KR101538056B1 - Prepartion method of polyurethane composite containing carbon nanotube - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체의 제조 방법 및 그에 따른 복합체에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 보다 단순화된 방법으로 탄소나노튜브가 고르게 분산된 폴리우레탄 복합체의 제조가 가능하고, 그에 따른 복합체는 보다 향상된 전기 전도성과 기계적 물성을 나타낼 수 있다.The present invention relates to a method for producing a carbon nanotube-polyurethane composite and a composite body therefor. According to the present invention, it is possible to manufacture a polyurethane composite in which carbon nanotubes are evenly dispersed in a more simplified manner, and the resulting composite can exhibit improved electrical conductivity and mechanical properties.

Description

탄소나노튜브가 함유된 폴리우레탄 복합체의 제조 방법{PREPARTION METHOD OF POLYURETHANE COMPOSITE CONTAINING CARBON NANOTUBE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for producing a carbon nanotube-containing polyurethane composite,

본 발명은 탄소나노튜브가 함유된 폴리우레탄 복합체의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a polyurethane composite containing carbon nanotubes.

폴리우레탄은 자동차 분야, 전자 재료 분야, 의류 분야, 도료 분야 등 다양한 산업 분야에 적용되는 고분자로서, 적용 분야에 따라 인장강도, 마모도, 신율 등 여러 물성의 조절이 요구되고 있다.Polyurethane is a polymer which is applied to various industrial fields such as automobile field, electronic material field, clothing field, paint field and the like, and it is required to control various physical properties such as tensile strength, abrasion and elongation depending on the application field.

일반적으로 고분자의 물성 조절은 원료의 배합 비율을 달리하거나, 기능성 첨가제를 혼합하는 방법으로 이루어지고 있는데, 최근에는 카본 블랙, 탄소나노튜브, 그래핀 등의 탄소계 소재를 고분자와 복합화하여 고분자의 물성을 조절하려는 시도가 이루어지고 있다.In general, the physical properties of polymer are controlled by mixing raw materials or mixing functional additives. In recent years, carbon-based materials such as carbon black, carbon nanotubes, and graphene have been combined with polymers, Is being attempted.

상기 탄소계 소재 중에서도, 특히 탄소나노튜브는 대표적인 탄소 나노 구조체로서, 열 전도도, 전기 전도도, 기계적 강도 등이 우수하여, 각종 전기 소자 및 고강도 나노복합체 등에 응용 가능한 소재로 주목을 받고 있다.Of the above carbon-based materials, particularly carbon nanotubes are typical carbon nanostructures having excellent thermal conductivity, electrical conductivity, and mechanical strength, and are attracting attention as materials applicable to various electric devices and high-strength nanocomposites.

그런데, 탄소나노튜브는 강한 반데르발스 힘(van der Waals force)에 의해 서로 엉켜있기 때문에, 복합화하고자 하는 고분자 매질 내에 고르게 분산되지 못하는 문제점이 있다. 그에 따라, 탄소나노튜브의 표면에 관능기를 도입하여 개질하거나, 다단계의 물리적 공정을 적용하는 방법 등이 시도되고 있다. 그러나, 이러한 방법은 복잡한 전처리 공정이 요구되어 생산성의 저하를 초래하며, 인체 또는 환경에 유해한 유기 용매가 사용될 뿐만 아니라, 탄소나노튜브에 대한 전처리 과정에서 탄소나노튜브의 손상에 의한 물성 저하가 발생하는 등 여러 가지 문제점이 존재한다.However, since the carbon nanotubes are entangled with each other by a strong van der Waals force, they are not uniformly dispersed in the polymer medium to be complexed. Accordingly, attempts have been made to introduce a functional group onto the surface of a carbon nanotube to modify it, or to apply a multi-step physical process. However, such a method requires a complicated pretreatment process, resulting in a deterioration in productivity. In addition to the use of an organic solvent which is harmful to the human body or the environment, deterioration of the physical properties due to damage of the carbon nanotubes occurs in the pretreatment of the carbon nanotubes And the like.

대한민국 등록특허공보 제1182723호 (2012.09.07)Korean Registered Patent No. 1182723 (2012.09.07)

본 발명은 보다 단순화된 방법으로 탄소나노튜브가 고르게 분산된 폴리우레탄 복합체를 제조할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is intended to provide a method for producing a polyurethane composite in which carbon nanotubes are evenly dispersed by a more simplified method.

또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조되어 전기 전도도와 기계적 물성이 향상된 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체를 제공하기 위한 것이다.The present invention also provides a carbon nanotube-polyurethane composite which is produced by the above-described method and has improved electrical conductivity and mechanical properties.

본 발명에 따르면, 폴리올(polyol)과 자가-정렬된 탄소나노튜브(self-aligned carbon nanotube)가 혼합된 분산액을 준비하는 단계; 및 쇄 연장제의 존재 하에, 상기 분산액에 디이소시아네이트 화합물을 첨가하여 중합 반응시키는 단계를 포함하는 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체의 제조 방법이 제공된다.According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a carbon nanotube, comprising: preparing a dispersion in which a polyol and a self-aligned carbon nanotube are mixed; And a step of adding a diisocyanate compound to the dispersion in the presence of a chain extender, followed by a polymerization reaction, thereby producing a carbon nanotube-polyurethane composite.

또한, 본 발명에 따르면, 폴리올, 자가-정렬된 탄소나노튜브 및 디이소시아네이트 화합물을 포함하는 분산액을 쇄 연장제의 존재 하에 중합 반응시키는 단계를 포함하는 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체의 제조 방법이 제공된다.According to the present invention, there is also provided a process for producing a carbon nanotube-polyurethane composite comprising a step of polymerizing a dispersion containing a polyol, a self-aligned carbon nanotube and a diisocyanate compound in the presence of a chain extender do.

일 구현 예에 따르면, 상기 분산액은 폴리올과 자가-정렬된 탄소나노튜브를 포함하는 조성물, 또는 폴리올, 자가-정렬된 탄소나노튜브 및 디이소시아네이트 화합물을 포함하는 조성물을 비드 밀(bead mill) 하에서 30 내지 300 분 동안 혼합하는 방법으로 준비될 수 있다.According to one embodiment, the dispersion comprises a composition comprising carbon nanotubes self-aligned with a polyol, or a composition comprising a polyol, a self-aligned carbon nanotube and a diisocyanate compound under a bead mill, To < RTI ID = 0.0 > 300 < / RTI >

그리고, 일 구현 예에 따르면, 상기 폴리올 100 중량부에 대하여, 0.5 내지 5 중량부의 자가-정렬된 탄소나노튜브, 1 내지 10 중량부의 쇄 연장제, 그리고 5 내지 30 중량부의 디이소시아네이트 화합물이 사용될 수 있다.According to one embodiment, 0.5 to 5 parts by weight of self-aligned carbon nanotubes, 1 to 10 parts by weight of chain extender and 5 to 30 parts by weight of diisocyanate compound may be used per 100 parts by weight of the polyol have.

또한, 일 구현 예에 따르면, 상기 자가-정렬된 탄소나노튜브는 5 내지 20 nm의 직경 및 1 내지 600 ㎛의 길이를 갖는 복수의 탄소나노튜브를 포함할 수 있다.Also, according to one embodiment, the self-aligned carbon nanotube may include a plurality of carbon nanotubes having a diameter of 5 to 20 nm and a length of 1 to 600 μm.

또한, 일 구현 예에 따르면, 상기 폴리올은 500 내지 10,000의 중량평균분자량을 갖는 것일 수 있다. 그리고, 상기 폴리올은 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 및 폴리카프로락톤디올로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물일 수 있다.Further, according to one embodiment, the polyol may have a weight average molecular weight of 500 to 10,000. The polyol may be at least one compound selected from the group consisting of polytetramethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol and polycaprolactone diol.

그리고, 일 구현 예에 따르면, 상기 디이소시아네이트 화합물은 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트(1,6-hexamethylene diisocyanate), 4,4'-메틸렌디페닐 디이소시아네이트(4,4'-methylenediphenyl diisocyanate), 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate), 4,4'-디이소시아네이토 디사이클로헥실메탄(4,4'-diisocyanato dicyclohexylmethane), 테트라메틸렌 디이소시아네이트(tetramethylene diisocyanante), 메틸펜타메틸렌 디이소시아네이트(methylpentamethylene diisocyanate), 도데카메틸렌 디이소시아네이트(dodecamethylene diisocyanate), 1,4-디이소시아네이토 시클로헥산(1,4-diisocyanato cyclohexane), 4,4'-디이소시아네이토 디시클로헥실프로판-(2,2)(4,4'-diisocyanato dicyclohexylpropane-(2,2)), 1,4-디이소시아네이토 벤젠(1,4-diisocyanato benzene), 2,4-디이소시아네이토 톨루엔(2,4-diisocyanato toluene), 2,6-디이소시아네이토 톨루엔(2,6-diisocyanato toluene), 디이소시아네이토 디페닐메탄(diisocyanato diphenylmethane), 테트라메틸자일렌 디이소시아네이트(tetramethylxylene diisocyanate), p-자일렌 디이소시아네이트(p-xylene diisocyanate), 및 p-이소프로필리덴 디이소시아네이트(p-isopropylidene diisocyanate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물일 수 있다.According to one embodiment, the diisocyanate compound is selected from the group consisting of 1,6-hexamethylene diisocyanate, 4,4'-methylenediphenyl diisocyanate, Isophorone diisocyanate, 4,4'-diisocyanato dicyclohexylmethane, tetramethylene diisocyanate, methylpentamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, , Dodecamethylene diisocyanate, 1,4-diisocyanato cyclohexane, 4,4'-diisocyanato dicyclohexylpropane- (2,2) ( 4,4'-diisocyanato dicyclohexylpropane- (2,2)), 1,4-diisocyanato benzene, 2,4-diisocyanato toluene, , 2,6-diisocyanato toluene ( 2,6-diisocyanato toluene, diisocyanato diphenylmethane, tetramethylxylene diisocyanate, p-xylene diisocyanate, and p-isopropylidene And may be at least one compound selected from the group consisting of p-isopropylidene diisocyanate.

그리고, 일 구현 예에 따르면, 상기 쇄 연장제는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부탄디올, 펜탄디올 및 헥산디올로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물일 수 있다.According to one embodiment, the chain extender may be at least one compound selected from the group consisting of ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, pentanediol, and hexanediol.

한편, 일 구현 예에 따른 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체는, 엉킨 구조의 탄소나노튜브(entangled carbon nanotube)와 복합화된 폴리우레탄 대비, 10 내지 10,000 배 증가된 전기 전도도(S/cm)를 가질 수 있다.Meanwhile, the carbon nanotube-polyurethane composite according to an embodiment may have an electric conductivity (S / cm) increased by 10 to 10,000 times compared to a polyurethane mixed with an entangled carbon nanotube have.

또한, 일 구현 예에 따른 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체는, 엉킨 구조의 탄소나노튜브(entangled carbon nanotube)와 복합화된 폴리우레탄 대비, 10 내지 100 % 증가된 인장 강도(kgf/㎠)를 가질 수 있다.In addition, the carbon nanotube-polyurethane composite according to an embodiment may have a tensile strength (kgf / cm2) of 10 to 100% higher than that of a polyurethane combined with an entangled carbon nanotube have.

또한, 일 구현 예에 따른 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체는, 엉킨 구조의 탄소나노튜브(entangled carbon nanotube)와 복합화된 폴리우레탄 대비, 50 내지 400 % 증가된 신율(%)을 가질 수 있다.In addition, the carbon nanotube-polyurethane composite according to an embodiment may have an elongation percentage (%) that is 50 to 400% higher than that of a polyurethane mixed with an entangled carbon nanotube.

본 발명에 따르면, 보다 단순화된 방법으로 탄소나노튜브가 고르게 분산된 폴리우레탄 복합체의 제조가 가능하고, 그에 따른 복합체는 보다 향상된 전기 전도성과 기계적 물성을 나타낼 수 있다. 그리고, 상기 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체는 자동차 분야, 전자 재료 분야, 의류 분야, 도료 분야 등 다양한 산업 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.According to the present invention, it is possible to manufacture a polyurethane composite in which carbon nanotubes are evenly dispersed in a more simplified manner, and the resulting composite can exhibit improved electrical conductivity and mechanical properties. The carbon nanotube-polyurethane composite can be usefully used in various industrial fields such as automobile field, electronic material field, clothing field, and paint field.

도 1은 자가-정렬된(self-aligned) 형태의 탄소나노튜브[도 1의 (a)] 및 엉킨(entanglend) 형태의 탄소나노튜브[도 1의 (b)]를 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 확대 관찰한 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체[도 2의 (a)]와 비교예에 따른 복합체[도 2의 (b)]의 표면을 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 확대 관찰한 사진이다.
1 is a scanning electron microscope (SEM) image of a carbon nanotube in the form of a self-aligned carbon nanotube (FIG. 1 (a)) and an entangled carbon nanotube (FIG. 1 (b) And the photographs are enlarged and observed.
2 is a graph showing the results of a scanning electron microscope (SEM) of a carbon nanotube-polyurethane composite [FIG. 2 (a)] according to an embodiment of the present invention and a composite according to a comparative example (FIG. 2 (b) And the photographs are enlarged and observed.

이하, 본 발명의 구체적인 구현 예들에 따른 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체의 제조 방법 및 그에 따른 복합체에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a method for producing a carbon nanotube-polyurethane composite according to specific embodiments of the present invention and a composite body therefor will be described in detail.

그에 앞서, 본 명세서 전체에서 명시적인 언급이 없는 한, 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 그리고, 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 '포함'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
Prior to that, and unless explicitly stated throughout the present specification, the terminology is used merely to refer to a specific embodiment and is not intended to limit the present invention. And, the singular forms used herein include plural forms unless the phrases expressly have the opposite meaning. Also, as used herein, the term " comprises " embodies certain features, areas, integers, steps, operations, elements and / or components, It does not exclude the existence or addition of a group.

한편, 본 발명자들은 탄소나노튜브(이하 'CNT')가 함유된 폴리우레탄 복합체에 대한 연구를 거듭하는 과정에서, 자가 정렬된(self-aligned) 형태의 CNT는, 엉킨(entangled) 형태의 일반적인 CNT에 비하여, 별도의 전처리 없이도 폴리우레탄에 대한 우수한 분산성을 나타냄을 확인하였다. 그에 따라, 상기 자가 정렬된 형태의 CNT를 사용할 경우, CNT에 대한 별도의 전처리 공정이 요구되지 않는 보다 단순화된 방법을 통해, 현저히 향상된 전기 전도성과 기계적 물성을 갖는 CNT-폴리우레탄 복합체의 제공이 가능함을 확인하였다.Meanwhile, the inventors of the present invention have conducted studies on polyurethane composites containing carbon nanotubes (hereinafter, referred to as 'CNTs'), and self-aligned CNTs have been widely used as entangled CNTs , It was confirmed that it exhibited excellent dispersibility to polyurethane even without a separate pretreatment. Accordingly, it is possible to provide a CNT-polyurethane composite having remarkably improved electrical conductivity and mechanical properties by using a more simplified method in which the self-aligned CNT is not required for a separate pretreatment for CNTs. Respectively.

이러한 본 발명의 일 구현 예에 따르면,According to this embodiment of the present invention,

폴리올(polyol)과 자가-정렬된 탄소나노튜브(self-aligned carbon nanotube)가 혼합된 분산액을 준비하는 단계; 및Preparing a dispersion in which a polyol and a self-aligned carbon nanotube are mixed; And

쇄 연장제의 존재 하에, 상기 분산액에 디이소시아네이트 화합물을 첨가하여 중합 반응시키는 단계Adding a diisocyanate compound to the dispersion in the presence of a chain extender to cause a polymerization reaction

를 포함하는 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체의 제조 방법이 제공된다.A method of manufacturing a carbon nanotube-polyurethane composite comprising the carbon nanotube-polyurethane composite is provided.

이하, 상기 제조 방법에 포함될 수 있는 각 단계에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, each step included in the manufacturing method will be described in detail.

먼저, 일 구현 예에 따른 CNT-폴리우레탄 복합체의 제조 방법에는, 폴리올과 자가-정렬된 CNT가 혼합된 분산액을 준비하는 단계가 포함될 수 있다.First, a method of manufacturing a CNT-polyurethane composite according to an embodiment may include preparing a dispersion in which a polyol and self-aligned CNTs are mixed.

상기 폴리올은 분자당 히드록시기의 당량이 2 이상인 화합물로서, 이소시아네이트계 화합물과의 반응에 의해 우레탄 결합을 형성한다. 본 발명에 있어서, 상기 폴리올로는 폴리우레탄의 형성에 사용되는 통상적인 화합물이 특별한 제한 없이 적용될 수 있다. 다만, 비제한적인 예로, 상기 폴리올은 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 및 폴리카프로락톤디올로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물일 수 있다. 그리고, 폴리우레탄에 요구되는 기계적 물성의 확보를 위하여, 상기 폴리올의 중량평균분자량은 500 내지 10,000, 또는 1,000 내지 5,000, 또는 1,000 내지 4,000, 또는 1,500 내지 3,500, 또는 2,000 내지 3,500인 것이 유리할 수 있다.The polyol is a compound having an equivalent number of hydroxyl groups per molecule of 2 or more, and forms a urethane bond by reaction with an isocyanate compound. In the present invention, the polyol may be a conventional compound used for forming a polyurethane without any particular limitation. However, as a non-limiting example, the polyol may be at least one compound selected from the group consisting of polytetramethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polycaprolactone diol. In order to secure the mechanical properties required of the polyurethane, it is advantageous that the weight average molecular weight of the polyol is 500 to 10,000, or 1,000 to 5,000, or 1,000 to 4,000, or 1,500 to 3,500, or 2,000 to 3,500.

한편, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 자가-정렬된 CNT[도 1의 (a)]는, 엉킨(entangled) 구조의 일반적인 CNT[도 1의 (b)]와 달리, 수 내지 수십 나노미터 스케일의 직경과 수 내지 수백 마이크로미터 스케일의 길이를 갖는 자가-정렬된 복수의 CNT들의 다발을 포함한다. 그에 따라, 상기 자가-정렬된 CNT는 폴리올(매질)과 혼합될 경우, 다발을 이루고 있던 복수의 CNT가 풀어헤쳐진 형태로 폴리올에 고르게 분산될 수 있다. 그런데, 엉킨(entangled) 구조의 일반적인 CNT는 CNT 간의 강한 반데르발스 힘(van der Waals force)에 의해 분산성이 떨어져 응집체를 이루는 반면에, 상기 자가-정렬된 CNT는 별도의 전처리(예를 들어, CNT 표면에 관능기를 도입하는 방법) 또는 다단계의 물리적 분산 방법 등을 적용하지 않더라도 우수한 분산성을 나타내어, 보다 균일하고 향상된 전기적, 기계적, 열적 물성을 갖는 복합체의 제공을 가능케 한다.On the other hand, as shown in Fig. 1, the self-aligned CNTs (Fig. 1 (a)), unlike general CNTs having an entangled structure (Fig. 1 (b) And a plurality of self-aligned CNTs having a diameter of several to several hundreds of micrometers in scale. Accordingly, when the self-aligned CNTs are mixed with a polyol (medium), a plurality of bundles of CNTs can be uniformly dispersed in the polyol in a loosened form. However, the CNTs with an entangled structure are separated by the strong van der Waals force between the CNTs to form agglomerates, whereas the self-aligned CNTs are subjected to separate pretreatment (for example, , A method of introducing a functional group onto the surface of CNT) or a multi-step physical dispersion method, etc., it is possible to provide a composite having more uniform and improved electrical, mechanical and thermal properties.

상기 자가-정렬된 CNT로는 복수의 CNT가 다발 형태로 정렬된 형태를 갖는 통상적인 것이 사용될 수 있으며, 단층벽 CNT(single walled carbon nanotube), 다중벽 CNT(multi walled carbon nanotube) 등의 구조는 특별히 제한되지 않는다. 다만, 일 구현 예에 따르면, 상기 자가-정렬된 CNT는 5 내지 20 nm의 직경 및 1 내지 600 ㎛의 길이를 갖는 복수의 탄소나노튜브를 포함하는 것이, 본 발명에 따른 물성 향상 효과의 구현에 보다 유리할 수 있다.The self-aligned CNTs may be conventional ones having a plurality of CNTs arranged in a bundle shape. The structures of single walled carbon nanotubes (CNTs) and multiwalled carbon nanotubes (CNTs) It is not limited. However, according to one embodiment, the self-aligned CNT includes a plurality of carbon nanotubes having a diameter of 5 to 20 nm and a length of 1 to 600 μm, Can be more advantageous.

한편, 일 구현 예에 따르면, 상기 폴리올과 자가-정렬된 CNT가 혼합된 분산액은 비드 밀(bead mill) 하에서 30 내지 300 분, 또는 30 내지 120 분, 또는 30 내지 90 분, 또는 30 내지 60 분 동안 혼합하는 방법을 통해 준비될 수 있다. 즉, 상기 자가-정렬된 CNT는 일반적인 혼합 공정으로는 고른 분산 상태의 발현이 제한적일 수 있으나, 상기 일 구현 예와 같은 최적의 분산 방법을 적용함으로써 엉킨 구조의 CNT 대비 우수한 분산성을 갖는 분산액이 준비될 수 있다.Meanwhile, according to one embodiment, the dispersion in which the polyol and the self-aligned CNT are mixed may be milled for 30 to 300 minutes, or 30 to 120 minutes, or 30 to 90 minutes, or 30 to 60 minutes ≪ / RTI > for a while. That is, although the self-aligned CNTs may have a limited dispersion in a uniform dispersion state by a general mixing process, a dispersion having an excellent dispersibility relative to a CNT having a tangled structure may be prepared by applying the optimal dispersion method as in the embodiment .

이때, 상기 자가-정렬된 CNT는 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 0.5 내지 5 중량부, 또는 0.5 내지 3.5 중량부, 또는 1 내지 3.5 중량부, 또는 1 내지 3 중량부로 포함될 수 있다. 즉, 본 발명에서 요구되는 물성 향상 효과가 충분히 발현될 수 있도록 하기 위하여, 상기 자가-정렬된 CNT는 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 이상 포함되는 것이 유리하다. 다만, CNT가 과량으로 첨가될 경우 CNT의 분산 상태가 불량해져 복합체 내에 CNT 응집체가 형성될 수 있고, 그로 인해 복합체의 기계적 물성이 저하될 수 있다. 따라서, 상기 자가-정렬된 CNT는 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 5 중량부 이하로 포함되는 것이 유리하다.In this case, the self-aligned CNT may be included in an amount of 0.5 to 5 parts by weight, or 0.5 to 3.5 parts by weight, or 1 to 3.5 parts by weight, or 1 to 3 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyol. That is, it is advantageous that the self-aligned CNT is contained in an amount of 0.5 part by weight or more based on 100 parts by weight of the polyol in order to sufficiently exhibit the effect of improving the physical properties required in the present invention. However, when the CNT is added in an excessive amount, the dispersed state of the CNT becomes poor, so that CNT agglomerates may be formed in the composite, thereby deteriorating the mechanical properties of the composite. Accordingly, it is advantageous that the self-aligned CNT is included in an amount of 5 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the polyol.

그리고, 필요에 따라, 상기 분산액에는 탄화수소계 희석제가 더욱 포함될 수 있다. 상기 탄화수소계 희석제는 복합체의 점도를 조절하여 적용 분야에 따른 작업성을 최적화하기 위한 성분으로서, 탄소수 6 내지 10의 지방족 탄화수소 또는 방향족 탄화수소, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 그리고, 상기 탄화수소계 희석제는 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 0.5 내지 5 중량부로 포함될 수 있다.
If necessary, the dispersion may further contain a hydrocarbon-based diluent. The hydrocarbon diluent may be an aliphatic hydrocarbon or aromatic hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms, or a mixture thereof, for adjusting the viscosity of the composite to optimize workability according to application fields. The hydrocarbon diluent may be included in an amount of 0.5 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol.

한편, 일 구현 예에 따른 CNT-폴리우레탄 복합체의 제조 방법에는, 쇄 연장제의 존재 하에, 상기 분산액에 디이소시아네이트 화합물을 첨가하여 중합 반응시키는 단계가 포함될 수 있다.Meanwhile, the method for producing a CNT-polyurethane composite according to an embodiment may include a step of adding a diisocyanate compound to the dispersion in the presence of a chain extender to cause a polymerization reaction.

즉, 본 발명에 따른 CNT-폴리우레탄 복합체의 제조 방법은, 상기 자가-정렬된 CNT를 분산시키는 것을 제외하고, 통상적인 폴리우레탄의 제조 방법에 따라 수행될 수 있다.That is, the process for producing a CNT-polyurethane composite according to the present invention can be carried out according to a conventional method for producing a polyurethane, except that the self-aligned CNT is dispersed.

일 구현 예에 따르면, 상기 디이소시아네이트 화합물은 상기 폴리올과의 반응에 의해 우레탄 결합을 형성하는 화합물로서, 폴리우레탄의 형성에 사용되는 통상적인 화합물이 특별한 제한 없이 적용될 수 있다. 다만, 비제한적인 예로, 상기 디이소시아네이트 화합물은 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트(1,6-hexamethylene diisocyanate), 4,4'-메틸렌디페닐 디이소시아네이트(4,4'-methylenediphenyl diisocyanate), 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate), 4,4'-디이소시아네이토 디사이클로헥실메탄(4,4'-diisocyanato dicyclohexylmethane), 테트라메틸렌 디이소시아네이트(tetramethylene diisocyanante), 메틸펜타메틸렌 디이소시아네이트(methylpentamethylene diisocyanate), 도데카메틸렌 디이소시아네이트(dodecamethylene diisocyanate), 1,4-디이소시아네이토 시클로헥산(1,4-diisocyanato cyclohexane), 4,4'-디이소시아네이토 디시클로헥실프로판-(2,2)(4,4'-diisocyanato dicyclohexylpropane-(2,2)), 1,4-디이소시아네이토 벤젠(1,4-diisocyanato benzene), 2,4-디이소시아네이토 톨루엔(2,4-diisocyanato toluene), 2,6-디이소시아네이토 톨루엔(2,6-diisocyanato toluene), 디이소시아네이토 디페닐메탄(diisocyanato diphenylmethane), 테트라메틸자일렌 디이소시아네이트(tetramethylxylene diisocyanate), p-자일렌 디이소시아네이트(p-xylene diisocyanate), 및 p-이소프로필리덴 디이소시아네이트(p-isopropylidene diisocyanate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물일 수 있다. According to one embodiment, the diisocyanate compound is a compound which forms a urethane bond by reaction with the polyol, and a typical compound used for forming the polyurethane can be applied without particular limitation. However, as a non-limiting example, the diisocyanate compound may be selected from the group consisting of 1,6-hexamethylene diisocyanate, 4,4'-methylenediphenyl diisocyanate, But are not limited to, isophorone diisocyanate, 4,4'-diisocyanato dicyclohexylmethane, tetramethylene diisocyanate, methylpentamethylene diisocyanate, Dodecamethylene diisocyanate, 1,4-diisocyanato cyclohexane, 4,4'-diisocyanatodicyclohexylpropane- (2,2) (4) diisocyanatocyclohexane, , 4'-diisocyanato dicyclohexylpropane- (2,2)), 1,4-diisocyanato benzene, 2,4-diisocyanato toluene, 2,6-diisocyanatotoluene (2,6-diiso cyanato toluene, diisocyanato diphenylmethane, tetramethylxylene diisocyanate, p-xylene diisocyanate, and p-isopropylidene diisocyanate (p -isopropylidene diisocyanate) may be used.

이때, 상기 디이소시아네이트 화합물의 함량은 상기 폴리올과의 당량 비, 얻고자 하는 폴리우레탄의 물성 등을 고려하여 결정될 수 있으므로 특별히 제한되지 않는다. 다만, 일 구현 예에 따르면, 상기 디이소시아네이트 화합물은 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 5 내지 30 중량부, 또는 15 내지 30 중량부, 또는 20 내지 30 중량부, 또는 25 내지 30 중량부로 포함되는 것이 충분한 물성의 확보에 유리할 수 있다.At this time, the content of the diisocyanate compound can be determined in consideration of the equivalent ratio with the polyol, the physical properties of the polyurethane to be obtained, and the like, so that the content is not particularly limited. However, according to one embodiment, it is sufficient that the diisocyanate compound is contained in an amount of 5 to 30 parts by weight, or 15 to 30 parts by weight, or 20 to 30 parts by weight, or 25 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyol It may be advantageous in securing physical properties.

그리고, 상기 쇄 연장제(chain extender) 또한 폴리우레탄의 형성에 사용되는 통상적인 화합물이 특별한 제한 없이 적용될 수 있다. 다만, 비제한적인 예로, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부탄디올, 펜탄디올, 및 헥산디올로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물일 수 있다.The chain extender may also be a conventional compound used for forming a polyurethane without any particular limitation. However, as a non-limiting example, it may be at least one compound selected from the group consisting of ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, pentanediol, and hexanediol.

그리고, 상기 쇄 연장제의 함량은 최종적으로 형성시키고자 하는 폴리우레탄의 물성 등을 고려하여 결정될 수 있으므로 특별히 제한되지 않는다. 다만, 일 구현 예에 따르면, 상기 쇄 연장제는 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부, 또는 5 내지 10 중량부로 포함되는 것이 충분한 물성의 확보에 유리할 수 있다.The content of the chain extender is not particularly limited as it can be determined in consideration of the physical properties of the polyurethane to be finally formed. However, according to one embodiment, the chain extender may be included in an amount of 1 to 10 parts by weight, or 5 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyol.

그리고, 상기 중합 반응에는 디메틸포름아미드, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 자일렌, 톨루엔, 1-메틸-2-피롤리돈 등의 유기 용매가 사용될 수 있다. 이때, 상기 유기 용매는 수분이 함유되지 않은 것이 바람직하다. 만약, 유기 용매에 수분이 포함되어 있을 경우, 수분과 이소시아네이트기가 반응하여 이산화탄소가 발생하게 되고, 그로 인해 의도하지 않은 폼 형태의 복합체가 형성될 수 있기 때문이다. 일 구현 예에 따르면, 상기 유기 용매는 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 100 내지 500 중량부, 또는 200 내지 500 중량부, 또는 200 내지 400 중량부, 또는 200 내지 300 중량부로 포함될 수 있다. 즉, 유기 용매의 함량이 적을 경우 충분한 점도가 확보되지 못해 교반이 어려울 수 있고, 유기 용매의 함량이 과다할 경우 건조 시간이 길어져 공정 효율이 떨어질 수 있으므로, 상기 범위에서 조절되는 것이 유리하다.For the polymerization reaction, organic solvents such as dimethylformamide, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, xylene, toluene and 1-methyl-2-pyrrolidone may be used. At this time, it is preferable that the organic solvent does not contain moisture. If water is contained in the organic solvent, water reacts with isocyanate groups to generate carbon dioxide, thereby forming an unintended foam-like complex. According to one embodiment, the organic solvent may be included in 100 to 500 parts by weight, or 200 to 500 parts by weight, or 200 to 400 parts by weight, or 200 to 300 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyol. That is, when the content of the organic solvent is small, sufficient viscosity can not be secured and stirring may be difficult. If the content of the organic solvent is excessive, the drying time may be long and the process efficiency may be decreased.

그리고, 상기 중합 반응을 통해 얻어진 복합체에는 미반응 이소시아네이트기가 포함되어 있을 수 있는데, 이를 제거하기 위하여 디부틸아민 등의 화합물을 첨가하여 후처리하는 단계가 더욱 수행될 수 있다.
The complex obtained through the polymerization reaction may contain an unreacted isocyanate group. In order to remove the unreacted isocyanate group, a step of adding a compound such as dibutylamine and post-treating may be further performed.

한편, 본 발명의 다른 구현 예에 따르면, Meanwhile, according to another embodiment of the present invention,

폴리올, 자가-정렬된 탄소나노튜브 및 디이소시아네이트 화합물을 포함하는 분산액을 쇄 연장제의 존재 하에 중합 반응시키는 단계Polyol, a self-aligned carbon nanotube and a diisocyanate compound in the presence of a chain extender

를 포함하는 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체의 제조 방법이 제공된다.A method of manufacturing a carbon nanotube-polyurethane composite comprising the carbon nanotube-polyurethane composite is provided.

즉, 본 발명에 따른 복합체의 제조 방법은 i) 전술한 구현 예와 같이, 폴리올과 자가-정렬 CNT가 혼합된 분산액을 별도로 마련하고, 여기에 디이소시아네이트 화합물을 첨가하여 중합 반응시키는 방법으로 수행될 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 복합체의 제조 방법은 ii) 폴리올, 자가-정렬된 CNT, 및 디이소시아네이트 화합물을 혼합하면서 중합 반응시키는 방법으로 수행될 수도 있다.That is, the method for producing a composite according to the present invention may be carried out by i) preparing a dispersion in which a polyol and a self-aligned CNT are mixed separately as in the above-described embodiment, and adding a diisocyanate compound thereto to perform a polymerization reaction . Then, the method for producing the composite according to the present invention may be carried out by a method in which ii) a polymerization reaction is carried out while mixing a polyol, a self-aligned CNT, and a diisocyanate compound.

여기서, 상기 분산액은, 전술한 바와 마찬가지로, 폴리올, 자가-정렬된 탄소나노튜브 및 디이소시아네이트 화합물을 포함하는 조성물을 비드 밀(bead mill) 하에서 30 내지 300 분 동안 혼합하는 방법으로 준비될 수 있다.Here, the dispersion may be prepared by mixing a composition containing a polyol, a self-aligned carbon nanotube and a diisocyanate compound, for 30 to 300 minutes under a bead mill, as described above.

그리고, 상기 폴리올, 상기 자가-정렬된 CNT, 상기 디이소시아네이트 화합물, 상기 쇄 연장제 등에 대한 설명은 전술한 내용으로 갈음한다.
The description of the polyol, the self-aligned CNT, the diisocyanate compound, the chain extender and the like is replaced with the above description.

한편, 본 발명의 또 다른 구현 예에 따르면, 폴리우레탄 및 상기 폴리우레탄 내에 분산된 CNT를 포함하는 CNT-폴리우레탄 복합체가 제공된다.Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, there is provided a CNT-polyurethane composite comprising a polyurethane and CNT dispersed in the polyurethane.

상기 복합체는 폴리우레탄을 포함하는 매트릭스 내에 CNT가 고르게 분산되어 있는 상태의 복합체로서, 전술한 방법에 따라 제조된다. 전술한 바와 같이, 상기 복합체의 제조 방법에는 자가-정렬된 CNT가 사용됨에 따라, CNT의 분산성이 우수하여, 보다 균일하게 향상된 전기적, 기계적, 열적 물성을 갖는 복합체가 제공될 수 있다.The composite is a composite in which CNTs are uniformly dispersed in a matrix containing polyurethane, and is produced according to the method described above. As described above, since the self-aligned CNT is used in the method of producing the composite, a composite having excellent electrical, mechanical, and thermal properties can be provided, because the dispersibility of the CNT is excellent.

일 구현 예에 따르면, 전술한 방법으로 제조된 CNT-폴리우레탄 복합체는, 엉킨 구조의 일반적인 CNT를 동일한 양으로 사용하여 복합화된 폴리우레탄 대비, 약 10 내지 10,000 배, 또는 약 50 내지 10,000 배, 또는 70 내지 10,000 배, 또는 70 내지 9,600 배 만큼 향상된 전기 전도도를 나타낼 수 있다.According to one embodiment, the CNT-polyurethane composites prepared by the above-described method have a tensile strength of about 10 to 10,000 times, or about 50 to 10,000 times, 70 to 10,000 times, or 70 to 9,600 times.

그리고, 일 구현 예에 따르면, 전술한 방법으로 제조된 CNT-폴리우레탄 복합체는, 엉킨 구조의 일반적인 CNT를 동일한 양으로 사용하여 복합화된 폴리우레탄 대비, 약 10 내지 100%, 또는 약 15 내지 30%, 또는 15 내지 25% 만큼 향상된 인장 강도(kgf/㎠)를 나타낼 수 있다.And, according to one embodiment, the CNT-polyurethane composites prepared by the above-mentioned method can be used in an amount of about 10 to 100%, or about 15 to 30% , Or a tensile strength (kgf / cm2) improved by 15 to 25%.

나아가, 전술한 방법으로 제조된 CNT-폴리우레탄 복합체는 향상된 인장 강도를 가지면서도 우수한 신율을 나타낼 수 있다. 즉, 일 구현 예에 따르면, 전술한 방법으로 제조된 CNT-폴리우레탄 복합체는, 엉킨 구조의 일반적인 CNT를 동일한 양으로 사용하여 복합화된 폴리우레탄 대비, 약 50 내지 400%, 또는 약 100 내지 200%, 또는 100 내지 150% 만큼 향상된 신율(%)을 나타낼 수 있다. Furthermore, the CNT-polyurethane composites prepared by the above-mentioned method can exhibit an excellent elongation with an improved tensile strength. That is, according to one embodiment, the CNT-polyurethane composites produced by the above-described method can be used in an amount of about 50 to 400%, or about 100 to 200%, relative to the complexed polyurethane, , Or an elongation (%) improved by 100 to 150%.

특히, 전술한 방법으로 제조된 CNT-폴리우레탄 복합체는 CNT가 보다 향상된 분산도로 포함됨에 따라, 열악한 환경 하에서 보관된 후에도 초기의 우수한 물성을 유효하게 유지할 수 있다. 일 구현 예에 따르면, 상기 CNT-폴리우레탄 복합체를 약 80℃ 하에서 2 주일 동안 보관한 후 인장 강도와 신율을 측정할 경우, 초기에 측정된 인장 강도와 신율 대비 80 % 이상, 또는 90 % 이상의 수준을 유지할 수 있다.In particular, the CNT-polyurethane composites prepared by the above-mentioned method can maintain effective initial properties even after being stored in a harsh environment, as the CNTs include improved dispersion. According to one embodiment, when the CNT-polyurethane composite is stored at about 80 ° C for 2 weeks, tensile strength and elongation are measured. When the measured tensile strength and elongation are 80% or more or 90% or more Lt; / RTI >

다만, 상기 CNT-폴리우레탄 복합체의 물성은 매질인 폴리우레탄의 구조, 종류 및 분자량 등에 따라 달라질 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 제조 방법을 통해 복합체의 물성을 조절할 수 있을 것이다.However, the physical properties of the CNT-polyurethane composite may vary depending on the structure, type, and molecular weight of the polyurethane, which is a medium, and those skilled in the art will appreciate that the properties of the composite You will be able to control it.

이와 같은 본 발명의 CNT-폴리우레탄 복합체는 자동차 분야, 전자 재료 분야, 의류 분야, 도료 분야 등 다양한 산업 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.
Such CNT-polyurethane composites of the present invention can be usefully used in various industrial fields such as automobile field, electronic material field, clothing field, and paint field.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들을 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 이들만으로 한정하는 것은 아니다.Best Mode for Carrying Out the Invention Hereinafter, preferred embodiments are described to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are intended to illustrate the present invention without limiting it thereto.

실시예Example 1 One

약 2 중량%의 자가-정렬된 CNT(제조사: 한화케미칼, 제품명: CM-250)와 약 98 중량%의 폴리올(폴리프로필렌글리콜, 중량평균분자량 약 3,000)을 포함하는 조성물을 비드 밀(bead mill, bead 0.8Φ)을 이용하여 약 60 분 동안 혼합하여 분산액을 준비하였다.A composition comprising about 2% by weight of self-aligned CNT (manufacturer: Hanwha Chemical, CM-250) and about 98% by weight of polyol (polypropylene glycol, weight average molecular weight about 3,000) , bead 0.8Φ) for about 60 minutes to prepare a dispersion.

그리고, 반응기에 약 80g의 상기 분산액, 약 5 g의 1,4-부탄디올, 약 20 g의 지방족 디이소시아네이트(1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트), 및 약 200g의 디메틸포름아미드를 투입하고, 상온 하에서 약 1 시간 동안 교반한 후, 약 70℃ 에서 약 24 시간 동안 건조하며 반응시키는 방법으로 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체를 얻었다.
Then, about 80 g of the above dispersion, about 5 g of 1,4-butanediol, about 20 g of an aliphatic diisocyanate (1,6-hexamethylene diisocyanate) and about 200 g of dimethylformamide were fed into the reactor, For about 1 hour, and then dried at about 70 캜 for about 24 hours to obtain a carbon nanotube-polyurethane composite.

실시예Example 2 2

약 3 중량%의 자가-정렬된 CNT(제조사: 한화케미칼, 제품명: CM-250), 약 94 중량%의 폴리올(폴리프로필렌글리콜, 중량평균분자량 약 3,000), 및 약 3 중량%의 탄화수소 희석제(탄소수 6 내지 10의 지방족 탄화수소 혼합물)를 포함하는 조성물을 비드 밀(bead mill, bead 0.8Φ)을 이용하여 약 60 분 동안 혼합하여 분산액을 준비하였다.About 3 weight percent of self-aligned CNT (manufacturer: Hanwha Chemical, product name: CM-250), about 94 weight percent polyol (polypropylene glycol, weight average molecular weight about 3,000), and about 3 weight percent hydrocarbon diluent An aliphatic hydrocarbon mixture having 6 to 10 carbon atoms) was mixed with bead mill (bead 0.8?) For about 60 minutes to prepare a dispersion.

그리고, 반응기에 약 80g의 상기 분산액, 약 5 g의 1,4-부탄디올, 약 20 g의 지방족 디이소시아네이트(1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트)를 투입하고, 상온 하에서 약 1 시간 동안 교반한 후, 약 70℃ 에서 약 24 시간 동안 건조하며 반응시키는 방법으로 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체를 얻었다.
Then, about 80 g of the above dispersion, about 5 g of 1,4-butanediol and about 20 g of an aliphatic diisocyanate (1,6-hexamethylene diisocyanate) were added to the reactor, and the mixture was stirred at room temperature for about 1 hour , And dried at about 70 DEG C for about 24 hours to obtain a carbon nanotube-polyurethane composite.

실시예Example 3 3

약 78 g의 폴리올(폴리프로필렌글리콜, 중량평균분자량 약 3,000), 약 5 g의 1,4-부탄디올, 약 20 g의 지방족 디이소시아네이트(1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트), 약 200g의 디메틸포름아미드, 및 약 2 g의 자가-정렬된 CNT(제조사: 한화케미칼, 제품명: CM-250)를 포함하는 조성물을 비드 밀(bead mill, bead 0.8Φ)을 이용하여 약 60 분 동안 혼합하였다. 그리고, 이를 상온 하에서 약 1 시간 동안 교반한 후, 약 70℃ 에서 약 24 시간 동안 건조하며 반응시키는 방법으로 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체를 얻었다.
About 78 g polyol (polypropylene glycol, weight average molecular weight about 3,000), about 5 g 1,4-butanediol, about 20 g aliphatic diisocyanate (1,6-hexamethylene diisocyanate), about 200 g dimethyl form Amide, and about 2 g of self-aligned CNT (manufacturer: Hanwha Chemical, CM-250) was mixed with bead mill (bead 0.8Φ) for about 60 minutes. Then, the mixture was stirred at room temperature for about 1 hour, and then dried at about 70 ° C for about 24 hours to obtain a carbon nanotube-polyurethane composite.

비교예Comparative Example

상기 자가-정렬된 CNT 대신 엉킨(entangled) 구조의 CNT(제조사: 한화케미칼, 제품명: CM-95)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체를 얻었다.
A carbon nanotube-polyurethane composite was obtained in the same manner as in Example 1, except that CNT (manufactured by Hanwha Chemical Co., Ltd., product name: CM-95) having an entangled structure was used instead of the self-aligned CNT.

시험예Test Example 1 (탄소나노튜브의 분산 상태 관찰) 1 (observation of dispersion state of carbon nanotubes)

실시예 1 및 비교예를 통해 얻은 각각의 복합체에 대하여, 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 표면을 확대 관찰하였고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.The surface of each composite obtained in Example 1 and Comparative Example was observed using a scanning electron microscope (SEM). The results are shown in Fig.

도 2를 통해 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1에 따른 복합체[도 2의 (a)]에는 탄소나노튜브가 고르게 분산되어 있는 것으로 확인되었다. 그에 비하여, 비교예에 따른 복합체[도 2의 (b)]에는 탄소나노튜브가 고르게 분산되어 있지 못한 것으로 확인되었다.
2, it was confirmed that the carbon nanotubes were uniformly dispersed in the composite according to Example 1 (FIG. 2 (a)). On the other hand, it was confirmed that the carbon nanotubes were not evenly dispersed in the composite according to the comparative example (Fig. 2 (b)).

시험예Test Example 2 (전기 전도도 및 기계적 물성 측정) 2 (Measurement of electrical conductivity and mechanical properties)

실시예 및 비교예를 통해 얻은 각각의 복합체에 대하여, 아래와 같은 방법으로 전기 전도도와 기계적 물성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The electrical conductivity and the mechanical properties of each of the composites obtained in Examples and Comparative Examples were measured in the following manner, and the results are shown in Table 1 below.

1) 전기 전도도(S/cm): JIS-K6911 기준에 따라 LORESTA 장비를 이용하여 복합체의 저항을 측정하였고, 복합체의 시편 규격을 측정해 전기 전도도를 구하였다1) Electrical Conductivity (S / cm): The resistance of the composite was measured using LORESTA equipment according to JIS-K6911 standard, and the electrical conductivity was measured by measuring the specimen of the composite

2) 인장 강도(kgf/㎠) 및 신율(%): ASTM D638의 Type I 규격의 시편을 각각 10 개씩 준비하였다. Universal Testing Machine을 이용하여 5 개의 시편에 대한 초기 인장강도와 신율을 측정한 후 평균 값을 구하였다. 그리고, 나머지 5 개의 시편을 약 80℃ 하에서 2주일 동안 보관한 후, 동일한 방법으로 인장강도와 신율을 측정하였다.2) Tensile strength (kgf / cm2) and elongation (%): 10 specimens of Type I standard of ASTM D638 were prepared. The initial tensile strength and elongation of five specimens were measured using a universal testing machine. The remaining five specimens were stored at about 80 ° C. for two weeks, and then tensile strength and elongation were measured in the same manner.

전기 전도도
(S/cm)
Electrical conductivity
(S / cm)
인장 강도 (kgf/㎠)Tensile strength (kgf / cm2) 신율 (%)Elongation (%)
초기Early 80℃ 2주후After 2 weeks at 80 ℃ 초기Early 80℃ 2주후After 2 weeks at 80 ℃ 실시예 1Example 1 4.5×10-4 4.5 × 10 -4 6969 6565 720720 680680 실시예 2Example 2 3.5×10-2 3.5 × 10 -2 7272 6868 680680 640640 실시예 3Example 3 5.9×10-2 5.9 x 10 -2 7070 6767 690690 650650 비교예Comparative Example 6.2×10-6 6.2 × 10 -6 5858 2525 580580 450450

상기 표 1을 통해 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 3에 따른 복합체는 비교예의 복합체에 비하여 약 70 배 내지 9500 배가 증가된 전기 전도도를 갖는 것으로 확인되었다. 나아가, 실시예 1 내지 3에 따른 복합체는 비교예의 복합체에 비하여 약 18 % 내지 25 % 증가된 인장 강도를 나타내면서도, 초기 신율이 약 100 내지 140% 정도 향상된 것으로 확인되었다. 이처럼, 자가-정렬된 CNT를 사용하여 제조된 실시예들의 복합체는 엉킨 구조의 CNT를 사용하여 제조된 비교예의 복합체에 비하여 현저히 향상된 전기적 물성과 기계적 물성을 갖는 것으로 확인되었다. As can be seen from the above Table 1, the composites according to Examples 1 to 3 were found to have electrical conductivity increased by about 70 to 9500 times as compared with the composites of the comparative examples. Further, it was confirmed that the composite according to Examples 1 to 3 exhibited a tensile strength increased by about 18% to 25%, and an initial elongation improved by about 100 to 140%, compared with the composite of Comparative Example. As described above, it was confirmed that the composites of the examples prepared using the self-aligned CNTs had remarkably improved electrical and mechanical properties as compared with the composites of the comparative examples prepared using the CNTs with the tangled structure.

그리고, 실시예 1 내지 3에 따른 복합체는 열악한 환경 하에서 보관된 후에도 초기 물성 대비 약 94 % 이상의 수준을 유지할 수 있었고, 초기 물성 대비 약 80%의 수준을 약 4 주 이상 유지할 수 있는 것으로 확인되었다.Also, it was confirmed that the composite according to Examples 1 to 3 was able to maintain a level of about 94% or more as compared with initial physical properties even after being stored in a harsh environment, and maintained about 80% of the initial physical properties for about 4 weeks or more.

Claims (13)

폴리올(polyol)과 자가-정렬된 탄소나노튜브(self-aligned carbon nanotube)가 혼합된 분산액을 준비하는 단계; 및
쇄 연장제의 존재 하에, 상기 분산액에 디이소시아네이트 화합물을 첨가하여 중합 반응시키는 단계를 포함하고,
엉킨 구조의 탄소나노튜브(entangled carbon nanotube)와 복합화된 폴리우레탄 대비, 10 내지 10,000 배 증가된 전기 전도도(S/cm), 10 내지 100 % 증가된 인장 강도(kgf/㎠), 및 50 내지 400 % 증가된 신율(%)을 갖는, 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체의 제조 방법.
Preparing a dispersion in which a polyol and a self-aligned carbon nanotube are mixed; And
Adding a diisocyanate compound to the dispersion in the presence of a chain extender to cause a polymerization reaction,
(S / cm), 10 to 100% increased tensile strength (kgf / cm < 2 >), and a tensile strength in the range of 50 to 400 % ≪ / RTI > increased elongation (%) of the carbon nanotube-polyurethane composite.
폴리올, 자가-정렬된 탄소나노튜브 및 디이소시아네이트 화합물을 포함하는 분산액을 쇄 연장제의 존재 하에 중합 반응시키는 단계를 포함하고,
엉킨 구조의 탄소나노튜브(entangled carbon nanotube)와 복합화된 폴리우레탄 대비, 10 내지 10,000 배 증가된 전기 전도도(S/cm), 10 내지 100 % 증가된 인장 강도(kgf/㎠), 및 50 내지 400 % 증가된 신율(%)을 갖는, 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체의 제조 방법.
Polymerizing a dispersion comprising a polyol, a self-aligned carbon nanotube and a diisocyanate compound in the presence of a chain extender,
(S / cm), 10 to 100% increased tensile strength (kgf / cm < 2 >), and a tensile strength in the range of 50 to 400 % ≪ / RTI > increased elongation (%) of the carbon nanotube-polyurethane composite.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 분산액은 폴리올과 자가-정렬된 탄소나노튜브을 포함하는 조성물, 또는 폴리올, 자가-정렬된 탄소나노튜브 및 디이소시아네이트 화합물을 포함하는 조성물을 비드 밀(bead mill) 하에서 30 내지 300 분 동안 혼합하여 준비되는, 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체의 제조 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
The dispersion may be prepared by mixing a composition comprising carbon nanotubes self-aligned with a polyol, or a composition comprising a polyol, a self-aligned carbon nanotube and a diisocyanate compound for 30 to 300 minutes under a bead mill, Wherein the carbon nanotube-polyurethane composite is produced by a method comprising the steps of:
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 폴리올 100 중량부에 대하여, 0.5 내지 5 중량부의 자가-정렬된 탄소나노튜브, 1 내지 10 중량부의 쇄 연장제, 그리고 5 내지 30 중량부의 디이소시아네이트 화합물이 사용되는 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체의 제조 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
A carbon nanotube-polyurethane composite in which 0.5 to 5 parts by weight of self-aligned carbon nanotubes, 1 to 10 parts by weight of a chain extender, and 5 to 30 parts by weight of a diisocyanate compound are used relative to 100 parts by weight of the polyol Gt;
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 자가-정렬된 탄소나노튜브는 5 내지 20 nm의 직경 및 1 내지 600 ㎛의 길이를 갖는 복수의 탄소나노튜브를 포함하는 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체의 제조 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the self-aligned carbon nanotube comprises a plurality of carbon nanotubes having a diameter of 5 to 20 nm and a length of 1 to 600 탆.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 폴리올은 500 내지 10,000의 중량평균분자량을 갖는, 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체의 제조 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the polyol has a weight average molecular weight of 500 to 10,000.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 폴리올은 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜 및 폴리카프로락톤디올로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물인, 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체의 제조 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the polyol is at least one compound selected from the group consisting of polytetramethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol and polycaprolactone diol.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 디이소시아네이트 화합물은 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트(1,6-hexamethylene diisocyanate), 4,4'-메틸렌디페닐 디이소시아네이트(4,4'-methylenediphenyl diisocyanate), 이소포론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate), 4,4'-디이소시아네이토 디사이클로헥실메탄(4,4'-diisocyanato dicyclohexylmethane), 테트라메틸렌 디이소시아네이트(tetramethylene diisocyanante), 메틸펜타메틸렌 디이소시아네이트(methylpentamethylene diisocyanate), 도데카메틸렌 디이소시아네이트(dodecamethylene diisocyanate), 1,4-디이소시아네이토 시클로헥산(1,4-diisocyanato cyclohexane), 4,4'-디이소시아네이토 디시클로헥실프로판-(2,2)(4,4'-diisocyanato dicyclohexylpropane-(2,2)), 1,4-디이소시아네이토 벤젠(1,4-diisocyanato benzene), 2,4-디이소시아네이토 톨루엔(2,4-diisocyanato toluene), 2,6-디이소시아네이토 톨루엔(2,6-diisocyanato toluene), 디이소시아네이토 디페닐메탄(diisocyanato diphenylmethane), 테트라메틸자일렌 디이소시아네이트(tetramethylxylene diisocyanate), p-자일렌 디이소시아네이트(p-xylene diisocyanate), 및 p-이소프로필리덴 디이소시아네이트(p-isopropylidene diisocyanate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물인, 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체의 제조 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
The diisocyanate compound is preferably selected from the group consisting of 1,6-hexamethylene diisocyanate, 4,4'-methylenediphenyl diisocyanate, isophorone diisocyanate, , 4,4'-diisocyanato dicyclohexylmethane, tetramethylene diisocyanate, methylpentamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, diisocyanate, 1,4-diisocyanato cyclohexane, 4,4'-diisocyanato dicyclohexylpropane- (2,2) (4,4'-diisocyanato dicyclohexylpropane- (2,2)), 1,4-diisocyanato benzene, 2,4-diisocyanato toluene, 2,6-diisocyanate 2,6-diisocyanato toluene, diisocyanine And is composed of diisocyanato diphenylmethane, tetramethylxylene diisocyanate, p-xylene diisocyanate, and p-isopropylidene diisocyanate. Wherein the carbon nanotube-polyurethane composite is at least one compound selected from the group consisting of carbon nanotubes.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 쇄 연장제는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부탄디올, 펜탄디올, 및 헥산디올로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물인, 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체의 제조 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the chain extender is at least one compound selected from the group consisting of ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, pentanediol, and hexanediol.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 방법으로 제조되는 탄소나노튜브-폴리우레탄 복합체.
A carbon nanotube-polyurethane composite produced by the method according to claim 1 or 2.
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