나노입자 합성의 적절한 관리는 광물 콜로이드의 크기 제어와 안정성뿐만 아니라 유기 코팅과의 호환성을 보장하는 데도 중요합니다. 산업용 모든 종류의 코팅과 호환되고 효율적인 범용 UV 흡수 광물 첨가제는 상류에서 이 목표를 달성함으로써, 세륨 산화물의 주요 기능(예: UV 흡수)의 영구적인 효과와 나노 스케일의 물리적 효과(스크래치 저항, 강도, 소수성 등)를 단 1 wt% 농도에서도 누릴 수 있습니다.

이러한 결과는 나노기술이 목재 건축의 내구성을 향상시켜 우리의 일상생활을 개선하고, 코팅 산업에 큰 변화를 주지 않으면서 유지 보수를 줄일 수 있음을 보여줍니다.

CrownRe는 무기화학(희토류, 실리카, 지르코늄, 티타늄) 분야의 전문 지식을 바탕으로 10년 이상 나노입자 시스템(입자 크기 5~100nm)을 정기적으로 개발해 왔습니다. 적용 분야는 타이어와 화장품, 플라스틱과 코팅, 촉매/필트레이션 등 다양합니다. 이 지식은 특히 목재 코팅에 사용되는 유기 투명 코팅 기술에 적용되었습니다.

세륨 산화물 나노입자는 목재 코팅 산업의 고성능 분야의 성능 요구를 충족시키는 특성을 가지고 있습니다.

일반적으로 알려진 바와 같이, 나노입자로 구성된 재료나 조성을 "나노물질"이라고 합니다. 이 나노입자의 전형적인 크기는 100 nm 이하입니다.

이 논문에서 사용된 정의에 따르면, 나노물질은 호스트 매트릭스(예: 폴리머, 코팅, 화장품 제형 등)에 나노입자를 분산시킨 것입니다. 이 논문에서는 주로 크기가 약 10 nm인 1차 나노입자에 대해 논의합니다. 나노입자의 크기와 표면 관리는 중요하며, 이를 통해 취급과 배합을 용이하게 합니다.

세륨 산화물 나노입자

현재 세륨 산화물은 주로 디젤 엔진의 촉매 분야와 화학 및 기계 연마(CMP)에서 널리 사용되고 있습니다. 그러나 세륨 산화물은 그 광학적 특성과 자외선(UV) 필터링 능력으로도 잘 알려져 있습니다. CrownRe의 전문 지식을 통해 입자 크기 5nm에서 100nm까지의 크기 제어가 가능합니다. 직경 10nm의 세륨 산화물 나노입자의 안정한 졸을 얻을 수 있으며, 이 졸은 완전히 투명한 액체로 보입니다.

세륨 산화물 나노입자는 작지만 매우 효과적인 UV 필터링을 제공합니다. 이론에 따르면, 세륨 산화물은 약 370nm에서 UV 차단 임계값을 나타내며, 이는 나노 티타늄 산화물과 유사합니다. 세륨 산화물과 티타늄 산화물은 둘 다 반도체이며, UV 흡수 메커니즘은 동일합니다.

티타늄 산화물의 경우, 이 홀과 전자는 입자의 표면으로 이동하여 산소, 물, 하이드록실과 반응하여 프리 라디칼을 형성합니다. 이를 "광촉매 작용"이라고 합니다.

반면 세륨 산화물은 UV를 흡수해도 광활성을 가지지 않습니다. 세륨 산화물의 결합은 더 이온성이 높아 전자와 홀이 표면으로 이동하기 전에 다시 결합하기 쉬우므로 프리 라디칼의 생성이 없습니다. 따라서 세륨 산화물은 광촉매 효과를 나타내지 않습니다.

또한, 세륨 산화물은 가시광 스펙트럼(400~800nm)에서의 투명성이 티타늄 산화물보다 높습니다.

코팅 기술에의 응용

목재는 살아있는 재료로서 보호가 필요합니다. 이러한 요구를 충족시키기 위해, 특히 미적 측면과 내구성 면에서, 코팅 산업은 고품질의 제품을 사용합니다. 세륨 산화물 나노입자는 특정 화학 처리에 의해 코팅 제형에 적절히 분산되어, 유기 자외선(UV) 흡수제와 광물 첨가제의 이점을 결합합니다. 세륨 산화물 나노입자는 UV 흡수 기능의 내구성을 보장하고, 현재 목재 기술에서 사용되는 유기 바인더의 경도와 강도를 향상시킵니다. 나노입자는 빛을 산란시키지 않으므로 코팅은 투명성을 유지합니다.

실험

표준 목재 코팅 제형과 용매 또는 수성 나노 세륨 산화물 분산액을 단순히 혼합하여, 수성 및 유기 목재 스테인 제형을 준비했습니다. 수성 시스템은 아크릴-폴리우레탄 분산액이며, 유기 용매계 제형은 알키드 수지입니다. 코팅은 소나무 패널에 브러시로 도포했습니다.