KR100900658B1 - 전기전도성 플라스틱 사출성형물 및 전도성 수지조성물 - Google Patents

전기전도성 플라스틱 사출성형물 및 전도성 수지조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 전기전도성 수지 조성물은 강직한 랜덤코일 형태이고 정적영속길이가 50~800 nm인 탄소나노튜브 2.0 중량% 이하, 비유전율이 10 이상인 세라믹 입자 1~30 중량%, 매트릭스 수지와 열역학적으로 혼합되지 않는 분산상의 고분자 수지 1~30 중량% 및 나머지 양의 매트릭스 수지를 포함한다. 본 발명의 전기전도성 수지 조성물은 적은 양의 탄소나노튜브를 함유함에도 불구하고, 전단변형속도가 50 s-1 이상인 조건, 더욱 바람직하게는, 산업적으로 적용되는 빠른 전단변형속도, 즉 전단변형속도가 2000 s-1 이상인 조건에서 수행되는 사출성형에 의해서도 전기전도성의 감소가 없다. 따라서, 본 발명의 전기전도성 수지 조성물은 반도체 공정부품, 전기전자제품의 외장재등에서 정전분산 (ESD) 성능이 요구되거나 대전방지 성능이 요구되는 제품에 사출성형물로서 적용할 수 있다.
전도성 수지, 강직한 랜덤코일, 탄소나노튜브, 세라믹 입자, 분산상 고분자, 펼친 길이, 꺾임비

Description

전기전도성 플라스틱 사출성형물 및 전도성 수지조성물 {Injection Molded Electrical-Conductive Plastic Part and Electrical-Conductive Resin Composition}
본 발명은 전기전도성 수지 조성물 및 이에 의하여 사출성형되어 형성되는 전기전도성 사출성형물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 용융상태에서의 전단변형속도가 50s-1보다 빠르더라도, 전도성 입자의 배향이나 절단으로 인한 전기전도도의 감소가 없어서, 전기전도성이 충분히 발휘되는 사출성형물을 생성할 수 있는 전기전도성 수지 조성물 및 이에 의하여 사출성형되어 형성되는 전기전도성 사출성형물에 관한 것이다.
전기전도성이 없는 수지에 전기전도성을 부여하는 방법으로, 전도성 카본블랙, 카본섬유, 세라믹섬유 또는 금속섬유를 포함한 수지 조성물이 널리 사용되고 있다. 또한, 수지의 강도를 보강하는 목적으로도 카본블랙, 카본섬유, 세라믹섬유 또는 금속섬유를 사용한다. 최근에는 카본섬유의 직경이 100 nm 이하인 나노섬유를 포함한 수지 조성물에 대한 시도가 있다.
일본국 공개특허 2004-244490호(2004.9.2 공개)에서는 탄소나노튜브를 0.01 중량 %이상 1 중량 %이하를 포함한 수지 합성물을 제공한다. 이들은 탄소나노튜브와 수지와의 상용성을 향상시키는 화학적 방법을 제공한다. 또한, 일본국 공개특허공보 특개평 8-231210호(1996.9.10 공개)는 분자량, 크기 및 전기 전도도 차이에 따라 탄소나노튜브를 분리, 정제하는 방법을 제공한다.
탄소나노튜브는 1991년 (Nature, 354, 56-58, 1991)에 발견되고, 일본국 공개특허공보 특개평 6-280116호(1994.10.4 공개)에서 대량으로 합성할 수 있는 제조 방법에 관해서 보고하고 있다. 탄소나노튜브는 직경이 가늘고 종횡비가 길어, 소량의 첨가로 수지에 전기전도성을 나타내는 특징이 있다. 그러나, 용융상태에서의 전단변형속도가 50 s-1 이상으로 매우 빠른 사출성형 등의 공정을 거쳐 형성된 성형물에서는 탄소나노튜브가 수지 흐름방향으로 배향을 하며 또한 전단력에 의해 잘게 부서지면서 전기전도성이 현저히 감소하거나 사라지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 용융상태에서의 전단변형속도가 50 s-1 이상, 특히 2000 s-1 이상으로 매우 빠른 사출성형 등의 공정을 수행하더라도, 그 형성된 성형물에서 탄소나노튜브가 수지 흐름 방향으로 배향을 하거나 또는 그 전단력에 의해 잘게 부서짐에 의하여 그 성형물의 전기전도성이 현저히 감소하거나 사라지는 문제점이 없는 전기전도성 수지 조성물 및 이에 의하여 사출성형되어 형성되는 전기전도성 사출성형물을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 소량의 탄소나노튜브를 함유함에도 불구하고, 용융상태에서의 전단변형속도가 50 s-1 이상, 특히 2000 s-1 이상으로 매우 빠른 사출성형 등의 공정을 거쳐 형성된 성형물에서 그 성형물의 전기전도성을 충분히 확보할 수 있는 전기전도성 수지 조성물 및 이에 의하여 사출성형되어 형성되는 전기전도성 사출성형물을 제공하는 것이다.
상기한 목적은 본 발명의 전기전도성 수지 조성물에 의하여 달성된다. 본 발명에 따른 전기전도성 수지 조성물은 강직한 랜덤코일 형태인 탄소나노튜브 5.0 중량% 이하, 바람직하게는 2.0 중량% 이하, 비유전율이 10 이상인 세라믹 입자 1~30 중량%, 매트릭스 수지와 열역학적으로 혼합되지 않는 분산상의 고분자 수지 1~30 중량% 및 나머지 양의 매트릭스 수지를 포함한다. 여기에서, 상기 탄소나노튜브는 정적영속길이가 50 ~ 800 nm인 것이 바람직하다. 상기 분산상의 고분자 수지는 분산상의 스트레스 완화 시간(stress relaxation time)이 50초 이하가 되는 고분자 수지인 것이 바람직하다. 상기 매트릭스 수지 및 상기 분산상의 고분자 수지는 열가소성 수지인 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 상기한 전기전도성 수지 조성물을 전단변형속도가 50 s-1 이상인 조건, 더욱 바람직하게는, 전단변형속도가 2000 s-1 이상인 조건에서 사출성형하여 형성되는, 105 ohm/sq 등급 이하의 표면저항을 가지는 전기전도성 수지 사출성형물을 제공한다. 이러한 사출성형물은 바람직하게, 체적저항이 100 Ohm.cm 등급 이하이다.
본 발명의 전기전도성 수지 조성물은 적은 양의 탄소나노튜브를 함유함에도 불구하고, 전단변형속도가 50 s-1 이상인 조건, 더욱 바람직하게는, 산업적으로 적용되는 빠른 전단변형속도, 즉 전단변형속도가 2000 s-1 이상인 조건에서 수행되는 사출성형에 의해서도 전기전도성의 감소가 없다. 따라서, 본 발명의 전기전도성 수지 조성물은 반도체 공정부품, 전기전자제품의 외장재 등에서 정전분산 (ESD) 성능이 요구되거나 대전방지 성능이 요구되는 제품에 사출성형물로서 적용할 수 있다.
본 발명의 전기전도성 수지 조성물은 강직한 랜덤코일 형태인 탄소나노튜브 5.0 중량% 이하, 바람직하게는 2.0 중량% 이하, 비유전율이 10 이상인 세라믹 입자 1~30 중량%, 매트릭스 수지와 열역학적으로 혼합되지 않는 분산상의 고분자 수지 1~30 중량% 및 나머지 양의 매트릭스 수지를 포함한다.
본 발명의 전기전도성 수지 조성물은 우선적으로 매트릭스 수지를 포함한다. 이러한 매트릭스 수지는 열가소성 수지인 것이 바람직하며, 특히, 상기 매트릭스 수지는 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 아로마틱폴리아마이드, 폴리아마이드, 폴리카보네이트, 폴리스타이렌, 폴리페닐렌설파이드, 열방성액정고분자, 폴리술폰, 폴리에테르 술폰, 폴리에테르이미드,폴리에테르에테르케톤, 폴리아릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐알코올, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리옥시메틸렌, 폴리아크릴로니트릴부타디엔스타이렌 공중합체, 폴리테트라메틸렌옥사이드-1,4-부탄디올 공중합체, 스타이렌을 포함하는 공중합체, 불소계수지, 및 폴리비닐클로라이드로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 열가소성 고분자 수지인 것이 바람직하다. 이러한 매트릭스 수지는 본 발명의 조성물에서 주 성분을 이루는 것이다.
본 발명의 조성물은 강직한 랜덤코일 형태의 탄소나노튜브 5.0 중량% 이하, 바람직하게는 2.0 중량% 이하를 포함한다. 이러한 탄소나노튜브는 정적영속길이가 50~800 nm인 것이 바람직하다.
본 명세서에서, 랜덤코일은 입자의 전체크기(말단간 거리)가 겉보기 분자량의 제곱근에 선형적으로 비례하는 특징을 가지는 입자를 말하고, 강직한 랜덤코일 에서의 강직성은 이펙티브 벤딩 모듈러스(Effective Bending Modulus)가 열에너지(thermal energy)(kT, 여기에서 k는 볼쯔만 상수이고, T는 절대온도임)보다 커서 사용하는 입자의 펼친 길이 이내에서 열에너지로 인한 탄성 변형이 일어나지 않는 경우를 말한다. 본 발명에서는 상기한 목적을 달성하기 위하여 사용되는 강직한 랜덤 코일(rigid random coil)의, 말단간거리, 꺽임비, 정적영속길이를 통계물리를 사용하여 다음과 같이 정의하였다.
Figure 112007091071661-pat00001
여기서 R은 말단간 거리벡터,
Figure 112007091071661-pat00002
는 정적 영속길이, C는 상수, L은 펼친 길이, lpo는 임의의 세그먼트 길이, 그리고 θ는 축으로부터 꺽인 각도를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 강직한 랜덤코일의 탄소나노튜브에서, 정적 영속길이가 50 nm 미만이면, 강직한 랜덤코일이 너무 고불고불하고 전기전도도가 낮아서 사용이 어려우며 정적 영속길이가 800 nm 초과하면, 융융 상태에서의 전단변형 속도가 50 s-1 이상일 경우에 수지의 흐름 방향으로 배향을 하여 전기전도성이 현저히 떨어지거나 사라지게 된다. 따라서 본 발명에서는 정적 영속길이가 50 ~ 800 nm의 강직한 램덤코일을 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 200 ~ 400 nm의 강직한 랜덤코일이 효과적이다.
본 발명의 조성물에서 상기한 특성을 가지는 탄소나노튜브는 5.0 중량% 이하, 바람직하게는 2.0 중량% 이하의 적은 양으로 포함되더라도 상기한 빠른 전단변형속도의 사출성형에 의하여 형성되는 사출성형물의 전기전도성을 높게 유지할 수 있게 한다. 이러한 탄소나노튜브가 0.01 중량%보다 적은 양으로 포함되는 경우에는 전기전도성을 충분하게 얻을 수 없는 반면에 탄소나노튜브가 2.0 중량%보다 많더라도 특별히 다른 물성을 크게 열화시키지는 않으므로 본 발명의 조성물은 상기한 탄소나노튜브를 2.0 중량% 이상, 예를 들어, 5 중량% 정도까지 포함하더라도 무방하다.
본 발명에서 사용되는 세라믹 입자는 용융상태에서의 전단변형 속도가 50 s-1 이상일 경우에 강직한 랜덤코일의 배향을 더욱 방해하며, 강직한 랜덤코일의 접촉부위의 터널링 효과를 향상시켜 본 발명의 조성물의 전기전도도가 향상되도록 하는 것이다.
이러한 세라믹 입자는 비유전율이 10 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 비유전율이 100 이상이다. 본 발명에서 사용되는 세라믹 입자의 비유전율은 10 이상이면 사용될 수 있으며, 특별히 비유전율의 상한이 제한되지 않으며, 일반적으로 비유전율이 높을수록 바람직하다. 또한 이러한 세라믹 입자는 종횡비가 3.0이하인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 비유전율이 40 이상이며 종횡비가 1.5이하이다. 세라믹 입자의 크기는 800nm이하, 특히 1~800 nm인 것이 바람직하다.
상기 세라믹 입자는 티타늄(Ti), 납(Pb), 바륨(Ba), 규소(Si), 주석(Sn), 마 그네슘(Mg), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr) 철(Fe), 텅스텐(W), 바나듐(V), 망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 및 희토류 금속 원소로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 금속 원소를 포함하는 세라믹 입자인 것이 바람직하고, 상기 세라믹 입자의 예는 BaTiO3, PbZrO3-PbTiO3 고용체(PZT), PbZrO3-PbTiO3-Pb(Mg1 /3 Nb2 /3) 고용체(PZT-PMN), TiO2, TiO3, SiO2, ZnO, SnO2Zr, SrTiO3, MgTiO3, PbO, Bi2O3·3TiO3, Nb2O3, Nb2O5 및 MnO2를 포함한다.
이러한 세라믹 입자는 본 발명의 조성물에서 1~30 중량%로 첨가되며, 바람직하게는 3~30 중량%로 첨가된다. 세라믹 입자가 너무 적은 함량으로 첨가되는 경우에는 강직한 랜덤코일의 배향을 방해하는 효과가 미미하고, 너무 많은 함량으로 첨가되는 경우에는 다른 물성을 열화시킬 우려가 있다.
본 발명에서 사용되는 분산상의 고분자 수지는 용융상태에서의 전단변형 속도가 50 s- 1이상일 경우에 강직한 랜덤코일의 배향을 더욱 방해하기 위하여 사용되는 것이며, 용융상태에서 분산상의 스트레스 완화 시간(stress relaxation time)이 50 초 이하가 되는 고분자수지로서, 매트릭스 수지와는 열역학적으로 혼합되지 않아서 본 발명의 조성물에서 분산상으로 존재하는 것이다. 이러한 분산상의 고분자 수지의 스트레스 완화 시간(stress relaxation time)은 다음 식과 같이 정의된다.
Figure 112007091071661-pat00003
위 식에서,
Figure 112007091071661-pat00004
는 분산상의 고분자 수지의 점도,
Figure 112007091071661-pat00005
는 매트릭스 수지의 점도, α은 매트릭스 수지와 분산상의 고분자 수지 간의 계면장력, R은 분산상의 고분자 수지의 반지름 또는 특성 길이(Characteristic Length), φ는 분산상의 고분자 수지의 부피분율이다.
본 발명의 조성물에서 분산상의 고분자 수지는 1~30 중량%로 첨가된다. 분산상의 고분자 수지가 너무 적은 함량으로 첨가되는 경우에는 강직한 랜덤코일의 배향을 방해하는 효과가 미미하고, 너무 많은 함량으로 첨가되는 경우에는 다른 물성을 열화시킬 우려가 있다.
상기 분산상의 고분자 수지는 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 아로마틱폴리아마이드, 폴리아마이드, 폴리카보네이트, 폴리스타이렌, 폴리페닐렌설파이드, 열방성액정고분자, 폴리술폰, 폴리에테르 술폰, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리아릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐알코올, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리옥시메틸렌, 폴리아크릴로니트릴부타디엔스타이렌 공중합체, 폴리테트라메틸렌옥사이드-1,4-부탄디올 공중합체, 스타이렌을 포함하는 공중합체, 불소계수지, 및 폴리비닐클로라이드로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 열가소성 고분자 수지인 것이 바람직하다.
본 발명의 조성물은 또한 강도를 보강하기 위하여 유리섬유, 탄소섬유 등의 보강재 및 난연성을 나타내기 위하여 난연제를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 상기한 전기전도성 수지 조성물을 사출성형하여 형성되는 전기전도성 수지 사출성형물을 제공한다. 이러한 사출성형물은 상기한 전기전도성 수지 조성물을 전단변형속도가 50 s-1 이상인 조건, 더욱 바람직하게는, 2000 s-1 이상인 조건에서 사출성형하여 형성되며, 105 ohm/sq 등급 이하의 표면저항을 가지고, 또한 체적저항이 100 Ohm.cm 등급 이하의 체적저항을 가진다. 여기에서, 105 ohm/sq 등급 이하의 표면저항이라 함은 105 ohm/sq의 단위를 가지는 표면저항 값 이하를 의미하는 것이며, 즉, 9 x 105 ohm/sq 이하의 표면저항을 의미하는 것이다. 이것은 상기한 체적저항에 대해서도 동일하다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 좀더 상세히 설명한다.
[실시예 1]
열가소성 수지인 폴리카보네이트 4050g 과 정적 영속길이가 271 nm인 강직한 랜덤 코일형 탄소나노튜브 100g, BaTiO3 500g, HDPE 350g을 이축 압출기에 넣고 산 화 방지제 및 활제를 더욱 포함시켜 250 ℃에서 혼합시켜 강직한 랜덤 코일을 함유한 수지 조성물을 제조하였다. 이러한 조성물을 300 ℃, 금형 입구에서의 전단변형속도가 2000 s-1인 사출성형 조건에서 사출성형하여 시편을 제작하였다. 시편은 두께 3nmm, 길이 17cm 그리고 폭 2cm였다. 이하에서 동일하게 사출성형하여 동일한 규격의 시편을 제작하였다. 이와 같이 사출성형한 시편의 표면저항을 표 1에 나타내었다.
[실시예 2]
열가소성 수지인 폴리카보네이트 4050g 과 정적 영속길이가 350 nm인 강직한 랜덤 코일형 탄소나노튜브 100 g, BaTiO3 500g, HDPE 350g을 이축 압출기에 넣고 산화방지제 및 활제를 더욱 포함시켜 250 ℃에서 혼합시켜 강직한 랜덤 코일을 함유한 수지 조성물을 제조하였다.사출성형한 시편의 표면저항을 표 1에 나타내었다.
[비교예 1]
열가소성 수지인 폴리카보네이트 4050g 과 정적 영속길이가 900 nm이상인 막대형 탄소나노튜브 100 g, BaTiO3 500g, HDPE 350g을 이축 압출기에 넣고 산화방지제 및 활제를 더욱 포함시켜 250 ℃에서 혼합시켜 강직한 랜덤 코일을 함유한 수지 조성물을 제조하였다. 사출성형한 시편의 표면저항을 표 1에 나타내었다.
[비교예 2]
열가소성 수지인 폴리카보네이트 4350g 과 정적 영속길이가 271 nm 인 강직한 랜덤 코일형 탄소나노튜브 100 g, HDPE 350g을 이축 압출기에 넣고 산화방지제 및 활제를 더욱 포함시켜 250 ℃에서 혼합시켜 강직한 랜덤 코일을 함유한 수지 조성물을 제조하였다. 사출성형한 시편의 표면저항을 표 1에 나타내었다.
[비교예 3]
열가소성 수지인 폴리카보네이트 4400g 과 정적 영속길이가 271 nm 인 강직한 랜덤 코일형 탄소나노튜브 100 g, BaTiO3 500g을 이축 압출기에 넣고 산화방지제 및 활제를 더욱 포함시켜 250 ℃에서 혼합시켜 강직한 랜덤 코일을 함유한 수지 조성물을 제조하였다. 사출성형한 시편의 표면저항을 표 1에 나타내었다.
[비교예 4]
열가소성 수지인 폴리카보네이트 4900g과 정적 영속길이가 271 nm 인 강직한 랜덤 코일형 탄소나노튜브 100 g, 산화방지제 및 활제를 더욱 포함시켜 250 ℃에서 혼합시켜 강직한 랜덤 코일을 함유한 수지 조성물을 제조하였다. 사출성형한 시편의 표면저항을 표 1에 나타내었다.
[비교예 5]
열가소성 수지인 폴리카보네이트 4900g과 정적 영속길이가 900 nm 이상인 막대형 탄소나노튜브 100 g, 산화방지제 및 활제를 더욱 포함시켜 250 ℃에서 혼합시켜 강직한 랜덤 코일을 함유한 수지 조성물을 제조하였다. 사출성형한 시편의 표면저항을 표 1에 나타내었다.
[표 1] 사출성형한 시편의 표면저항
실시예1 실시예2 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
표면저항 Ohm/sq 105 105 109 1010 1010 1012이상 1012이상
이상에서 설명한 바와 같이, 강직한 램덤코일 형태의 탄소나노튜브, 비유전율이 10이상인 세라믹, 분산상의 응력완화시간이 50 s이하인 고분자 분산상을 포함한 경우에 탄소나노튜브가 2.0 중량% 이하 포함된 수지조성물의 사출성형 시편의 표면저항이 105 Ohm/sq이하를 나타내어 산업적으로 활용가능한 전기전도성 플라스틱을 형성하는 것을 볼 수 있다. 막대형 탄소나노튜브를 사용한 경우에 사출성형 이후에 전기전도도가 현저히 감소되는 것을 볼 수 있으며, 비유전율이 높은 세라믹 또는 고분자분산상이 포함되지 않은 경우 전기전도도가 현저히 감소됨을 볼 수 있다.
이로써 본 발명에서는 소량의 탄소나노튜브를 포함하여 경제성 있고, 물성 발란스가 잘 이루어진 수지조성물을 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명의 수지조성물은 반도체 공정부품, 전기전자제품의 외장재 등에서 정전분산 (ESD) 성능이 요구되거나 대전방지 성능이 요구되는 제품에 사출성형물로서 적용할 수 있음을 확인하였다.

Claims (14)

  1. 강직한 랜덤코일 형태인 탄소나노튜브 0.01~5.0 중량%;
    비유전율이 10 이상인 세라믹 입자 1~30 중량%;
    열가소성 고분자 수지로 된 매트릭스 수지와 열역학적으로 혼합되지 않는 분산상의 열가소성 고분자 수지 1~30 중량%; 및
    열가소성 고분자 수지로 된 매트릭스 수지 나머지 양을 포함하는
    전기전도성 수지 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브는 하기 일반식 1에서 정의되는 정적영속길이(
    Figure 112008061115275-pat00011
    :static bending persistence length)가 50 내지 800 nm인 것을 특징으로 하는
    전기전도성 수지 조성물:
    [일반식 1]
    Figure 112008061115275-pat00006
    상기 식에서,
    Figure 112008061115275-pat00012
    는 꺽임비이고,
    R은 말단간 거리벡터이며,
    C는 상수이고,
    L은 펼친 길이이며,
    lpo는 임의의 세그먼트길이이며,
    θ는 탄소나노튜브 축으로부터 꺽인 각도를 나타낸다.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 입자는 종횡비가 1 ~ 3.0인 것을 특징으로 하는
    전기전도성 수지 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 입자는 크기가 800 nm 이하인 것을 특징으로 하는
    전기전도성 수지 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 입자는 티타늄(Ti), 납(Pb), 바륨(Ba), 규소(Si), 주석(Sn), 마그네슘(Mg), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr) 철(Fe), 텅스텐(W), 바나듐(V), 망간(Mn), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 및 희토류 금속 원소로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 금속 원소를 포함하는 세라믹 입자인 것을 특징으로 하는
    전기전도성 수지 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 입자는 BaTiO3, PbZrO3-PbTiO3 고용체(PZT), PbZrO3-PbTiO3-Pb(Mg1 /3 Nb2/3) 고용체(PZT-PMN), TiO2, TiO3, SiO2, ZnO, SnO2Zr, SrTiO3, MgTiO3, PbO, Bi2O3·3TiO3, Nb2O3, Nb2O5 및 MnO2로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는
    전기전도성 수지 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 분산상의 열가소성 고분자 수지는 하기 일반식 2로 정의되는 분산상의 스트레스 완화 시간(
    Figure 112008061115275-pat00013
    : stress relaxation time)이 50초 이하가 되는 열가소성 고분자 수지인 것을 특징으로 하는
    전기전도성 수지 조성물:
    [일반식 2]
    Figure 112008061115275-pat00008
    상기 식에서,
    Figure 112008061115275-pat00014
    는 분산상의 열가소성 고분자 수지의 점도이고,
    Figure 112008061115275-pat00015
    는 열가소성 고분자 수지로 된 매트릭스 수지의 점도이며,
    α은 열가소성 고분자 수지로 된 매트릭스 수지와 분산상의 열가소성 고분자 수지 간의 계면장력이고,
    R은 분산상의 열가소성 고분자 수지의 반지름 또는 특성 길이(Characteristic Length)이며,
    φ는 분산상의 열가소성 고분자 수지의 부피분율이다.
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 분산상의 열가소성 고분자 수지는 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 아로마틱폴리아마이드, 폴리아마이드, 폴리카보네이트, 폴리스타이렌, 폴리페닐렌설파이드, 열방성액정고분자, 폴리술폰, 폴리에테르 술폰, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리아릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐알코올, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리옥시메틸렌, 폴리아크릴로니트릴부타디엔스타이렌 공중합체, 폴리테트라메틸렌옥사이드-1,4-부탄디올 공중합체, 스타이렌을 포함하는 공중합체, 불소계수지, 및 폴리비닐클로라이드로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 열가소성 고분자 수지인 것을 특징으로 하는
    전기전도성 수지 조성물.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 열가소성 고분자 수지로 된 매트릭스 수지는 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 아로마틱폴리아마이드, 폴리아마이드, 폴리카보네이트, 폴리스타이렌, 폴리페닐렌설파이드, 열방성액정고분자, 폴리술폰, 폴리에테르 술폰, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리아릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐알코올, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리옥시메틸렌, 폴리아크릴로니트릴부타디엔스타이렌 공중합체, 폴리테트라메틸렌옥사이드-1,4-부탄디올 공중합체, 스타이렌을 포함하는 공중합체, 불소계수지, 및 폴리비닐클로라이드로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 열가소성 고분자 수지인 것을 특징으로 하는
    전기전도성 수지 조성물.
  12. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 내지 제 8 항, 제 10 항 및 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 전기전도성 수지 조성물을 전단변형속도가 50 s-1 이상인 조건에서 사출성형하여 형성되는, 105 ohm/sq 등급 이하의 표면저항을 가지는
    전기전도성 수지 사출성형물.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 사출성형물은 전단변형속도가 2000 s-1 이상 조건에서 사출성형되어 형성되는 것임을 특징으로 하는
    전기전도성 수지 사출성형물.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 사출성형물은 체적저항이 100 Ohm.cm 등급 이하인 것을 특징으로 하는
    전기전도성 수지 사출성형물.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015084067A1 (ko) * 2013-12-06 2015-06-11 주식회사 엘지화학 전도성이 개선된 복합재 및 이를 함유하는 성형품
KR20170122306A (ko) * 2016-04-25 2017-11-06 주식회사 엘지화학 대전방지용 탄소 복합재, 성형품 및 그 제조방법
EP3239225A4 (en) * 2014-12-26 2018-08-01 LG Chem, Ltd. Radar cover-use resin composition, and radar cover and radar apparatus obtained therefrom

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050070657A1 (en) 2003-09-29 2005-03-31 Mark Elkovitch Conductive thermoplastic compositions, methods of manufacture and articles derived from such compositions
KR20060060682A (ko) * 2003-08-08 2006-06-05 제너럴 일렉트릭 캄파니 탄소 나노튜브를 포함하는 전기 전도성 조성물 및 그의제조방법
JP2006257242A (ja) 2005-03-16 2006-09-28 Idemitsu Kosan Co Ltd 樹脂組成物、該樹脂組成物の製造方法及び該樹脂組成物の成形体
KR100784993B1 (ko) 2006-02-14 2007-12-11 주식회사 엘지화학 강직한 랜덤 코일 및 이를 포함하는 조성물

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060060682A (ko) * 2003-08-08 2006-06-05 제너럴 일렉트릭 캄파니 탄소 나노튜브를 포함하는 전기 전도성 조성물 및 그의제조방법
US20050070657A1 (en) 2003-09-29 2005-03-31 Mark Elkovitch Conductive thermoplastic compositions, methods of manufacture and articles derived from such compositions
JP2006257242A (ja) 2005-03-16 2006-09-28 Idemitsu Kosan Co Ltd 樹脂組成物、該樹脂組成物の製造方法及び該樹脂組成物の成形体
KR100784993B1 (ko) 2006-02-14 2007-12-11 주식회사 엘지화학 강직한 랜덤 코일 및 이를 포함하는 조성물

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015084067A1 (ko) * 2013-12-06 2015-06-11 주식회사 엘지화학 전도성이 개선된 복합재 및 이를 함유하는 성형품
EP3239225A4 (en) * 2014-12-26 2018-08-01 LG Chem, Ltd. Radar cover-use resin composition, and radar cover and radar apparatus obtained therefrom
KR20170122306A (ko) * 2016-04-25 2017-11-06 주식회사 엘지화학 대전방지용 탄소 복합재, 성형품 및 그 제조방법
KR102046880B1 (ko) * 2016-04-25 2019-11-20 주식회사 엘지화학 대전방지용 탄소 복합재, 성형품 및 그 제조방법
US11198780B2 (en) 2016-04-25 2021-12-14 Lg Chem, Ltd. Antistatic carbon composite, molded product, and preparation method therefor

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