KR101414735B1 - Thermoplastic polymer composite having improved electrical conductivity, method of preparing the same, and the product made therefrom - Google Patents
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Abstract
본 발명은 높은 전기전도성과 우수한 기계적 물성을 가짐으로써 정전기 방전(ESD) 재료 등으로 사용될 수 있는 열가소성 고분자를 포함하는 전기전도성 수지 조성물, 이의 제조 방법, 및 이를 이용한 성형품에 관한 것이다. 보다 자세하게는 전도성 방향족기 및 알킬기를 포함하는 유기기로 개질된 탄소 구조체 및 폴리 올레핀 수지를 포함하며, 상기 개질된 탄소 구조체가 폴리올레핀 수지 내에 균일하게 분산되어 전기전도성과 기계적 물성이 우수한 수지 조성물, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 성형품에 관한 것이다.The present invention relates to an electrically conductive resin composition comprising a thermoplastic polymer which can be used as an electrostatic discharge (ESD) material or the like by having high electrical conductivity and excellent mechanical properties, a method for producing the same, and a molded article using the same. More particularly, the present invention relates to a resin composition comprising a carbon structure modified with an organic group containing a conductive aromatic group and an alkyl group, and a polyolefin resin, wherein the modified carbon structure is uniformly dispersed in the polyolefin resin to provide excellent electrical conductivity and mechanical properties, And a molded article using the same.
Description
본 발명은, 열가소성 수지 조성물, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 성형품에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구성 성분간의 상용성 및 분산성을 높은 수준으로 확보하면서도 개질된 전도성 물질 자체의 우수한 기계적 성질을 이용하여 전기적 특성뿐만 아니라 기계적 특성 또한 향상시킨 열가소성 수지 조성물, 상기 열가소성 수지 조성물의 제조 방법 및 상기 열가소성 수지 조성물을 이용하여 제조한 수지 성형품에 관한 것이다.
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a thermoplastic resin composition, a method for producing the same, and a molded article using the same. More particularly, the present invention relates to a thermoplastic resin composition which is excellent in compatibility and dispersibility among components, To a thermoplastic resin composition having improved electrical properties as well as mechanical properties, a process for producing the thermoplastic resin composition, and a resin molded article produced using the thermoplastic resin composition.
전기전자 산업의 발달에 따른 전자부품 및 반도체의 고집적화에 의해 정전기 발생으로 인한 제품의 기능저하 및 제품손상 등의 피해가 늘어나고 있다. 국내 전기전자 관련 연간 총생산 규모는 700조원에 달하는 것으로 평가되고 있으며, 전기전자 산업 분야의 불량률 중 정전기로 인한 비중은 약 33%로 추정되며, 연간 수천억원에 달하는 것으로 알려져 있다. Due to the high integration of electronic components and semiconductors due to the development of the electric and electronic industry, damage to the product due to the generation of static electricity and damage to the product are increasing. The domestic electricity and electronics related annual output is estimated to reach 700 trillion won, and the proportion of defects in the electrical and electronics industry is estimated to be 33% due to static electricity, and is estimated to reach several hundred billion won annually.
상기와 같은 대전된 정전기에 의한 장해를 방지하기 위해서는 발생 전하를 제거, 중화, 누설시키는 정전기 분산 또는 방사가 필수적으로 요구된다. 이를 위하여 전도성 소재가 필요하며, 이들 전도성 소재는 적절한 수준의 체적저항값을 가지고 있어야 한다. In order to prevent such a failure due to the charged static electricity, it is essential that static electricity is dispersed or radiated to remove, neutralize, or leak generated electric charges. To this end, conductive materials are needed, and these conductive materials must have adequate volume resistivity values.
ESD 포장재의 제조를 위해 현재 여러 가지 방법이 쓰이고 있는데, 그 중 가장 일반적으로 카본 블랙이 사용되는 것으로 알려져 있다. 카본 블랙을 원하는 물성을 갖는 고분자에 혼합하거나 표면에 코팅함으로써 상기 목적을 달성할 수 있어 널리 사용되고 있다. 그러나, 카본 블랙은 적절한 전도성을 갖기 위하여 과도한 함량이 요구되어, 최종 제품 성형 후 표면에서 카본 블랙이 묻어나오는(Sloughing) 문제점이 있어 전자제품의 오염을 유발할 수 있다. Several methods are currently used for the manufacture of ESD packaging materials, the most common of which is carbon black. The above objects can be achieved by mixing carbon black with a polymer having desired physical properties or by coating the surface with carbon black, which is widely used. However, carbon black is required to have an excessive amount of carbon black to have proper conductivity, and there is a problem of carbon black on the surface after molding the final product, which may cause contamination of electronic products.
계면활성제 역시 ESD 포장재를 제조하기 위해 사용되며, 정전기방전(ESD) 소재로써 적절한 수준의 체적저항값을 달성할 수 있다. 하지만, 전도성을 나타내기 위하여 표면에 수분이 필요하므로, 습도가 20% 이하인 환경 하에서는 전도성을 갖지 못하고, 시간이 지남에 따라 내부의 계면활성제가 표면으로 이동하는 거동을 보이므로 표면과 접촉하는 물질의 오염 문제가 대두될 수 있다.Surfactants are also used to make ESD packaging materials and can achieve an adequate level of volume resistance with electrostatic discharge (ESD) materials. However, since moisture is required on the surface to exhibit conductivity, the surfactant does not have conductivity in an environment with humidity of 20% or less, and the surfactant moves to the surface over time, Pollution problems can arise.
또한, 전도성 고분자를 이용하여 전도성 소재를 제조할 수 있다. 그러나, 합성 후 용융 및 용해의 어려움으로 인하여 고분자와의 혼합이나 코팅 등이 쉽지 않은 문제점을 보이고 있으며, 또한 다층 성형이 필요한 경우가 대부분이므로 필요 설비가 많아지고, 공정이 복잡해지는 문제를 갖고 있다.In addition, a conductive material can be produced using a conductive polymer. However, it is difficult to mix and coat with polymers due to difficulty in melting and dissolution after synthesis, and in many cases, multi-layer molding is required. Therefore, there are problems in that the required equipment is increased and the process becomes complicated.
근래에 들어 전도성 소재를 제조하기 위해 그라펜과 탄소나노튜브 같은 전도성 탄소 구조체가 널리 사용되고 있다. 그라펜은 탄소원자가 육각형 그물코 모양으로 배열된 시트형태의 구조를 이루고 있으며, 탄소나노튜브는 그라펜을 나노미터 크기의 직경을 가진 원통형으로 만든 구조체이다. 그러나, 이와 같은 전도성 탄소 구조체들은 우수한 전도성에도 불구하고 다른 재료와의 상용성이 낮아서 다른 유용한 재료와 함께 사용하여 상승적 효과를 얻는데 한계가 있다. Recently, conductive carbon structures such as graphene and carbon nanotubes have been widely used to produce conductive materials. Graphene is a sheet-like structure in which carbon atoms are arranged in a hexagonal mesh shape, and carbon nanotubes are graphenes, which are cylinders having nanometer-sized diameters. However, such conductive carbon structures are poorly compatible with other materials despite their excellent conductivity, and thus have limitations in using synergistic effects with other useful materials.
한국등록특허 0532032는 폴리올레핀 수지와 탄소 물질의 분산성을 높이기 위해 폴리올레핀을 불소 등을 통해 개질하였으며, 탄소 물질 또한 개질하여 사용하였고, 이로 인해 폴리올레핀 자체의 특성을 제대로 발현할 수 없었다. 또한, 수지와 탄소 물질 모두 전처리를 해야 한다는 문제점이 있었다. 한국등록특허 1090729는 개질된 탄소나노튜브와 과량의 탄소 물질을 첨가하여 분산성을 높인 것으로, 요구하는 전기적 특성은 얻었으나, 상기 물질의 과량 첨가로 인한 기계적 물성 저하가 나타날 수 있는 문제점이 있다. In Korean Patent No. 0532032, a polyolefin is modified with fluorine or the like to improve the dispersibility of the polyolefin resin and the carbon material, and the carbon material is also modified and used so that the characteristics of the polyolefin itself can not be properly manifested. Further, there has been a problem that both the resin and the carbon material must be pretreated. Korean Patent No. 1090729 discloses that the modified carbon nanotubes and the excess carbon material are added to increase the dispersibility. However, the obtained carbon nanotubes have required electrical characteristics, but the mechanical properties of the carbon nanotubes may deteriorate due to excessive addition of the carbon nanotubes.
따라서, 소량의 전도성 물질의 첨가만으로도 우수한 전기적 특성을 만족하며, 기존 조성물들의 문제점인 전도성 물질의 과량 첨가로 인한 기계적 물성의 저하를 막고, 전도성 물질의 첨가로 기계적 특성을 높인 수지 조성물의 개발이 필요하다.
Accordingly, it is necessary to develop a resin composition which satisfies excellent electrical characteristics even by the addition of a small amount of conductive material, prevents deterioration of mechanical properties due to excessive addition of a conductive material, which is a problem of conventional compositions, and increases mechanical properties by the addition of a conductive material Do.
본 발명은, 구성 성분간의 상용성 및 분산성을 높은 수준으로 확보하면서도 개질된 전도성 물질 자체의 우수한 기계적 성질을 이용하여 전기적 특성뿐만 아니라 기계적 특성 또한 향상시킨 열가소성 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다. The present invention is to provide a thermoplastic resin composition which not only maintains a high level of compatibility and dispersibility among constituent components but also improves mechanical properties as well as electrical characteristics by utilizing the excellent mechanical properties of the modified conductive material itself.
본 발명은 또한, 상기 열가소성 수지 성물의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention also provides a process for producing the thermoplastic resin product.
또한, 본 발명은 상기 열가소성 수지 조성물을 이용하여 제조된 성형품을 제공하기 위한 것이다.
The present invention also provides a molded article produced using the thermoplastic resin composition.
본 발명은, 탄소수 6 이상의 전도성 방향족기 및 탄소수 3 이상의 알킬기를 포함하는 유기기로 개질된 탄소 구조체의 0.1 내지 10 중량%; 및 잔량의 폴리올레핀 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물을 제공한다.The present invention relates to a carbon material comprising 0.1 to 10% by weight of a carbon structure modified with an organic group containing a conductive aromatic group having 6 or more carbon atoms and an alkyl group having 3 or more carbon atoms; And a residual amount of a polyolefin resin.
또한, 본 발명은, 탄소수 6 이상의 전도성 방향족기 및 탄소수 3 이상의 알킬기를 포함하는 유기기로 개질된 탄소 구조체의 0.1 내지 10 중량%; 및 잔량의 폴리올레핀 수지를 사용하여, 용융전단혼련(Melt Mixing), 용액 혼합 방법(Solution Mixing), 또는 코팅(Coating)법으로 수지 조성물을 제조하는 방법을 제공한다.Further, the present invention relates to a carbon-carbon composite material comprising 0.1 to 10% by weight of a carbon structure modified with an organic group containing a conductive aromatic group having 6 or more carbon atoms and an alkyl group having 3 or more carbon atoms; And a method for producing a resin composition by melt mixing, solution mixing, or coating using a polyolefin resin having a low molecular weight and a residual amount.
이에 더하여, 본 발명은 수지 조성물을 이용하여 제조된 성형품을 제공한다.
In addition, the present invention provides a molded article produced using the resin composition.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른, 전도성 열가소성 수지 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조한 성형품에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a conductive thermoplastic resin composition, a method for producing the conductive thermoplastic resin composition, and a molded article produced using the conductive thermoplastic resin composition according to a specific embodiment of the present invention will be described in detail.
본 발명자들은, 상기의 기존 전도성 열가소성 수지 조성물의 문제점으로 지적되어 온, 전기적 특성을 향상 시키기 위해 전도성 물질을 과량 첨가하여 기계적 물성이 저하되는 현상을 방지하는 연구를 진행하여, 탄소수 6 이상의 전도성 방향족기 및 탄소수 3 이상의 알킬기를 포함하는 유기기로 개질된 탄소 구조체를 제조하여, 0.1내지 10 중량%의 적은 양으로도 폴리 올레핀과 조성물을 형성하여 우수한 전기적 특성을 나타냄을 확인하고 발명을 완성하였다.The inventors of the present invention have conducted studies to prevent the phenomenon of deterioration of mechanical properties by adding an excessive amount of a conductive material in order to improve electrical characteristics which has been pointed out as a problem of the conventional conductive thermoplastic resin composition, And an organic group containing an alkyl group having 3 or more carbon atoms. The composition is formed with a polyolefin in a small amount of 0.1 to 10% by weight to show excellent electrical characteristics.
발명의 일 구현예에 따르면, 탄소수 6 이상의 전도성 방향족기 및 탄소수 3 이상의 알킬기를 포함하는 유기기로 개질된 탄소 구조체의 0.1 내지 10 중량%; 및 잔량의 폴리올레핀 수지를 포함하는 열가소성 수지 조성물이 제공 될 수 있다. 바람직하게는 개질된 탄소 구조체를 0.1내지 5 중량 %를 포함할 수 있으며, 0.5내지 3 중량%를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 전도성 탄소 구조체가 0.1 중량% 미만일 경우 전도성 탄소 물질의 소량 함량으로 인해 원하는 전기전도도를 가질 수 없으며, 전도성 탄소 구조체가 10 중량%를 초과하는 경우 탄소 물질의 과량 첨가로 인하여 원하는 기계적 물성을 얻을 수 없다.According to one embodiment of the present invention, 0.1 to 10% by weight of a carbon structure modified with an organic group containing a conductive aromatic group having 6 or more carbon atoms and an alkyl group having 3 or more carbon atoms; And a residual amount of a polyolefin resin can be provided. Preferably, the modified carbon structure may include 0.1 to 5% by weight, more preferably 0.5 to 3% by weight. When the conductive carbon structure is less than 0.1% by weight, it can not have a desired electric conductivity due to a small amount of the conductive carbon material. When the conductive carbon structure is more than 10% by weight, desired mechanical properties can not be obtained due to excessive addition of the carbon material .
상기 유기기는 탄소수 6 내지 100의 전도성 방향족기 및 탄소수 3 내지 100의 알킬기를 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 방향족기는 펜타센(pentacene), 테트라센(tetracene), 안트라센(antracene), 루브렌(rubrene), 페릴렌(parylene), 아릴렌(arylene), 크로넨(coronen), 싸이오펜(thiophene), 알파-젝시싸이오펜(α-sexithiophene), 구리 프탈로시아닌(copper phthalocyanine), 메로시아닌(merocyanine), 테트라시아노퀴노다이메탄(Tetracyanoquinodimethane), 테트라티오풀발렌(tetrathiofulbalenium), 페릴렌테트라카르복실다이이미드 유도체 (perylenetetracarboxyldiimide derivatives), 또는 이들의 혼합물일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 알킬기는 탄소수 3내지 100의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기일 수 있으며, 탄소수 6내지 50의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기인 것이 바람직하다. 알킬기가 탄소수 3미만일 경우 사슬의 길이가 짧아 폴리올레핀 매트릭스에 침투하여 상용성을 높일 수 없기 때문에 분산성이 낮아지며, 탄소수 100 이상일 경우 사슬의 길이가 너무 길어 알킬기 자체의 꼬임 현상이 발생하여 오히려 분산성이 낮아질 수 있다.The organic group may include a conductive aromatic group having 6 to 100 carbon atoms and an alkyl group having 3 to 100 carbon atoms. Preferably, the aromatic group is selected from the group consisting of pentacene, tetracene, antracene, rubrene, parylene, arylene, coronen, thiophene thiophene, alpha-sexithiophene, copper phthalocyanine, merocyanine, tetracyanoquinodimethane, tetrathiofulbalenium, perylene tetracarboxylic acid, Perylenetetracarboxylic diimide derivatives, or mixtures thereof, but are not limited thereto. The alkyl group may be a linear or branched alkyl group having 3 to 100 carbon atoms and is preferably a linear or branched alkyl group having 6 to 50 carbon atoms. When the alkyl group has less than 3 carbon atoms, the chain is too short to penetrate the polyolefin matrix and can not increase the compatibility. Therefore, when the alkyl group has a carbon number of 100 or more, the chain length is too long to cause the twist of the alkyl group itself. Can be lowered.
상기 유기기는 직접 또는 관능기를 매개로 탄소 구조체에 하나 이상 결합되어 있을 수 있다. 상기 관능기는 -NH-, -O-, -CO-, -S-, -SO2-, -C(CH3)2-, -C(CF3)2-, -CO-NH-, -CO-O-, -(CH2)n1-, -O(CH2)n2O-, 및 -CO-O-(CH2)n3-O-CO-으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 작용기일 수 있다. 상기 n1, n2 및 n3는 각각 1 내지 10의 정수이다.The organic group may be bonded to the carbon structure directly or via a functional group. The functional group may be replaced by -NH-, -O-, -CO-, -S-, -SO 2 -, -C (CH 3 ) 2 -, -C (CF 3 ) 2 -, -CO- May be at least one functional group selected from the group consisting of -O-, - (CH 2 ) n1 -, -O (CH 2 ) n2O- , and -CO-O- (CH 2 ) n3 -O- . N1, n2 and n3 are integers of 1 to 10, respectively.
상기 관능기는 제 1 링커를 매개로 탄소수 6 이상의 전도성 방향족기에 결합되어 있을 수 있고, 상기 전도성 방향족기는 제 2 링커를 매개로 탄소수 3 이상의 알킬기에 결합되어 있을 수 있다. The functional group may be bonded to a conductive aromatic group having 6 or more carbon atoms via a first linker, and the conductive aromatic group may be bonded to an alkyl group having 3 or more carbon atoms via a second linker.
상기 제 1 및 제 2 링커는 같거나 다를 수 있으며, 각각 -R1-NH-, -R1-O-, -R1-CO-, -R1-S-, -R1-SO2-, -R1-C(CH3)2-, - R1-C(CF3)2-, - R1-CO-NH-, - R1-CO-O-, - R1-(CH2)n1-, -R1-O(CH2)n2O-, -R1-CO-O-(CH2)n3-O-CO- 및 하기 화학식10으로 이루어진 군에서 선택된 1종의 작용기일 수 있다. 상기 R1은 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기인 작용기 일수 있다.The first and second linkers may be the same or different and are each -R 1 -NH-, -R 1 -O-, -R 1 -CO-, -R 1 -S-, -R 1 -SO 2 - , -R 1 -C (CH 3) 2 -, - R 1 -C (CF 3) 2 -, - R 1 -CO-NH-, - R 1 -CO-O-, - R 1 - (CH 2 ) n1- , -R 1 -O (CH 2 ) n2O- , -R 1 -CO-O- (CH 2 ) n3 -O-CO- and one functional group selected from the group consisting of have. R 1 may be a straight chain or branched alkylene group having 1 to 20 carbon atoms or an arylene group having 6 to 20 carbon atoms.
[화학식10][Chemical formula 10]
상기 화학식 10에서, R2는 직접 결합, 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기, 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기일 수 있고, R3 및 R4는 서로 같거나 다를 수 있으며, 각각 직접 결합, 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기, -O-, -S-, -NH- 또는 -SO2-일 수 있다. In the formula (10), R 2 may be a direct bond, a straight chain or branched alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, or an arylene group having 6 to 20 carbon atoms, R3 and R4 may be the same or different and are each a direct bond, a linear or branched alkylene group having 1 to 20 carbon atoms or an arylene group having 6 to 20 carbon atoms, -O-, -S-, -NH- or -SO 2 -. ≪ / RTI >
본 명세서에서, 알킬렌기는 알케인(alkane)으로부터 유래한 2가의 작용기를 의미하며, 아릴렌(arylene)기는 아렌(arene)으로부터 유래한 2가의 작용기를 의미한다. In the present specification, an alkylene group means a divalent functional group derived from an alkane, and an arylene group means a divalent functional group derived from arene.
구체적으로, 상기 유기기는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다. Specifically, the organic group may be represented by the following formula (1).
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 화학식 1에서, In Formula 1,
A는 탄소수 6 내지 40의 아릴렌기일 수 있고, B는 탄소수 6 이상의 전도성 방향족기일 수 있고, R은 탄소수 3 이상의 알킬기일 수 있다. B는 벤젠 고리 1 내지 7개가 연결된 4가의 전도성 방향족기 일 수 있으며, 바람직하게는 벤젠 고리 3 내지 5개가 연결된 4가의 전도성 방향족기 일 수 있고, 보다 바람직하게는 페릴렌으로부터 유래한 4가의 전도성 방향족기 일 수 있다. A may be an arylene group having 6 to 40 carbon atoms, B may be a conductive aromatic group having 6 or more carbon atoms, and R may be an alkyl group having 3 or more carbon atoms. B may be a tetravalent conductive aromatic group to which from 1 to 7 benzene rings are connected, preferably a tetravalent conductive aromatic group to which 3 to 5 benzene rings are connected, more preferably a tetravalent conductive aromatic group derived from perylene .
상기 탄소 구조체는 탄소원자로 구성된 나노미터 크기의 구조체를 의미하며, 구체적인 예로 그라펜, 그라파이트, 팽창 그라파이트, 그라펜 산화물, 단일벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브, 풀러렌 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.The carbon structure refers to a nanometer-sized structure composed of carbon atoms, and examples thereof include graphene, graphite, expanded graphite, graphene oxide, single-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, fullerenes, have.
상기 조성물의 폴리올레핀 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 폴리아이소부틸렌, 폴리메틸펜텐, 에틸렌과 프로필렌 공중합체 에틸렌과 부텐 공중합체, 프로필렌과 부텐의 공중합체, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.The polyolefin resin of the composition may be polyethylene, polypropylene, polybutene, polyisobutylene, polymethylpentene, ethylene and propylene copolymers, ethylene and butene copolymers, copolymers of propylene and butene, or mixtures thereof.
열가소성 수지 조성물의 기계적 특성을 인장강도와 충격강도의 물성으로 비교할 수 있으며, 전기적 특성을 체적저항으로 비교할 수 있다. The mechanical properties of the thermoplastic resin composition can be compared with the physical properties of the tensile strength and impact strength, and the electrical properties can be compared with the volume resistance.
상기 수지 조성물은 인장강도가 17 MPa이상 일 수 있다. 인장강도는 항장력이라고도 하며, 재료의 인장 시험에 있어서 시험편이 파단(破斷)할 때까지의 최대 인장 하중을 시험 전 시험편의 단면적으로 나눈 값으로 표현된다. 상기 수지 조성물의 인장강도가 17MPa미만인 경우 정전기 재료로 사용될 때, 전자 재료의 강도로 충분치 않을 수 있다.The resin composition may have a tensile strength of 17 MPa or more. Tensile strength, also called tensile strength, is expressed as the value obtained by dividing the maximum tensile load until breakage of the specimen in the tensile test of the material by the cross-sectional area of the specimen before the test. When the tensile strength of the resin composition is less than 17 MPa, the strength of the electronic material may not be sufficient when used as an electrostatic material.
상기 수지 조성물은 충격강도가 45kgf/㎠ 이상 일 수 있다. 충격강도는 충격적인 굽힘 하중에 의하여 재료가 파단(破斷)하는 데 필요로 하는 에너지를 그 재료의 단면적으로 나눈 값으로서 kgf/㎠ 로 나타낸다. 이 값이 작을수록 재질이 여린 재료라 한다. 상기 수지 조성물의 충격강도가 45 kgf/㎠ 미만인 경우 정전기 재료로 사용될 때, 전자 재료의 강도로 충분치 않을 수 있다.The resin composition may have an impact strength of 45 kgf / cm 2 or more. The impact strength is expressed as kgf / cm 2 as a value obtained by dividing the energy required to break the material by a shock bending load divided by the cross-sectional area of the material. The smaller this value is, the more the material is considered to be the finer material. When the impact strength of the resin composition is less than 45 kgf / cm 2, the strength of the electronic material may not be sufficient when used as an electrostatic material.
상기 수지 조성물은4.0x106 Ω-cm 미만의 체적 저항을 가질 수 있다. 조성물의 체적 저항이 4.0x106 Ω-cm 초과하는 경우, 낮은 전기 전도도로 인해 전도성 수지 조성물로써의 역할을 할 수 없다.The resin composition may have a volume resistivity of less than 4.0 x 10 < 6 > When the volume resistivity of the composition exceeds 4.0 x 10 < 6 > OMEGA -cm, it can not serve as a conductive resin composition due to its low electrical conductivity.
본 발명은 개질된 탄소 구조체를 이용하여 소량의 전도성 물질의 첨가로도 요구 수준의 전기적 특성을 만족하며, 기존 조성물들의 문제점인 전도성 물질의 과량 첨가로 인한 기계적 물성의 저하를 막고 개질된 전도성 물질 자체의 우수한 기계적 성질을 이용하여 전기적 특성뿐만 아니라 기계적 특성 또한 향상시켰다.
The present invention is based on the discovery that the modified carbon structure can be used to meet the required electrical properties even with the addition of a small amount of conductive material and to prevent deterioration of mechanical properties due to excessive addition of the conductive material, The mechanical properties as well as the electrical properties were improved.
발명의 또 다른 구현예에 따르면 전도성 탄소 구조체 및 폴리 올레핀 수지를 사용하여, 용융전단혼련(Melt Mixing), 용액 혼합 방법(Solution Mixing) 또는 코팅(Coating)법으로 수지 조성물을 제조하는 방법이 제공 될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for producing a resin composition by melt mixing, solution mixing or coating method using a conductive carbon structure and a polyolefin resin .
상기 용융전단혼련 방법의 경우, 압출기 등을 이용하여 높은 온도와 고전단력 하에서 개질된 탄소 구조체를 고분자 기질 내로 고르게 분산시켜 고분자 조성물을 제조함으로써, 대용량화가 가능하고 제조단가를 낮추는 효과가 있다. 또한 상기 용액 혼합 (Solution Mixing) 방법은 개질된 탄소 구조체를 폴리올레핀 수지의 양용매를 용매로 하여 분산시킨 후, 폴리올레핀 수지를 첨가하여 용액을 형성하고 용매를 증발시킨 후, 수 회의 세척 과정을 거쳐 조성물을 제조하는 것이며, 상기 방법을 통하여 조성물을 제조할 경우, 폴리올레핀 수지 내부에 개질된 탄소 구조체가 더욱 균일하게 분산된 조성물을 얻을 수 있다. 또한 상기 코팅(Coating)법은 개질된 탄소 구조체가 포함되어 있는 현탁액(Suspension)에 폴리올레핀 수지를 첨가하여 폴리올레핀 수지의 입자에 개질된 탄소 구조체를 부착하는 것이며, 입자 간 응집력을 억제하는 효과가 있다.
In the case of the melt-shearing kneading method, a polymer composition is prepared by uniformly dispersing a carbon structure modified under a high temperature and a high shear force in a polymer matrix by using an extruder or the like, thereby making it possible to increase the capacity and lower the manufacturing cost. Also, in the solution mixing method, after the modified carbon structure is dispersed with a good solvent for the polyolefin resin as a solvent, a polyolefin resin is added to form a solution, the solvent is evaporated, When a composition is prepared by the above method, a composition in which the modified carbon structure is more uniformly dispersed in the polyolefin resin can be obtained. Also, in the coating method, a polyolefin resin is added to a suspension containing a modified carbon structure to adhere the modified carbon structure to particles of the polyolefin resin, and the cohesion force between particles is suppressed.
이에 더하여, 발명의 또 다른 구현예에 따르면 개질된 탄소 구조체 및 폴리 올레핀수지를 포함하는 수지 조성물을 이용하여 제조된 플라스틱 성형품이 제공될 수 있다. In addition, according to another embodiment of the present invention, a plastic molded article produced using a resin composition comprising a modified carbon structure and a polyolefin resin can be provided.
상기 플라스틱 성형품의 제품 형태는 정전기방전(ESD) 재료 등에 이용될 수 있는 플라스틱 성형품의 형태이면 그 구성의 제한이 없이 구현될 수 있다. 구체적으로, 정전분산성(ESD) 성형품, 예를 들어 필름 또는 트레인등을 제조할 수 있으며, 이들은 포장재로 유용하게 사용될 수 있다.
The product form of the plastic molded article may be embodied without limitation as long as it is in the form of a plastic molded article which can be used for an electrostatic discharge (ESD) material or the like. Specifically, electrostatic dispersing (ESD) molded articles, such as films or trains, can be produced, and they can be usefully used as packaging materials.
본 발명에 따르면,구성 성분간의 상용성 및 분산성을 높은 수준으로 확보하면서도 개질된 전도성 물질 자체의 우수한 기계적 성질을 이용하여 전기적 특성뿐만 아니라 기계적 특성 또한 향상시킨 열가소성 수지 조성물과, 상기 열가소성 수지 조성물의 제조 방법, 및 상기 열가소성 수지 조성물을 이용하여 제조된 플라스틱 성형품이 제공될 수 있다.
According to the present invention, there is provided a thermoplastic resin composition which not only maintains a high level of compatibility and dispersibility among components but also improves mechanical properties as well as electrical characteristics by utilizing excellent mechanical properties of the modified conductive material itself; A production method thereof, and a plastic molded article produced using the thermoplastic resin composition can be provided.
발명을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
The invention will be described in more detail in the following examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.
[[ 실시예Example 1내지1 to 6 및 6 and 비교예Comparative Example 1내지1 to 2] 2]
[[ 실시예Example 1] One]
1) 산화 그라펜의 제조 [하기 반응식 1]1) Preparation of oxidized graphene [Reaction scheme 1]
[반응식 1][Reaction Scheme 1]
산화 그래파이트 플레이크의 합성은, 분말상태의 그래파이트 플레이크(flake)를 산처리를 통해 합성된다. 상기 산처리는 스타우덴마이어법(L. Staudenmaier, Ber. Dtsch. Chem. Ges., 31, 1481-1499,1898), 험머스법(W. Hummers 외 1명, J. Am. Chem. Soc., 80, 1339, 1958), 브로디법(B. C. Brodie, Ann. Chim. Phys., 59, 466-472, 1860)등에 알려져 있고 본 실시예와 비교예 또한 상기 방법들을 이용한다.Synthesis of oxidized graphite flakes is synthesized by acid treatment of powdered graphite flakes. The acid treatment may be carried out in a suitable solvent such as a stoichiometric method (L. Staudenmaier, Ber. Dtsch. Chem. Ges., 31, 1481-1499,1898), Hummus method (W. Hummers et al., J. Am. Chem. 80, 1339, 1958), the Brody method (BC Brodie, Ann. Chim. Phys., 59, 466-472, 1860), and the present embodiment and the comparative example also use the above methods.
순수 그래파이트(순도 99.9995%, -200메쉬, 시그마 알드리치 제조) 10g, 발열질산 350㎖ 및 소듐 클로라이드 옥사이드를 실온에서 순차적으로 나누어 혼합하였다. 이 혼합물을 48시간 동안 교반한 후, 중화 과정과 세척, 여과 및 클리닝, 건조과정을 거쳐 산화 그래파이트 분말을 제조하였다. 상기의 과정을 통해 만들어진 산화 그래파이트는 2g/L 농도로 pH 10의 수산화 나트륨 수용액에 원심분리를 1000rpm에서 10분 처리하여 분산성이 확보된 산화 그래파이트 분산용액을 제조하였다. 상기 산화 그래파이트 분산용액에 물리적 전단응력을 인가하기 위하여 호모게나이저를 이용하여 1500rpm으로 60분간 전단응력이 인가되도록 하여 산화 그라펜 분산 용액을 제조하였다. 10 g of pure graphite (purity 99.9995%, -200 mesh, manufactured by Sigma Aldrich), 350 ml of exothermic nitric acid, and sodium chloride oxide were sequentially mixed at room temperature. The mixture was agitated for 48 hours and neutralized, washed, filtered, cleaned and dried to prepare graphite oxide powder. The graphite oxide prepared by the above process was subjected to centrifugation at 1000 rpm for 10 minutes in a sodium hydroxide aqueous solution having a pH of 10 at a concentration of 2 g / L to prepare a dispersion of oxidized graphite oxide. In order to apply the physical shear stress to the oxidized graphite dispersion solution, a shear stress was applied for 60 minutes at 1500 rpm using a homogenizer to prepare an oxidized graphene dispersion solution.
2) 개질된 그라펜의 제조 2) Preparation of modified graphene
2-1) 탄소 구조체의 유기기의 제조: 페릴렌 방향족과 옥타데실 알킬기를 지니며 탄소 구조체와는 관능기인 아민을 통해 결합되어 있는 유기기 [하기 반응식 2] (N-옥타데실-N'-(4-아미노페닐)-3,4,9,10-페릴렌비스(다이카르복시이미드))2-1) Preparation of an organic group of a carbon structure: an organic group having a perylene aromatic group and an octadecylalkyl group and being bonded to the carbon structure through a functional amine group [Reaction Scheme 2] (N-octadecyl-N'- (4-aminophenyl) -3,4,9,10-perylenebis (dicarboxyimide))
[반응식 2][Reaction Scheme 2]
상기 반응식 2와 같이, 페릴렌-3,4,9,10-테트라카르복실산 다이안하이드라이드를 5%의 수산화칼륨 용액에 90℃, 4시간동안 교반하고 상온으로 냉각시킨 후 10% 인산 용액에 넣고 90℃에서 1시간 동안 교반하였다. 침전물을 여과시킨 후 증류수로 씻고 100℃ 진공 상태에서 건조하여 페릴렌-3,4,9,10-테트라카르복실산 모노안하이드라이드 모노포타슘 카르복실레이트를 제조 한 후 이를 다이아민과 물 용액에 0~5℃에서 4시간동안 교반시킨 후 혼합물을 90℃ 에서 2시간동안 교반시켰다. 혼합물에 포타슘 카보네이트(25%)를 넣고 다시 90℃에서 1시간동안 교반시켰다. 침전물을 수산화 칼륨 용액에 녹여 가열한 뒤 염산 용액에 산처리 하고, 진공 여과 후 100℃에서 건조시켜 N-아릴 아미노-3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실릭 모노안하이드라이드 모노이미드 물질을 얻었다. 이러한 생성물의 구조는 상기 반응식 2의 첫 번째 단계에 나타난 바와 같았다. As shown in Reaction Scheme 2, perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid dianhydride was stirred in a 5% potassium hydroxide solution at 90 DEG C for 4 hours, cooled to room temperature, and then dissolved in a 10% And the mixture was stirred at 90 ° C for 1 hour. The precipitate was filtered, washed with distilled water and dried under vacuum at 100 ° C to prepare perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid monoanhydride monopotassium carboxylate, which was then dissolved in a solution of diamine and water After stirring at 0? 5 占 폚 for 4 hours, the mixture was stirred at 90 占 폚 for 2 hours. Potassium carbonate (25%) was added to the mixture and the mixture was stirred at 90 DEG C for 1 hour. The precipitate was dissolved in a potassium hydroxide solution and heated, followed by acid treatment with a hydrochloric acid solution, followed by vacuum filtration and drying at 100 ° C to obtain N-arylamino-3,4,9,10-perylenetetracarboxylic monoanhydride monoimide Material was obtained. The structure of this product was as shown in the first step of Scheme 2 above.
이어서 반응식 2의 두 번째 단계에 나타난 바와 같이, 상기 N-아릴 아미노-3,4,9,10-페릴렌테트라카르복실릭 모노안하이드라이드 모노이미드를 옥타데실 아민과 크레졸과 이소퀴놀린을 첨가하여 80℃에서 1시간 동안 교반 시켰다. 혼합물 용액을 200℃에서 4시간동안 환류시킨 후 아세톤 용액에 희석시켰다. 첨전물을 진공 여과 장치를 통해 걸러내고 증류수로 씻고 100℃ 진공 상태에서 건조시킨 후 10% 의 수산화 나트륨 용액에 씻어 미반응물을 제거하여 N-옥타데실-N'-(4-아미노페닐)-3,4,9,10-페릴렌비스(다이카르복시이미드)를 제조하였다.Then, as shown in the second step of Scheme 2, the N-arylamino-3,4,9,10-perylenetetracarboxylic monoanhydride monoimide is reacted with octadecylamine, cresol and isoquinoline And the mixture was stirred at 80 ° C for 1 hour. The mixture solution was refluxed at 200 DEG C for 4 hours and then diluted in an acetone solution. The precipitate was filtered through a vacuum filtration apparatus, washed with distilled water, dried at 100 ° C under vacuum, and then washed with 10% sodium hydroxide solution to remove unreacted materials to obtain N-octadecyl-N '- (4-aminophenyl) , 4,9,10-perylene bis (dicarboxyimide).
2-2) 개질된 탄소 구조의 제조 [하기 반응식 3]2-2) Preparation of modified carbon structure [Reaction Scheme 3]
[반응식 3][Reaction Scheme 3]
상기 반응식 3에 나타난 바와 같이, 2-1)에서 제조된 N-옥타데실-N'-(4-아미노페닐)-3,4,9,10-페릴렌비스(다이카르복시이미드) 유기기를 1)에서 제조된 산화 그라펜 용액에 넣고 교반 및 초음파 처리를 하여 상기 유기기로 개질된 산화 그라펜을 제조한 후, 산화 그라펜의 환원을 위해 하이드라진 모노하이드레이트를 용액에 첨가하여 24시간 동안 환류 시켰다. 첨전물을 여과하여 물과 에탄올로 씻은 후 건조하여 옥타데실 알킬기가 붙은 페릴렌 유기기를 지닌 그라펜을 제조하였다.(4-aminophenyl) -3,4,9,10-perylene bis (dicarboxyimide) organic group prepared in 2-1) is reacted with 1) And the mixture was stirred and ultrasonicated to prepare the modified organic graphene. Then hydrazine monohydrate was added to the solution for reduction of the oxidized graphene and refluxed for 24 hours. The precipitate was filtered, washed with water and ethanol, and dried to prepare graphene having a perylene organic group with an octadecylalkyl group attached thereto.
3) 개질된 탄소 구조체와 폴리에틸렌 조성물의 제조 3) Preparation of modified carbon structure and polyethylene composition
옥타데실 알킬기가 붙은 페릴렌 유기기를 지닌 그라펜 3wt%(3g)을 자일렌에 넣은 뒤 초음파처리를 통해 분산 시켰다. 자일렌 용액에 LLDPE(호남석유화학, MI:5 밀도:0.936) 97wt%(97g)를 넣고 140℃에서 교반을 시킨 후, 개질된 그라펜이 분산되어 있는 자일렌 용액에 낙하하여 조성물을 만들고, 용매를 건조시켜 조성물을 제조하였다.
3 wt% (3 g) of graphene having a perylene organic group having an octadecylalkyl group attached thereto was placed in xylene and dispersed by ultrasonic treatment. 97 wt% (97 g) of LLDPE (Honam Petrochemical, MI: 5 density: 0.936) was added to the xylene solution and stirred at 140 DEG C, and the mixture was dropped into a xylene solution in which the modified graphene was dispersed, The solvent was dried to prepare a composition.
[[ 실시예Example 2] 2]
상기 실시예 1에서 개질된 그라펜의 함량이 1wt%, 폴리에틸렌의 함량이 99wt%인 것을 제외하고는 동일한 방법으로 그라펜/폴리에틸렌 조성물을 제조하였다.
A graphene / polyethylene composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the graphene content was 1 wt% and the polyethylene content was 99 wt%.
[[ 실시예Example 3] 3]
상기 실시예 1에서 개질된 그라펜의 함량이 0.5wt%, 폴리에틸렌의 함량이 99.5wt%인 것을 제외하고는 동일한 방법으로 그라펜/폴리에틸렌 조성물을 제조하였다.
A graphene / polyethylene composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the graphene content was 0.5 wt% and the polyethylene content was 99.5 wt%.
[[ 실시예Example 4] 4]
상기 실시예 1에서 유기기의 알킬기가 옥타데실이 아닌 부틸기인 것을 제외하고는 동일한 방법으로 그라펜/폴리에틸렌 조성물을 제조하였다.
A graphene / polyethylene composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the alkyl group of the organic group was a non-octadecyl butyl group.
[[ 실시예Example 5] 5]
상기 실시예 4에서 개질된 그라펜의 함량이 1wt%, 폴리에틸렌의 함량이 99wt%인 것을 제외하고는 동일한 방법으로 그라펜/폴리에틸렌 조성물을 제조하였다. A graphene / polyethylene composition was prepared in the same manner as in Example 4, except that the graphene content was 1 wt% and the polyethylene content was 99 wt%.
[[ 실시예Example 6] 6]
상기 실시예 4에서 개질된 그라펜의 함량이 0.5wt%, 폴리에틸렌의 함량이 99.5wt%인 것을 제외하고는 동일한 방법으로 그라펜/폴리에틸렌 조성물을 제조하였다.
A graphene / polyethylene composition was prepared in the same manner as in Example 4, except that the graphene content was 0.5 wt% and the polyethylene content was 99.5 wt%.
[[ 비교예Comparative Example 1] One]
상기 실시예 1에서 그라펜의 개질없이 (유기기 도입 없음) 산화그라펜을 환원시키는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 그라펜/폴리에틸렌 조성물을 제조하였다.
A graphene / polyethylene composition was prepared in the same manner as described in Example 1, except that the graphene was reduced without modification (without introducing organic groups).
[[ 비교예Comparative Example 2] 2]
상기 실시예 1에서 개질된 그라펜의 유기기가 방향족인 페릴렌기 없이 옥타데실 알킬기만을 지니고 있는 것을 제외하고는 동일한 방법으로 그라펜/폴리에틸렌 조성물을 제조하였다.
The graphene / polyethylene composition was prepared in the same manner except that the organic group of the graphene modified in Example 1 had only an octadecylalkyl group without a perylene group which was aromatic.
[[ 실험예Experimental Example : : 인장강도The tensile strength , 충격강도 및 체적저항의 측정], Measurement of impact strength and volume resistance]
[[ 인장강도The tensile strength 측정] Measure]
(1) 시편 제작(1) Production of specimen
상기 실시예 또는 비교예로부터 얻어진 수지 조성물을 가로 100 mm, 세로 100 mm, 두께 2 mm의 형틀을 사용하여 상기 체적저항 측정 시편 제작과 동일하게 시트를 제작한 후, Automatic Hollow Die Punch(이태리, CEAST 6050)기기를 이용하여 ASTM D638 규격에 따라 4호형 인장시편을 제작하였다.A sheet was prepared in the same manner as in the preparation of the volume resistance measurement specimen using a mold frame having a width of 100 mm, a length of 100 mm and a thickness of 2 mm, and then the resin composition obtained from the above Examples or Comparative Examples was subjected to Automatic Hollow Die Punch Tensile specimens were prepared in accordance with ASTM D638.
(2) 인장강도 측정(2) Measurement of tensile strength
상기와 같이 얻어진 시편에 대하여 인장압축시험기(영국, INSTRON)를 이용하여 인장강도를 측정하였고, 그 결과를 하기 [표1]에 나타내었다.
The tensile strength of the specimens thus obtained was measured using a tensile compression tester (INSTRON, UK). The results are shown in Table 1 below.
[충격강도 측정][Impact strength measurement]
(1) 시편 제작(1) Production of specimen
상기 실시예 또는 비교예로부터 얻어진 수지 조성물을 가로 100 mm, 세로 100 mm, 두께 3 mm의 형틀을 사용하여 상기 체적저항 측정 시편 제작과 동일하게 시트를 제작한 후, Automatic Hollow Die Punch(이태리, CEAST 6050)기기를 이용하여 ASTM D 256 규격에 따라 3mm 두께의 IZOD 충격강도 시편을 제작하였다.Sheets were produced in the same manner as in the preparation of the volume resistance test specimens by using a mold frame having a width of 100 mm, a length of 100 mm, and a thickness of 3 mm, and then subjected to Automatic Hollow Die Punch (Italy, CEAST 6050), IZOD impact strength specimens of 3 mm thickness were prepared according to ASTM D 256 standard.
(2) 충격강도(2) Impact strength
상기와 같이 얻어진 시편에 대하여 Pendulum 방식 TOYOSEIKI 상온 IZOD 충격 시험기(일본, TOYOSEIKI)를 이용하여 상온 IZOD 충격강도를 측정하였고, 그 결과를 하기 [표1]에 나타내었다.The IZOD impact strength at room temperature was measured using a Pendulum type TOYOSEIKI room temperature IZOD impact tester (TOYOSEIKI, Japan). The results are shown in Table 1 below.
[체적저항 측정][Measurement of volume resistance]
(1) 시편 제작 (1) Production of specimen
상기 실시예 또는 비교예로부터 얻어진 수지 조성물을 가로 100 mm, 세로 100 mm, 두께 1 mm의 형틀(Mold)에 가득 채운 다음, Press 성형기를 사용하여 190 ?, 140 bar, 가열시간 10분 후 냉각시간 5분으로 하여 시트 형태의 시편을 제작하였다.The resin composition obtained from the above examples or comparative examples was filled in a mold having a width of 100 mm, a length of 100 mm and a thickness of 1 mm, and then pressed using a press molding machine at 190 DEG C, 140 bar, 5 minutes to prepare a sheet-shaped specimen.
(2) 체적저항 측정 (2) Volumetric resistance measurement
상기 실시예 또는 비교예로부터 얻어진 수지 조성물의 체적 저항은 4-프로우브(probe) 단자법을 사용하여 측정하였으며, 제작한 수지 조성물을 디지털 멀티미터(digital multimeter)를 이용하여 체적 저항을 측정하여 그 결과를 하기 [표2]에 나타내었다.The volume resistivity of the resin composition obtained from the above Examples or Comparative Examples was measured using a 4-probe terminal method. The resin composition thus prepared was measured for volume resistance using a digital multimeter, The results are shown in Table 2 below.
((
MPaMPa
))
((
kgfkgf
/㎠)/ Cm2)
상기 [표1]에서 알 수 있듯이, 방향족기가 페릴렌이며 알킬기가 C18인 유기기가 개질된 그라펜물질을 3%첨가한 폴리에틸렌 조성물(실시예1)가 유기기가 개질되지 않은 그라펜 3% 조성물(비교예1)에 비해 인장강도 및 충격강도가 우수한 것을 알 수 있었다. 이는 개질된 그라펜 유기기의 알킬기에 의한 분산성 향상에 의한 것이며, 또한, 유기기가 개질된 그라펜의 함량이 3%로 높을수록 인장강도 및 충격강도의 기계적 특성이 향상되는 것을 알 수 있었다. As shown in Table 1, the polyethylene composition (Example 1) in which the aromatic group was perylene and the organic group having the alkyl group C18 was modified with 3% of the graphene material (Example 1) was a graphene 3% composition The tensile strength and the impact strength were superior to those of Comparative Example 1). It was found that the improvement of the dispersibility by the alkyl group of the modified graphene oil was improved and the mechanical properties of tensile strength and impact strength were improved as the organic group-modified graphene content was 3%.
상기 [표2]에서 알 수 있듯이, 유기기의 방향족이 페릴렌이며 알킬기가 C18인 그라펜물질을 3%첨가한 폴리에틸렌 조성물(실시예 1)이 유기기가 개질되지 않은 그라펜 3% 조성물(비교예1) 및 C18의 알킬기만을 갖는 유기기가 개질된 그라펜(비교예2)에 비해 굉장히 우수한 전기적 특성을 지니는 것을 알 수 있었다. 이는 유기기의 알킬기에 의한 분산성 향상 및 유기기의 방향족의 전기적 특성에 의한 것이며, 또한, 유기기가 개질된 그라펜의 함량이 3%로 높을수록 전기 저항값이 낮아지므로 전기적 특성이 향상되는 것을 알 수 있었다.As can be seen from the above Table 2, the polyethylene composition (Example 1) in which the aromatic component of the organic solvent was perylene and the alkyl group was C18 was added to 3% of the graphene 3% composition (Comparative Example 2) having an organic group having only an alkyl group of C18 and modified with an organic group having only an alkyl group of C18 had a remarkably excellent electrical property. This is due to the improvement of the dispersibility by the alkyl group of the organic group and the electrical characteristics of the aromatic group of the organic group. The higher the content of the organic group-modified graphene is, the higher the electrical resistance is, the better the electrical characteristics Could know.
결과적으로 전도성 방향족 및 알킬기를 포함하는 유기기가 개질된 전도성 탄소 구조체와 폴리올레핀의 조성물은 탄소 구조체의 고유한 전기적 특성에 방향족기에 의한 전기적 특성의 향상 및 알킬기에 의한 폴리올레핀 매트릭스와의 상용성 향상에 의해 우수한 기계적, 전기적 물성을 나타내는 것을 알 수 있었다. As a result, the composition of the conductive carbon structure and the polyolefin modified by the organic group-containing conductive aromatic and alkyl groups is superior to the inherent electrical characteristics of the carbon structure by the improvement of the electrical characteristics by the aromatic group and the compatibility with the polyolefin matrix by the alkyl group Mechanical and electrical properties.
Claims (12)
[화학식10]
상기 화학식 10에서,
R2는 직접 결합, 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기, 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기이고,
R3 및 R4는 서로 같거나 다를 수 있으며, 각각 직접 결합, 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기, -O-, -S-, -NH- 또는 -SO2-일 수 있다.
0.1 to 10% by weight of a carbon structure which is bonded to a conductive aromatic group having 6 or more carbon atoms via a first linker, and the conductive aromatic group is modified with an organic group bonded to an alkyl group having 3 or more carbon atoms via a second linker; And a remaining amount of the polyolefin resin, wherein the first and second linkers may be the same or different, and each is a functional group represented by the following formula (10):
[Chemical formula 10]
In Formula 10,
R2 is a direct bond, a straight chain or branched alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, or an arylene group having 6 to 20 carbon atoms,
R3 and R4 may be the same or different and are each a direct bond, a linear or branched alkylene group having 1 to 20 carbon atoms or an arylene group having 6 to 20 carbon atoms, -O-, -S-, -NH- or -SO 2 -. ≪ / RTI >
상기 유기기는 탄소수 6 내지 100의 전도성 방향족기 및 탄소수 3 내지 100의 알킬기를 포함하는 열가소성 수지 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the organic group comprises a conductive aromatic group having 6 to 100 carbon atoms and an alkyl group having 3 to 100 carbon atoms.
상기 유기기는 직접 또는 관능기를 매개로 탄소 구조체에 하나 이상 결합되어 있는 열가소성 수지 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the organic group is bonded to the carbon structure directly or via a functional group.
상기 관능기는 -NH-, -O-, -CO-, -S-, -SO2-, -C(CH3)2-, -C(CF3)2-, -CO-NH-, -CO-O-, -(CH2)n1-, -O(CH2)n2O-, 및 -CO-O-(CH2)n3-O-CO-으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 작용기이며,
상기 n1, n2 및 n3는 각각 1 내지 10의 정수인, 열가소성 수지 조성물.
The method of claim 3,
The functional group may be replaced by -NH-, -O-, -CO-, -S-, -SO 2 -, -C (CH 3 ) 2 -, -C (CF 3 ) 2 -, -CO- And at least one functional group selected from the group consisting of -O-, - (CH 2 ) n1 -, -O (CH 2 ) n2O- and -CO-O- (CH 2 ) n3-
Wherein n1, n2 and n3 are each an integer of 1 to 10,
The thermoplastic resin composition according to claim 1, wherein the carbon structure comprises at least one member selected from the group consisting of graphene, graphite, expanded graphite, graphene oxide, single-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes and fullerenes.
The method according to claim 1, wherein the conductive aromatic group having 6 or more carbon atoms is selected from the group consisting of pentacene, tetracene, antracene, rubrene, parylene, arylene, coronen, thiophene, alpha-sexithiophene, copper phthalocyanine, merocyanine, tetracyanoquinodimethane, tetrathiofulbalenium, ) And perylenetetracarboxylic diimide derivatives. The thermoplastic resin composition according to any one of claims 1 to 5,
상기 유기기는 하기 화학식 1로 표시되는 열가소성 수지 조성물:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
A는 탄소수 6 내지 40의 아릴렌기이고,
B는 탄소수 6 이상의 전도성 방향족기이고,
R은 탄소수 3 이상의 알킬기이다.
The method according to claim 1,
Wherein the organic group is a thermoplastic resin composition represented by the following Formula 1:
[Chemical Formula 1]
In Formula 1,
A is an arylene group having 6 to 40 carbon atoms,
B is a conductive aromatic group having 6 or more carbon atoms,
R is an alkyl group having 3 or more carbon atoms.
상기 폴리올레핀 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 폴리아이소부틸렌, 폴리메틸펜텐, 에틸렌과 프로필렌 공중합체 에틸렌과 부텐 공중합체, 프로필렌과 부텐의 공중합체, 또는 이들의 혼합물인 수지 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the polyolefin resin is at least one selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polybutene, polyisobutylene, polymethylpentene, ethylene and propylene copolymers, ethylene and butene copolymers, copolymers of propylene and butene, or mixtures thereof.
상기 제1및 제2링커는 같거나 다를 수 있으며, 각각 하기 화학식 10으로 표시되는 작용기이고,
[화학식10]
상기 화학식 10에서,
R2는 직접 결합, 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기, 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기이고,
R3 및 R4는 서로 같거나 다를 수 있으며, 각각 직접 결합, 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬렌기 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기, -O-, -S-, -NH- 또는 -SO2-일 수 있다.
The conductive aromatic group is bonded to the conductive aromatic group having 6 or more carbon atoms via the first linker, 0.1 to 10% by weight of the carbon structure modified with the organic group bonded to the alkyl group having 3 or more carbon atoms via the second linker; And a method of producing a resin composition by melt mixing, solution mixing, or coating using a polyolefin resin having a small molecular weight and a residual amount,
The first and second linkers may be the same or different and each is a functional group represented by the following formula (10)
[Chemical formula 10]
In Formula 10,
R2 is a direct bond, a straight chain or branched alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, or an arylene group having 6 to 20 carbon atoms,
R3 and R4 may be the same or different and are each a direct bond, a linear or branched alkylene group having 1 to 20 carbon atoms or an arylene group having 6 to 20 carbon atoms, -O-, -S-, -NH- or -SO 2 -. ≪ / RTI >
A molded article produced by using the resin composition according to claim 1.
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