나노 금속 및 나노 탄소를 하이브리드 시킬 수 있는 고분자 분산제, 이의 제조방법 및 이를 이용하여 제조되는 하이브리드 필름의 제조방법
Polymer dispersant capable of hybridizing nano metal and nano carbon and method for preparing thereof
특허 요약
본 발명은 나노 금속 및 나노 탄소를 하이브리드 시킬 수 있는 고분자 분산제, 이의 제조방법 및 이를 이용하여 제조되는 하이브리드 필름의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 디설파이드(disulfide) 작용기를 가지면서 라디칼 중합이 가능한 단량체, 2-(Dimethylamino)ethyl methacrylate 및 하나 이상의 불포화기를 갖는 방향족 단량체로 구성되는 나노 금속 및 나노 탄소를 하이브리드 시킬 수 있는 고분자 분산제 및 이의 제조방법과 상기 고분자 분산제를 이용하여 제조되는 하이브리드 필름의 제조방법에 관한 것이다.
청구항
번호청구항
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제5항에 있어서,상기 (A2) 단계 후,(A3) 상기 [화학식 1]로 표시되는 고분자 분산제에 4차화 반응(quaternization)을 추가적으로 수행되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 분산제의 제조방법.

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제10항에 있어서,상기 (A3) 단계는,(A3a) 상기 [화학식 1]로 표시되는 고분자 분산제를 용매에 용해시키고, 6 내지 36 시간 동안 교반시키는 단계; 및(A3b) 상기 교반 완료 후, 원심 분리하여 불순물을 제거하고 건조시켜 4차화 된 고분자 분산제를 제조하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 고분자 분산제의 제조방법.

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제5항에 있어서,상기 용매는,탄소수 1 내지 4의 저급 알코올, 아니솔(aniAole), 헥산(hexane), 아세트산에틸(ethyl acetate, EA), 메틸 아이오다이드(iodomethane), 아조-비시소부티로니트릴(azo-bisisobutyronitrile), 디클로로메탄(dichloromethane, DCM), 디메틸 포름아미드(dimethylformamide, DMF), 디시클로헥실카르보디이미드(dicyclohexylcarbodiimide, DCC), 디에틸에테르(disthylether), 클로로포름(chloroform) 및 아세톤(acetone)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 고분자 분산제의 제조방법.

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하기 [화학식 1]로 표시되는 나노 금속 및 나노 탄소를 하이브리드 시킬 수 있는 고분자 분산제:[화학식 1]상기 [화학식 1]에서l, m 또는 n은 1 내지 500이다.

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제1항에 있어서, 상기 [화학식 1]로 표시되는 고분자 분산제는 1×104 내지 5×104 g/mol의 분자량을 갖는 것을 특징으로 하는 고분자 분산제.

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제1항에 있어서,상기 나노 금속에서 금속은, 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 아연(Zn), 니켈(Ni), 철(Fe), 플레티늄(Pt) 및 팔라듐(Pb)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 고분자 분산제.

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제1항에 있어서,상기 나노 탄소는, 탄소 양자점(carbon quantum dot), 풀러렌(fullerene), 탄소 나노 리본(carbon nano ribbon), 탄소 나노 튜브(carbon nano tube) 또는 그래핀(graphene)인 것을 특징으로 하는 고분자 분산제.

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(A1) 디설파이드(disulfide) 작용기를 갖는 리포산(lipoic acid) 및 2-하이드록시에틸 메트아크릴산(2-hydroxyethyl methacrylate)를 이용하여 하기 [화학식 2]로 표시되는 단량체를 합성하는 단계; 및(A2) 하기 [화학식 2]로 표시되는 단량체, 하기 [화학식 3]으로 표시되는 2-다이메틸아미노에틸 메타크릴레이트(2-(Dimethylamino)ethyl methacrylate) 및 하나 이상의 불포화기를 갖는 방향족 단량체를 혼합하여 하기 [화학식 1]로 표시되는 고분자 분산제를 제조하는 단계;를 포함하는 고분자 분산제의 제조방법.상기 [화학식 1]에서l, m 또는 n은 1 내지 500이다.

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제5항에 있어서,상기 하나 이상의 불포화기를 갖는 방향족 단량체는 , , , , , , , 및 으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 고분자 분산제의 제조방법.

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제5항에 있어서,상기 (A1) 단계에 제조되는 상기 [화학식 2]로 표시되는 단량체는,(A1a) 리포산(lipoic acid) 및 2-하이드록시에틸 메트아크릴산(2-hydroxyethyl methacrylate)의 혼합물에 용매에 용해시키는 단계;(A1b) 상기 혼합물에 디시클로헥실카르보디이미드(dicyclohexylcarbodiimide, DCC)을 첨가하고, 12 내지 36 시간 동안 교반시키는 단계; 및(A1c) 상기 교반 후, 크로마토그래피를 통해 불순물을 제거하여 상기 [화학식 2]로 표시되는 단량체를 수득하는 단계;로 구성되고,상기 (A1a) 단계에서 상기 혼합물을 용해시킨 후, -5 내지 5 ℃의 온도 범위로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 고분자 분산제의 제조방법.

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제5항에 있어서,상기 (A2) 단계는,(A2a) 상기 [화학식 2]로 표시되는 단량체, 상기 [화학식 3]으로 표시되는 2-다이메틸아미노에틸 메타크릴레이트(2-(Dimethylamino)ethyl methacrylate) 및 하나 이상의 불포화기를 갖는 방향족 단량체를 용매에 용해시켜 혼합물을 제조하는 단계;(A2b) 상기 혼합물을 80 내지 100 ℃의 온도 범위에서 교반하는 단계; 및(A2c) 교반 종료 후, 원심 분리하여 불순물을 제거하여 상기 [화학식 1]로 표시되는 고분자 분산제를 제조하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 고분자 분산제의 제조방법.

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(B1) 탈이온수(deionized water)에 나노 탄소를 분산시키는 단계;(B2) 상기 용액을 하기 [화학식 1]로 표시되는 고분자 분산제를 용해시키고, 상기 나노 탄소와 혼합하는 단계; 및(B3) 상기 혼합물에 나노 금속 용액을 첨가하여 하이브리드 필름을 제조하는 단계;를 포함하고,상기 나노 탄소는 환원된 산화 나노 탄소인 것을 특징으로 하는 나노 금속 및 나노 탄소를 포함하는 하이브리드 필름의 제조방법;[화학식 1]상기 [화학식 1]에서l, m 또는 n은 1 내지 500이다.

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제12항에 있어서,상기 나노 금속에서 금속은, 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 아연(Zn), 니켈(Ni), 철(Fe), 플레티늄(Pt) 및 팔라듐(Pb)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 하이브리드 필름의 제조방법.

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제13항에 있어서,상기 나노 탄소는, 탄소 양자점, 풀러렌, 탄소 나노 리본, 탄소 나노 튜브 또는 그래핀인 것을 특징으로 하는 하이브리드 필름의 제조방법.

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제12항에 있어서,상기 (B2) 단계는,(B2a) 상기 (B1)에 제조된 용액을 음파처리(sonication)하는 단계; 및(B2b) 상기 음파처리 수행 후, 하이드라진 모노하이드레이트(hydrazine monohydrate)을 첨가하고 3 내지 10 시간 동안 교반하는 단계;로 구성되고,상기 교반은 50 내지 80 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 필름의 제조방법.

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