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스프레이 건조법을 이용한 PMMA/TiO2 다공성 입자 제조 및 특성 연구
Preparation of Porous PMMA/TiO2 Microspheres by Spray Drying Process 원문보기

大韓化粧品學會誌 = Journal of the society of cosmetic scientists of Korea, v.42 no.1, 2016년, pp.1 - 7  

백동현 (가톨릭대학교 생명공학과) ,  이현석 ((주)아모레퍼시픽 기술연구원) ,  강래형 (가톨릭대학교 생명공학과) ,  김용진 ((주)아모레퍼시픽 기술연구원) ,  이존환 ((주)아모레퍼시픽 기술연구원) ,  최성욱 (가톨릭대학교 생명공학과)

초록
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본 연구에서는 분무 건조 공정을 이용하여 다공성 PMMA 입자 내부에 $TiO_2$ 나노입자가 고르게 함침된 유/무기 복합분체를 제조하여, $TiO_2$의 은폐력은 그대로 유지하면서도 다공성 구조체로 피지를 흡유하여 지속성을 증대시키는 메이크업 화장품 소재로서의 가능성을 확인하고자 하였다. 끓는점이 다른 두 가지 공용매(디클로로메탄 및 헥산올)의 비율과 고분자의 농도 조절을 통해 입자크기와 기공크기를 제어할 수 있었으며, $TiO_2$ 나노입자를 제조된 시료의 전체 무게 대비 74.6 wt%까지 함침 시킬 수 있었다. SEM 이미지 분석을 통하여 복합분체의 다공성 구조를 확인하였고, 절단면 이미지를 통하여 내부에 $TiO_2$ 나노입자가 균일하게 함침 되어 있는 것을 관찰하였다. EDX 매핑으로 Ti 원소가 복합분체의 내부에 전체적으로 분포하고 있음을 확인하였다. Porosimetry 분석으로 기공사이즈 및 공극률을 측정하였으며, $TiO_2$ 나노입자를 함침하고 있음에도 불구하고 50% 이상의 공극률을 유지하여 흡유량이 매우 뛰어남을 확인할 수 있었다. 결론적으로, $TiO_2$ 나노입자가 PMMA입자의 내부에 잘 분산되어 있어서 가시광선의 반사율을 증가시킴으로써 피부의 결점을 커버하는 성능이 개선되었음을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Highly porous polymethyl methacrylate (PMMA) microspheres impregnated by $TiO_2$ powder were prepared by spray drying method. The particle size and the porosity were controlled by optimizing the co-solvent ratio and the polymer concentration. $TiO_2$ powder was impregnated into...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 분무건조 방법에 의해 다공성 고분자 및 TiO2 나노입자가 함침된 유/무기 복합분체를 제조하고, 메이크업 소재로서의 요구성능인 커버력과 피지 흡유력 등을 평가하였다.
  • 이를 해결하기 위하여 본 연구에서는 다공성 고분자에 TiO2 나노입자를 고르게 함침 시킨 유/무기 복합분체를 제조함으로써, TiO2의 은폐력에 기인한 커버력을 그대로 유지하면서도 다공성 구조체로 피지를 흡유하여 지속성을 증대시키고자 하였다. TiO2 나노입자를 다공성 고분자 내부에 균일하게 함침 하여 피지와의 접촉을 차단함으로써 입자뭉침이 해소되어 백탁현상을 크게 줄일 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
본 연구에서 다공성 고분자 TiO2 나노입자를 고르게 함침 시킨 유/무기 복합분체를 사용한 목적은 무엇인가? 이를 해결하기 위하여 본 연구에서는 다공성 고분자에 TiO2 나노입자를 고르게 함침 시킨 유/무기 복합분체를 제조함으로써, TiO2의 은폐력에 기인한 커버력을 그대로 유지하면서도 다공성 구조체로 피지를 흡유하여 지속성을 증대시키고자 하였다. TiO2 나노입자를 다공성 고분자 내부에 균일하게 함침 하여 피지와의 접촉을 차단함으로써 입자뭉침이 해소되어 백탁현상을 크게 줄일 수 있다.
다공성 고분자를 만드는 기술에는 어떠한 것들이 있는가? 다공성 고분자를 만드는 기술로 동결건조법, 상분리법, 유화 템플레이팅법, 콜로이드 템플레이트법 및 기상형성법 등이 있으나, 동시에 무기분체를 함침하기에는 기술적인 한계로 인해 성공사례가 없으며, 제조가 가능하더라도 계면활성제의 제거가 용이하지 않아 표면물성의 제어가 어렵다는 단점이 있다[3-8].
분무건조 방법 적용시 사용감에는 어떠한 영향을 미치는가? 이에, 본 연구에서 도입한 분무건조 방법은 계면활성제의 사용을 배제할 수 있어 초발수성을 구현함으로써, 피부에 도포 시 수분은 발수하고 피지만을 선택적으로 흡유하는 특성을 나타낼 수 있으며, 공정 조건에 따라 다공성 고분자의 비부피(specific volume) 및 평균 기공 사이즈의 제어가 용이하다는 장점이 있다. 또한 결정성 구조의 이산화티탄 입자가 구형의 고분자 입자 내부에 함침 됨으로써 롤링효과에 의해 부드럽게 발리는 사용감 개선 효과가 있다.
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참고문헌 (12)

  1. A. C. Balazs, T. Emrick, and T. P. Russell, Nanoparticle polymer composites: where two small worlds meet, Science, 314(5802), 1107 (2006). 

  2. T. Hasell, J. X. Yang, W. X. Wang, J. Li, P. D. Brown, M. Poliakoff, E. Lester, and S. M. Howdle, Preparation of polymer-nanoparticle composite beads by a nanoparticle-stabilised suspension polymerisation, J. Mater. Chem., 17, 4382 (2007). 

  3. L. Qian and H. J. Zhang, Controlled freezing and freeze drying: a versatile route for porous and micro-/nano-structured materials, J. Chem. Technol. Biotechnol., 86(2), 172 (2011). 

  4. Y. S. Nam and T. G. Park, Porous biodegradable polymeric scaffolds prepared by thermally induced phase separation, J. Biomed. Mater. Res., 47(1), 8 (1999). 

  5. H. Y. Son, D. J. Lee, J. B. Lee, C. H. Park, M. Seo, J. Jang, S. J. Kim, M. S. Yoon, and Y. S. Nam, In situ functionalization of highly porous polymer microspheres with silver nanoparticles via bio-inspired chemistry, RSC Adv., 4, 55604 (2014). 

  6. M. S. Silverstein, Emulsion-templated porous polymers: a retrospective perspective, Polymer, 55(1), 304 (2014). 

  7. K. M. Kulinowski, P. Jiang, H. Vaswani, and V. L. Colvin, Porous metals from colloidal templates, Adv. Mater., 12(11), 833 (2000). 

  8. V. Krishnan, S. Sasikumar, F. P. Dass, and R. Vijayaraghavan, Effect of pore forming agents on the physical characteristics and release kinetics of levofloxacin hemihydrate from floating alginate drug delivery system - an in vitro study, Trends Biomater. Artif. Organs, 24(3), 139 (2010). 

  9. S. Y. Jung, K. H. Kim, K. H. Kang, D. Kim, and J. H. Hong, The analysis on the VOC contents of paint products on the domestic market in Korea, J. Korean Soc. Environ. Anal., 10(3), 154 (2007). 

  10. C. K. Yoon, H. M. Lim, S. Cha, D. S. Kim, and S. H. Lee, Preparation of hollow silica by spray drying of nano silica particles and its heat transfer property, Kor. J. Mater. Res., 22(10), 531 (2012). 

  11. M. W. Han and K. S. Youn, Quality characteristics of spray drying microparticulated calcium after wet-grinding, Korean J. Food Sci. Technol., 41(6), 657 (2009). 

  12. H. S. Lee, D. H. Paik, K. Y. Jeong, R. H. Gang, J. H. Lee, and S. W. Choi, Fabrication of poly (methyl methacrylate) and $TiO_2$ composited microspheres with controlled morphologies and porous structures by electrospraying, J. Mater. Sci., 50, 6531 (2015). 

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