Microsoft Word _2008년03월12일_ UV조사와~_황택성외3명_.doc

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1 Polymer(Korea), Vol. 32, No. 4, pp , 28 UV 조사와 Alkoxy 가수분해법을이용한구형실리콘마이크로고분자비드의합성 박승욱ㆍ김정주ㆍ황의환 ㆍ황택성 충남대학교바이오응용화학부, 공주대학교화공과 (28년 3월 12일접수, 28년 4월 29일수정, 28년 5월 17일채택 ) Synthesis of Microspheric Silicone Polymer Beads by UV Irradiation and Alkoxy Hydrolysis Seung-Wook Park, Jung Joo Kim, Eui Hwan Hwang*, and Taek Sung Hwang School of Chemical and Biological Engineering, College of Engineering, Chungnam National University, Daejeon 35-74, Korea *Department of Chemical Engineering, College of Engineering, KongJu National University, Gongju , Korea (Received March 12, 28; Revised April 29, 28; Accepted May 17, 28) 초록 : 본연구에서는 UV 조사와 alkoxy 가수분해법을이용하여구형마이크로실리콘고분자비드를합성하였다. 구형실리콘고분자비드의입자들의 coefficient of variation(cv) 은 UV 조사량의세기와조사시간, 반응온도가증가함에따라감소하였다. 합성된비드의평균입경, 굴절률, ph는각각 4.1 μm, 1.43, 7.5 이었으며진비중, 겉보기비중은 1.3,.4 이었으며, 수분함량은 2% 이하였다. Hexamethyldisilazane(HMDS) 농도가.1 wt% 일때입자크기와 CV 는가장작았고, 진원도는 μm 이었다. UV 조사량과조사시간이 45 W, 9 min 일때 CV는 4.92% 이었다. Methyltrimethoxysilane(MTMS) 의농도가 2 wt% 일때수율은총충전량대비 11.3% 까지증가하였으며입자의평균직경은교반속도와온도가증가함에따라작아졌다. Abstract: In this study, the microsphere silicone polymer beads were synthesized by UV irradiation and alkoxy hydrolysis. The coefficient of variation(cv) of microsphere silicone polymer beads were decreased with increasing UV intensity, reaction time. The mean particle diameter, refractive index, and ph value were 4.1 μm, 1.43 and 7.5, respectively. Also, the true and bulk specific gravity, moisture content were 1.3, and.4, below 2%. The mean particle diameter and CV were the lowest at.1 wt% hexamethyldisilazane(hmds) and their roundnesses were μm values. The particle dispersion index of microsphere silicone polymer beads was 4.92 at 45 W, 9 min and the yield was increased to 11.3% at 2 wt% methyltrimethoxysilane(mtms). The mean particle diameter was decreased with increasing the stirring rate and reaction temperature. Keywords: micro silicone particles, UV ray, MTMS, HMDS, coefficient of variation. 서론실리콘고분자는 Si-O 결합을주사슬로하고곁사슬기를가지는무기고분자로매우유연하고, 내열성이우수하여일반산업용도와화장품과같은향장산업은물론반도체웨이퍼제조, 의약산업등다양한분야에응용되고있다. 특히최근들어합성기술의발전과더불어균일한구형실리콘고분자의합성이가능하여액정디스플레이의광확산 (light diffuser) 패널과같은첨단전자산업용소재로사용되고있다. 구형실리콘비드는 3차원으로마이크로및나노입자로대별할수 To whom correspondence should be addressed. tshwang@cnu.ac.kr 있으며이들은분산안정성이우수하고, 다공도및입자크기의조절이용이하며용융가공성이뛰어나윤활제, anti-block, 광확산, 응집분산제등에활용되고있다. 1,2 구형실리콘미립자제조에사용되는 alkoxysilane 은 chlorosilane 을 alkoxy 화하여얻어지는 R n Si(OR ) 4-n 의화학구조식을갖는화합물로 organotrialkoxysilane(r n Si(OR ) 4-n ) 에서 R기의탄소수가많은고급알킬실레인일수록소수성이강하며, 이형, 분산성이우수하다. 따라서구형미립자를합성하기위해서는반응초기입자의단분산성과모노머의순도제어는물론알킬기의종류와이들의치환반응에의한가수분해속도를조절해야한다. 3-5 지금까지이분야에대한연구결과를살펴보면대부분산이나알칼리촉매에의한가수분해반응구형실리콘비드를제조하였다. 한예로 H. Kimura 등은,7 산촉매를이용하여 organotrialkoxysilane 377

2 378 박승욱 ᆞ 김정주 ᆞ 황의환 ᆞ 황택성 을수화시킨후다시 alkali 촉매로축합반응시켜구형실리콘미립자를합성한바있다. 그밖의다른연구자들은 organotrialkoxysilane 에 4급암모늄염과 organodialkoxysilane, organotetraalkoxysilane 등을첨가하여구형의실리콘미립자를제조하였다는연구보고가있으나이들방법은모두산촉매를사용해야하고, 가수분해후축합생성물중에잔존하는잔류염소의제거를위한중화반응이필요하며, organoalkoxysilane 의수화반응을거쳐 alkali 촉매를투입하는 2단계반응은반응시간이길고, 효율이낮은문제점이있어이들단점을개선하기위한새로운합성방법이필요한실정이다. 8,9 따라서본연구에서는기존합성방법의문제점을개선하고, 균일한마이크로실리콘입자를합성하기위하여기존에연구된바없는 UV 조사와 HMDS silazane 를사용하여 alkoxy 가수분해반응으로, organotrialkoxysilane과 organodisilazane으로부터입자크기가균일한마이크로구형실리콘비드를합성하였다. 또한이들의구조, 입자크기, 형태및기본물성을 FT-IR, SEM, PSA, 분석을통해확인하고이를토대로구형실리콘비드합성의최적조건을규명하였다. 실 험 시약및재료. 본연구에서사용한 methyltrimethoxysilane( 이하 MTMS라칭함 ) 은 Toshiba사의 TSL 8113 일급시약을정제없이사용하였으며, hexamethyldisilazane( 이하 HMDS 라칭함 ) 은 Aldrich 사의 1급시약을사용하였다. 또한광활성화제인 benzophenone(bp) 은 1급시약을사용하였으며, 용매는시약급으로정제없이그대로사용하였다. 실험방법. 구형실리콘비드의합성 : 마이크로크기의구형실리콘비드를합성하기위하여 Table 1과같은조건하에서 UV 광조사및 alkoxy 가수분해방법으로 Figure 1의반응경로를거쳐합성하였다. Figure 1은알콕시가수분해와 UV 조사로구형실리콘비드를합성하는경로로 MTMS 가 HMDS 촉매하에알콕시가수분해되어 silanol 이생성되고 (Ⅰ), 이들이중축합반응하여사슬이생장되고가교결합하여 3차원의구형실리콘비드를합성하는반응경로이다. 구형실리콘비드의합성반응은교반기, 냉각기, 시료및질소주입구가부착된 1 L UV 조사반응기에 MTMS 와탈이온수를넣고희석시킨후여기에 BP solution.5%(mol/l) 와 HMDS 를일정량첨가하고, 반응물이유 Table 1. Synthetic Conditions of Microspheric Silicone Polymer Beads Parameters Values MTMS(wt%) 1, 15, 2, 25 HMDS(wt%).2,.5,.1,.2 Reaction time(min) 3,, 9, 12 UV intensity(w) 2, 3, 45, 5 Temperature( ) 2, 3, 4, 5 Stirring rate(rpm) 1, 3,, 9 Me 3 SiNHSiMe 3 +2ROH 2Me 3 SiOR+NH 3 (Ⅰ) MTMS is hydrolyzed in water(stirring). (Ⅱ) Spherical pre-polymers are synthesized by condensation of silanol. (Ⅲ) Particle growth by condensation of spherical pre-polymers and silanol. Figure 1. Synthesis of polymethylsilsesquioxane by the controlled hydrolysis and condensation of methyltrialkoxysilane. Silsesquioxane:(RSiO 3/2 ) n. 폴리머, 제 32 권제 4 호, 28 년

3 UV 조사와 Alkoxy 가수분해법을이용한구형실리콘마이크로고분자비드의합성 379 백색으로변할때까지 3 분동안교반한후반응물을수화시키고, 일정온도에서중축합반응으로유백색젤라틴성생성물을합성하였다. UV 조사는가수분해와중축합반응단계에서실행하였다. 반응후반응생성물을 3시간동안정치 (decantation) 시켜층분리시킨후얻은젤라틴성물질을감압여과하고, 이들을 15 오븐에서 1 시간동안건조시켜구형실리콘비드를합성하였다. 1,11 모폴로지관찰 :UV 조사량, 반응물의농도등반응조건을달리하여합성한구형실리콘비드의모폴로지를관찰하기위하여 JEOL 사의 JSM-84A 전자현미경을이용하여 ion sputtering 방법으로 gold 증착된시료를 SEM holder 에고정시킨후배율 2으로시료의 SEM 관찰을하였다. 입도분석 : 합성한구형실리콘비드의입자크기및분포도를확인하기위하여시료 1 g을메탄올 / 탈이온수 (1/1 g) 혼합용매에넣고균질혼합기 (Homogenizer, UAF 25-R) 로 11 rpm에서 5분간현탁시킨후입도를분석하였다. Sampling method 로평균입경, 진원도 (True roundness) 를분석하고, 12 다음식으로입경분산지수를계산하였다. Coefficient of Variation n 2 ( Di D ) i 1 CV = n 1 / = D 1 여기서 CV는입경분산지수 (coefficient of variation), Di 는구형마이크로실리콘입자의직경, D 는평균입경을나타낸다. 13 입자물성시험 : 합성한입자의기본물성을확인하기위하여진비중, bulk density, 함수율, ph, 및비표면적을측정하였다. 진비중과겉보기비중을자동밀도시험기 (Autodensimeter, Toyoseiki EA94) 와 KS L3114 시험방법에의해각각측정하였으며함수율은실리콘미립자를 15 오븐에서한시간동안건조후수분측정기 (Shimadzu EB 33) 로측정하였다. 또한시료의 ph는 2 wt% 메탄올 / 물혼합용매로시료표준용액을제조한후 Orion EA 94 ph meter로시료의 ph 를측정하였으며, Micromeritics(USA) 사의 BET(ASAP-21) 장치를이용하여각조건에서합성한시료의비표면적을측정하였다. 결과및토론 구형실리콘비드의합성. UV 조사와 alkoxy 가수분해반응을이용하여마이크로구형실리콘비드를합성하였다. 합성반응은 UV 조사선의세기와온도조절이가능한 UV 반응기에일정량의 HMDS 와 MTMS 를넣고, UV 조사선량을다르게하여구형실리콘비드를합성하였다. HMDS 농도의영향. Table 2는 HMDS 의농도를달리하여합성한구형실리콘비드의평균입경과입경분산지수의관계를나타낸것이다. 입경분산지수는 HMDS 의농도가.1 wt% 까지감소하고, 그이후에는다시증가하는경향을보였으며, 이때실리콘비드의평균입경은.82 μm 이었으며 CV 는 7.5 이하로입자가가장균일하게형성된것을확인할수있었다. 또한이들의진원도는 μm로 Table 2. Basic Properties of Microspheric Silicone Polymer Beads in Various HMDS Concentration HMDS (wt%) Mean particle diameter(μm) Basic properties Coefficient of variation(cv) Roundness 구형에가까웠으나 HMDS 가.1 wt% 이하에서는비드의평균입자크기가크고분포가불규칙한것을확인할수있었다. 이는온도, 농도, 반응시간등동일합성조건에서 HMDS 농도는반응초기단량체의수화과정에소수성 methyl 을포함하는 alkoxy silanol(me 3 SiOH) 과 NH 3 촉매 ( Me 3 SiNHSiMe 3 +2ROH 2Me 3 SiOH+NH 3 ) 로작용하여촉매역할과동시에 silanol sources 첨가와메틸기로인한수산화기의소수성화로그반응및반응속도에관여하여입자의크기와균일함, 진원도에영향을미치는것으로사료되었다. 14 UV 조사를통해가수분해반응을활성화하여잔류친수성기를최대한줄여구형에가까운진원도가나왔음을확인할수있었다. HMDS 가.2 wt% 일때진원도가떨어지는것은촉매역할을하는 NH 3 의양이줄고가수분해과정에서오히려친수성기의증가로인해입자간의응집이일어나고상대적으로소수성기인메틸기가줄어진원도가떨어지는것으로판단된다. SEM 관찰. UV 조사선량을고정 (45 W-9 min) 하고 HMDS 의농도를달리하여합성한구형실리콘비드의모폴로지를확인하기위하여주사전자현미경 (SEM) 사진을관찰하였는데그결과가 Figure 2에나타나있다 Figure 2는 HMDS 의농도를달리하여합성한구형실리콘입자의 SEM 사진으로 HMDS 의농도가증가함에따라합성된실리콘입자의크기가작고균일하게형성되었으며 HMDS 의농도가.1 wt% 일때가장작고균일한입자가형성되는것을알수있었다. 또한 HMDS 의농도가감소함에따라합성한구형실리콘비드의평균직경은증가하는경향을보였으며입경분산지수 (CV) 가커지는것으로보아균일도가낮아지는것으로사료되었다. 한편, Figure 3은 HMDS 의농도와입자의입도분포와의관계를나타낸것으로입경분포는 HMDS 의농도가.2 wt% 일때불규칙하고넓게분포하였으며농도가증가함에따라입자의입도분포는균일하게나타나는경향을보였다. 이렇게농도가증가함에따라입도분포가균일해지는이유는수화반응속도의조절이저농도보다가능하기때문으로사료되었으며본연구결과균일한입도의실리콘비드를제조하기위해서는 HMDS 의농도는.1 wt% 정도가적합하다고사료되었다. UV 조사선량의영향. 구형의균일한실리콘비드를합성시 UV 조사량과조사시간이입경분산지수, 입자크기및수율에미치는영향을실험하였는데그결과가 Figures 4 에나타나있다. Figure 4 를보면수율은 UV intensity 가 5 W이고 MTMS의농도가증가함에따라 2 wt% 일때수율은총충전량기준 11.3% 까지증가하였으며그이후에는수율증가율이감소하는경향을보였다. 또한대체적으로 UV 세기가증가함에따라수율은증가하는경향을보였 Polymer(Korea), Vol. 32, No. 4, 28

38 박승욱 ᆞ 김정주 ᆞ 황의환 ᆞ 황택성 (a) (b) (c) (d) Figure 2. SEM photographs of microspheric silicone polymer beads. HMDS(wt%):(a).2, (b).1, (c).5, and (d).

1 1 1 1 Particle diameter(μm) Figure 3. Particle size distribution of microspheric silicone polymer beads. HMDS(wt%):(a).1, (b).2, and (c).

Plot of yield and concentration of MTMS in various of UV irradiation dose.

이렇게 UV 조사량이증가함에따라수율이증가하는이유는동일조건하에서 UV 조사에따른라디칼의형성이 alkoxy 단량체의사슬반응을활성화시켜핵성장에영향을미친것으로사료된다.

4 38 박승욱 ᆞ 김정주 ᆞ 황의환 ᆞ 황택성 (a) (b) (c) (d) Figure 2. SEM photographs of microspheric silicone polymer beads. HMDS(wt%):(a).2, (b).1, (c).5, and (d).2 (UV dose 45 W-9 min, MTMS:1 wt%, stirring rate 3 rpm, temperature 4 ) Cumulative distribution(%) Yield(%) Particle diameter(μm) Figure 3. Particle size distribution of microspheric silicone polymer beads. HMDS(wt%):(a).1, (b).2, and (c).2 (UV dose 45 W-9 min, MTMS 1 wt%, stirring rate 3 rpm, temperature 4 ) MTMS(wt%) Figure 4. Plot of yield and concentration of MTMS in various of UV irradiation dose. UV intensity: ( ) W, ( ) 3 W, ( ) 45 W, and ( ) 5 W(UV reaction time 9 min, HMDS.1 wt%, stirring rate 3 rpm, temperature 4 ). 다. 이렇게 UV 조사량이증가함에따라수율이증가하는이유는동일조건하에서 UV 조사에따른라디칼의형성이 alkoxy 단량체의사슬반응을활성화시켜핵성장에영향을미친것으로사료된다. 또한 MTMS 의농도에따라수율이증가하는이유는 MTMS 의농도가증가함에따라반응할수있는 sources 의증가로인해 alkoxy 의반응량이증가하기때문으로사료되었다. 한편, Figure 5는 UV 조사량과 MTMS 의농도를변화시켜합성한실리콘비드의입자크기와 MTMS 농도와의관계를나타낸그 래프로실리콘입자의크기는 UV 조사량이높을수록작아지는경향을보였으며 MTMS 의농도가증가함에따라 UV 조사량에관계없이모두증가하였다. 또한입자의증가폭은 MTMS 의농도가 2 wt% 이상에서크게나타났다. 이렇게 2 wt% 에서입경이커지는이유는 MTMS 의농도증가로인한분산성이떨어져반응시입자가고루분산되지않고친수성기의잔류가많아져입경이커지는것으로사료되었다. 구형실리콘비드합성시 MTMS 의농도가증가하면 R-Si 에서 폴리머, 제 32 권제 4 호, 28 년

UV 조사와 Alkoxy 가수분해법을이용한구형실리콘마이크로고분자비드의합성 381 9. 8.5 8. Mean particle size(μm) 7.5 7..5. 5.5 5. 4.5 4. 1 15 2 25 MTMS(wt%) Figure 5. Effect of UV radiation dose on the coefficient of variation.

Plot of mean particle size and concentration of MTMS concentration in various of UV intensity. UV intensity : ( ) 2 W, ( ) 3 W, ( ) 45 W, and ( ) 5 W (UV reaction time 9 min, HMDS.

5 UV 조사와 Alkoxy 가수분해법을이용한구형실리콘마이크로고분자비드의합성 Mean particle size(μm) MTMS(wt%) Figure 5. Effect of UV radiation dose on the coefficient of variation. UV intensity:( ) 2 W, ( ) 3 W, ( ) 45 W, and ( ) 5 W(MTMS 1 wt%, HMDS.1 wt%, stirring rate 3 rpm, temperature 4 ). (a) 9 min 1 Coefficient of variation(%) Reaction time(min) Figure. Plot of mean particle size and concentration of MTMS concentration in various of UV intensity. UV intensity : ( ) 2 W, ( ) 3 W, ( ) 45 W, and ( ) 5 W (UV reaction time 9 min, HMDS.1 wt%, stirring rate 3 rpm, temperature 4 ). methyl 의증가에따른소수성의증가로입체장애효과가커질것으로예상하였으나오히려잔류 OH 기의증가에따른친수성이증가하여입자응집현상이커져구형의실리콘입자를합성하기가어렵기때문으로판단되었다. 한편, MTMS 의농도가 1 wt% 이하로낮아지면핵성장시에입자간반발력이낮아져큰입자와응집되어균일한입자의생성이어려워진다. 15,1 따라서작고균일한구형의실리콘입자를합성하기위해서는 MTMS 농도는 1 12 wt% 가적당하다고사료되었다. UV intensity 가증가함에따라 MTMS 의반응기가활성화되어분자운동을증가시켜상호반응으로인한시료의친수성이증가되어분산지수가낮아지는것으로판단되었으며, 라디칼활성화에따른수화반응과중축합속도가빨라져수화단계및중축합과정에서가교단계에영향을미쳐입자의크기가작아지는것으로사료되었다. Figure 은 UV 조사선량을달리하여합성한실리콘입자의반응 (b) 12 min Figure 7. SEM photographs of micro silicone particles depending on reaction time. (a) <9 min and (b) >9 min. 시간에따른입경분산지수와의관계를나타낸그래프로 CV 는반응시간이증가함에따라감소하였으며 UV 조사량이클수록분산지수는낮아지는경향을보였으며 UV 조사량이 45 W일때분산지수 4.92% 로가장균일한구형실리콘입자가형성되는것을확인할수있었다. 하지만 Figure 7에서보는바와같이 UV 조사시간이 9 분이상일경우에는응집에의해입자의응집현상으로표면이고르지못하고진원도와입자균일성이낮아지는경향을보였다. 이렇게 UV 조사량과시간에따라입경분산지수가다른것은가수분해와중축합단계에서의라디칼및분자운동이활성화되어균질혼합되어입자간전단응력이커지기때문으로사료된다. 반응온도와교반속도가입자크기에미치는영향. MTMS의가수분해반응에의한구형실리콘비드를합성시반응온도가생성물의평균입경과반응속도에미치는영향을알아보기위하여반응온도를변화시켜실리콘비드를합성하였는데그결과가 Figures 8 1 에나타나있다. Figure 8은반응온도와평균입경과의관계를나타낸것으로반응온도가증가함에따라평균입경은큰변화는없었지만약간작아지는경향으로보아반응온도는실리콘입자의평균입경에영향을미친것으로사료되었다. 한편, Figure 9는반응온도와평균입경및입경분산지수와의관계를나타낸그래프이다. 합성된입자의입경분산지수는반응온도가증가함에따라감소하는경향을보였는데이렇게반응온도에따라분산지수가감소하는것은온도가증가함에따라반응물의점도가높아져고분자사슬구조액적간에응집을방해하고위에서설명한바와같이반응물의전단응력에영향을미치며높은온도에서분자이동이활발하게균질혼합된것으로사료되었다. 그러나, Figure Polymer(Korea), Vol. 32, No. 4, 28

382 박승욱 ᆞ 김정주 ᆞ 황의환 ᆞ 황택성 1 9 Mean particle size(μm) 8 7 5 4 3 2 1 2 3 4 5 Temperature( ) Figure 8. Effects of MTMS concentration on the mean particles size for microspheric silicone polymer beads.

Effects of temperature on the coefficient of variation (CV) for microspheric silicone polymer beads(uv dose:45 W-9 min, MTMS:2 wt%, HMDS:.1% stirring rate: 3 rpm). 12 (b) Figure 11.

6 382 박승욱 ᆞ 김정주 ᆞ 황의환 ᆞ 황택성 1 9 Mean particle size(μm) Temperature( ) Figure 8. Effects of MTMS concentration on the mean particles size for microspheric silicone polymer beads. MTMS(wt%) ( ) 1, ( ) 15, ( ) 2, ( ) 25(UV dose: 45 W-9 min, HMDS:.1 wt%, stirring rate:3 rpm). (a) 8 7 Coefficient of variation(%) Temperature( ) Figure 9. Effects of temperature on the coefficient of variation (CV) for microspheric silicone polymer beads(uv dose:45 W-9 min, MTMS:2 wt%, HMDS:.1% stirring rate: 3 rpm). 12 (b) Figure 11. SEM photographs of micro silicone particles at various temperature (a) 3 and (b)5 (UV dose:5 W-9 min, MTMS:2 wt%, HMDS:.1% stirring rate:3 rpm). Mean particle size(μm) Yield(%) Stirring rate(rpm) Figure 12. Effects of stirring rate on the mean particles size. Temperature: ( ) 2, ( ) 3, ( ) 4, and ( ) 5 (UV dose: 45 W-9 min, MTMS:1 wt%, HMDS:.1 wt%) Temperature( ) Figure 1. Plot of yield in various of temperature(uv dose:45 W-9 min, MTMS:2 wt%, HMDS:.1 wt%, stirring rate: 3 rpm). 1 에서보는바와같이 4 이상에서는입자간에응집이일어나수율이떨어지고표면이고르지못하여진원도가낮아졌다. 17 Figure 11 은온도에따른수율을나타낸결과로응집현상에의해수율이감 소하는경향을보였다. 분산중합에의한고분자미립자합성반응에서교반속도는입자의크기에영향을미친다. 따라서본연구에서도이들의영향을알아보기위하여교반속도를변화시켜구형실리콘비드를합성하였는데그결과가 Figures 12, 13에나타나있다. Figure 12는교반속도와온도변화에따른평균입경과의관계를나타낸그래프로교반속도가증가함에따라입자들의평균입경은작아지는경향을보였다. 특히 1 rpm 까지평균입경의변화 폴리머, 제 32 권제 4 호, 28 년

UV 조사와 Alkoxy 가수분해법을이용한구형실리콘마이크로고분자비드의합성 383 (a) (b) (c) (d) Figure 13. SEM photographs of microshperic silicone polymer beads.

$Physical Properties of Microspheric Silicone Polymer Beads Properties Micro silicone beads Mean particle diameter(μm) 4.1 Refractive index 1.43 Moisture content(%) <2 ph 7.5 True specific gravity 1.$ 또한 Figure 13 의 SEM 사진에서보는바와같이교반속도가증가함에따라실리콘비드의평균입경은작고균일하게형성되는것을확인할수있었다. 물성시험. UV 조사와 alkoxy 가수분해에의해실리콘고분자비드를합성하고그들의물성을분석하였는데그결과가 Table 3에나타나있다.

또한 Figure 13 의 SEM 사진에서보는바와같이교반속도가증가함에따라실리콘비드의평균입경은작고균일하게형성되는것을확인할수있었다. 물성시험. UV 조사와 alkoxy 가수분해에의해실리콘고분자비드를합성하고그들의물성을분석하였는데그결과가 Table 3에나타나있다.

또한, 수분함량이 2% 이하로매우낮아실리콘고유의소수성질을띠고있었다. 이밖에비표면적이 3 m 2 /g 으로일반구형실리콘보다크게나타나는것으로보아본연구에서합성한실리콘고분자비드는매우작은입자인것을확인할수있었다. 결론본연구는 UV 조사와 alkoxy 가수분해법을이용하여구형마이크로실리콘고분자비드를합성한것으로다음과같은결론을얻었다.

7 UV 조사와 Alkoxy 가수분해법을이용한구형실리콘마이크로고분자비드의합성 383 (a) (b) (c) (d) Figure 13. SEM photographs of microshperic silicone polymer beads. Stirring rate:(a) 1 rpm, (b) 3 rpm, (c) rpm, and (d) 9 rpm(uv dose:45 W-9 min, MTMS:1 wt%, HMDS:.1 wt%, temperature 4 ). Table 3. Physical Properties of Microspheric Silicone Polymer Beads Properties Micro silicone beads Mean particle diameter(μm) 4.1 Refractive index 1.43 Moisture content(%) <2 ph 7.5 True specific gravity 1.3 Bulk specific gravity.4 Specific surface area(m 2 /g) 3 는초기분산이미치는영향이입자의크기를결정하는데결정적요소임을확인하였다. 이러한원인은교반속도가증가하면 MTMS 의전단응력이커져분산성이증가하여보다안정한균일한유적을형성하기위해미세구형 (microsphere) 을생성하기때문으로사료되었다. 또한 Figure 13 의 SEM 사진에서보는바와같이교반속도가증가함에따라실리콘비드의평균입경은작고균일하게형성되는것을확인할수있었다. 물성시험. UV 조사와 alkoxy 가수분해에의해실리콘고분자비드를합성하고그들의물성을분석하였는데그결과가 Table 3에나타나있다. Table 3은 Figure 13의합성조건 (stirring rate rpm) 으로마이크로실리콘고분자비드를합성하고이들의기본물성을측정한결과로 Table 3에서보는바와같이흰색의구형으로평균입자직경은 4.1 μm 이었으며, 굴절률, ph 는각각 1.43, 7.5 로거의중성에가 까웠으며진비중과겉보기비중은 1.3,.4 으로작게나타났다. 또한, 수분함량이 2% 이하로매우낮아실리콘고유의소수성질을띠고있었다. 이밖에비표면적이 3 m 2 /g 으로일반구형실리콘보다크게나타나는것으로보아본연구에서합성한실리콘고분자비드는매우작은입자인것을확인할수있었다. 결론본연구는 UV 조사와 alkoxy 가수분해법을이용하여구형마이크로실리콘고분자비드를합성한것으로다음과같은결론을얻었다. 1) 구형실리콘고분자비드의 CV는 HMDS 의농도와 UV 조사량의세기가증가함에따라감소하였으며, HMDS 의농도가.1 wt% 까지감소하였다. 2) HMDS 의농도가증가함에따라입자의크기가작고균일하였고,.1 wt% 일때가장작은입자가형성되었다. 입자의진원도는평균 μm로균일하였다. 또한, 입경분산지수는반응시간이증가함에따라감소하였으며균일한입자를얻을수있는최적반응시간은 9 분이었다. UV 조사량이클수록입경분산지수는낮았고, UV 조사량이 45 W일때 CV 4.92% 로가장균일한구형실리콘입자가형성되었다. 3) 구형실리콘고분자비드의입자의크기는 UV 조사량이증가할수록 MTMS 의농도가작아질수록작아졌으며 UV 조사량 5 W, MTMS 농도 1 wt% 에서 4.9 μm로가장작았다. 4) 입자의평균직경은반응온도와교반속도가증가함에따라작아 Polymer(Korea), Vol. 32, No. 4, 28

8 384 박승욱 ᆞ 김정주 ᆞ 황의환 ᆞ 황택성 졌으며, 반응온도가증가함에따라평균입경은작아졌으며 CV 는 4 에서가장낮게나타났다. 교반속도 rpm 이상에서는입자크기에큰변화가없었다. 5) 합성한비드는평균입자직경, 굴절률, ph 는각각 4.1 μm, 1.43, 7.5 이었으며진비중, 겉보기비중은 1.3,.4 으로작았으며수분함량이 2% 이하로매우낮아실리콘고유의소수성질을지니고있었다. 참고문헌 1. E. Wataru, Silicone and Application, Toshiba Silicone Corp., Tokyo, S. M. Gu, Korean Chem. Soc., 3, 11 (199). 3. Larry L. Hench, and Jon. K. West, Chemical Processing of Advanced Materials, John Wiley & Sons, Inc., New York, M. N. Rahaman, Ceramic Processing and Sintering, Marcel Dekker Inc., New York, P. D. Lickiss, Encyclopedia of Inorg. Chem., 7, 377 (1999).. P. D. Lickiss, Adv. Inorg. Chem., 42, 147 (1995). 7. R. Murugaval, V. Chandrasekhar, and H. W. Roesky, Acc. Chem. Res., 29, 183 (199). 8. H. Kimura, U. S. Patent 4,528,39 (1985). 9. Y. Harada and A. Takagi, Japan Patent 192,452 (21). 1. M. Taichi, T. Yasushi, W. Noriyuki, O. Hiroaki, K. Kazuo, Y. Hideo, and W. Hajimu, J. Mater. Chem., 13, 174 (23). 11. S. H. Jung and J. S. Jang, Korea Patent,92,12 (2) 12. J. G Park, and P. M. Jin, Korea Patent,54,817 (2). 13. D. Herault, C. Saluzzo, and M. Lemaire, Reactive & Fuctional Polymers,, 57 (2). 14. E. G. Sharing and W. A. Zisman J. Phys. Chem., 4, 519 (19). 15. M. H. Lee, S. G. Oh, S. K. Moon, and S. Y. bae, J. Colliod Interface Sci., 24, 83 (21). 1. S. D. Lee, M. S. Dissertation, Preparation of Hydrophobic Silicone Fine Powder from Methyltrimethoxysilane, Han Yang University, Seoul, Korea, C. G. Tan, B. D. Bowen, and N. Epstein, J. Colloid Interface Sci., 118, 29 (1987). 폴리머, 제 32 권제 4 호, 28 년

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12.077~081(A12_이종국).fm J. of Advanced Engineering and Technology Vol. 1, No. 1 (2008) pp. 77-81 y w» e wx Á w œw Fabrication of Ceramic Batch Composition for Porcelain by Using Recycled Waste Ceramic Powder Hyun Guen Han, and