KR101943576B1 - 나노 고분자 방사선 보호재 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 나노 다이아몬드 분말을 고분자 매트릭스 합성물에 고밀도로 분산한 후, 고분자 매트릭스 합성물을 층상 실리케이트의 층 사이로 분산하여 제작한 나노 고분자 방사선 보호재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 나노 고분자 방사선 보호재는, 나노 다이아몬드; 고분자 매트릭스 합성물; 및 층상 실리케이트; 를 포함하며, 상기 나노 다이아몬드는 상기 고분자 매트릭스 합성물에 균일하게 분산 도포되며, 상기 나노 다이아몬드가 분산 도포된 상기 고분자 매트릭스 합성물은, 상기 층상 실리케이트의 적층된 상기 층 사이로 분산되어 다층 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 것이며, 나노 고분자 방사선 보호재 제조방법은, 나노 다이아몬드를 마련하는 단계; 상기 나노 다이아몬드를 고분자 매트릭스 합성물 내부로 분산 도포하는 단계; 및 상기 나노 다이아몬드가 분산 도포된 상기 고분자 매트릭스 합성물을, 층상 실리케이트의 상기 층 사이로 분산하여 다층 구조를 이루는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

나노 고분자 방사선 보호재 및 이의 제조방법 {Radiation protection material with nano polymer and Manufacturing method thereof}
본 발명은 나노 고분자 방사선 보호재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나노 다이아몬드 분말을 고분자 매트릭스 합성물에 고밀도로 분산한 후, 고분자 매트릭스 합성물을 층상 실리케이트의 층 사이로 분산하여 제작한 방사선 차폐효과 및 내구성이 향상된 나노 고분자 방사선 보호재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
방사선에는 α선, β선, γ선, X선, 중성자선 등이 있으며, α선은 헬륨이온, β선은 전자, γ선은 전자파이다. 방사선은 종류에 따라 물체를 투과하는 힘의 크기가 다르며, 이에 방사사선의 종류에 따라 차폐할 수 있는 방법이 달라지게 된다.
α선은 투과력이 약해 얇은 종이 1장으로도 차폐할 수 있으며, β선은 α선 보다는 투과력이 커서 얇은 알루미늄판 등으로 차폐가 가능하다. γ선이나 X선은 투과력이 크며, 특히 γ선은 납 등을 사용해야만 차폐가 가능하다. 중성자선은 전하를 가지지 않는 입자로 물질을 투과하는 힘이 상당히 크기 때문에, 중선자선을 차폐하기 위해서는 수소를 많이 포함하는 물질(폴리에틸렌이나 파라핀 등)에 의해 감속시킨 후 붕소를 포함하는 물질로 차폐를 하여야 한다.
이와 같은 방사선은 피폭시 인체에 악영향을 미치기 때문에, 방사선을 차폐하기 위한 방사선 보호재가 사용되고 있다. α선은 투과력이 약해 일반적인 옷으로도 차폐가 가능하지만, 투과력이 강한 γ선, X선, 중성자선 등을 차폐하기 위해 종래에는 납을 이용하고 있다. 종래의 방사선 보호재는 납판을 그대로 사용하거나 납 분말 이나 이산화납을 과량 고분자 수지에 배합하여 방사선 보호재로 사용하고 있다.
그러나 이러한 납을 이용한 종래의 방사선 보호재는 다음과 같은 문제점이 있다. 먼저, 납은 인체에 해로운 물질로, 인체 중독을 일으킬 위험이 있다. 또한, 납을 사용 후 소각하거나, 폐기할 경우 환경오염을 일으킬 수 있는 문제점이 있다.
이와 함께 납을 통해 방사선 차단막을 형성할 경우, 차단막의 두께가 얇기 때문에 제조과정에서 매우 작은 pin-hole이 발생할 수 있다. 이와 같은 pin-hole을 통해 방사선의 일부가 통과할 수 있게 되고, 이는 인체에 방사선을 피폭시키게 된다.
pin-hole 등을 방지하거나, 중성자선과 같은 투과력이 강한 방사선을 차폐하기 위해서는 방사선 차단막의 두께를 증가시켜야 한다. 그러나 납은 무거운 물질이기 때문에 방사선 차단막의 두께를 증가시킬 경우 중량이 증가하게 되고, 중량이 증가한 방사선 차단막이 삽입된 보호재를 이용할 경우 장시간 활동이 어려운 문제점을 초래하게 된다.
또한, 납으로 이루어진 방사선 차단막은 오랜 시간 사용하면 표면에 균열이 발생할 위험이 있다. 이러한 균열은 방사선의 일부를 통과시키게 되고, 통과된 방사선은 인체를 피폭시킬 위험이 발생하게 된다.
이와 같은 납의 문제점을 해결하기 위하여 납을 대체할 소재로 바륨을 주 소재로 하는 무연 보드 등이 사용되고 있지만, 납보다 비용이 비싼 문제점이 있다. 따라서, 친환경적이면서 가격 경쟁력이 있는 방사선 보호재 개발이 필요한 실정이다.
미국 공개 특허공보 제2009-0220556호 (2009.09.03 공개)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 더욱 상세하게는 나노 다이아몬드 분말을 고분자 매트릭스 합성물에 고밀도로 분산한 후, 고분자 매트릭스 합성물을 층상 실리케이트의 층 사이로 분산하여 제작한 방사선 차폐효과 및 내구성이 향상된 나노 고분자 방사선 보호재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 방사선 보호재는, 복수 개의 카르복실 그룹을 포함하여 이루어진 나노 다이아몬드; 고분자 중합체를 포함하여 이루어진 고분자 매트릭스 합성물; 및 층이 적층된 구조를 지니고 있는 층상 실리케이트; 를 포함하며, 상기 나노 다이아몬드는 상기 고분자 매트릭스 합성물에 균일하게 분산 도포되며, 상기 나노 다이아몬드가 분산 도포된 상기 고분자 매트릭스 합성물은, 상기 층상 실리케이트의 적층된 상기 층 사이로 분산되어 다층 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 방사선 보호재의 복수 개의 상기 카르복실 그룹 중 일부는 아민 그룹으로 치환되는 것이 바람직하며, 상기 고분자 매트릭스 합성물은 Polyether ether ketone(PEEK)인 것이 바람직하며, 상기 나노 고분자 방사선 보호재는, 시트 형상으로 제작되는 것이 바람직하다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 방사선 보호재의 제조방법은 복수 개의 카르복실 그룹을 포함하여 이루어진 나노 다이아몬드를 마련하는 단계; 상기 나노 다이아몬드를 고분자 중합체로 이루어진 고분자 매트릭스 합성물 내부로 분산 도포하는 단계; 및 상기 나노 다이아몬드가 분산 도포된 상기 고분자 매트릭스 합성물을, 층이 적층된 구조를 지니고 있는 층상 실리케이트의 상기 층 사이로 분산하여 다층 구조를 이루는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 방사선 보호재의 제조방법의 상기 나노 다이아몬드를 마련하는 단계는, 복수 개의 상기 카르복실 그룹 중 일부를 아민 그룹으로 치환하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 방사선 보호재의 제조방법의, 상기 나노 다이아몬드를 상기 고분자 매트릭스 합성물 내부로 분산 도포하는 단계 이전에, 상기 나노 다이아몬드 및 상기 고분자 매트릭스 합성물을 매크로머로 폴리머 반응시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 방사선 보호재의 제조방법의 상기 고분자 매트릭스 합성물은 Polyether ether ketone(PEEK)인 것이 바람직하며, 상기 나노 고분자 방사선 보호재는 시트 형상으로 제작되는 것이 바람직하다.
본 발명은 나노 다이아몬드 분말을 고분자 매트릭스 합성물에 고밀도로 분산한 후, 고분자 매트릭스 합성물을 층상 실리케이트의 층 사이로 분산하여 제작한 내구성이 향상된 나노 고분자 방사선 보호재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 방사선 보호재는 가벼우면서도 방사선을 차폐할 수 있어 사용이 편리한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 방사선 보호재는 납을 사용하지 않기 때문에 인체에 유해하지 않으며, 사용 후 폐기시에도 환경에 유해하지 않은 장점이 있다. 이와 함께 본 발명의 방사선 보호재는 다층 구조로 제작되기 때문에 특정 층에 pin-hole이 존재하여도 다른 층에서 차단할 수 있기 때문에 방사선의 투과를 효과적으로 억제할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노 다이아몬드의 카르복실 그룹을 아민 그룹으로 치환하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노 다이아몬드를 매크로머로 폴리머 반응시키는 과정을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고분자 매트릭스 합성물을 매크로머로 폴리머 반응시키는 과정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 매크로머로 폴리머 반응된 나노 다이아몬드 및 고분자 매트릭스 합성물를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 층상 실리케이트를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노 다이아몬드가 분산 도포된 고분자 매트릭스 합성물이 층상 실리케이트 내부로 분산되어 다층 구조를 이루는 것을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노 고분자 방사선 보호재의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명은 나노 다이아몬드 분말을 고분자 매트릭스 합성물에 고밀도로 분산한 후, 고분자 매트릭스 합성물을 층상 실리케이트의 층 사이로 분산하여 제작한 방사선 차폐효과 및 내구성이 향상된 나노 고분자 방사선 보호재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 나노다이아몬드 분말을 고분자 수지에 분산하여 제작하는 나노 소재 복합재로, 전신보호복, 앞치마, 갑상선보호대, 장갑, 수술 중 방사선 치료 보호대 등 다양한 형태로 제작될 수 있다. 이와 같은 방사선 보호재는 방사선 의료 종사자와 환자, 원전 작업 종사자 등 방사선에 노출되어 작업하는 사람이 방사선 방호용으로 사용할 수 있는 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 나노 고분자 방사선 보호재는 나노 다이아몬드(110), 고분자 매트릭스 합성물(120), 층상 실리케이트(140)를 포함하여 이루어져 있다.
상기 나노 다이아몬드(110)는 복수 개의 카르복실 그룹이 포함되어 있는 것이다. 구체적으로 상기 나노 다이아몬드(110)의 표면에는 복수 개의 카르복실기가 마련되어 있다.
나노 다이아몬드의 경우 화학적으로 관능기가 부여되어 있으므로 알코올과 같은 물이나 친수성 용매에 잘 퍼지는데, 고분자 매트릭스 합성물에 균일하게 분산되기 위해서는 소수성이 필요하다. 이러한 상기 나노 다이아몬드(110)의 소수성을 높이기 위해 카르복실 그룹의 형태로 제작되며, 이와 함께 옥타데실아민(Octadecylamine, ODA)와 같은 아민 그룹도 이용될 수 있다.
구체적으로 아민 그룹은 복수 개의 상기 카르복실 그룹 중 일부가 치환되어 이용될 수 있으며, 도 1과 같은 과정을 거쳐 카르복실 그룹은 아민 그룹으로 치환될 수 있다. 즉, 상기 나노 다이아몬드(110)의 관능기는 카르복실 그룹과 아민 그룹으로 이루어질 수 있는 것이다. 카르복실 그룹과 아민 그룹을 형성하는 과정은 카르복실 그룹과 아민 그룹의 화학적 반응에 의한 결과를 측정하면서 혼합성을 극대화 하는 과정을 통해 결정된다.
상기 고분자 매트릭스 합성물(120)(Polymer matrix composite)은 고분자 중합체(고분자 수지)를 포함하여 이루어진 것으로 다양한 고분자 중합체가 사용될 수 있다. 구체적으로 나노 고분자 방사선 보호재를 제작하기 위해 고분자 중합체는 Polyether ether ketone(PEEK)가 사용될 수 있다.
PEEK는 할로겐화 벤조페논과 하이드로 키논의 용액 응축합 반응에 의해 제조되는 것으로, 2개의 에테르 결합과 1개의 케톤기에 의한 결합으로 연결된 3개의 벤젠 핵을 단위로 한 폴리머이다. PEEK는 단단하고 결정성을 갖으며, 높은 온도까지 강성이나 기계적 강도가 유지되고, 내열수, 내스팀성이 양호하며 내피로성이 좋기에 나노 고분자 방사선 보호재의 상기 고분자 매트릭스 합성물(120)은 PEEK를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 고분자 매트릭스 합성물(120)은 PEEK를 사용하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되지는 않는다. 상기 고분자 매트릭스 합성물(120)은 화학적으로 안정하여 쉽게 물성의 악화가 일어나지 않고, 낮은 온도에서 가공할 수 있으며, 분말을 균일하게 분산시킬 수 있을 정도의 점도를 가지고 있다면 다양한 고분자 매트릭스 합성물을 사용할 수 있다. 가령, 폴리올레핀 계열의 고분자 수지, 엘라스토머 계열의 고분자 수지인 아크릴 고무, 실리콘 고무, 포스파진계 탄성체, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아라미드 등도 사용될 수 있다.
또한, 폴리바이닐아세테이트나 폴리 올레핀 엘라스토머 등을 적절한 비율로 섞어서 제조된 혼합물, 폴리에틸렌 수지에 붕소 등이 추가된 복합재 등과 같이 혼합물 또는 복합재로 이루어진 고분자 수지도 고분자 매트릭스 합성물로 사용될 수 있음은 물론이다.
상기 나노 다이아몬드(110)는 상기 고분자 매트릭스 합성물(120) 내부로 균일하게 분산 도포된다. 상기 나노 다이아몬드(110)는 상기 고분자 매트릭스 합성물(120) 내부로 분산 도포되어 상기 고분자 매트릭스 합성물(120)의 물성을 보강할 수 있는 보강재(Reinforcement)로 사용될 수 있는 것이다. 특히, 상기 나노 다이아몬드(110)를 상기 고분자 매트릭스 합성물(120) 내부로 분산 도포하고, 이를 이용하여 방사선 보호재를 제작할 경우, 방사선을 효과적으로 차폐할 수 있게 된다.
상기 나노 다이아몬드(110)를 쉽게 상기 고분자 매트릭스 합성물(120) 내부로 분산 도포하기 위해, 상기 나노 다이아몬드(110)는 매크로머(111)(marcomer)로 폴리머 반응될 수 있다. 구체적으로 도 2를 참조하면, 상기 나노 다이아몬드(110)는 아민 그룹 (또는 카르복실 그룹) 등으로 기능화 될 수 있고, 아민 그룹과 반응하는 매크로머(111)를 통해 폴리머 반응을 시킬 수 있게 된다. (여기서, 도 2의 "Z"는 아민 그룹 일 수 있다.)
이와 함께, 상기 고분자 매트릭스 합성물(120)도 매크로머(121)(macromer)로 폴리머 반응될 수 있다. 구체적으로 도 3을 참조하면, 상기 고분자 매트릭스 합성물(120)은 상술한 상기 나노 다이아몬드(110)에 사용된 매크로머(111)와 동일한 매크로머(121)를 이용하여 폴리머 반응될 수 있다. (여기서, 도 3의 "X"는 상기 나노 다이아몬드(110)의 매크로머(111)와 동일한 매크로머(121)를 상기 고분자 매트릭스 합성물(120)에 폴리머 반응시키기 위해 다양한 물질이 사용될 수 있다. 또한, 상기 매크로머(111,121)는 아민 그룹 등에 반응할 수 있고, 상기 나노 다이아몬드(110) 및 상기 고분자 매트릭스 합성물(120)을 폴리머 반응시킬 수 있다면 다양한 물질이 사용될 수 있음은 물론이다.)
도 4를 참조하면, 상기 나노 다이아몬드(110) 및 상기 고분자 매트릭스 합성물(120)은 동일한 매크로머(111,121)로 폴리머 반응하였기 때문에, 상기 나노 다이아몬드(110) 및 상기 고분자 매트릭스 합성물(120)의 표면에는 동일한 매크로머가 배치되고, 이를 통해 상기 나노 다이아몬드(110)는 상기 고분자 매트릭스 합성물(120) 내부로 쉽게 분산 도포된다.
도 5를 참조하면, 상기 층상 실리케이트(140)는 층이 적층된 구조를 지니고 있는 것이다. 상기 층상 실리케이트(140)는 매우 얇은 시트가 수십에서 수백장 적층된 구조를 지니고 있는 것으로, 상기 층상 실리케이트(140)는 이온의 존재와 함께 표면에 많은 양의 극성기가 존재하여 친수성이 매우 커서 층간에 항상 물 분자가 존재하는 것이다. (즉, 상기 층상 실리케이트(140)는 다량의 수분을 함유하고 있는 것이다.)
이와 같은 상기 층상 실리케이트(140)의 적층된 상기 층 사이로, 상기 나노 다이아몬드가 분산 도포된 고분자 매트릭스 합성물(130)이 분산될 수 있다. 구체적으로, 도 6을 참조하면, 상기 나노 다이아몬드가 분산 도포된 고분자 매트릭스 합성물(130)은 상기 층상 실리케이트(140) 층 사이 사이에 배치되어 다층 구조를 형성하게 된다. (즉, 상기 층상 실리케이트(140)는 가소성 필름 형태로 고분자 매트릭스 합성물에 고르게 분산되어 다층 구조화 될 수 있는 것이다.)
상기 나노 다이아몬드(110)가 상기 고분자 매트릭스 합성물(120)에 분산 도포되고, 상기 나노 다이아몬드가 분산 도포된 상기 고분자 매트릭스 합성물(130)이, 상기 층상 실리케이트(140)의 적층된 상기 층 사이로 분산됨으로써, 나노 고분자 복합소재가 형성된다. 이러한 나노 고분자 복합소재가 방사선 보호재로 제작되며, 방사선 보호재는 시트 형상으로 이루어질 수 있다. 시트 형상으로 이루어진 보호재는 전신보호복, 앞치마, 갑상선 호보대, 장갑, 수술 중 방사선 치료 보호대 등 다양한 형태로 제작되어, 방사선 의료종사자와 환자, 원전 작업 종사자 등에게 방사선 보호용으로 사용된다.
상술한 나노 고분자 방사선 보호재의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다. 나노 고분자 보호재의 제조방법의 나노 고분자 방사선 보호재는 상술한 나노 고분자 보호재와 동일한 것으로, 나노 고분자 방사선 보호재에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 7을 참조하면, 나노 고분자 방사선 보호재의 제조방법은 나노 다이아몬드를 마련하는 단계(S100), 나노 다이아몬드를 고분자 매트릭스 합성물 내부로 분산 도포하는 단계(S400), 나노 다이아몬드가 분산된 고분자 매트릭스 합성물을 층상 실리케이트 층 사이로 분산하는 단계(S500)를 포함하여 이루어진다.
상기 나노 다이아몬드 마련하는 단계(S100)는, 복수 개의 카르복실 그룹을 포함하여 이루어진 나노 다이아몬드(110)를 마련하는 단계로, 구체적으로 표면에 복수 개의 카르복실기가 마련되어 있는 나노 다이아몬드(110)를 마련하는 것이다.
상기 나노 다이아몬드를 마련하는 단계(S100)에는 복수 개의 상기 카르복실 그룹 중 일부를 아민 그룹으로 치환하는 단계(S200)를 포함하여 이루어질 수 있다. 나노 다이아몬드의 경우 화학적으로 관능기가 부여되어 있으므로 알코올과 같은 물이나 친수성 용매에 잘 퍼지는데, 고분자 매트릭스 합성물에 균일하게 분산되기 위해서는 소수성이 필요하다. 이러한 상기 나노 다이아몬드(110)의 소수성을 높이기 위해 카르복실 그룹의 형태로 제작되며, 이와 함께 옥타데실아민(Octadecylamine, ODA)와 같은 아민 그룹도 이용될 수 있다.
아민 그룹은 복수 개의 상기 카르복실 그룹 중 일부가 치환되어 이용될 수 있으며, 도 1과 같은 과정을 거쳐 카르복실 그룹은 아민 그룹으로 치환될 수 있다. 상기 카르복실 그룹을 아민 그룹으로 치환하는 단계(S200)는 이와 같이 복수 개의 카르복실 그룹 중 일부를 아민 그룹으로 치환하는 단계이다.
상기 나노 다이아몬드(110)는 상기 고분자 매트릭스 합성물(120) 내부로 분산 도포되어 상기 고분자 매트릭스 합성물(120)의 물성을 보강할 수 있는 보강재(Reinforcement)로 사용될 수 있는 데, 상기 나노 다이아몬드를 고분자 매트릭스 합성물 내부로 분산 도포하는 단계(S400)는 나노 다이아몬드(110)를 고분자 매트릭스 합성물(120) 내부로 분산 도포하는 단계이다.
상기 나노 다이아몬드를 상기 고분자 매트릭스 합성물 내부로 분산 도포하는 단계(S400) 이전에는, 상기 나노 다이아몬드(110)를 쉽게 상기 고분자 매트릭스 합성물(120) 내부로 분산 도포하기 위해, 상기 나노 다이아몬드 및 상기 고분자 매트릭스 합성물을 매크로머로 폴리머 반응시키는 단계(S300)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 나노 다이아몬드 및 상기 고분자 매트릭스 합성물을 매크로머로 폴리머 반응시키는 단계(S300)는, 상술한 바와 같이 아민 그룹(또는 카르복실 그룹) 등으로 기능화된 나노 다이아몬드(110)를 매크로머(111)로 폴리머 반응시키고, 나노 다이아몬드(110)를 폴리머 반응시킨 매크로머(111)와 동일한 매크로머(121)로 고분자 매트리스 합성물(120)을 폴리머 반응시키는 것이다.
나노 다이아몬드(110) 및 고분자 매트릭스 합성물(120)은 동일한 매크로머(111,121)로 폴리머 반응하였기 때문에, 나노 다이아몬드(110) 및 고분자 매트릭스 합성물(120)의 표면에는 동일한 매크로머(111,121)가 배치되고, 이를 통해 상기 나노 다이아몬드(110)는 상기 고분자 매트릭스 합성물(120) 내부로 쉽게 분산 도포된다.
상기 나노 다이아몬드가 분산된 고분자 매트릭스 합성물을 층상 실리케이트 층 사이로 분산하는 단계(S500)는 나노 다이아몬드가 분산 도포된 상기 고분자 매트릭스 합성물(130)을 층이 적층된 구조를 지니고 있는 층상 실리케이트(140)의 층 사이로 분산하여 다층 구조를 이루는 단계이다. 도 6을 참조하면, 나노 다이아몬드가 분산 도포된 고분자 매트릭스 합성물(130)은 상기 층상 실리케이트(140) 층 사이 사이에 배치되어 다층 구조를 형성하게 된다.
일반적으로 고분자를 층상 실리케이트 층 사이에 접착시키는 방법으로는, 고분자를 용매에 녹여 용액을 만들고 이를 유기화된 층상 실리케이트와 혼합하는 용액법, 용매를 사용하지 않고 용융 상태의 고분자와 유기화된 층상 실리케이트를 혼합하는 용융 혼합법, 고분자의 단량체를 유기화된 층상 실리케이트와 혼합, 삽입하고 중합시키는 중합법과 같은 방법이 있다.
여기서, 나노 다이아몬드가 분산 도포된 상기 고분자 매트릭스 합성물(130)을 상기 층상 실리케이트(140)에 분산 도포시키는 방법, 즉, 나노 다이아몬드가 분산 도포된 상기 고분자 매트릭스 합성물(130)을 상기 층상 실리케이트(140)에 접착 시키는 방법은 용액법, 용융 혼합법, 중합법 등이 사용될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 나노 다이아몬드가 분산 도포된 상기 고분자 매트릭스 합성물(130)을 상기 층상 실리케이트(140)에 분산 도포시킬 수 있다면 다양한 방법이 사용될 수 있음은 물론이다.
상술한 바와 같이 나노 고분자 방사선 보호재의 제조방법에 사용되는 고분자 매트릭스 합성물(120)은 Polyether ether ketone(PEEK)인 것이 바람직하며, 나노 고분자 방사선 보호재의 제조방법에 의해 제조된 방사선 보호재는 시트 형상으로 이루어져, 전신보호복, 앞치마, 갑상선 호보대, 장갑, 수술 중 방사선 치료 보호대 등 다양한 형태로 제작될 수 있다.
상술한 나노 고분자 방사선 보호재 및 이의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
일반적으로 고분자 중합체의 주요 노화요인은 산소나 오존의 침투에 있었는데, 본 발명의 나노 고분자 방사서 보호재는 나노 다이아몬드(110)를 고분자 매트릭스 합성물(120)에 분산 도포함에 따라 고분자 매트릭스 합성물에 산소나 오존의 침투를 억제할 수 있어 방사선 보호재의 내구성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 층상 실리케이트(140)를 가소성 필름 형태로 하고, 층상 실리케이트(140) 층 사이에 나노 다이아몬드가 분산 도포된 고분자 매트릭스 합성물(130)을 분산하여 다층 구조를 형성함에 따라 가소성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
종래의 방사선 보호재는 방사선 차폐를 위해 납을 주로 사용하였는데, 납은 인체에 납 중독을 일으키는 등 인체에 유해하며, 사용 후 폐기시에도 환경에 유해한 문제점이 있었다. 또한, 납을 이용한 방사선 보호재는 납의 중량에 의해 방사선 보호재를 크게 제작하기 어려우며, 납을 이용한 방사선 보호재의 오랜 사용은 납에 균열이 발생하여 방사선을 효과적으로 차폐할 수 없는 문제점이 있었다.
그러나 본 발명의 방사선 보호재는 납을 사용하지 않기 때문에 인체에 유해하지 않고, 사용후 폐기시에도 환경에 유해하지 않은 장점이 있다. 이와 함께 본 발명의 방사선 보호재는 납을 사용하지 않아 중량이 가벼운 방사선 보호재를 제공할 수 있으며, 오랜 사용에도 균열이 발생하지 않는 안전한 방사선 보호재를 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 이와 함께 본 발명의 방사선 보호재는 다층 구조로 제작되기 때문에 특정 층에 pin-hole이 존재하여도 다른 층에서 차단할 수 있기 때문에 방사선의 투과를 효과적으로 억제할 수 있는 장점이 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위를 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
110...나노 다이아몬드 120...고분자 매트릭스 합성물
130...나노 다이아몬드가 분산 도포된 고분자 매트릭스 합성물
140...층상 실리케이트
S100...나노 다이아몬드를 마련하는 단계
S200...카르복실 그룹을 아민 그룹으로 치환하는 단계
S300...나노 다이아몬드 및 고분자 매트릭스 합성물을 매크로머로 폴리머 반응시키는 단계
S400...나도 다이아몬드를 고분자 매트릭스 합성물 내부로 분산 도포하는 단계
S500...나노 다이아몬드가 분산된 고분자 매트릭스 합성물을 층상 실리케이트 층 사이로 분산하는 단계

Claims (9)

  1. 방사선을 차단할 수 있는 방사선 보호재에 있어서,
    복수 개의 카르복실 그룹을 포함하여 이루어진 나노 다이아몬드;
    고분자 중합체를 포함하여 이루어진 고분자 매트릭스 합성물; 및
    층이 적층된 구조를 지니고 있는 층상 실리케이트; 를 포함하며,
    상기 나노 다이아몬드 및 상기 고분자 매트릭스 합성물은 매크로머로 폴리머 반응된 이후에, 상기 나노 다이아몬드는 상기 고분자 매트릭스 합성물에 균일하게 분산 도포되며,
    상기 나노 다이아몬드가 분산 도포된 상기 고분자 매트릭스 합성물은, 상기 층상 실리케이트의 적층된 상기 층 사이로 분산되어 다층 구조를 이루며,
    복수 개의 상기 카르복실 그룹 중 일부는 아민 그룹으로 치환되는 것을 특징으로 하는 나노 고분자 방사선 보호재.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 매트릭스 합성물은 Polyether ether ketone(PEEK)인 것을 특징으로 하는 나노 고분자 방사선 보호재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 나노 고분자 방사선 보호재는, 시트 형상으로 제작되는 것을 특징으로 하는 나노 고분자 방사선 보호재.
  5. 방사선을 차단할 수 있는 방사선 보호재 제조방법에 있어서,
    복수 개의 카르복실 그룹을 포함하여 이루어진 나노 다이아몬드를 마련하는 단계;
    상기 나노 다이아몬드를 고분자 중합체로 이루어진 고분자 매트릭스 합성물 내부로 분산 도포하는 단계; 및
    상기 나노 다이아몬드가 분산 도포된 상기 고분자 매트릭스 합성물을, 층이 적층된 구조를 지니고 있는 층상 실리케이트의 상기 층 사이로 분산하여 다층 구조를 이루는 단계;를 포함하여 이루어지며,
    상기 나노 다이아몬드를 마련하는 단계는,
    복수 개의 상기 카르복실 그룹 중 일부를 아민 그룹으로 치환하는 단계를 더 포함하며,
    상기 나노 다이아몬드를 상기 고분자 매트릭스 합성물 내부로 분산 도포하는 단계 이전에, 상기 나노 다이아몬드 및 상기 고분자 매트릭스 합성물을 매크로머로 폴리머 반응시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 고분자 방사선 보호재 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서,
    상기 고분자 매트릭스 합성물은 Polyether ether ketone(PEEK)인 것을 특징으로 하는 나노 고분자 방사선 보호재 제조방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 나노 고분자 방사선 보호재는 시트 형상으로 제작되는 것을 특징으로 하는 나노 고분자 방사선 보호재 제조방법.
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