KR102258483B1 - A composite material composition having electromagnetic wave shielding function and a shaped product comprising the same - Google Patents

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KR102258483B1 KR1020180127010A KR20180127010A KR102258483B1 KR 102258483 B1 KR102258483 B1 KR 102258483B1 KR 1020180127010 A KR1020180127010 A KR 1020180127010A KR 20180127010 A KR20180127010 A KR 20180127010A KR 102258483 B1 KR102258483 B1 KR 102258483B1
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Abstract

본 발명은 전자파 차폐 기능을 갖는 복합소재 조성물에 관한 것으로, 본 발명은 열가소성 플라스틱 67.2 내지 75.2 중량% 및 전도성 필러(conductive filler) 24.0 내지 32.0 중량% 를 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면 전도성 필러 함량의 증가 없이 전자파 차폐 기능이 우수한 조성물을 제공할 수 있으며, 전자파 차폐 기능이 우수하면서 동시에 기계적 물성, 흐름성, 성형성이 우수한 조성물을 제공할 수 있다.The present invention relates to a composite material composition having an electromagnetic wave shielding function, and the present invention may include 67.2 to 75.2 wt% of a thermoplastic plastic and 24.0 to 32.0 wt% of a conductive filler. According to the present invention, it is possible to provide a composition having an excellent electromagnetic wave shielding function without an increase in the conductive filler content, and a composition having excellent electromagnetic wave shielding function and excellent mechanical properties, flowability, and moldability at the same time can be provided.

Description

전자파 차폐 기능을 갖는 복합소재 조성물 및 이를 포함하는 성형체{A COMPOSITE MATERIAL COMPOSITION HAVING ELECTROMAGNETIC WAVE SHIELDING FUNCTION AND A SHAPED PRODUCT COMPRISING THE SAME}A composite material composition having an electromagnetic wave shielding function and a molded article comprising the same {A COMPOSITE MATERIAL COMPOSITION HAVING ELECTROMAGNETIC WAVE SHIELDING FUNCTION AND A SHAPED PRODUCT COMPRISING THE SAME}

본 발명은 전자파 차폐 기능을 갖는 복합소재 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열가소성 플라스틱 및 전도성 필러(conductive filler)를 포함하는 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a composite material composition having an electromagnetic wave shielding function, and more particularly, to a composition including a thermoplastic plastic and a conductive filler.

인터넷 및 통신기술의 발달로 인하여 모바일(mobile) 제품 시장이 급격하게 커지고 이에 따라 각종 전자제품 및 전자부품의 급속한 소형화, 경량화, 고집적화, 고성능화 등이 이루어지고 있다. 이러한 전자제품 및 전자부품의 작동성, 안정성, 신뢰성 등을 결정하는 가장 중요한 요인 중 하나는 전자파 간섭(EMI; Electromagnetic interference)이다.Due to the development of the Internet and communication technology, the market for mobile products is rapidly increasing, and accordingly, various electronic products and electronic components are rapidly miniaturized, lightweight, highly integrated, and high-performance. One of the most important factors determining the operability, stability, reliability, etc. of these electronic products and electronic components is electromagnetic interference (EMI).

전자파 간섭으로 인하여 예측 불가능한 전자제품 등의 오작동 문제가 업계에 대두되고 있으며, 또한 전자파가 인체에 부정적인 영향을 미친다는 다수의 연구가 발표되어 한국을 비롯한 세계 각국에서는 전자파 수준에 대한 규제를 강화하고 있다. 이에 따라 전자기기 간 전자파 간섭을 방지하거나 전자파가 인체에 이르지 못하게 하기 위한 전자파 차폐 기능의 필요성이 산업계에 크게 증가하고 있다.Due to electromagnetic interference, unpredictable malfunctions of electronic products are emerging in the industry, and many studies have been published that electromagnetic waves have a negative effect on the human body, and countries around the world, including Korea, are strengthening regulations on the level of electromagnetic waves. . Accordingly, the need for an electromagnetic wave shielding function to prevent electromagnetic interference between electronic devices or to prevent electromagnetic waves from reaching the human body is greatly increasing in the industry.

특히 자동차 산업에서도 자동차 부품의 전장화 및 친환경 자동차의 증가로 인하여 전자파 차폐 기능의 중요성이 대두되고 있다. 종래에는 전자파 차폐를 위하여 금속 소재가 주로 사용되었다. 금속은 다른 소재에 비하여 높은 전기전도도를 가지고 있어 전자파 반사 특성이 뛰어나므로 다양한 분야에서 전자파 차폐 소재로 사용되었다.In particular, in the automobile industry, the importance of the electromagnetic wave shielding function is emerging due to the electricization of automobile parts and the increase of eco-friendly automobiles. Conventionally, a metal material has been mainly used for electromagnetic wave shielding. Metal has high electrical conductivity compared to other materials and has excellent electromagnetic wave reflection properties, so it has been used as an electromagnetic wave shielding material in various fields.

그러나 금속은 비싸고 비중이 높아 무거우며 복잡한 형상은 가공이 어려워 생산성 및 생산단가 측면에서 불리하다. 특히 최근 자동차 산업에서 중요한 이슈인 경량화 요구로 인하여 무거운 금속을 대체할 수 있는 소재가 절실하게 요구되고 있다.However, metal is expensive and heavy due to its high specific gravity, and complicated shapes are difficult to process, which is disadvantageous in terms of productivity and production cost. In particular, due to the recent demand for weight reduction, which is an important issue in the automobile industry, there is an urgent need for a material that can replace heavy metal.

대한민국 등록특허공보 제10-1579522호는 열가소성 플라스틱에 카본파이버, 세미그래핀(semigraphene)과 같은 전도성 필러를 첨가하는 전자파 차폐 기능을 갖는 복합소재 조성물이 개시되어 있다(특허문헌 1).Korean Patent No. 10-1579522 discloses a composite material composition having an electromagnetic wave shielding function by adding a conductive filler such as carbon fiber or semigraphene to a thermoplastic plastic (Patent Document 1).

일반적으로 비금속인 열가소성 플라스틱에 첨가되는 전도성 필러 함량 수치와 복합소재 조성물의 전자파 차폐 기능 수치는 서로 비례하므로, 높은 수준의 전자파 차폐 기능을 달성하기 위해서는 고함량의 전도성 필러가 첨가되어야 한다. 그러나 이러한 경우 복합소재 조성물의 비중이 증가하고, 인장강도 등 기계적 물성이 저하되며, 흐름성이 낮아지고, 압출 또는 사출 가공시 제품의 성형성이 저하되는 문제가 발생한다.In general, since the content of conductive filler added to non-metal thermoplastics and the value of the electromagnetic wave shielding function of the composite material composition are proportional to each other, a high content of the conductive filler must be added to achieve a high level of electromagnetic wave shielding function. However, in this case, the specific gravity of the composite material composition increases, mechanical properties such as tensile strength are lowered, flowability is lowered, and the moldability of the product is lowered during extrusion or injection processing.

특허문헌 1에서 개시된 바와 같이, 복합소재 조성물 내 세미그래핀 함량을 10, 20, 30 중량% 로 증가시킨 결과 전자파 차폐 효과는 18, 19, 22 dB 로 증가한 반면 인장강도는 166, 116, 84 MPa 로 급격하게 낮아지는 것을 알 수 있다. 굴곡강도 역시 203, 163, 139 MPa 로 급격하게 낮아지므로 조성물의 흐름성, 제품의 성형성 역시 유의적으로 저하될 것으로 예상된다(실시예 1 내지 3).As disclosed in Patent Document 1, as a result of increasing the semi-graphene content in the composite material composition to 10, 20, or 30 wt%, the electromagnetic wave shielding effect increased to 18, 19, and 22 dB, while the tensile strength was 166, 116, 84 MPa It can be seen that there is a sharp decrease in Since the flexural strength is also sharply lowered to 203, 163, and 139 MPa, it is expected that the flowability of the composition and the moldability of the product will also be significantly reduced (Examples 1 to 3).

특허문헌 1: 대한민국 등록특허공보 제10-1579522호Patent Document 1: Republic of Korea Patent Publication No. 10-1579522

본 발명은 전도성 필러 함량의 증가 없이 전자파 차폐 기능이 우수한 조성물을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a composition having an excellent electromagnetic wave shielding function without increasing the content of the conductive filler.

본 발명은 전자파 차폐 기능이 우수하면서 동시에 기계적 물성, 흐름성, 성형성이 우수한 조성물을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a composition having excellent electromagnetic wave shielding function and excellent mechanical properties, flowability, and moldability.

본 발명은 자동차 전장부품, 전기전자 부품용 하우징 등에 사용할 수 있으며 특히 LDM(LED Driving Module) 하우징에 효과적으로 사용할 수 있는 전자파 차폐 기능이 우수한 조성물을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a composition having an excellent electromagnetic wave shielding function, which can be used for automotive electrical components, housings for electrical and electronic components, and in particular, can be effectively used for LDM (LED Driving Module) housings.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 열가소성 플라스틱 67.2 내지 75.2 중량% 및 전도성 필러(conductive filler) 24.0 내지 32.0 중량% 를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention may contain 67.2 to 75.2% by weight of a thermoplastic plastic and 24.0 to 32.0% by weight of a conductive filler.

바람직하게는, 전도성 필러는 카본파이버 20.0 내지 25.0 중량% 를 포함할 수 있다. Preferably, the conductive filler may include 20.0 to 25.0 wt% of carbon fiber.

바람직하게는, 전도성 필러는 카본파이버 25.0 중량% 를 포함할 수 있다.Preferably, the conductive filler may include 25.0 wt% of carbon fiber.

바람직하게는, 전도성 필러는 COOH 관능화된 그래핀나노플레이트(GNP) 3.0 내지 6.0 중량% 를 포함할 수 있다.Preferably, the conductive filler may include 3.0 to 6.0 wt% of COOH functionalized graphene nanoplates (GNP).

바람직하게는, 전도성 필러는 COOH 관능화된 그래핀나노플레이트(GNP) 6.0 중량% 를 포함할 수 있다.Preferably, the conductive filler may include 6.0 wt% of COOH functionalized graphene nanoplates (GNP).

바람직하게는, 열가소성 플라스틱은 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리아미드(PA), 폴리카보네이트(PC), 변성폴리페닐렌옥사이드(MPPO), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.Preferably, the thermoplastic plastic is polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polyamide (PA), polycarbonate (PC), modified polyphenylene oxide ( MPPO), polyphenylenesulfide (PPS), or mixtures thereof.

바람직하게는, 전도성 필러는 카본파이버, 카본블랙, 그래핀나노플레이트(GNP), COOH 관능화된 그래핀나노플레이트(GNP), 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.Preferably, the conductive filler may be selected from the group consisting of carbon fiber, carbon black, graphene nanoplates (GNP), COOH functionalized graphene nanoplates (GNP), or mixtures thereof.

본 발명은 전자파 차폐 기능을 갖는 복합소재 조성물을 포함하여 제조되는 성형체를 포함할 수 있다.The present invention may include a molded article prepared by including a composite material composition having an electromagnetic wave shielding function.

본 발명은 전도성 필러 함량의 증가 없이 전자파 차폐 기능이 우수한 조성물을 제공할 수 있다.The present invention can provide a composition having an excellent electromagnetic wave shielding function without increasing the content of the conductive filler.

본 발명은 전자파 차폐 기능이 우수하면서 동시에 기계적 물성, 흐름성, 성형성이 우수한 조성물을 제공할 수 있다.The present invention can provide a composition having excellent electromagnetic wave shielding function and excellent mechanical properties, flowability, and moldability at the same time.

본 발명은 자동차 전장부품, 전기전자 부품용 하우징 등에 사용할 수 있으며 특히 LDM(LED Driving Module) 하우징에 효과적으로 사용할 수 있는 전자파 차폐 기능이 우수한 조성물을 제공할 수 있다.The present invention can provide a composition having an excellent electromagnetic wave shielding function, which can be used for automobile electronic parts, housings for electric and electronic parts, and in particular can be effectively used for LED Driving Module (LDM) housings.

도 1은 그래핀나노플레이트(GNP)에 카르복실산(R-COOH)을 반응시켜 COOH 관능화된 GNP를 생성하는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1 내지 4의 결과로 나타난 전자파 차폐 효과를 비교한 그래프이다(가로축 주파수 단위: GHz, 세로축 전자파 차폐 효과 단위: dB).
1 is a schematic diagram of generating COOH-functionalized GNPs by reacting graphene nanoplates (GNPs) with carboxylic acids (R-COOH).
2 is a graph comparing the electromagnetic wave shielding effect shown as a result of Examples 1 to 4 of the present invention (a horizontal axis frequency unit: GHz, vertical axis electromagnetic wave shielding effect unit: dB).

첨부된 도면에 기재된 내용을 참조하여 이하 본 발명을 상세히 설명하며, 본 발명의 목적 및 효과는 하기 설명에 의하여 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으나 하기 설명만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 한편 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 구체적인 설명을 생략한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and the objects and effects of the present invention may be naturally understood or made clearer by the following description, but the objects and effects of the present invention are not limited only by the following description. . Meanwhile, in the description of the present invention, if it is determined that the description of the known technology related to the present invention may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명에서 사용하는 "성형체"는 전자파 차폐 기능이 우수하거나, 전자파 차폐 기능이 우수하면서 동시에 기계적 물성, 흐름성, 성형성이 우수한 조성물을 포함하여 제조되는 것으로서 펠렛(pellet), 필름(film), 시트(sheet) 형태 등 다양한 성형(가공) 형태를 포함할 수 있다.The "molded article" used in the present invention has excellent electromagnetic wave shielding function or is excellent in electromagnetic wave shielding function and at the same time is manufactured including a composition excellent in mechanical properties, flowability, and moldability, such as pellets, films, It may include various molding (processing) forms, such as a sheet form.

특허문헌 1에 개시된 최상의 실시예(실시예 7)를 통하여 구성된 복합소재 조성물은, 열가소성 플라스틱에 전도성 필러를 45 중량% 첨가한 것으로서 전자파 차폐 효과는 55 dB 을 달성하였다. 그러나 높은 전도성 필러 함량으로 인하여 인장강도가 82 MPa 에 불과하는 등 불량한 기계적 물성, 흐름성, 성형성을 가지므로 다양한 산업에 적용하기 어려우며 특히 높은 수준의 기계적 물성이 요구되는 자동차 산업에 적용하기는 무리가 있다. 한편 전도성 필러 함량을 40 중량% 로 상대적으로 낮춘 실시예(실시예 1)에서는 인장강도가 166 MPa 로 우수하지만 전자파 차폐 효과는 18 dB 로서 불량하므로 여전히 시장성이 낮다. 즉, 금속을 대체할 수 있으면서 다양한 산업에 적용가능한 전자파 차폐 목적의 복합소재 조성물을 개발하는데 가장 어려운 점은 전도성 필러의 함량을 최대한 낮추면서 (즉, 열가소성 플라스틱의 함량을 낮추지 않으면서) 우수한 수준의 전자파 차폐 효과를 갖게 하는 것이다.In the composite material composition constructed through the best embodiment (Example 7) disclosed in Patent Document 1, 45% by weight of the conductive filler was added to the thermoplastic plastic, and the electromagnetic wave shielding effect was 55 dB. However, due to the high conductive filler content, it has poor mechanical properties, flowability, and formability, such as tensile strength of only 82 MPa, making it difficult to apply to various industries, and especially difficult to apply to the automobile industry requiring high level of mechanical properties. there is On the other hand, in the embodiment (Example 1) in which the conductive filler content was relatively lowered to 40 wt%, the tensile strength was excellent as 166 MPa, but the electromagnetic wave shielding effect was poor as 18 dB, so the marketability is still low. In other words, the most difficult thing in developing a composite material composition for electromagnetic wave shielding that can be used to replace metals and which can be applied to various industries is that the content of conductive fillers is reduced as much as possible (that is, without lowering the content of thermoplastics) and excellent levels of to have an electromagnetic wave shielding effect.

본 발명은 이러한 난점을 해결하기 위하여 전도성 필러에 포함되는 카본계열 소재를 특정 및 선택하는데 연구를 집중하였으며, 특히 저함량의 사용에도 열가소성 플라스틱 내에서 높은 분산성을 얻을 수 있는 COOH 관능화된 그래핀나노플레이트(GNP)를 특정 및 선택하는데 연구를 집중하였다. 이하에서 상세히 설명한다.In order to solve these difficulties, the present invention has focused research on specifying and selecting carbon-based materials included in the conductive filler, and in particular, COOH-functionalized graphene nanoparticles that can obtain high dispersibility in thermoplastics even when using a low content. The study focused on characterizing and selecting plates (GNPs). It will be described in detail below.

본 발명의 조성물을 구성하는 열가소성 플라스틱은 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리아미드(PA), 폴리카보네이트(PC), 변성폴리페닐렌옥사이드(MPPO), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.The thermoplastic plastic constituting the composition of the present invention is polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polyamide (PA), polycarbonate (PC), modified polyphenyl It may be selected from the group consisting of renoxide (MPPO), polyphenylenesulfide (PPS), or mixtures thereof.

폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)는 고분자 주쇄에 에스테르 결합을 함유한 것으로서, 강성, 인성, 내마모성, 내약품성, 내유성, 및 성형성이 우수하여 자동차 부품에 많이 사용되고 있으며, 특히 내열성 및 비흡습성이 뛰어나 자동차 램프류 주변 부품에 많이 사용된다. PBT는 평균분자량이 10,000 내지 200,000 g/mol, 바람직하게는 15,000 내지 35,000 g/mol 인 것을 사용할 수 있다. 상기 범위 내에서 기계적 물성, 흐름성, 성형성 모두 우수한 장점이 있다.Polybutylene terephthalate (PBT) contains an ester bond in the polymer main chain, and is widely used in automobile parts due to its excellent rigidity, toughness, abrasion resistance, chemical resistance, oil resistance, and moldability. It is widely used for parts around automobile lamps. PBT may have an average molecular weight of 10,000 to 200,000 g/mol, preferably 15,000 to 35,000 g/mol. Within the above range, mechanical properties, flow properties, and moldability are all excellent.

본 발명의 조성물을 구성하는 전도성 필러는 카본파이버, 카본블랙, 그래핀나노플레이트(GNP), COOH 관능화된 그래핀나노플레이트(GNP), 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.The conductive filler constituting the composition of the present invention may be selected from the group consisting of carbon fibers, carbon black, graphene nanoplates (GNP), COOH functionalized graphene nanoplates (GNP), or mixtures thereof.

카본파이버는 피치, 레이온, 또는 폴리아크릴로니트릴(PAN) 계로 제조된 것을 사용할 수 있다. 카본파이버는 탄소 함량이 90 중량% 이상이고 평균 길이가 5 내지 7 mm 인 것이 바람직한데, 평균 길이가 5 mm 미만인 경우 기계적 물성이 크게 저하되고, 7 mm 초과인 경우 소재 간 분산이 불리해져 제품 성형성이 저하된다. 본 발명은 특히 카본파이버 표면에 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지 또는 폴리아미드 수지로 코팅된 촙 카본파이버(chopped Carbon Fiber)를 사용할 수 있는데, 다른 고분자 수지로 코팅되면 카본파이버와 수지 간의 접착력이 떨어져 카본파이버의 고른 분산을 유도하지 못하므로 복합소재 조성물의 물성을 저하시키는 요인이 될 수 있다. 카본파이버는 20 내지 25 중량% 일 수 있으며, 상기 범위 내에서 우수한 전자파 차폐 기능, 기계적 물성, 흐름성, 및 제품 성형성을 동시에 얻을 수 있다.As the carbon fiber, one made of pitch, rayon, or polyacrylonitrile (PAN) may be used. The carbon fiber preferably has a carbon content of 90% by weight or more and an average length of 5 to 7 mm. When the average length is less than 5 mm, mechanical properties are greatly reduced, and when it exceeds 7 mm, dispersion between materials becomes unfavorable, resulting in product molding sex is lowered In the present invention, in particular, chopped carbon fiber coated with an epoxy resin, a polyurethane resin, or a polyamide resin on the surface of the carbon fiber may be used. When coated with another polymer resin, the adhesion between the carbon fiber and the resin decreases, so that the carbon fiber Since it cannot induce even dispersion of the composite material, it may be a factor to deteriorate the physical properties of the composite material composition. The carbon fiber may be 20 to 25 wt%, and excellent electromagnetic wave shielding function, mechanical properties, flowability, and product formability can be obtained simultaneously within the above range.

카본블랙은 구형입자로 된 것으로 특별히 한정할 필요는 없고 퍼니스 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙 등 일반적으로 상업화된 제품이라면 어느 것이든 사용할 수 있다. 카본블랙은 전기전도도를 가지므로 일반적으로 전자파 차폐 기능을 부여하기 위해 열가소성 플라스틱에 첨가되는데, 비표면적이 커서 열가소성 플라스틱과의 결합 면적이 높은 제품을 선택하는 것이 바람직하다.Carbon black is made of spherical particles and does not need to be particularly limited, and any commercially available products such as furnace black, acetylene black, and Ketjen black can be used. Since carbon black has electrical conductivity, it is generally added to thermoplastic plastics to provide an electromagnetic wave shielding function. It is preferable to select a product with a high bonding area with the thermoplastic plastic because of its large specific surface area.

그래핀(Graphene)은 탄소 기반의 흑연(Graphite)을 원료로 한 물질로서 금속을 대체할 수 있는 꿈의 신소재로 각광받고 있는데 그래핀에 존재하는 sp2 혼성 오비탈이 이웃한 세 원자의 sp2 오비탈과 강력한 시그마 결합을 형성하여 이를 통해 전자의 자유로운 이동이 가능하기 때문이다. 그래핀나노플레이트(GNP; Graphene Nano Plate)는 그래핀이 5겹 이내로 결합되어 있는 형태로서 순수한 그래핀과 유사한 특성을 가지고 있어 전기전도적 및 열전도적 특성이 매우 우수하다. 그러나 GNP는 GNP 끼리 반데르발스힘(Van der walls force)이 작용하기 때문에 응집현상이 쉽게 일어나고, 그 자체로 매우 안정된 화학적 구조로서 다른 물질과 결합이 쉽지 않아 열가소성 플라스틱 내에서 분산이 어렵다. 이러한 불균일한 분산으로 인하여 복합소재 조성물의 기계적 물성 뿐만 아니라 흐름성, 성형성 또한 저하시킨다.Graphene is a material that uses carbon-based graphite as a raw material and is spotlighted as a dream new material that can replace metal. The sp 2 hybrid orbital present in graphene is the sp 2 orbital of three adjacent atoms. This is because the free movement of electrons is possible through the formation of a strong sigma bond with the Graphene Nano Plate (GNP) is a form in which graphene is combined within 5 layers, and has properties similar to pure graphene, and thus has very excellent electrical and thermal conductivity properties. However, GNPs easily agglomerate due to the action of Van der walls force between them, and as they have a very stable chemical structure, it is difficult to be dispersed in thermoplastics because it is not easy to combine with other materials. Due to this non-uniform dispersion, not only the mechanical properties of the composite material composition, but also the flowability and moldability are reduced.

COOH 관능화된 그래핀나노플레이트(GNP)는 일반적인 GNP에 카르복실기(-COOH)를 화학적으로 결합시킨 것으로, GNP의 카르복실기가 극성을 띄어 역시 극성을 가지는 열가소성 플라스틱과 결합하기 용이하므로 열가소성 플라스틱 내에서 GNP가 고르게 분산될 수 있도록 유도한다. 따라서, COOH 관능화된 GNP는 일반적인 GNP 대비 복합소재 조성물 내 고른 분산으로 인하여 전기전도도 뿐만 아니라 기계적 물성, 흐름성, 성형성 또한 향상시킨다. COOH 관능화된 GNP는 3 내지 6 중량% 일 수 있고, 3 중량% 미만이면 첨가에 따른 전자파 차폐 기능 개선 효과가 미미하고, 6 중량% 초과하면 복합소재 조성물 내 전도성 필러의 분산성이 저하되어 기계적 물성, 흐름성, 성형성이 저하된다.COOH-functionalized graphene nanoplates (GNP) are chemically bonded to a carboxyl group (-COOH) to general GNP, and since the carboxyl group of GNP is polar, it is easy to combine with a thermoplastic plastic having a polarity. to be evenly distributed. Therefore, COOH-functionalized GNP improves not only electrical conductivity but also mechanical properties, flowability, and moldability due to uniform dispersion in the composite material composition compared to general GNP. The COOH-functionalized GNP may be 3 to 6 wt%, and if it is less than 3 wt%, the effect of improving the electromagnetic wave shielding function according to the addition is insignificant, and if it exceeds 6 wt%, the dispersibility of the conductive filler in the composite material composition is lowered, so that the mechanical Physical properties, flowability, and moldability are deteriorated.

본 발명의 조성물은 다양한 첨가제, 예컨대 산화방지제, 윤활제, 상용화제, 착색제, 이형제, 난연제, 가소제, 산화방지제 등을 더 포함할 수 있으며 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 첨가제의 사용량은 원하는 최종 용도 및 특성에 따라 적절하게 조정할 수 있다. 본 발명의 실시예는 사출공정 또는 압출공정 과정에서 복합소재 조성물의 고온에 의한 열노화 방지 및 장기내열성을 확보하기 위하여 산화방지제를 포함하였고, 혼화성을 높이기 위하여 윤활제를 포함하였다.The composition of the present invention may further include various additives, such as antioxidants, lubricants, compatibilizers, colorants, release agents, flame retardants, plasticizers, antioxidants, and the like, and these may be used alone or in combination of two or more. The amount of the additive used can be appropriately adjusted according to the desired end use and properties. In an embodiment of the present invention, antioxidants were included in order to prevent thermal aging due to high temperature and to secure long-term heat resistance of the composite material composition in the injection process or extrusion process, and a lubricant was included to increase miscibility.

본 발명의 실시예의 원재료는 다음의 것들을 사용하였다.As raw materials of Examples of the present invention, the following were used.

1) PBT: BLUESTAR 사의 PBT 1100 1) PBT: BLUESTAR's PBT 1100

2) 카본파이버: Mitsubishi Rayon 사의 TR06Q (에폭시 수지로 사이징된 길이 6 mm 촙 카본파이버)2) Carbon fiber: TR06Q from Mitsubishi Rayon (6 mm length chopped carbon fiber sized with epoxy resin)

3) 카본블랙: Unipetrol 사의 Chezacarb AC-80 (평균입경: 40 nm, 질소흡착비표면적 800 m2/g)3) Carbon black: Unipetrol's Chezacarb AC-80 (average particle diameter: 40 nm, nitrogen adsorption specific surface area 800 m 2 /g)

4) COOH 관능화된 GNP: AD Nano Technologies 사의 ADG-COOH (두께: 2 내지 5 nm, 표면적: 250 m2/g 이하)4) COOH functionalized GNP: ADG-COOH from AD Nano Technologies (thickness: 2 to 5 nm, surface area: 250 m 2 /g or less)

5) GNP: AD Nano Technologies 사의 AD-GNP (두께: 2 내지 5 nm, 표면적: 250 m2/g 이하)5) GNP: AD-GNP of AD Nano Technologies (thickness: 2 to 5 nm, surface area: 250 m 2 /g or less)

6) 산화방지제: CIBA chemical 사의 IRGANOX10106) Antioxidant: IRGANOX1010 from CIBA chemical

7) 윤활제: 신원화학 사의 Hi-Lube7) Lubricant: Shinwon Chemical's Hi-Lube

본 발명의 실시예의 결과 데이터는 다음을 기준으로 평가 및 기록하였다.Results data of Examples of the present invention were evaluated and recorded based on the following.

1) 밀도: ASTM D792에 의해 평가하였으며, 단위는 g/cm2 이다.1) Density: It was evaluated according to ASTM D792, and the unit is g/cm 2 .

2) 인장강도: ASTM D638에 의해 평가하였으며(5 mm/min 조건), 단위는 MPa 이다.2) Tensile strength: It was evaluated according to ASTM D638 (5 mm/min condition), and the unit is MPa.

3) 전자파 차폐 효과: ASTM D4935에 의해 평가하였으며(주파수 1 GHz 조건), 단위는 dB 이다.3) Electromagnetic wave shielding effect: Evaluated according to ASTM D4935 (frequency of 1 GHz condition), and the unit is dB.

4) 용융지수: ASTM D1238에 의해 평가하였으며(275℃/5kg 조건), 단위는 g/10min 이다.4) Melt index: evaluated by ASTM D1238 (275°C/5kg condition), and the unit is g/10min.

5) 성형성: 압출 또는 사출 제품의 성형 또는 미성형 여부로 정성적으로 평가하였다.5) Moldability: Qualitatively evaluated whether the extrusion or injection product was molded or not molded.

본 발명의 조성물의 개선된 효과를 평가하기 위하여 다음을 검토하였다.In order to evaluate the improved effect of the composition of the present invention, the following was reviewed.

PBT, 카본파이버, 카본블랙, COOH 관능화된 GNP, 산화방지제, 및 윤활제를 하기 각각의 함량으로 혼합하였다. 구체적으로 이축 압출기(L/D=44, Φ=32mm)를 260℃로 가열하였다. 이후에 압출기의 앞단에 위치하는 1차 원료 투입구에 PBT 75.2 중량%, 산화방지제 0.5 중량%, 윤활제 0.3 중량% 를 투입하였다. 이후에 이축 압출기 중간에 위치하는 2차 투입구에 카본블랙 1.0 중량%, COOH 관능화된 GNP 3.0 중량% 를 사이드 피더를 통해 투입하였다. 이후에 이축 압출기 끝단에 위치하는 3차 투입구에 카본파이버 20.0 중량% 를 사이드 피더를 통해 투입하였다. 상기 공정 전반에 걸쳐 투입된 소재를 열용융 혼련시켜 복합소재 조성물을 제조하였다. 이를 열풍 건조기에서 90℃, 4시간 동안 건조하였다. 건조된 펠렛 형태의 조성물을 110t 사출기를 이용하여 사출온도 280℃에서 측정 및 평가를 위한 시편을 제조하였다. 이 시편을 23℃, 상대습도 50% 조건에서 48시간 방치한 후 상기 방법으로 평가 및 기록하였으며, 그 결과는 표 1에 나타내었다.PBT, carbon fiber, carbon black, COOH functionalized GNP, antioxidant, and lubricant were mixed in each of the following amounts. Specifically, a twin-screw extruder (L/D=44, Φ=32mm) was heated to 260°C. Thereafter, 75.2 wt% of PBT, 0.5 wt% of antioxidant, and 0.3 wt% of lubricant were added to the primary raw material inlet located at the front end of the extruder. Thereafter, 1.0 wt% of carbon black and 3.0 wt% of COOH-functionalized GNP were added to the secondary inlet located in the middle of the twin-screw extruder through a side feeder. Thereafter, 20.0 wt% of carbon fiber was added through a side feeder into the third inlet located at the end of the twin-screw extruder. A composite material composition was prepared by hot-melting and kneading the input material throughout the process. This was dried in a hot air dryer at 90° C. for 4 hours. Specimens for measurement and evaluation of the composition in the form of dried pellets were prepared at an injection temperature of 280°C using a 110t injection machine. After the specimen was left at 23° C. and 50% relative humidity for 48 hours, it was evaluated and recorded by the above method, and the results are shown in Table 1.

상기 1차 원료 투입구에 PBT 72.2 중량%, 산화방지제 0.5 중량%, 윤활제 0.3 중량% 를, 상기 2차 투입구에 카본블랙 1.0 중량%, COOH 관능화된 GNP 6.0 중량% 를, 상기 3차 투입구에 카본파이버 20.0 중량% 를 투입한 것을 제외하고는 모두 동일한 과정으로 시험, 평가, 및 기록하였다.72.2% by weight of PBT, 0.5% by weight of antioxidant, 0.3% by weight of lubricant in the first raw material inlet, 1.0% by weight of carbon black, 6.0% by weight of COOH functionalized GNP in the second inlet, and carbon in the third inlet All were tested, evaluated, and recorded in the same manner except that 20.0 wt% of fiber was added.

상기 1차 원료 투입구에 PBT 70.2 중량%, 산화방지제 0.5 중량%, 윤활제 0.3 중량% 를, 상기 2차 투입구에 카본블랙 1.0 중량%, COOH 관능화된 GNP 3.0 중량% 를, 상기 3차 투입구에 카본파이버 25.0 중량% 를 투입한 것을 제외하고는 모두 동일한 과정으로 시험, 평가, 및 기록하였다.70.2% by weight of PBT, 0.5% by weight of antioxidant, 0.3% by weight of lubricant in the primary raw material inlet, 1.0% by weight of carbon black, 3.0% by weight of COOH functionalized GNP in the secondary inlet, and carbon in the third inlet All were tested, evaluated, and recorded in the same manner except that 25.0 wt % of the fiber was added.

상기 1차 원료 투입구에 PBT 67.2 중량%, 산화방지제 0.5 중량%, 윤활제 0.3 중량% 를, 상기 2차 투입구에 카본블랙 1.0 중량%, COOH 관능화된 GNP 6.0 중량% 를, 상기 3차 투입구에 카본파이버 25.0 중량% 를 투입한 것을 제외하고는 모두 동일한 과정으로 시험, 평가, 및 기록하였다.67.2% by weight of PBT, 0.5% by weight of antioxidant, 0.3% by weight of lubricant in the first raw material inlet, 1.0% by weight of carbon black, 6.0% by weight of COOH functionalized GNP in the second inlet, and carbon in the third inlet All were tested, evaluated, and recorded in the same manner except that 25.0 wt % of the fiber was added.

한편 본 발명의 조성물의 개선된 효과를 비교하기 위하여 다음을 검토하였다.Meanwhile, in order to compare the improved effect of the composition of the present invention, the following was reviewed.

[[ 비교예Comparative example 1 내지 8] 1 to 8]

PBT, 카본파이버, 카본블랙, COOH 관능화된 GNP, 산화방지제, 및 윤활제를 하기 표 2 및 3에 나타난 각각의 함량으로 혼합하였다. 구체적으로 이축 압출기(L/D=44, Φ=32mm)를 260℃로 가열하였다. 이후에 압출기의 앞단에 위치하는 1차 원료 투입구에 PBT 62.2 내지 80.2 중량%, 산화방지제 0.5 중량%, 윤활제 0.3 중량% 를 투입하였다. 이후에 이축 압출기 중간에 위치하는 2차 투입구에 카본블랙 1.0 중량%, COOH 관능화된 GNP 0.0 내지 9.0 중량% 를 사이드 피더를 통해 투입하였다. 이후에 이축 압출기 끝단에 위치하는 3차 투입구에 카본파이버 15 내지 30.0 중량% 를 사이드 피더를 통해 투입하였다. 상기 공정 전반에 걸쳐 투입된 소재를 열용융 혼련시켜 복합소재 조성물을 제조하였다. 이를 열풍 건조기에서 90℃, 4시간 동안 건조하였다. 건조된 펠렛 형태의 조성물을 110t 사출기를 이용하여 사출온도 280℃에서 측정 및 평가를 위한 시편을 제조하였다. 이 시편을 23℃, 상대습도 50% 조건에서 48시간 방치한 후 상기 방법으로 평가 및 기록하였으며, 그 결과는 표 2 및 3에 나타내었다.PBT, carbon fiber, carbon black, COOH functionalized GNP, antioxidant, and lubricant were mixed in the respective amounts shown in Tables 2 and 3 below. Specifically, a twin-screw extruder (L/D=44, Φ=32mm) was heated to 260°C. Thereafter, 62.2 to 80.2 wt% of PBT, 0.5 wt% of antioxidant, and 0.3 wt% of lubricant were added to the primary raw material inlet located at the front end of the extruder. Thereafter, 1.0 wt% of carbon black and 0.0 to 9.0 wt% of COOH-functionalized GNP were added to the secondary inlet located in the middle of the twin-screw extruder through a side feeder. Thereafter, 15 to 30.0 wt % of carbon fiber was added through the side feeder to the third inlet located at the end of the twin screw extruder. A composite material composition was prepared by hot-melting and kneading the input material throughout the process. This was dried in a hot air dryer at 90° C. for 4 hours. Specimens for measurement and evaluation of the composition in the form of dried pellets were prepared at an injection temperature of 280°C using a 110t injection machine. This specimen was left for 48 hours at 23° C. and 50% relative humidity, and then evaluated and recorded by the above method, and the results are shown in Tables 2 and 3.

이는 실시예 1 내지 4와 비교하여, PBT, COOH 관능화된 GNP, 카본파이버의 함량을 각각 변화시킨 경우를 비교 평가하기 위함이다.This is to compare and evaluate the cases in which the contents of PBT, COOH-functionalized GNP, and carbon fiber were changed, respectively, compared with Examples 1 to 4.

[[ 비교예Comparative example 9] 9]

상기 1차 원료 투입구에 PBT 75.2 중량%, 산화방지제 0.5 중량%, 윤활제 0.3 중량% 를, 상기 2차 투입구에 카본블랙 1.0 중량%, GNP 3.0 중량% 를, 상기 3차 투입구에 카본파이버 20.0 중량% 를 투입한 것을 제외하고는 모두 동일한 과정으로 시험, 평가, 및 기록하였으며, 그 결과는 표 4에 나타내었다.75.2 wt% of PBT, 0.5 wt% of antioxidant, 0.3 wt% of lubricant in the first raw material inlet, 1.0 wt% of carbon black, 3.0 wt% of GNP in the second inlet, and 20.0 wt% of carbon fiber in the third inlet All tests, evaluations, and records were performed in the same manner except for the input, and the results are shown in Table 4.

이는 실시예 1과 비교하여, COOH 관능화된 GNP 대신 동일한 함량의 일반적인 GNP를 투입한 경우를 평가하기 위함이다.This is to evaluate the case of inputting the same amount of general GNP instead of COOH-functionalized GNP as compared with Example 1.

상기 실시예 및 비교예의 결과 데이터를 다음 표 1 내지 4에 나타내었다.Results data of the Examples and Comparative Examples are shown in Tables 1 to 4 below.

성분비(중량%)Component ratio (wt%) 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 1. PBT1. PBT 75.275.2 72.272.2 70.270.2 67.267.2 2. 카본파이버2. Carbon Fiber 20.020.0 20.020.0 25.025.0 25.025.0 3. 카본블랙3. Carbon Black 1.01.0 1.01.0 1.01.0 1.01.0 4. COOH-GNP4. COOH-GNP 3.03.0 6.06.0 3.03.0 6.06.0 5. 산화방지제5. Antioxidants 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 6. 윤활제6. Lubricant 0.30.3 0.30.3 0.30.3 0.30.3 결과 데이터result data 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 1. 밀도1. Density 1.361.36 1.371.37 1.381.38 1.401.40 2. 인장강도2. Tensile strength 144144 141141 159159 154154 3. 전자파차폐율3. Electromagnetic wave shielding rate 4141 4747 4646 5454 4. 용융지수4. Melt index 3030 1919 2020 1111 5. 성형성5. Formability 양호Good 양호Good 양호Good 양호Good

성분비(중량%)Component ratio (wt%) 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 비교예 4Comparative Example 4 1. PBT1. PBT 78.278.2 69.269.2 73.273.2 64.264.2 2. 카본파이버2. Carbon Fiber 20.020.0 20.020.0 25.025.0 25.025.0 3. 카본블랙3. Carbon Black 1.01.0 1.01.0 1.01.0 1.01.0 4. COOH-GNP4. COOH-GNP 0.00.0 9.09.0 0.00.0 9.09.0 5. 산화방지제5. Antioxidants 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 6. 윤활제6. Lubricant 0.30.3 0.30.3 0.30.3 0.30.3 결과 데이터result data 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 비교예 4Comparative Example 4 1. 밀도1. Density 1.341.34 1.391.39 1.371.37 1.411.41 2. 인장강도2. Tensile strength 148148 135135 163163 150150 3. 전자파차폐율3. Electromagnetic wave shielding rate 3232 5656 3535 6060 4. 용융지수4. Melt index 4040 77 3131 22 5. 성형성5. Formability 양호Good 불량bad 양호Good 불량bad

성분비(중량%)Component ratio (wt%) 비교예 5Comparative Example 5 비교예 6Comparative Example 6 비교예 7Comparative Example 7 비교예 8Comparative Example 8 1. PBT1. PBT 80.280.2 65.265.2 77.277.2 62.262.2 2. 카본파이버2. Carbon Fiber 15.015.0 30.030.0 15.015.0 30.030.0 3. 카본블랙3. Carbon Black 1.01.0 1.01.0 1.01.0 1.01.0 4. COOH-GNP4. COOH-GNP 3.03.0 3.03.0 6.06.0 6.06.0 5. 산화방지제5. Antioxidants 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 6. 윤활제6. Lubricant 0.30.3 0.30.3 0.30.3 0.30.3 결과 데이터result data 비교예 5Comparative Example 5 비교예 6Comparative Example 6 비교예 7Comparative Example 7 비교예 8Comparative Example 8 1. 밀도1. Density 1.331.33 1.411.41 1.351.35 1.421.42 2. 인장강도2. Tensile strength 125125 177177 126126 171171 3. 전자파차폐율3. Electromagnetic wave shielding rate 3737 5252 4343 5858 4. 용융지수4. Melt index 3737 88 2626 44 5. 성형성5. Formability 양호Good 불량bad 양호Good 불량bad

성분비(중량%)Component ratio (wt%) 비교예 9Comparative Example 9 1. PBT1. PBT 75.275.2 2. 카본파이버2. Carbon Fiber 20.020.0 3. 카본블랙3. Carbon Black 1.01.0 4. GNP4. GNP 3.03.0 5. 산화방지제5. Antioxidants 0.50.5 6. 윤활제6. Lubricant 0.30.3 결과 데이터result data 비교예 9Comparative Example 9 1. 밀도1. Density 1.361.36 2. 인장강도2. Tensile strength 135135 3. 전자파차폐율3. Electromagnetic wave shielding rate 3737 4. 용융지수4. Melt index 1919 5. 성형성5. Formability 양호Good

본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 조성물은 ASTM D792에 의해 밀도 1.4 g/cm2 이하이고, ASTM D638에 의해 인장강도 140 MPa 이상이고, ASTM D4935에 의해 전자파차폐 효율 40dB 이상이고, ASTM D1238에 의해 용융지수 10 g/10min 이상이고, 이에 따라 압출 또는 사출 성형성이 양호할 수 있다.In order to achieve the object of the present invention, the composition of the present invention has a density of 1.4 g/cm 2 or less according to ASTM D792, a tensile strength of 140 MPa or more according to ASTM D638, and an electromagnetic wave shielding efficiency of 40 dB or more according to ASTM D4935, ASTM D1238 melt index of 10 g/10 min or more, and thus extrusion or injection moldability may be good.

표 1의 결과 데이터를 살펴보면, 본 발명의 실시예 1 내지 4의 복합소재 조성물은 상기 요건을 모두 만족함을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예 1 내지 4의 복합소재 조성물은 금속보다 밀도가 낮아 경량화할 수 있고, 금속 수준의 높은 전자파 차폐 효과를 얻을 수 있으며, 동시에 인장강도(기계적 물성)가 우수하고 용융지수 또한 양호하여 다양한 형태의 압출 또는 사출 성형이 가능하여 금속보다 가공성이 높을 수 있다. 이러한 결과는 오직 전자파 차폐 효과를 높이는 것에만 집중한 특허문헌 1 뿐만 아니라 기존의 금속 대체용 전자파 차폐 목적 복합소재와는 그 목적, 구성, 효과가 현저하게 다른 것이다.Looking at the result data in Table 1, it can be seen that the composite material compositions of Examples 1 to 4 of the present invention satisfy all of the above requirements. That is, the composite material compositions of Examples 1 to 4 of the present invention have a lower density than metal, so they can be lightweight, and can obtain a high electromagnetic wave shielding effect at the metal level, and at the same time have excellent tensile strength (mechanical properties) and melt index. Because it is good, various types of extrusion or injection molding are possible, so the workability may be higher than that of metal. These results show that the purpose, configuration, and effect are remarkably different from Patent Document 1, which focuses only on enhancing the electromagnetic shielding effect, as well as the existing composite material for electromagnetic shielding for metal replacement.

구체적으로 살펴본다. 본 발명의 실시예 4 는 열가소성 플라스틱에 첨가된 전도성 필러의 함량이 32 중량% 로서 특허문헌 1의 최상의 실시예로 개시된 45 중량% 보다 무려 13 중량% 낮지만, 전자파 차폐 효과는 54 dB 로서 55 dB 와 거의 동일한 수준이다. 그러나 인장강도는 154 MPa 로서 82 MPa 의 거의 2배가 높고, (특허문헌 1에서의 낮은 굴곡강도를 감안하면) 흐름성 및 성형성 역시 유의하게 높을 것이 예상되므로 결국 본 발명의 실시예는 특허문헌 1의 실시예보다 매우 높은 시장성을 가지고 있음을 알 수 있다. 또한 본 발명의 비교예 4 는 전도성 필러 함량을 35 중량% 로 높여 첨가하면 (여전히 특허문헌 1에 비해 무려 10 중량% 낮음에도 불구하고) 전자파 차폐 효과가 60 dB 에 이르러 이 수치만 보면 특허문헌 1을 오히려 능가하는 것을 알 수 있다.Let's look at it in detail. In Example 4 of the present invention, the content of the conductive filler added to the thermoplastic is 32 wt%, which is 13 wt% lower than the 45 wt% disclosed as the best example of Patent Document 1, but the electromagnetic wave shielding effect is 54 dB, 55 dB is at almost the same level as However, the tensile strength is 154 MPa, which is almost twice as high as that of 82 MPa, and flowability and formability are also expected to be significantly high (taking into account the low flexural strength in Patent Document 1). It can be seen that it has a very high marketability than the example of In addition, in Comparative Example 4 of the present invention, when the conductive filler content is increased to 35% by weight (even though it is still a whopping 10% by weight compared to Patent Document 1), the electromagnetic wave shielding effect reaches 60 dB. It can be seen that rather outperform

본 발명의 실시예 1 내지 4에서 열가소성 플라스틱에 첨가된 전도성 필러 함량은 24.0 내지 32.0 중량% 이다. 그리고 본 발명의 비교예 1 내지 9에서 첨가된 전도성 필러 함량은 19.0 내지 37.0 중량% 이다. 구체적으로 전도성 필러 중 카본파이버 또는 COOH 관능화된 GNP 함량을 적절히 변화시켜 본 발명에 적합한 복합소재 조성물의 요건을 만족하는지 검토하였다.In Examples 1 to 4 of the present invention, the content of the conductive filler added to the thermoplastic plastic is 24.0 to 32.0% by weight. And the content of the conductive filler added in Comparative Examples 1 to 9 of the present invention is 19.0 to 37.0 wt%. Specifically, it was examined whether the requirements of the composite material composition suitable for the present invention were satisfied by appropriately changing the carbon fiber or COOH-functionalized GNP content in the conductive filler.

먼저 본 발명의 복합소재 조성물 중 카본파이버의 함량이 30.0 중량% 이상이면 전자파 차폐 효과는 50 dB 이상으로 매우 높은 반면, 용융지수가 10 g/10min 미만으로 성형성이 불량하여 시장성이 낮다. 한편 카본파이버의 함량이 15.0 중량% 이하이면 용융지수가 높아 성형성이 양호한 반면, 전자파 차폐 효과 및 인장강도 수준은 높지 않음을 알 수 있다(비교예 5 내지 8). 따라서 본 발명의 복합소재 조성물 중 카본파이버의 함량의 적절한 범위는 20.0 내지 25.0 중량% 임을 도출할 수 있다.First, if the content of carbon fiber in the composite material composition of the present invention is 30.0% by weight or more, the electromagnetic wave shielding effect is very high at 50 dB or more, whereas the melt index is less than 10 g/10min and the moldability is poor, so the marketability is low. On the other hand, when the carbon fiber content is 15.0 wt% or less, it can be seen that the melt index is high and the moldability is good, but the electromagnetic wave shielding effect and the tensile strength level are not high (Comparative Examples 5 to 8). Therefore, it can be derived that the appropriate range of the carbon fiber content in the composite material composition of the present invention is 20.0 to 25.0 wt%.

다음으로 본 발명의 복합소재 조성물 중 COOH 관능화된 GNP의 함량이 9.0 중량% 이상이면 전자파 차폐 효과는 50 dB 이상으로 매우 높은 반면, 용융지수가 10 g/10min 미만으로 성형성이 불량하여 역시 시장성이 낮다. 한편 COOH 관능화된 GNP의 함량이 0.0 중량% 이면 용융지수가 높아 성형성이 양호한 반면, 전자파 차폐 효과 수준은 높지 않음을 알 수 있다(비교예 1 내지 4). 따라서 본 발명의 복합소재 조성물 중 COOH 관능화된 GNP의 함량의 적절한 범위는 3.0 내지 6.0 중량% 임을 도출할 수 있다.Next, when the content of COOH-functionalized GNP in the composite material composition of the present invention is 9.0% by weight or more, the electromagnetic wave shielding effect is very high as 50 dB or more, while the melt index is less than 10 g/10min and the moldability is poor, so it is also marketable this is low On the other hand, when the content of the COOH-functionalized GNP is 0.0 wt%, it can be seen that the melt index is high and the moldability is good, but the level of the electromagnetic wave shielding effect is not high (Comparative Examples 1 to 4). Therefore, it can be derived that the appropriate range of the content of the COOH functionalized GNP in the composite material composition of the present invention is 3.0 to 6.0% by weight.

또한 본 발명의 복합소재 조성물 중 COOH 관능화된 GNP 대신 일반적인 GNP를 동일한 함량으로 첨가하는 경우 인장강도, 전자파 차폐 효과, 용융지수 모두 낮아진 것을 알 수 있다(비교예 9). 그 이유는 일반적인 GNP를 사용하는 경우 이들 사이에 작용하는 반데르발스힘 및 안정된 구조 때문에 열가소성 플라스틱 내에서 분산시키기가 쉽지 않은데, COOH 관능화된 GNP를 사용하면 극성을 띄는 카르복실기가 열가소성 플라스틱 내 결합하여 고른 분산을 유도하기 때문이다. 따라서 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 일반적인 GNP 대비 높은 기계적 물성(인장강도), 전자파 차폐 효과, 흐름성 및 성형성(용융지수)을 달성할 수 있는 COOH 관능화된 GNP를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, it can be seen that the tensile strength, the electromagnetic wave shielding effect, and the melt index were all lowered when the same amount of general GNP was added instead of the COOH-functionalized GNP in the composite material composition of the present invention (Comparative Example 9). The reason is that when using general GNPs, it is difficult to disperse them in thermoplastics due to the van der Waals force and stable structure between them. When using COOH-functionalized GNPs, polar carboxyl groups are combined in the thermoplastic. This is because it induces even dispersion. Therefore, in order to achieve the object of the present invention, it is preferable to use a COOH-functionalized GNP that can achieve high mechanical properties (tensile strength), electromagnetic wave shielding effect, flowability and moldability (melt index) compared to general GNP.

본 발명은 열가소성 플라스틱 내 첨가되는 전도성 필러의 전자파 차폐 기능을 극대화하여 보다 적은 함량으로 여타 소재 대비 동등 이상의 효과를 달성하기 위하여 특히 COOH 관능화된 GNP를 사용하였다. 본 발명은 특허문헌 1 대비 적은 양의 전도성 필러를 첨가하여 동등한 전자파 차폐 효과를 구현함으로써 기계적 물성 저하는 최소화하고 제품 제조시 흐름성 및 성형성을 향상시켰다. 또한 본 발명은 특허문헌 1에 개시된 최상의 복합소재 조성물보다 더 높은 전자파 차폐 기능을 갖는 조성물을 개시하고 있고, 이 조성물은 여전히 특허문헌 1 대비 적은 양의 전도성 필러를 첨가한 것으로서 특허문헌 1과 동일한 함량의 전도성 필러를 적용 했을 때에는 그보다 훨씬 높은 전자파 차폐 기능을 달성할 수 있다는 것도 보여준다.In the present invention, COOH-functionalized GNP was used in particular to maximize the electromagnetic wave shielding function of the conductive filler added in the thermoplastic plastic to achieve an effect equal to or greater than that of other materials with a smaller content. The present invention minimizes deterioration of mechanical properties by adding a small amount of conductive filler compared to Patent Document 1 to achieve an equivalent electromagnetic wave shielding effect, and improves flowability and moldability during product manufacturing. In addition, the present invention discloses a composition having a higher electromagnetic wave shielding function than the best composite material composition disclosed in Patent Document 1, and the composition is still the same content as in Patent Document 1 as a conductive filler added in a small amount compared to Patent Document 1 It also shows that a much higher electromagnetic wave shielding function can be achieved when applying a conductive filler of

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정하여 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위, 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.Although the present invention has been described in detail through representative embodiments above, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that various modifications are possible within the limits without departing from the scope of the present invention with respect to the above embodiments. . Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above embodiments, but should be defined by all changes or modifications derived from the following claims, claims and equivalent concepts.

Claims (6)

전자파 차폐 기능을 갖는 복합소재 조성물에 있어서,
열가소성 플라스틱 67.2 내지 75.2 중량%; 및
전도성 필러(conductive filler) 24.0내지 32.0 중량%를 포함하고;
상기 전도성 필러는 COOH 관능화된 그래핀나노플레이트(GNP)를 포함하되, 상기 COOH 관능화된 그래핀나노플레이트(GNP)는 전체 복합소재 조성물 중 3.0 내지 6.0 중량%인 것을 특징으로 하는,
전자파 차폐 기능을 갖는 복합소재 조성물
In the composite material composition having an electromagnetic wave shielding function,
67.2 to 75.2 weight percent of thermoplastic; and
24.0 to 32.0% by weight of a conductive filler;
The conductive filler includes a COOH functionalized graphene nanoplate (GNP), wherein the COOH functionalized graphene nanoplate (GNP) is 3.0 to 6.0 wt% of the total composite material composition,
Composite material composition with electromagnetic wave shielding function
제1항에 있어서,
상기 전도성 필러는 카본파이버를 포함하되, 상기 카본파이버는 전체 복합소재 조성물 중 20.0 내지 25.0 중량%인 것을 특징으로 하는, 전자파 차폐 기능을 갖는 복합소재 조성물.
The method of claim 1,
The conductive filler includes carbon fiber, wherein the carbon fiber is 20.0 to 25.0 wt% of the total composite material composition, characterized in that the composite material composition having an electromagnetic wave shielding function.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 열가소성 플라스틱은 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS), 폴리아미드(PA), 폴리카보네이트(PC), 변성폴리페닐렌옥사이드(MPPO), 폴리페닐렌설파이드(PPS), 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 전자파 차폐 기능을 갖는 복합소재 조성물.
The method of claim 1,
The thermoplastic plastic is polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET), acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polyamide (PA), polycarbonate (PC), modified polyphenylene oxide (MPPO), A composite material composition having an electromagnetic wave shielding function that is selected from the group consisting of polyphenylene sulfide (PPS), or a mixture thereof.
삭제delete 제1항, 제2항, 및 제4항 중 어느 한 항의 전자파 차폐 기능을 갖는 복합소재 조성물을 포함하여 제조되는 성형체.
A molded article manufactured including the composite material composition having the electromagnetic wave shielding function of any one of claims 1, 2, and 4.
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