 표면결합력을 가진 분산액을 제조할 수 있게 된다.
상기 제2-3단계는, 안정화된 나노다이아몬드 분말 혼합 규산나트륨 수용액을 교반기를 이용하여 교반시키면서, 염산(HCl) 용액을 일정 시간 한 방울씩 첨가하면서 나노실리카 입자를 형성하는 공정으로, 상기 제2-2단계를 통해 수득한 안정화된 나노다이아몬드 분말 혼합 규산나트륨 수용액을 교반기를 이용하여 약 200~300rpm 회전속도로 교반시키면서, 염산(HCl) 용액(100%)을 약 3~7분에 걸쳐(바람직하게는 5분 내외) 한 방울씩 소량으로 첨가하면서(총 1.5ml 정도가 첨가되는 것이 바람직함) 나노실리카 입자(표면에 나노다이아몬드가 결합된 화합물)를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2-4단계는, 나노실리카 입자(표면에 나노다이아몬드가 결합된 화합물)가 형성된 수용액에 불순물을 제거하기 위해 초순수를 추가한 후 원심분리기를 이용하여 일정 시간 원심분리를 실시하여 입자와 용액을 분리한 후 입자만을 회수하는 공정으로, 상기 제2-3단계를 거쳐 나노실리카 입자(표면에 나노다이아몬드가 결합된 화합물)가 형성된 수용액에서 불순물(Na(염) 등)을 제거한 후 나노실리카 입자만을 회수하게 된다. 이를 위해, 상기 제2-3단계를 거쳐 나노실리카 입자(표면에 나노다이아몬드가 결합된 화합물)가 형성된 수용액에 초순수(DI WATER(Deionized water))를 추가한 후, 원심분리기를 이용하여 약 8,000~12,000rpm 회전속도로 고속으로 약 10분간 원심분리를 실시하게 되면, 나노실리카 입자와 용액(불순물인 Na(염) 등이 포함)이 분리되게 되고 여기서 나노실리카 입자만을 회수하게 된다. 상기 제2-4단계는 약 3~5회 반복하여 실시하는 것이 바람직하다.
상기 제2-5단계는, 상기 제2-4단계를 통해 회수된 나노실리카 입자(표면에 나노다이아몬드가 결합된 화합물)를 초순수 또는 에틸알코올에 분산처리하여 나노다이아몬드/나노실리카 수계 분산액 또는 나노다이아몬드/나노실리카 에탄올 분산액을 제조하는 공정으로, 상기 제2-5단계를 통해 제조된 나노다이아몬드/나노실리카 수계 분산액 또는 나노다이아몬드/나노실리카 에탄올 분산액은 상기 코팅용액제조단계(S5)에 제공되게 된다.
이와 같이 본 발명에 따른 나노다이아몬드를 활용한 코팅제 제조방법은 나노다이아몬드의 표면처리는 물론 나노다이아몬드와 결합되는 나노실리카의 생산성 향상 및 나노다이아몬드와 나노실리카 입자간 표면결합력 증대를 통해, 건축용 특히, 인테리어용으로 벽면이나 내장재에 코팅되는 코팅제로서의 내구성과 방오,방염,항균 특성을 극대화함은 물론 경제적 생산이 가능하고 또한, 나노다이아몬드의 표면처리 및 분산방법을 최적화하여 소량을 첨가하더라도 높은 코팅 효과를 얻을 수 있게 된다.
이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (7)
- 나노다이아몬드 표면에 특정 작용기가 존재하도록 표면처리하는 나노다이아몬드표면처리단계;
나노다이아몬드와 나노실리카 입자간 결합된 화합물을 제조하는 표면결합단계; 및
상기 표면결합이 이루어진 나노다이아몬드/나노실리카 분산액을 커플링제와 혼합하는 코팅용액제조단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노다이아몬드를 활용한 코팅제 제조방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 제조방법은,
상기 표면결합단계 전에, 표면결합단계에 제공되는 나노실리카 분산액을 제조하는 나노실리카분산액제조단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 나노다이아몬드를 활용한 코팅제 제조방법. - 제 2 항에 있어서, 상기 나노실리카분산액제조단계는,
초순수 내에 고상의 규산나트륨 15~50 중량부를 첨가 후, 교반기를 이용하여 일정 시간 교반처리 후 일정 시간 이상 안정화시키는 제1-1단계;
안정화된 규산나트륨 수용액을 교반기를 이용하여 교반시키면서, 염산(HCl) 용액을 일정 시간 한 방울씩 첨가하면서 나노실리카 입자를 형성하는 제1-2단계;
나노실리카 입자가 형성된 수용액에 불순물을 제거하기 위해 초순수를 추가한 후 원심분리기를 이용하여 일정 시간 원심분리를 실시하여 입자와 용액을 분리한 후 입자만을 회수하는 제1-3단계; 및
상기 제1-3단계를 통해 회수된 나노실리카 입자를 초순수 또는 에틸알코올에 분산처리하여 나노실리카 수계 분산액 또는 나노실리카 에탄올 분산액을 제조하는 제1-4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노다이아몬드를 활용한 코팅제 제조방법. - 제 3 항에 있어서, 상기 표면결합단계는,
표면개질된 나노다이아몬드와 나노실리카분산액을 혼합하여 초음파 교반기를 이용하여 상온에서 일정 시간 진동교반하거나 또는 교반기를 이용하여 일정 시간 교반처리하는 것을 특징으로 하는 나노다이아몬드를 활용한 코팅제 제조방법. - 제 4 항에 있어서, 상기 코팅용액제조단계는,
입자간 표면결합이 이루어진 나노다이아몬드/나노실리카 분산액을 커플링제인 메틸트리메톡시실란(MTMS) 용액과 혼합하여 교반기를 이용하여 일정 시간 교반처리 후 일정 시간 이상 안정화시키는 것을 특징으로 하는 나노다이아몬드를 활용한 코팅제 제조방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 표면결합단계는,
초순수 내에 고상의 규산나트륨 15~50 중량부를 첨가 후, 교반기를 이용하여 일정 시간 교반처리 후 일정 시간 이상 안정화시키는 제2-1단계;
안정화된 규산나트륨 수용액에 표면개질된 나노다이아몬드 분말 0.1~3 중량부를 첨가 후, 교반기를 이용하여 일정 시간 교반처리 후 일정 시간 안정화시키는 제2-2단계;
안정화된 나노다이아몬드 분말 혼합 규산나트륨 수용액을 교반기를 이용하여 교반시키면서, 염산(HCl) 용액을 일정 시간 한 방울씩 첨가하면서 나노실리카 입자를 형성하는 제2-3단계;
나노실리카 입자가 형성된 수용액에 불순물을 제거하기 위해 초순수를 추가한 후 원심분리기를 이용하여 일정 시간 원심분리를 실시하여 입자와 용액을 분리한 후 입자만을 회수하는 제2-4단계; 및
상기 제2-4단계를 통해 회수된 나노실리카 입자를 초순수 또는 에틸알코올에 분산처리하여 나노다이아몬드/나노실리카 수계 분산액 또는 나노다이아몬드/나노실리카 에탄올 분산액을 제조하는 제2-5단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노다이아몬드를 활용한 코팅제 제조방법. - 제 6 항에 있어서, 상기 코팅용액제조단계는,
입자간 표면결합이 이루어진 나노다이아몬드/나노실리카 분산액을 커플링제인 메틸트리메톡시실란(MTMS) 용액과 혼합하여 교반기를 이용하여 일정 시간 교반처리 후 일정 시간 이상 안정화시키는 것을 특징으로 하는 나노다이아몬드를 활용한 코팅제 제조방법.
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