KR100946734B1 - 자외선 경화성 탄소 나노튜브 및 그 제조 방법 - Google Patents

자외선 경화성 탄소 나노튜브 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

자외선 경화성 탄소 나노튜브 및 그 제조 방법에서, 자외선 경화성 탄소 나노튜브는 산 처리에 의하여 개질된 탄소 나노튜브 표면의 카르복시기와, 에폭사이드기(epoxide group)기를 갖는 단량체를 반응시켜 제조되고, 표면에 이중 결합을 갖는다. 탄소 나노튜브가 자외선에 의해 경화됨으로써, 강도가 높아지며 물성이 향상된다.

Description

자외선 경화성 탄소 나노튜브 및 그 제조 방법{Ultra-violet curable carbon nanotubes and method of manufacturing the same}
본 발명은 탄소 나노튜브 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 자외선에 의해 경화될 수 있는 탄소 나노튜브 및 그 제조 방법의 제조 방법에 관한 것이다.
자연계에 존재하는 탄소구조체는 크게 세가지로 나눌 수 있다. 즉, 연필심과 같은 흑연, 다이아몬드 그리고 버키볼(Bucky ball)이라 불리는 탄소 원자 60개가 축구공 모양을 하고 있는 C60이다. 상기 버키볼의 대원상에는 10개의 탄소 원자가 존재한다. 여기에 탄소 원자 10개가 추가되면 축구공의 가운데 부분이 약간 늘어진 것과 같은 C70 분자가 된다. 또 다시 탄소 10개가 추가되면 중간 부분이 더 길어진다(C80). 이렇게 탄소 원자가 계속해서 유입되면 튜브 모양이 형성되는데, 직경이 수 ㎚ 내지 수십 ㎚ 로 극히 작은 이러한 튜브가 바로 탄소 나노튜브(carbon-nanotubes)이다.
상기 탄소 나노튜브는 나노미터(nm) 크기의 극미세 영역을 다루는 나노기술을 대표할 수 있는 핵심소자로서, 나노 복합소재의 제조에 활발히 연구되고 있다. 상기 탄소 나노튜브가 나노 복합재료의 충진재로 응용되고 있는 것은 탄소 나노튜브가 갖고있는 뛰어난 기계적 특성과 전기적, 열적 특성에 기인한다. 근래에 활발히 연구되고 있는 탄소 나노튜브 기반의 나노복합소재는 탄소 나노튜브의 가공성을 높이기 위해 탄소 나노튜브를 메트릭스에 균일하게 분산시키고, 탄소 나노튜브 네트워크에서 비롯된 탄소 나노튜브의 물성을 활용하는 기술이라 할 수 있다. 이는, 탄소 나노튜브 개개의 특성을 직접 제어하는 것이 아니라 폴리머 내에 균일상으로 분산시켜 네트워킹된 나노튜브의 물성을 활용함으로써 탄소 나노튜브의 물성을 높히는 기술이다.
상기 탄소 나노튜브는 흑연의 결정구조로 한 개의 탄소 원자가 세 개의 인접탄소와 결합을 이룬다. 상기 탄소 나노튜브는 1991년 이지마 (Ijima) 박사가 전기 방전법을 사용하여 흑연 음극상에 형성시킨 탄소덩어리를 TEM(tranamission electron microscopy)으로 분석하는 과정에서 발견되었다. 그리고, 1993년에 단일벽 나노튜브(single-walled nanotubes)가 발견됨으로서 이것의 단순하고 완벽한 구조 때문에 나노튜브에 대한 이론적인 계산과 중요한 실험을 위한 모델 체계를 세울 수 있었다. 흑연은 육각형 벌집 무늬를 가진 판상 구조인데 이 흑연 한 개의 층을 튜브 형태로 둥글게 말면 바로 탄소 나노튜브 구조가 된다. 우리에게 익숙한 흑연과 다이아몬드는 각각 도체와 부도체의 성질을 가지지만, 탄소 나노튜브는 그라이트면이 감기는 각도와 직경에 따라 전기적으로 도체 또는 반도체의 특성을 가지고, 높은 비표면적, 높은 기계적 강도 및 나노크기의 모양을 지니기 때문에 분자 와이어, 분자전자공학, 전계방출소자, 전자파 차폐재료 및 고강도 복합체 등 많은 잠재 적인 응용분야를 가지고 있다.
그러나, 이러한 탄소 나노튜브의 응용 기술이 실용화되기 위해서는 특별한 키랄성을 가진 탄소나노튜브만을 수득하는 것이 필요하다. 예를 들면 메모리 소자, 센서 등에 응용하기 위해서는 반도체성 탄소 나노튜브가 필요하고, 전지전극재료, 전자기차폐체 등에 응용하기 위해서는 금속성 탄소 나노튜브가 필요하다. 따라서, 특정 키랄성을 갖는 탄소 나노튜브를 선별하는 방법이 필요하며, 이를 위하여 반도체성 탄소 나노튜브와 금속성 탄소 나노튜브가 혼합된 형태로 탄소나노튜브를 형성한 후 이를 정제하기 위한 분산 과정이 필요하게 된다.
그러나, 탄소 나노튜브는 높은 표면에너지와 탄소 나노튜브 사이에 작용하는 강한 반데르발스 힘에 기인하여 용매에서의 낮은 분산력과 불용성 특성을 보이기 때문에 상기 탄소 나노튜브를 효율적으로 분산시키는 것이 매우 어렵다. 따라서, 이런 문제점들을 극복하기 위해 탄소 나노튜브 표면을 개질하여 분산력과 용해도를 증가시키는 방법이 가장 많이 이용되고 있다.
특히, 탄소 나노튜브의 표면에 화학 관능기를 도입함으로써 나노튜브 복합체의 물성을 예측할 수 있으며, 상기 탄소 나노튜브의 표면을 개질시킬 수 있다. 상기 탄소 나노튜브의 화학적 표면 개질 방법으로는 크게 비공유 결합과 공유 결합을 이용하는 두 가지 방법으로 나눌 수 있다. 비공유 결합을 이용하는 표면 개질 방법의 예로는 계면 활성제, 고분자 wrapping, 고분자 흡착 (유화중합 또는 개환 중합 등으로 만들어진 고분자를 이용) 등을 이용할 수 있다. 상기 공유 결합을 이용한 표면 개질은 나노튜브 벽면에 반응물을 바로 반응시키는 방법 또는 나노튜브를 산 처리시키는 방법 등을 통해 수행될 수 있다.
한편, 상기 개질된 탄소 나노튜브는 표면에 존재하는 관능기 상호간의 정전기적 반발력으로 인하여 용매에 분산시키면 안정한 콜로이드 분산체를 형성한다. 또한, 탄소 나노튜브 콜로이드 분산체는 인시튜 중합반응(in-situ polymerization)을 용이하게 하는데, 표면에 도입된 관능기는 불포화기를 포함하는 모노머와 반응하므로 탄소 나노튜브를 자외선 경화시킬 수 있게 한다.
자외선 경화가 가능한 폴리머는 그동안 목재 및 플라스틱 등 가열에 의하여 경화가 어려운 소재에 코팅을 위하여 적용되어 왔으며, pressure-sensitive adhesive, 복합재료 및 LCD용 UV 실런트(selant)등에 광범위하게 응용되고 있다.
또한, 최근에 MEMS(micro electro mechanical systems)의 응용에 있어 micro stereo lithography(MSL)를 수행하기 위하여 저 비용으로 빠르게 가공할 수 있는 자외선 경화성 폴리머 시스템이 적극적으로 도입되고 있다. 그러나, 통상적으로 사용되는 자외선 경화성 폴리머 시스템에 기초한 MEMS 소자는 자외선에 의한 경화도가 낮아서 깨지기 쉬우며, 강도가 약하고 전도성(conductivity)의 조정이 용이하지 않다는 문제점을 가지고 있다.
본 발명의 일 목적은 자외선에 의해 높은 경화도로 경화될 수 있는 탄소 나노튜브를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 자외선에 의해 높은 경화도로 경화될 수 있는 탄소 나노튜브의 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기한 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 경화성 탄소 나노튜브는 산 처리에 의하여 개질된 탄소 나노튜브 표면의 카르복시기와, 에폭사이드기(epoxide group)를 갖는 단량체를 반응시켜 제조되고, 표면에 이중 결합을 갖는다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 에폭사이드기를 포함하는 단량체는 글리시딜메타아크릴레이트를 포함한다.
상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 경화성 탄소 나노튜브의 제조 방법은, 탄소 나노튜브를 산처리에 의하여 개질시킨다. 상기 개질된 탄소 나노튜브를 균일하게 분산시킨다. 상기 개질된 탄소 나노튜브 표면의 카르복시기와 에폭사이드기(epoxide group)를 포함하는 단량체를 반응시켜 표면에 이중 결합을 갖는 탄소 나노튜브를 수득한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 에폭사이드기를 포함하는 단량체는 글리시딜메타아크릴레이트를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 탄소 나노튜브를 개질시키기 위한 방법으로, 황산, 질산, 염산 및 과망간산 칼륨으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나로 이루어지는 농축 산과 탄소 나노튜브가 혼합된 혼합물을 분쇄한다. 상기 분쇄된 혼합물이 채워져있는 반응기의 온도를 상승시켜 상기 혼합물을 반응시킨다. 상기 반응물을 세정한다. 다음에, 상기 반응물을 건조시켜 표면에 카르복시기를 갖는 탄소 나노튜브를 제공한다.
상기 농축산은 황산(H2SO4)과 질산(HNO3)이 3 : 0.8 내지 1.2 의 부피비로 혼합된 것으로 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 탄소 나노튜브를 분산시킨 후, 상기 분산된 탄소 나노튜브에 모노머 단량체의 중합반응 억제제를 투입한다. 다음에, 상기 분산된 탄소 나노튜브에 반응촉매를 투입한다.
상기 중합반응 억제제는 하이드로퀴논(hydroquinone)을 사용할 수 있고, 상기 반응 촉매는 벤질디메틸아민(Benzyldimethylamine)을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 표면에 이중 결합을 갖는 탄소 나노튜브를 수득하기 위한 방법으로, 상기 분산된 탄소 나노튜브를 130 내지 180℃로 승온시킨다. 이후, 상기 분산된 탄소 나노튜브에 글리시딜메타아크릴레이트(Glycidylmethacrylate. GMA) 를 투입하고 상기 승온된 온도에서 환류시킨다.
상기한 본 발명에 따른 자외선 경화성 탄소 나노튜브는 표면에 이중 결합을 갖는다. 그러므로, 상기 자외선 경화성 탄소 나노튜브는 탄소 나노튜브의 고유 물성을 가지고 있으며, 자외선 경화를 통해 탄소 나노튜브의 강도를 더욱 높힐 수 있고 물성을 향상시킬 수 있다. 때문에, 상기 탄소 나노튜브의 응용 가능성이 더욱 높아진다.
이하에서는, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 자외선 경화성 탄소 나노튜브는 표면에 자외선 경화가 가능한 이중결합이 포함되어 있음으로써 자외선을 통한 경화가 가능하다.
구체적으로, 본 발명의 자외선 경화성 탄소 나노튜브는 산 처리에 의해 개질된 탄소 나노튜브 표면의 카르복시기와 에폭사이드기를 포함하는 단량체를 서로 반응시킴으로써 제조된 것으로, 표면에 탄소 이중결합(즉, 불포화기)이 포함되어 있다.
상기 자외선 경화성 탄소 나노튜브는 단일벽 탄소 나노튜브 또는 다중벽 탄소 나노튜브를 포함한다.
상기 에폭사이드기를 포함하는 단량체는 글리시딜메타아크릴레이트를 포함한다. 즉, 상기 글리시딜메타아크릴레이트의 에폭사이드기와 상기 카르복시기의 반응에 의해 탄소 나노튜브의 표면에 탄소 이중결합을 가질 수 있다.
상기 표면의 탄소 이중결합에 의해 자외선을 조사함으로써 본 발명의 탄소 나노튜브를 경화시킬 수 있다. 상기와 같이, 탄소 나노튜브를 자외선에 의해 용이하게 경화시킴으로써 상기 탄소 나노튜브의 강도, 내구성 및 물성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는, 상기 설명한 자외선 경화성 탄소 나노튜브를 제조하는 방법을 상세하게 설명한다.
탄소 나노튜브를 나노 복합 소재로 사용되는 자외선 경화성 탄소 나노튜브로 형성하기 위하여, 상기 탄소 나노튜브에 포함되어 있는 비정질 탄소 및 금속 등과 같은 불순물을 정제하는 과정이 선행되어야 한다. 따라서, 본 발명에 따른 자외선 경화성 탄소 나노튜브를 제조하기 위한 첫 번째 단계로서, 상기 불순물을 정제하고 탄소 나노튜브의 표면을 개질시키기 위한 산 처리를 수행한다.
상기 산처리 공정은 탄소나노튜브를 강 산 용액에 담금으로써 탄소 나노튜브에 포함된 금속성 불순물 등을 강 산으로 녹여 제거한다. 또한, 물과 같은 용매에 분산되지 않는 소수성 특성을 나타내는 탄소 나노튜브의 표면에 카르복실기(-COOH)나 하이드록시기(-OH)등의 관능기를 야기시켜 탄소나노튜브에 친수성을 부여함으로써 탄소나노튜브가 용매 또는 폴리머 메트릭스에 대하여 용이하게 분산될 수 있도록 한다. 그리고, 정전기적 반발력에 의하여 탄소 나노튜브간 뭉침 현상을 방지할 수 있다.
상기 산처리 단계를 보다 구체적으로 설명하면, 황산, 질산, 염산, 과망간산 칼륨 또는 이들 중 적어도 2개가 혼합된 혼합물로 이루어진 강 산용액에 탄소 나노튜브를 적정량 넣고 초음파 분쇄기를 통해 분쇄시킨다. 이 후, 열을 가하여 80 ~ 120℃ 정도의 온도로 상승시키고 1시간 30분 내지 5시간 동안 산 처리한다. 상기 산처리 시에 탄소 나노튜브가 포함된 상기 용액은 계속하여 환류시키는 것이 바람 직하다.
이 후, 상기 산 처리된 용액을 이온 교환수 또는 증류수를 이용하여 희석한 후 여과기를 통해 여과시킨다. 그리고, 상기 여과된 용액을 이온 교환수 또는 증류수를 이용하여 수 회에 걸쳐 세정한다. 이 때, 상기 세정은 상기 산 처리된 용액의 PH가 7 정도가 되도록 계속하여 수행되는 것이 바람직하다.
다음에, 상기 세정된 탄소 나노튜브에 열을 가하여 수분이 제거되도록 건조시킴으로써, 표면이 개질된 탄소 나노튜브가 제공된다. 즉, 상기 산 처리에 의해 탄소 나노튜브의 표면이 이온화된 특성을 갖게 되어 분산성이 용이해지고, 상기 탄소 나노튜브의 표면에 다수의 관능기를 갖게된다. 상기 표면에 도입되는 관능기는 예를 들어, 카르복시기(-COOH), 하이드록시기(-OH) 등일 수 있다. 본 발명에서는 탄소 나노튜브의 표면에 카르복시기가 도입된다.
두번째 단계는 상기 개질된 탄소 나노튜브를 분산시키는 단계이다.
상기 분산 단계를 보다 구체적으로 설명하면, 먼저, 용매 내에 상기 개질된 탄소 나노튜브를 투입한 이 후에 초음파 분쇄기를 통해 분쇄시킨다. 사용할 수 있는 용매의 예로는 크실렌(xylene) , N-메틸-2-피롤리돈 (N-methylpyrrolidone, NMP), 톨루엔, n-디메틸 아세트 아미드(DMAc), 디메틸 포름 아미드(DMF) 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다. 상기 초음파 분쇄에 의하여, 상기 개질된 탄소 나노튜브를 균일하게 분산시킬 수 있다.
세번째 단계는 상기 분산된 탄소 나노튜브에 중합 반응 억제제와 반응 촉매 를 투입하는 단계이다.
구체적으로 설명하면, 상기 분산된 탄소 나노튜브에 모노머 단량체의 중합 반응 억제제를 투입한다. 상기 반응 억제제는 하이드로 퀴논을 사용할 수 있다. 상기 반응 억제제를 투입한 이 후에 반응 온도를 80 내지 120℃ 정도로 상승시킨다.
이 후, 상기 온도로 승온된 후 카르복실기(-COOH)에 의한 글리시딜기(-CHOCH2)의 개환반응을 유도하기 위한 반응 촉매를 투입한다. 상기 반응 촉매는 벤질디메틸아민(Benzyldimethylamine)을 사용할 수 있다.
네번째 단계는 상기 분산된 탄소 나노튜브에 에폭사이드기를 갖는 단량체를 투입하고 이를 반응시킴으로써 자외선 경화가 가능한 탄소 이중 결합을 갖는 자외선 경화성 탄소 나노튜브를 수득하는 것이다.
구체적으로 설명하면, 반응기의 온도를 130 내지 180℃ 정도로 상승시킨다. 이 후, 상기 분산된 탄소 나노튜브에 상기 에폭사이드기를 갖는 단량체를 투입한다. 상기 에폭사이드기를 갖는 단량체는 일정 시간동안 계속하여 투입하는 것이 바람직하다. 상기 에폭사이드기를 갖는 단량체의 예로는 글리시딜메타아크릴레이트를 들 수 있다.
다음에, 상기 단량체가 투입된 혼합물을 환류시키면서 일정 시간동안 유지한다. 이 때, 상기 탄소 나노튜브 표면의 카르복시기와 상기 에폭사이드기가 개환 반응하여 탄소 나노튜브의 표면에 탄소 이중 결합을 가지게 된다. 상기 반응하는 동안 상기 반응기의 온도는 130 내지 180℃를 유지한다.
이 후, 상기 반응이 완료된 혼합물을 여과기를 이용하여 여과한다. 그리고, 상기 여과된 용액을 용매를 이용하여 수 회에 걸쳐 세정한다. 다음에, 열을 가하여 수분이 제거되도록 건조시킴으로써, 표면에 자외선 경화가 가능한 이중 결합을 갖는 탄소 나노튜브를 완성한다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
산처리에 의하여 개질된 탄소나노튜브의 제조
본 발명에서는 탄소 나노튜브(CNTs)에 포함된 불순물을 제거하고 그 표면에 카르복시기(-COOH)와 같은 관능기를 도입하기 위하여, 500 mL 4-넥 라운드 플라스크(neck round flask)에 다중벽 탄소 나노튜브(MWNTs)와 황산(H2SO4)과 질산(HNO3)이 3/1의 부피비로 혼합된 농축산을 혼합하였다. 그리고, 상기 혼합물을 초음파 분쇄기 (40 kHz)에 10 분간 처리하여 분쇄시켰다.
상기 초음파 분쇄가 완료된 후 반응기 내부 온도를 100℃로 승온하고 승온된 온도에서 환류(reflux)시키면서 120분 동안 유지하였다. 이 후, 반응물을 1000 mL 이온 교환수에 희석시킨 후 0.22㎛ 구멍의 폴리카보네이트 멤브레인(pore polycarbonate membrane)에 진공 필터링(vacuum-filtering) 하여 여과시켰다. 그리고 , pH가 7이 될 때까지 이온 교환수로 계속하여 세정하였다. 세정이 완료된 다중벽 탄소나노튜브(MWNTs)는 100 ℃의 진공 조건 하에서 24 시간 동안 건조되었다.
설명한 것과 같은 산 처리 과정을 거친 탄소나노튜브 표면은 이온화된 특성을 지니게 되어 분산성이 용이해지고 카르복시기를 포함하는 관능기를 제공하게 된다.
자외선 경화성 탄소 나노튜브의 제조
1000 mL 4-넥 라운드 플라스크(neck round flask)에 크실렌(xylene) 및 N-메틸피롤(N-methylpyrrolidone, NMP)을 넣고 산 처리에 의하여 개질된 탄소 나노튜브를 투입한 후 60분간 초음파 분쇄를 하였다. 상기 초음파 분쇄를 수행하면, 산 처리에 의하여 개질된 탄소 나노튜브가 균일하게 분산된다. 분산 후, 모노머 단량체의 중합반응 억제제로서 하이드로퀴논(hydroquinone)을 투입하고 반응 온도를 100℃로 승온하였다.
100℃로 승온된 후에, 카르복시기(-COOH)에 의한 글리시딜기(-CHOCH2)의 개환 반응을 유도하기 위한 반응 촉매로서 벤질디메틸아민(Benzyldimethylamine)을 넣고 반응 온도를 150℃로 승온하였다.
150℃로 승온한 후, 글리시딜메타아크릴레이트(Glycidylmethacrylate, GMA) 를 60분 동안 적하하고 150℃에서 12시간 동안 환류시킴으로써 카르복시기와 글리시딜기를 개환반응 시켰다. 상기 반응이 끝난 혼합물을 0.2 ㎛ 구멍의 폴리카보네이트 멤브레인을 이용하여 여과시켰다. 그리고, 크실렌을 이용하여 수 회에 걸쳐 세정하고 진공 조건의 70℃ 온도에서 24시간 동안 건조하였다. 그 결과, 자외선 경화가 가능한 탄소 이중 결합을 갖는 탄소 나노튜브를 수득하였다.
탄소 이중 결합을 함유한 탄소 나노튜브의 자외선 경화 실험
자외선 경화가 가능한 이중결합을 함유한 탄소 나노튜브의 자외선 경화 전후의 막의 경화정도를 확인하였다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 이중결합을 갖는 탄소 나노튜브를 유리판에 코팅한 후 100℃ 오븐에서 30분간 건조시켰다. 이 후, 도막 경화도 측정하기 위한 M.E.K rubbing test(1kg, 10회) 를 실시하였다.
또한, 이와 비교하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 이중결합을 갖는 탄소 나노튜브를 유리판에 코팅한 후 100℃ 오븐에서 30분간 건조시켰다. 그리고, 광에너지의 광량을 2000 mW/㎝-2로 하여 자외선을 조사하였다. 이 후, 동일하게 도막 경화도를 측정하기 위한 M.E.K rubbing test(1kg, 10회) 를 실시하였다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 탄소 나노튜브를 코팅한 후 100℃ 오븐에서 30분간 건조시킨 후의 막을 광학 현미경을 통해 확인한 사진이다.
도 1b는 도 1a에서와 같이 100℃ 오븐에서 30분간 건조된 막에 대하여 M.E.K rubbing test를 수행한 후의 막을 광학 현미경을 통해 확인한 사진이다.
테스트에 사용된 막은 자외선에 의하여 완전히 경화가 되지 않았기 때문에 상기 M.E.K rubbing test 할 때 methylethylketone(MEK)에 의하여 경화되지 않은 막 표면이 용해되면서 도 1b에 도시된 것과 같이 스크래치가 심하게 생긴 것을 알 수 있다.
도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 탄소 나노튜브를 코팅한 후 100℃ 오븐에 서 30분간 건조시키고, 광 에너지의 광량을 2000 mW/㎝-2로 하여 자외선을 조사한 후의 막 표면을 광학 현미경을 통해 확인한 사진이다.
도 1d는 도 1c에서와 같이 100℃ 오븐에서 30분간 건조시킨후 자외선이 조사된 막에 대하여 M.E.K rubbing test를 수행한 후의 막을 광학 현미경을 통해 확인한 사진이다.
도 1d에 도시된 것과 같이, 자외선 조사에 의해 상기 유리판에 코팅된 막이 완전 경화되었기 때문에 M.E.K rubbing test에서 막 표면이 용해되지 않고 양호하게 나타났다.
상기 실험 결과에서 보여지듯이, 본 발명의 실시예에 따른 탄소 나노튜브는 자외선에 의해 경화될 수 있어서, 강도 및 내구성이 높아지고 물성이 현저히 향상된다.
본 발명의 탄소 나노튜브는 표면에 이중 결합을 가짐으로써 자외선을 통한 경화가 가능하다. 그러므로, 본 발명의 탄소 나노튜브는 자외선 경화후 물성이 현저히 향상될 수 있으며, 이로인해 MEMS 소자, 반도체 메모리 소자, 전지 전극 등의 각종 분야에서 다양하게 응용될 수 있다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 탄소 나노튜브를 코팅한 후 100℃ 오븐에서 30분간 건조시킨 후의 막을 광학 현미경을 통해 확인한 사진이다.
도 1b는 도 1a에서와 같이 100℃ 오븐에서 30분간 건조된 막에 대하여 M.E.K rubbing test를 수행한 후의 막을 광학 현미경을 통해 확인한 사진이다.
도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 탄소 나노튜브를 코팅한 후 100℃ 오븐에서 30분간 건조시키고, 광 에너지의 광량을 2000 mW/㎝-2로 하여 자외선을 조사한 후의 막 표면을 광학 현미경을 통해 확인한 사진이다.
도 1d는 도 1c에서와 같이 100℃ 오븐에서 30분간 건조시킨후 자외선이 조사된 막에 대하여 M.E.K rubbing test를 수행한 후의 막을 광학 현미경을 통해 확인한 사진이다.

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 탄소 나노튜브를 산 처리하여 표면을 개질시키는 단계;
    상기 개질된 탄소 나노튜브를 분산시키는 단계;
    상기 분산된 탄소 나노튜브에 모노머 단량체의 중합반응 억제제를 투입하는 단계;
    상기 분산된 탄소 나노튜브에 카르복시기와 단량체의 반응을 유도하는 반응촉매를 투입하는 단계; 및
    상기 개질된 탄소 나노튜브 표면의 카르복시기와 에폭사이드기(epoxide group)기를 갖는 단량체를 반응시켜 표면에 자외선 경화가 가능한 이중 결합을 갖는 탄소 나노튜브를 수득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화성 탄소 나노튜브 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 에폭사이드기를 포함하는 단량체는 글리시딜메타아크릴레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화성 탄소 나노튜브의 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 탄소 나노튜브를 개질시키는 단계는,
    황산, 질산, 염산 및 과망간산 칼륨로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나로 이루어지는 농축 산과 탄소 나노튜브가 혼합된 혼합물을 분쇄하는 단계;
    상기 분쇄된 혼합물이 채워져있는 반응기의 온도를 상승시켜 상기 혼합물을 반응시키는 단계;
    상기 반응물을 세정하는 단계; 및
    상기 반응물을 건조시켜 표면에 카르복실기를 갖는 탄소 나노튜브를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화성 탄소 나노튜브 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 농축 산은 황산(H2SO4)과 질산(HNO3)이 3 : 0.8 내지 1.2 의 부피비로 혼합된 것을 특징으로 하는 자외선 경화성 탄소 나노튜브 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 제3항에 있어서, 상기 중합반응 억제제는 하이드로퀴논(hydroquinone)을 사용하고, 상기 반응촉매는 벤질디메틸아민(Benzyldimethylamine)을 사용하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화성 탄소 나노튜브 제조 방법.
  9. 제3항에 있어서, 상기 표면에 이중 결합을 갖는 탄소 나노튜브를 수득하는 단계는,
    상기 중합반응 억제제 및 반응 촉매가 투입되어 있는 분산된 탄소 나노튜브를 130 내지 180℃로 승온시키는 단계; 및
    상기 분산된 탄소 나노튜브에 글리시딜메타아크릴레이트(Glycidylmethacrylate. GMA) 를 투입하고 상기 승온된 온도에서 환류시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 경화성 탄소 나노튜브 제조 방법.
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