KR20080000609A

KR20080000609A - 나노 금속 입자 함유 중합체 복합재, 이의 제조 방법, 및이의 용도

Info

Publication number: KR20080000609A
Application number: KR1020077024470A
Authority: KR
Inventors: 라 베가 페르난도 데; 아르카디 가르바; 클라우디오 로트만
Original assignee: 시마 나노 테크 이스라엘 리미티드
Priority date: 2005-03-25
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2008-01-02
Also published as: EP1869117A2; CN101208381A; JP2008537978A; IL186253A0; WO2006100578A2; US20090247685A1; WO2006100578A3

Abstract

본 발명은 중합체 매트릭스 내의 나노 금속 입자를 특징으로 하는 복합재뿐만 아니라, 이러한 복합재를 제조하기 위한 방법과 조성물, 및 이러한 복합재의 용도(예를 들면, 마스터뱃치로서의 용도)를 개시한다.

Description

나노 금속 입자 함유 중합체 복합재, 이의 제조 방법, 및 이의 용도{NANO-METAL PARTICLE-CONTAINING POLYMER COMPOSITES, METHODS FOR PRODUCING SAME, AND USES FOR SAME}

본 발명은 나노 금속 입자 함유 중합체 복합재의 제조에 관한 것이다.

금속 입자를 중합체에 혼입하여 여러 가지 용도에 유용한 복합재를 제조해왔다. 그러나, 중합체 매트릭스에 입자를 분산시키는 것은, 특히 고 입자 장입에서 종종 어렵다.

발명의 개요

한 측면에서, 카프로락탐을 포함하는 액체 담체에 분산되는 나노 금속 입자를 포함하는 조성물을 개시한다. 일부 구체예에서, 카프로락탐의 양은 조성물의 총 중량을 기준으로, 조성물의 약 35 또는 40 중량% 이하를 구성할 수 있다.

조성물은 에멀션의 형태일 수 있다. 일부 경우에서, 조성물의 액체 담체에는 물, 수혼화성 용매, 또는 이의 배합물이 포함된다. 다른 경우에서, 액체 담체에는 유기 용매(예를 들면, 수불혼화성 유기 용매)가 포함될 수 있다. 조성물에 포함될 수 있는 다른 제제의 예는 중합체, 결합제, 계면활성제, 분산제, 커플링제, 및 이의 배합물이다.

나노 금속 입자는 바람직하게는 은, 금, 백금, 팔라듐, 니켈, 코발트, 구리, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 금속 원소를 포함하고, 바람직하게는 0.1 ㎛ 미만의 D₉₀ 값을 갖는다. 이들은 (a) 보조 금속(예를 들면, 알루미늄) 및 금속을 포함하는 합금을 형성하는 단계; 및 (b) 이 합금을 침출제(leaching agent)로 처리하여 보조 금속을 제거하는 단계를 포함하는 방법에 따라 제조할 수 있다. 적합한 방법의 예는 미국 특허 5,476,535호와 6,012,658호, 및 "A Method for the Production of Highly Pure Metallic Nano-Powders and Nano-Powders Produced Thereof"로 표제된 공개 PCT 출원 WO 2004/000491호에 개시되어 있고, 이들 각각은 온전히 그대로 본원에 참고 문헌으로 인용되어 있다.

두 번째 측면에서, 고체 중합체 매트릭스 내에 나노 금속 입자를 포함하는 복합재를 개시한다. 적합한 나노 금속 입자의 예에는 상기에 개시된 물질들이 포함된다. 적합한 중합체 매트릭스 물질의 예에는 열가소성 중합체, 예컨대 폴리올레핀(예를 들면, 폴리에틸렌), 스티렌-아크릴로니트릴(SAN) 공중합체, 및 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 삼원공중합체가 포함된다.

세 번째 측면에서, (a) 제1 중합체 매트릭스 내에 나노 금속 입자를 포함하는 마스터뱃치(masterbatch)를 제공하는 단계; 및 (b) 마스터뱃치를 제1 중합체 매트릭스와 동일하거나 상용성인 제2 중합체와 배합하여, 제1 및 제2 중합체를 포함하는 매트릭스 내에 나노 금속 입자를 포함하는 복합재를 형성하는 단계를 포함하는, 복합재의 제조 방법을 개시한다. 마스터뱃치가 첨가되는 제2 중합체는 중합체 용융물 또는 중합체 용액의 형태일 수 있다.

적합한 나노 금속 입자의 예에는 상기에 개시한 입자들이 포함된다. 한 예시적 구체예에서, 제1 중합체는 스티렌-아크릴로니트릴(SAN) 공중합체를 포함하고, 제2 중합체는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 삼원공중합체를 포함한다.

네 번째 측면에서, (a) 액체 담체에 분산된 나노 금속 입자를 포함하는 제1 조성물을 제공하는 단계; (b) 상기 조성물을 용매에 용해된 제1 중합체를 포함하는 용액과 배합하여 제2 조성물을 형성하는 단계; 및 (c) 나노 금속 입자 및 제2 조성물로부터의 제1 중합체를 포함하는 복합재를 침전시키는 단계를 포함하는, 복합재의 제조 방법을 개시한다. 이 결과로 생성된 복합재는 차후, 제1 중합체와 동일하거나 상용성인 제2 중합체와 배합하여 제1 및 제2 중합체를 포함하는 매트릭스 내의 나노 금속 입자를 특징으로 하는 제2 복합재를 형성함으로써, 마스터뱃치로서 사용될 수 있다. 나노 금속 입자 및 중합체에 적합한 물질의 예는 상기에 개시하였다. 제1 조성물은 상기의 첫 번째 측면에서 개시한 성분을 포함할 수 있다.

다섯 번째 측면에서, 중합체 매트릭스 내에 나노 금속 입자를 포함하는 복합재를 개시하며, 여기서 복합재는 실질적으로 투명하고, 외부적으로 첨가된 착색제(예를 들면, 안료 또는 염료)가 없을 경우에도 유색이다. 일부 구체예에서, 복합재는 실질적으로 투명하고 황색이다.

여섯 번째 측면에서, 항균 특성을 가지며, 미생물 성장에 내성이 있는, 특정한 의학 및 외과 기구를 비롯한 다양한 물품을 제조하는 데 사용될 수 있는 중합체 매트릭스 내에 나노 금속 입자, 바람직하게는 나노 은 입자를 포함하는 복합재를 개시한다. 이러한 물품의 비제한 예에는 치료 유체, 예컨대 전해질 용액, 영양제, 약물, 혈액 제제(blood product) 등을 환자에게 주입하기 위한 관, 이러한 치료 액체를 주입 전에 및 주입 동안에 저장하는 용기, 외과용 드레이프, 상처 드레싱, 직물, 건물 및 공기 조화 물질, 및 그 밖의 항균성 활성이 바람직한 제품이 포함된다.

본 발명의 하나 이상의 구체예의 상세한 설명을, 첨부한 도면 및 하기의 명세서에 개시한다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 장점은 명세서와 도면, 및 청구항으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 두 개의 사출성형된 폴리에틸렌 샘플을 도시하는 사진이며, 샘플 중 하나는 은 나노 입자를 포함하고 다른 하나는 포함하지 않는다.

도 2는 실시예 6에 개시된 은 나노 입자 분산물("DA-5")의 입도 분포를 도시하는 그래프이다.

도 3은 실시예 6에 개시된 제2 은 나노 입자 분산물("DA-51")의 입도 분포를 도시하는 그래프이다.

도 4 및 5는 실시예 7에 개시된 폴리아미드 매트릭스 내의 나노 금속 입자를 특징으로 하는 복합재("NY-011")의 SEM 사진이다.

도 6은 실시예 8에 개시된 은 나노 입자 분산물("DA-6")의 입도 분포를 도시 하는 그래프이다.

도 7은 액체 담체의 비등 온도(boiling temperature)로 가열된 후의 은 나노 입자 분산물 DA-6의 입도 분포를 도시하는 그래프이다.

도 8은 액체 담체의 비등 온도로 가열된 후의 은 나노 입자 분산물 DA-5(실시예 6)의 입도 분포를 도시하는 그래프이다.

도 9 및 10은 실시예 9에 개시된 폴리아미드 매트릭스 내의 나노 금속 입자를 특징으로 하는 복합재("NY-012")의 SEM 사진이다.

도 11 및 12는 카프로락탐을 포함하며 실시예 10에 개시된 은 나노 입자 분산물("NY-009")의 입도 분포를 도시하는 그래프이다.

도 13 및 14는 카프로락탐을 포함하며 실시예 11에 개시된 은 나노 입자 분산물("NY-013")의 입도 분포를 도시하는 그래프이다.

여러 가지 도면 중의 유사한 참조 기호는 유사한 요소를 가리킨다.

발명의 상세한 설명

복합재는 중합체 매트릭스 내에 나노 금속 입자를 포함한다. 일부 구체예에서, 복합재는 제2 복합재를 제조하기 위해 마스터뱃치로서 사용될 수 있다. 일부 구체예에서, 복합재는 투명하고, 외부적으로 첨가된 착색제(예를 들면, 안료 또는 염료)가 없을 경우에도 유색이다.

실시예 1

40 g의 톨루엔 중 71.0 mg의 포름산은 및 0.28 g의 트리옥틸포스핀(TOP)의 용액을 제조하였다. 용액을 70℃로 가열하여 포름산은을 은 금속으로 환원시켰으며, 이 결과로 콜로이드 은의 투명한, 암갈색 용액이 생성되었다. 그 다음, 18.6 g의 밀랍(용융점 126℃)을 70℃에서 콜로이드 은 용액에 첨가하고, 밀랍이 완전히 용해될 때까지 혼합한 후, 톨루엔을 130℃에서 용액으로부터 증발시켰다. 냉각 후, 20 g의 암갈색 콜로이드 은을 얻었다(은 농도 = 0.25%(w/w)). 콜로이드 은(5 중량%)을 압출기에서 폴리에틸렌과 배합하였다. 조성물을 압출하여 투명한, 담황색 복합재를 얻었으며, 이 복합재에서 콜로이드 은(약 0.0125 중량%)은 폴리에틸렌 매트릭스에 분산시켰다. 복합재가 플레이트의 형태로 사출성형되었을 때, 사출성형된 플레이트도 역시 투명하였고 색은 담황색이었다. 대조적으로, 콜로이드 은 입자가 결핍된 사출성형된 폴리에틸렌 플레이트는 황색이 결핍되었다. 두 사출성형된 플레이트를 도 1에 도시한다.

실시예 2

20 g의 톨루엔 중 20.9 mg의 포름산은 및 0.25 g의 트리옥틸포스핀(TOP)의 용액을 제조하였다. 용액을 70℃로 가열하여 포름산은을 은 금속으로 환원시켰으며, 이 결과로 콜로이드 은의 투명한, 암갈색 용액이 생성되었다. 그 다음, 12.9 g의 밀랍(용융점 126℃)을 70℃에서 콜로이드 은 용액에 첨가하고, 밀랍이 완전히 용해될 때까지 혼합한 후, 톨루엔을 130℃에서 용액으로부터 증발시켰다. 냉각 후, 14 g의 암갈색 콜로이드 은을 얻었다(은 농도 = 0.1%(w/w)). 콜로이드 은(5 중량%)을 압출기에서 폴리에틸렌과 배합하였다. 조성물을 압출하여 투명한, 담황색 복합재를 얻었으며, 이 복합재에서 콜로이드 은(약 0.005 중량%)은 폴리에틸렌 매트릭 스에 분산시켰다. 복합재가 플레이트의 형태로 사출성형되었을때, 사출성형된 플레이트도 역시 투명하였고 색은 담황색이었다.

실시예 3

나노 은 분산물(AG457)을 하기와 같이 제조하였다. 48 g의 메틸 에틸 케톤(MEK) 및 0.4 g의 SPAN-20(Fluka로부터 입수 가능함)을 배합한 후, 2 g의 은 나노 분말("P200", Span 20 및 헥사데칸올로 PCT WO 2004/000491호의 표 2에 개시된 바와 같이 제조함)을 첨가하였다. 90% 전력에서 고주파 분해 4 분 후, 분산물의 입도 분포(PSD)가, 레이저 회절 장비를 사용하여 측정한 바와 같이, 2 개의 피크를 가졌다. 추가 2 분의 고주파 분해의 결과로, PSD는 오직 하나의 피크를 가졌고 D₁₀₀ 값은 100 nm 미만이었다. 분산물의 제제는 표 1에 요약한다. 모든 백분율은 중량 백분율이다.

	명칭	%
용매	MEK	95.24
은 분말	P200	3.97
계면활성제	SPAN-20	0.79
총		100

분산물을 사용하여 실시예 4 및 5에 개시된 복합재를 제조하였다.

실시예 4

200 g의 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(LURAN® Q53)를 실온에서 670 g의 MEK에 용해시킨 후, 실시예 3에 따라 제조한 MEK 중의 나노 은 분말 분산물을 10 g 첨가하였다. 교반 5 분 후, 혼합물을 평평한 소성 주형(baking mold)으로 옮기고 100℃에서 하룻밤 동안 건조하였다. 건조 후, 분산된 은을 함유하는 SAN 중합체 매트릭스를 갖는 복합재를 217 g 얻었다. 복합재 중의 금속 장입을 측정하기 위해, 복합재를 600℃에서 연소시켜 유기 성분을 재(ash)로 환원시켰다. 이어서, 재를 희석 질산에 용해시키고, 이의 은 함량을 원자 흡수법을 사용하여 측정하였다. 은 함량은 0.2 중량%로 측정되었다.

실시예 5

152.7 g의 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(LURAN® Q53)를 실온에서 551.4 g의 MEK에 용해시킨 후, 실시예 3에 따라 제조한 MEK 중의 나노 은 분말 분산물을 7.5 g 첨가하였다. 교반 5 분 후, 혼합물을 평평한 소성 주형으로 옮기고 100℃에서 하룻밤 동안 건조하였다. 건조 후, 분산된 은을 함유하는 SAN 중합체 매트릭스를 갖는 복합재를 217 g 얻었다. 복합재 중의 금속 장입을 측정하기 위해, 복합재를 600℃에서 연소시켜 유기 성분을 재로 환원시켰다. 이어서, 재를 희석 질산에 용해시키고 이의 은 함량을 원자 흡수법을 사용하여 측정하였다. 은 함량은 0.2 중량%로 측정되었다.

실시예 6

표 2에 개시된 조성물을 갖는 나노 은 입자("P202", Span 20 및 헥사데칸올로 PCT WO 2004/000491의 표2에 개시된 바와 같이 제조한 다음, 세정하여 일부의 Span 20 및 헥사데칸올을 제거함)의 수계 분산물("DA-5")을 하기와 같이 제조하였다.

표 2에 개시된 성분의 혼합물 100 g을 하기의 프로필에 따라 초음파적으로 처리하였다(직경이 13 mm인 다이아몬드 코팅된 탐촉자를 갖는 Bandelin 나노펄스 장치, 총 전력 200 W): 50% 전력에서 2 분, 70% 전력에서 2 분, 및 90% 전력에서 1 분. 입도 분포(PSD)는 Malvern Zetasizer Nano-S 장치를 사용하여 측정하였고, 도 2에 나타낸다. PSD는 2 개의 피크, 즉 171.4 nm에서 하나 및 41 nm에서 다른 하나를 보인다. Zav는 124.5 nm였다. 이어서, 이 분산물은, 프로필렌 글리콜을 10 중량%의 은 농도(6회 희석)로 첨가하여 다시 희석하였다. 이 결과로 생성된 분산물("DA-51")의 조성물은 표 3에 도시한다. 상기에 개시된 바와 같이 측정한, 결과의 분산물의 PSD는 도 3에 나타낸다. 이는 192.9 nm에서의 단일 피크를 도시한다. Zav는 169.7 nm였다.

분산물 DA-5의 조성물

성분	명칭	%
금속	P202	60
용매	물	29.23
공용매	NMP	7.343
	AMP	0.147
첨가제	BYK-348	0.08
	Disperbyk 190	3.0
	PVP k15	0.2
총		100

분산물 DA-51의 조성물

성분	명칭	%
분산물	DA-5	16.7
용매	프로필렌 글리콜	83.3
총		100

실시예 7

복합재는, 실시예 6에 개시한 은 나노 입자 분산물(DA-51)을 용해된 폴리아미드 중합체에 첨가하고 하기의 절차에 따른 나노 복합재를 침전시킴으로써 제조하였다.

201.3 g의 Nylon-6를, 0.41 g(중합체를 기준으로 0.2 중량%)의 Irganox-1098(Ciba로부터 입수 가능함)을 안정제로서 함유하는, 807.2 g의 비등하는 프로필렌 글리콜에 용해시켰다. Nylon-6의 완전한 용해 후, 10 g의 10 중량% 은 나노 입자 분산물(DA-51)을 혼합물에 첨가하고, 혼합물을 5 분 더 교반하였다. 그 다음, 고온의 혼합물을 5 리터의 저온 탈이온수에 부으면서 교반하여 중합체를 침전시켰다. 침전된 중합체는 2 리터의 탈이온수로 씻어낸 다음, 700 g의 에탄올로 씻어내었다. 이어서, 세정된 중합체를 대류식 오븐에서 100℃로 하룻밤 동안 건조하였다. 건조 후, 0.5 중량%의 은 나노 입자를 함유하는 Nylon-6를 209 g 얻었고 이를 "NY-011"로 명명하였다. 이 마스터뱃치로부터 2 개의 상이한 샘플의 SEM 사진을 찍었고, 이를 도 4 및 5에 포함시킨다. 사진은 Nylon-6 매트릭스에 1∼2 ㎛로 측정되는 은 덩어리의 존재를 도시한다.

실시예 8

실시예 6에 개시한 수계 은 나노 입자 분산물(DA-5)을, 75 중량% 카프로락탐 수용액을 사용하여 10 중량%의 은으로 희석한 다음, 프로필렌 글리콜을 사용하여 5 중량% 은 농도로 희석하였다. 분산물을 "DA-6"로 명명하였다. 분산물의 PSD 측정을 실시하였고, 이를 도 6에 도시한다. 이 분산물은 카프로락탐이 없는 분산물에 비하여 향상된 안정성을 보인다.

분산물은, 프로필렌 글리콜을 사용하여 0.2 중량% 은 농도로 희석하고, 액체 담체의 비등 온도로 가열한 한 다음, 이 극한 상태로 10 분간 유지하였다. 냉각 후, 분산물의 PSD를 측정하였다. 결과를 도 7에 도시한다. 이들은 259.6 nm에서 단일 피크를 보인다. Zav 값은, 약 400 nm의 최대 입도를 갖는 304.6 nm였다. 동일한 조건 하에서, 카프로락탐이 결핍된 분산물 DA-5는, 도 8에 도시된 바와 같이 더 큰 입도(649.4 nm에서 피크; Zav=429.3 nm, 1 ㎛ 이상의 최대 입도)를 나타냈다.

DA-6 분산물의 최종 조성물은 표 4에 나타낸다.

	명칭	%
금속	P202	5
용매	물	12.853
	NMP	0.612
	AMP	0.012
	프로필렌 글리콜	50
첨가제	카프로락탐	31.25
	BYK-348	0.006
	Disperbyk 190	0.25
	PVP k15	0.017
총		100

실시예 9

마스터뱃치는 하기의 절차에 따라 제조하였다. 200.3 g의 Nylon-6를, 0.41 g(중합체를 기준으로 0.2 중량%)의 Irganox-1098(입수 가능한 from Ciba)을 안정제로서 함유하는, 801 g의 비등하는 프로필렌 글리콜에 용해시켰다. Nylon-6의 완전한 용해 후, 40 g의 5 중량% 은 분산물(DA-6, 실시예 8에 개시한 바와 같이 제조함)을 혼합물에 첨가하고, 혼합물을 5 분 더 교반하였다. 그 다음, 고온의 혼합물을 약 10 리터의 저온 탈이온수에 부으면서 교반하여 중합체를 침전시켰다. 침전된 중합체를 1.5 리터의 탈이온수로 씻어낸 다음, 1 리터의 에탄올로 씻어내었다. 이어서, 세정된 중합체를 대류식 오븐에서 100℃로 하룻밤 동안 건조하였다. 건조 후, 1 중량%의 은 나노 입자를 함유하는 Nylon-6를 205.4 g 얻었고, 이를 "NY-012"로 명명하였다. 이 마스터뱃치로부터의 2 개의 상이한 샘플의 SEM 사진을 찍었고, 이를 도 9 및 10에 포함시킨다. 은 덩어리는 SEM 사진에 나타나지 않았다. 사진에서는 중합체 매트릭스만을 볼 수 있다. 더 큰 뱃치들(3배 더 큼)을 동일한 결과로 제조하였다.

실시예 10

16 g의 75 중량% 카프로락탐 수용액에, 0.197 g의 은 나노 입자 분산물(DA-5, 실시예 6에 따라 제조함)을 첨가하고, 자석 교반기를 사용하여 혼합하였다. 이 결과로 생성된 분산물의 PSD를 측정하였다. 결과를 도 11에 도시한다. 이어서, 분산물을 100℃에서 75 분간 건조하고, 냉각시켜 11.35 g의 회색 결정질 물질을 얻었으며, 이를 "NY-009"로 명명하였다. 이어서, 일부 샘플은 카프로락탐 용액에 재분산시키고, 이 결과로 생성된 분산물의 PSD를 측정하였다. 결과는 도 12에 도시한다. 측정은, 재분산된 은의 PSD가 건조 전의 분산물에서와 거의 동일함을 입증한다(PSD: 피크 112.6 nm, Zav=102.8 nm, 및 재분산된 샘플 피크는 141 nm, Zav=92.87 nm).

실시예 11

12 g의 75 중량% 카프로락탐 수용액에, 1.68 g의 은 나노 입자 분산물(DA-5, 실시예 6에 따라 제조함)을 첨가하고, 자석 교반기를 사용하여 혼합하였다. 이 결과로 생성된 분산물의 PSD를 측정하였다. 결과는 도 13에 도시한다. 이어서, 분산물을 100℃에서 2 시간 동안 건조하고, 냉각시켜 10.7 g의 회색 결정질 물질을 얻었으며, 이를 "NY-013"으로 명명하였다. 이어서, 일부 샘플을 카프로락탐 용액에 재분산시키고, 이 결과로 생성된 분산물의 PSD를 측정하였다. 결과는 도 14에 도시한다. 측정은, 재분산된 은의 PSD가 건조 전의 분산물에서와 거의 동일함을 입증한다(PSD: 피크 120.9 nm, Zav=101.1 nm, 및 재분산된 샘플은 피크 146.5 nm, Zav=125.4 nm).

실시예 10 및 11에서 제조한 나노 입자 분산물은, 중합체(예를 들면, 폴리아미드 중합체)에 혼입하여 복합재를 제조할 수 있다.

실시예 12

하기에 개시된 바와 같이 제조한, 두 대표적인 복합재의 항균 특성을 "Efficacy Test Method for Anti-microbial Textile Products JISL 1902"에 따라 측정하였다. 시험 미생물은 Staphylococcus aureus(ATCC 6538)였다. 노출의 지속 기간은 37℃에서 24 시간이었다. 노출을 위한 세균 세포 현탁액은 1.6 × 105 CFL/ml였다. 비교의 목적으로 사용한 공백(blank)은 은 나노 입자를 함유하지 않은 중합체 복합재의 샘플이었다. 결과는 표 5에 도시한다.

시험한 물품	재생시킨 CFU / ml
	시험 1	시험 2
102	287	38
103	387	13
공백	1438	175

나노 은 입자의 분산물("P202", Span 20 및 헥사데칸올로 PCT WO 2004/000491의 표 2에 개시된 바와 같이 제조한 다음, 세정하여 일부 Span 20 및 헥사데칸올을 제거함)은, 75 g의 나노 은 분말과 50 g의 비히클(7.5% Disperbyk 163, 0.1% Byk 333, 및 99.4% 에틸렌 글리콜 부틸 에테르 아세테이트)을 혼합하여 제조하고, 초음파 탐촉자를 사용하여 분산시켰다.

제1 샘플은, 상기 분산물(3.852 g)을 폴리아미드 6 중합체(19.068 g), 프로필렌 글리콜(77.042 g) 및 Irganox 1098(Ciba-Geigy, 0.038 g)의 고온 용액에 첨가면서 혼합하여 제조하였다. 첨가된 분산물을 갖는 고온 용액을 30 리터의 저온수에 부었다. 침전물을 여과하고, 물(10 리터)로 세정한 다음, 에탄올(4 리터)로 세정하며, 건조될 때까지 오븐에서 100℃로 건조하였다.

제2 샘플은, 폴리아미드 6 중합체(19.522 g), 프로필렌 글리콜(78.477) 및 Iranox 1098(Ciba-Geigy, 0.039 g)의 고온 용액에 첨가된 분산물(1.962 g)을 사용하여 동일한 방식으로 제조하였다.

본 발명의 다수의 구체예를 개시하였다. 그러나, 본 발명의 개념 및 범위를 벗어남 없이 여러 가지 변형이 만들어질 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 다른 구체예는 하기 청구의 범위 이내이다.

Claims

카프로락탐을 포함하는 액체 담체에 분산된 나노 금속 입자를 포함하는 조성물.
제1항에 있어서, 나노 금속 입자는 은, 금, 백금, 팔라듐, 니켈, 코발트, 구리, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 금속 원소를 포함하는 것인 조성물.
제1항에 있어서, 나노 금속 입자는 (a) 보조 금속 및 금속을 포함하는 합금을 형성하는 단계; 및 (b) 합금을 침출제(leaching agent)로 처리하여 보조 금속을 제거하는 단계를 포함하는 방법에 따라 제조하는 것인 조성물.
제3항에 있어서, 보조 금속은 알루미늄을 포함하는 것인 조성물.
제1항에 있어서, 나노 금속 입자는 0.1 ㎛ 미만의 D₉₀ 값을 갖는 것인 조성물.
제1항에 있어서, 에멀션의 형태인 조성물.
제1항에 있어서, 물, 수혼화성 용매, 또는 이의 배합물을 포함하는 것인 조성물.
제1항에 있어서, 유기 용매를 포함하는 것인 조성물.
제1항에 있어서, 중합체, 결합제, 계면활성제, 분산제, 커플링제, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제제를 더 포함하는 것인 조성물.
제1항에 있어서, 조성물의 총 중량을 기준으로 약 40 중량% 이하의 카프로락탐을 포함하는 것인 조성물.
제1항에 있어서, 조성물의 총 중량을 기준으로 약 35 중량% 이하의 카프로락탐을 포함하는 것인 조성물.
고체 중합체 매트릭스 내에 나노 금속 입자를 포함하는 복합재로서, 나노 금속 입자는 (a) 보조 금속 및 금속을 포함하는 합금을 형성하는 단계; 및 (b) 합금을 침출제로 처리하여 보조 금속을 제거하는 단계를 포함하는 방법에 따라 제조하는 것인 복합재.
제12항에 있어서, 보조 금속은 알루미늄을 포함하는 것인 복합재.
제12항에 있어서, 나노 금속 입자는 0.1 ㎛ 미만의 D₉₀ 값을 갖는 것인 복합재.
제12항에 있어서, 중합체 매트릭스는 열가소성 중합체를 포함하는 것인 복합재.
제12항에 있어서, 중합체 매트릭스는 폴리올레핀을 포함하는 것인 복합재.
제12항에 있어서, 중합체 매트릭스는 폴리에틸렌을 포함하는 것인 복합재.
제12항에 있어서, 중합체 매트릭스는 스티렌-아크릴로니트릴(SAN) 공중합체를 포함하는 것인 복합재.
제12항에 있어서, 중합체 매트릭스는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 삼원공중합체를 포함하는 것인 복합재.
(a) 제1 중합체 매트릭스 내에 나노 금속 입자를 포함하는 마스터뱃 치(masterbatch)를 제공하는 단계; 및

(b) 마스터뱃치를 제1 중합체 매트릭스와 동일하거나 상용성인 제2 중합체와 배합하여, 제1 및 제2 중합체를 포함하는 매트릭스 내에 나노 금속 입자를 포함하는 복합재를 형성하는 단계

를 포함하는, 복합재의 제조 방법.
제20항에 있어서, 제2 중합체는 중합체 용융물의 형태인 방법.
제20항에 있어서, 제2 중합체는 중합체 용액의 형태인 방법.
제20항에 있어서, 제1 중합체는 스티렌-아크릴로니트릴(SAN) 공중합체를 포함하고, 제2 중합체는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 삼원공중합체를 포함하는 것인 방법.
제20항에 있어서, 나노 금속 입자는 은, 금, 백금, 팔라듐, 니켈, 코발트, 구리, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 금속 원소를 포함하는 것인 방법.
제20항에 있어서, 나노 금속 입자는 (a) 보조 금속 및 금속을 포함하는 합금을 형성하는 단계; 및 (b) 합금을 침출제로 처리하여 보조 금속을 제거하는 단계를 포함하는 방법에 따라 제조하는 것인 방법.
제25항에 있어서, 보조 금속은 알루미늄을 포함하는 것인 방법.
제20항에 있어서, 나노 금속 입자는 0.1 ㎛ 미만의 D₉₀ 값을 갖는 것인 방법.
(a) 액체 담체에 분산된 나노 금속 입자를 포함하는 제1 조성물을 제공하는 단계;

(b) 상기 조성물을 용매에 용해된 제1 중합체를 포함하는 용액과 배합하여 제2 조성물을 형성하는 단계; 및

(c) 나노 금속 입자 및 제2 조성물로부터의 제1 중합체를 포함하는 복합재를 침전시키는 단계

를 포함하는, 복합재의 제조 방법.
제28항에 있어서, 침전된 복합재를 건조하여 임의의 잔류 용매를 제거하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
제28항에 있어서, 복합재를 제1 중합체와 동일하거나 상용성인 제2 중합체와 배합하여 제1 및 제2 중합체를 포함하는 매트릭스 내에 나노 금속 입자를 포함하는 제2 복합재를 형성하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
제28항에 있어서, 액체 담체는 카프로락탐을 포함하는 것인 방법.
제28항에 있어서, 제1 조성물은 에멀션의 형태인 방법.
제28항에 있어서, 제1 조성물은 물, 수혼화성 용매, 또는 이의 배합물을 포함하는 것인 방법.
제28항에 있어서, 제1 조성물은 유기 용매를 포함하는 것인 방법.
제28항에 있어서, 제1 조성물은 중합체, 결합제, 계면활성제, 분산제, 커플링제, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 제제를 더 포함하는 것인 방법.
제28항에 있어서, 제1 조성물은 제1 조성물의 총 중량을 기준으로 약 40 중량% 이하의 카프로락탐을 포함하는 것인 방법.
제28항에 있어서, 제1 조성물은 제1 조성물의 총 중량을 기준으로 약 35 중량% 이하의 카프로락탐을 포함하는 것인 방법.
제28항에 있어서, 나노 금속 입자는 은, 금, 백금, 팔라듐, 니켈, 코발트, 구리, 및 이의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 금속 원소를 포함하는 것인 방법.
제28항에 있어서, 나노 금속 입자는 (a) 보조 금속 및 금속을 포함하는 합금을 형성하는 단계; 및 (b) 합금을 침출제로 처리하여 보조 금속을 제거하는 단계를 포함하는 방법에 따라 제조하는 것인 방법.
제39항에 있어서, 보조 금속은 알루미늄을 포함하는 것인 방법.
제28항에 있어서, 나노 금속 입자는 0.1 ㎛ 미만의 D₉₀ 값을 갖는 것인 방법.