KR100741698B1 - Modified aerogel, coating composition comprising it and transparent theraml insulating material therefrom - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 표면 개질된 에어로겔, 이를 포함하는 코팅제 및 이로부터 제조되는 단열재에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 아크릴레이트로 표면 개질된 에어로겔, 이를 포함하는 코팅제, 및 이로부터 제조되는 투명 단열재에 관한 것으로, 이에 따라 제공되는 단열재는 유리창과 같이 투명한 소재에 단열성을 부여하기 위해 사용될 수 있다. The present invention relates to a surface-modified airgel, a coating agent comprising the same, and a heat insulating material prepared therefrom, and more particularly, to an airgel surface-modified with acrylate, a coating agent comprising the same, and a transparent heat insulating material prepared therefrom. In this way, the insulation provided may be used to impart thermal insulation to a transparent material, such as a glass window.
에어로겔은 기공율이 90%이상이고, 비표면적이 수백~1000m2/g정도인 투명 또는 반투명한 극저밀도의 첨단소재이다. 따라서, 이러한 나노 다공성 구조를 갖는 에어로겔은 촉매 및 촉매 담체, 방음재 등의 분야에 응용이 가능하며, 특히, 실리카 에어로겔은 높은 투광성과 극저의 열전도도 특성을 가지기 때문에 투명 단열재 로 각광을 받고 있을 뿐만 아니라, 냉장고, 냉동기 및 열축적 장치 등에 사용될 수 있는 매우 효율적인 초단열 재료이다. Aerogel is a transparent or semi-transparent ultra-low density material with a porosity of more than 90% and a specific surface area of several hundred to 1000m 2 / g. Therefore, the airgel having such a nanoporous structure can be applied to the field of catalysts, catalyst carriers, soundproofing materials, and the like, and in particular, silica airgel has been spotlighted as a transparent insulating material because of its high light transmittance and extremely low thermal conductivity. It is a very efficient super insulation material that can be used in refrigerators, freezers and heat storage devices.
그러나, 일반적으로 모노리스, 필름 또는 입자 형태로 제조되는 에어로겔은 높은 취성으로 인하여 작은 충격에도 쉽게 부서지는 등 매우 취약한 강도를 보이며, 다양한 두께 및 형태로의 가공이 어렵기 때문에, 우수한 단열 특성에도 불구하고 에어로겔 단독으로는 단열재로의 응용이 매우 어려운 실정이다. In general, however, aerogels produced in the form of monoliths, films, or particles show very weak strength, such as brittleness due to high brittleness, which is easily broken by small impacts, and are difficult to process in various thicknesses and shapes. Airgel alone is very difficult to apply as a heat insulating material.
따라서, 이를 해결하기 위해 에어로겔과 다른 소재, 즉 바인더와의 복합체 형성을 통한 단열재 제조가 다양하게 시도되고 있다. Therefore, in order to solve this problem, a variety of attempts have been made to manufacture a heat insulating material by forming a composite of an airgel and another material, that is, a binder.
이러한 방법으로, 부직포 등과 같은 섬유 또는 섬유웹과 에어로겔의 복합체를 형성하여 가요성 에어로겔 시트를 제조하는 방법이 알려져 있다 (US 2002/0094426, US 5,789,075, WO96/27726, WO97/10188). 이러한 방법은 대부분 섬유 또는 섬유 웹에 졸 상태의 실리카 용액을 함침시킨 후, 겔화 반응을 진행시켜 에어로겔-섬유 복합체를 형성하는 것이다. In this way, a method of producing a flexible airgel sheet by forming a composite of a fiber or a fibrous web and an airgel such as a nonwoven fabric is known (US 2002/0094426, US 5,789,075, WO96 / 27726, WO97 / 10188). Most of these methods involve impregnating a sol silica solution in a fiber or fibrous web, and then performing a gelation reaction to form an aerogel-fiber composite.
그러나, 이와 같이 섬유재를 사용하여 에어로겔 복합체를 제조하는 경우, 에어로겔의 취성으로 인한 문제는 해결할 수 있으나, 섬유재와의 복합체 형성으로 인해 에어로겔 단열재만의 주요 장점인 투명성을 잃게 된다. 또한, 단열재의 크기 및 두께가 증가되는 경우, 에어로겔의 초임계 건조시에 건조시간 증가하고, 대형 초임계 장치를 사용하여야 하는 공정상의 어려움, 또한 이로 인한 제조단가의 증가는 에어로겔 복합체의 단열재로서의 응용이 제한되고 있다. However, in the case of manufacturing the airgel composite using the fiber as described above, the problem caused by the brittleness of the airgel can be solved, but due to the formation of the composite with the fiber loses transparency, which is the main advantage of the airgel insulation only. In addition, when the size and thickness of the insulating material is increased, the drying time increases during the supercritical drying of the airgel, and the difficulty in using a large supercritical device, and the increase in the manufacturing cost due to the application of the airgel composite as an insulating material This is being limited.
또한, 가요성 에어로겔 시이트를 제조하는 다른 방법으로는 에어로겔 입자에 바인더로써 열가소성 수지를 첨가하여 샌드위치 형태의 복합체로 제조하는 방법이 개시되고 있으나 (WO98/32709, US2003/0215640), 이 방법도 역시 상기한 바와 같은 문제점을 가지고 있다. In addition, as another method of manufacturing the flexible airgel sheet, a method of preparing a composite of a sandwich form by adding a thermoplastic resin as a binder to the airgel particles has been disclosed (WO98 / 32709, US2003 / 0215640). I have the same problem.
뿐만 아니라, 현대의 건축물들은 예전에 비해 유리창이 차지하는 비중이 높아짐에 따라, 벽에 비해 상대적으로 열손실이 큰 유리창의 단열특성이 크게 요구되는데, 상기한 방법들로는 바인더에 의한 에어로겔 단열재는 투명성이 상실되고, 유리창면에 적용 (코팅)이 어려워 유리창 단열재로 적합하지 않다. In addition, as modern buildings have a higher proportion of glass windows than in the past, the heat insulating properties of glass windows, which have a relatively high heat loss compared to the walls, are required to be large, and the above-mentioned methods of aerogel insulation by a binder lose transparency. It is difficult to apply (coating) to the window surface and is not suitable as a window insulation.
본 발명자들은 상기된 문제점을 해결하기 위하여 연구한 결과 본 발명을 완성하게 되었으며, 이에 본 발명의 목적은 표면 개질된 에어로겔, 이를 포함하는 코팅제 및 이로부터 제공되는 투명 단열재를 제공하고자 하는 것이다. The present inventors have completed the present invention as a result of studying to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a surface-modified aerogel, a coating comprising the same, and a transparent insulating material provided therefrom.
본 발명에 따라 제공되는 투명 단열재는 유리창과 같은 투명한 소재에 단열 성을 부여하기에 적합한 것이며, 종래기술에서와 같이 에어로겔 입자를 위한 바인더를 사용하지 않고, 100% 에어로겔로 이루어진 단열재로서 제공되거나, 첨가하는 광경화성 수지를 조절함에 따라서 다양한 물성의 투명 에어로겔 코팅제를 제조할 수 있다. The transparent insulation provided in accordance with the present invention is suitable for imparting thermal insulation to transparent materials such as windows, and is provided as an insulation made of 100% aerogel or added without the use of binders for airgel particles as in the prior art. By adjusting the photocurable resin can be prepared a transparent airgel coating of various physical properties.
본 발명에 따라, According to the invention,
금속 알콕사이드 화합물과 아크릴 함유 실란 화합물을 물 및 산 촉매하에서 반응시켜 얻어진 반응 생성물을 겔화 및 숙성시킨 후 초임계 건조에 적용하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 개질된 에어로겔이 제공된다. A modified airgel is provided which is obtained by gelling and aging a reaction product obtained by reacting a metal alkoxide compound with an acrylic containing silane compound under water and an acid catalyst and then subjecting to supercritical drying.
또한, 본 발명에 따라, 상기 개질된 에어로겔, 광개시제 및 용매로 이루어지는 것을 특징으로 하는 코팅제가 제공된다. In addition, according to the present invention, there is provided a coating comprising the modified airgel, photoinitiator and solvent.
나아가, 본 발명에 따라, 상기 코팅제가 적용된 투명 단열재가 제공된다. Furthermore, according to the present invention, there is provided a transparent heat insulating material to which the coating agent is applied.
이하, 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명자들은 투명한 에어로겔 단열재를 개발하기 위하여 연구한 결과, 아크릴레이트로 표면 개질된 에어로겔을 단독으로 외부 바인더의 사용없이, 나노 다 공체인 에어로겔의 단열특성을 최대한 유지하면서, 단열재로써 제조 가능함을 발견하였다. 또한 첨가하는 광경화성 수지를 조절함에 따라서 다양한 경도 및 유연성을 가진 투명 에어로겔 코팅제를 제조할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다. The present inventors have studied to develop a transparent airgel insulation material, and found that the surface-modified airgel alone can be manufactured as an insulation material while maintaining the insulation properties of the airgel, which is a nanoporous body, to the maximum without using an external binder. . In addition, it was confirmed that the transparent airgel coating agent having various hardness and flexibility can be prepared by adjusting the photocurable resin to be added, thereby completing the present invention.
본 발명의 일 구현에 있어서, 금속 알콕사이드와 아크릴 함유 실란 화합물을 반응시킨 다음, 이를 겔화 및 숙성시키고, 초임계 건조에 적용함으로써 아크릴레이트로 표면 개질된 에어로겔을 제공한다. In one embodiment of the invention, the metal alkoxide and the acrylic containing silane compound are reacted and then gelled and aged and subjected to supercritical drying to provide an airgel surface modified with acrylate.
본 발명의 아크릴화 에어로겔을 제조하기 위한 졸겔기술은 이 기술분야에 알려진 어떠한 적합한 졸겔기술[R.K.Colloid Chemistry of Silica and Silicates 1954, chapter 6; C.J. Brinker, G.W. Scherer, Sol-Gel Science, 1990, Chaps 2 and 3을 참고바람]을 기초로 하여 제조할 수 있으며, 이하, 본 발명에 따른 에어로겔의 제조방법을 구체적으로 설명하고자 한다. The sol gel technique for preparing the acrylated aerogels of the present invention may be prepared by any suitable sol gel technique known in the art [R.K. Colloid Chemistry of Silica and Silicates 1954, chapter 6; C.J. Brinker, G.W. Scherer, Sol-Gel Science, 1990, Chaps 2 and 3] can be prepared based on, and will be described in detail below a method for producing an airgel according to the present invention.
먼저, 에어로겔의 표면에 아크릴레이트기를 도입하기 위하여, 상기 금속 알콕사이드와 아크릴 함유 실란 화합물을 적합한 비율로 혼합한 후 물 및 산 촉매하에서 반응시킨다. First, in order to introduce an acrylate group to the surface of the airgel, the metal alkoxide and the acryl-containing silane compound are mixed in a suitable ratio and then reacted under water and an acid catalyst.
본 발명의 에어로겔 제조에 사용되는 적합한 금속 알콕사이드는 각 알킬기가 1 내지 6개인 탄소원자, 바람직하게는 1 내지 4개의 탄소원자를 갖는 것이며, 이러한 화합물로는 특별히 이로써 제한하는 것은 아니나, 테트라에톡시실란(TEOS), 테트라메톡시실란(TMOS), 테트라-n-프로폭시실란, 알루미늄 이소프로폭사이드, 알루미늄-sec-부톡사이드, 세륨 이소프로폭사이드, 하프늄 tert-부톡사이드, 마그네슘 알루미늄 이소프로폭사이드, 이트륨 이소프로폭사이드, 티타늄 이소프로폭사이드, 또는 지르코늄 이소프로폭사이드 등이 바람직하게 사용될 수 있다. 본 발명에서는 실란 함유 금속알콕사이드가 바람직하며, 가장 바람직하게는 테트라에톡시실란이 사용될 수 있다. Suitable metal alkoxides used in the preparation of the airgels of the present invention are those having from 1 to 6 carbon atoms, preferably from 1 to 4 carbon atoms, each of which is not particularly limited to these compounds, but are not particularly limited thereto. TEOS), tetramethoxysilane (TMOS), tetra-n-propoxysilane, aluminum isopropoxide, aluminum-sec-butoxide, cerium isopropoxide, hafnium tert-butoxide, magnesium aluminum isopropoxide , Yttrium isopropoxide, titanium isopropoxide, zirconium isopropoxide and the like can be preferably used. In the present invention, a silane-containing metal alkoxide is preferred, and most preferably tetraethoxysilane may be used.
본 발명에서 적합하게 사용되는 아크릴 함유 실란 화합물로는 특별히 이로써 제한하는 것은 아니나, 알콕시 실릴 아크릴레이트가 바람직하며, 특별히 이로써 제한하는 것은 아니나, 예를 들어, 3-메톡시실릴프로필 메타크릴레이트, 3-에톡시실릴프로필 메타크릴레이트, 3-메톡시실릴프로필 아크릴레이트, 3-에톡시실릴프로필 아크릴레이트 등이 바람직하다. 한편, 개질된 에어로겔 단독으로 코팅제를 제조시에는, 프로필기 대신 알킬기의 길이가 4 이상인 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸 등을 갖는 실릴 아크릴레이트가 보다 바람직하다. 이로써 한정하는 것은 아니나, 예를 들어, 3-메톡시실릴부틸 메타크릴레이트, 3-에톡시실릴부틸 메타크릴레이트, 3-메톡시실릴부틸 아크릴레이트, 3-에톡시실릴부틸 아크릴레이트, 3-메톡시실릴펜틸 메타크릴레이트, 3-에톡시실릴펜틸 메타크릴레이트, 3-메톡시실릴펜틸 아크릴레이트, 3-에톡시실릴펜틸 아크릴레이트, 3-메톡시실릴헥실 메타크릴레이트, 3-에톡시실릴헥실 메타크릴레이트, 3-메톡시실릴헥실 아크릴레이트, 3-에톡시실릴헥실 아크릴레이트, 3-메톡시실릴헵틸 메타크릴레이트, 3-에톡시실릴헵틸 메타크릴레이트, 3-메톡시실릴헵틸 아크릴레이트, 3-에톡시실릴헵틸 아크릴레이트, 3-메톡시실릴옥틸 메타크릴레이트, 3-에톡시실릴옥틸 메타크릴레이트, 3-메톡시실릴옥틸 아크릴레이트, 3-에톡시실릴옥틸 아크릴레이트, 3-메톡시실릴노닐 메타크릴레이트, 3-에톡시실릴노닐 메타크릴레이트, 3-메톡시실릴노닐 아크릴레이트, 또는 3-에톡시실릴노닐 아크릴레이트인 것이 바람직하다. 이때, 상기 금속 알콕사이드와 아크릴 함유 실란 화합물의 혼합 몰비율(mole ratio)은 9:1 ~ 1:9가 바람직하며, 아크릴 함유 실란 화합물의 몰비율이 1이하인 경우에는 광경화 반응이 효율적이지 않아서 코팅제 형성에 제한이 있으며, 아크릴함유 실란 화합물의 몰비율이 9이상인 경우에는 에어로겔의 물성에 영향을 미치게 된다. The acrylic containing silane compound suitably used in the present invention is not particularly limited by this, but alkoxy silyl acrylate is preferable, and is not particularly limited by this, for example, 3-methoxysilylpropyl methacrylate, 3 -Ethoxysilylpropyl methacrylate, 3-methoxysilylpropyl acrylate, 3-ethoxysilylpropyl acrylate and the like are preferable. On the other hand, when preparing a coating agent using a modified airgel alone, a silyl acrylate having butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl and the like having an alkyl group of 4 or more in length instead of a propyl group is more preferable. Although not limited to this, for example, 3-methoxysilylbutyl methacrylate, 3-ethoxysilylbutyl methacrylate, 3-methoxysilylbutyl acrylate, 3-ethoxysilylbutyl acrylate, 3- Methoxysilylpentyl methacrylate, 3-ethoxysilylpentyl methacrylate, 3-methoxysilylpentyl acrylate, 3-ethoxysilylpentyl acrylate, 3-methoxysilylhexyl methacrylate, 3-ethoxy Silylhexyl methacrylate, 3-methoxysilylhexyl acrylate, 3-ethoxysilylhexyl acrylate, 3-methoxysilylheptyl methacrylate, 3-ethoxysilylheptyl methacrylate, 3-methoxysilylheptyl Acrylate, 3-ethoxysilylheptyl acrylate, 3-methoxysilyloctyl methacrylate, 3-ethoxysilyloctyl methacrylate, 3-methoxysilyloctyl acrylate, 3-ethoxysilyloctyl acrylate, 3-methoxysilylnonyl methac Rate, it is preferable that the 3-ethoxy-silyl-nonyl methacrylate, 3-trimethoxysilyl a nonyl acrylate, nonyl acrylate, or 3-ethoxy-silyl. In this case, the mixing mole ratio of the metal alkoxide and the acryl-containing silane compound is preferably 9: 1 to 1: 9, and when the molar ratio of the acryl-containing silane compound is 1 or less, the photocuring reaction is not efficient and the coating agent Formation is limited, and when the molar ratio of the acrylic-containing silane compound is 9 or more, it affects the physical properties of the airgel.
상기와 같이 적합한 비율로 금속 알콕사이드와 아크릴 함유 실란 화합물을 혼합한 후 물 및 산촉매를 첨가하여 가수분해 및 축합반응을 거친다. 이때, 사용되는 적합한 산으로는 특별히 이로써 제한하는 것은 아니나, HCl, H2SO4, 또는 HF가 바람직하며, 가장 바람직하게는 HCl이 사용된다. 한편 첨가되는 물의 양은 몰비로 4~10 정도가 바람직하며, 산은 촉매량으로 첨가하는 것이 바람직하다. As described above, the metal alkoxide and the acryl-containing silane compound are mixed, followed by hydrolysis and condensation by adding water and an acid catalyst. At this time, the suitable acid used is not particularly limited, but HCl, H 2 SO 4, or HF is preferable, and most preferably HCl is used. On the other hand, the amount of water added is preferably about 4 to 10 in molar ratio, and the acid is preferably added in a catalytic amount.
상기한 바와 같이, 금속 알콕사이드와 아크릴계 실란 화합물의 혼합물에 물 및 촉매를 첨가하여 가수분해 및 축합반응을 거쳐 "졸"상태의 화합물이 형성되며, 상기 졸 상태의 용액을 충분한 시간동안 겔화 및 숙성시켜 겔 화합물을 제조하며, 금속 알콕사이드로서 테트라에톡시실란, 그리고 아크릴계 실란 화합물로 3-(트리메톡시실릴)프로필 메타크릴레이트를 사용한 경우, 다음과 같은 반응식 1을 거쳐 겔화합물로 제조될 수 있다:As described above, water and a catalyst are added to the mixture of the metal alkoxide and the acrylic silane compound to undergo hydrolysis and condensation to form a "sol" compound, and the sol solution is gelled and aged for a sufficient time. When the gel compound is prepared and tetra (ethoxysilane) is used as the metal alkoxide, and 3- (trimethoxysilyl) propyl methacrylate is used as the acrylic silane compound, the gel compound may be prepared by the following Scheme 1.
[반응식 1]Scheme 1
최종적으로, 상기와 같이 졸겔반응을 거친 겔 화합물을 초임계 건조에 적용하여 아크릴레이트로 표면 개질된 에어로겔을 제조할 수 있으며, 이때, 초임계 건조는 이산화탄소를 이용하여 이루어지며, 초임계 건조 조건은 30~40℃, 100bar에서 수행하는 것이 바람직하다. Finally, the gel compound subjected to the sol-gel reaction as described above may be applied to supercritical drying to prepare an aerogel surface-modified with acrylate, in which the supercritical drying is performed using carbon dioxide, and the supercritical drying conditions are Preference is given to performing at 30 to 40 ° C. and 100 bar.
본 발명의 다른 구현에 따라, 상기와 같이 제공되는 아크릴레이트로 표면 개질된 에어로겔을 포함하는 코팅제가 제공된다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a coating comprising an airgel surface modified with acrylate provided as above.
본 발명의 일 구현에 있어서, 상기 아크릴레이트로 표면 개질된 에어로겔, 광개시제 및 용매를 포함하여 이루어지는 코팅제가 제공되며, 이를 기재에 코팅한 후 자외선으로 경화시키는 경우 에어로겔의 표면에 부착된 아크릴레이트기가 서로 중합 및 가교되며, 이에 따라, 외부 바인더의 사용없이 100%의 에어로겔로 이루어진 투명 단열재가 제공가능하다. In one embodiment of the present invention, there is provided a coating agent comprising a surface-modified airgel with a acrylate, a photoinitiator and a solvent, and when the coating is coated on a substrate and cured with ultraviolet rays, the acrylate groups attached to the surface of the airgel are mutually It is polymerized and crosslinked, whereby a transparent insulating material consisting of 100% of the airgel without the use of an external binder can be provided.
본 발명에 따른 코팅제의 일성분인, 광개시제로는 특별히 이로써 제한하는 것은 아니나, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로판온, 2,4-비스트리클로로메틸-6-p-메톡시스틸-s-트라이진, 2-p-메톡시스틸-4,6-비스트리클로로메틸-s-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-6-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-4-메틸나프틸-6-트리아진, 벤조페논, p-(디에틸아미노)벤조페논, 2,2-디클로로-4-페녹시아세토페논, 2,2'-디에톡시아세토페논, 2,2'-디부톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸프로리오페논, p-t-부틸트리클로로아세토페논, 디페닐 (2,4,6-트리메틸벤조일) 포스핀 옥사이드, 비스(2,4,6-트리메틸벤조일) 페닐 포스핀 옥사이드, 2-메틸티오크산톤, 2-이소부틸티오크산톤, 2-도데실티오크산톤, 2,4-디메틸티오크산톤, 2,4-디에틸티오크산톤, 및 2,2'-비스-2-클로로페닐-4,5,4',5'-테트라페닐-2'-1,2'-비이미다졸 화합물로 이루 어지는 그룹으로부터 선택될 수 있다. As a photoinitiator, which is one component of the coating agent according to the present invention, there is no particular limitation thereto, but 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanone, 2,4-bistrichloromethyl-6-p -Methoxysteel-s-triazine, 2-p-methoxysteel-4,6-bistrichloromethyl-s-triazine, 2,4-trichloromethyl-6-triazine, 2,4-trichloro Chloromethyl-4-methylnaphthyl-6-triazine, benzophenone, p- (diethylamino) benzophenone, 2,2-dichloro-4-phenoxyacetophenone, 2,2'-diethoxyacetophenone, 2,2'-dibutoxyacetophenone, 2-hydroxy-2-methylproriophenone, pt-butyltrichloroacetophenone, diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide, bis (2, 4,6-trimethylbenzoyl) phenyl phosphine oxide, 2-methyl thioxanthone, 2-isobutyl thioxanthone, 2-dodecyl thioxanthone, 2,4-dimethyl thioxanthone, 2,4-diethyl tea Oxanthone and 2,2'-bis-2-chlorophenyl-4,5,4 ', 5'-tetraphenyl-2'-1,2'- It may be selected from the group eojineun achieved by an imidazole compound.
상기 광개시제의 첨가량은 전체 중량을 기준으로, 3 내지 10 중량%로 첨가하는 것이 바람직하며, 이때, 첨가량이 3 중량% 이하인 경우에는, 경화가 제대로 진행되지 않거나 경화 속도가 너무 느린 반면, 10 중량% 이상인 경우에는 경화도가 너무 높아서 취성이 높아지거나, 반응 후 미 반응물로 존재하여 물성을 저하시키는 문제가 있다. The amount of the photoinitiator is preferably added in an amount of 3 to 10% by weight based on the total weight. In this case, when the amount is 3% by weight or less, the curing does not proceed properly or the curing speed is too slow, but 10% by weight In the case of the above, there is a problem that the degree of curing is too high and brittleness increases, or after the reaction, it is present as an unreacted substance to lower physical properties.
또한, 상기 코팅제의 용매로는 메탄올, 에탄올, 이소프로필알콜과 같은 프로판올 등과 같은 알콜이 바람직하며, 특히 이소프로필 알콜이 가장 바람직하다. In addition, as the solvent of the coating agent, alcohols such as methanol, ethanol, propanol such as isopropyl alcohol, and the like are preferable, and isopropyl alcohol is most preferable.
상기 표면 개질된 아크릴레이트, 광개시제 및 용매로 이루어진 코팅제에, 선택적으로, 광경화성 수지로써 아크릴레이트 모노머, 우레탄 아크릴레이트 올리고머 또는 에폭시 아크릴레이트 올리고머가 추가로 첨가될 수 있다. Optionally, an acrylate monomer, urethane acrylate oligomer or epoxy acrylate oligomer may be further added as a photocurable resin to the coating agent consisting of the surface modified acrylate, photoinitiator and solvent.
상기 아크릴레이트 모노머는 하나 이상의 아크릴레이트기, 또는 메타크릴레이트기를 가지며, 이로써 제한하는 것은 아니나, 예를 들어, 페녹시에틸아크릴레이트, 페녹시디에틸렌글리콜아크릴레이트, 페녹시테트라에틸렌글리콜아크릴레이트, 페녹시헥사에틸렌글리콜아크릴레이트, 이소보닐아크릴레이트, 이소보닐메타아크릴레이트, 비스페놀 에톡실레이트 디아크릴레이트, 에톡실레이트 페놀 모노아크릴레 이트, 폴리에틸렌글리콜 200 디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 트리메틸프로판 트리아크릴레이트, 트리에틸프로판 트리아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌옥사이드 부가형 트리에틸프로판트리아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 에톡실레이티드 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트, 2-페녹시에틸 아크릴레이트, 에톡실레이티드 비스페놀 A 디아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. The acrylate monomer has one or more acrylate groups, or methacrylate groups, but is not limited to, for example, phenoxyethyl acrylate, phenoxydiethylene glycol acrylate, phenoxy tetraethylene glycol acrylate, phenoxy Cyhexaethylene glycol acrylate, isobornyl acrylate, isobornyl methacrylate, bisphenol ethoxylate diacrylate, ethoxylate phenol monoacrylate, polyethylene glycol 200 diacrylate, tripropylene glycol diacrylate, trimethyl Propane triacrylate, triethylpropane triacrylate, polyethylene glycol diacrylate, ethylene oxide addition type triethyl propane triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diol acryl Sites, federated pentaerythritol tetraacrylate, may be selected from 2-phenoxyethyl acrylate, ethoxylated bisphenol A diacrylate, federated, or a mixture thereof ethoxylates.
상기 광경화성 수지로써, 아크릴레이트 모노머, 우레탄 아크릴레이트 올리고머 또는 에폭시 아크릴레이트 올리고머의 첨가량은 전체 부피를 기준으로, 10 내지 90 부피%가 첨가되는 것이 바람직하다. 이때 첨가량이 10 부피% 이하인 경우에는, 긴 알킬 그룹을 가진 아크릴기로 에어로겔을 개질하지 않았을 경우, 경화 후 크랙이 발생하는 경우가 있으며, 첨가량이 90 부피% 이상인 경우에는 에어로겔의 특성이 나타나지 않는 문제가 있다. As the photocurable resin, the amount of the acrylate monomer, the urethane acrylate oligomer or the epoxy acrylate oligomer is preferably added in an amount of 10 to 90% by volume based on the total volume. In this case, when the amount is less than 10% by volume, if the airgel is not modified with an acryl group having a long alkyl group, cracks may occur after curing. If the amount is more than 90% by volume, the characteristics of the airgel do not appear. have.
한편, 상기 아크릴레이트 모노머 및 우레탄 아크릴레이트 올리고머 또는 에폭시 아크릴레이트 올리고머의 혼합물을 사용하는 경우에는 1:9~9:1의 비율로 첨가하는 것이 바람직하다. On the other hand, when using the mixture of the said acrylate monomer, urethane acrylate oligomer, or epoxy acrylate oligomer, it is preferable to add in ratio of 1: 9-9: 1.
상기와 같이, 선택적으로 광경화성 수지가 첨가되는 경우에는, 최종 코팅제 의 물성을 향상시키기 위한 첨가제가 추가로 첨가될 수 있으며, 이의 첨가량은 코팅제의 물성에 변화시키지 않는 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직하다. As described above, when the photocurable resin is selectively added, an additive for improving the physical properties of the final coating agent may be additionally added, and the amount thereof is preferably added within a range that does not change the physical properties of the coating agent. .
본 발명에 따라 제공되는 코팅제는 투명한 기재에 도포될 수 있으며, 이러한 기재로는 특별히 이로써 한정하는 것은 아니나, 예를 들어, 유리, 폴리카보네이트, 아크릴 수지, PET, TAC, 폴리염화비닐수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드 수지 등의 플라스틱 시이트 또는 플라스틱 필름 등이 사용될 수 있다.Coatings provided according to the present invention may be applied to a transparent substrate, such substrates are not particularly limited, for example, glass, polycarbonate, acrylic resin, PET, TAC, polyvinyl chloride resin, polyamide Plastic sheets or plastic films such as resins and polyimide resins can be used.
본 발명에 따른 코팅제를 상기와 같은 투명기재에 바코팅 및 스핀코팅, 딥코팅, 스프레이코팅 등의 방법으로 코팅하고, 250-420nm의 파장범위에 자외선을 조사하여 경화시켜 최종 투명 단열재를 제공할 수 있으며, 코팅기술은 이 기술분야에 알려진 어떠한 방법으로 적용 가능하다. The coating agent according to the present invention may be coated on the transparent substrate by a method such as bar coating, spin coating, dip coating, spray coating, etc., and may be cured by irradiating UV rays in a wavelength range of 250-420 nm to provide a final transparent insulating material. The coating technique can be applied by any method known in the art.
본 발명에 따라 제공되는 투명 단열재는 종래기술에서와 같이 에어로겔 바인더의 사용이 필요없는, 100% 에어로겔로 이루어진 것이며, 투명하기 때문에 유리창의 단열재나 유리창을 대체할 수 있으며, 촉매나 촉매 담체로도 유용하게 사용될 수 있다. The transparent insulating material provided according to the present invention is composed of 100% airgel, which does not require the use of an airgel binder as in the prior art, and because it is transparent, it is possible to replace the insulating material or the glass window of the window, and also useful as a catalyst or a catalyst carrier. Can be used.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 설명하고자 하며, 이로써 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described through examples, which are not intended to limit the present invention.
실시예 Example
실시예 1 Example 1
3-트리메톡시실릴프로필 메타크릴레이트와 테트라에톡시실란을 혼합하고 여기에 물을 혼합물과 6:1의 몰비율로 첨가한 후 염산을 첨가하였다. 이를 상온에서 교반하여 졸용액을 제조하고 염기촉매 NH4OH를 사용하여 겔화시켰으며, 그 후 밀봉하여 50℃에서 24시간 숙성시켰다. 숙성 후 습윤겔의 용매치환을 실시하였으며 35℃, 100bar에서 초임계 건조하였다. 이에 따라 표면이 아크릴레이트로 개질된 에어로겔을 얻었다. 3-trimethoxysilylpropyl methacrylate and tetraethoxysilane were mixed and water was added to the mixture in a molar ratio of 6: 1, followed by hydrochloric acid. It was stirred at room temperature to prepare a sol solution, gelled using a base catalyst NH 4 OH, and then sealed and aged at 50 ° C. for 24 hours. After aging, solvent replacement of the wet gel was carried out, and supercritical drying was performed at 35 ° C. and 100 bar. This obtained an aerogel whose surface was modified with acrylate.
실시예 2Example 2
상기 실시예 1에서 얻어진 에어로겔 10g을 이소프로필알콜 100ml에 첨가한 후 교반기를 통해 혼합하여 용매 내에 고루 분산된 에어로겔을 형성한다. 다음 트리에틸프로판트리아크릴레이트 모노머 25.8g, 우레탄 아크릴레이트 올리고머 60.2g 및 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-1-프로판온 4g을 첨가하여 충분히 교반하여 에어로겔-아크릴 코팅용액을 제조하였다. 10 g of the airgel obtained in Example 1 is added to 100 ml of isopropyl alcohol, and then mixed through a stirrer to form an airgel evenly dispersed in a solvent. Next, 25.8 g of triethyl propane triacrylate monomer, 60.2 g of urethane acrylate oligomer, and 4 g of 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanone were added thereto, followed by sufficiently stirring to prepare an airgel-acrylic coating solution. .
실시예 3Example 3
상기 실시예 2에서 얻어진 혼합액을 바-코팅법으로 PET판 위에 0.1~1㎜두께로 코팅하였다. 코팅한 PET판을 주파장 325nm의 UV경화장치 내에서 20초간 경화시 켜 에어로겔-아크릴 투명 단열재를 제조하였다. 에어로겔 아크릴계 단열재는 가시광선 영역에서 80%이상의 투광도를 보였다.The mixed solution obtained in Example 2 was coated on the PET plate by a bar coating method to a thickness of 0.1 ~ 1 mm. The coated PET plate was cured for 20 seconds in a UV curing apparatus of 325 nm wavelength to prepare an airgel-acrylic transparent insulating material. Airgel acrylic insulation showed over 80% transmittance in the visible region.
본 발명에 따라 제공되는 투명 단열재는 종래기술에서와 같이 에어로겔 바인더의 사용이 필요없는, 100% 에어로겔로 이루어진 것이며, 투명하기 때문에 유리창의 단열재나 유리 대체물질로 사용가능하며, 촉매나 촉매 담체로도 유용하게 사용될 수 있다. The transparent insulating material provided according to the present invention is composed of 100% airgel, which does not require the use of an airgel binder as in the prior art, and because it is transparent, it can be used as a heat insulating material or a glass substitute of a glass window, and as a catalyst or a catalyst carrier. It can be usefully used.
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