KR20240067736A - A composite material containing a phase change meterial and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상전이물질을 초음파 또는 고속회전교반 처리하여 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀을 형성하는 단계; 상기 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀을 고분자 수지와 혼합하여 하이브리드 용액을 형성하는 단계; 및 상기 하이브리드 용액을 후처리하는 단계;를 포함하는, 복합재의 제조 방법에 대하여 개시한다. 본 발명은 초음파 또는 고속회전교반 처리를 통하여 상전이물질의 도메인크기를 10 ㎛ 이하로 제조할 수 있고, 상전이물질을 캡슐화 공정없이 고분자 수지 내에 고정시킬 수 있어, 캡슐화 공정을 위한 추가적인 비용을 억제할 수 있다.The present invention includes the steps of processing a phase change material with ultrasonic waves or high-speed rotation to form emulsion-type phase change material micelles; Mixing the emulsion-type phase change material micelles with a polymer resin to form a hybrid solution; and post-processing the hybrid solution. A method for manufacturing a composite material is disclosed. The present invention can manufacture the domain size of the phase change material to 10 ㎛ or less through ultrasonic or high-speed rotation agitation treatment, and can fix the phase change material in the polymer resin without an encapsulation process, thereby suppressing additional costs for the encapsulation process. there is.
Description
본 발명은 상전이물질이 포함된 복합재 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 동시형태고정화 방법을 통해 상전이물질이 도입된 고분자 복합재에 관한 것이다.The present invention relates to a composite material containing a phase change material and a method for manufacturing the same, and more specifically, to a polymer composite material into which a phase change material is introduced through a simultaneous shape fixation method.
상전이물질(phase change material)은 외부 온도 변화에 따라 상이 연속적으로 변하여 열에너지를 저장하거나 배출함으로서 발열과 흡열 현상을 반복적으로 나타내는 물질이며, 섬유, 건축, 열제어, 에너지 저장 등 다양한 분야에 적용되고 있다. A phase change material is a material that repeatedly exhibits heat-generating and endothermic phenomena by continuously changing its phase in response to changes in external temperature and storing or discharging heat energy. It is applied to various fields such as textiles, architecture, heat control, and energy storage. .
친환경 측면에서 에너지 활용 효율성 제고 및 쾌적성 향상을 위한 열제어 기능성 구현을 위하여 상전이물질은 매우 유용하게 사용되고 있으며 특히, 이를 응용한 기술과 제품에 대한 관심이 고조되고 있다. 특히, 옥타데칸(n-octadecane)은 28 ℃ 부근의 융점 특성을 갖는 대표적인 파라핀계 상전이물질로 상온 및 인체와의 접촉에 의하여 쉽게 상변화가 가능함으로 의류용 및 건출용 소재 등에 널리 적용되고 있다. From an eco-friendly perspective, phase transition materials are being used very usefully to improve energy utilization efficiency and implement heat control functionality to improve comfort, and in particular, interest in technologies and products that apply them is increasing. In particular, octadecane (n-octadecane) is a representative paraffin-based phase change material with a melting point around 28°C. It can easily change phase at room temperature and in contact with the human body, so it is widely applied to materials for clothing and construction.
상전이물질은 융점 이상의 온도에서 액상으로 변하여 쉽게 유출(leak)될 수 있는 문제점이 있으므로 일반적으로 고분자 소재로 상전이물질 외벽을 형성하여 캡슐화하거나 활성탄 등 다공성 담체를 활용하여 상전이물질의 외부로 유출되는 것을 방지하여 사용한 연구가 이루어지고 있으나, 상술한 방법의 경우, 상전이물질을 고분자로 캡슐화한 다음, 다시 고분자 수지 내에 고정시키는 등 공정이 복잡해지는 등 공정의 경제적인 관점에서 단점이 존재했다. Phase change materials have the problem of turning into a liquid at a temperature above the melting point and easily leaking, so they are generally encapsulated by forming an outer wall of the phase change materials with polymer materials or using a porous carrier such as activated carbon to prevent the phase change materials from leaking out. However, in the case of the above-mentioned method, there were disadvantages in terms of economics of the process, such as the complexity of the process, such as encapsulating the phase change material with a polymer and then fixing it again in the polymer resin.
이에 최근에는 별도의 고분자로 캡슐화하지 않고 상전이물질을 직접 고분자계 매트릭스에 동시형태고정화(in situ shape-stabilization)시키는 연구가 진행되어 왔다. 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 열가소성 수지에 익스트루더를 사용한 용융공정으로 캡슐화하지 않은 상전이물질을 상분리시켜 형태고정화시키는 연구가 보고된 사례가 있으나, 이 경우 고온 용융상태에서 가연성인 파라핀계 상전이물질의 불안정성 문제가 야기되고, 고점도 상태에서 원하는 일정한 크기로 상분리를 제어하여 분산하기에 어려움이 있다. Accordingly, research has recently been conducted on in situ shape-stabilization of phase transition materials directly in a polymer matrix without encapsulation in a separate polymer. There has been a reported study of phase separation and shape fixation of an unencapsulated phase change material through a melting process using an extruder in polyethylene or polypropylene thermoplastic resin. However, in this case, there is a problem of instability of the paraffinic phase change material, which is flammable in a high-temperature molten state. It is difficult to control and disperse the phase separation to a certain desired size in a high viscosity state.
또한 동시형태고정화법에서 상전이물질의 분산상인 도메인 크기가 중요한 요소인데 건축용 온도 조절 판재와 같은 두꺼운 재료에 적용할 때는 상전이물질의 도메인 크기가 수십에서 수 백 ㎛가 되어도 무관하나, 섬유 제품의 라미네이팅 필름 용도와 같은 얇은 필름이나 시트에 동시형태고정화법으로 복합하는 경우에는 상전이물질의 도메인 크기가 10 ㎛ 이하 수준으로 조절이 가능해야 하는데 용융공정으로는 매우 어려운 문제가 있었다.In addition, the domain size of the dispersed phase of the phase change material is an important factor in the simultaneous shape fixation method. When applied to thick materials such as temperature control plates for construction, the domain size of the phase change material may be tens to hundreds of ㎛, but it does not matter when applying it to laminating films for textile products. In the case of compounding a thin film or sheet as intended using the simultaneous shape fixation method, the domain size of the phase change material must be adjustable to 10 ㎛ or less, but this was a very difficult problem with the melting process.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 추가적인 캡슐화 공정없이 고분자 수지 내에 상전이물질을 고정화한 복합재 및 이의 제조방법을 제시하고자 한다.The present invention was developed to solve the above problems, and aims to present a composite material in which a phase change material is immobilized in a polymer resin without an additional encapsulation process, and a method for manufacturing the same.
또한, 본 발명은 상전이물질의 도메인 크기를 10 ㎛ 이하 수준으로 조절 가능한 상전이물질을 포함하는 복합재의 제조 방법을 제시하고자 한다.In addition, the present invention seeks to propose a method for manufacturing a composite material containing a phase change material that can control the domain size of the phase change material to 10 ㎛ or less.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 상전이물질을 초음파 또는 고속회전교반 처리에 의하여 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀을 형성하는 단계; 상기 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀을 고분자 수지와 혼합하여 하이브리드 용액을 형성하는 단계; 및 상기 하이브리드 용액을 후처리하는 단계;를 포함하는, 복합재의 제조 방법에 대하여 개시한다.In order to solve the above problems, the present invention includes the steps of forming phase change material micelles in the form of an emulsion by subjecting the phase change material to ultrasonic waves or high-speed rotational agitation; Forming a hybrid solution by mixing the emulsion-type phase change material micelles with a polymer resin; and post-processing the hybrid solution. A method for manufacturing a composite material is disclosed.
여기서 상기 상전이물질 마이셀의 직경은 0.1 내지 10 ㎛일 수 있다.Here, the diameter of the phase change material micelles may be 0.1 to 10 ㎛.
여기서 상기 상전이물질 마이셀은 상기 하이브리드 용액 내에서 마이셀 형태를 유지하는 것일 수 있다.Here, the phase change material micelles may maintain a micelle form within the hybrid solution.
여기서 상기 복합재 100 중량%에 대하여, 상기 상전이물질은 1 내지 50 중량%로 포함될 수 있다.Here, based on 100% by weight of the composite material, the phase change material may be included in an amount of 1 to 50% by weight.
여기서 상기 상전이물질은 n-테트라데칸, n-펜타데칸, n-헥사데칸, n-헵타데칸, n-옥타데칸, n-노나데칸, n-이코산, n-도코산, n-테트라코산, n-헥사코산, n-옥타코산 및 n-트리아콘탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 유기계 상전이물질일 수 있다.Here, the phase transfer material is n-tetradecane, n-pentadecane, n-hexadecane, n-heptadecane, n-octadecane, n-nonadecane, n-icosane, n-docosane, n-tetracosane, It may be any one or more organic phase transfer materials selected from the group consisting of n-hexacosane, n-octacosane, and n-triacontane.
여기서 상기 고분자 수지는 N-알킬아미드계 고분자, N-이소프로필아크릴아미드계 고분자, 설포메틸화아크릴아미드계 고분자, N-디메틸아미노프로필메타크릴아미드계 고분자, 폴리알킬아크릴아미드계 고분자, 알긴산, 알긴산나트륨, 알긴산암모늄, 폴리에틸렌이민, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 히드록시에틸메틸셀룰로오스, 폴리아크릴산나트륨, 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 카르복시비닐 폴리머, 전분, 젤라틴, 한천, 펙틴, 글루코만난, 잔탄 검, 로커스트콩 검, 카라기난 검, 구아 검 및 젤란 검으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 수용성 고분자일 수 있다.Here, the polymer resin is N-alkylamide-based polymer, N-isopropylacrylamide-based polymer, sulfomethylated acrylamide-based polymer, N-dimethylaminopropyl methacrylamide-based polymer, polyalkylacrylamide-based polymer, alginic acid, and sodium alginate. , ammonium alginate, polyethyleneimine, carboxymethylcellulose, hydroxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, sodium polyacrylate, polyethylene glycol, polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, It may be any one or more water-soluble polymers selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone, carboxyvinyl polymer, starch, gelatin, agar, pectin, glucomannan, xanthan gum, locust bean gum, carrageenan gum, guar gum, and gellan gum.
여기서 상기 상전이물질을 초음파 또는 고속회전교반 처리하여 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀을 형성하는 단계는 수계 분산체 상태의 상기 상전이물질에 계면활성제를 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the step of forming emulsion-type phase change material micelles by subjecting the phase change material to ultrasonic waves or high-speed rotational agitation may include adding a surfactant to the phase change material in an aqueous dispersion state.
여기서 상기 계면활성제는 소듐도데실설페이트, 소르비탄에스터(소르비탄지방산에스터), 폴리옥시에틸렌스테아레이트, 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스터, 폴리옥시에틸렌 캐스터 오일 유도체, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴록사머, 글리세릴모노올레이트, 도큐세이트소듐, 세트리마이드, 벤질벤조에이트, 벤즈알코늄클로라이드, 벤즈에토늄클로라이드, 하이프로멜로스, 및 트리에틸시트레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 계면활성제일 수 있다.Here, the surfactant is sodium dodecyl sulfate, sorbitan ester (sorbitan fatty acid ester), polyoxyethylene stearate, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene castor oil derivative, polyoxyethylene alkyl ether, poloxamer, It may be any one or more surfactants selected from the group consisting of glyceryl monooleate, docusate sodium, cetrimide, benzyl benzoate, benzalkonium chloride, benzethonium chloride, hypromellose, and triethyl citrate. there is.
여기서 상기 상전이물질은 상기 고분자 수지에 동시형태고정화(in situ shape-stabilization) 방법으로 도입되는 것일 수 있다.Here, the phase change material may be introduced into the polymer resin by an in situ shape-stabilization method.
여기서 상기 하이브리드 용액을 후처리하는 단계는 상기 하이브리드 용액에 포함된 상기 고분자 수지를 가교 결합시키는 단계를 포함할 수 있다.Here, the step of post-treating the hybrid solution may include crosslinking the polymer resin included in the hybrid solution.
여기서 상기 가교 결합된 고분자 수지는 불용성 고분자 수지일 수 있다.Here, the cross-linked polymer resin may be an insoluble polymer resin.
여기서 상기 에멀전은 수중유(oil-in-water) 에멀전일 수 있다.Here, the emulsion may be an oil-in-water emulsion.
또한, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 상전이물질을 초음파 또는 고속교반처리하여 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀을 형성하는 단계; 상기 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀을 고분자 수지와 혼합하여 하이브리드 용액을 형성하는 단계; 및 상기 하이브리드 용액을 후처리하는 단계;를 포함하는 제조 방법에 따라 제조된, 복합재에 대하여 개시한다.In addition, in order to solve the above problems, the present invention includes the steps of forming phase change material micelles in the form of an emulsion by treating the phase change material with ultrasonic waves or high-speed stirring; Mixing the emulsion-type phase change material micelles with a polymer resin to form a hybrid solution; and post-processing the hybrid solution. Disclosed is a composite material manufactured according to a manufacturing method comprising:
여기서 상기 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀의 직경이 작을수록 상기 복합재의 용융잠열이 작아지는 것일 수 있다.Here, the smaller the diameter of the emulsion-type phase change material micelles, the smaller the latent heat of melting of the composite may be.
본 발명의 상전이물질을 포함하는 복합재 및 이의 제조 방법은 초음파 처리를 통하여 상전이물질의 도메인크기를 10 ㎛ 이하로 제조할 수 있다.The composite material containing the phase change material of the present invention and its manufacturing method can produce a domain size of the phase change material of 10 ㎛ or less through ultrasonic treatment.
또한 본 발명의 상전이물질을 포함하는 복합재 및 이의 제조 방법은 상전이물질을 캡슐화 공정없이 고분자 수지 내에 고정시킬 수 있어, 캡슐화 공정을 위한 추가적인 비용의 절감이 가능한 장점이 있다.In addition, the composite material containing the phase change material of the present invention and its manufacturing method have the advantage of being able to fix the phase change material in the polymer resin without an encapsulation process, thereby reducing additional costs for the encapsulation process.
도 1은 본 발명의 상전이물질을 포함하는 복합재의 제조 과정을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀의 광학현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 하이브리드 용액의 광학현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 하이브리드 용액 내의 고분자 수지를 가교 결합하는 과정을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 상전이물질을 포함하는 복합재의 가교 결합 전후의 IR스펙트럼이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 상전이물질 마이셀의 광학현미경 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 상전이물질 마이셀의 직경분포를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 복합재를 광학현미경 및 SEM으로 관찰한 것이다.
도 9는 본 발명의 복합재에 포함된 상전이물질 마이셀의 형상의 변화를 설명하는 그림이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 복합재의 용융잠열 특성을 나타낸 그래프이다.Figure 1 is a flowchart showing the manufacturing process of a composite material containing the phase change material of the present invention.
Figure 2 is an optical microscope photograph of the emulsion-type phase change material micelles of the present invention.
Figure 3 is an optical microscope photograph of the hybrid solution of the present invention.
Figure 4 shows the process of crosslinking the polymer resin in the hybrid solution of the present invention.
Figure 5 is an IR spectrum of a composite material containing the phase change material of the present invention before and after crosslinking.
Figure 6 is an optical microscope photograph of a phase change material micelle prepared according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a graph showing the diameter distribution of phase change material micelles prepared according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 shows a composite material manufactured according to an embodiment of the present invention observed with an optical microscope and SEM.
Figure 9 is a diagram explaining the change in shape of the phase change material micelles included in the composite material of the present invention.
Figure 10 is a graph showing the latent heat of melt characteristics of a composite manufactured according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification of the present application, when a part "includes" a certain element, this means that it may further include other elements rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.As used herein, the terms "about", "substantially", etc. are used to mean at or close to the numerical value when manufacturing and material tolerances inherent in the stated meaning are presented, and to aid understanding of the present application. It is used to prevent unscrupulous infringers from unfairly exploiting disclosures in which precise or absolute figures are mentioned. Additionally, throughout the specification herein, “step of” or “step of” does not mean “step for.”
본 발명의 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 요지를 통하여 다양한 응용을 할 수 있으므로, 본 발명의 권리범위는 이하의 실시예로 한정되지 않는다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항을 기초로 하여 본 발명의 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 종래 기술을 이용하여 용이하게 치환 또는 변경하는 것이 자명한 부분에까지 미친다.Since those skilled in the art of the present invention can make various applications through the gist of the present invention, the scope of the present invention is not limited to the following examples. The scope of rights of the present invention extends to parts for which it is obvious that a person skilled in the art of the present invention can easily substitute or change the contents using prior art based on the matters stated in the patent claims.
이하, 필요한 경우에 첨부하는 도면을 참조하면서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings where necessary.
<상전이물질을 포함하는 복합재의 제조방법><Method for manufacturing composite materials containing phase transition materials>
본 발명자들은 상술한 과제를 해결하기 위하여 연구한 결과, 하기와 같은발명을 안출하기에 이르렀다. 본 명세서는 상전이물질을 초음파 또는 고속회전교반 처리하여 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀을 형성하는 단계; 상기 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀을 고분자 수지와 혼합하여 하이브리드 용액을 형성하는 단계; 및 상기 하이브리드 용액을 후처리하는 단계;를 포함하는 복합재의 제조 방법에 대해 개시한다.As a result of research to solve the above-mentioned problems, the present inventors came up with the following invention. The present specification includes the steps of processing a phase change material with ultrasonic waves or high-speed rotation to form emulsion-type phase change material micelles; Mixing the emulsion-type phase change material micelles with a polymer resin to form a hybrid solution; and post-processing the hybrid solution. A method for manufacturing a composite material including a step is disclosed.
도 1은 본 발명의 상전이물질을 포함하는 복합재의 제조 과정을 도시한 순서도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 상전이물질을 포함하는 복합재의 제조 방법은 상전이물질을 초음파 또는 고속회전교반 처리하여 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀을 형성하는 단계; 상기 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀을 고분자 수지와 혼합하여 하이브리드 용액을 형성하는 단계; 및 상기 하이브리드 용액을 후처리하는 단계;를 포함하는 것을 확인할 수 있다. 이하에서는 본 발명의 상전이물질을 포함하는 복합재의 제조과정을 각 단계별로 상세히 기술하도록 한다.Figure 1 is a flowchart showing the manufacturing process of a composite material containing the phase change material of the present invention. Referring to Figure 1, the method for manufacturing a composite material containing a phase change material of the present invention includes the steps of subjecting the phase change material to ultrasound or high-speed rotational agitation to form emulsion-type phase change material micelles; Mixing the emulsion-type phase change material micelles with a polymer resin to form a hybrid solution; and post-processing the hybrid solution. Below, the manufacturing process of the composite material containing the phase change material of the present invention will be described in detail at each step.
본 발명의 상전이물질을 포함하는 복합재의 제조 방법은 상전이물질을 초음파 또는 고속회전교반 처리하여 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀을 형성하는 단계를 포함한다. The method of manufacturing a composite material containing a phase change material of the present invention includes forming emulsion-type phase change material micelles by subjecting the phase change material to ultrasonic waves or high-speed rotational agitation.
상기 상전이물질(phase change material)은 외부 온도 변화에 따라 상(phase)이 연속적으로 변하여 열에너지를 저장하거나 배출함으로서 발열과 흡열 현상을 반복적으로 나타내는 물질이며, 섬유, 건축, 에너지 저장 등 다양한 분야에 적용된다. 상기 상전이물질의 종류는 유기물질과 무기물질로 양분할 수 있으며 유기물질은 파라핀계와 기타 유기계로, 무기물질은 염수화물과 메탈계로 구분될 수 있고, 둘 또는 그 이상의 조성으로 된 공융혼합물 형태로 제조하여 사용하기도 한다. 무기물질은 우수한 난연 및 열적안정성 측면의 장점이 있으나 과냉각에 의한 비조화 용융의 결과를 보이는 단점이 있다. 반면 파라핀계는 대부분의 화학물질에 반응하지 않으며 안전하고 경제적인 측면의 장점이 있다.The phase change material is a material that repeatedly exhibits heat-generating and endothermic phenomena by storing or discharging heat energy by continuously changing its phase according to changes in external temperature, and is applied to various fields such as textiles, construction, and energy storage. do. The types of phase transition materials can be divided into organic materials and inorganic materials. Organic materials can be divided into paraffin-based and other organic materials, and inorganic materials can be divided into salt hydrates and metal-based materials, and can be divided into eutectic mixtures of two or more compositions. It is also manufactured and used. Inorganic materials have the advantage of excellent flame retardancy and thermal stability, but have the disadvantage of resulting in incoherent melting due to supercooling. On the other hand, paraffin type does not react with most chemicals and has the advantage of being safe and economical.
따라서 본 명세서에서는 상기 상전이물질로 유기계 상전이물질을 이용할 수 있고, 그 구체적인 예로는 n-테트라데칸, n-펜타데칸, n-헥사데칸, n-헵타데칸, n-옥타데칸, n-노나데칸, n-이코산, n-도코산, n-테트라코산, n-헥사코산, n-옥타코산, n-트리아콘탄 및 이들의 혼합물일 수 있으나, 이제 한정되는 것은 아니다. Therefore, in this specification, organic phase transfer materials can be used as the phase transfer material, and specific examples include n-tetradecane, n-pentadecane, n-hexadecane, n-heptadecane, n-octadecane, n-nonadecane, It may be n-icosane, n-docosane, n-tetracosane, n-hexacosane, n-octacosane, n-triacontane, and mixtures thereof, but is not limited thereto.
상기 상전이물질을 초음파 또는 고속회전교반 처리하여 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀을 형성하는 단계는 수계 분산체 상태의 상기 상전이물질에 계면활성제를 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.The step of forming emulsion-type phase change material micelles by subjecting the phase change material to ultrasound or high-speed rotational agitation may include adding a surfactant to the phase change material in an aqueous dispersion state.
상기 마이셀(micelle)은 특정 분자 또는 이온들이 자발적으로 자가군집(self-assembly)를 통해 콜로이드 크기의 입자 클러스터를 형성할 때 이 클러스터를 마이셀이라고 한다. 일반적으로 마이셀을 이루는 분자들이나 이온들은 계면활일반적으로 마이셀을 이루는 분자들이나 이온들은 계면활성제(surfactants)인 경우가 흔하다. 계면활성제 분자들은 일반적으로 한 분자 내에 친수성 부분과 소수성 부분을 모두 갖고 있는데, 계면활성제 분자의 친수성 머리 부분은 마이셀의 바깥쪽 수용액과 접하고, 소수성 꼬리 부분은 안쪽으로 모일 수 있다. 친수성 머리가 바깥쪽을 향하고 있는 마이셀을 순상 마이셀(normal phase micelle 또는 oil-in-water micelle), 반대로 친수성 머리가 안쪽으로 향하고 있는 마이셀을 역 마이셀(inverse micelle 또는 water-in-oil micelle)이라고 부른다. 본 발명에 있어서, 용매(물)은 친수성, 상전이물질은 소수성을 나타내므로, 상기 마이셀은 친수성 머리가 바깥쪽을 향하고 있는 순상 마이셀(oil-in-water micelle)을 나타낼 수 있다.When specific molecules or ions spontaneously self-assemble to form colloid-sized particle clusters, these clusters are called micelles. In general, the molecules or ions that make up micelles are surfactants. In general, the molecules or ions that make up micelles are often surfactants. Surfactant molecules generally have both a hydrophilic part and a hydrophobic part within one molecule. The hydrophilic head part of the surfactant molecule is in contact with the aqueous solution on the outside of the micelle, and the hydrophobic tail part can be gathered inside. Micelles with the hydrophilic heads facing outward are called normal phase micelles (or oil-in-water micelles), and micelles with the hydrophilic heads facing inward are called inverse micelles (inverse micelles or water-in-oil micelles). . In the present invention, since the solvent (water) is hydrophilic and the phase change material is hydrophobic, the micelles may represent normal micelles (oil-in-water micelles) with the hydrophilic heads facing outward.
도 2는 본 발명의 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀의 광학현미경 사진이다. 보다 구체적으로, (a)는 초음파 처리를 통하여 형성된 상전이물질 마이셀을 나타내고, (b)는 고속회전교반 처리를 통하여 형성된 상전이물질 마이셀을 나타낸다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 상기 상전이물질을 초음파 또는 고속회전교반 처리하여 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀을 형성하는 단계를 통해 구형의 마이셀이 형성된 것을 확인할 수 있다.Figure 2 is an optical microscope photograph of the emulsion-type phase change material micelles of the present invention. More specifically, (a) represents a phase change material micelle formed through ultrasonic treatment, and (b) represents a phase change material micelle formed through a high-speed rotation stirring process. Referring to Figure 2, it can be seen that spherical micelles were formed through the step of forming emulsion-type phase change material micelles by subjecting the phase change material of the present invention to ultrasonic waves or high-speed rotational agitation.
여기서 상기 계면활성제는 소듐도데실설페이트, 소르비탄에스터(소르비탄지방산에스터), 폴리옥시에틸렌스테아레이트, 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스터, 폴리옥시에틸렌 캐스터 오일 유도체, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴록사머, 글리세릴모노올레이트, 도큐세이트소듐, 세트리마이드, 벤질벤조에이트, 벤즈알코늄클로라이드, 벤즈에토늄클로라이드, 하이프로멜로스, 및 트리에틸시트레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 계면활성제일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Here, the surfactant is sodium dodecyl sulfate, sorbitan ester (sorbitan fatty acid ester), polyoxyethylene stearate, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene castor oil derivative, polyoxyethylene alkyl ether, poloxamer, It may be any one or more surfactants selected from the group consisting of glyceryl monooleate, docusate sodium, cetrimide, benzyl benzoate, benzalkonium chloride, benzethonium chloride, hypromellose, and triethyl citrate. However, it is not limited to this.
상기 에멀전(emulsion)은 두 액체를 혼합할 때 한쪽 액체가 미세한 입자로 되어 다른 액체 속에 분산해 있는 계(system)을 말한다. 본 발명에서는 액체 상태의 상전이물질이 계면활성제 첨가에 따라 마이셀을 형성하고, 상기 마이셀이 물에 분산되어 에멀전 형태를 띨 수 있다. The emulsion refers to a system in which when two liquids are mixed, one liquid becomes fine particles and disperses in the other liquid. In the present invention, a liquid phase transition material forms micelles by adding a surfactant, and the micelles can be dispersed in water to take the form of an emulsion.
여기서 상기 에멀전은 수중유(oil-in-water) 에멀전일 수 있다. Here, the emulsion may be an oil-in-water emulsion.
또한, 본 발명은 상전이물질 마이셀의 크기를 10 ㎛ 이하로 조절하기 위하여, 상기 수계 분산체 상태의 상기 상전이물질에 계면활성제를 첨가한 후 초음파 또는 고속회전교반 처리를 하는 단계를 수행할 수 있다. 초음파 처리 및 고속회전교반 처리는 각각 시판되는 소니케이터(sonicator) 및 호모제나이저(homogenizer)를 통하여 수행될 수 있다. In addition, in the present invention, in order to control the size of the phase change material micelles to 10 ㎛ or less, a step of adding a surfactant to the phase change material in the aqueous dispersion state and then performing ultrasonic or high-speed rotational agitation treatment can be performed. Ultrasonic treatment and high-speed rotational agitation treatment can be performed using a commercially available sonicator and homogenizer, respectively.
상기 고속회전교반 처리에 따른 효과는 교반속도를 2000 내지 20000 rpm으로 고속으로 제어함에 따라 상기 상전이물질 마이셀의 크기를 10 ㎛ 이하로 형성할 수 있게 된다.The effect of the high-speed rotational agitation treatment is that the size of the phase change material micelles can be formed to 10 ㎛ or less by controlling the stirring speed at a high speed of 2000 to 20000 rpm.
또한, 초음파 처리에 따른 효과는 캐비테이션 버블(cavitation bubble)이 일어나면서 시작되는데, 상기 캐비테이션 버블이 생성, 성장 그리고 파괴될 때, 5000 K, 1000 bar 수준으로 짧은 시간에 화학적 및 물리적 효과를 일으키는데에 충분한 에너지를 발산하므로, 초음파 처리를 수행함에 따라 보다 작은 마이셀을 형성할 수 있다. 상기 초음파 또는 고속회전교반 처리에 따른 마이셀 크기에 관한 구체적인 내용은 이하에서 상세히 설명하도록 한다.In addition, the effect of ultrasonic treatment begins with the generation of cavitation bubbles. When the cavitation bubbles are created, grown, and destroyed, the level of 5000 K and 1000 bar is sufficient to cause chemical and physical effects in a short period of time. Since energy is emitted, smaller micelles can be formed as ultrasonic treatment is performed. Specific details regarding micelle size according to the ultrasonic or high-speed rotation agitation treatment will be described in detail below.
여기서 상기 고속회전교반 처리의 교반속도는 5000 내지 10000 rpm일 수 있다. 상기 교반속도가 5000 rpm 미만인 경우에는 상기 상전이물질 마이셀의 크기가 10 ㎛ 이하로 제어되기 어려운 단점이 있고, 상기 교반속도가 10000 rpm을 초과하는 경우에는 상기 교반속도를 5000 내지 10000 rpm으로 했을 때와 비교하여 개선된 효과를 기대하기 어려워 경제적이지 못하다. 따라서 본 발명의 상전이물질을 포함하는 복합재의 제조 방법에 있어서 상기 고속회전교반 처리의 교반 속도는 5000 내지 10000 rpm인 것이 바람직하다.Here, the stirring speed of the high-speed rotation stirring process may be 5000 to 10000 rpm. When the stirring speed is less than 5000 rpm, there is a disadvantage in that the size of the phase transition material micelles is difficult to control to 10 ㎛ or less, and when the stirring speed is greater than 10000 rpm, the stirring speed is set to 5000 to 10000 rpm. It is difficult to expect improved effects by comparison, so it is not economical. Therefore, in the method for producing a composite material containing a phase change material of the present invention, it is preferable that the stirring speed of the high-speed rotation stirring process is 5000 to 10000 rpm.
여기서 상기 초음파 또는 고속회전교반 처리 시간은 1 내지 10분일 수 있다. 상기 처리 시간인 1 분 미만인 경우, 목적으로 하는 마이셀 직경을 형성하지 못하는 문제가 발생할 수 있고, 상기 처리 시간이 10 분을 초과할 경우, 상기 초음파 처리 시간을 1 내지 10 분으로 했을 때와 비교하여 개선된 효과를 기대하기 어려우므로 경제적이지 못하다. 따라서, 본 발명의 상전이물질을 포함하는 복합재의 제조 방법에 있어서, 상기 초음파 또는 고속회전교반 처리 시간은 1 내지 10 분으로 설정하는 것이 바람직하다. Here, the ultrasonic or high-speed rotation agitation treatment time may be 1 to 10 minutes. If the processing time is less than 1 minute, a problem may occur in which the desired micelle diameter cannot be formed, and if the processing time exceeds 10 minutes, compared to when the ultrasonic treatment time is 1 to 10 minutes, It is difficult to expect improved effects, so it is not economical. Therefore, in the method for producing a composite material containing a phase change material of the present invention, it is preferable to set the ultrasonic or high-speed rotation agitation treatment time to 1 to 10 minutes.
상기 초음파 또는 고속회전교반 처리를 통한 상기 상전이물질 마이셀의 직경은 0.1 내지 10 ㎛일 수 있다. 상기 초음파 및 고속회전교반 처리방법에 따라 형성되는 상전이물질 마이셀의 직경 크기에 관한 구체적인 설명은 하기의 {실시예 및 평가}에서 상세히 설명하도록 한다.The diameter of the phase change material micelles through the ultrasonic or high-speed rotational agitation process may be 0.1 to 10 ㎛. A detailed description of the diameter size of the phase change material micelles formed according to the ultrasonic and high-speed rotation agitation processing method will be described in detail in {Examples and Evaluation} below.
또한 본 발명의 상전이물질을 포함하는 복합재의 제조방법은 상기 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀을 고분자 수지와 혼합하여 하이브리드 용액을 형성하는 단계를 포함한다. In addition, the method of manufacturing a composite material containing a phase change material of the present invention includes the step of mixing the emulsion-type phase change material micelles with a polymer resin to form a hybrid solution.
여기서 상기 상전이물질 마이셀은 상기 하이브리드 용액 내에서 구형의 마이셀 형태를 유지하는 것일 수 있다. Here, the phase change material micelles may maintain a spherical micelle shape in the hybrid solution.
도 3은 본 발명의 하이브리드 용액의 광학현미경 사진이다. 도 3을 참조하면, 상기 에멀전에서 형성된 상전이물질 마이셀과 유사한 구형 형상과 직경이 고분자 수지가 용해된 하이브리드 용액 내에서도 구형의 마이셀 분산상이 유지되고 있음을 확인할 수 있다.Figure 3 is an optical microscope photograph of the hybrid solution of the present invention. Referring to Figure 3, it can be seen that the spherical micelle dispersed phase, which has a spherical shape and diameter similar to the phase change material micelles formed in the emulsion, is maintained even in the hybrid solution in which the polymer resin is dissolved.
여기서 상기 복합재 100 중량%에 대하여, 상기 상전이물질은 1 내지 50 중량%로 포함될 수 있고, 보다 바람직하게는 1 내지 25 중량%로 포함될 수 있다. 상기 상전이물질이 1 중량% 미만으로 포함되는 경우 본 발명의 복합재에 있어서, 상기 상전이물질의 잠열특성을 충분히 발휘하지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 반면에, 상기 상전이물질이 50 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 상기 상전이물질이 마이셀로 형성되는 것이 어려워짐에 따라 복합재 제조 후 상전이물질이 계 외로 유출(leak)되는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서 본 발명에 있어서, 상기 상전이물질은 상기 복합재 100 중량%에 대하여 1 내지 50 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.Here, based on 100% by weight of the composite material, the phase change material may be included in an amount of 1 to 50% by weight, and more preferably, it may be included in an amount of 1 to 25% by weight. If the phase change material is included in less than 1% by weight, a problem may occur in which the latent heat characteristics of the phase change material are not sufficiently exhibited in the composite material of the present invention. On the other hand, when the phase change material is included in more than 50% by weight, it becomes difficult to form the phase change material into micelles, which may cause a problem of the phase change material leaking out of the system after manufacturing the composite. Therefore, in the present invention, the phase change material is preferably contained in an amount of 1 to 50% by weight based on 100% by weight of the composite material.
여기서 상기 고분자 수지는 N-알킬아미드계 고분자, N-이소프로필아크릴아미드계 고분자, 설포메틸화아크릴아미드계 고분자, N-디메틸아미노프로필메타크릴아미드계 고분자, 폴리알킬아크릴아미드계 고분자, 알긴산, 알긴산나트륨, 알긴산암모늄, 폴리에틸렌이민, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 히드록시에틸메틸셀룰로오스, 폴리아크릴산나트륨, 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 카르복시비닐폴리머, 전분, 젤라틴, 한천, 펙틴, 글루코만난, 잔탄 검, 로커스트콩 검, 카라기난 검, 구아 검 및 젤란 검으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 수용성 고분자일 수 있다.Here, the polymer resin is N-alkylamide-based polymer, N-isopropylacrylamide-based polymer, sulfomethylated acrylamide-based polymer, N-dimethylaminopropyl methacrylamide-based polymer, polyalkylacrylamide-based polymer, alginic acid, and sodium alginate. , ammonium alginate, polyethyleneimine, carboxymethylcellulose, hydroxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, sodium polyacrylate, polyethylene glycol, polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, It may be any one or more water-soluble polymers selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone, carboxyvinyl polymer, starch, gelatin, agar, pectin, glucomannan, xanthan gum, locust bean gum, carrageenan gum, guar gum, and gellan gum.
본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 수용성 고분자는 알긴산나트륨일 수 있다. 상기 알긴산나트륨은 물에 용해가 용이하며, 2가 양이온의 치환 반응에 의하여 이온 가교(ionic crosslinking)를 형성하므로 우수한 물성의 하이드로젤 제조가 가능하며, 가교를 통하여 수용성에서 불용성으로 변경 가능한 특성이 있다. According to one embodiment of the present invention, the water-soluble polymer may be sodium alginate. The sodium alginate is easily soluble in water, and forms ionic crosslinking through a substitution reaction of divalent cations, making it possible to produce a hydrogel with excellent physical properties, and has the property of changing from water-soluble to insoluble through crosslinking. .
또한 본 발명의 상전이물질을 포함하는 복합재의 제조 방법은 상기 하이브리드 용액을 후처리하는 단계를 포함한다.Additionally, the method for producing a composite material containing the phase change material of the present invention includes the step of post-treating the hybrid solution.
여기서 상기 하이브리드 용액을 후처리하는 단계는 상기 하이브리드 용액에 포함된 상기 고분자 수지를 가교 결합시키는 단계를 포함할 수 있다.Here, the step of post-treating the hybrid solution may include crosslinking the polymer resin contained in the hybrid solution.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 하이브리드 용액 내의 고분자 수지를 가교 결합하는 과정을 도시한 것이다. 도 4를 참조하면, 알긴산나트륨은 염화칼슘 용액 속에서 알긴산나트륨의 1가 Na+ 두 개가 염화칼슘의 Ca2+ 한 개와 이온교환 반응이 일어나 결과적으로 알긴산 고분자 사슬 간의 이온 가교가 형성됨으로써 빠른 시간에 경화 및 불용됨을 확인할 수 있다. 즉 다시 말하면, 상기 가교 결합된 고분자 수지는 불용성 고분자 수지일 수 있다.Figure 4 shows the process of crosslinking the polymer resin in the hybrid solution prepared according to an embodiment of the present invention. Referring to Figure 4, sodium alginate hardens and cures quickly in a calcium chloride solution as two monovalent Na + of sodium alginate undergoes an ion exchange reaction with one Ca 2+ of calcium chloride, resulting in the formation of ionic bridges between alginate polymer chains. You can confirm that it is not used. In other words, the cross-linked polymer resin may be an insoluble polymer resin.
여기서 상기 상전이물질은 상기 고분자 수지에 동시형태고정화(in situ shape-stabilization) 방법으로 도입되는 것일 수 있다. 다시 말해 본 발명의 상전이물질을 포함하는 복합재의 제조 방법은 상기 상전이물질을 별도의 고분자로 캡슐화하는 추가적인 공정없이 상기 상전이물질을 직접 고분자계 매트릭스(고분자 수지)에 고정될 수 있으며, 이러한 제조 방법을 통해, 상전이물질을 포함하는 복합재 제조 공정에 있어서, 공정의 복잡화를 억제하는 효과를 기대할 수 있다.Here, the phase change material may be introduced into the polymer resin by an in situ shape-stabilization method. In other words, in the method of manufacturing a composite material containing a phase change material of the present invention, the phase change material can be directly fixed to a polymer matrix (polymer resin) without an additional process of encapsulating the phase change material with a separate polymer, and this manufacturing method can be used. Through this, in the composite manufacturing process containing a phase change material, the effect of suppressing process complexity can be expected.
또한, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 상전이물질을 초음파 또는 고속회전교반 처리하여 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀을 형성하는 단계; 상기 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀을 고분자 수지와 혼합하여 하이브리드 용액을 형성하는 단계; 및 상기 하이브리드 용액을 후처리하는 단계;를 포함하는 제조 방법에 따라 제조된, 복합재에 대하여 개시한다.In addition, in order to solve the above problems, the present invention includes the steps of forming emulsion-type phase change material micelles by subjecting the phase change material to ultrasonic waves or high-speed rotational agitation; Mixing the emulsion-type phase change material micelles with a polymer resin to form a hybrid solution; and post-processing the hybrid solution. Disclosed is a composite material manufactured according to a manufacturing method comprising:
여기서 상기 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀의 직경이 작을수록 상기 복합재의 용융잠열이 작아지는 것일 수 있다. 상기 마이셀 직경에 따른 복합재의 용윰잠열 특성에 관한 구체적인 내용은 하기의 {실시예 및 평가}에서 상세히 설명하도록 한다.Here, the smaller the diameter of the emulsion-type phase change material micelles, the smaller the latent heat of melting of the composite may be. Specific details regarding the latent heat of melt characteristics of the composite material according to the micelle diameter will be explained in detail in {Examples and Evaluation} below.
도 5는 본 발명의 상전이물질을 포함하는 복합재의 가교 결합 전후의 IR스펙트럼이다. 보다 구체적으로 (a)는 순수 옥타데칸, (b)는 순수 알긴산나트륨 필름, (c)는 가교된 알긴산칼슘 필름, (d)는 20 wt%의 옥타데칸이 상분리되어 있는 가교 전 알긴산나트륨 필름, (e)는 20 wt%의 옥타데칸이 상분리되어 있는 가교된 알간산칼슘 필름이다. 도 5를 참조하면, 순수 알긴산나트륨 필름(b)의 COO-기의 대칭, 비대칭에 각각 기인한 1592와 1410 cm-1 피크가 가교 반응으로 얻어진 불용성 알긴산칼슘 필름(a)에서는 1603, 1427 cm-1로 이동된 것을 확인할 수 있다. 상기와 같은 현상은 20 wt%의 옥타데칸이 상분리되어 있는 필름에서도 동일하게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 한편, 옥타데칸이 상분리되어 있는 필름의 경우에는 순수 알긴산나트륨 필름(b)에서는 나타나지 않았던 옥타데칸의 C-H 신축 진동에 기인하는 2912-2920, 2848-2852 cm-1 위치의 피크가 뚜렷하게 나타남에 따라, 상기 옥타데칸이 상분리되어 있는 필름에는 다수의 메틸과 메틸렌 그룹의 C-H로 구성된 옥타데칸이 복합되어 있음을 시사한다.Figure 5 is an IR spectrum of a composite material containing the phase change material of the present invention before and after crosslinking. More specifically, (a) is pure octadecane, (b) is pure sodium alginate film, (c) is crosslinked calcium alginate film, (d) is sodium alginate film before crosslinking with 20 wt% of octadecane phase separated, (e) is a cross-linked calcium alganate film with 20 wt% of octadecane phase separated. Referring to Figure 5, the peaks at 1592 and 1410 cm -1 due to the symmetry and asymmetry of the COO - group in the pure sodium alginate film (b), respectively, are at 1603 and 1427 cm -1 in the insoluble calcium alginate film (a) obtained through a crosslinking reaction. You can see that it has been moved to 1 . It can be confirmed that the above phenomenon occurs equally in a film in which 20 wt% of octadecane is phase separated. Meanwhile, in the case of a film in which octadecane is phase separated, peaks at the 2912-2920 and 2848-2852 cm -1 positions due to the CH stretching vibration of octadecane, which did not appear in the pure sodium alginate film (b), clearly appear, This suggests that the film in which octadecane is phase-separated contains a complex of octadecane composed of a large number of methyl and CH of methylene groups.
이하, 첨부한 도면 및 실시예들을 참조하여 본 명세서가 청구하는 바에 대하여 더욱 자세히 설명한다. 다만, 본 명세서에서 제시하고 있는 도면 내지 실시예 등은 통상의 기술자에 의하여 다양한 방식으로 변형되어 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 본 발명에서의 기재사항은 본 발명을 특정 개시 형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 내지 대체물을 포함하고 있는 것으로 보아야 한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명을 통상의 기술자로 하여금 더욱 정확하게 이해할 수 있도록 돕기 위하여 제시되는 것으로서 실제보다 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다. Hereinafter, what the present specification claims will be described in more detail with reference to the accompanying drawings and examples. However, the drawings, examples, etc. presented in this specification can be modified in various ways by those skilled in the art to have various forms, and the description in the present invention does not limit the present invention to the specific disclosed form. Rather, it should be viewed as including all equivalents or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention. In addition, the attached drawings are presented to help those skilled in the art understand the present invention more accurately, and may be shown exaggerated or reduced compared to reality.
{실시예 및 평가}{Examples and Evaluation}
<실시예><Example>
실시예 1Example 1
1. 에멀전 제조1. Emulsion preparation
옥타데칸 함량이 20 wt%이 되도록 물 중에 분산시킨 용액에 계면활성제로서 소듐도데실설페이트(SDS)를 0.3 wt% 첨가한 후 초음파 장비(VC-750, 20 kHz, 750 W, Sonics & Materials, USA)를 이용하여 초음파 처리를 3 분 동안 수행하여 에멀전을 제조하였다. 0.3 wt% of sodium dodecyl sulfate (SDS) was added as a surfactant to a solution dispersed in water so that the octadecane content was 20 wt%, and then ultrasonic equipment (VC-750, 20 kHz, 750 W, Sonics & Materials, USA) was added. ) was used to prepare an emulsion by ultrasonication for 3 minutes.
2. 하이브리드 용액 제조2. Hybrid solution preparation
증류수에 알긴산나트륨을 넣어 3.7 wt%로 하여 60 ℃에서 60 분간 교반하여 알긴산 수용액을 제조하였다. 상기 제조된 알긴산 수용액에 상기 제조한 에멀전을 첨가하여 하이브리드 용액을 제조하였다. Sodium alginate was added to distilled water to make 3.7 wt% and stirred at 60°C for 60 minutes to prepare an alginic acid aqueous solution. A hybrid solution was prepared by adding the prepared emulsion to the prepared alginic acid aqueous solution.
3. 하이브리드 용액의 후처리3. Post-treatment of hybrid solution
상기 제조된 하이브리드 용액을 닥터나이프로 유리판 위에 필름 캐스팅한 후, 40 ℃, 5 wt% 농도의 염화칼슘 수용액에 5분간 침지하여 알긴산칼슘으로 응고 및 불용화시키고 진공 건조를 거쳐 옥타데칸이 알긴산 수지에 동시형태고정된 복합필름을 제조하였다. The prepared hybrid solution was cast as a film on a glass plate using a doctor's knife, then immersed in an aqueous solution of calcium chloride at 40°C and 5 wt% concentration for 5 minutes to coagulate and insolubilize it into calcium alginate, and then dry in a vacuum so that octadecane was simultaneously added to the alginate resin. A shape-fixed composite film was prepared.
실시예 2Example 2
초음파 처리 대신 호모제나이저(L5M-A, Silverson, USA)를 이용하여 7000 rpm으로 고속회전교반한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 하여 복합필름을 제조하였다(이하 실시예 2라 함).A composite film was prepared in the same manner as Example 1, except that high-speed rotation was stirred at 7000 rpm using a homogenizer (L5M-A, Silverson, USA) instead of ultrasonic treatment (hereinafter referred to as Example 2).
비교예 1Comparative Example 1
초음파 처리 대신 호모제나이저(L5M-A, Silverson, USA)를 이용하여 4000 rpm으로 고속회전교반한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 하여 복합필름을 제조하였다(이하 비교예 1이라 함).A composite film was prepared in the same manner as in Example 1, except that high-speed rotation was stirred at 4000 rpm using a homogenizer (L5M-A, Silverson, USA) instead of ultrasonic treatment (hereinafter referred to as Comparative Example 1).
비교예 2Comparative Example 2
증류수에 알긴산나트륨을 넣어 3.7 wt%로 하여 60 ℃에서 60 분간 교반하여 알긴산 수용액을 제조한 후, 상기 알긴산 수용액을 유리판 위에 필름 캐스팅한 후, 40 ℃, 5 wt% 농도의 염화칼슘 수용액에 5분간 침지하여 알긴산칼슘으로 응고 및 불용화시키고 진공 건조를 거쳐 옥타데칸이 알긴산 수지에 동시형태고정된 복합필름을 제조하였다(이하 비교예 2라 함).Add sodium alginate to distilled water to make it 3.7 wt% and stir at 60°C for 60 minutes to prepare an aqueous alginic acid solution. Then, the alginate aqueous solution was cast as a film on a glass plate and then immersed in an aqueous calcium chloride solution of 5 wt% at 40°C for 5 minutes. This was coagulated and insolubilized with calcium alginate and vacuum dried to prepare a composite film in which octadecane was simultaneously fixed to the alginate resin (hereinafter referred to as Comparative Example 2).
비교예 3Comparative Example 3
시판 중인 마이크로캡슐(insilico사 제품)을 이용하여, 상기 마이크로캡슐 내부에 옥타데칸이 20 wt%가 되도록 담지시켜, 캡슐화된 상전이물질을 제조하였다.Using commercially available microcapsules (manufactured by Insilico), 20 wt% of octadecane was supported inside the microcapsules to prepare an encapsulated phase change material.
증류수에 알긴산나트륨을 넣어 3.7 wt%로 하여 60 ℃에서 60 분간 교반하여 알긴산 수용액을 제조한 후, 상기 알긴산 수용액에 상기 캡슐화된 상전이물질을 첨가하여 혼합한 후, 상기 혼합물을 유리판 위에 필름 캐스팅한 후, 40 ℃, 5 wt% 농도의 염화칼슘 수용액에 5분간 침지하여 알긴산칼슘으로 응고 및 불용화시키고 진공 건조를 거쳐 캡슐화된 옥타데칸이 알긴산 수지에 고정된 복합필름을 제조하였다(이하 비교예 3이라 함).Add sodium alginate to distilled water to make 3.7 wt% and stir at 60°C for 60 minutes to prepare an alginic acid aqueous solution. Then, add the encapsulated phase transfer material to the alginic acid aqueous solution and mix it, then film cast the mixture on a glass plate. , immersed in an aqueous solution of calcium chloride at 5 wt% at 40°C for 5 minutes to coagulate and insolubilize calcium alginate and dry in vacuum to prepare a composite film in which encapsulated octadecane was fixed to alginate resin (hereinafter referred to as Comparative Example 3). ).
<평가><Evaluation>
1. 상전이물질 마이셀 직경 크기 평가1. Evaluation of phase transition material micelle diameter size
에멀전을 형성하는 상전이물질 마이셀의 직경을 광학현미경(optical microscope, ME600, Nikon, Japan)을 통해 분석하였다.The diameter of the phase transition material micelles forming the emulsion was analyzed using an optical microscope (ME600, Nikon, Japan).
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 상전이물질 마이셀의 광학현미경 사진이다. 보다 구체적으로 (a)는 실시예 1, (b)는 실시예 2, (c)는 비교예 1을 나타낸다. 도 6을 참조하면, 본 발명에 있어서 상기 상전이물질은 구형의 마이셀 형태를 나타내고 있는 것을 확인할 수 있으며, 초음파 처리(실시예 1)를 통해 제조된 상전이물질 마이셀의 직경이 고속교반 처리(실시예 2 및 비교예 1)를 통해 제조된 상전이물질 마이셀의 직경보다 작은 크기로 형성되는 것을 확인할 수 있다.Figure 6 is an optical microscope photograph of a phase change material micelle prepared according to an embodiment of the present invention. More specifically, (a) represents Example 1, (b) represents Example 2, and (c) represents Comparative Example 1. Referring to FIG. 6, it can be seen that the phase change material in the present invention has a spherical micelle shape, and the diameter of the phase change material micelles prepared through ultrasonic treatment (Example 1) is similar to that of the phase change material micelles prepared through high-speed stirring treatment (Example 2). It can be confirmed that the micelles are formed in a size smaller than the diameter of the phase change material micelles prepared through Comparative Example 1).
상기 상전이물질 마이셀의 구체적인 직경 크기를 평가하기 위하여 상기 도 3에 나타난 본 발명의 상전이물질 마이셀의 평균 직경은 하기 식을 이용하여 계산하였다. In order to evaluate the specific diameter size of the phase change material micelles, the average diameter of the phase change material micelles of the present invention shown in FIG. 3 was calculated using the following equation.
상기 식에서 Di는 측정된 마이셀의 직경, Xi는 Di의 직경을 가진 마이셀의 수 및 Dm은 마이셀의 평균직경이다. 상기 식을 통해 산출된 상전이물질 마이셀의 평균직경 분포를 도 7에 나타내었다. In the above equation, D i is the measured diameter of the micelle, X i is the number of micelles with a diameter of D i , and D m is the average diameter of the micelles. The average diameter distribution of the phase transition material micelles calculated through the above equation is shown in Figure 7.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 상전이물질 마이셀의 직경분포를 나타내는 그래프이다. 보다 구체적으로 빨간색 분포는 실시예 1, 주황색 분포는 실시예 2, 노란색 분포는 비교예 1을 나타낸다. 도 7을 참조하면, 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀의 직경은 초음파 처리(실시예 1)의 경우 평균 0.67 ㎛, 7000 rpm의 고속회전교반 처리(실시예 2)의 경우 평균 3.77 ㎛, 4000 rpm의 고속회전교반 처리(비교예 1)의 경우 6.11 ㎛로 나타나는 것을 확인할 수 있다. 다만, 비교예 1의 경우, 상전이물질 마이셀의 크기가 약 3 내지 12 ㎛로 넓은 범위에 걸쳐 나타나는 것을 확인할 수 있으므로, 상기 고속회전교반의 교반속도를 4000 rpm으로 하는 것은(상기 교반속도가 5000 rpm 미만) 상전이물질 마이셀의 크기를 10 ㎛ 이하로 제어함에 있어서 어려움이 있는 것을 시사한다. 또한 초음파 처리하는 것이 고속교반 처리하는 것에 비하여 훨씬 작은 크기의 마이셀을 형성하는 것을 확인할 수 있는데, 이는 초음파 처리를 함에 따라 캐비테이션 버블(cavitation bubble)이 일어나는 것에 기인한 결과일 수 있다. 상기 캐비테이션 버블이 생성, 성장 그리고 파괴될 때, 짧은 시간에 화학적 및 물리적 효과를 일으키는데에 충분한 에너지(5000 K, 1000 bar 수준)를 발산하게 되므로, 상술한 초음파 에너지가 고속교반 에너지보다 크기 때문에 보다 작은 마이셀을 형성할 수 있다.Figure 7 is a graph showing the diameter distribution of phase change material micelles prepared according to an embodiment of the present invention. More specifically, the red distribution represents Example 1, the orange distribution represents Example 2, and the yellow distribution represents Comparative Example 1. Referring to Figure 7, the diameter of the emulsion-type phase change material micelles was an average of 0.67 ㎛ in the case of ultrasonic treatment (Example 1), an average of 3.77 ㎛ in the case of high-speed rotation and agitation treatment at 7000 rpm (Example 2), and a high speed of 4000 rpm. In the case of rotational stirring treatment (Comparative Example 1), it can be confirmed that it is 6.11 ㎛. However, in the case of Comparative Example 1, it can be seen that the size of the phase transition material micelles appears over a wide range of about 3 to 12 ㎛, so the stirring speed of the high-speed rotation stirring is set to 4000 rpm (the stirring speed is 5000 rpm). This suggests that there is difficulty in controlling the size of the phase transition material micelles to 10 ㎛ or less. In addition, it can be seen that ultrasonic treatment forms micelles of a much smaller size compared to high-speed stirring treatment, which may be the result of cavitation bubbles occurring during ultrasonic treatment. When the cavitation bubble is created, grown, and destroyed, it emits enough energy (at the level of 5000 K, 1000 bar) to cause chemical and physical effects in a short period of time. Since the above-mentioned ultrasonic energy is greater than the high-speed stirring energy, a smaller Micelles can be formed.
2. 상전이물질 형상 평가2. Evaluation of phase transition material shape
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 복합재를 광학현미경 및 SEM으로 관찰한 것이다. 보다 구체적으로 (a-1)은 순수 알긴산칼슘 필름(비교예 2)의 광학현미경 사진, (a-2)는 순수 알긴산칼슘 필름(비교예 2)의 표면 SEM 사진, (a-3)은 순수 알긴산칼슘 필름(비교예 2)의 단면 SEM 사진, (b-1)은 초음파 처리를 통한 복합재(실시예 1)의 광학현미경 사진, (b-2)는 초음파 처리를 통한 복합재(실시예 1)의 표면 SEM 사진, (b-3)는 초음파처리를 통한 복합재(실시예 1)의 단면 SEM 사진, (c-1)는 고속회전교반을 통한 복합재(실시예 2)의 광학현미경 사진, (c-2)는 고속회전교반을 통한 복합재(실시예 2)의 표면 SEM 사진, (c-3)는 고속회전교반을 통한 복합재(실시예 2)의 단면 SEM 사진이다. 도 8을 참조하면, 순수 알긴산칼슘 필름에서는 구형의 마이셀 분산상이 보이지 않지만, 본 발명의 복합재에서는 구형의 마이셀 분산상이 뚜렷이 관찰됨으로써, 알긴산 매트릭스(고분자 수지)에 옥타데칸(상전이물질)의 동시형태고정이 잘 이루어졌음을 확인할 수 있다. 또한, 초음파 처리를 통한 복합재에서 구형의 마이셀 분산상은 고속회전교반 처리를 통한 복합재에서의 구형의 마이셀 분산상과 비교했을 때에, 보다 작은 크기로 형태고정이 이루어졌음을 확인할 수 있다. Figure 8 shows a composite material manufactured according to an embodiment of the present invention observed with an optical microscope and SEM. More specifically, (a-1) is an optical microscope image of a pure calcium alginate film (Comparative Example 2), (a-2) is an SEM image of the surface of a pure calcium alginate film (Comparative Example 2), and (a-3) is a pure calcium alginate film (Comparative Example 2). Cross-sectional SEM image of the calcium alginate film (Comparative Example 2), (b-1) is an optical microscope image of the composite material (Example 1) through ultrasonic treatment, (b-2) is a composite material (Example 1) through ultrasonic treatment. SEM image of the surface, (b-3) is a cross-sectional SEM image of the composite material (Example 1) through ultrasonic treatment, (c-1) is an optical microscope image of the composite material (Example 2) through high-speed rotational stirring, (c) -2) is a surface SEM photograph of the composite material (Example 2) through high-speed rotation agitation, and (c-3) is a cross-sectional SEM photograph of the composite material (Example 2) through high-speed rotation agitation. Referring to Figure 8, the spherical micelle dispersed phase is not visible in the pure calcium alginate film, but the spherical micelle dispersed phase is clearly observed in the composite material of the present invention, thereby simultaneously fixing the shape of octadecane (phase transfer material) in the alginate matrix (polymer resin). You can confirm that this was done well. In addition, it can be confirmed that the shape of the spherical micelle dispersed phase in the composite through ultrasonic treatment was fixed to a smaller size compared to the spherical micelle dispersed phase in the composite through high-speed rotation and stirring treatment.
추가적으로 도 8의 (b-3) 및 (c-3)을 참조하면, 필름 단면의 마이셀 분산상이 구형이 아닌 납작한 원반(disk)형으로 나타나는 것을 확인할 수 있는데, 이는 고분자 수지를 이온 가교를 통해 고화시킬 때, 용매로 사용된 물이 가교 결합으로 인해 계 외로 빠져나가면서 상기 복합재가 두께 방향으로 심한 변형력을 받게 된 결과로 추측할 수 있다. 이는 상전이물질 마이셀의 도메인 크기가 1 ㎛ 이하의 매우 작은 경우에도 동일하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.Additionally, referring to (b-3) and (c-3) of Figure 8, it can be seen that the micelle dispersed phase in the cross section of the film appears in the shape of a flat disk rather than a sphere, which is due to solidification of the polymer resin through ionic cross-linking. It can be assumed that this is the result of the composite being subjected to severe strain in the thickness direction as water used as a solvent escapes out of the system due to cross-linking. This can be confirmed to be the same even when the domain size of the phase transition material micelle is very small, less than 1 ㎛.
상술한 고분자 수지를 가교 결합시키는 과정에서 상전이물질 마이셀의 도메인 형상의 변화를 도 9에 도시하였다. 도 9는 본 발명의 복합재에 포함된 상전이물질 마이셀의 형상의 변화를 설명하는 그림이다. 도 9를 참조하면, 하이브리드 용액 내 상전이물질 마이셀은 구형의 형태를 유지하고 있으나, 고분자 수지의 가교 결합에 따라 용매(물)이 계 외로 빠르게 확산되고, 상기 하이브리드 용액이 급격히 응고됨에 따라 필름이 형성됨과 동시에 필름 표면에 두께 방향으로의 변형력이 가해지는 것을 확인할 수 있다. 상기 변형력에 의해 계 내의 상전이물질 마이셀은 필름 표면과 평행한 원반형(disc)으로 고정될 수 있다. The change in domain shape of the phase transfer material micelles during the process of crosslinking the above-described polymer resin is shown in Figure 9. Figure 9 is a diagram explaining the change in shape of the phase change material micelles included in the composite material of the present invention. Referring to Figure 9, the phase transition material micelles in the hybrid solution maintain a spherical shape, but the solvent (water) quickly diffuses out of the system due to crosslinking of the polymer resin, and the hybrid solution rapidly solidifies, forming a film. At the same time, it can be seen that a strain in the thickness direction is applied to the film surface. By the strain, the phase change material micelles in the system can be fixed in a disk shape parallel to the film surface.
3. 상전이물질을 포함하는 복합재의 잠열효율 평가3. Evaluation of latent heat efficiency of composites containing phase transition materials
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 복합재의 용융잠열 특성을 나타낸 그래프이다. 도 10을 참조하면, 순수 옥타데칸(pure octadecane)이 가장 큰 용융잠열을 가지는 것을 확인할 수 있고, 상전이물질 마이셀 직경이 약 0.67 ㎛를 갖는 실시예 1에서 가장 낮은 용융잠열을 가지는 것을 확인할 수 있다. Figure 10 is a graph showing the latent heat of melt characteristics of a composite manufactured according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 10, it can be seen that pure octadecane has the highest latent heat of melting, and that Example 1, which has a phase transfer material micelle diameter of about 0.67 ㎛, has the lowest latent heat of melting.
표 1은 동일한 상전이물질 함량을 갖는 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 3의 잠열효율의 정량적 수치를 나타낸 것이다.Table 1 shows the quantitative values of latent heat efficiency of Example 1, Example 2, and Comparative Example 3 having the same phase transition material content.
우선 표 1의 실시예 2 및 비교예 3을 참조하면, 상전이물질 마이셀 형성을 통하여 복합재를 제조했을 때(실시예 2)가, 상전이물질을 캡슐화하여 복합재를 제조했을 때(비교예 3)에 비해 높은 잠열 효율을 가지는 것을 확인할 수 있다. 이는 상기 상전이물질 마이셀 형성을 통하여 제조된 복합재의 경우 상기 상전이물질을 캡슐화하기 위한 열경화성 외피 재료의 형상 안정화 과정이 필요하지 않기 때문에, 실시예 2에서 더 높은 잠열효율을 나타내는 것으로 추측할 수 있다. First, referring to Example 2 and Comparative Example 3 in Table 1, when the composite was manufactured through the formation of phase change material micelles (Example 2), compared to when the composite was manufactured by encapsulating the phase change material (Comparative Example 3). It can be confirmed that it has high latent heat efficiency. This can be assumed to show a higher latent heat efficiency in Example 2 because the composite manufactured through the formation of micelles of the phase change material does not require a shape stabilization process of the thermosetting shell material to encapsulate the phase change material.
또한, 표 1에 나타난 실시예 1과 실시예 2을 비교하면, 마이셀 직경이 작을수록 잠열효율이 낮은 것을 확인할 수 있다. 이는 옥타데칸 분산상의 크기가 커질수록 열이 실제 옥타데칸의 결정 내부까지 전달되는 시간이 길어지는 것에 기인한 것이라 추측할 수 있다.Additionally, comparing Example 1 and Example 2 shown in Table 1, it can be seen that the smaller the micelle diameter, the lower the latent heat efficiency. This can be assumed to be due to the fact that as the size of the octadecane dispersed phase increases, the time it takes for heat to actually transfer to the inside of the octadecane crystal becomes longer.
본 발명의 상전이물질을 포함하는 복합재 및 이의 제조 방법은 초음파 처리를 통하여 상전이물질의 도메인크기를 10 ㎛ 이하로 제조할 수 있다.The composite material containing the phase change material of the present invention and its manufacturing method can produce a domain size of the phase change material of 10 ㎛ or less through ultrasonic treatment.
또한 본 발명의 상전이물질을 포함하는 복합재 및 이의 제조 방법은 상전이물질을 캡슐화 공정없이 고분자 수지 내에 고정시킬 수 있어, 캡슐화 공정을 위한 추가적인 비용을 억제할 수 있다.In addition, the composite material containing the phase change material of the present invention and its manufacturing method can fix the phase change material in the polymer resin without an encapsulation process, thereby suppressing additional costs for the encapsulation process.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations will be possible to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be construed as being included in the scope of rights of the present invention.
Claims (14)
상기 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀을 고분자 수지와 혼합하여 하이브리드 용액을 형성하는 단계; 및
상기 하이브리드 용액을 후처리하는 단계;를 포함하는, 복합재의 제조 방법.Processing the phase change material with ultrasonic waves or high-speed rotation to form emulsion-type phase change material micelles;
Mixing the emulsion-type phase change material micelles with a polymer resin to form a hybrid solution; and
Post-processing the hybrid solution; Method for producing a composite material, including.
상기 상전이물질 마이셀의 직경은 0.1 내지 10 ㎛인, 복합재의 제조 방법.According to claim 1,
A method for producing a composite material, wherein the phase change material micelles have a diameter of 0.1 to 10 ㎛.
상기 상전이물질 마이셀은 상기 하이브리드 용액 내에서도 형태의 변화 없이 구형의 마이셀 형태를 유지하는 것을 특징으로 하는, 복합재의 제조 방법.According to claim 1,
A method of manufacturing a composite material, characterized in that the phase change material micelles maintain a spherical micelle shape without change in shape even in the hybrid solution.
상기 복합재 100 중량%에 대하여, 상기 상전이물질은 1 내지 50 중량%로 포함되는 것인, 복합재의 제조 방법.According to claim 1,
A method of producing a composite material, wherein the phase change material is included in an amount of 1 to 50 weight% based on 100 weight% of the composite material.
상기 상전이물질은 n-테트라데칸, n-펜타데칸, n-헥사데칸, n-헵타데칸, n-옥타데칸, n-노나데칸, n-이코산, n-도코산, n-테트라코산, n-헥사코산, n-옥타코산 및 n-트리아콘탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 유기계 상전이물질인, 복합재의 제조 방법.According to claim 1,
The phase transfer material is n-tetradecane, n-pentadecane, n-hexadecane, n-heptadecane, n-octadecane, n-nonadecane, n-icosane, n-docosane, n-tetracosane, n - A method of producing a composite material, which is one or more organic phase transition materials selected from the group consisting of hexacosane, n-octacosane, and n-triacontane.
상기 고분자 수지는 N-알킬아미드계 고분자, N-이소프로필아크릴아미드계 고분자, 설포메틸화아크릴아미드계 고분자, N-디메틸아미노프로필메타크릴아미드계 고분자, 폴리알킬아크릴아미드계 고분자, 알긴산, 알긴산나트륨, 알긴산암모늄, 폴리에틸렌이민, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 히드록시에틸메틸셀룰로오스, 폴리아크릴산나트륨, 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈, 카르복시비닐 폴리머, 전분, 젤라틴, 한천, 펙틴, 글루코만난, 잔탄 검, 로커스트콩 검, 카라기난 검, 구아 검 및 젤란 검으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 수용성 고분자인, 복합재의 제조 방법.According to claim 1,
The polymer resin includes N-alkylamide-based polymers, N-isopropylacrylamide-based polymers, sulfomethylated acrylamide-based polymers, N-dimethylaminopropyl methacrylamide-based polymers, polyalkylacrylamide-based polymers, alginic acid, sodium alginate, Ammonium alginate, polyethyleneimine, carboxymethylcellulose, hydroxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, sodium polyacrylate, polyethylene glycol, polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, poly Method for producing a composite material, which is one or more water-soluble polymers selected from the group consisting of vinylpyrrolidone, carboxyvinyl polymer, starch, gelatin, agar, pectin, glucomannan, xanthan gum, locust bean gum, carrageenan gum, guar gum and gellan gum. .
상기 상전이물질을 초음파 또는 고속회전교반 처리하여 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀을 형성하는 단계는 수계 분산체 상태의 상기 상전이물질에 계면활성제를 첨가하는 단계를 포함하는 것인, 복합재의 제조 방법.According to claim 1,
The step of forming emulsion-type phase change material micelles by subjecting the phase change material to ultrasonic waves or high-speed rotational agitation includes adding a surfactant to the phase change material in an aqueous dispersion state.
상기 계면활성제는 소듐도데실설페이트, 소르비탄에스터(소르비탄지방산에스터), 폴리옥시에틸렌스테아레이트, 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스터, 폴리옥시에틸렌 캐스터 오일 유도체, 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴록사머, 글리세릴모노올레이트, 도큐세이트소듐, 세트리마이드, 벤질벤조에이트, 벤즈알코늄클로라이드, 벤즈에토늄클로라이드, 하이프로멜로스, 및 트리에틸시트레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 계면활성제인, 복합재의 제조 방법.According to claim 7,
The surfactant is sodium dodecyl sulfate, sorbitan ester (sorbitan fatty acid ester), polyoxyethylene stearate, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene castor oil derivative, polyoxyethylene alkyl ether, poloxamer, glycerin. A composite material that is one or more surfactants selected from the group consisting of lyl monooleate, docusate sodium, cetrimide, benzyl benzoate, benzalkonium chloride, benzethonium chloride, hypromellose, and triethyl citrate. Manufacturing method.
상기 상전이물질은 상기 고분자 수지에 동시형태고정화(in situ shape-stabilization) 방법으로 도입되는 것인, 복합재의 제조 방법.According to claim 1,
A method of manufacturing a composite material, wherein the phase change material is introduced into the polymer resin by an in situ shape-stabilization method.
상기 하이브리드 용액을 후처리하는 단계는 상기 하이브리드 용액에 포함된 상기 고분자 수지를 서로 가교 결합시키는 단계를 포함하는 것인, 복합재의 제조 방법.According to claim 1,
The step of post-treating the hybrid solution includes cross-linking the polymer resins included in the hybrid solution to each other.
상기 가교 결합된 고분자 수지는 불용성 고분자 수지인 것을 특징으로 하는, 복합재의 제조 방법.According to claim 10,
A method of producing a composite material, characterized in that the cross-linked polymer resin is an insoluble polymer resin.
상기 에멀전은 수중유(oil-in-water) 에멀전인, 복합재의 제조 방법.According to claim 1,
A method of producing a composite material, wherein the emulsion is an oil-in-water emulsion.
상기 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀을 고분자 수지와 혼합하여 하이브리드 용액을 형성하는 단계; 및
상기 하이브리드 용액을 후처리하는 단계;를 포함하는 제조 방법에 따라 제조된, 복합재.Processing the phase change material with ultrasonic waves or high-speed rotation to form emulsion-type phase change material micelles;
Mixing the emulsion-type phase change material micelles with a polymer resin to form a hybrid solution; and
A composite material manufactured according to a manufacturing method comprising the step of post-treating the hybrid solution.
상기 에멀전 형태의 상전이물질 마이셀의 직경이 작을수록 상기 복합재의 용융잠열이 작아지는 것을 특징으로 하는, 복합재.According to claim 13,
A composite material, characterized in that the smaller the diameter of the emulsion-type phase change material micelles, the smaller the latent heat of melting of the composite material.
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