KR101601656B1 - The Process Of Producing Carbon Paper - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카본종이에 관한 것으로서, 본 발명에 의해 유연하면서도 부드러운 개개의 카본나노튜브를 하나의 집합체로 형성하기 때문에 전기 전도성 등의 전기적 특성 및 강도, 유연성등의 물성이 우수하고 균일한 카본종이를 제공할 수 있다.The present invention relates to carbon paper, and it is an object of the present invention to provide a carbon paper which is excellent in physical properties such as electrical conductivity and electrical properties such as electrical conductivity and physical properties such as flexibility, .

Description

카본종이의 제조방법{The Process Of Producing Carbon Paper}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a carbon paper,

본 발명은 전기 전도성 등의 전기적 특징이 우수한 카본종이에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon paper excellent in electric characteristics such as electrical conductivity.

카본나노튜브(CNT)는 종횡비(aspect ratio)가 크며(직경은 수십 ㎚이고, 길이는 수백 ㎛), 흑연면(graphite sheet)이 나노 크기의 직경으로 실린더(cylinder) 형태를 취하고 있으며, 흑연면이 말리는 각도 및 구조에 따라 단일벽 카본나노튜브(SWCNT: Single Walled Carbon Nanotube), 이중벽 카본나노튜브(DWCNT: Double Walled Carbon Nanotube), 다중벽 카본나노튜브(MWCNT: Multi Walled Carbon Nanotube), 다발형 카본나노튜브(Rope Carbon Nanotube)로 구분된다. 또한 말린 형태에 따라 에너지 밴드 갭(energy band gap)이 달라지고 준 일차원적 구조를 가지고 있어 특이한 양자효과를 나타낸다.Carbon nanotubes (CNTs) have a large aspect ratio (diameter of several tens of nanometers, and a length of several hundreds of micrometers), graphite sheets have nano-sized diameters, cylinders, Depending on the angle and structure, the single walled carbon nanotube (SWCNT), the double walled carbon nanotube (DWCNT), the multiwalled carbon nanotube (MWCNT) And carbon nanotubes (Rope Carbon Nanotube). In addition, the energy band gap varies depending on the dried form and has a quasi one-dimensional structure, thereby exhibiting a unique quantum effect.

이러한 카본나노튜브는 매우 큰 종횡비로 인한 넓은 비표면적을 가지고 있어 외부의 다른 물질과 결합 및 반응할 수 있는 면적이 넓어 고감도 센서로 응용되며 쉽게 휘어지면서도 매우 강한 역학적 특성을 가지고 있어 고강도 응용에도 사용된다. 최근에는 기존에 사용되었던 리튬이차전지 음극재료인 인조흑연, 천연흑연, 기타 탄소재료 등을 대신하여 CNT 및 탄소섬유 페이퍼(CFP, Carbon Fiber Paper)를 사용하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 흑연의 경우 이론적인 용량이 372 mAh/g인데 비하여 CNT는 1400 mAh/g 이상의 용량을 가진다는 내용이 보고되었다. 기존ㅇ에는 태양전지의 양극 전극으로 ITO(Indium Tin Oxide)가 사용되어 왔으나, 최근 유기 태양전지의 개발에 따라 투명하면서도 유연하고 구부릴 수 있는 전극재료가 요구되고 있다. 그러나 CNT는 현재 전기전도도나 투과성에 있어 ITO 수준에도 도달하지 못하고 있는 실정이지만 향후 플렉서블(flexible) 투명전극의 소재로 CNT가 언급되고 있다. These carbon nanotubes have a wide specific surface area due to a very large aspect ratio, and can be used as a high sensitivity sensor because they have a large surface area capable of bonding and reacting with other external materials. Also, they have very strong mechanical properties while being bent. do. In recent years, researches using CNT and carbon fiber paper (CFP, carbon fiber paper) instead of artificial graphite, natural graphite and other carbon materials, which are cathode materials used in lithium secondary batteries, have been actively conducted. Graphite has a theoretical capacity of 372 mAh / g, whereas CNT has a capacity of more than 1400 mAh / g. In the past, ITO (Indium Tin Oxide) has been used as a positive electrode of a solar cell. Recently, a transparent, flexible and bendable electrode material is required according to development of an organic solar cell. However, CNT has not yet reached the level of ITO in terms of electrical conductivity or transparency, but CNT is being mentioned as a material of flexible transparent electrodes in the future.

CNT의 고유의 성질을 박막 및 멤브레인 등으로 사용하기 위해서는 수많은 CNT 집합체를 형성해야 하는 한계가 있다. 얇은 시트(sheet) 형태로 제조된 CNT 집합체는 일반적으로 카본나노튜브 페이퍼(CNTP, carbon nanotube paper)라 불리고 있다. CNTP는 수 나노미터 직경의 나노튜브들로 얽혀 구성된 형태이므로 낮은 두께와 높은 비표면적을 특성을 지니고 있어 여러 복합재료 분야에서 많은 응용 연구가 진행되고 있는 신소재이다. 이와 비슷한 신소재로 CFP(carbon fiber paper)가 있는데 이것은 랜덤(random)하게 배열된 탄소섬유를 라미네이팅하여 2차원적인 시트 형태로 제조된다. CFP는 우수한 기계적 강도, 전기전도도, 가스 투과도, 화학적 안정성 등의 여러 가지 장점으로 인해 다방면에서 응용연구가 진행되고 있으나, 제조공정에서 페놀(phenol), 에폭시(epoxy), PVA 등 수지 함침에 따라 추가적인 안정화, 탄화공정이 필요하다. 그로 인해 제조공정이 복잡하고 생산비용이 증가한다는 단점을 가지고 있다.In order to use the intrinsic properties of CNTs as thin films and membranes, there is a limit to form a large number of CNT aggregates. A CNT aggregate made in the form of a thin sheet is generally called carbon nanotube paper (CNTP). Since CNTP is composed of nanotubes with a diameter of several nanometers, it has a low thickness and high specific surface area, which is a new material that is being applied in various composite materials. A similar new material is CFP (carbon fiber paper), which is produced in a two-dimensional sheet form by laminating randomly arranged carbon fibers. CFP has been applied in various fields due to its many advantages such as excellent mechanical strength, electric conductivity, gas permeability and chemical stability. However, it is difficult to add additional CFP due to impregnation of phenol, epoxy, Stabilization, and carbonization processes are required. Which is disadvantageous in that the manufacturing process is complicated and the production cost is increased.

대한민국특허공개제10-2014-0007729호(2014.01.20.공개)Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0007729 (published on April 20, 2014)

따라서 본 발명에서는 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 탄소섬유 페이퍼 대신 전기적 특성이 우수한 카본나노튜브를 사용하여 제조원가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라 탄소섬유를 첨가하여 전기적 특성 및 강도 등의 물성이 우수한 카본종이를 제조하는 것을 기술적과제로 한다. Therefore, in order to solve the problems of the prior art, the present invention can reduce the manufacturing cost by using carbon nanotubes having excellent electrical characteristics instead of carbon fiber paper, And the like.

그러므로 본 발명에 의하면, 길이가 300~500㎛인 카본나노튜브 및 폴리아마이드계 응집제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 카본종이가 제공된다.Therefore, according to the present invention, there is provided a carbon paper characterized by comprising a carbon nanotube having a length of 300 to 500 mu m and a polyamide flocculating agent.

또한, 본 발명에서는 길이가 300~500㎛인 카본나노튜브, 길이가 6~10㎜인 탄소섬유 및 폴리아마이드계 응집제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 카본종이가 제공된다.In addition, the present invention provides a carbon paper characterized by comprising carbon nanotubes having a length of 300 to 500 탆, carbon fibers having a length of 6 to 10 mm, and a polyamide-based coagulant.

또한, 본 발명에서는 길이 300~500㎛인 카본나노튜브를 물에 분산시킨 후, 상기 분산액에 폴리아마이드계 응집제를 투입하여 균일하게 혼합하여 슬러리를 얻은 후 상기 슬러리를 수초지기에 공급하여 복합종이를 제조 후 130~150℃로 핫프레싱하는 것을 특징으로 하는 카본종이의 제조방법이 제공된다. In the present invention, a carbon nanotube having a length of 300 to 500 μm is dispersed in water, a polyamide coagulant is added to the dispersion, and the mixture is homogeneously mixed to obtain a slurry. Then, the slurry is supplied to a water- And then hot-pressed at 130 to 150 DEG C after the production.

또한, 본 발명에서는 길이 300~500㎛인 카본나노튜브 및 길이가 6~10㎜인 탄소섬유를 물에 분산시킨 후, 상기 분산액에 폴리아마이드계 응집제를 투입하여 균일하게 혼합하여 슬러리를 얻은 후 상기 슬러리를 수초지기에 공급하여 복합종이를 제조 후 130~150℃로 핫프레싱하는 것을 특징으로 하는 카본종이의 제조방법이 제공된다.
In addition, in the present invention, carbon nanotubes having a length of 300 to 500 탆 and carbon fibers having a length of 6 to 10 mm are dispersed in water, polyamide coagulant is added to the dispersion, uniformly mixed to obtain a slurry, Slurry is supplied to a water pod to prepare a composite paper, and then hot pressed at 130 to 150 캜.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 카본종이는 길이가 300~500㎛인 카본나노튜브 및 폴리아마이드계 응집제로 이루어진다. 또한, 본 발명의 카본종이는 길이가 300~500㎛인 카본나노튜브, 길이가 6~10㎜인 탄소섬유 및 폴리아마이드계 응집제로 이루어진다.The carbon paper of the present invention is composed of a carbon nanotube and a polyamide-based coagulant having a length of 300 to 500 mu m. The carbon paper of the present invention is composed of carbon nanotubes having a length of 300 to 500 탆, carbon fibers having a length of 6 to 10 mm, and a polyamide-based coagulant.

상기 카본나노튜브는 공지의 카본나노튜브가 사용되는데, 본 발명에서는 길이를 300~500㎛로 잘라 사용하는 것이 슬러리를 제조할 때 바람직하고, 섬도는 0.01~0.02tex의 카본나노튜브를 사용하는 것이 결합성에 좋다. 폴리아마이드계 응집제는 분산 및 응집의 역할을 한다. 상기 탄소섬유는 길이가 6~10㎜인 탄소섬유를 사용하는 것이 좋은데 섬도는 0.1~0.2tex의 섬유가 카본나노튜브와의 결합성에 좋다. 상기 탄소섬유는 비사이징형(Non-Sizing) PAN, 에폭시사이징(Epoxy-Sizing) PAN, 피치 중 선택된 1종이상인 것을 사용하는 것이 지지체의 역할에 바람직하다. Known carbon nanotubes are used as the carbon nanotubes. In the present invention, it is preferable that the length of the carbon nanotubes is cut to 300 to 500 mu m when the slurry is prepared. When the carbon nanotubes having a fineness of 0.01 to 0.02 tex are used Good for bonding. The polyamide-based coagulant plays a role of dispersion and agglomeration. The carbon fibers are preferably carbon fibers having a length of 6 to 10 mm. The fibers having a fineness of 0.1 to 0.2 tex are preferable for bonding with carbon nanotubes. It is preferable that the carbon fiber is one of a non-sizing PAN, an epoxy-sizing PAN, and a pitch.

상기 카본종이의 기공 사이즈는 3~5㎛인 것이 전기적 특성 향상에 바람직하다.The pore size of the carbon paper is preferably in the range of 3 to 5 mu m for improving electrical characteristics.

또한, 본 발명에서는 상기 카본종이를 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성(flexible) 전극이 제공될 수 있는데, 이 가요성 전극은 전기적 특성뿐만 아니라 열적 특성이 기존 대비 대폭 향상될 수 있다.Also, in the present invention, it is possible to provide a flexible electrode including the carbon paper, which can greatly improve not only electrical characteristics but also thermal properties.

이하, 본 발명의 카본종이의 제조방법에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the production method of the carbon paper of the present invention will be described in detail.

먼저, 카본나노튜브만을 사용하는 경우를 설명하기로 한다. First, the case of using only carbon nanotubes will be described.

길이 300~500㎛인 카본나노튜브를 물에 분산시킨 후, 상기 분산액에 폴리아마이드계 응집제를 투입하여 균일하게 혼합하여 슬러리를 얻은 후 상기 슬러리를 수초지기에 공급하여 복합종이를 제조 후 130~150℃로 핫프레싱하여 카본종이를 제조한다.A carbon nanotube having a length of 300 to 500 탆 is dispersed in water and then a polyamide coagulant is added to the dispersion to uniformly mix the mixture to obtain a slurry. The slurry is then fed to a water pod, Lt; 0 > C to produce carbon paper.

길이 300~500㎛, 섬도 0.01~0.02tex의 카본나노튜브를 물에 분산시키고, 1500~2500rpm으로 교반을 하면서 분산하는 것이 좋은데, 속도가 1500rpm 미만인 경우 카본나노튜브의 분산이 원활히 일어나지 않아 균일한 두께의 카본종이를 얻을 수 없는 문제가 있고, 속도가 2500rpm을 초과하는 경우 카본종이가 만들어지지 않고 찢어지거나 단락된 부분이 많아져 전도성이 저하되는 문제가 있다. 이후, 상기 분산액에 폴리아마이드계 응집제를 투입하여 균일하게 혼합하여 슬러리를 얻는다. It is preferable to disperse carbon nanotubes having a length of 300 to 500 mu m and a fineness of 0.01 to 0.02 tex in water and dispersing while stirring at 1500 to 2500 rpm. When the speed is less than 1500 rpm, the carbon nanotubes do not disperse smoothly, Carbon paper can not be obtained. When the speed exceeds 2500 rpm, there is a problem that the carbon paper is not formed and the torn or short-circuited portions are increased, and the conductivity is lowered. Thereafter, a polyamide-based coagulant is added to the dispersion and uniformly mixed to obtain a slurry.

상기 총 고형분 대비 폴리아마이드계 응집제는 0.5~1 중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 본 발명에서 상기 폴리아마이드계 응집제를 분산된 카본나노튜브와 혼합함으로써 상기 분산된 카본나노튜브들간에 집속력 및 응집력을 향상시켜 카본나노튜브간의 분리를 막아 카본종이의 강도, 전기전도도 등의 물성을 향상시킬 수 있게 된다. 0.5 중량% 미만으로 혼합되는 경우 카본나노튜브의 응집력 및 결합력이 저하되어 카본종이의 강도 등의 물성이 저하되고, 1 중량% 초과로 혼합되는 경우 종이의 강도 등의 물성은 우수하나 전기 정도성이 저하되는 문제가 있다.The polyamide-based coagulant is preferably contained in an amount of 0.5 to 1% by weight relative to the total solid content. In the present invention, by mixing the polyamide flocculating agent with the dispersed carbon nanotubes, the aggregation force and the aggregating force between the dispersed carbon nanotubes are improved to prevent the separation of the carbon nanotubes, thereby improving the physical properties such as strength and electrical conductivity of the carbon paper . When it is mixed at less than 0.5% by weight, the cohesive force and the bonding force of the carbon nanotubes are lowered to lower the physical properties such as strength of the carbon paper. When the carbon nanotubes are mixed at more than 1% by weight, the physical properties such as paper strength are excellent, There is a problem of deterioration.

상기 폴리아마이드계 응집제의 뭉침을 방지하고 카본나노튜브가 균질하게 분산된 슬러리를 얻기 위해 교반기를 이용하여 교반하는 것이 좋다. 이때 교반기를 통한 교반조건은 1500~2500rpm에서 60~300초인 것이 바람직하다. 교반 시간을 60초 미만으로 교반하는 경우 카본나노튜브와 폴리아마이드계 응집제와의 응집력 및 결합력이 저하되어 종이의 강도 등의 물성이 저하되고, 300초를 초과할 경우 응집되었던 것이 오히려 풀어지는 문제가 있다.It is preferable to stir using a stirrer to prevent the aggregation of the polyamide flocculating agent and to obtain a slurry in which the carbon nanotubes are homogeneously dispersed. At this time, it is preferable that the agitation condition through the stirrer is from 60 to 300 seconds at 1500 to 2500 rpm. When the stirring time is less than 60 seconds, the cohesive force and bonding force between the carbon nanotube and the polyamide flocculating agent are lowered, and the physical properties such as paper strength are lowered. When the flocculating time exceeds 300 seconds, have.

이후 상기 슬러리를 수초지기에 공급하여 복합종이를 제조 후 130~150℃로 핫프레싱하여 카본나노튜브로 이루어진 카본종이를 얻게 된다. Thereafter, the slurry is supplied to a water pod to produce a composite paper, and hot pressed at 130 to 150 ° C to obtain a carbon paper made of carbon nanotubes.

한편, 탄소섬유를 추가로 혼합하는 방법은 다음과 같다. On the other hand, a method of further mixing the carbon fibers is as follows.

길이 300~500㎛인 카본나노튜브 및 길이가 6~10㎜인 탄소섬유를 물에 분산시키는데, 이 또한 상기 카본나노튜브만을 사용하는 경우와 같이 교반기를 통한 1500~2500rpm으로 교반을 하면서 분산하게 된다. 이후 상기 분산액에 폴리아마이드계 응집제를 투입하여 균일하게 혼합하여 슬러리를 얻은 후 상기 슬러리를 수초지기에 공급하여 복합종이를 제조 후 130~150℃로 핫프레싱하여 카본종이를 제조하게 된다. Carbon nanotubes having a length of 300 to 500 μm and carbon fibers having a length of 6 to 10 mm are dispersed in water and dispersed while stirring at 1500 to 2500 rpm through a stirrer as in the case of using only the carbon nanotubes . Then, a polyamide coagulant is added to the dispersion to uniformly mix the mixture to obtain a slurry, and the slurry is supplied to a water pod to prepare a composite paper, followed by hot pressing at 130 to 150 ° C to produce carbon paper.

상기 슬러리의 총 고형분 대비 폴리아마이드계 응집제는 0.5~1 중량%로 함유 되는 것이 바람직하다. The polyamide-based coagulant is preferably contained in an amount of 0.5 to 1% by weight based on the total solid content of the slurry.

따라서 본 발명에 의하면, 유연하면서도 부드러운 개개의 카본나노튜브를 하나의 집합체로 형성하기 때문에 전기 전도성 등의 전기적 특성 및 강도, 유연성등의 물성이 우수하고 균일한 카본종이를 제공할 수 있는 효과가 있으며, 본 발명은 저렴한 카본나노튜브의 사용으로 제조원가를 낮출 수 있다. 한편, 본 발명의 카본종이는 가요성(flexible) 전극 뿐만 아니라 전도성 폴리머 복합체, 필름 등의 기타 산업분야에 널리 사용될 수 있다.Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a uniform carbon paper having excellent physical properties such as electrical conductivity and electrical properties such as electrical conductivity, flexibility and the like because each of the flexible and soft individual carbon nanotubes is formed into one aggregate , The present invention can lower the manufacturing cost by using an inexpensive carbon nanotube. On the other hand, the carbon paper of the present invention can be widely used not only in flexible electrodes but also in other industrial fields such as conductive polymer composites, films and the like.

도 1은 본 발명에 따른 카본종이의 표면을 전계방사형 주사전자현미경으로 촬영한 사진이며,
도 2는 본 발명에 따른 실시예 1의 카본종이의 기공사이즈를 나타낸 그래프이며,
도 3은 비교예 1의 카본종이의 기공사이즈를 나타낸 그래프이며,
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 카본종이의 표면을 전계방사형 주사전자현미경으로 촬영한 사진이며,
도 5는 비교예 1의 카본종이의 표면을 전계방사형 주사전자현미경으로 촬영한 사진이며,
도 6 내지 도 9는 본 발명에 따른 실시예 2 내지 실시예 19의 카본종이에서 탄소섬유 종류를 각각 NON-Sizing PAN, Sizing PAN, Pitch의 여부에 따른 표면을 전계방사형 주사전자현미경으로 촬영한 사진이며,
도 10은 본 발명에 따른 실시예 2 내지 19의 카본종이의 전기 전도도 결과를 나타내는 그래프이다.
1 is a photograph of a surface of a carbon paper according to the present invention taken by a field emission scanning electron microscope,
2 is a graph showing the pore size of the carbon paper of Example 1 according to the present invention,
3 is a graph showing the pore size of the carbon paper of Comparative Example 1,
4 is a photograph of a surface of a carbon paper according to Example 1 of the present invention taken by a field emission scanning electron microscope,
5 is a photograph of the surface of the carbon paper of Comparative Example 1 taken by a field emission scanning electron microscope,
FIGS. 6 to 9 are photographs of carbon fiber types of carbon paper according to Examples 2 to 19 according to the present invention, respectively, obtained by scanning electron microscopy of the surface of NON-Sizing PAN, sizing PAN, Lt;
10 is a graph showing electrical conductivity results of the carbon papers of Examples 2 to 19 according to the present invention.

다음의 실시예에서는 본 발명의 카본종이를 제조하는 비한정적인 예시를 하고 있다.The following examples illustrate non-limiting examples of producing the carbon paper of the present invention.

[실시예 1][Example 1]

이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하면 다음과 같고, 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것을 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited to the following Examples.

먼저 카본나노튜브를 분산하기 위하여 콜로이드 밀을 통해 물에 혼합하여 2000rpm에서 120sec동안 처리하여 분산을 진행하였다. 카본나노튜브는 국내 JEIO 사에서 생산한 길이 300~500㎛, 두께 8~10nm, 순도 99wt%인 JC-142제품을 사용하였다. 상기 분산된 카본나노튜브에 전기적 특성이 우수하고 균일한 페이퍼를 제조하기 위하여 폴리아마이드계 응집제를 총고형분 대비 0.5중량%를 투입하여 교반 후 슬러리를 제조하였다. 제조한 슬러리를 초지 장치기를 사용하여 카본종이를 제조하였다. 제조된 카본종이의 내부에 잔존하는 수분을 제거함과 동시에 수소결합을 유도하여 CNT의 결합력을 향상시키기 위해 Hot press장비(Carver, 12-12H)를 사용하여 130℃, 0.03MPa 압력과 180sec 조건으로 핫 프레싱 공정을 진행하였다.First, to disperse the carbon nanotubes, the mixture was mixed with water through a colloid mill and treated at 2000 rpm for 120 seconds to carry out dispersion. The carbon nanotubes used were JC-142 products of 300 to 500 μm in length, 8 to 10 nm in thickness, and 99 wt% in purity, produced by JEIO, Inc. of Japan. In order to produce a uniform paper having excellent electrical characteristics, 0.5 wt% of polyamide based coagulant was added to the dispersed carbon nanotubes to prepare a slurry after stirring. Carbon paper was prepared by using a paper making machine. In order to improve the bonding force of CNTs by inducing hydrogen bonding while removing water remaining in the produced carbon paper, hot press equipment (Carver, 12-12H) was used to heat the carbon paper at 130 ° C under 0.03 MPa pressure and 180 sec. The pressing process was carried out.

[비교예 1][Comparative Example 1]

상기 실시예 1에서 폴리아마이드계 응집제를 혼합하지 않고 실시예 1과 동일한 조건으로 카본종이를 제조하였다. Carbon paper was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polyamide-based coagulant was not mixed.

상기 실시예와 비교예에서 제조된 카본종이에 대하여 물성을 측정하였고, 그 결과는 하기의 표 1과 같다.The physical properties of the carbon paper prepared in the above Examples and Comparative Examples were measured, and the results are shown in Table 1 below.

구 분division 실시예 1Example 1 비교예 1Comparative Example 1 페이퍼 두께(㎛)Paper thickness (탆) 9494 124124 전도도(S/cm)Conductivity (S / cm) 26.4826.48 8.958.95 기공도(%)Porosity (%) 5757 6666

[실시예 2~7][Examples 2 to 7]

실시예 1과 동일한 조건으로 하되, 카보나노튜브와 NON-Sizing PAN 탄소섬유를 하기 표 2와 같이 혼합하여 종이를 제조하였다. 제조된 카본종이의 내부에 잔존하는 수분을 제거함과 동시에 수소결합을 유도하여 CNT와 탄소섬유간의 결합력을 향상시키기 위해 Hot press장비(Carver, 12-12H)를 사용하여 130℃, 0.03MPa 압력과 180sec 조건으로 핫 프레싱 공정을 진행하였다. 얻어진 실시예에 대하여 탄소섬유 첨가에 따른 전기적 전도도 및 기공도를 측정하였고, 그 결과는 하기의 표 2와 같다.Carbon nanotubes and NON-sizing PAN carbon fibers were mixed under the same conditions as in Example 1, as shown in Table 2, to prepare paper. In order to improve the bonding force between CNT and carbon fiber by inducing hydrogen bonding while removing water remaining in the carbon paper, the carbon paper was pressurized at 130 ° C under 0.03 MPa pressure and 180 sec The hot pressing process was carried out. The electrical conductivity and porosity according to the carbon fiber addition were measured for the obtained examples, and the results are shown in Table 2 below.

구분division 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 실시예 7Example 7 카본나노튜브/탄소섬유Carbon nanotube / carbon fiber 95/595/5 90/1090/10 80/2080/20 60/4060/40 40/6040/60 20/8020/80 종이두께(㎛)Paper thickness (탆) 110110 9292 8181 5858 5757 5252 전도도(S/cm)Conductivity (S / cm) 13.6013.60 17.9417.94 18.4318.43 26.5426.54 29.9429.94 38.9938.99 기공도(%)Porosity (%) 7373 6868 6363 6262 5757 6565

[실시예 8~13][Examples 8 to 13]

실시예 1과 동일한 조건으로 하되, 카보나노튜브와 Sizing PAN 탄소섬유를 를 하기 표 3과 같이 혼합하여 종이를 제조하였다. 얻어진 실시예에 대하여 탄소섬유 첨가에 따른 전기적 전도도 및 기공도를 측정하였고, 그 결과는 하기의 표 3과 같다.Carbon nanotubes and Sizing PAN carbon fibers were mixed under the same conditions as in Example 1, as shown in Table 3, to prepare paper. The electrical conductivity and porosity according to the carbon fiber addition were measured for the obtained examples, and the results are shown in Table 3 below.

구분division 실시예 8Example 8 실시예 9Example 9 실시예 10Example 10 실시예 11Example 11 실시예 12Example 12 실시예 13Example 13 카본나노튜브/탄소섬유Carbon nanotube / carbon fiber 95/595/5 90/1090/10 80/2080/20 60/4060/40 40/6040/60 20/8020/80 종이두께(㎛)Paper thickness (탆) 9595 9191 8989 6262 5757 5757 전도도(S/cm)Conductivity (S / cm) 11.7211.72 12.4712.47 15.4015.40 21.1421.14 25.8925.89 33.6633.66 기공도(%)Porosity (%) 6767 6464 6363 6161 5858 6060

[실시예 14~19][Examples 14 to 19]

실시예 1과 동일한 조건으로 하되, 카보나노튜브와 피치계 탄소섬유를 를 하기 표 3과 같이 혼합하여 종이를 제조하였다. 얻어진 실시예에 대하여 탄소섬유 첨가에 따른 전기적 전도도 및 기공도를 측정하였고, 그 결과는 하기의 표 4와 같다.Carbon nanotubes and pitch-based carbon fibers were mixed under the same conditions as in Example 1, as shown in Table 3, to prepare paper. Electrical conductivity and porosity according to the carbon fiber addition were measured for the obtained examples, and the results are shown in Table 4 below.

구분division 실시예 14Example 14 실시예
15
Example
15
실시예 16Example 16 실시예 17Example 17 실시예 18Example 18 실시예 19Example 19
카본나노튜브/탄소섬유Carbon nanotube / carbon fiber 95/595/5 90/1090/10 80/2080/20 60/4060/40 40/6040/60 20/8020/80 종이두께(㎛)Paper thickness (탆) 106106 8585 7272 6060 5858 5555 전도도(S/cm)Conductivity (S / cm) 12.9712.97 11.8311.83 11.5711.57 11.3011.30 9.159.15 7.497.49 기공도(%)Porosity (%) 6464 6262 5959 5858 5656 5151

표 1과 같이 응집제를 넣지 않은 것보다 응집제를 넣은 경우 전기전도도, 기공도가 우수함을 확인하였고, 기공 크기는 5㎛미만인 균일한 크기의 종이를 얻을 수 있었다. 실시예 2~19에서 탄소섬유의 함량이 증가될수록 두께가 감소하여 벌크밀도가 증가되었으며 벌크밀도가 증가함에 따라 기공도는 감소되는 경향이 나타났다. 또한 전기 전도도는 탄소섬유의 함량이 증가할수록 증가하는 모습을 보였지만 Pitch계 경우 감소하는 모습을 확인할 수 있었다.As shown in Table 1, when the coagulant was added, the electrical conductivity and the porosity were superior to those without the coagulant, and a uniform size paper having a pore size of less than 5 μm was obtained. In Examples 2 to 19, as the carbon fiber content was increased, the thickness decreased and the bulk density increased. As the bulk density increased, the porosity tended to decrease. The electrical conductivity increased with increasing carbon fiber content, but decreased with pitch.

Claims (9)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 길이 300~500㎛인 카본나노튜브를 물에 분산시키고 1500~2500rpm으로 교반한 후, 상기 분산액에 슬러리의 총 고형분 대비 0.5~1 중량%로 폴리아마이드계 응집제를 투입하여 균일하게 혼합하여 슬러리를 얻은 후 상기 슬러리를 수초지기에 공급하여 복합종이를 제조 후 130~150℃로 핫프레싱하는 것을 특징으로 하는 카본종이의 제조방법.The carbon nanotubes having a length of 300 to 500 탆 are dispersed in water and stirred at 1500 to 2500 rpm. Polyamide coagulant is added to the dispersion in an amount of 0.5 to 1% by weight based on the total solid content of the slurry and uniformly mixed to obtain a slurry The slurry is supplied to a water pod to prepare a composite paper, and then hot pressed at 130 to 150 ° C. 길이 300~500㎛인 카본나노튜브 및 길이가 6~10㎜인 탄소섬유를 물에 분산시키고 1500~2500rpm으로 교반한 후, 상기 분산액에 슬러리의 총 고형분 대비 0.5~1 중량%로 폴리아마이드계 응집제를 투입하여 균일하게 혼합하여 슬러리를 얻은 후 상기 슬러리를 수초지기에 공급하여 복합종이를 제조 후 130~150℃로 핫프레싱하는 것을 특징으로 하는 카본종이의 제조방법.Carbon nanotubes having a length of 300 to 500 占 퐉 and carbon fibers having a length of 6 to 10 mm are dispersed in water and stirred at 1500 to 2500 rpm and then dispersed in the dispersion to 0.5 to 1% by weight based on the total solids of the slurry, And the mixture is homogeneously mixed to obtain a slurry, and the slurry is supplied to a water pod to prepare a composite paper, and hot-pressed at 130 to 150 ° C. 삭제delete 삭제delete
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