KR100600651B1 - 랜덤 배향 카본 피브릴 및 유기 중합체로 이루어진 거시적조립체의 3차원성 상호침투 네트워크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수의 랜덤 배향 카본 피브릴 및 상호침투성 유기 중합체 매스로 이루어진 경질의 3차원성 거시적 조립체를 포함하는, 카본 피브릴과 중합체의 상호침투 네트워크에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 상호침투 네트워크의 제조방법 및 사용법에 관한 것이다.
상호침투 네트워크, 카본 피브릴

Description

랜덤 배향 카본 피브릴 및 유기 중합체로 이루어진 거시적 조립체의 3차원성 상호침투 네트워크{THREE-DIMENSIONAL INTERPENETRATING NETWORKS OF MACROSCOPIC ASSEMBLAGES OF RANDOMLY ORIENTED CARBON FIBRILS AND ORGANIC POLYMERS}
본 발명은 일반적으로 카본 피브릴과 중합체의 상호침투 네트워크에 관한 것이다. 좀더 구체적으로 말하면, 본 발명은 다수의 랜덤 배향 카본 피브릴 및 상호침투성 유기 중합체 매스로 이루어진 경질의 3차원성 거시적 조립체를 포함하는, 카본 피브릴과 중합체의 상호침투 네트워크에 관한 것이다. 좀더 구체적으로는, 본 발명은 다공성 경질 구조물을 형성한 다음 유기 중합체를 그 안에 형성함에 의한 그러한 상호침투 네트워크의 제조방법에 관한 것이다.
카본 피브릴은 직경이 500 나노미터(nm) 이하인 연충 모양의(vermicular) 탄소 침착물이다. 이들은 다양한 형태로 존재하며, 금속 표면에서 각종 탄소-함유 가스의 촉매적 분해를 통해 제조되어 왔다.
Tennent의 US 4,663,230에는 연속적인 열 탄소 오버코트가 없고 피브릴 축과 실질적으로 평행한 다수의 흑연 외층을 갖는 카본 피브릴에 대해 기재하고 있다. 이들 자체는 자신의 c-축을 가짐을 특징으로 할 수 있으며, 이 축은 이들의 원통형 축에 실질적으로 수직인 흑연으로 된 만곡층의 탄젠트에 수직이다. 이들은 일반적 으로, 0.1 마이크론 이하의 직경과 적어도 5의 길이:직경비를 갖는다. 바람직하게는, 이들은 연속적인 열 탄소 오버코트, 즉 제조에 사용된 가스 공급물의 열분해로부터 생기는 열분해 침착된 탄소를 실질적으로 함유하지 않는다.
피브릴은 각종 적용에 유용하다. 예를 들면, 이들은 섬유-보강 네트워크 구조물 또는 하이브리드 네트워크 구조물, 즉 피브릴 외에 연속성 섬유와 같은 보강제를 함유하는 네트워크에 보강재로서 사용될 수 있다.
최근에 와서, 분자 복합재, 즉 강성 로드 중합체의 개개 분자가 좀더 가요성인 매트릭스 중합체(flexible matrix polymers)에 분산되어 상호침투 네트워크를 형성하는 복합재의 형성에 많은 관심이 표명되어 왔다. 일반적으로, 이러한 복합재는 응력이 상호침투 분자 시스템 전반에 걸쳐 분포될 것이므로, 통상의 복합재보다 상당이 더 큰 응력에 견딜 수 있을 것으로 믿어진다. 또한, 이러한 복합재는 국소 응력을 덜 겪을 것 같고 더 높은 파괴전 응력 및/또는 변형율에 견딜 수 있을 것이다.
본원에서 참조로 인용되는, 1993년 5월 5일자로 출원된 US 특허출원 No. 08/057,328[PCT US94/04879, WO 94/25268]는 램덤 배향 카본 피브릴의 3차원성 거시적 조립제의 형성방법에 대해 기술하고 있다. 개괄적으로, 상용성 액체내 피브릴의 분산액을 제조하고 이어서 액체를 제거하여 저밀도 다공성 플러그 또는 매트를 형성시킨다. 바람직한 방법에서, 저밀도 다공성 피브릴 플러그는 피브릴을 용매, 예를 들면, n-펜탄 중에 분산시키고, 분산액을 압력 용기에 충진한 다음, 용기를 용매의 임계온도 이상으로 가열하고, 초임계 증기를 용기에서 빼낸다. 이러한 방식으로, 용기 내부의 형상을 갖는 고체 플러그가 수득된다.
본원에서 참조로 인용되는, 1997년 5월 15일자로 출원된 US 특허출원 No. 08/857,383는 카본 피브릴로 구성된 경질의 다공성 탄소 구조물에 대해 기술하고 있다. 피브릴은 이들의 교차지점에서 상호 간에 결합되거나 접착제로 접착된다. 결합을 증진하기 위해서 피브릴 표면을 화학적으로 개질함으로써 결합을 유도할 수 있는데, "접착"제에 의해 및/또는 피브릴을 열분해하여 교차지점에 융합 또는 결합을 생성함으로써 유도할 수 있다.
발명의 목적
본 발명의 제 1 목적은 중합체로 상호침투된 카본 피브릴의 네트워크를 기본으로 하는 분자 복합재를 생산하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 분자 복합재의 장점, 즉, 우수한 내응력성, 내균열성 및 인성을 지니는, 카본 피브릴 및 유기 중합체의 상호침투 네트워크를 생성하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 랜덤 배향 카본 피브릴과 유기 중합체로 된 경질의 3차원성 거시적 조립체의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 상이한 중합체 물질 범위와 함께 상이한 형태의 피브릴의 그러한 상호침투 네트워크를 제공하는 것, 및 효율적이고 비용 효과적인 방식으로 이러한 네트워크를 생산하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적 및 관련 목적은 현장에서, 다공성의 경질 피브릴 구조내에 단량체의 후속 중합을 가장 잘 허용하는 방법에 의해 경질 구조를 생성하는 것이다.
발명의 요약
본 발명의 이러한 목적 및 기타 목적은 다수의 랜덤 배향 카본 피브릴 및 상호침투성 중합체 매스로 이루어진 경질의 3차원성 거시적 조립체를 포함하는, 카본 피브릴과 중합체의 상호침투 네트워크에 의해 성취될 수 있다. 이러한 상호침투 네트워크는 다수의 랜덤 배향 카본 피브릴로 이루어진 경질의 3차원성 거시적 조립체를 형성시키고, 액체 또는 가스상 유기 단량체를 적당한 촉매 또는 유리 라디칼 개시제와 함께 조립체의 다공성 내부 중으로 도입시킨 다음, 단량체를 중합 조건하에서 조립체 내에 중합시킴으로써 수득될 수 있다.
발명의 상세한 설명
정의
"피브릴"이란 용어는 소직경의 탄소 섬유를 의미하며 피브릴, 위스커, 나노튜브, 버키튜브 등을 포함한다.
"조립체"란 용어는 개개 피브릴의 매스 형태를 의미하며 상호 꼬인 및 분리된 피브릴 양태를 포함한다.
"거시적"이란 용어는 조립체가 공업적 또는 과학적 목적을 달성하기에 적당한 크기일 수 있음을 의미한다.
피브릴
본 발명에 사용된 피브릴은 1000 nm 이하, 바람직하게는 약 200 nm 이하, 더욱 바람직하게는 100 nm 이하, 가장 바람직하게는 50 nm 이하의 직경을 갖는다. 본 발명의 일 양태에 따라, 3.5 내지 70 nm 범위의 직경을 갖는 카본 피브릴이 경질 조립체의 형성에 사용된다.
본원에서 참조로 인용되는, Tennent의 US 특허 No. 4,663,230는 연속성 열 탄소 오버코트를 함유하지 않고 피브릴 축에 실질적으로 평행한 다중 정렬 흑연 외층을 갖는 카본 피브릴을 기재하고 있다. 이들 자체는 c-축을 갖는 것을 특징으로 할 수 있으며, 이 축은 이들의 원통형 축에 실질적으로 수직인 흑연 만곡층의 탄젠트에 수직이다. 이들은 일반적으로, 100 nm 이하의 직경 및 적어도 5의 길이:직경비를 갖는다. 바람직하게는, 이들은 연속성 열 탄소 오버코트, 즉, 이들의 제조에 사용된 가스 공급물의 열분해로 생기는 열분해 침착된 탄소를 실질적으로 함유하지 않는다. Tennent의 발명은 보다 작은 직경의 피브릴, 전형적으로는 3.5 내지 70 nm에 이르는 방법과 함께 정렬된 "성장" 흑연 표면에 이르는 방법을 제공한다. 보다 덜 완벽한 구조이지만, 열분해 탄소 외층이 없는 피브릴 탄소도 성장된다.
본원에서 참조문헌으로 인용된 Tennent 등의 미국 특허 5,171,560은 열 오버코트 없이 실질적으로 피브릴에 평행한 흑연층을 가지고 있어 피브릴 축상의 이러한 층의 돌출이 적어도 2 피브릴 직경 거리로 뻗게되는 카본 피브릴에 관해 기재하고 있다. 전형적으로, 이러한 피브릴은 실질적으로 일정한 직경의 원통형 흑연 나노튜브이고 c-축이 이들의 원통형 축에 실질적으로 수직인 원통형 흑연 시이트를 포함한다. 이들은 실질적으로는 열분해 침착 탄소가 없고, 100 nm 이하의 직경과, 5 이상의 길이:직경비를 가진다. 이들 피브릴이 본 발명의 주된 관심사이다.
피브릴 축상의 흑연층의 돌출이 2 피브릴 직경 이하의 길이로 뻗을 경우, 단 면에서, 흑연 나노섬유의 탄소판은 헤링본 형상을 한다. 이들을 피시본 피브릴이라 한다. 본원에서 참조문헌으로 인용된 Geus의 미국 특허 4,855,091은 실질적으로 열분해 오버코트가 없는 피시본 피브릴의 제조과정을 제공한다. 이들 피브릴이 또한 본 발명의 실시에 유용하다.
산화된 나노섬유를 사용하여 경질 다공성 조립체를 형성할 수 있다. 1989년 5월 15일자에 출원된 미국 특허 출원 351,967(본원에서 참조문헌으로 인용됨)은 피브릴의 표면을 산화시키기에 충분한 반응 조건(예, 시간, 온도 및 압력)하에 황산(H2SO4)과 염소산칼륨(KClO3)을 포함하는 산화제와 피브릴을 접촉시키는 단계를 포함하는 카본 피브릴 표면의 산화 공정에 관해 기재하고 있다. McCarty 등의 공정에 따라 산화된 피브릴은 비균일하게 산화되는데, 즉, 탄소 원자는 카보닐, 알데하이드, 케톤, 페놀 및 기타 카보닐 그룹의 혼합물로 대체된다. 피브릴은 질산 처리에 의해서도 비균일하게 산화된다. 국제 출원 PCT/US94/10168은 작용 그룹의 혼합물을 함유한 산화된 피브릴의 형성에 관해 기재하고 있다.
공개된 기술에서, McCarthy와 Bening(Polymer Preprints ACS Div. of Polymer Chem. 30 (1)420 (1990))는 표면이 각종 산화 그룹을 포함함을 입증하기 위해 산화된 피브릴의 유도체를 제조했다. 피브릴은 수소 퍼옥사이드, 클로레이트, 질산 및 기타 적당한 시약을 이용하여서도 산화될 수 있다.
피브릴은 추가로 "Functionalized Fibrils"라는 발명의 명칭하에, 1995년 12월 8일자로 출원된 Hoch 및 Moy 등의 미국 특허 출원 08/352,400(본원에서 참조문 헌으로 인용됨)에 기재된 바와 같이 작용화될 수 있다.
앞서 기재된 촉매 성장 피브릴과 유사한 형태의 카본 피브릴이 고온 탄소 아크에서 성장되었다[참조문헌: Iijima, Nature 354 56 1991]. 일반적으로는 이들 아크-성장 피브릴이 Tennent의 초기 촉매 성장 피브릴과 동일한 형태를 가지는 것으로 받아들여진다[참조문헌: Weaver, Science 265 1994]. 아크 성장 카본 피브릴도 본 발명에 유용하다.
피브릴은 "High Surface Area Nanofibers, Methods of Making, Methods of Using and Products Containing Same"라는 발명의 명칭하의 미국 임시 출원 60/017,787(CMS Docket No.: 370077-3630)(본원에서 참조문헌으로 인용됨)에 기재된 고 표면적의 피브릴일 수도 있다.
피브릴 응집체 및 조립체
"비결합된" 전구체 피브릴은 형태가 개개 섬유, 섬유 응집체 또는 둘 모두일 수 있다. 응집체(존재한다면)는 일반적으로 새 둥지형, 코움드(combed) 야안 또는 개방 네트 형태이다. 응집체가 좀더 "꼬"일수록, 고 다공성이 원해지는 경우 적당한 조성물을 달성하는데 있어 좀더 많은 프로세싱이 필요할 것이다. 이는 대부분의 적용에 있어 코움드 야안 또는 개방 네트 응집체의 선택이 가장 바람직함을 의미한다. 그러나, 새 둥지형 응집체가 일반적으로 충분할 것이다.
피브릴 매트 또는 조립체는 수성 또는 유기 매질에서 피브릴을 분산시킨 다음 매트 또는 조립체를 형성하기 위해 이들을 여과시켜 제조된다.
경질 조립체는 반죽기에서 피브릴을 아교, 예를 들어, 당, 글리세린, 폴리에 틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리아크릴아미드 또는 폴리아크릴산, 또는 페놀 수지와 같은 탄화성 수지와 균질하게 혼합한 다음, 압출 또는 펠릿화 및 열분해시켜 제조된다. 경질 조립체는 유체, 예를 들면 이산화탄소, 아세톤, 또는 C2-C7 알칸 또는 알켄과 같은 용매에서 피브릴의 겔 또는 페이스트를 형성하고, 매질의 임계 온도 이상의 온도로 겔 또는 페이스트를 가열한 다음, 초임계 유체를 제거하고 마지막으로 공정이 수행되는 용기로부터 생성된 다공성 매트 또는 플러그를 제거시켜 제조될 수도 있다. "Three-Dimensional Macroscopic Assemblages of Randomly Oriented Carbon Fibrils and Composites Containing Same"라는 발명의 명칭하의, 미국 특허 출원 08/057,328 및 "Rigid Porous Carbon Structures, Methods of Making, Methods of Using and Products Containing Same"이라는 표제의 미국 특허 출원 08/857,383 참조.
경질 조립체에서 단량체의 중합
랜덤 배향 피브릴과 중합체의 경질의 삼차원성 거시적 조립체의 상호침투 네트워크는 단량체를 적당한 중합 촉매와 함께 경질 조립체로 도입하고 적당한 조건하에 중합이 일어나도록 함으로써 형성될 수 있다. 단량체는 액상 또는 가스상일 수 있다. 적당한 단량체는 비닐 화합물, 즉, 말단 이중 결합을 지닌 화합물, 예를 들면, 스티렌, 치환 스티렌, 메틸 메타크릴레이트, 알파 올레핀, 치환 알파 올레핀 등을 포함한다. 단량체는 유리 라디칼 메카니즘 또는 지글러-나타 촉매에 의해 중합될 수 있는 임의 화합물일 수 있다. 당해 분야의 숙련인은 피브릴 네트워크의 외부 가장자리에 대부분의 중합체가 형성되지 못하도록 촉매 위치 및 중합 속도를 조절해야 한다. 이러한 경우, 다공성 조립체의 내부는 빈 공간을 가질 것이고 조성은 비균일하여 만족스럽지 못할 것이다. 따라서 조립체의 내부 전체에 걸쳐 촉매를 균일하면서 고르게 분포시키는 것이 바람직하다.
피브릴은 유리 라디칼 트랩을 가지고 산화된 피브릴은 좀더 많은 유리 라디칼 트랩을 가지고 있어 특히 고려된 중합 메카니즘이 유리 라디칼에 기초하는 경우, 이들 유리 라디칼 트랩의 수를 감소시키는 방향으로 경질 조립체를 처리하는 것이 유리하다. 이러한 메카니즘이 본 발명의 방법에 유리한데 이는 단량체가 도입되기 전에 개시제가 피브릴 네트워크 전체에 분포될 수 있고 온도 변화에 따라 균일하게 중합이 일어날 수 있기 때문이다.
TiCl4 및 ZrCl2(Cp)2에서 유도된 것과 같은 지글러-나타 촉매도 피브릴상에 흡착되어 조립체 전체에 걸쳐서, 예를 들면 폴리프로필렌의 중합 반응을 균일하게 촉매할 수 있다. 스티렌은 현장에서 유리 라디칼 개시 및 지글러 촉매 작용 모두에 의해 중합될 수 있다. 스티렌이 적당한 단량체인데 이는 비용이 적게 들고 전형적으로는 카본 피브릴을 이용하여 강인해질 수 있는 취약한 매트릭스를 형성하기 때문이다.
최저가의 단량체인 프로필렌은 경질 조립체에 분포된 지글러 촉매로 중합될 수 있고, 기타 폴리올레핀에 비해 높은 융점, 강도, 강성 및 인성으로 인해 유용한 이소택틱 (결정성) 폴리프로필렌으로 중합될 수 있다.
실시예 1
질산을 사용한 카복실산-작용화 피브릴의 제조
피브릴의 정량된 샘플을 오버헤드 교반기와 물 응축기가 장치된 둥근 바닥의 멀티넥 인덴티드 반응기 플라스크(bound bottom multi-neck indented reactor flask)에서 적절한 강도의 질산으로 슬러리화시킨다. 꾸준한 교반과 함께, 온도를 조절하고 명시된 시간 동안 반응시킨다. 산 강도와는 상관 없이 온도가 70℃를 넘으면 갈색 연기가 짧게 생성된다. 반응 후, 슬러리를 분쇄된 얼음 위로(onto cracked ice) 붓고 증류수로 희석한다. 슬러리를 여과하고 Soxhlet 추출기에서 세척함으로써 과량의 산을 제거하고, 슬러리화된 샘플이 증류수로부터 pH의 변화가 없을 때까지, 매시간 마다 신선한 증류수를 저장통으로 도입한다. 피브릴을 5" 진공하, 100℃에서 밤새 건조시킨다. 피브릴의 정량된 분획을 표준 0.100 N NaOH와 반응시키고 카복실산 함량을 0.100 N HCl로 역-적정해서 측정한다. 표면의 산소함량을 XPS로 측정한다. 수중 분산성을 2분 동안 Waring Blender에서 고속으로 혼합함으로써 0.1 wt%에서 시험한다. 결과는 하기의 표 1에 요약되었다.

표 1
직접 산화 실행의 요약
성분 Disp.Ex.H2O Gms. cc 산농도 온도.℃ 시간 중량 COOH ESCA,C at% o 피브릴 산 손실 meg/g
12A P 1(BN) 300 70% 실온 24시간 0 <0.1 98 2
12B P 1(BN) 300 70 환류온도 48 <5% <0.1 분석되지 않음
12C G 20(BN) 1.01 70 환류온도 7 25% 0.8 분석되지 않음
12D G 48(BN) 1.01 70 환류온도 7 20% 0.9 분석되지 않음
P= 불량; G= 양호
실시예 2
경질 저밀도 다공성 피브릴 플러그의 제조
잘 분산된-피브릴 페이스트로부터 초임계 유체 제거는 저밀도 형태를 제조하는데 사용된다. n-펜탄에서 상기의 실시예 1에서 제조된 피브릴의 0.5% 분산액 50 cc를 압력을 서서히 감소하게 하는 니들밸브가 장치된 약간 큰 용량의 압력용기로 충진한다. 용기를 펜탄의 임계온도(Tc=196.6℃) 이상으로 가열한 후, 니들밸브를 약간 열어서 초임계 펜탄을 약 1 시간에 걸쳐서 흘려보낸다.
용기 내부의 형태를 가지는 피브릴의 결과 고체 플러그는 공극 용적 분획 0.997%에 상응하는 0.005 g/cc의 밀도를 가진다. 저항은 등방성이고 약 20 ohm/cm이다.
예비성형물을 1시간 동안 아르곤에서 650℃로 가열함으로써 경질화시킨다. 이와 달리, 예비성형물을 1시간 동안 공기에서 300℃로 가열함으로써 경질화시킨다.
실시예 3
경질 저밀도 다공성 피브릴 플러그의 제조
0.333 g 레조르시놀(Aldrich)을 H2O 5.3 cc에 용해시킨다. 0.491 g 포름알데하이드 용액(H2O에서 37%, Aldrich)을 첨가한 후, 용액을 8.879 g 피브릴 슬러리(5.8%)와 완전히 혼합한다. 7.4 cc 0.2 M Na2CO3를 첨가한 후, 혼합물을 유리 바이얼로 옮긴다. 밀봉된 바이얼을 80℃ 오븐에 4일 동안 둔다. 형성된 겔을 물로 세척한다. 최종적으로, 겔에 존재하는 물을 아세톤과 교환한다.
겔에 존재하는 초임계 아세톤을 제거한 후, 산물을 아르곤하, 400℃에서 2시간 동안, 800℃에서 4시간 동안 및 1200℃에서 4시간 동안 가열해서 레조르시놀-포름알데하이드 중합체를 탄화할 수 있다.
실시예 4
경질 저밀도 다공성 피브릴 플러그의 제조
잘 분산된-피브릴 페이스트로부터 초임계 유체 제거는 저밀도 형태를 제조하는데 사용된다. 접착제로서 페놀/포름알데하이드/PEG/글리세린 혼합물을 함유하는 n-펜탄 중의 "제조된" 피브릴 0.5% 분산액 50 cc를 압력을 서서히 감소시킬 수 있는 니들밸브가 장치된 약간 큰 용량의 압력용기로 충진한다. 용기를 펜탄의 임계온 도(Tc=196.6℃) 이상으로 가열한 후, 니들밸브를 약간 열어서 초임계 펜탄을 약 1시간에 걸쳐서 흘려보낸다.
생성된 피브릴의 고체 플러그는 용기 내부의 모양을 가지는데, 이를 공기 건조시키고 350℃로 가열해서 PEG/글리세린을 제거하고 페놀 수지를 열분해한다. 플러그는 공극 용적 분획 0.997%에 상응하는 0.005 g/cc의 밀도를 가진다.
실시예 5
실시예 2, 3 및 4에서 설명된 대로 제조된 다공성 예비성형물을 99.999%(고순도)의 수소를 사용해 알루미늄 튜브에서 800-1400℃에서 수소화하고 아르곤하에서 실온으로 냉각시킨다.
예비성형물을 스티렌 단량체/벤질 퍼옥사이드의 혼합물로 침윤시킨다. 이어서 예비성형물을 1시간 동안 80℃로 가열해서 스티렌 단량체를 중합한다. 고체 폴리스티렌/피브릴 네트워크가 수득된다.
실시예 6
실시예 2, 3 또는 4에서 제조된 예비성형물을 마그네틱 교반바를 함유하는 세럼-캐핑 압력 보틀에 둔다. 용기를 비우고 여러번 건조 질소를 충진한다. 이어서 0℃로 냉각시키고 모든 TiCl4가 증발될 때까지 50℃에서 예비성형물 gm 당 TiCl4 약 0.01 gm을 함유하는 세럼-캐핑 용기를 통과하는 질소로 스파징한다. 피브릴을 함유하는 용기를 이어서 모든 TiCl4가 증발될 때까지 50℃에 둔다. 이어서 피브릴을 함유하는 용기를 1시간 동안 50℃에 두어서 피브릴에 TiCl4를 분포시킨다. 예비성형물 gm 당 0.03 gm의 양으로 트리에틸 알루미늄을 유사하게 도입한다.
25℃에서 용기로, 에틸렌 스트림을 대기압에서 도입한다. 강력한 발열은 에틸렌이 중합되고 있다는 것을 지시한다. 검은 피브릴이 회색으로 변한 다음 거의 백색이 된다. 중합반응이 폴리에틸렌의 예비성형물 gm 당 약 150 gm이 형성될 때까지 계속된다. 피브릴과 폴리에틸렌의 상호침투 네트워크가 수득된다.
실시예 7
벤젠 중의 1 mmol 메틸 알로목산과 10 ㎛ol 비스사이클로펜타 디에닐 지르코늄 디클로라이드의 혼합물을 제조하고 실시예 2, 3 또는 4에 따라 제조된 경질 예비성형물로 습윤 초기 시점까지 첨가한다. 시스템을 벤젠의 동결점 이하로 냉각시키고 벤젠을 승화에 의해 제거한다. 처리된 예비성형물을 드라이 아이스 온도로 취하고 액체 프로필렌으로 100 psi에서 침윤시킨다. 시스템을 중합반응이 시작될 때까지 서서히 가온하고 1시간 동안 그 온도에서 유지한다. 피브릴과 폴리프로필렌의 상호침투 네트워크가 수득된다.

Claims (4)

  1. (a) 다수의 랜덤 배향 카본 피브릴로 형성된 경질의 3차원성 거시적 조립체, 및
    (b) 상기 조립체 내로 침투된 상호침투성 중합체 매스 (interpenetrating mass of a polymer)
    를 포함하는, 카본 피브릴 및 중합체의 상호침투 네트워크.
  2. (a) 피브릴이 실질적으로 일정한 직경을 가지면서 실질적으로 원통형이고, 이들의 원통형 축에 대해 실질적으로 수직인 c-축을 가지며, 열분해 침착된 탄소를 실질적으로 함유하지 않고, 약 3.5 내지 70nm의 직경을 갖는, 다수의 랜덤 배향 카본 피브릴로 형성된 경질의 3차원성 거시적 조립체, 및
    (b) 상기 조립체 내로 침투된 상호침투성 유기 중합체 매스
    를 포함하는, 카본 피브릴 및 중합체의 상호침투 네트워크.
  3. (a) 다수의 랜덤 배향 카본 피브릴로 형성된 경질의 3차원성 다공질 거시적 조립체를 제공하는 단계;
    (b) 액체상 또는 가스상 단량체를 중합 촉매 또는 개시제와 함께 상기 조립체 내부 중으로 도입시키는 단계; 및
    (c) 단량체를 상기 조립체 내에 중합시키는 단계
    를 포함하는, 카본 피브릴 및 중합체의 상호침투 네트워크의 제조방법.
  4. (a) 피브릴이 실질적으로 일정한 직경을 가지면서 실질적으로 원통형이고, 이들의 원통형 축에 대해 실질적으로 수직인 c-축을 가지며, 열분해 침착된 탄소를 실질적으로 함유하지 않고, 약 3.5 내지 70nm의 직경을 갖는, 다수의 랜덤 배향 카본 피브릴로 형성된 경질의 3차원성 다공질 거시적 조립체를 제공하는 단계;
    (b) 액체 또는 가스상 유기 단량체를 지글러 촉매 또는 유리 라디칼 개시제와 함께 상기 조립체의 다공성 내부 중으로 도입시키는 단계; 및
    (c) 단량체를 중합 조건하에서 상기 조립체 내에 중합시키는 단계
    를 포함하는, 카본 피브릴 및 중합체의 상호침투 네트워크의 제조방법.
KR1020007004764A 1997-11-03 1998-10-16 랜덤 배향 카본 피브릴 및 유기 중합체로 이루어진 거시적조립체의 3차원성 상호침투 네트워크 KR100600651B1 (ko)

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