KR102115751B1 - Foam material distributed evenly and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소나노튜브가 전부분에 고르게 분산된 폼 소재 및 그 제조방법으로 탄소나노튜브가 폼 전체에 고르게 분산되어 제품의 전기전도성이 균일하며, 경량화가 유지되어 정전기 방지, 전자파 차폐, 군사용 레이더흡수체, 진동ㆍ소리 흡수 등의 기능을 갖는 부품을 만들어 우주항공, 건축 내장재, 수송 기계, 군사용도 등의 다양한 용도로 활용이 가능하다.The present invention is a foam material in which carbon nanotubes are evenly distributed over all parts and a method of manufacturing the carbon nanotubes evenly distributed throughout the foam so that the electrical conductivity of the product is uniform and light weight is maintained to prevent static electricity, shield electromagnetic waves, and military radar It can be used for various purposes such as aerospace, building interior materials, transportation machinery, and military applications by making parts with functions such as absorbers, vibration and sound absorption.

Description

탄소나노튜브가 고르게 분산된 폼 소재 및 그 제조방법{FOAM MATERIAL DISTRIBUTED EVENLY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Foam material with evenly distributed carbon nanotubes and its manufacturing method {FOAM MATERIAL DISTRIBUTED EVENLY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 탄소나노튜브(CNT, carbon nanotube)가 고르게 분산된 폼에 관한 것이다.The present invention relates to a foam in which carbon nanotubes (CNTs) are evenly dispersed.

구체적으로는 우레탄(urethane), 에폭시(epoxy) 등의 기초소재와 경화성 소재 등에 혼입하고 발포(foaming)하여 탄소나노튜브가 고르게 분산된 폼 소재 및 그 제조방법에 관한 것이다.Specifically, it relates to a foam material in which carbon nanotubes are evenly dispersed by mixing and foaming a base material such as urethane or epoxy and a curable material, and a method for manufacturing the same.

탄소소재는 소재의 모양에 따라 플러렌(Fullerene), 탄소나노튜브, 그래핀(Graphene), 흑연(graphite) 등이 있다.Carbon materials include fullerene, carbon nanotubes, graphene, and graphite depending on the shape of the material.

그 중에서 탄소나노튜브는 1개의 탄소 원자가 3개의 다른 탄소 원자와 결합한 육각형 벌집 모양의 흑연 면이 나노크기의 직경으로 둥글게 말린 형태를 갖고 있다.Among them, the carbon nanotube has a hexagonal honeycomb-shaped graphite surface in which one carbon atom is combined with three other carbon atoms, and is rounded to a nano-sized diameter.

또한, 탄소나노튜브는 말려진 형태에 따라 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT, Single Wall Carbon NanoTube), 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT, Multiple Wall Carbon NanoTube) 및 다발형 탄소나노튜브로 구분할 수 있다.In addition, the carbon nanotubes may be classified into single wall carbon nanotubes (SWCNTs), multi-wall carbon nanotubes (MWCNTs), and multi-walled carbon nanotubes according to the dried form.

이러한 탄소나노튜브는 강철의 1,000배에 달하는 강도, 구리보다 뛰어난 전기전도성, 다이아몬드와 동등한 열전도도를 보유하고 있으며, 물성이 뛰어나 다양한 물질의 첨가제로 응용되고 있으며, 정전기 방지, 전자파 차폐, 레이더파 흡수, 차음, 방음, 방열 등의 기능성이 필요한 제품의 소재로 사용되며, 전기 분야, 전자 분야, 자동차 분야, 항공기 분야, 스포츠용품 분야 및 군사 분야 등 다양한 분야에 쓰이고 있는 소재이다.These carbon nanotubes have a strength of 1,000 times that of steel, superior electrical conductivity than copper, and thermal conductivity equivalent to diamond, and have excellent physical properties and are used as additives for various materials, preventing static electricity, shielding electromagnetic waves, and absorbing radar waves It is used as a material for products that require functionality such as sound insulation, sound insulation, and heat dissipation, and is used in various fields such as the electric field, electronic field, automobile field, aircraft field, sports goods field, and military field.

특히 탄소나노튜브는 뛰어난 강도 및 탄성으로 인해 상당한 주목을 받고 있으나, 나노사이즈 직경과 마이크로 사이즈의 길이를 가지는 탄소나노튜브들은 서로 달라붙는 반데르발스 힘(van der Waals force)에 의해 분산이 어려워 상업화 제품 적용이 매우 힘든 소재이다.In particular, carbon nanotubes have attracted considerable attention due to their excellent strength and elasticity, but carbon nanotubes having nano-sized diameters and micro-sized lengths are difficult to disperse due to sticking van der Waals force and commercialization. It is a material that is very difficult to apply.

폼(foam)은 다양한 형태의 소재 중에서 경량에 사용되는 소재로 여러 기능을 첨가한 기술의 발달이 되고 있으며, 의복 용구, 건축ㆍ자동차 내장재, 완구 등에 많이 쓰이고 있다.Foam is a material that is used for light weight among various types of materials, and has been developed with technology that adds various functions, and is widely used in clothing equipment, interior materials for construction and automobiles, and toys.

최근에는 전자기기의 다양화와 더불어 복합소재 기술이 발전됨에 따라 탄소나노튜브, 카본 블랙, 금속 등을 폼에 내재화하여 정전기 방지, 전자파차계, 군사용 레이더파 흡수제, 진동ㆍ소리 흡수 등의 기능성을 추가하는 시도가 이루어지고 있다.Recently, with the diversification of electronic devices and the development of composite material technology, carbon nanotubes, carbon black, metal, etc. are internalized in the foam to add functionality such as antistatic, electromagnetic wave meter, military radar wave absorber, and vibration / sound absorber. An attempt is being made.

본 발명의 배경기술이 되는 선행문헌으로 일본 공개특허공보 특개2005-521782호(이하, '선행문헌 1'), 대한민국 등록특허공보 제10-1182723호(이하 '선행문헌 2'), 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0079470호(이하 '선행문헌 3') 및 일본 공개특허공보 특개2008-1866호(이하 '선행문헌 4')가 있다.Japanese Patent Application Publication No. 2005-521782 (hereinafter referred to as 'Prior Document 1'), Korean Registered Patent Publication No. 10-1182723 (hereinafter referred to as 'Prior Document 2'), and Korean Patent Publication Publication No. 10-2011-0079470 (hereinafter referred to as 'Prior Document 3') and Japanese Patent Application Publication No. 2008-1866 (hereinafter referred to as 'Prior Document 4').

선행문헌 1은 도전성 폴리머 폼 및 탄성중합체 및 그 제조방법으로 전자 차폐 및 정전기 방지를 위한 도전성 폴리머 폼과 탄소나노튜브가 혼합된 조성물에 관한 것이다.Prior Art Document 1 relates to a composition in which a conductive polymer foam and an elastomer and a conductive polymer foam and carbon nanotubes for preventing static electricity are mixed with the manufacturing method thereof.

선행문헌 2는 탄소나노튜브가 균일하게 분산된 전도성 폴리우레탄 수지 복합체의 제조방법으로 탄소나노튜브를 물리적 분산하여 폴리올에 분산시키고, 디이소시아네이트 화합물과 반응시켜 폴리우레탄 수지 복합체를 제조하는 방법에 관한 것이다.Prior Art Document 2 is a method for producing a conductive polyurethane resin composite in which carbon nanotubes are uniformly dispersed, and relates to a method for preparing a polyurethane resin composite by physically dispersing carbon nanotubes and dispersing them in a polyol and reacting with a diisocyanate compound. .

선행문헌 1 및 2 발명은 탄소나노튜브가 폴리머 폼 전부분에 분산되지 않고 가장자리 부분에만 몰리는 현상으로 인해 사용자가 원하는 품질과 기능의 폼 소재로 제조하기 어렵다.In the prior arts 1 and 2, the carbon nanotubes are not dispersed in all of the polymer foam, but are concentrated on only the edge, making it difficult to manufacture the foam material of the quality and function desired by the user.

또한, 선행문헌 2 발명은 탄소나노튜브가 포함된 폴리우레탄 수지를 필름으로 형성하고 있어 표면저항이 일정하나, 입체적인 폼 상태로 형성되었을 때 내부와 표면의 표면저항이 일정하기 어렵다.In addition, the prior art document 2 invention is formed of a polyurethane resin containing carbon nanotubes as a film, so that the surface resistance is constant, but when formed in a three-dimensional foam state, the surface resistance of the inside and the surface is difficult to be constant.

선행문헌 3은 폴리우레탄 폼-탄소나노튜브 복합체 및 이의 제조방법으로 폴리우레탄 및 니켈코팅 탄소섬유가 첨가된 탄소나노튜브를 포함하여 전기전도도를 형상시키는 복합체 제조방법에 관한 것이다.Prior Document 3 relates to a polyurethane foam-carbon nanotube composite and a method of manufacturing a composite to form electrical conductivity, including carbon nanotubes to which polyurethane and nickel-coated carbon fibers are added, as a method for manufacturing the same.

선행문헌 3 발명은 폼 시편을 일정크기로 잘라서 전기전도도를 측정하고 있으나, 저항을 줄이기 위하여 탄소섬유에 금속을 코팅하여 사용하고 있으나, 이는 무게가 무거워져 경량화가 필요한 제품에 적용이 힘들거나, 어렵다.Prior Art Document 3 The invention was used to measure the electrical conductivity by cutting a foam specimen to a certain size, but to reduce the resistance, carbon fiber is coated with a metal, but this is difficult or difficult to apply to products requiring weight reduction due to heavy weight. .

선행문헌 4는 폴리우레탄 시트 및 그 제조방법으로 탄소나노튜브가 수지 내부에 분산된 폴리우레탄 시트를 제조하는 방법에 관한 것이다.Prior Art Document 4 relates to a method for manufacturing a polyurethane sheet and a polyurethane sheet in which carbon nanotubes are dispersed in a resin by the manufacturing method.

선행문헌 4 발명도 폼 소재의 점도 증가로 인하여 탄소나노튜브의 함량 제한으로 경량화가 힘들어 시트를 제조하여 폼 소재에 사용하고 있어 공정상의 비용이 증가되고, 용도 사용에 한계가 있다.Prior Art 4 The invention also produced a sheet because it is difficult to reduce the weight of carbon nanotubes due to the increase in the viscosity of the foam material, thereby increasing the cost in the process and limiting the use of the material.

<선행기술문헌><Prior Art Document>

(선행문헌 1) 일본 공개특허공보 특개2005-521782호(Prior Art 1) Japanese Patent Application Publication No. 2005-521782

(선행문헌 2) 대한민국 등록특허공보 제10-1182723호(Prior Art 2) Republic of Korea Patent Publication No. 10-1182723

(선행문헌 3) 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0079470호(Prior Art 3) Republic of Korea Patent Publication No. 10-2011-0079470

(선행문헌 4) 일본 공개특허공보 특개2008-1866호(Prior Art 4) Japanese Patent Application Publication No. 2008-1866

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존의 방식으로 탄소나노튜브를 폼 소재에 분산하면, 전부분에 탄소나노튜브가 균일하게 분산되지 않고 가장자리 부분으로만 몰리는 현상이 생겨 이에 대한 문제를 해결하여 폼 소재 전부분에 탄소나노튜브가 고르게 분산되는 폼 소재를 제조하는 기술을 제공하고자 한다.The present invention is to solve the problems of the prior art, and when the carbon nanotubes are dispersed in a foam material in a conventional manner, carbon nanotubes are not uniformly dispersed in all parts, and the phenomenon occurs only in the edge portion. By solving the problem, we intend to provide a technology for manufacturing a foam material in which carbon nanotubes are evenly distributed throughout the foam material.

또한, 본 발명은 탄소나노튜브의 점도를 낮추어 폼 소재에 탄소나노튜브를 종래기술보다 50~100% 더 많이 충전시켜 가벼우면서도 높은 전기전도성을 갖는 폼 소재를 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a foam material having a light and high electrical conductivity by filling the foam material with 50 to 100% more than the prior art by lowering the viscosity of the carbon nanotube.

나아가, 본 발명으로 제조된 폼 소재는 높고 균일한 전기전도성 가짐으로 정전기 방지, 전자파 차폐, 군사용 레이더흡수체, 진동ㆍ소리 흡수 등의 특수기능성을 보유한 폼 제품을 제공할 수 있다.Furthermore, the foam material produced by the present invention can provide a foam product having special functions such as antistatic, electromagnetic wave shielding, military radar absorbers, and vibration / sound absorption due to its high and uniform electrical conductivity.

더 나아가, 본 발명은 탄소나노튜브를 폼 소재에 가장 효율적으로 분산 적용함으로써 기존의 한계성을 가진 폼 소재와는 다르게 다양한 첨단소재로서의 응용활용을 가능하게 하며 이에 따른 시너지효과로 여러 분야에 적용을 가능하게 함으로서 전기전도성을 갖는 경량 소재로서 우주 항공, 수송 기계, 건축, 군사용 등의 새로운 용도에 적용이 가능하게 한다.Furthermore, the present invention enables the application of carbon nanotubes to foam materials most efficiently by applying them as a variety of high-tech materials, unlike the foam materials with existing limitations. This makes it possible to be applied to new applications such as aerospace, transportation machinery, construction, and military as lightweight materials with electrical conductivity.

나아가 최근 각광을 받고 있는 드론(drone), 경량 항공기, 무인비행기, 헬리콥터, 무선전파로 조종할 수 있는 자동차나 비행체 등에 다양하게 활용하는 것을 목적으로 한다.Furthermore, it aims to be used in a variety of drones, lightweight aircraft, unmanned aerial vehicles, helicopters, and vehicles and vehicles that can be controlled by radio waves.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 기초소재로 폴리프로필렌 글리콜(PPG), 폴리에틸렌글리콜(PEG) 또는 폴리테트라메틸렌에테르 글리콜(PTMEG) 중 어느 하나 이상의 폴리올 25~55중량% 포함되고; 또 하나의 기초소재로 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트(NDI), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 이소프렌 디이소시아네이트(IPDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI) 또는 디메릴 디이소시아네이트(DDI) 중 어느 하나 이상의 이소시아네이트 25~55중량% 포함되며; 분산 처리된 탄소나노튜브가 0.1~15중량% 포함되는 것을 특징으로 하는, 탄소나노튜브가 전부분에 고르게 분산된 폼 소재를 제공함으로써 기술적 과제를 해결하고자 한다.In order to achieve the above object, the present invention includes, as a base material, polypropylene glycol (PPG), polyethylene glycol (PEG), or polytetramethylene ether glycol (PTMEG), any one or more of polyol 25 to 55% by weight; Another basic material is naphthalene-1,5-diisocyanate (NDI), toluene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), isoprene diisocyanate (IPDI), hexamethylene diisocyanate (HDI) or di 25 to 55% by weight of any one or more isocyanates of meryl diisocyanate (DDI); It is intended to solve the technical problem by providing a foam material in which carbon nanotubes are uniformly dispersed in all parts, characterized in that the dispersed carbon nanotubes are included in an amount of 0.1 to 15% by weight.

또한, 본 발명은 실레인(silane)이 0.1~10중량% 더 포함되는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that the silane (silane) is further contained 0.1 to 10% by weight.

본 발명은 탄소나노튜브가 분산되는 단계(S110); 분산된 탄소나노튜브와 폼 기초 소재가 교반되는 단계(S120); 교반된 탄소나노튜브 및 폼 기초 소재에 실레인을 교반하는 단계(S130) 및 원하는 크기로 포밍(foaming)하는 단계(S140);가 포함되는 탄소나노튜브가 전부분에 고르게 분산된 전기전도성을 가지는 폼 소재 제조방법을 특징으로 한다.The present invention is a step of dispersing carbon nanotubes (S110); The dispersed carbon nanotube and the foam base material are stirred (S120); Stirring the silane on the agitated carbon nanotube and foam base material (S130) and foaming to a desired size (S140); the carbon nanotubes included, having electrical conductivity evenly dispersed throughout It is characterized by a method of manufacturing a foam material.

본 발명은 탄소나노튜브가 분산되는 단계(S110)에서 탄소나노튜브는 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT) 또는 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT)를 사용하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that the carbon nanotubes in the step (S110) in which the carbon nanotubes are dispersed are multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) or single-walled carbon nanotubes (SWCNT).

본 발명은 분산된 탄소나노튜브와 폼 기초 소재가 교반되는 단계(S120)에서 탄소나노튜브가 0.1~15중량%가 포함되는 것을 특징으로 하며, 폼 기초 소재는 폴리올인 폴리프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌글리콜 또는 폴리테트라메틸렌에테르 글리콜 중 어느 하나 이상이 25~55중량% 포함되고; 이소시아네이트인 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 이소프렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 또는 디메릴 디이소시아네이트 중 어느 하나 이상이 25~55중량% 포함되는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that the dispersed carbon nanotube and the foam base material are stirred (S120), the carbon nanotube is characterized in that it contains 0.1 to 15% by weight, the foam base material is polyol polypropylene glycol, polyethylene glycol or Any one or more of polytetramethylene ether glycol is contained 25 to 55% by weight; It is characterized in that any one or more of naphthalene-1,5-diisocyanate which is an isocyanate, toluene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, isoprene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, or dimeryl diisocyanate is contained in 25 to 55% by weight. .

본 발명은 교반된 탄소나노튜브 및 폼 기초 소재에 실레인을 교반하는 단계(S130)에서 실레인(silane)이 0.1~10중량% 포함되어 교반되는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that the silane is stirred at 0.1 to 10% by weight in the step (S130) of stirring the silane on the stirred carbon nanotube and the foam base material.

본 발명에 따른 제조방법으로 생산된 폼 소재는 탄소나노튜브가 폼 전체에 고르게 분산되어있어 제품의 전기전도성이 균일하여 경량화를 유지 할 수 있는 효과가 있다.In the foam material produced by the manufacturing method according to the present invention, the carbon nanotubes are evenly distributed throughout the foam, so that the electrical conductivity of the product is uniform, thereby maintaining light weight.

또한, 본 발명은 탄소나노튜브가 분산됨에 따라 동일 점도에서 50~100중량% 더 함축시켜 정전기방지 소재에서 전자파차폐 소재에 이르는 다양한 용도의 전기전도성을 구사할 수 있는 폼 소재를 제조할 수 있다.In addition, according to the present invention, as the carbon nanotubes are dispersed, 50 to 100% by weight of the same viscosity is impregnated to produce a foam material capable of utilizing electrical conductivity of various uses ranging from antistatic materials to electromagnetic shielding materials.

나아가, 본 발명은 정전기 방지, 전자파 차폐, 군사용 레이더흡수체, 진동ㆍ소리 흡수 등의 기능을 갖는 부품을 만들어 우주항공, 건축 내장재, 수송 기계, 군사용도 등의 다양한 용도로 활용이 가능할 수 있다.Furthermore, the present invention can be used for various purposes such as aerospace, building interior materials, transportation machinery, military use, etc. by making parts with functions such as anti-static, electromagnetic shielding, military radar absorbers, vibration and sound absorption.

또한, 드론(drone), 경량 항공기, 무인비행기, 헬리콥터, 무선전파로 조종할 수 있는 자동차나 비행체 등에 다양하게 활용될 수 있다. In addition, it can be used in a variety of drones, light aircraft, unmanned aerial vehicles, helicopters, automobiles and vehicles that can be controlled by radio waves.

도 1은 탄소나노튜브의 구조를 나타낸 것이다.
도 2는 탄소나노튜브의 분자 구조로 각각 생산 직후의 분산되지 않은 것, 분산 직후의 것, 분산 후 1년 경과된 것으로 주사전자현미경을 이용하여 50,000배율로 확인한 것이다.
도 3은 분산된 탄소나노튜브이다.
도 4는 본 발명에 따른 탄소나노튜브가 포함된 폼 소재의 제조공정을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 5는 실레인의 함량에 따른 폼 내ㆍ외부 전기저항 비교를 나타낸 그래프이다.
도 6은 종래의 제조방법으로 제조된 폼이다.
도 7은 종래의 제조방법으로 제조된 폼 내부의 표면저항을 측정한 것이다.
도 8은 종래의 제조방법으로 제조된 폼 외부의 표면저항을 측정한 것이다.
도 9는 본 발명의 제조방법으로 제조된 폼이다.
도 10은 본 발명의 제조방법으로 제조된 폼 내부의 표면저항을 측정한 것이다.
도 11은 본 발명의 제조방법으로 제조된 폼 외부의 표면저항을 측정한 것이다.
도 12는 실레인 함량에 따른 폼의 밀도 변화를 나타낸 것이다.
도 13은 탄소나노튜브 함량에 따른 폼 소재 표면저항을 측정한 것이다.
<부호의 설명>
S110: 탄소나노튜브가 분산되는 단계
S120: 분산된 탄소나노튜브와 폼 기초 소재가 교반되는 단계
S130: 교반된 탄소나노튜브 및 폼 기초 소재에 실레인을 교반하는 단계
S140: 원하는 크기로 포밍하는 단계
1 shows the structure of a carbon nanotube.
FIG. 2 shows the molecular structure of carbon nanotubes, which are not dispersed immediately after production, immediately after dispersion, and are 1 year after dispersion, which are confirmed at a magnification of 50,000 using a scanning electron microscope.
3 is a dispersed carbon nanotube.
4 is a flowchart schematically showing a manufacturing process of a foam material containing carbon nanotubes according to the present invention.
5 is a graph showing a comparison of the internal and external electrical resistance of the foam according to the content of silane.
6 is a foam manufactured by a conventional manufacturing method.
7 is a measurement of the surface resistance inside the foam manufactured by a conventional manufacturing method.
8 is a measurement of the surface resistance of the foam produced by the conventional manufacturing method.
9 is a foam produced by the manufacturing method of the present invention.
10 is a measurement of the surface resistance inside the foam produced by the manufacturing method of the present invention.
11 is a measure of the surface resistance of the outer foam produced by the manufacturing method of the present invention.
Figure 12 shows the change in density of the foam according to the silane content.
13 is a measure of the surface resistance of the foam material according to the carbon nanotube content.
<Description of code>
S110: step of dispersing carbon nanotubes
S120: the step of stirring the dispersed carbon nanotubes and foam base material
S130: Stirring silane to the stirred carbon nanotube and foam base material
S140: Step to form the desired size

이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples.

본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예들을 통해 쉽게 이해될 것이다. The objects, features, and advantages of the present invention will be readily understood through the following examples.

본 발명은 여기에서 개시되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수 있다. 여기에서 개시되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 제공되는 것이고, 본 발명의 기술적 사상 및 기술적 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention is not limited to the embodiments disclosed herein, and may be embodied in other forms. The embodiments disclosed herein are provided to sufficiently transmit the spirit of the present invention to a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains, and all conversions included in the technical spirit and technical scope of the present invention It should be understood to include, for example, equivalents or substitutes.

따라서 이하의 실시예들에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안 되며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술적 범위에 포함되는 모든 변환이 포함되는 것으로 이해되어야 한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.Therefore, the present invention should not be limited by the following examples, and it should be understood that all transformations included in the technical spirit and technical scope of the present invention are included. That is, a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains may variously modify the present invention by adding, changing, deleting, or adding components, without departing from the spirit of the present invention as set forth in the claims, or It will be changed, and it will be said that this is also included in the scope of the present invention.

본 발명은 다양한 변환이 가해질 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명한다. 도면들에서 요소의 크기 또는 요소들 사이의 상대적인 크기는 본 발명에 대한 명확한 이해를 위해서 다소 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 도면들에 도시된 요소의 형상이 제조 공정상의 변이 등에 의해서 다소 변경될 수 있다. The present invention can be applied to various transformations and can have various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail. In the drawings, the size of an element or a relative size between elements may be somewhat exaggerated for a clear understanding of the present invention. In addition, the shape of the elements shown in the drawings may be somewhat changed due to variations in the manufacturing process.

따라서 본 명세서에서 개시된 실시예들은 특별한 언급이 없는 한 도면에 도시된 형상으로 한정되어서는 안 되며, 어느 정도의 변형을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Therefore, the embodiments disclosed herein should not be limited to the shapes shown in the drawings, unless otherwise specified, and should be understood to include some degree of modification.

한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 즉, 본 발명의 다양한 양상들, 특징들, 실시예들 또는 구현예들은 단독으로 또는 다양한 조합들로 사용될 수 있다.On the other hand, various embodiments of the present invention can be combined with any other embodiments, unless otherwise indicated. Any feature indicated as particularly preferred or advantageous may be combined with any other feature or features indicated as preferred or advantageous. That is, various aspects, features, embodiments or implementations of the invention can be used alone or in various combinations.

본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 청구범위에 의해서 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한고, 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한 통상의 기술을 가진 사람에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. It should be understood that the terms used in this specification are for describing specific embodiments and are not intended to be limited by the claims, and all technical terms and scientific terms used in the present specification are common technology unless otherwise stated. It has the same meaning as commonly understood by people with. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the description of the present invention, if it is determined that a detailed description of known technologies related to the present invention may obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

<실시예 1. 탄소나노튜브가 전부분에 고르게 분산된 폼 소재 제조><Example 1. Preparation of foam material in which carbon nanotubes are evenly distributed over all parts>

도 4는 본 발명에 따른 탄소나노튜브가 포함된 폼 소재의 제조공정을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.4 is a flowchart schematically showing a manufacturing process of a foam material containing carbon nanotubes according to the present invention.

1) 탄소나노튜브가 분산되는 단계(S110)1) Step of dispersing carbon nanotubes (S110)

폼 소재에 전기 전도성을 부여하기 위해서 카본블랙, 전도성 고분자 또는 분산된 탄소나노튜브 중 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.In order to impart electrical conductivity to the foam material, any one or more of carbon black, conductive polymer or dispersed carbon nanotubes can be used.

카본블랙은 3 내지 5중량%의 양으로 사용할 수 있다. 카본블랙을 많이 사용하는 경우 포밍이 형성되지 않으면서 파티클이 많이 발생하게 되거나 응집되는 현상으로 인하여 전기전도성이 저하될 뿐 아니라 충전 양에 제한을 받을 수 있다.Carbon black can be used in an amount of 3 to 5% by weight. When a lot of carbon black is used, electrical conductivity is lowered due to a phenomenon in which particles are generated or aggregated without forming, and the amount of charge may be limited.

또한, 카본블랙만을 이용할 경우에는 표면 저항이 1.0E×109Ω/sq 수준으로 저항이 낮아지지 않기 때문에 정전기를 방지하는 목적으로 한정되어 제조될 수 있다.In addition, when using only carbon black, since the surface resistance is not lowered to a level of 1.0E × 10 9 Ω / sq, it can be limitedly manufactured for the purpose of preventing static electricity.

바람직하게는 분산된 탄소나노튜브를 사용할 수 있다. 탄소나노튜브는 다중벽 탄소나노튜브 또는 단일벽 탄소나노튜브 중 어느 하나가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 다중벽 탄소나노튜브를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.Preferably, dispersed carbon nanotubes can be used. The carbon nanotube may be either a multi-walled carbon nanotube or a single-walled carbon nanotube, and preferably a multi-walled carbon nanotube may be used, but is not limited thereto.

또한, 탄소나노튜브는 직경이 30nm 이하 인 것을 사용하며, 직경 1 기준으로 종횡비가 1:500~3,000인 것을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, the carbon nanotubes are those having a diameter of 30 nm or less, and an aspect ratio of 1: 500 to 3,000 based on a diameter of 1 may be used, but is not limited thereto.

상기 다중벽 탄소나노튜브를 사용할 경우, 직경이 10~30nm인 것을 사용하는 것이 가장 좋다.When using the multi-walled carbon nanotubes, it is best to use those having a diameter of 10 to 30 nm.

상기 단일벽 탄소나노튜브를 사용할 경우, 직경이 10nm 이하인 것을 사용하는 것이 가장 좋다.When using the single-walled carbon nanotubes, it is best to use those having a diameter of 10 nm or less.

탄소나노튜브 분산 방식은 건식 분산, 습식 분산, 고속 교반 분산, 초음파 분산, 용매 또는 분산제를 이용한 분산 등 다양하게 선택되며, 바람직하게는 건식 분산을 수행할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The carbon nanotube dispersion method is variously selected such as dry dispersion, wet dispersion, high-speed agitation dispersion, ultrasonic dispersion, dispersion using a solvent or dispersant, and preferably dry dispersion, but is not limited thereto.

상기 건식 분산은 분체만 단독적으로 있는 상태에서 분산장치에서 분산을 수행하고, 분산액을 코팅하는 방식으로 분체를 액상에 넣어서 압력 또는 진동이나 전기적 충격을 가해서 분산을 수행한 후 다시 건조시키는 습식 분산과는 반대 개념이다.The dry dispersion is performed by dispersing in a dispersing device in a state where only the powder is alone, and by dispersing the powder by applying pressure or vibration or electric shock by coating the dispersion liquid, and then drying again, It is the opposite concept.

탄소나노튜브가 폼 기초 소재와 혼입된 후, 포밍 시에 폼 소재의 전면이 고르게 전기전도성을 갖는 동시에 충전 양을 최대화하기 위해 건식 분산 방식으로 탄소나노튜브가 분산되는 것이다.After the carbon nanotubes are mixed with the foam base material, the carbon nanotubes are dispersed in a dry dispersing method in order to maximize the filling amount while having the electrical conductivity evenly on the front surface of the foam material during foaming.

또한, 본 발명에서 분산된 탄소나노튜브는 저항이 낮아져 전도성이 높아지므로 동일 함량으로 전기전도성이 100~10,000배가 향상될 수 있으며, 특정 수치의 요구 전도성을 소량의 탄소나노튜브로 구현이 가능하여 단가가 낮아져 원가 경쟁력을 보유할 수 있다.In addition, since the carbon nanotubes dispersed in the present invention have low resistance and high conductivity, the electrical conductivity can be improved by 100 to 10,000 times with the same content, and the required conductivity of a specific value can be realized with a small amount of carbon nanotubes, thereby increasing the unit price. Can be lowered to maintain cost competitiveness.

나아가, 분산된 탄소나노튜브를 사용할 경우 균일한 품질을 보장할 수 있다.Furthermore, uniform quality can be ensured when dispersed carbon nanotubes are used.

2) 분산된 탄소나노튜브와 폼 기초 소재가 교반되는 단계(S120)2) The dispersed carbon nanotube and the foam base material are stirred (S120)

분산된 탄소나노튜브 및 폼 기초 소재가 교반되기 위해서 먼저 재료를 준비할 수 있다.In order for the dispersed carbon nanotube and foam base material to be stirred, the material can be prepared first.

폼 기초 소재는 폴리올 및 이소시아네이트가 포함될 수 있다.Foam base materials can include polyols and isocyanates.

상기 폴리올은 폴리프로필렌 글리콜(PPG), 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 또는 폴리테트라메틸렌에테르 글리콜(PTMEG) 중 어느 하나 이상이 포함될 수 있으며, 바람직하게는 폴리프로필렌 글리콜이 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The polyol may include any one or more of polypropylene glycol (PPG), polyethylene glycol (PEG), or polytetramethylene ether glycol (PTMEG), preferably polypropylene glycol, but is not limited thereto.

상기 이소시아네이트는 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트(NDI), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 이소프렌 디이소시아네이트(IPDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI) 또는 디메릴 디이소시아네이트(DDI) 중 어느 하나 이상이 포함될 수 있으며, 바람직하게는 톨루엔 디이소시아네이트 또는 디페닐메탄 디이소시아네이트가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The isocyanate is naphthalene-1,5-diisocyanate (NDI), toluene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), isoprene diisocyanate (IPDI), hexamethylene diisocyanate (HDI) or dimeryl diisocyanate. Any one or more of (DDI) may be included, preferably toluene diisocyanate or diphenylmethane diisocyanate, but is not limited thereto.

상기 폴리올은 25~55중량%가 혼합될 수 있으며, 바람직하게는 30~55중량%가 혼합될 수 있으며, 더 바람직하게는 40~50중량%가 혼합될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The polyol may be mixed with 25 to 55% by weight, preferably 30 to 55% by weight, and more preferably 40 to 50% by weight, but is not limited thereto.

상기 이소시아네이트는 25~55중량%가 혼합될 수 있으며, 바람직하게는 30~55중량%가 혼합될 수 있으며, 더 바람직하게는 40~50중량%가 혼합될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The isocyanate may be mixed with 25 to 55% by weight, preferably 30 to 55% by weight, and more preferably 40 to 50% by weight, but is not limited thereto.

또한, 분산된 탄소나노튜브는 0.1~15중량%가 혼합될 수 있으며, 바람직하게는 0.5~12중량%, 더 바람직하게는 5~10중량%가 혼합될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, the dispersed carbon nanotubes may be mixed with 0.1 to 15% by weight, preferably 0.5 to 12% by weight, more preferably 5 to 10% by weight, but is not limited thereto.

상기 폴리올, 이소시아네이트, 분산된 탄소나노튜브의 함량이 초과될 경우 폼 소재의 물성이 변할 수 있다.When the content of the polyol, isocyanate, and dispersed carbon nanotubes is exceeded, properties of the foam material may be changed.

분산된 탄소나노튜브와 폼 기초 소재는 교반기에 의해 교반될 수 있으며, 이때의 회전속도는 200~1,000rpm으로 수행될 수 있으며, 바람직하게는 500~900rpm으로 수행될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The dispersed carbon nanotube and the foam base material may be stirred by a stirrer, and the rotational speed at this time may be performed at 200 to 1,000 rpm, and preferably 500 to 900 rpm, but is not limited thereto.

회전속도가 200rpm 미만으로 수행될 경우 분산된 탄소나노튜브가 폼 기초 소재와 균일하게 혼합되지 않으며, 1,000rpm 초과로 수행될 경우 분산된 탄소나노튜브가 뭉치게 될 수 있다.When the rotational speed is performed at less than 200 rpm, the dispersed carbon nanotubes are not uniformly mixed with the foam base material, and when the rotational speed is exceeded 1,000 rpm, the dispersed carbon nanotubes may be agglomerated.

분산된 탄소나노튜브와 폼 기초 소재는 고속으로 교반될 수 있으며, 바람직하게는 5~30초간, 더 바람직하게는 10~15초간 수행될 수 있으나, 분산된 탄소나노튜브의 함량, 폴리올 또는 이소시아네이트의 종류에 따라 수행 조건이 변경될 수 있으므로 이에 한정되지 않는다.The dispersed carbon nanotubes and the foam base material can be stirred at high speed, preferably 5-30 seconds, more preferably 10-15 seconds, but the content of the dispersed carbon nanotubes, polyol or isocyanate It is not limited to this, as the performance conditions may be changed depending on the type.

3) 교반된 탄소나노튜브 및 폼 기초 소재에 실레인을 교반하는 단계(S130)3) Stirring silane on the stirred carbon nanotube and foam base material (S130)

탄소나노튜브, 폼 기초 소재, 실레인을 동시에 교반하지 않는 이유는 실레인의 반응성이 빨라 교반성 및 포밍 작업성이 나쁘기 때문이다.The reason why the carbon nanotubes, foam base material, and silane are not stirred at the same time is because the reactivity of the silane is fast, resulting in poor agitation and foaming workability.

따라서 본 발명에서는 분산된 탄소나노뷰트와 폼 기초 소재를 먼저 교반한 후에 실레인을 넣어 교반하는 방식으로 수행될 수 있다.Therefore, in the present invention, the dispersed carbon nanobute and the foam base material may be first stirred and then silane added to agitate.

상기 실레인은 이소옥틸트리메톡시실레인(i-Octyltrimethoxysilane), 메틸트리메톡시실레인(Methyltrimethoxysilane), 에폭시시클로헥실에틸트리메톡시실레인(Epoxycyclohexylethyltrimethoxy silane), 아미노프로필트리메톡시실레인(Aminopropyltrimethoxysilane), 3-글리시드옥시프로필트리메톡시실레인(Glycidoxypropyltrimethoxysilane), 클로로프로필트리에톡시실레인(Chloro propyltriethoxysilane) 중의 어느 하나 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The silane is isooctyl trimethoxysilane (i-Octyltrimethoxysilane), methyltrimethoxysilane, epoxycyclohexylethyltrimethoxysilane, aminopropyltrimethoxysilane , 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and chloropropyltriethoxysilane, but is not limited thereto.

또한, 실레인은 0.1~10중량% 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.5~6중량% 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, the silane may be included 0.1 to 10% by weight, preferably 0.5 to 6% by weight, but is not limited thereto.

이는 실레인이 0.1중량% 미만 포함될 경우 탄소나노튜브가 혼합된 폼으로 제조 시에 전도성이 고르지 않게 생성되며, 10중량% 초과 포함될 경우 밀도가 높아져 경량화 소재로 사용되기 어렵다.This is when the silane is contained less than 0.1% by weight, the carbon nanotubes are mixed with the foam to produce uneven conductivity during manufacture.

또한, 실레인은 0.5중량% 미만 포함될 경우, 탄소나노튜브가 혼합된 폼 제조 시에 내부와 외부 표면의 전도성이 일정하지 않게 되며, 6중량% 초과 포함될 경우 폼의 내부와 외부의 전도성이 일정하나, 밀도가 높아 폼이 무거워져 경량화 소재로 사용이 어렵거나, 폼 형태로 제조되기가 어렵다.In addition, when less than 0.5% by weight of silane is included, the conductivity of the inner and outer surfaces is not constant when the foam is mixed with carbon nanotubes. , High density makes the foam heavy, making it difficult to use as a lightweight material or difficult to manufacture in foam form.

본 발명에서 실레인은 발포체의 내부 구조가 형성될 때 생성된 구조가 합일 또는 파괴되는 것을 방지하고, 균일한 구조를 형성시키기 위해 사용되는 것이다.In the present invention, silane is used to prevent the resulting structures from being united or destroyed when the internal structure of the foam is formed, and to form a uniform structure.

따라서 실레인은 포밍 시에 탄소나노튜브가 가장자리로만 흩어지는 것을 방지하기 위해 사용된다.Therefore, silane is used to prevent carbon nanotubes from scattering only to the edges during forming.

교반된 탄소나노튜브 및 폼 기초 소재와 실레인은 교반기에 의해 교반될 수 있으며, 이때의 회전속도는 회전속도를 200~1,000rpm의 조건에서 수행될 수 있으며, 바람직하게는 500~900rpm으로 수행될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The agitated carbon nanotube and foam base material and silane may be stirred by a stirrer, and the rotational speed at this time may be performed under conditions of 200 to 1,000 rpm, preferably 500 to 900 rpm. However, it is not limited thereto.

교반기의 회전속도가 200rpm 미만의 조건에서 수행될 경우 탄소나노튜브가 고르게 혼입되기 어렵고, 교반기의 회전속도가 1,000rpm 초과의 조건에서 수행될 경우 기공의 형상 및 기공 크기, 균질성을 제어하기 어렵다.When the rotational speed of the stirrer is performed under conditions of less than 200 rpm, carbon nanotubes are difficult to mix evenly, and when the rotational speed of the stirrer is performed under conditions of more than 1,000 rpm, it is difficult to control the shape, pore size, and homogeneity of the pores.

교반 시 교반 속도는 고속으로 교반될 수 있으며, 바람직하게는 10~60초간, 더 바람직하게는 20~30초간 수행될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.When stirring, the stirring speed may be stirred at a high speed, preferably 10 to 60 seconds, more preferably 20 to 30 seconds, but is not limited thereto.

혼합이 완료되면 탄소나노튜브가 혼합된 균일한 내ㆍ외부 전도성을 가지는 폼 소재가 된다.When the mixing is completed, it becomes a foam material having uniform internal and external conductivity in which the carbon nanotubes are mixed.

4) 원하는 크기로 포밍하는 단계(S140)4) Forming to a desired size (S140)

탄소나노튜브가 혼합된 폼 소재는 PPG와 이소시아네이트계 및 실레인이 상온에서 쉽게 혼합되어 포밍 되며, 밀도는 100~1,000g/cm3에서 제어가 가능하다. The foam material mixed with carbon nanotubes is easily mixed with PPG, isocyanate-based and silane at room temperature to form a foam, and the density can be controlled from 100 to 1,000 g / cm 3 .

또한, 폼 소재의 밀도는 사용하는 용도에 따라 100g/cm3 이하, 1,000g/cm3 이상도 가능하므로 이에 한정되지 않는다.In addition, the density of the foam material is 100 g / cm 3 depending on the application used. Less than, 1,000g / cm 3 Since the above is also possible, it is not limited to this.

탄소나노튜브가 혼합된 폼은 탄소나노튜브가 고르게 분산되어 정전기 방지, 전자파 차폐, 군사용 레이더흡수체, 진동ㆍ소리 흡수 등의 기능을 갖는 부품을 만들어 우주항공, 건축 내장재, 수송 기계, 군사용도 등의 다양한 용도로 활용이 가능하다.The carbon nanotube mixed foam makes the carbon nanotubes evenly distributed to make parts with functions such as anti-static, electromagnetic shielding, military radar absorbers, and vibration / sound absorption. It can be used for various purposes.

또한, 드론(drone), 경량 항공기, 무인비행기, 헬리콥터, 무선전파로 조종할 수 있는 자동차나 비행체 등에 다양하게 활용될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In addition, it can be used in a variety of drones, light aircraft, drones, helicopters, automobiles and aircraft that can be controlled by radio waves, but is not limited thereto.

<실험예 1><Experimental Example 1>

탄소나노튜브가 혼합된 폼의 내부와 외부의 표면 저항을 측정하는 실험을 수행하였다.An experiment was performed to measure the surface resistance of the carbon nanotube mixed foam inside and outside.

실험군은 <실시예 1>의 제조방법으로 제조된 탄소나노튜브가 혼합된 폼이며, 대조군은 종래의 제조방법으로 제조된 탄소나노튜브가 혼합된 폼을 사용하였다.The experimental group was a foam mixed with carbon nanotubes prepared by the method of <Example 1>, and a control group used a foam mixed with carbon nanotubes prepared by a conventional manufacturing method.

폼의 표면 저항을 측정하기 위해서 표면 저항 측정기를 사용하였다.A surface resistance meter was used to measure the surface resistance of the foam.

도 6은 실레인을 넣지 않은 종래의 제조방법으로 제조된 탄소나노튜브가 혼합된 폼이다.Figure 6 is a carbon nanotubes produced by a conventional manufacturing method without silane is mixed foam.

도 7, 8은 종래의 제조방법으로 제조된 폼으로 폼 내부와 외부의 표면 저항을 측정한 것이다.7 and 8 are foams manufactured by a conventional manufacturing method, and measure the surface resistance of the foam inside and outside.

도 9는 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 폼이다.9 is a foam produced by the manufacturing method according to the present invention.

도 10, 11은 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 폼으로 폼 내부와 외부의 표면 저항을 측정한 것이다.10 and 11 are the foams manufactured by the manufacturing method according to the present invention, and measure the surface resistance of the foam inside and outside.

도 10 내지 도 11을 살펴보면, 실험군은 내부와 외부의 표면 저항이 104.1Ω/sq로 내부와 외부의 표면 저항이 일정함을 확인하였다.10 to 11, the experimental group confirmed that the internal and external surface resistance was constant at 10 4.1 Ω / sq.

반면, 대조군은 내부의 표면 저항이 1012.4~13.9Ω/sq이며, 외부의 표면 저항이 104.8~6.4Ω/sq로 내부와 외부의 표면 저항이 1,000,000배 이상의 차이가 나는 것을 확인하였다.On the other hand, in the control group, the internal surface resistance was 10 12.4 to 13.9 Ω / sq, and the external surface resistance was 10 4.8 to 6.4 Ω / sq, confirming that the internal and external surface resistance differed by more than 1,000,000 times.

이를 통해 종래의 제조방법으로 제조할 경우 탄소나노튜브가 폼의 가장자리로 쏠리는 것을 알 수 있으며, 본 발명의 제조방법으로 제조할 경우 탄소나노튜브가 폼에 고르게 분산된 것을 알 수 있다.Through this, it can be seen that the carbon nanotubes are focused to the edge of the foam when manufactured by the conventional manufacturing method, and when the carbon nanotubes are manufactured by the manufacturing method of the present invention, the carbon nanotubes are evenly dispersed in the foam.

<실험예 2><Experimental Example 2>

탄소나노튜브가 혼합된 폼은 실레인 함량에 따라 폼 내부와 표면의 전도성을 비교하는 실험을 수행하였다.For the foam mixed with carbon nanotubes, an experiment was conducted to compare the conductivity of the foam inside and the surface according to the silane content.

<실시예 1>의 제조방법으로 제조된 폼을 사용하였다.The foam prepared by the manufacturing method of <Example 1> was used.

상기 실레인은 0, 2, 4, 6, 8 및 10중량%로 조절하여 비교하였다.The silane was compared by adjusting to 0, 2, 4, 6, 8 and 10% by weight.

도 5는 실레인의 함량에 따른 폼 내ㆍ외부 전기저항 비교를 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing a comparison of the internal and external electrical resistance of the foam according to the content of silane.

하기 <표 1>은 실레인 함량에 따른 내부와 외부의 전도성을 비교 정리한 것이다.Table 1 below compares the internal and external conductivity according to the silane content.

실레인 함량
(중량%)
Silane content
(weight%)
내부저항
(Ω/sq)
Internal resistance
(Ω / sq)
외부저항
(Ω/sq)
External resistance
(Ω / sq)
00 1013 10 13 107.07 10 7.07 22 104.48 10 4.48 103.86 10 3.86 44 103.25 10 3.25 102.77 10 2.77 66 103.25 10 3.25 102.76 10 2.76 88 103.07 10 3.07 102.71 10 2.71 1010 103.04 10 3.04 102.84 10 2.84

<표 1> 및 도 5를 살펴보면, 실레인의 함량이 증가함에 따라 내부저항은 103.04~104.48Ω/sq를 갖게 되며, 외부저항은 102.71~103.86Ω/sq를 갖게 되는 것을 확인하였다.Looking at <Table 1> and Figure 5, as the content of silane increases, it was confirmed that the internal resistance has 10 3.04 ~ 10 4.48 Ω / sq, and the external resistance has 10 2.71 ~ 10 3.86 Ω / sq. .

또한, 실레인이 포함되지 않은 경우는 내부저항과 외부저항이 각각 1013Ω/sq, 107.07Ω/sq로 내부와 외부의 저항이 약 850,000배 이상 차이가 발생되는 것을 확인할 수 있다.In addition, when silane is not included, the internal resistance and the external resistance are 10 13 Ω / sq and 10 7.07 Ω / sq, respectively, and it can be seen that the difference between the internal and external resistances is about 850,000 times or more.

나아가, 실레인이 2, 4, 6, 8 및 10중량% 포함된 경우는 내부저항과 외부저항이 각각 약 4.1배, 3배, 3.09배, 2.3배 및 1.58배의 차이가 나는 것을 확인할 수 있다.Furthermore, when silane is included in 2, 4, 6, 8, and 10% by weight, it can be seen that the internal resistance and the external resistance differ by about 4.1 times, 3 times, 3.09 times, 2.3 times, and 1.58 times, respectively. .

이는 실레인이 포함되지 않는 폼 소재의 내부저항과 외부저항의 차가 850,000배 이상의 차이에 비해 내부저항과 외부저항의 차이가 현격하게 낮아짐을 알 수 있다.This shows that the difference between the internal resistance and the external resistance is significantly lower than the difference between the internal resistance and the external resistance of the foam material that does not contain silane is 850,000 times or more.

이를 통해 실레인의 포함 여부에 따라 폼 내부와 표면의 외부저항 차가 크게 발생되는 것을 알 수 있다.Through this, it can be seen that a large difference in external resistance between the inside and the surface of the foam is generated depending on whether silane is included.

또한, 실레인 함량이 증가함에 따라 내부와 외부의 저항의 차가 줄어들며, 탄소나노튜브가 폼 내부와 외부 표면에 고르게 혼합된 것을 알 수 있다.In addition, it can be seen that as the silane content increases, the difference in resistance between the inside and the outside decreases, and the carbon nanotubes are evenly mixed on the inside and outside surfaces of the foam.

<실험예 2><Experimental Example 2>

실레인 함량에 따른 폼의 밀도 변화를 비교하는 실험을 수행하였다.An experiment was conducted to compare the density change of the foam according to the silane content.

<실시예 1>의 제조방법으로 제조된 폼을 사용하였다.The foam prepared by the manufacturing method of <Example 1> was used.

실레인의 함량은 0, 2, 4, 6, 8 및 10중량%로 조절하여 비교하였다.The contents of silane were compared by adjusting to 0, 2, 4, 6, 8 and 10% by weight.

도 12는 실레인 함량에 따른 폼의 밀도 변화를 나타낸 것이다.Figure 12 shows the change in density of the foam according to the silane content.

하기 <표 2>은 실레인 함량에 따른 폼의 밀도 변화를 비교 정리한 것이다.Table 2 below summarizes the density change of the foam according to the silane content.

실레인 함량
(중량%)
Silane content
(weight%)
밀도
(g/cm3)
density
(g / cm 3 )
00 0.1260.126 22 0.1760.176 44 0.3110.311 66 0.6490.649 88 0.6890.689 1010 0.7790.779

<표 2> 및 도 12를 살펴보면, 실레인의 함량이 증가함에 따라 밀도가 0.176~0.779g/cm3을 갖게 되는 것을 확인하였으며, 이는 실레인의 함량이 증가하면 밀도가 증가하는 것을 알 수 있습니다.Looking at <Table 2> and FIG. 12, it was confirmed that the density of 0.176 to 0.779 g / cm 3 was increased as the content of silane was increased, which indicates that the density was increased when the content of silane was increased. .

상기 실험예 2 및 3의 실험결과와 비교하여 살펴보면, 실레인이 2~10중량%가 포함될 경우 탄소나노튜브가 혼합된 폼 제조 시에 내부와 외부 표면의 전도성이 일정하며, 적정한 밀도를 갖고 있어 경량화 소재로 사용이 가능한 것을 유추할 수 있다.Looking in comparison with the experimental results of Experimental Examples 2 and 3, when 2 to 10% by weight of silane is included, the conductivity of the inner and outer surfaces is constant when the foam is mixed with carbon nanotubes, and has an appropriate density. It can be inferred that it can be used as a lightweight material.

<실험예 3><Experimental Example 3>

탄소나노튜브 함량에 따른 폼 소재의 전도성 비교하는 실험을 수행하였다.An experiment was conducted to compare the conductivity of the foam material according to the carbon nanotube content.

<실시예 1>의 제조방법으로 제조된 폼을 사용하였다.The foam prepared by the manufacturing method of <Example 1> was used.

탄소나노튜브는 분산된 것을 사용하였으며, 탄소나노튜브의 함량은 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4 및 4.5중량%로 조절하여 비교하였다.The dispersed carbon nanotubes were used, and the contents of the carbon nanotubes were compared by adjusting to 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4 and 4.5% by weight.

도 13은 탄소나노튜브 함량에 따른 폼 소재 표면저항을 측정한 것이다.13 is a measure of the surface resistance of the foam material according to the carbon nanotube content.

하기 <표 3>은 탄소나노튜브 함량에 따른 폼 소재의 표면저항 변화를 비교 정리한 것이다.The following <Table 3> summarizes the change in the surface resistance of the foam material according to the carbon nanotube content.

탄소나노튜브 함량
(중량%)
Carbon nanotube content
(weight%)
표면저항
(Ω/sq)
Surface resistance
(Ω / sq)
0.50.5 1014 10 14 1One 1014 10 14 1.51.5 107 10 7 22 316,227316,227 2.52.5 63,09563,095 33 31,62231,622 3.53.5 25,11825,118 44 31,62231,622 4.54.5 25,11825,118

<표 3> 및 도 13을 살펴보면, 탄소나노튜브의 함량이 증가함에 따라 표면저항이 105~1014Ω/sq을 갖게 되는 것을 확인하였다.Referring to <Table 3> and FIG. 13, it was confirmed that as the content of the carbon nanotubes increased, the surface resistance had 10 5 ~ 10 14 Ω / sq.

이는 탄소나노튜브를 본 포밍 소재에 활용하여, 정전기 방지에서 전자파 차폐까지 수준의 전기전도성이 내ㆍ외부 균일한 기능성 폼 소재를 개발할 수 있음을 유추할 수 있다.This can be inferred that the carbon nanotubes can be used in the forming material to develop a functional foam material having internal and external uniform electrical conductivity ranging from antistatic to electromagnetic shielding.

본 발명은 탄소나노튜브가 전부분에 고르게 분산된 폼 소재 및 그 제조방법으로, 분산 처리 된 탄소나노튜브와 폼 기초 소재 및 실레인이 혼합되어 탄소나노튜브가 폼 내부와 표면 전부분에 고르게 분산되는 경량 폼 소재로 다양한 산업분야에 활용가능한 산업상 이용가능한 발명이다.The present invention is a foam material in which carbon nanotubes are evenly distributed over the entire part and a method for manufacturing the same, and the carbon nanotubes and the foam base material and silane that have been subjected to dispersion treatment are mixed to uniformly disperse the carbon nanotubes throughout the foam and all over the surface. It is an industrially available invention that can be used in various industries as a lightweight foam material.

Claims (7)

폴리프로필렌 글리콜(PPG), 폴리에틸렌글리콜(PEG) 또는 폴리테트라메틸렌에테르 글리콜(PTMEG) 중 어느 하나의 폴리올 25 내지 55중량% 포함되고;
나프탈렌-1,5-디이소시아네이트(NDI), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 이소프렌 디이소시아네이트(IPDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI) 또는 디메릴 디이소시아네이트(DDI) 중 어느 하나의 이소시아네이트 25 내지 55중량% 포함되며;
건식 분산 처리된 다중벽 탄소나노튜브가 0.1 내지 15중량% 포함되고,
포밍(foaming) 시에 탄소나노튜브가 가장자리로 흩어지는 것을 방지하기 위해 실레인(silane)이 0.1 내지 10중량% 포함되며,
폼 소재의 표면저항이 102.71 내지 1014Ω/sq이고,
폼 내부와 외부의 표면저항이 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는, 폼 소재.
Polypropylene glycol (PPG), polyethylene glycol (PEG) or polytetramethylene ether glycol (PTMEG) of any one of polyol 25 to 55% by weight is included;
Naphthalene-1,5-diisocyanate (NDI), toluene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), isoprene diisocyanate (IPDI), hexamethylene diisocyanate (HDI) or dimeryl diisocyanate (DDI) 25 to 55% by weight of any one of isocyanate is included;
Dry-dispersed multi-walled carbon nanotubes containing 0.1 to 15% by weight,
In order to prevent the carbon nanotubes from scattering to the edge during foaming, silane is included in an amount of 0.1 to 10% by weight,
The surface resistance of the foam material is 10 2.71 to 10 14 Ω / sq,
Foam material characterized in that the surface resistance inside and outside the foam is kept constant.
삭제delete 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)가 건식 분산되는 단계(S110);
분산된 탄소나노튜브 0.1 내지 15중량%와 폼 기초 소재가 교반되는 단계(S120);
교반된 탄소나노튜브 및 폼 기초 소재에 실레인을 교반하는 단계(S130); 및
원하는 크기로 포밍(foaming)하는 단계(S140)가 포함되고,
폼 기초 소재는 폴리올인 폴리프로필렌 글리콜(PPG), 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 또는 폴리테트라메틸렌에테르 글리콜(PTMEG) 중 어느 하나가 25 내지 55중량% 포함되고;
이소시아네이트인 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트(NDI), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 이소프렌 디이소시아네이트(IPDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI) 또는 디메릴 디이소시아네이트(DDI) 중 어느 하나가 25 내지 55중량% 포함되며,
포밍 시에 탄소나노튜브가 가장자리로 흩어지는 것을 방지하기 위해 실레인이 0.1 내지 10중량% 포함되고,
폼 소재의 표면저항이 102.71 내지 1014Ω/sq이며,
폼 내부와 외부의 표면저항이 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는, 폼 소재 제조방법.
The multi-wall carbon nanotubes (MWCNT) are dry-dispersed (S110);
The dispersed carbon nanotube 0.1 to 15% by weight and the foam base material is stirred (S120);
Stirring the silane on the stirred carbon nanotube and foam base material (S130); And
A step (S140) of foaming to a desired size is included,
The foam base material contains 25 to 55% by weight of any one of polyol, polypropylene glycol (PPG), polyethylene glycol (PEG), or polytetramethylene ether glycol (PTMEG);
The isocyanates are naphthalene-1,5-diisocyanate (NDI), toluene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), isoprene diisocyanate (IPDI), hexamethylene diisocyanate (HDI) or dimeryl diisocyanate ( DDI) any one of 25 to 55% by weight is included,
Silane is contained in an amount of 0.1 to 10% by weight to prevent the carbon nanotubes from scattering to the edge during forming
The surface resistance of the foam material is 10 2.71 to 10 14 Ω / sq,
A method of manufacturing a foam material, characterized in that the surface resistance of the foam inside and outside is kept constant.
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