초록 ▼

1. 최종목표
? 은 콜로이드를 경유한 은 나노입자 기반의 항균 및 소취기능성을 극대화시킨 폴리올레핀 마스터배치의 최적 제조기술을 개발한다.
? 보다 상세하게는 초미립, 고농도, 용액안정성이 우수한 은 수화졸과 유화졸 제조기술을 개발하고, 추가적으로 상기 졸 상태에서 마스터배치 전구체를 제조하는 기술과 마스터배치 전구체로부터 마스터배치를 제조하는데 있어서 공정변수를 규명하고, 제조기술을 표준화한다.
2. 개발내용 및 결과
? 은 염을 인체유해성이 적은 화공약품을 이용하여 액상에서 화학적 환원반응을 통해 은 나노

1. 최종목표
? 은 콜로이드를 경유한 은 나노입자 기반의 항균 및 소취기능성을 극대화시킨 폴리올레핀 마스터배치의 최적 제조기술을 개발한다.
? 보다 상세하게는 초미립, 고농도, 용액안정성이 우수한 은 수화졸과 유화졸 제조기술을 개발하고, 추가적으로 상기 졸 상태에서 마스터배치 전구체를 제조하는 기술과 마스터배치 전구체로부터 마스터배치를 제조하는데 있어서 공정변수를 규명하고, 제조기술을 표준화한다.
2. 개발내용 및 결과
? 은 염을 인체유해성이 적은 화공약품을 이용하여 액상에서 화학적 환원반응을 통해 은 나노입자의 입경이 수 nm인 초미립화된 은 수화졸을 용이하게 제조할 수 있는 기술을 획득하였다.
? 수상에서 은 염을 환원시켜서 나노입자를 형성시킨 후, capping agent와 inducer를 이용하여 표면에 혐수성을 부여함으로써 유기상으로 용이하게 상전이시킴으로서 은 유화졸을 용이하게 제조할 수 있는 기술을 획득하였다.
? 고분자 원료와 은 콜로이드를 직접 접촉시키면서 분산매를 제거함으로써 은 나노입자가 고분자 표면에 침적되게 함으로써 매우 용이하게 마스터배치 전구체를 제조할 수있음을 알았다.
? 은 콜로이드는 대장균과 살모넬라를 비롯한 여러 가지 병원균에 대하여 강력한 항균력을 보여주었으며, 마스터배치도 이러한 병원균에 대하여 뚜렷한 growth inhibition 효과를 보여주었으며, 플라스틱 제품 표면에 상당한 항균력을 부여할 것으로 기대된다.
3. 사업성과
○ 기술적 성과
? 은 수화졸을 제조하는데 있어서 은 염을 일반적인 환원방식과 달리, 항응집 기능이 있는 약한 환원제로 1차적으로 환원한 후, 강한 환원제로 2차적으로 환원하는 2단계 환원 방식을 이용하면 수 nm 입경을 갖는 초미립화된 은 나노입자를 합성할 수 있다.
? 약한 환원제는 트리소디움시트레이트(TSC)가, 강한 환원제는 소디움보로하이드라이드(SBH)가 적당하며, 최적의 몰비는 [TSC]/[SN]=3/1, [SBH]/[SN]=12/1이다.
? 안정화제는 고분자계에서는 폴리비닐피롤리돈(PVP)가, 계면활성제계에서는 Tween이 가장 우수하였으며, 환원제는 시약상태가 아닌 용액상태에서 먼저 안정화 용액에 분산시킨 후 은 염과 환원반응시키는 것이 좋으며, 반응초기 매우 강력한 교반조작을 하는것이 초미립 입자를 형성시키는데 유리하다.? 은 염을 수상에서 화학적으로 환원하여 은 나노입자를 형성시킨 후 capping agent와 inducer를 이용하여 표면에 혐수성을 부여함으로써 유기상으로 상전이 시키는 방식의 은 유화졸 제조공정이 효과적이다.
? 마스터배치 전구체를 제조하는데 있어서 유화졸은 낮은 비점과 휘발성으로 인해 수화졸에 비해 분산매 제거에 매우 유리하나, 수개의 입자를 포함하는 캡슐형태의 막을 형성고, 이 막이 세균과의 접촉을 방해함으로써 항균성이 감소하는 것으로 추정되며, 장차 이 막을 제거할 수 있는 기술개발이 추가적으로 필요하다.
? 마스터배치 전구체 제조에는 유화졸 형태가 유리하나, 반복적 incipient wetness 방식을 사용함으로써 은 수화졸도 성공적으로 적용할 수 있으며, 공정이 단순하여 상용화하기에 적당하다.
○ 경제적 성과
? 콜로이드를 경유하여 마스터배치를 제조하므로 기존의 분말혼입 방식에 비해 입자 흩날림, 손실을 원천적으로 방지할 수 있으며, 은 입자크기를 15 nm 이하로 유지시킴으로서 은 원료 사용량을 수 배 정도 절약할 수 있으므로 생산단가를 낮출 수 있다.
? 공정이 단순하고 조작이 용이하여 다양한 고분자 원료에 적용할 수 있으며, 큰 비용증가 없이 유사 플라스틱 제품에 대해 경쟁력을 갖을 수 있다.
○ 활용성과 등
? 폴리올레핀 외에 최근 제품에 범용으로 사용되고 있는 PET, ABS, 엘라스토머에도 동일한 방식으로 적용할 수 있으므로 응용잠재력이 크다.
4. 향후추진계획
? 다양한 플라스틱 재질에 대하여 적용 연구를 계속한다.
? 은을 기반으로 하되 항균기능 외에 진드기 등에 대한 방충효과를 갖는 물질을 찾아내어 마스터배치에 적용하고자 한다.

목차 Contents

• 2. 과제별 세부 집행내역(과제별 작성) ...1
• Ⅰ. 조성 금액 ...1
• Ⅱ. 과제개발비 집행내역 ...1
• 개발결과의견서 ...8
• 최종보고요약서 (초록) ...9
• 목 차 ...11
• 제 1 장 서론 ...12
• 제 1 절 폴리올레핀 ...13
• 제 2 절 마스터배치 ...15
• 제 3 절 항균기능성 첨가제 ...17
• 제 4 절 콜로이드와 나노입자 ...21
• 1.4.1 콜로이드 ...21
• 1.4.2 나노입자 ...22
• 1.4.3 화학적 환원법을 이용한 금속 콜로이드 제조 ...24
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법 ...26
• 제 1 절 은 수화졸 ...26
• 2.1.1 연구목적 및 내용 ...26
• 2.1.2 실험 ...26
• 2.1.3 결과 및 고찰 ...33
• 제 2 절 은 유화졸 ...52
• 2.2.1 연구목적 및 내용 ...52
• 2.2.2 실험 ...52
• 2.2.3 결과 및 고찰 ...54
• 제 3 절 은 마스터배치 ...56
• 2.3.1 연구목적 및 내용 ...56
• 2.3.2 실험 ...56
• 2.3.3 결과 및 고찰 ...58
• 제 4 절 은 콜로이드와 마스터배치의 항균 및 소취성능 ...69
• 2.4.1 연구목적 및 내용 ...69
• 2.4.2 실험장치 및 방법 ...69
• 2.4.3 결과 및 고찰 ...72
• 제 3 장 사업성과 ...77
• 제 1 절 기술적 성과 ...77
• 제 2 절 경제적 성과 ...78
• 제 4 장 결론 ...79
• 제 1 절 은 콜로이드 ...79
• 제 2 절 은 마스터배치 ...80
• 제 3 절 향후계획 ...80
• 부 록 ...81
• 참고문헌 ...81