KR101256171B1 - Flame retardant composition containing carbonnanotube and method for producing the flame retardant composition - Google Patents

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Abstract

본 발명은 난연제 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것으로서,
상기 난연제 조성물은 할로겐을 함유하지 않는 인계 화합물 80 내지 99 중량%와 정제 및 기능기 도입 처리를 거친 기능기 도입 카본나노튜브 1 내지 20 중량%를 포함하여 구성됨으로써,
유해한 할로겐을 사용하지 않으면서도 최종 수지의 안정된 물성을 유지한 채 수지에 우수한 난연성을 부여할 수 있다.
또한 본 발명의 난연제 조성물은 카본나노튜브를 첨가하여 최종 수지 물성의 고유 물성을 유지하며 강도 또는 전기적, 열적 물성을 향상시켜줄 수 있고, 1차적 분산을 이뤄 최종 수지 내의 용이한 카본나노튜브의 분산을 이룰 수 있다.
또한 본 발명의 제조 방법을 이용하면 상기와 같은 우수한 난연제 조성물을 효과적으로 제조할 수 있다.The present invention relates to a flame retardant composition and a method for producing the same,
The flame retardant composition comprises 80 to 99% by weight of a halogen-free phosphorus compound and 1 to 20% by weight of functional group introduced carbon nanotubes subjected to purification and functional group introduction treatment,
It is possible to impart excellent flame retardancy to the resin while maintaining stable physical properties of the final resin without using harmful halogens.
In addition, the flame retardant composition of the present invention can be added to the carbon nanotubes to maintain the intrinsic properties of the final resin properties and improve the strength, electrical or thermal properties, and achieve the primary dispersion to facilitate the dispersion of carbon nanotubes in the final resin Can be achieved.
In addition, by using the production method of the present invention it is possible to effectively prepare the excellent flame retardant composition as described above.

Description

카본나노튜브 함유 난연제 조성물 및 그 제조 방법{Flame retardant composition containing carbonnanotube and method for producing the flame retardant composition}Flame retardant composition containing carbonnanotube and method for producing the flame retardant composition

본 발명은 난연제 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 매트릭스로서 인계 화합물과 충진제로서 나노 크기 카본나노튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 난연제 조성물 및 그 제조 방법에 관한 발명이다.The present invention relates to a flame retardant composition and a method for producing the same, and more particularly, to a flame retardant composition and a method for producing the same, comprising a phosphorus-based compound as a matrix and nano-size carbon nanotubes as a filler.

대부분의 합성 고분자는 가연성이며 연소 시 유독가스를 방출할 가능성이 크다. Most synthetic polymers are flammable and are likely to release toxic gases on combustion.

따라서 오래전부터 합성 수지의 개발과 함께 이에 난연성 및 불연성을 부여하기 위한 노력이 진행되어 왔다. Therefore, long time ago, efforts have been made to impart flame retardancy and non-flammability with the development of synthetic resins.

특히 전기, 전자 제품의 외장재 등으로 사용되는 합성 수지의 난연성 등급은 현재 대부분의 국가에서 법으로 규정되어 있다.In particular, flame retardant grades of synthetic resins used as exterior materials for electrical and electronic products are currently required by law in most countries.

난연제로서 염소나 브롬 등의 할로겐 화합물을 이용하는 기술이 있어 왔다.There has been a technique of using a halogen compound such as chlorine or bromine as a flame retardant.

그러나 할로겐 화합물은 화재 시 각종 환경오염 및 인체 위해성 물질, 예컨대 다이옥신, 푸란(furan) 등을 방출하기 때문에 현재는 기존의 할로겐 난연제에 대한 각종 규제가 강화되고 있는 실정이며, 최근에는 유럽을 중심으로 환경 친화적인 비할로겐 계열의 난연제에 대한 요구가 확대되고 있다. However, since halogen compounds emit various environmental pollutants and human hazards such as dioxins and furans in the event of a fire, various regulations on existing halogen flame retardants are currently being strengthened. There is an increasing demand for a friendly non-halogen flame retardant.

더구나 안티몬의 사용은 플라스틱의 열안정성과 내후성을 저하시키므로 사출기 내 체류 시 물성이 급격히 열화하는 단점이 있었다.Moreover, the use of antimony lowers the thermal stability and weather resistance of the plastics, so there is a disadvantage in that the physical properties deteriorate rapidly when staying in the injection machine.

상기와 같은 문제점을 보완하기 위하여 인산 에스테르 화합물과 같은 인계 난연제를 플라스틱 성형 시 사용하고 있으나 이는 성형물 표면이 불량해지기 쉽고 내열성이 저하되는 문제점이 있었다. In order to compensate for the above problems, phosphorus-based flame retardants such as phosphate ester compounds are used in plastic molding, but this has a problem in that the surface of the molded product tends to be poor and the heat resistance is lowered.

특히 고온에서 장시간 방치되면 분해된 인산 에스테르 화합물이 인산 등으로 더욱 환원되어 성형물의 물성이 급격히 저하될 수 있다. In particular, when left at a high temperature for a long time, the decomposed phosphate ester compound is further reduced to phosphoric acid, etc., so that the physical properties of the molded product may be drastically lowered.

이러한 변화는 특히 올리고머 형태의 인산 에스테르의 경우에 심각하다. This change is particularly acute in the case of phosphate esters in oligomeric form.

대부분의 인계 화합물은 액상이거나 연화점이 낮아서 이를 합성수지에 첨가하는 경우 가소제나 유연제 역할을 동시에 하게 된다. Most phosphorus compounds are liquid or have a low softening point, so when they are added to synthetic resins, they act as plasticizers or softeners.

또한 ABS, PP 또는 PE 등의 열가소성 수지나, 페놀수지, UPE 또는 에폭시 등의 열경화성 수지에서 유리 전이점을 낮추거나 이동을 일으켜서 열변형 온도나 내열성을 저하시킨다. In addition, in the thermoplastic resin such as ABS, PP or PE, or the thermosetting resin such as phenol resin, UPE or epoxy, the glass transition point is lowered or moved to lower the heat deformation temperature or heat resistance.

따라서 수지에 난연성을 부여하기 위하여 수지에 인계 화합물을 첨가하면 수지의 물성이 저하되는 문제점이 있다. Therefore, when the phosphorus compound is added to the resin in order to impart flame retardancy to the resin, there is a problem that the physical properties of the resin are lowered.

특히 높은 모듈러스나 강도를 요구하는 제품에 있어서는, 기존의 인계 화합물로서는 원하는 물성을 충족하기가 어려웠다. Particularly, in products requiring high modulus and strength, it is difficult to satisfy desired physical properties as existing phosphorus compounds.

따라서 인계 난연제는 최종 수지의 난연성과 내열성 향상에 효과적으로 작용하지 못한다. 이러한 이유들로 인해, 유해한 할로겐 화합물을 사용하지 않으면서도 수지의 안정된 물성을 유지한 채 난연성을 부여하는 효과적인 기술이 절실히 요구되고 있는 실정이었다.Therefore, the phosphorus-based flame retardant does not effectively act to improve the flame resistance and heat resistance of the final resin. For these reasons, there is an urgent need for an effective technology for imparting flame retardancy while maintaining stable physical properties of resins without using harmful halogen compounds.

또한 카본나노튜브는 1991년에 일본의 이지마(S. Iijima) 박사에 의해 처음으로 발견된 이래 그 특성이 다른 나노충진제(예 : 나노클레이, 카본블랙)에 비해 도체 또는 반도체에 상응하는 우수한 전기전도성과 화학안정성, 기계적강도가 월등히 우수하기 때문에 현재까지 매우 다양한 연구가 진행되고 있다. Also, since carbon nanotubes were first discovered by Dr. S. Iijima of Japan in 1991, their properties are superior to those of other nanofillers (e.g., nanoclays, carbon black), which are superior in electrical conductivity to conductors or semiconductors. Due to its excellent chemical stability and mechanical strength, various studies have been conducted to date.

통상 기계적 강도 면에서 이론 및 실험적 연구에서 약 1000 GPa의 매우 높은 영률을 가지는 것으로 알려져 있고 강철보다 인장강도가 8배나 높고, 구리보다 열전도성이 5배나 커서 새로운 복합재료를 만들 수 있는 소재이다. In general, in terms of mechanical strength, theoretical and experimental studies are known to have a very high Young's modulus of about 1000 GPa, and the tensile strength is 8 times higher than that of steel, and the thermal conductivity is 5 times higher than that of copper.

또한 카본나노튜브가 가지고 있는 특수한 형태와 구조 때문에 전자정보통신, 환경, 에너지 및 의약분야에 이르는 넓은 분야에 응용이 기대되는 신소재로 여겨지고 있다. Also, due to the special shape and structure of carbon nanotubes, it is considered to be a new material that is expected to be applied to a wide range of fields such as electronic information communication, environment, energy, and medicine.

하지만 이와 같은 우수한 물성과 구조를 가졌음에도 불구하고 카본나노튜브의 응집현상은 그 응용에 대한 큰 단점으로 지적되고 있다. However, despite having such excellent physical properties and structure, the agglomeration of carbon nanotubes is pointed out as a big disadvantage for the application.

따라서 카본나노튜브를 복합재료에 이용하기 위해서는 카본나노튜브를 잘 분산시키는 기술이 핵심이다. Therefore, in order to use carbon nanotubes in a composite material, a technique for dispersing carbon nanotubes well is key.

그러나 현재 국내외에서 인계 난연제에 대한 연구는 새로운 유기 저분자 물질의 설계 및 화학적 개질에 대한 연구만이 중점적으로 수행되고 있으며, 더구나 신소재인 카본나노튜브의 분산으로 기계적 강도를 보강하며 분산 문제를 해결하는 마스터배치 타입의 복합재료 등 본 발명의 특성인 인계 화합물 및 무기 나노 화합물로 이루어진 조성물에 대한 연구는 전무한 상태이다. However, research on phosphorus-based flame retardants at home and abroad is focused only on the design and chemical modification of new organic low-molecular materials. Furthermore, masters solve the dispersion problem by reinforcing mechanical strength by dispersing new carbon nanotubes. There is no study on the composition consisting of the phosphorus-based compound and the inorganic nano-compounds, which are the characteristics of the present invention, such as a batch type composite material.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유해한 할로겐을 사용하지 않으면서도 최종 수지의 안정된 물성을 유지한 채 수지에 높은 난연성을 부여하는 난연제 조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a flame retardant composition which imparts high flame retardancy to a resin while maintaining stable physical properties of the final resin without using harmful halogen.

또한 수지에 직접 카본나노튜브를 컴파운딩하여 분산하는 것보다 훨씬 용이하게 최종 카본나노튜브 분산 수지를 얻을 수 있는 새로운 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. It is also an object of the present invention to provide a new method for producing a final carbon nanotube dispersion resin much more easily than compounding and dispersing the carbon nanotubes directly in the resin.

또한 본 발명에 따른 우수한 난연제 조성물을 효과적으로 제조하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. It is also an object of the present invention to provide a method for effectively preparing the excellent flame retardant composition according to the present invention.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 할로겐을 함유하지 않는 인계 화합물(바람직하게는 80 내지 99 중량%)과 정제 및 기능기 도입 처리를 통하여 기능기 도입된 카본나노튜브(바람직하게는 1 내지 20 중량%)를 포함하여 구성된 난연제 조성물을 개발함으로써 달성된다. The object of the present invention as described above is a carbon nanotube (preferably 1 to 20% by weight) containing a halogen-containing phosphorus compound (preferably 80 to 99% by weight) and functional group introduced through purification and functional group introduction treatment. It is achieved by developing a flame retardant composition consisting of)).

상기 난연제 조성물을 제조하는 방법은, 정제 및 기능기 도입 공정을 처리함으로써 카본나노튜브를 정제하고 기능기를 도입하는 단계; 할로겐을 함유하지 않는 인계 화합물 80 내지 99 중량%와 상기 기능기 도입 카본나노튜브 1 내지 20 중량%를 혼합하는 단계; 20 내지 100 ℃의 상압 또는 진공에서 분산시키는 단계; 및 20 내지 100 ℃에서 초음파 처리를 통하여 촙핑 및 서스펜션상으로 전환하는 단계를 포함하여 구성된다. The method for preparing the flame retardant composition includes the steps of purifying carbon nanotubes and introducing functional groups by treating the purification and functional group introduction process; Mixing 80 to 99% by weight of a halogen-containing phosphorus compound with 1 to 20% by weight of the functional group-introduced carbon nanotubes; Dispersion at atmospheric pressure or vacuum at 20 to 100 ° C .; And converting to a chucking and suspension phase through sonication at 20 to 100 ° C.

본 발명의 난연제 조성물을 이용하면 유해한 할로겐을 사용하지 않으면서도 최종 수지의 안정된 물성을 유지한 채 수지에 우수한 난연성을 부여할 수 있다. By using the flame retardant composition of the present invention, excellent flame retardancy can be imparted to the resin while maintaining stable physical properties of the final resin without using harmful halogens.

또한 본 발명의 난연제 조성물은 카본나노튜브를 첨가하여 최종 수지 물성의 고유 물성을 유지하며 강도 또는 전기적, 열적 물성을 향상시켜줄 수 있고, 1차적 분산을 이뤄 최종 수지 내의 용이한 카본나노튜브의 분산을 이룰 수 있다.In addition, the flame retardant composition of the present invention can be added to the carbon nanotubes to maintain the intrinsic properties of the final resin properties and improve the strength, electrical or thermal properties, and achieve the primary dispersion to facilitate the dispersion of carbon nanotubes in the final resin Can be achieved.

또한 본 발명의 제조 방법을 이용하면 상기와 같은 우수한 난연제 조성물을 효과적으로 제조할 수 있다.In addition, by using the production method of the present invention it is possible to effectively prepare the excellent flame retardant composition as described above.

본 발명을 구체적으로 설명하기에 앞서 본 명세서상에서 사용되는 용어를 다음과 같이 정의한다.Prior to describing the present invention in detail, terms used in the present specification are defined as follows.

용어 "기능화 카본나노튜브"는 다중벽 나노튜브와 단일벽 나노튜브 등에 정제 기능기 도입공정을 통해 카르복실기 등을 도입한 카본나노튜브를 통상 칭하는 말이다.The term "functionalized carbon nanotubes" generally refers to carbon nanotubes in which a carboxyl group or the like is introduced through a process of introducing purified functional groups into multi-walled nanotubes and single-walled nanotubes.

용어 " 나노컴포지트"는 매트릭스 화합물에 나노크기(10-9)의 충진제가 복합된 화합물을 말한다.The term “nanocomposite” refers to a compound in which a nanosize ( 10-9 ) filler is combined with a matrix compound.

본 발명의 난연제 조성물은, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 할로겐을 함유하지 않는 인계 화합물 80 내지 99 중량%와 기능기가 도입된 카본나노튜브 1 내지 20중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the flame retardant composition of the present invention is characterized in that it comprises 80 to 99% by weight of a phosphorus-based compound containing no halogen and 1 to 20% by weight of carbon nanotubes into which a functional group is introduced.

또한 본 발명의 난연제 조성물 제조 방법은, 정제처리를 함으로써 카본나노튜브의 비정질탄소와 촉매용 금속을 제거하고 기능기를 도입하는 정제 및 기능기 도입 단계; 할로겐을 함유하지 않는 인계 화합물 80 내지 99중량% 및 상기 정제 공정을 거쳐 기능기가 도입된 카본나노튜브 1 내지 20중량%를 혼합하는 단계; 및 그 혼합물을 초음파 처리를 통하여 촙핑(chopping) 및 서스펜션(suspension) 상으로 전환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the method for preparing a flame retardant composition of the present invention comprises the steps of purifying and removing the amorphous carbon of the carbon nanotubes and the metal for the catalyst and introducing the functional group by purification. Mixing 80 to 99% by weight of a halogen-containing phosphorus compound and 1 to 20% by weight of carbon nanotubes into which functional groups are introduced through the purification process; And converting the mixture into a chopping and suspension phase through sonication.

본 발명의 난연제 조성물 및 그 제조 방법에 있어서 상기 인계 화합물은 인산 에스테르, 인산 에스테르의 올리고머 및 무기 인계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 한다.In the flame retardant composition of the present invention and a method for preparing the same, the phosphorus compound is characterized in that it is selected from the group consisting of phosphate esters, oligomers of phosphate esters and inorganic phosphorus compounds.

상기 난연제 조성물 및 그 제조 방법에 있어서 상기 기능화 카본나노튜브는 다중벽 카본나노튜브, 단일벽 카본나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택적으로 기능기가 도입된 공정단계를 거치는 것을 특징으로 한다. The functionalized carbon nanotubes in the flame retardant composition and method for producing the same are characterized in that the functional steps are selectively introduced from the group consisting of multi-walled carbon nanotubes and single-walled carbon nanotubes.

카본나노튜브는 나노 크기를 가지며, 나노 크기는 물질의 고유 물성을 잃지 않는 최소 단위인 분자의 크기이다.Carbon nanotubes have nano size, and nano size is the size of a molecule, which is the smallest unit that does not lose the material's inherent properties.

상기 난연제 조성물 및 그 제조 방법에 있어서 카본나노튜브는 매트릭스 내에서 상 분리, 응집, 낮은 분산성과 좋지 않은 접착성을 극복해야 하는데, 그 이유는, 나노 금속 입자, 비정질의 카본, 오각형의 풀러렌, 그래파이트, 나노 카본 입자 등 카본나노튜브와 다른 구조의 탄소질 물질들이 함유되어 있기 때문이다. In the flame retardant composition and its manufacturing method, carbon nanotubes must overcome phase separation, agglomeration, low dispersibility and poor adhesion in the matrix, because the nano metal particles, amorphous carbon, pentagonal fullerene, graphite This is because carbonaceous materials having different structures from carbon nanotubes, such as nano carbon particles and nano carbon particles, are contained.

또한 카본나노튜브를 고분자 내에 공유결합으로 분산시키기 위해서 기능기를 도입하는 화학적 방법은 고분자 매트릭스로부터 힘을 효과적으로 카본나노튜브에 전달하는 장점이 있는 반면 카본나노튜브를 손상시킬 수가 있어 오히려 보강효과의 저하를 초래할 수 있지만, 공유결합의 결합력으로 인해 분산성이 매우 향상됨을 확인할 수 있다. In addition, the chemical method of introducing functional groups to disperse the carbon nanotubes in the polymer covalently has the advantage of effectively transferring the force from the polymer matrix to the carbon nanotubes, while damaging the carbon nanotubes. Although it may cause, it can be seen that the dispersibility is very improved due to the cohesion of the covalent bond.

따라서 정제 및 기능기 도입 공정을 거친 카본나노튜브는 다른 구조의 탄소질 물질들을 제거하고 기능기가 도입된 카본나노튜브를 공유결합으로 분산시키게 된다.Therefore, the carbon nanotubes undergoing the purification and functional group introduction process remove carbonaceous substances of different structures and disperse the carbon nanotubes into which the functional groups are introduced by covalent bonds.

본 발명의 난연제 조성물은 인계 화합물 및 카본나노튜브 이외에도 각각의 용도에 따라서 무기물 첨가제 또는 열 안정제가 부가될 수 있다.In addition to the phosphorus compound and the carbon nanotube, the flame retardant composition of the present invention may be added with an inorganic additive or a heat stabilizer according to each use.

본 발명의 난연제 조성물 제조 방법에 따라 얻어진 나노컴포지트를 PC/ABS 플라스틱 성형물에 적용한 후 할로겐 함량, 난연성 및 전기전도도에 대해 평가한 결과를 [표 1]에, 난연성의 정도를 UL-규격에 따라 측정한 결과를 [표 2]에 각각 나타내었다. After applying the nanocomposite obtained according to the method for preparing a flame retardant composition of the present invention to a PC / ABS plastic molding, the results of evaluating halogen content, flame retardancy, and electrical conductivity are shown in Table 1, and the degree of flame retardancy is measured according to UL-standard. One result is shown in [Table 2], respectively.

평가항목Evaluation item 평가 방법Assessment Methods 평가 결과Evaluation results 할로겐 함량Halogen content 원소 측정Elemental measurement 0% 함유0% containing 난연성Flammability UL-규격UL-standard V-1V-1 전기전도도Electrical conductivity 표면저항 측정기Surface Resistance Meter 2.06x107 /sq2.06x107 / sq

UL-94V Test 등급UL-94V Test Rating V-0V-0 V-1V-1 V-2V-2 각 시편의 첫 번째 및 두 번째 연소 후 소화 시간
(t1 or t2)Digestion time after the first and second burnout of each specimen
(t1 or t2) 1010 3030 3030 5개 시편의 총 연소 후 소화 시간(t1+t2)의 합Sum of total post-fire extinguishing times (t1 + t2) of five specimens 5050 250250 250250 각 시편의 두 번째 연소 후 소화 시간과 무염 연소 시간
(t2+t3)의 합Digestion Time and Salt-Free Combustion Time After Second Combustion of Each Specimen
sum of (t2 + t3) 3030 6060 6060 불꽃 파편이나 덩어리가 떨어져 시편 300mm 아래 솜의 연소성Flammable or lumpy particles fall off and combustibility of cotton below 300 mm NONO NONO YESYES

상기 [표 1]에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 난연제 조성물은 원소 측정 결과 할로겐 물질을 전혀 함유하지 않는다. As shown in Table 1, the flame retardant composition according to the present invention does not contain any halogen material as a result of element measurement.

또한 [표 2]에 나타낸 바와 같이, 난연성의 정도를 UL-규격에 따라 측정한 결과. 1차적으로 시편 30 mm 아래의 솜이 연소하지 않았으며 5개의 총 시편이 연소 후 소화되는 데까지 총 210초로 규격에 합격하여 V-1 등급을 나타내었다. In addition, as shown in Table 2, the results of measuring the degree of flame retardancy according to the UL-standard. Initially, the cotton below 30 mm of specimens did not burn and passed the specification for a total of 210 seconds until five total specimens were extinguished after burning, indicating a V-1 rating.

이로써, 난연제를 첨가하지 않은 PC/ABS 수지의 경우 시편 30 mm 아래의 솜이 연소하여 V-2 등급이고 단순한 인계 난연제를 첨가한 경우는 연소 후 소화 시간의 총합이 300초 이상으로 V-1 등급 달성이 어려운 점으로 미루어, 본 발명에 따른 카본나노튜브 함유 난연제의 효과를 확인할 수 있었다. Thus, in the case of PC / ABS resin without flame retardant, the cotton below 30 mm was burned to achieve V-2 grade, and when the simple phosphorus flame retardant was added, the total digestion time after combustion reached V-1 grade over 300 seconds. In view of this difficulty, the effect of the carbon nanotube-containing flame retardant according to the present invention was confirmed.

또한 전기전도도는 Neat PC/ABS 수지 박막 필름의 표면저항이 1.0x1013 /sq로 완전한 부도체이나, 카본나노튜브의 첨가로 정전분산(Electrostatic dissipation) 수준으로 향상됨을 확인하였다. In addition, the electrical conductivity was confirmed that the surface resistance of the Neat PC / ABS resin thin film film is 1.0x10 13 / sq is a complete non-conductor, but improved to the electrostatic dissipation level by the addition of carbon nanotubes.

따라서 난연제의 1차적 카본나노튜브 분산으로 최종 고분자 매트릭스 내에 고른 분산이 이뤄져 표면저항이 정전분산 수준으로 낮아지고 난연성도 V-1 등급으로 향상됨을 확인하였다.
Therefore, it was confirmed that the primary carbon nanotube dispersion of the flame retardant was evenly dispersed in the final polymer matrix, thereby reducing the surface resistance to the level of electrostatic dispersion and improving the flame retardancy to the V-1 grade.

Claims (6)

할로겐을 함유하지 않는 인산 에스테르, 인산 에스테르의 올리고머 및 무기 인계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 인계 화합물 80 내지 99 중량%와, 정제 및 기능기 도입 처리를 거친 기능기 도입 카본나노튜브 1 내지 20 중량%를 포함하여 구성된 카본나노튜브 함유 난연제 조성물에 있어서, 상기 인계 화합물은 카본나노튜브와 공유 결합함으로써 나노 컴포지트화된 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 함유 난연제 조성물. 80 to 99% by weight of a phosphorus compound selected from the group consisting of halogen-free phosphate esters, oligomers of phosphate esters and inorganic phosphorus compounds, and 1 to 20% by weight of functional group-introduced carbon nanotubes subjected to purification and functional group introduction treatment A carbon nanotube-containing flame retardant composition comprising a carbon nanotube-containing flame retardant composition, wherein the phosphorus-based compound is nanocomposited by covalently bonding with carbon nanotubes. 삭제delete 삭제delete 정제 및 기능기 도입 처리함으로써 카본 나노튜브를 정제하고 기능기를 도입하는 단계; 할로겐을 함유하지 않는 인산 에스테르, 인산 에스테르의 올리고머 및 무기 인계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 인계 화합물 80 내지 99 중량%와 상기 정제 및 기능기 도입 공정을 거쳐 기능기 도입된 카본나노튜브 1 내지 20 중량%를 혼합하는 단계; 20 내지 100 ℃의 상압 또는 진공에서 분산시키는 단계; 및 20 내지 100 ℃에서 초음파 처리를 통하여 촙핑 및 서스펜션상으로 전환하는 단계를 포함하여 구성된 카본나노튜브 함유 난연제 조성물 제조 방법에 있어서, 상기 인계 화합물은 카본나노튜브와 공유 결합함으로써 나노 컴포지트화된 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 함유 난연제 조성물 제조 방법. Purifying carbon nanotubes by introducing purification and functional group introduction treatment and introducing functional groups; 80 to 99% by weight of phosphorus compounds selected from the group consisting of halogen-free phosphate esters, oligomers of phosphate esters and inorganic phosphorus compounds and 1 to 20% by weight of carbon nanotubes introduced with functional groups through the purification and functional group introduction process Mixing; Dispersion at atmospheric pressure or vacuum at 20 to 100 ° C .; And converting into a pumping and suspension phase through sonication at 20 to 100 ° C., wherein the phosphorus compound is nanocomposited by covalently bonding with carbon nanotubes. Carbon nanotube-containing flame retardant composition production method. 삭제delete 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100614136B1 (en) * 2004-09-14 2006-08-22 이석기 The aqueous nanocomposite flame retardant having durability and its preparation method
KR100700742B1 (en) * 2004-07-21 2007-03-28 김형수 A composition of polycarbonate/styrenic copolymers with improved compatibility prepared by mixing carbon nanotube
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100700742B1 (en) * 2004-07-21 2007-03-28 김형수 A composition of polycarbonate/styrenic copolymers with improved compatibility prepared by mixing carbon nanotube
KR100614136B1 (en) * 2004-09-14 2006-08-22 이석기 The aqueous nanocomposite flame retardant having durability and its preparation method
KR20100113823A (en) * 2009-04-14 2010-10-22 삼성전자주식회사 Dispersible carbonnanotube, dispersible carbonnanotube-polymer composite and method for preparing the same

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