KR102273847B1 - Polymer Composite with Superior Mechanical Strength and Electrical Conductivity, Preparing Method Thereof and Agitator Used for Preparing the Same - Google Patents

Polymer Composite with Superior Mechanical Strength and Electrical Conductivity, Preparing Method Thereof and Agitator Used for Preparing the Same Download PDF

Info

Publication number
KR102273847B1
KR102273847B1 KR1020200145547A KR20200145547A KR102273847B1 KR 102273847 B1 KR102273847 B1 KR 102273847B1 KR 1020200145547 A KR1020200145547 A KR 1020200145547A KR 20200145547 A KR20200145547 A KR 20200145547A KR 102273847 B1 KR102273847 B1 KR 102273847B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
raw material
material mixture
impeller
monomer
inner chamber
Prior art date
Application number
KR1020200145547A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
임정석
오종만
오종식
김정환
Original Assignee
도우전선 (주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도우전선 (주) filed Critical 도우전선 (주)
Priority to KR1020200145547A priority Critical patent/KR102273847B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102273847B1 publication Critical patent/KR102273847B1/en
Priority to PCT/KR2021/015787 priority patent/WO2022098081A1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/08Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from amino-carboxylic acids
    • C08G69/14Lactams
    • C08G69/16Preparatory processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05Stirrers
    • B01F7/00008
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/04Carbon
    • C08K3/041Carbon nanotubes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

The present invention provides a method for manufacturing a polymer composite material in which carbon nanotubes are dispersed in a polymer and a polymer composite material manufactured by the method. The manufacturing method according to the present invention comprises the steps of: preparing a solid-state monomer and a solid-state carbon nanotube; manufacturing a raw material mixture in a solid state by mixing and dispersing the monomer and carbon nanotubes; and polymerizing the raw material mixture.

Description

우수한 기계적 강도 및 전기 전도성을 내재한 폴리머 복합 소재, 이의 제조방법 및 이의 제조에 사용되는 교반기 {Polymer Composite with Superior Mechanical Strength and Electrical Conductivity, Preparing Method Thereof and Agitator Used for Preparing the Same}Polymer Composite with Superior Mechanical Strength and Electrical Conductivity, Preparing Method Thereof and Agitator Used for Preparing the Same

본 발명은 우수한 기계적 강도 및 전기 전도성을 내재한 폴리머 복합 소재, 이의 제조방법 및 이의 제조에 사용되는 교반기에 관한 것이다.The present invention relates to a polymer composite material having excellent mechanical strength and electrical conductivity, a method for manufacturing the same, and a stirrer used for manufacturing the same.

폴리머 소재는 그 기본이 되는 모노머 및 화학 구조 등에 따라서 고유의 기계적, 전기적 및 열적 특성을 나타낸다. 순수한 폴리머 소재의 특성은 일정한 범위를 나타내지만, 보강재(reinforcement)를 첨가하여 여러가지 특성을 향상시키는 것이 가능하다. 폴리머 소재를 모재(matrix)로 하여 고체의 보강재, 즉 필러가 분산되어 있는 형태를 폴리머 복합 소재라고 한다.Polymer materials exhibit unique mechanical, electrical, and thermal properties according to their basic monomer and chemical structure. Although the properties of a pure polymer material exhibit a certain range, it is possible to improve various properties by adding reinforcement. A form in which a solid reinforcing material, that is, a filler, is dispersed using a polymer material as a matrix is called a polymer composite material.

폴리머 소재의 예로 나일론을 들 수 있으며, 특히 모노머 캐스트 나일론(Monomer Cast Nylon; MC nylon)(이하 'MC 나일론'으로 약칭함)은 엔지니어링 플라스틱의 일종으로서, 카프로락탐에 화학적 성분을 촉매로 하여 제조되는 결정체의 고분자이다. MC 나일론은 통상적인 나일론-6에 비해 약 10배 이상의 분자량과 약 2배 이상의 결정화도를 가지며, 이에 따른 매우 우수한 기계적 강도를 바탕으로 다양한 산업 분야에 활용될 수 있는 소재로서 각광받고 있다. An example of a polymer material is nylon, and in particular, monomer cast nylon (MC nylon) (hereinafter abbreviated as 'MC nylon') is a kind of engineering plastic, manufactured by catalyzing a chemical component to caprolactam. It is a crystalline polymer. MC nylon has a molecular weight of about 10 times or more and a crystallinity of about 2 times or more compared to conventional nylon-6, and is in the spotlight as a material that can be used in various industrial fields based on very excellent mechanical strength.

그러나, 전기 절연성인 MC 나일론은 정전기 제거기능, 즉 제전기능이 없다. 이러한 이유로, MC 나일론은 PCB, LCD 등과 같이 정전기에 의한 미세 스파이크에 의해서도 치명적인 손상을 입을 수 있는 정밀전자제품의 제조공정 또는 조립공정용 장비, 예를 들어, 대차바퀴, 작업치공구, 운반 파렛트 등으로는 사용될 수 없는 한계가 있다. 따라서, MC 나일론에 적어도 반도체 수준의 전기 전도성(약 106 Ω·㎝의 체적 고유 저항)을 부여하기 위한 노력이 수반되고 있다.However, MC nylon, which is electrically insulating, has no static-removing function, that is, no static-static function. For this reason, MC nylon is used as equipment for the manufacturing process or assembly process of precision electronic products that can be fatally damaged by fine spikes caused by static electricity such as PCB, LCD, etc., for example, a bogie wheel, work tool, transport pallet, etc. is limited in that it cannot be used. Thus, efforts are being made to impart at least a semiconductor level of electrical conductivity (volume resistivity of about 106 Ω·cm) to MC nylon.

MC 나일론에 소정의 전기 전도성을 부여하는 방법으로는 카프로락탐 등의 모노머를 용융 캐스팅할 때 탄소계 소재인 카본블랙, 그라파이트 등을 첨가하는 방법이 있다. 그러나 카본블랙 또는 그라파이트를 첨가하여 제조된 MC 나일론은 공통적으로 다소 저하된 기계적 강도를 갖는다.As a method of imparting a predetermined electrical conductivity to MC nylon, there is a method of adding carbon black, graphite, etc., which are carbon-based materials, when melt casting a monomer such as caprolactam. However, MC nylons prepared by adding carbon black or graphite generally have somewhat lowered mechanical strength.

카본블랙의 경우, 비표면적이 넓어서 잘 분산되지 않고 원료 모노머를 다량 흡착하여 풀(paste)과 같은 형태로 존재하여 중합을 방해한다. 그 결과 제조된 MC 나일론은 상당한 물성 저하를 갖게 되며, 전기 전도도 또한 원하는 수준, 즉 반도체 수준에 이르지 못하는 문제가 있다.In the case of carbon black, it is not dispersed well because of its large specific surface area, and it is present in the form of paste by adsorbing a large amount of raw material monomers, thereby hindering polymerization. As a result, the manufactured MC nylon has a significant deterioration in properties, and electrical conductivity also has a problem in that it does not reach a desired level, that is, a semiconductor level.

그라파이트는 카본블랙에 비해서는 상대적으로 잘 분산되지만, 그럼에도 불구하고 용융 모노머 혹은 용융된 형태의 폴리머 내에서 침강하는 경향을 나타내며 쉽게 분산되지 않는다. 그라파이트는 또한, MC 나일론에 소망하는 수준의 전기 전도성을 부여하기 위해서 다량(MC 나일론 총 중량의 5중량% 이상)이 사용되어야 하는데, 이는 MC 나일론의 기계적 강도 저하, 특히 내마모성 저하로 이어질 수 있다.Although graphite is relatively well dispersed compared to carbon black, it nevertheless tends to settle in molten monomers or polymers in molten form and is not easily dispersed. Graphite must also be used in large amounts (at least 5% by weight of the total weight of MC nylon) to give the MC nylon a desired level of electrical conductivity, which may lead to a decrease in the mechanical strength of the MC nylon, particularly a decrease in abrasion resistance.

따라서, 이러한 문제를 해소하기 위해서 앞서 설명한 두 가지 탄소계 소재 보다 전기 전도성뿐만 아니라 열 전도성이 월등히 우수하면서도 기계적 강도도 우수한 탄소나노튜브의 사용이 주목 받고 있다. Therefore, in order to solve this problem, the use of carbon nanotubes having superior mechanical strength as well as electrical conductivity as well as thermal conductivity is attracting attention compared to the two carbon-based materials described above.

이러한 탄소나노튜브는 MC 나일론에 소정의 전기 전도성을 부여할 수 있으면서 이의 기계적 강도, 특히 내마모성을 크게 향상시킬 수 있다. 일반적으로 MC 나일론의 내마모성이 다른 엔지니어링 고분자에 비해 월등한 것은 아닌 바, 탄소나노튜브와의 복합화는 MC 나일론의 산업상 적용 범위를 크게 확장할 것으로 예상된다.Such carbon nanotubes can impart a predetermined electrical conductivity to MC nylon while greatly improving its mechanical strength, particularly abrasion resistance. In general, the abrasion resistance of MC nylon is not superior to that of other engineering polymers, so the compounding with carbon nanotubes is expected to greatly expand the industrial application range of MC nylon.

다만, 탄소나노튜브는 섬유상 물질로서 스스로 쉽게 얽히고 응집하며, 이에 따라 탄소나노튜브가 함유된 용융 모노머 혹은 용융된 형태의 폴리머 내에서 아무리 분쇄/혼합/교반하여도 원하는 수준의 분산이 이루어지지 않는다.However, carbon nanotubes are easily entangled and agglomerated by themselves as fibrous materials, and thus the desired level of dispersion is not achieved no matter how pulverized/mixed/stirred in the molten monomer or molten polymer containing carbon nanotubes.

이러한 상태에서 중합을 수행하면, 탄소나노튜브가 편중된 부분에서는 쉽게 중합이 이루어지지 않을 가능성이 높다.If polymerization is performed in this state, there is a high possibility that polymerization is not easily performed in the portion where the carbon nanotubes are biased.

중합을 완료하더라도 탄소나노튜브가 충분히 분산되지 않으면 기계적 강도 향상의 효과가 미미하거나 없을 수 있고, 경우에 따라서는 탄소나노튜브가 편중된 부분에서 기계적 강도가 저하될 수 있다. 또한 MC 나일론의 일부에서만 전기 전도성이 나타나거나, 제품 전체적인 측면에서 원하는 전기 전도성을 나타내는 것이 불가능 할 수 있다. Even after polymerization is completed, if the carbon nanotubes are not sufficiently dispersed, the effect of improving the mechanical strength may be insignificant or absent, and in some cases, the mechanical strength may be reduced in the portion where the carbon nanotubes are biased. In addition, it may be possible that only a portion of the MC nylon exhibits electrical conductivity, or it may not be possible to achieve the desired electrical conductivity in terms of the overall product.

다른 측면에서 편중된 탄소나노튜브는 클린룸과 같은 환경에서 작업 중에 블루밍(blooming)되어 클린룸 작업장을 오염시키는 2차적 문제를 야기할 수 있다. On the other hand, carbon nanotubes biased on the other hand may bloom during work in an environment such as a clean room, causing a secondary problem of contaminating the clean room workplace.

상술한 문제만 해결하면, MC 나일론과 탄소나노튜브로 이루어진 복합 소재는, 월등히 우수한 기계적 강도뿐만 아니라 반도체 수준의 전기 전도성을 가져서, 이러한 특성이 요구되는 다양한 산업 분야에 적용 가능한 전천후 엔지니어링 소재로서 사용될 수 있을 것이다.If only the above problems are solved, the composite material made of MC nylon and carbon nanotubes has not only excellent mechanical strength but also electrical conductivity at the semiconductor level, so it can be used as an all-weather engineering material applicable to various industrial fields requiring these properties. There will be.

따라서 본 발명은 상술한 문제를 해소할 수 있는 신규한 제조방법과 이에 의해 제조되어 소정의 전기 전도성 및 우수한 기계적 강도가 양립된 복합 소재를 제공하고, 이 뿐만 아니라, 본 발명의 제조방법에 특화된 구조의 교반기를 제공한다.Therefore, the present invention provides a novel manufacturing method capable of solving the above-mentioned problems and a composite material manufactured by the same, in which predetermined electrical conductivity and excellent mechanical strength are compatible, as well as a structure specialized for the manufacturing method of the present invention Agitator is provided.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 폴리머 복합 소재, 예를 들어, 탄소나노튜브와 MC 나일론의 복합 소재를 제조하는 방법을 제공한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a polymer composite material, for example, a composite material of carbon nanotubes and MC nylon.

본 발명의 제조방법은 고체 상태의 모노머 및 고체 상태의 탄소나노튜브를 특정 구조로 이루어진 교반기에서 소정의 시간과 속도로 혼합 및 분산하여 고체 상태의 원료 혼합물을 먼저 제조하는데 하나의 특징이 있다. 이러한 본 발명의 특징은 종래의 용융 모노머 혹은 용융된 형태의 폴리머 내에서 탄소나노튜브가 쉽게 분산되지 않는 문제를 현저하게 개선할 수 있다.The manufacturing method of the present invention has one feature in that a solid-state raw material mixture is first prepared by mixing and dispersing a solid-state monomer and a solid-state carbon nanotube at a predetermined time and speed in a stirrer having a specific structure. This feature of the present invention can significantly improve the problem that carbon nanotubes are not easily dispersed in the conventional molten monomer or polymer in a molten form.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 폴리머 복합 소재, 상세하게는 탄소나노튜브 함유 모노머 캐스트 나일론인 폴리머 복합 소재를 제공한다.According to one aspect of the present invention, the present invention provides a polymer composite material manufactured by the above manufacturing method, specifically, a polymer composite material that is a carbon nanotube-containing monomer cast nylon.

본 발명의 폴리머 복합 소재는 매우 우수한 기계적 강도, 특히 종래의 MC 나일론 대비 월등한 내마모성을 가지며 이와 함께 전자 산업 분야의 장비용 소재로서 이용 가능한 수준의 전기 전도성을 갖는다. The polymer composite material of the present invention has very good mechanical strength, in particular, superior abrasion resistance compared to conventional MC nylon, and at the same time has electrical conductivity at a level usable as a material for equipment in the electronics industry.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은, 고체 상태의 모노머와 탄소나노튜브를 매우 효과적으로 분산시킬 수 있는데 특화된 구조의 교반기를 제공한다.According to one aspect of the present invention, the present invention provides a stirrer having a specialized structure that can very effectively disperse the solid-state monomer and carbon nanotubes.

이러한 교반기는 앞서 설명한 분산 매커니즘을 소정의 시간 동안 반복적으로 유도하여 모노머에서 탄소나노튜브를 매우 효과적으로 분산시킬 수 있다. Such a stirrer can induce the dispersion mechanism described above repeatedly for a predetermined time to very effectively disperse the carbon nanotubes in the monomer.

상기 측면들에 의해, 본 발명은 전술한 종래의 기술적 문제를 현저하게 해소할 수 있는 바, 이를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 토대를 이하에서 상세하게 설명한다.By the above aspects, the present invention can significantly solve the above-mentioned conventional technical problems, the technical basis of the present invention for achieving this will be described in detail below.

제조방법 및 폴리머 복합 소재Manufacturing method and polymer composite material

하나의 실시양태에서, 본 발명은 폴리머에 탄소나노튜브가 분산되어 있는 폴리머 복합 소재를 제조하는 방법을 제공한다.In one embodiment, the present invention provides a method for producing a polymer composite material in which carbon nanotubes are dispersed in a polymer.

본 발명에 따른 제조방법은, The manufacturing method according to the present invention,

고체 상태의 모노머 및 고체 상태의 탄소나노튜브를 준비하는 단계;Preparing a solid-state monomer and solid-state carbon nanotubes;

상기 모노머 및 탄소나노튜브를 혼합 및 분산하여 고체 상태의 원료 혼합물을 제조하는 단계; 및preparing a raw material mixture in a solid state by mixing and dispersing the monomer and carbon nanotubes; and

상기 원료 혼합물을 중합하는 단계를 포함할 수 있다.Polymerizing the raw material mixture may be included.

하나의 구체적인 예에서, 고체 상태의 상기 원료 혼합물을 제조하는 단계에서, 고체 상태의 상기 모노머 및 고체 상태의 상기 탄소나노튜브를 교반기에 투입하여 혼합 및 분산할 수 있다.In one specific example, in the step of preparing the raw material mixture in a solid state, the monomer in a solid state and the carbon nanotubes in a solid state may be added to a stirrer to mix and disperse.

본 발명에 따른 제조방법은 고체 상태의 모노머 및 고체 상태의 탄소나노튜브를 소정의 시간과 속도로 혼합 및 분산하여 고체 상태의 원료 혼합물을 먼저 제조하는데 이의 특징이 있다. 이러한 본 발명의 특징은 종래의 용융 모노머 혹은 용융된 형태의 폴리머 내에서 탄소나노튜브가 쉽게 분산되지 않는 문제를 현저하게 개선할 수 있다.The manufacturing method according to the present invention is characterized in that a solid-state raw material mixture is first prepared by mixing and dispersing a solid-state monomer and a solid-state carbon nanotube at a predetermined time and speed. This feature of the present invention can significantly improve the problem that carbon nanotubes are not easily dispersed in the conventional molten monomer or polymer in a molten form.

구체적으로, 본 발명에 따른 방법에서는, 고체 상태의 모노머에서 탄소나노튜브의 혼합과 분산을 유도하며, 이때, 탄소나노튜브가 응집된 또는 얽혀있는 형태인 소위 응집상이, 작은 단위체(길이: 10~200 μm; 직경 7~20 nm)로 쉽게 분절될 수 있다. 이는 탄소나노튜브가 젖음 상태에 있지 않기 때문으로 여겨진다.Specifically, in the method according to the present invention, mixing and dispersion of carbon nanotubes is induced in the solid-state monomer, and at this time, the so-called agglomerated phase, in which the carbon nanotubes are aggregated or entangled, is a small unit (length: 10~ 200 μm; 7-20 nm in diameter) and can be easily segmented. This is considered to be because the carbon nanotubes are not in a wet state.

예를 들어, 탄소나노튜브는 미세한 섬유 가닥들이 덩어리 지어서 얽혀있으며 이는 용융물에서 소위 스폰지처럼 젖음 상태로 존재하게 된다. 이러한 상태에서는 섬유 가닥이 작은 단위로 쉽게 분절되지 않으며 계속응집하려는 경향을 나타난다. 이것이 종래 용융된 모노머에서 탄소나노튜브가 거의 분산되지 않았던 주요한 원인으로 추측된다.For example, in carbon nanotubes, fine fiber strands are agglomerated and entangled, and they exist in a so-called sponge-like wet state in the melt. In this state, the fiber strands are not easily segmented into small units and tend to continue to aggregate. This is presumed to be the main reason that carbon nanotubes were hardly dispersed in the conventional molten monomer.

반면에, 본 발명은 전술의 특징에 기반하여 섬유 가닥이 쉽게 분절될 수 있으며 이것이 탄소나노튜브가 더 잘 분산될 수 있는 주요한 특징이다. On the other hand, in the present invention, based on the above-described characteristics, fiber strands can be easily segmented, which is a major feature that carbon nanotubes can be better dispersed.

본 발명의 제조방법에서 분산 매커니즘은, 전술한 바와 같이, 잘 분절된 탄소나노튜브의 작은 단위체가 교반기 내에서 비산되면서 모노머의 전반으로 흩어지고, 일부의 작은 단위체들은 예컨대 교반기 인펠러의 구동력에 의해 위, 아래 및 좌, 우에 관계 없이, 무작위한 방향으로 모노머 사이를 이동하면서 고체인 모노머 분말 입자에 흡착되거나 탈리된다. In the manufacturing method of the present invention, the dispersion mechanism is, as described above, that small units of well-segmented carbon nanotubes are scattered throughout the monomer while scattered in the stirrer, and some small units are, for example, by the driving force of the stirrer impeller. It is adsorbed or desorbed by solid monomer powder particles while moving between the monomers in a random direction regardless of up, down and left or right.

이러한 분산 매커니즘이 반복적으로 수행되면, 쉽게 분산되지 않는, 즉 분산이 난해한 탄소나노튜브를 원하는 수준까지 분산시키는 것이 가능하다.If this dispersion mechanism is repeatedly performed, it is possible to disperse carbon nanotubes that are not easily dispersed, that is, difficult to disperse, to a desired level.

이러한 분산 매커니즘을 최적으로 수행하기 위해서는, 이것이 반복적으로 이루어지는 시간과 어느 정도의 속도로 탄소나노튜브의 이동을 유도할 것인지가 중요하다. 본 발명은 이의 달성을 위한 최적의 조건을 제공한다.In order to optimally perform this dispersion mechanism, it is important to determine the time and at what rate to induce the movement of carbon nanotubes repeatedly. The present invention provides optimal conditions for achieving this.

하나의 구체적인 예에서, 상기 혼합 및 분산은 상온에서 이루어지며, 상기 교반기에서 50 내지 700 rpm의 범위로 수행될 수 있다. In one specific example, the mixing and dispersing is performed at room temperature, and may be performed in the range of 50 to 700 rpm in the stirrer.

경우에 따라서는, 상기 rpm 범위 내에서 rpm을 가변적으로 변경하면서 혼합과 분산을 수행할 수 있으며, 이때, 상기 범위 내에 속하는 둘 이상의 상이한 rpm 구간으로 분할하여 수행할 수 있다. 또한 임의로 분할한 각각 구간에서 rpm의 증감을 상황에 따라 변경할 수도 있고, 이와는 달리 각각의 구간에서 선택된 임의의 rpm으로 고정하여 수행할 수도 있다.In some cases, mixing and dispersion may be performed while variably changing the rpm within the rpm range, and in this case, it may be divided into two or more different rpm sections falling within the range. In addition, the increase/decrease of rpm in each arbitrarily divided section may be changed according to the situation, or alternatively, it may be performed by fixing the rpm to an arbitrary rpm selected in each section.

이에 대한 하나의 예에서, 50 내지 100 rpm의 범위, 상세하게는 50 내지 70 rpm의 범위에서 예비적인 혼합 및 분산 단계를 수행하고 이어서 100 내지 700 rpm, 상세하게는 200 내지 700 rpm의 범위에서 혼합 및 분산을 중점적으로 수행할 수 있다.In one example for this, a preliminary mixing and dispersing step is performed in the range of 50 to 100 rpm, specifically in the range of 50 to 70 rpm, followed by mixing in the range of 100 to 700 rpm, specifically 200 to 700 rpm. and dispersion.

상기 혼합 및 분산 단계는 상기 rpm의 범위에서 6시간 이상, 상세하게는 7시간 이상, 보다 상세하게는 9시간 이상 수행하고, 다만 10시간 이하로 수행될 수 있다. The mixing and dispersing step is performed in the rpm range for 6 hours or more, specifically 7 hours or more, and more specifically 9 hours or more, but may be performed for 10 hours or less.

본 발명은 혼합 및 분산 단계를 몇 단계로 분할함에 있어서, 예비적인 혼합 및 분산 단계는 0.5시간 내지 1.5시간 수행될 수 있고, 후속하는 중점적인 혼합 및 분산 단계는 4시간 내지 10시간 수행될 수 있다.In the present invention, in dividing the mixing and dispersing step into several steps, the preliminary mixing and dispersing step may be performed for 0.5 to 1.5 hours, and the subsequent intensive mixing and dispersing step may be performed for 4 to 10 hours .

보다 상세하게는 혼합 및 분산 단계를 세 단계로 분할함에 있어서, 첫 번째 단계는 상대적으로 낮은 rpm으로 0.5시간 내지 1시간, 바람직하게는 1시간 동안 수행될 수 있다. 두 번째 단계는 앞선 단계보다는 상대적으로 높은 rpm으로 0.5시간 내지 1시간, 바람직하게는 1시간 동안 수행될 수 있다. 마지막 세 번째 단계는 앞선 단계에서 분절된 탄소나노튜브를 신속하게 분산시면서 분절된 탄소나노튜브가 다시 응집되는 것을 가능한 억제하기 위해서 앞선 단계 대비 더 높은 rpm으로 수행될 수 있다. 또한 불가피하게 형성되는 응집상을 다시 작은 단위체로 분절하고 이를 교반기 전반으로 분산시키는 충분한 시간, 상세하게는 적어도 4시간 및 많아야 7시간 동안 수행될 수 있다.More specifically, in dividing the mixing and dispersing step into three steps, the first step may be performed at a relatively low rpm for 0.5 hour to 1 hour, preferably for 1 hour. The second step may be performed at a relatively higher rpm than the preceding step for 0.5 hour to 1 hour, preferably for 1 hour. The final third step may be performed at a higher rpm compared to the previous step in order to suppress the aggregation of the segmented carbon nanotubes as much as possible while rapidly dispersing the carbon nanotubes segmented in the previous step. In addition, it can be carried out for a sufficient time to segment the inevitably formed agglomerated phase into small units again and disperse it throughout the stirrer, specifically at least 4 hours and at most 7 hours.

상술한 바와 관련한 하나의 구체적인 예에서, 상기 혼합 및 분산은,In one specific example in relation to the above, the mixing and dispersing are

상온에서 상기 교반기에서, 50 내지 80 rpm으로 30분 내지 1시간 수행하는 제1 교반;A first stirring performed in the stirrer at room temperature at 50 to 80 rpm for 30 minutes to 1 hour;

상온에서 상기 교반기에서, 100 내지 300 rpm으로 30분 내지 2시간 수행하는 제2 교반; 및a second stirring performed for 30 minutes to 2 hours at 100 to 300 rpm in the stirrer at room temperature; and

상온에서 상기 교반기에서, 200 내지 700 rpm으로 4시간 이상 수행하는 제3 교반을 포함할 수 있다.In the stirrer at room temperature, the third stirring may be performed at 200 to 700 rpm for 4 hours or more.

일반적으로, 탄소나노튜브는 서로 얽히거나 응집하려는 경향이 강하기 때문에, 종래 공지된 바와 같은 전형적인 혼합 및 분산을 수행하더라도 탄소나노튜브의 응집상 생성을 완전하게 억제할 수는 없는 바, 탄소나노튜브가 잘 분산되지 않는다. 그러나 놀랍게도 고체 상태의 모노머와 탄소나노튜브의 혼합과 분산 단계를, 앞서 교시한 바와 같은 본 발명의 세분화된 단계를 따라 수행하는 경우, 즉, 혼합 및 분산의 구간을 분할하되 각 구간에 적합한 rpm과 교반 시간을 충족할 때에는 본 발명이 의도한 바와 같은 분산을 달성할 수 있다. 이는 본 발명에 따라 세분화된 혼합 및 분산 단계와 그에 최적화된 rpm과 교반 시간이 복합적으로 작용하여 응집상이 생성되더라도 다시 작은 단위체로 분절되어 분산되기 때문으로 추측된다.In general, since carbon nanotubes have a strong tendency to become entangled or agglomerate, it is not possible to completely suppress the generation of agglomerated phases of carbon nanotubes even by performing typical mixing and dispersing as known in the prior art. It is not well dispersed. However, surprisingly, when the mixing and dispersing steps of the solid-state monomer and carbon nanotubes are performed according to the subdivided steps of the present invention as previously taught, that is, the mixing and dispersing sections are divided, but at an rpm suitable for each section. Dispersion as intended by the present invention can be achieved when the stirring time is met. This is presumed to be because the granular mixing and dispersing step according to the present invention and the optimized rpm and stirring time are combined to form an agglomerated phase, which is again segmented and dispersed into small units.

다른 측면에서 본 발명의 바람직한 범위를 벗어난, 다소 짧은 시간의 혼합과 분산 단계 수행으로는 원하는 수준의 분산을 이루기 어렵고, 필연적으로 생성되는 응집상의 생성과 분절의 사이클을 제어하기 난해할 수 있다. 너무 긴 시간의 혼합과 분산 단계의 수행 또한 응집상의 생성과 분절의 사이클을 제어하기 어려울 수 있다.In another aspect, it may be difficult to achieve a desired level of dispersion by performing the mixing and dispersing step for a rather short time, which is out of the preferred scope of the present invention, and it may be difficult to control the cycle of generation and fragmentation of the inevitably generated aggregated phase. Executing the mixing and dispersing steps for too long can also make it difficult to control the cycle of aggregated phase formation and fragmentation.

하나의 구체적인 예에서, 상기 원료 혼합물을 중합하기 전에, 고체 상태의 상기 원료 혼합물을 가열하여 용융시키는 단계를 더 포함할 수 있다.In one specific example, before polymerizing the raw material mixture, the method may further include heating and melting the raw material mixture in a solid state.

이때, 고체 상태의 상기 원료 혼합물을 진공 또는 건조 질소 기류에서 수분 함량이 0.01 중량% 이하가 되도록 70℃ 내지 130℃, 상세하게는 70℃ 내지 110℃로 가열하여 10분 내지 60분 동안 가열하여 용융시키고, 상기 원료 혼합물 내 수분을 제거한다. 상기 원료 혼합물의 수분을 충분히 제거하지 않으면 중합과정에서 염기성 촉매와 수분이 반응하여 폭발의 위험성이 있고, 반응 효율이 저하될 수 있다.At this time, the raw material mixture in the solid state in a vacuum or dry nitrogen stream so that the moisture content is 0.01% by weight or less It is heated to 70°C to 130°C, specifically 70°C to 110°C, and melted by heating for 10 to 60 minutes, and moisture in the raw material mixture is removed. If the moisture of the raw material mixture is not sufficiently removed, the basic catalyst and moisture react in the polymerization process and there is a risk of explosion, and the reaction efficiency may be reduced.

하나의 구체적인 예에서, 용융된 상기 원료 혼합물을 분할하여 서로 다른 n개의 용기에 분배하여 각각 교반한 후, 다시 하나로 합하여 재 교반하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 교반 단계에서, 탄소나노튜브는 추가로 분산될 수 있다. In one specific example, the method may further include dividing the molten raw material mixture and distributing it to n different containers, stirring each, and then combining them again and stirring again. In this stirring step, carbon nanotubes may be further dispersed.

하나의 구체적인 예에서, 상기 원료 혼합물을 중합하기 전에, 용융된 상기 원료 혼합물에 중합 유도용 첨가제를 첨가하고 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이 단계에서, 상기 중합 유도용 첨가제를 첨가하고 90℃ 내지 110℃에서 40 내지 80 rpm으로 10 내지 60분간 혼합할 수 있다.In one specific example, before polymerizing the raw material mixture, the method may further include adding and mixing a polymerization inducing additive to the molten raw material mixture, in this step, adding the polymerization inducing additive and 90 It can be mixed for 10 to 60 minutes at 40 to 80 rpm at ℃ to 110 ℃.

상기 중합 유도용 첨가제는 모노머 100 중량부에 대해 0.4 내지 0.6 중량부의 디이소시아네이트계 중합 개시제 및 상기 모노머 100 중량부에 대해 0.2 내지 0.3 중량부의 염기성 촉매를 포함할 수 있다.The polymerization inducing additive may include 0.4 to 0.6 parts by weight of a diisocyanate-based polymerization initiator based on 100 parts by weight of the monomer and 0.2 to 0.3 parts by weight of a basic catalyst based on 100 parts by weight of the monomer.

상기 디이소시아네이트계 중합 개시제는 특별히 한정되지는 않으며, 상세하게는 헥사메틸렌 디이소시아네이트 또는 톨루엔 디이소시아네이트일 수 있다.The diisocyanate-based polymerization initiator is not particularly limited, and specifically, may be hexamethylene diisocyanate or toluene diisocyanate.

상기 염기성 촉매는 알칼리 및/또는 알칼리토금속일 수 있고, 상기 알칼리 금속은 예를 들어 리튬, 소듐 및 칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있고, 상기 알칼리토금속은 예를 들어 칼슘, 마그네슘, 바륨, 스트론튬, 베릴륨 및 라듐으로이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.The basic catalyst may be an alkali and/or alkaline earth metal, the alkali metal may be, for example, one or more selected from the group consisting of lithium, sodium and potassium, and the alkaline earth metal is, for example, calcium, magnesium, barium, It may be at least one selected from the group consisting of strontium, beryllium and radium.

하나의 구체적인 예에서, 상기 중합은 160℃ 내지 170℃의 온도로 가열된 몰드에 용융된 상기 원료 혼합물을 투입하고 30 내지 60분 동안 중합하는 것일 수 있다.In one specific example, the polymerization may be to put the molten raw material mixture into a mold heated to a temperature of 160 ° C. to 170 ° C. and polymerize for 30 to 60 minutes.

하나의 구체적인 예에서, 상기 원료 혼합물은 상기 모노머 100 중량부에 대해 0.1 중량부 내지 2.5 중량부의 탄소나노튜브를 포함할 수 있다.In one specific example, the raw material mixture may include 0.1 parts by weight to 2.5 parts by weight of carbon nanotubes based on 100 parts by weight of the monomer.

상기 탄소나노튜브의 함량이 상기 범위를 상회하면, 중합이 이루어지지 않을 수 있으며, 상기 범위를 하회하면 폴리머 복합 소재의 기계적 강도와 전기 전도성 모두 상대적으로 저하될 수 있으므로 바람직하지 않다.When the content of the carbon nanotubes exceeds the above range, polymerization may not be performed, and when the content of the carbon nanotubes is lower than the above range, both mechanical strength and electrical conductivity of the polymer composite material may be relatively deteriorated, which is not preferable.

하나의 구체적인 예에서, 상기 모노머는 상온에서 고체 상태이며, 분자 구조 내에 아마이드 작용기를 포함할 수 있다.In one specific example, the monomer is in a solid state at room temperature, and may include an amide functional group in its molecular structure.

하나의 구체적인 예에서, 상기 모노머는 카프로락탐 또는 라우릴락탐일 수 있고, 상세하게는 카프로락탐일 수 있다.In one specific example, the monomer may be caprolactam or lauryl lactam, specifically caprolactam.

하나의 실시양태에서, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 폴리머 복합 소재를 제공하는 바, 상기 폴리머 복합 소재는 탄소나노튜브 함유 모노머 캐스트 나일론일 수 있다.In one embodiment, the present invention provides a polymer composite material prepared by the above manufacturing method, wherein the polymer composite material may be a carbon nanotube-containing monomer cast nylon.

이러한 폴리머 복합 소재는 하기 물성을 모두 만족할 수 있다:Such a polymer composite material may satisfy all of the following physical properties:

- 800 kg/cm2 이상의 인장강도;- tensile strength of 800 kg/cm 2 or more;

- 20% 이상의 신율;- more than 20% elongation;

- 1,100 kg/cm2 이상의 굴곡강도;- flexural strength of 1,100 kg/cm 2 or more;

- 30,000 kg/cm2 이상의 굴곡 탄성률;- a flexural modulus of at least 30,000 kg/cm 2 ;

- 4.0 kgf.cm/cm이상의 충격강도;- Impact strength of 4.0 kgf.cm/cm or more;

- 175℃ 이상의 열 변형 온도- Thermal deformation temperature above 175℃

- 10e3 Ω·cm이상의 체적 고유저항;- Volume resistivity of 10e 3 Ω·cm or more;

- 0.07 중량%이하의 마모율.- wear rate of 0.07% by weight or less.

상기 마모율은 미국 TABER INDUSTRIES의 CALIBRADE H-18사의 연마석을 이용하여 탄소나노튜브-폴리아마이드 복합소재를 80x80x50mm 시편으로 제작하고 시편을 1 kg의 하중하에서 70 rpm으로 2000회 연마하여 연마 전의 탄소나노튜브-폴리아마이드 복합 소재 중량과 연마 후의 탄소나노튜브-폴리아마이드 복합 소재의 무게를 비교하여 측정될 수 있다.The wear rate was calculated by using a grinding stone from CALIBRADE H-18 of TABER INDUSTRIES in the United States to produce a carbon nanotube-polyamide composite material as an 80x80x50mm specimen, and grind the specimen 2000 times at 70 rpm under a load of 1 kg to obtain a carbon nanotube- It can be measured by comparing the weight of the polyamide composite material with the weight of the carbon nanotube-polyamide composite material after polishing.

교반기agitator

하나의 실시양태에서, 본 발명은 상기 고체 상태의 원료 혼합물을 제조하기 위한 교반기를 제공한다.In one embodiment, the present invention provides a stirrer for preparing the raw material mixture in the solid state.

본 발명의 교반기는, The stirrer of the present invention,

상기 원료 혼합물을 수용하는 내부 챔버 및 상기 내부 챔버를 감싸도록 형성되고, 상기 내부 챔버와 소정 간격 이격되어 내부 공간을 형성하는 외부 챔버를 포함하는 교반 챔버;a stirring chamber including an inner chamber accommodating the raw material mixture and an outer chamber formed to surround the inner chamber and spaced apart from the inner chamber by a predetermined distance to form an inner space;

상기 내부 챔버의 내부에 배치되는 샤프트;a shaft disposed inside the inner chamber;

상기 샤프트에 구동력을 제공하는 구동부;a driving unit providing a driving force to the shaft;

상기 샤프트에 결합되어 함께 회전하고, 상기 내부 챔버의 저면에 인접하여 배치되며, 상기 샤프트의 회전 방향을 향하여 경사지도록 형성된 제1 임펠러; 및a first impeller coupled to the shaft to rotate together, disposed adjacent to a bottom surface of the inner chamber, and inclined toward a rotational direction of the shaft; and

상기 샤프트에 결합되어 함께 회전하고, 상기 제1 임펠러보다 상방에 배치되며, 상기 샤프트의 회전 방향을 향하여 경사지도록 형성된 제2 임펠러를 포함할 수 있다.A second impeller coupled to the shaft to rotate together, disposed above the first impeller, and inclined toward the rotational direction of the shaft may be included.

하나의 구체적인 예에서, 상기 교반갑ㄴ기는 상기 교반 챔버를 밀폐하는 챔버 커버를 더 포함할 수 있다.In one specific example, the agitator may further include a chamber cover for sealing the stirring chamber.

하나의 구체적인 예에서, 상기 교반 챔버 커버는, In one specific example, the stirring chamber cover,

상기 내부 챔버와 외부 공간을 유통시키는 커버 홀; a cover hole for circulating the inner chamber and the outer space;

상기 커버 홀을 차폐하는 필터; 및a filter for shielding the cover hole; and

상기 커버 홀을 밀폐하는 밀폐 캡을 포함할 수 있다.It may include a sealing cap sealing the cover hole.

하나의 구체적인 예에서, 상기 교반기는, 상기 교반 챔버의 내부 공간에 냉수 또는 온수를 순환시키는 순환 펌프를 더 포함할 수 있다.In one specific example, the agitator may further include a circulation pump for circulating cold water or hot water in the inner space of the stirring chamber.

하나의 구체적인 예에서, 상기 교반기는, 상기 샤프트에 삽입되고, 상기 제1 임펠러와 상기 내부 챔버의 저면 사이에 배치되는 스페이서를 더 포함할 수 있다.In one specific example, the stirrer may further include a spacer inserted into the shaft and disposed between the first impeller and a bottom surface of the inner chamber.

하나의 구체적인 예에서, 상기 교반기는, 상기 제2 임펠러의 단부에 결합되고, 상기 제2 임펠러와 상기 내부 챔버의 내주면 사이에 위치하며, 상기 내부 챔버의 내주면을 훑어내는 스위퍼를 포함할 수 있다.In one specific example, the stirrer may include a sweeper coupled to the end of the second impeller, positioned between the second impeller and the inner circumferential surface of the inner chamber, and sweeping the inner circumferential surface of the inner chamber.

본 발명의 제조방법은 고체 상태의 모노머 및 고체 상태의 탄소나노튜브를 소정의 시간과 속도로 혼합 및 분산하여 고체 상태의 원료 혼합물을 먼저 제조하는데 하나의 특징이 있다. 이러한 본 발명의 특징은 종래의 용융 모노머 혹은 용융된 형태의 폴리머 내에서 탄소나노튜브가 쉽게 분산되지 않는 문제를 현저하게 개선할 수 있다.One feature of the manufacturing method of the present invention is that a solid-state raw material mixture is first prepared by mixing and dispersing a solid-state monomer and a solid-state carbon nanotube at a predetermined time and speed. This feature of the present invention can significantly improve the problem that carbon nanotubes are not easily dispersed in the conventional molten monomer or polymer in a molten form.

본 발명의 폴리머 복합 소재는 매우 우수한 기계적 강도, 특히 우수한 내마모성을 가지며 이와 함께 전자 산업 분야의 장비용 소재로서 이용가능한 수준의 전기 전도성을 갖는다. The polymer composite material of the present invention has very good mechanical strength, particularly excellent abrasion resistance, and at the same time has electrical conductivity at a level usable as a material for equipment in the electronics industry.

본 발명의 교반기는 고체 상태의 모노머와 탄소나노튜브를 매우 효과적으로 분산시킬 수 있는데 특화된 구조이다. The stirrer of the present invention has a specialized structure that can very effectively disperse solid-state monomers and carbon nanotubes.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 교반기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 교반 챔버의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 임펠러의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 임펠러의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 임펠러의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교반 챔버의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 임펠러의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 임펠러의 정면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 임펠러의 평면도이다.
도 10은 실시예 3에서 제조된 폴리머 복합 소재를 관찰배율 50,000으로 SEM을 이용하여 촬영한 사진이다.
도 11은 실시예 8에서 제조된 폴리머 복합 소재를 관찰배율 50,000으로 SEM을 이용하여 촬영한 사진이다.
도 12은 비교예 1에서 제조된 폴리머 복합 소재를 관찰배율 50,000으로 SEM을 이용하여 촬영한 사진이다.
도 13은 비교예 2에서 제조된 폴리머 복합 소재를 관찰배율 50,000으로 SEM을 이용하여 촬영한 사진이다.
1 is a diagram schematically showing the configuration of a stirrer according to an embodiment of the present invention.
2 is a view schematically showing the configuration of a stirring chamber according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of an impeller according to an embodiment of the present invention.
4 is a front view of an impeller according to an embodiment of the present invention.
5 is a plan view of an impeller according to an embodiment of the present invention.
6 is a view schematically showing the configuration of a stirring chamber according to another embodiment of the present invention.
7 is a perspective view of an impeller according to another embodiment of the present invention.
8 is a front view of an impeller according to another embodiment of the present invention.
9 is a plan view of an impeller according to another embodiment of the present invention.
10 is a photograph taken using SEM at an observation magnification of 50,000 of the polymer composite material prepared in Example 3;
11 is a photograph taken using SEM at an observation magnification of 50,000 of the polymer composite material prepared in Example 8. FIG.
12 is a photograph taken using SEM at an observation magnification of 50,000 of the polymer composite material prepared in Comparative Example 1. FIG.
13 is a photograph taken using SEM at an observation magnification of 50,000 of the polymer composite material prepared in Comparative Example 2;

이하, 발명의 구체적인 실시예에 따른 도면을 참조하여 본 발명의 교반기의 구조 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 명세서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있으며, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않는다.Hereinafter, the structure and effect of the stirrer of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings according to specific embodiments of the present invention. However, it should be understood that the examples and terms used therein are not intended to limit the technology described in the present specification to specific embodiments, and include various modifications, equivalents, and/or substitutions of the embodiments. In relation to the description of the drawings, similar reference numerals may be used for similar components, and overlapping description thereof will be omitted. The accompanying drawings are provided for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and the technical spirit disclosed in the present specification is not limited by the accompanying drawings.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.The suffixes "module" and "part" for the components used in the following description are given or mixed in consideration of only the ease of writing the specification, and do not have a meaning or role distinct from each other by themselves. Also, the singular expression may include the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

본 명세서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.In this specification, expressions such as “A or B” or “at least one of A and/or B” may include all possible combinations of items listed together. Expressions such as "first," "second," "first," or "second," can modify the corresponding elements, regardless of order or importance, and to distinguish one element from another element. It is used only and does not limit the corresponding components. When an (eg, first) component is referred to as being “connected (functionally or communicatively)” or “connected” to another (eg, second) component, that component is It may be directly connected to the component or may be connected through another component (eg, a third component).

본 명세서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다.As used herein, "configured to (or configured to)" according to the context, for example, hardware or software "suitable for," "having the ability to," "modified to ," "made to," "capable of," or "designed to" may be used interchangeably. In some circumstances, the expression “a device configured to” may mean that the device is “capable of” with other devices or parts.

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this specification, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

본 명세서, 특히 이하의 설명에서, 교반물이란 교반기에 수용되어 교반되는 대상체를 의미하고, 다만 본 발명의 주요 사상에 의할 때 교반의 대상체가 본 발명의 폴리머 복합 소재를 구현하기 위한 것이므로, 상기 교반물은 본 발명의 폴리머 복합 소재를 구현하기 위한 원료 혼합물, 특히 고체 상태의 원료 혼합물로서 이해될 수 있다. 그러나 본 발명의 교반기가 상기 원료 혼합물에만 특정되어 사용되는 것은 아니고, 당업자라면, 이의 구조에 기반하여 다양한 물질의 교반에 응용할 수 있을 것이다.In this specification, particularly in the description below, the agitated object means an object that is accommodated in a stirrer and stirred, but according to the main idea of the present invention, the object of stirring is for implementing the polymer composite material of the present invention. The stirred material may be understood as a raw material mixture for realizing the polymer composite material of the present invention, in particular, a raw material mixture in a solid state. However, the stirrer of the present invention is not specifically used for the raw material mixture, and those skilled in the art will be able to apply it to agitation of various materials based on its structure.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 교반기(100)의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 교반 챔버(110)의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically showing the configuration of a stirrer 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of a stirring chamber 110 according to an embodiment of the present invention .

본 발명의 하나의 실시예에 따른 교반기(100)는 교반 챔버(110), 샤프트(120), 구동부(130), 제1 임펠러(151) 및 제2 임펠러(153)를 포함할 수 있다.The stirrer 100 according to an embodiment of the present invention may include a stirring chamber 110 , a shaft 120 , a driving unit 130 , a first impeller 151 , and a second impeller 153 .

하나의 실시예에 따른 교반 챔버(110)는 내부 챔버(111) 및 외부 챔버(113)를 포함 할 수 있다. 하나의 실시예에 따른 내부 챔버(111)는 상면이 개방되고 저면이 평평하게 형성된 원기둥 형상일 수 있다. 개방된 상면을 통해 내부 챔버(111)로 교반물이 투입될 수 있다. 내부 챔버(111)에는 후술할 샤프트(120), 제1 임펠러(151) 및 제2 임펠러(153)가 배치될 수 있으며, 제1 임펠러(151) 및 제2 임펠러(153)에 의해 교반물이 분쇄 및 분산될 수 있다. The stirring chamber 110 according to an embodiment may include an inner chamber 111 and an outer chamber 113 . The inner chamber 111 according to an embodiment may have a cylindrical shape with an open top and a flat bottom. Agitated material may be introduced into the inner chamber 111 through the open upper surface. A shaft 120 , a first impeller 151 , and a second impeller 153 , which will be described later, may be disposed in the inner chamber 111 , and the agitated material is supplied by the first impeller 151 and the second impeller 153 . It can be crushed and dispersed.

하나의 실시예에 따른 외부 챔버(113)는 내부 챔버(111)와 마찬가지로 상면이 개방된 형태의 원기둥 형상일 수 있으며, 내부 챔버(111)와 소정 간격 이격되어 감싸는 형상으로 형성될 수 있다. 내부 챔버(111)와 외부 챔버(113)가 이격된 만큼 내부 공간이 형성될 수 있다. 하나의 실시예에 따른 교반 챔버(110)를 설명함에 있어 원기둥 형상을 예로 들어 설명하였으나, 이에 국한되지 않으며, 내부에 교반물을 수용하고 샤프트(120) 및 임펠러(150)를 수용할 수 있는 형상이면 다양하게 활용될 수 있다.The outer chamber 113 according to an exemplary embodiment may have a cylindrical shape with an open upper surface like the inner chamber 111 , and may be formed in a shape surrounding the inner chamber 111 and spaced apart from the inner chamber 111 by a predetermined distance. An inner space may be formed as much as the inner chamber 111 and the outer chamber 113 are spaced apart from each other. In describing the stirring chamber 110 according to one embodiment, a cylindrical shape has been described as an example, but the present invention is not limited thereto, and a shape capable of accommodating the agitated material therein and accommodating the shaft 120 and the impeller 150 . This can be used in a variety of ways.

하나의 실시예에 따른 교반 챔버(110)는 챔버 커버(160)에 의해 개방된 상면이 밀폐될 수 있다. 챔버 커버(160)로 교반 챔버(110)를 밀폐함으로써 분말 형태의 교반물이 분쇄 및 분산되는 과정에서 비산되어 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다. 하나의 실시예에 따른 챔버 커버(160)는 커버 홀(161), 필터(163) 및 밀폐 캡(165)을 더 포함할 수 있다. 챔버 커버(160)에 형성된 커버 홀(161)을 통해 교반물을 교반 챔버(110)로 투입할 수 있으며, 투입과정에서 비산되는 교반물을 최소화할 수 있다. 커버 홀(161)은 필터(163)에 의해 차폐될 수 있고, 밀폐 캡(165)을 통해 커버 홀(161)은 완전 밀폐될 수 있다. 교반 챔버(110)에서 교반물이 교반되는 과정에서 내부의 압력 조절을 위하여 밀폐 캡(165)을 열어 커버 홀(161)을 개방할 수도 있으며, 이 과정에서 비산되는 교반물이 외부로 누출되지 않도록 필터(163)로 걸러낼 수 있다.The stirring chamber 110 according to an embodiment may have an open upper surface thereof by the chamber cover 160 may be sealed. By sealing the stirring chamber 110 with the chamber cover 160, it is possible to prevent the agitated material in powder form from being scattered and leaking to the outside during the grinding and dispersing process. The chamber cover 160 according to an embodiment may further include a cover hole 161 , a filter 163 , and a sealing cap 165 . Stirred materials may be introduced into the stirring chamber 110 through the cover holes 161 formed in the chamber cover 160 , and the agitated materials scattered during the input process may be minimized. The cover hole 161 may be shielded by the filter 163 , and the cover hole 161 may be completely sealed through the sealing cap 165 . In the stirring chamber 110 , the cover hole 161 may be opened by opening the sealing cap 165 to control the internal pressure in the stirring chamber 110 , so that the agitated material scattered in this process does not leak to the outside. It can be filtered out by the filter 163 .

본 발명의 하나의 실시예에 따른 교반기(100)는 순환 펌프(140)를 더 포함할 수 있다. 순환 펌프(140)는 교반 챔버(110)의 내부 공간에 온수 또는 냉수를 순환시킬 수 있다. 순환 펌프(140)는 온수 또는 냉수를 순환시킬 수 있는 장치이면 자유롭게 변경하여 적용될 수 있다. 도 1에는 순환 펌프(140)를 교반 챔버(110) 하방에 위치한 임의의 공간에 배치하는 것으로 도시하였으나, 이에 국한되지 않으며, 위치는 필요에 따라 자유롭게 변경될 수 있다. 외부 챔버(113)의 외주면에는 온수 또는 냉수의 유입을 위한 유입구 및 유출구가 형성될 수 있다. 순환 펌프(140)는 내부 공간에 온수 또는 냉수를 공급함으로써 내부 챔버(111)를 냉각 또는 가열할 수 있다. 하나의 실시예에 따른 순환 펌프(140)가 온수 또는 냉수를 순환시키는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 국한되지 않으며 열교환을 통해 내부 챔버(111)를 냉각 또는 가열할 수 있는 물질은 다양하게 적용될 수 있다.The agitator 100 according to an embodiment of the present invention may further include a circulation pump 140 . The circulation pump 140 may circulate hot or cold water in the inner space of the stirring chamber 110 . The circulation pump 140 may be freely changed and applied as long as it is a device capable of circulating hot or cold water. Although FIG. 1 shows that the circulation pump 140 is disposed in an arbitrary space located below the stirring chamber 110, the present invention is not limited thereto, and the position may be freely changed as needed. An inlet and an outlet for inflow of hot or cold water may be formed on the outer peripheral surface of the outer chamber 113 . The circulation pump 140 may cool or heat the internal chamber 111 by supplying hot or cold water to the internal space. Although it has been described as an example that the circulation pump 140 according to an embodiment circulates hot or cold water, it is not limited thereto and a material capable of cooling or heating the internal chamber 111 through heat exchange may be variously applied. .

하나의 실시예에 따른 샤프트(120)는 구동부(130)로부터 동력을 전달받아 회전하며 교반 챔버(110) 내부에 배치될 수 있다. 샤프트(120)는 내부 챔버(111)의 저면을 관통하도록 형성되며 모터를 통해 회전할 수 있다. 구동부(130)는 샤프트(120) 회전력을 제공할 수 있는 형태는 자유롭게 적용될 수 있다. 도 1에는 구동부(120)가 교반 챔버(110) 하방에 위치한 임의의 공간에 배치되도록 도시하였으나, 필요에 따라 자유롭게 변경될 수 있다. 샤프트(120)에는 제1 임펠러(151) 및 제2 임펠러(153)가 결합될 수 있으며, 샤프트(120)의 회전에 따라 제1 임펠러(151) 및 제2 임펠러(153)가 함께 회전할 수 있다.The shaft 120 according to an embodiment rotates by receiving power from the driving unit 130 , and may be disposed inside the stirring chamber 110 . The shaft 120 is formed to pass through the bottom surface of the inner chamber 111 and can be rotated by a motor. The driving unit 130 may be freely applied in a form capable of providing the rotational force of the shaft 120 . Although it is illustrated in FIG. 1 that the driving unit 120 is disposed in an arbitrary space located below the stirring chamber 110, it may be freely changed as needed. The first impeller 151 and the second impeller 153 may be coupled to the shaft 120 , and the first impeller 151 and the second impeller 153 may rotate together according to the rotation of the shaft 120 . have.

도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 임펠러(150)의 사시도이고, 도 4은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 임펠러(150)의 정면도이며, 도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 임펠러(150)의 평면도이다.3 is a perspective view of an impeller 150 according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a front view of the impeller 150 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an embodiment of the present invention It is a plan view of the impeller 150 according to.

본 발명의 하나의 실시예에 따른 임펠러(150)는 제1 임펠러(151) 및 제2 임펠러(153)를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에 따른 제1 임펠러(151)는 샤프트(120)에 결합되어 함께 회전하고 내부 챔버(111)의 저면에 인접하여 배치되며 회전 방향을 향하여 경사지도록 형성될 수 있다. 제1 임펠러(151)의 날개의 경사각은 회전 방향에 대하여 점진적으로 커지도록 형성될 수 있다. 다시 말하여 제1 임펠러(151) 날개의 단면의 형상이 반(半) 타원과 유사할 수 있다. 제1 임펠러(151)는 회전방향에 대하여 경사지도록 형성된 상태에서 샤프트(120)와 함께 회전함으로써 교반물을 내부 챔버(111)의 저면으로 눌러주는 역할을 할 수 있다. 뿐만 아니라 제1 임펠러(151)는 샤프트(120)와 함께 지속적으로 회전하므로 교반물을 내부 챔버(111)의 저면으로 누르며 마찰시켜 분쇄하는 역할을 할 수 있다. 서로 다른 종류의 교반물이 함께 투입되는 경우 제1 임펠러(151)는 지속적으로 회전하며 교반물을 분쇄함과 동시에 잘 섞이도록 분산시킬 수 있다. The impeller 150 according to an embodiment of the present invention may include a first impeller 151 and a second impeller 153 . The first impeller 151 according to an exemplary embodiment may be coupled to the shaft 120 to rotate together, be disposed adjacent to the bottom surface of the inner chamber 111 and be inclined in the rotational direction. The inclination angle of the blades of the first impeller 151 may be formed to gradually increase with respect to the rotation direction. In other words, the shape of the cross-section of the blade of the first impeller 151 may be similar to that of a semi-ellipse. The first impeller 151 rotates together with the shaft 120 in a state formed to be inclined with respect to the rotational direction, thereby pressing the agitated material to the bottom surface of the inner chamber 111 . In addition, since the first impeller 151 continuously rotates together with the shaft 120 , the agitated material is pressed against the bottom surface of the inner chamber 111 and rubbed to pulverize it. When different types of agitated materials are added together, the first impeller 151 may continuously rotate and disperse the agitated materials to be mixed well while pulverizing them.

하나의 실시예에 따른 교반기(100)는 샤프트(120)에 삽입되고, 제1 임펠러(151)와 내부 챔버(111)의 저면 사이에 위치하는 스페이서(121)를 더 포함할 수 있다. 제1 임펠러(151)가 교반물을 잘 분쇄하기 위해서는 내부 챔버(111) 저면과 균일하고 미세한 간극을 유지할 필요가 있다. 스페이서(121)는 와셔(washer)와 유사한 형상으로 형성되어 제1 임펠러(151)와 내부 챔버(111)의 저면 사이에 위치하여 균일하고 미세한 간극을 유지시킬 수 있다.The agitator 100 according to an embodiment may further include a spacer 121 inserted into the shaft 120 and positioned between the first impeller 151 and the bottom surface of the inner chamber 111 . In order for the first impeller 151 to pulverize the agitated material well, it is necessary to maintain a uniform and fine gap with the bottom surface of the inner chamber 111 . The spacer 121 may be formed in a shape similar to a washer and be positioned between the first impeller 151 and the bottom surface of the inner chamber 111 to maintain a uniform and fine gap.

하나의 실시예에 따른 제2 임펠러(153)는 샤프트(120)에 결합되어 함께 회전하고 제1 임펠러(151)보다 상방에 배치될 수 있다. 제2 임펠러(153)는 내부 챔버(111)에 투입된 교반물들을 내부 챔버(111)의 저면으로 유도할 수 있다. 제2 임펠러(153)는 장방형의 판상일 수 있으며, 샤프트(120) 측에서 내부 챔버(111)의 내주면을 향하여 연장됨에 따라 제2 임펠러(153)의 회전방향을 향하여 비틀리도록 형성될 수 있다. 예를 들어 제2 임펠러(153)의 날개는 샤프트(120) 측에서는 상하방향으로 결합되어 있으나, 내부 챔버(111)의 내주면과 인접한 부분에서는 제2 임펠러(153)의 회전방향을 향하여 경사지도록 형성될 수 있다. 이를 통해 내부 챔버(111) 내에 비산되는 교반물이나, 내부 챔버(111) 내주면에 점착되어 있는 교반물을 내부 챔버(111) 저면으로 유도할 수 있다.The second impeller 153 according to an embodiment may be coupled to the shaft 120 to rotate together and be disposed above the first impeller 151 . The second impeller 153 may guide the agitated substances injected into the inner chamber 111 to the bottom surface of the inner chamber 111 . The second impeller 153 may have a rectangular plate shape, and as it extends from the shaft 120 side toward the inner circumferential surface of the inner chamber 111 , it may be twisted toward the rotational direction of the second impeller 153 . For example, the wings of the second impeller 153 are coupled in the vertical direction on the shaft 120 side, but in a portion adjacent to the inner circumferential surface of the inner chamber 111 to be inclined toward the rotational direction of the second impeller 153. can Through this, the agitated material scattered in the inner chamber 111 or the agitated material adhered to the inner circumferential surface of the inner chamber 111 may be guided to the bottom surface of the inner chamber 111 .

하나의 실시예에 따른 제2 임펠러(153)의 단부에는 스위퍼(155)가 배치될 수 있다. 스위퍼(155)는 탄성을 갖는 재질로 형성되어, 제2 임펠러(153)와 내부 챔버(111)의 내주면 사이의 간극을 메꿔주는 역할을 할 수 있다. 이를 통해 내부 챔버(111)의 내주면에 점착되어 있는 교반물을 보다 효과적으로 내부 챔버(111) 저면으로 유도할 수 있다. 예를 들어 스위퍼(155)는 고무재질의 탄성체 또는 브러쉬와 같은 형태일 수 있다.A sweeper 155 may be disposed at an end of the second impeller 153 according to an exemplary embodiment. The sweeper 155 may be formed of a material having elasticity, and may serve to fill a gap between the second impeller 153 and the inner circumferential surface of the inner chamber 111 . Through this, the agitated material adhered to the inner circumferential surface of the inner chamber 111 may be more effectively guided to the lower surface of the inner chamber 111 . For example, the sweeper 155 may be in the form of an elastic body made of rubber or a brush.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교반 챔버(110)의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.6 is a diagram schematically showing the configuration of the stirring chamber 110 according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 교반기(100)는 도 2 내지 도 5의 교반기(100)와 마찬가지로 교반 챔버(110), 샤프트(120), 구동부(130), 제1 임펠러(151) 및 제2 임펠러(153)를 포함할 수 있다. 실질적으로 교반 챔버(110), 샤프트(120), 구동부(130) 및 제2 임펠러(153)는 도 2 내지 도 5의 교반기(100)와 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다. 다만, 도 7 내지 도 9와 함께 후술하는 바와 같이 제1 임펠러(151)의 형상에 있어 차이가 있을 수 있다.The stirrer 100 according to another embodiment of the present invention is similar to the stirrer 100 of FIGS. 2 to 5 , the stirring chamber 110 , the shaft 120 , the driving unit 130 , the first impeller 151 and the second 2 impellers 153 may be included. The stirring chamber 110 , the shaft 120 , the driving unit 130 , and the second impeller 153 may be substantially the same as or similar to the stirrer 100 of FIGS. 2 to 5 . However, there may be differences in the shape of the first impeller 151 as will be described later with reference to FIGS. 7 to 9 .

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 임펠러(150)의 사시도이고, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 임펠러(150)의 정면도이며, 도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 임펠러(150)의 평면도이다.7 is a perspective view of an impeller 150 according to another embodiment of the present invention, FIG. 8 is a front view of the impeller 150 according to another embodiment of the present invention, and FIG. 9 is another embodiment of the present invention It is a plan view of the impeller 150 according to.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 임펠러(150)는 제1 임펠러(151) 및 제2 임펠러(153)를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에 따른 제2 임펠러(153)는 도 2 내지 도 5의 제2 임펠러(153)와 실질적으로 동일하거나 유사할 수 있다. 또 다른 실시예에 따른 제1 임펠러(151)를 설명함에 있어 본 발명의 이해를 돕기 위하여 도 2 내지 도 5의 제1 임펠러(151)와 비교하여 차이점을 중심으로 설명할 수 있다.The impeller 150 according to another embodiment of the present invention may include a first impeller 151 and a second impeller 153 . The second impeller 153 according to another embodiment may be substantially the same as or similar to the second impeller 153 of FIGS. 2 to 5 . In explaining the first impeller 151 according to another embodiment, in order to help the understanding of the present invention, the difference from the first impeller 151 of FIGS. 2 to 5 will be mainly described.

또 다른 실시예에 따른 제1 임펠러(151)는 샤프트(120)에 결합되어 함께 회전하고 내부 챔버(111)의 저면에 인접하여 배치되며 회전 방향을 향하여 경사지도록 형성될 수 있으며, 제1 임펠러(151)의 날개의 경사각은 회전 방향에 대하여 점진적으로 커지도록 형성될 수 있다. 다만, 제1 임펠러(151)가 보다 효과적으로 교반물을 분쇄 및 분산시킬 수 있도록 날개의 개수가 증가될 수 있으며, 제1 임펠러(151)의 날개 위에 무게추가 더 배치될 수 있다. 무게추가 제1 임펠러(151)의 날개를 내부 챔버(111)의 저면을 향하여 눌러줌으로써 교반물을 보다 효과적으로 분쇄할 수 있고, 제1 임펠러(151)의 회전과정에서 무게추 자체가 교반물과 충돌함으로써 교반물의 분산을 효과적으로 유도할 수 있다.The first impeller 151 according to another embodiment is coupled to the shaft 120, rotates together, is disposed adjacent to the bottom surface of the inner chamber 111, and may be formed to be inclined toward the rotational direction, and the first impeller ( The inclination angle of the blades of 151) may be formed to gradually increase with respect to the rotational direction. However, the number of blades may be increased so that the first impeller 151 can pulverize and disperse the agitated material more effectively, and a weight may be further disposed on the blades of the first impeller 151 . By pressing the wing of the first impeller 151 toward the bottom of the inner chamber 111, the weight can more effectively pulverize the agitated material, and the weight itself collides with the agitated material during the rotation of the first impeller 151 By doing so, dispersion of the agitated material can be effectively induced.

한편, 이하에서는 실시예 및 비교예를 통해, 본 발명의 제조방법 및 이에 의해 제조된 폴리머 복합 소재의 효과를 입증할 것이다. 아래 실시예에 사용된 성분은 다음과 같다:Meanwhile, in the following, the effects of the manufacturing method of the present invention and the polymer composite material prepared thereby will be demonstrated through Examples and Comparative Examples. The ingredients used in the examples below are as follows:

- 모노머: 카프로락탐- Monomer: caprolactam

- 탄소나노튜브: 다중탄소나노튜브(CNT로 약칭함)로서, 직경: 약 7 내지 약 20 nm(평균직경: 약 12 nm); 벌크 밀도: 80~150 kg/mㅃ; 길이: 약 10 내지 약 200 μm; 탄소순도: 94중량% 이상; 수분 함량: 3% 미만의 물성을 가짐- carbon nanotube: multi-carbon nanotube (abbreviated as CNT), diameter: about 7 to about 20 nm (average diameter: about 12 nm); Bulk density: 80-150 kg/mㅃ; Length: about 10 to about 200 μm; Carbon purity: 94% by weight or more; Moisture content: less than 3% physical properties

- 중합 유도용 첨가제: 톨루엔디이소시아네이트(TDI로 약칭함) 및 소듐(Na로 약칭함)- Additives for inducing polymerization: toluene diisocyanate (abbreviated as TDI) and sodium (abbreviated as Na)

<실시예 1><Example 1>

고체 상태의 카프로락탐 1,000 g 및 고체 상태의 CNT 10 g을 도 1에 도시된 바와 같은 교반기에 투입하였다. 그 후, 상온에서 300 내지 500 rpm의 속도로 6시간 동안 교반하여 고체 상태의 원료 혼합물을 제조하였다.1,000 g of caprolactam in a solid state and 10 g of CNT in a solid state were added to a stirrer as shown in FIG. 1 . Thereafter, the mixture was stirred at room temperature at a speed of 300 to 500 rpm for 6 hours to prepare a raw material mixture in a solid state.

이렇게 제조된 원료 혼합물을 분산조로 옮기고 진공 및 약 100℃에서 약 30분 동안 용융하면서 수분을 제거하였다. 이어서 용융된 원료 혼합물을 서로 다른 용기에 1/2씩 나누어 담고, 각 용기에 담긴 용융된 원료 혼합물에 2.5g TDI 및 0.125g의 Na을 각각 투입하고 진공 및 약 100℃에서 약 60 rpm으로 교반 하였다. 이어서, 각 용기에 담긴 용융된 혼합물을 하나로 합한 후, 100℃ 내지 120℃에서 10분간 가열하였다.The raw material mixture thus prepared was transferred to a dispersing tank, and water was removed while melting in a vacuum and at about 100° C. for about 30 minutes. Then, the molten raw material mixture was divided into different containers by 1/2, and 2.5 g TDI and 0.125 g of Na were respectively added to the molten raw material mixture contained in each container, and the mixture was stirred at about 60 rpm in a vacuum and at about 100 ° C. . Then, the molten mixture contained in each vessel was combined into one, and then heated at 100°C to 120°C for 10 minutes.

이후 용융된 혼합물을 약 160℃로 가열된 몰드에 투입하고 30분 동안 중합하고 중합체를 몰드로부터 꺼내어 상온에서 냉각하여 폴리머 복합 소재를 수득하였다.Then, the molten mixture was put into a mold heated to about 160° C., polymerized for 30 minutes, and the polymer was taken out of the mold and cooled at room temperature to obtain a polymer composite material.

<실시예 2><Example 2>

고체 상태의 카프로락탐 1,000 g 및 고체 상태의 CNT 10 g을 도 1에 도시된 바와 같은 교반기에 투입하였다. 그 후, 상온에서 50 내지 70 rpm의 속도로 1시간 동안 제1 교반하였다. 이어서, 300 내지 500 rpm의 속도로 약 6시간 동안 제2 교반하여 고체 상태의 원료 혼합물을 제조하였다. 1,000 g of caprolactam in a solid state and 10 g of CNT in a solid state were added to a stirrer as shown in FIG. 1 . Thereafter, the first stirring was carried out at room temperature at a speed of 50 to 70 rpm for 1 hour. Then, a second stirring was performed at a speed of 300 to 500 rpm for about 6 hours to prepare a raw material mixture in a solid state.

이렇게 제조된 원료 혼합물을 분산조로 옮기고 진공 및 약 100℃에서 약 30분 동안 용융하면서 수분을 제거하였다. 이어서 용융된 원료 혼합물을 서로 다른 용기에 1/2씩 나누어 담고, 각 용기에 담긴 용융된 원료 혼합물에 2.5g TDI 및 0.125g의 Na을 각각 투입하고 진공 및 약 100℃에서 약 60 rpm으로 교반 하였다. 이어서, 각 용기에 담긴 용융된 혼합물을 하나로 합한 후, 100℃ 내지 120℃에서 10분간 가열하였다.The raw material mixture thus prepared was transferred to a dispersing tank, and water was removed while melting in a vacuum and about 100° C. for about 30 minutes. Then, the molten raw material mixture was divided into different containers by 1/2, and 2.5 g TDI and 0.125 g of Na were respectively added to the molten raw material mixture contained in each container, and the mixture was stirred at about 60 rpm in a vacuum and at about 100 ° C. . Then, the molten mixture contained in each vessel was combined into one, and then heated at 100°C to 120°C for 10 minutes.

이후 용융된 혼합물을 약 160℃로 가열된 몰드에 투입하고 30분 동안 중합하고 중합체를 몰드로부터 꺼내어 상온에서 냉각하여 폴리머 복합 소재를 수득하였다.Then, the molten mixture was put into a mold heated to about 160° C., polymerized for 30 minutes, and the polymer was taken out of the mold and cooled at room temperature to obtain a polymer composite material.

<실시예 3><Example 3>

고체 상태의 카프로락탐 1,000 g 및 고체 상태의 CNT 10 g을 도 1에 도시된 바와 같은 교반기에 투입하였다. 그 후, 상온에서 50 내지 70 rpm의 속도로 1시간 동안 제1 교반하였다. 이어서, 200 내지 300 rpm의 속도로 약 1시간 동안 제2 교반하였다. 그 후, 400 내지 500 rpm의 속도로 약 6시간 동안 제3 교반하여 고체 상태의 원료 혼합물을 제조하였다. 1,000 g of caprolactam in a solid state and 10 g of CNT in a solid state were added to a stirrer as shown in FIG. 1 . Thereafter, the first stirring was carried out at room temperature at a speed of 50 to 70 rpm for 1 hour. Then, a second stirring was carried out at a speed of 200 to 300 rpm for about 1 hour. Thereafter, a third stirring was performed at a speed of 400 to 500 rpm for about 6 hours to prepare a raw material mixture in a solid state.

이렇게 제조된 원료 혼합물을 분산조로 옮기고 진공 및 약 100℃에서 약 30분 동안 용융하면서 수분을 제거하였다. 이어서 용융된 원료 혼합물을 서로 다른 용기에 1/2씩 나누어 담고, 각 용기에 담긴 용융된 원료 혼합물에 2.5g TDI 및 0.125g의 Na을 각각 투입하고 진공 및 약 100℃에서 약 60 rpm으로 교반 하였다. 이어서, 각 용기에 담긴 용융된 혼합물을 하나로 합한 후, 100℃ 내지 120℃에서 10분간 가열하였다.The raw material mixture thus prepared was transferred to a dispersing tank, and water was removed while melting in a vacuum and at about 100° C. for about 30 minutes. Then, the molten raw material mixture was divided into different containers by 1/2, and 2.5 g TDI and 0.125 g of Na were respectively added to the molten raw material mixture contained in each container, and the mixture was stirred at about 60 rpm in a vacuum and at about 100 ° C. . Then, the molten mixture contained in each vessel was combined into one, and then heated at 100°C to 120°C for 10 minutes.

이후 용융된 혼합물을 약 160℃로 가열된 몰드에 투입하고 30분 동안 중합하고 중합체를 몰드로부터 꺼내어 상온에서 냉각하여 폴리머 복합 소재를 수득하였다.Then, the molten mixture was put into a mold heated to about 160° C., polymerized for 30 minutes, and the polymer was taken out of the mold and cooled at room temperature to obtain a polymer composite material.

<실시예 4 내지 12><Examples 4 to 12>

표 1과 같이 고체 상태의 원료 혼합물의 제조 조건을 변경한 것을 제외하면 실시예 3과 동일한 방법으로 폴리머 복합 소재를 제조하였다.As shown in Table 1, a polymer composite material was prepared in the same manner as in Example 3, except that the manufacturing conditions of the raw material mixture in the solid state were changed.

<비교예 1><Comparative Example 1>

고체 상태의 카프로락탐 1,000g을 약 70℃의 분산조에서 용융하고, 진공 및 약 100℃에서 약 30분 동안 용융하면서 수분을 제거하였다. 용융된 카프로락탐에 CNT 10g을 투입한 후, 상온에서 300 내지 500 rpm의 속도로 6시간 동안 교반하여 용융된 상태의 원료 혼합물을 제조하였다.1,000 g of caprolactam in a solid state was melted in a dispersion tank at about 70° C., and water was removed while melting in a vacuum and at about 100° C. for about 30 minutes. After 10 g of CNT was added to the molten caprolactam, the mixture was stirred at room temperature at a speed of 300 to 500 rpm for 6 hours to prepare a raw material mixture in a molten state.

이어서 용융된 원료 혼합물을 서로 다른 용기에 1/2씩 나누어 담고, 각 용기에 담긴 용융된 원료 혼합물에 2.5g TDI 및 0.125g의 Na을 각각 투입하고 진공 및 약 100℃에서 약 60 rpm으로 교반 하였다. 그 후, 각 용기에 담긴 용융된 혼합물을 하나로 합한 후, 100℃ 내지 120℃에서 10분간 가열하였다.Then, the molten raw material mixture was divided into different containers by 1/2, and 2.5 g TDI and 0.125 g of Na were respectively added to the molten raw material mixture contained in each container, and the mixture was stirred at about 60 rpm in a vacuum and at about 100 ° C. . Then, the molten mixture contained in each vessel was combined into one, and then heated at 100°C to 120°C for 10 minutes.

이후 용융된 원료 혼합물을 약 160℃로 가열된 몰드에 투입하고 30분 동안 중합하고 이후 몰드로부터 꺼내어 상온에서 냉각하여 폴리머 복합 소재를 제조하였다.Thereafter, the molten raw material mixture was put into a mold heated to about 160° C., polymerized for 30 minutes, and then removed from the mold and cooled at room temperature to prepare a polymer composite material.

<비교예 2><Comparative Example 2>

고체 상태의 카프로락탐 1,000g을 약 70℃의 분산조에서 용융하고, 진공 및 약 100℃에서 약 30분 동안 용융하면서 수분을 제거하였다. 용융된 카프로락탐에 CNT 10g을 투입한 후, 상온에서 50 내지 70 rpm의 속도로 1시간 동안 제1 교반하고, 이어서, 200 내지 300 rpm의 속도로 약 2시간 동안 제2 교반한 후, 400 내지 500 rpm의 속도로 약 6시간 동안 제3 교반하여 용융된 원료 혼합물을 제조하였다.1,000 g of caprolactam in a solid state was melted in a dispersion tank at about 70° C., and water was removed while melting in a vacuum and at about 100° C. for about 30 minutes. After 10 g of CNT is added to the molten caprolactam, the first stirring is performed at room temperature at a speed of 50 to 70 rpm for 1 hour, and then, after a second stirring at a speed of 200 to 300 rpm for about 2 hours, 400 to A third stirring was performed at a speed of 500 rpm for about 6 hours to prepare a molten raw material mixture.

이어서 용융된 원료 혼합물을 서로 다른 용기에 1/2씩 나누어 담고, 각 용기에 담긴 용융된 원료 혼합물에 2.5g TDI 및 0.125g의 Na을 각각 투입하고 진공 및 약 100℃에서 약 60 rpm으로 교반 하였다. 그 후, 각 용기에 담긴 용융된 혼합물을 하나로 합한 후, 100℃ 내지 120℃에서 10분간 가열하였다.Then, the molten raw material mixture was divided into different containers by 1/2, and 2.5 g TDI and 0.125 g of Na were respectively added to the molten raw material mixture contained in each container, and the mixture was stirred at about 60 rpm in a vacuum and at about 100 ° C. . Then, the molten mixture contained in each vessel was combined into one, and then heated at 100°C to 120°C for 10 minutes.

이후 용융된 원료 혼합물을 약 160℃로 가열된 몰드에 투입하고 30분 동안 중합하고 이후 몰드로부터 꺼내어 상온에서 냉각하여 폴리머 복합 소재를 제조하였다.Thereafter, the molten raw material mixture was put into a mold heated to about 160° C., polymerized for 30 minutes, and then removed from the mold and cooled at room temperature to prepare a polymer composite material.

Figure 112020117406016-pat00001
Figure 112020117406016-pat00001

<실험예 1: 물성평가><Experimental Example 1: Physical property evaluation>

하기 시험 방법으로 실시예 1 내지 12 및 비교예 1 내지2에서 제조된 폴리머 복합 소재의 물성을 측정하고, 결과를 표 2에 나타내었다.The physical properties of the polymer composite materials prepared in Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 2 were measured by the following test method, and the results are shown in Table 2.

- 인장강도: ASTM D638로 측정- Tensile strength: measured by ASTM D638

- 신율: ASTM D638로 측정- Elongation: Measured by ASTM D638

- 굴곡강도: ASTM D790로 측정- Flexural strength: measured by ASTM D790

- 굴곡 탄성률: ASTM D790로 측정- Flexural modulus: measured by ASTM D790

- 충격강도: ASTM D256으로 측정- Impact strength: measured by ASTM D256

- 열 변형 온도: ASTM D648로 측정- Heat Deflection Temperature: Measured by ASTM D648

- 체적고유저항: ASTM D257로 측정- Volume resistivity: measured by ASTM D257

- 마모율: 미국 TABER INDUSTRIES의 CALIBRADE H-18사의 연마석을 이용하여 마모시편(80x80x50mm)을 1 kg의 하중과 70 rpm으로 2,000회 연마하여 연마 전의 폴리머 복합 소재의 무게와 연마 후의 폴리머 복합 소재의 무게를 비교하여 마모율을 측정- Abrasion rate: Using a grinding stone from CALIBRADE H-18 of TABER INDUSTRIES, USA, abrasion specimen (80x80x50mm) was polished 2,000 times with a load of 1 kg and 70 rpm to determine the weight of the polymer composite material before polishing and the weight of the polymer composite material after polishing Compare the wear rate

항목Item 인장
강도
(Kg/cm2)
Seal
burglar
(Kg/cm 2 )
신율
(%)
elongation
( % )
굴곡
강도
(Kg/cm2 )
curve
burglar
( Kg/cm 2 )
굴곡
탄성율
(Kg/cm2 )
curve
modulus of elasticity
( Kg/cm 2 )
충격
강도
(Kg ·cm/cm)
Shock
burglar
(Kg · cm / cm)
열변형온도
(
(18.6Kg/cm2))
heat deflection temperature
(
(18.6Kg/cm 2 ) )
마모율*
(중량%)
wear rate*
( % by weight)
체적 고유volume specific
저항resistance
(Ω·cm)(Ω cm)
실시예 1Example 1 900900 2020 1,2001,200 35,00035,000 3.53.5 185185 0.0350.035 7×10E57×10E5 실시예 2Example 2 920920 2323 1,2501,250 36,00036,000 4.04.0 187187 0.0230.023 5×10E55×10E5 실시예 3Example 3 980980 3030 1,3501,350 37,50037,500 4.54.5 195195 0.0150.015 5×10E45×10E4 실시예 4Example 4 950950 2727 1,3001,300 37,50037,500 4.34.3 190190 0.0200.020 2×10E52×10E5 실시예 5Example 5 900900 2020 1,2301,230 35,50035,500 3.73.7 180180 0.0300.030 3×10E63×10E6 실시예 6Example 6 950950 2525 1,2501,250 35,50035,500 4.04.0 185185 0.0250.025 8×10E58×10E5 실시예 7Example 7 1,0501,050 3030 1,4501,450 40,50040,500 5.55.5 205205 0.0100.010 3×10E33×10E3 실시예 8Example 8 880880 2020 1,1501,150 35,00035,000 3.33.3 180180 0.0320.032 5×10E65×10E6 실시예 9Example 9 850850 2323 1,1001,100 33,50033,500 3.03.0 180180 0.0380.038 2×10E72×10E7 실시예 10Example 10 905905 2020 1,2051,205 35,00035,000 3.83.8 183183 0.0350.035 3×10E63×10E6 실시예 11Example 11 830830 1818 1,0801,080 32,00032,000 2.82.8 178178 0.0400.040 5×10E85×10E8 실시예 12Example 12 810810 1515 1,0201,020 31,50031,500 2.62.6 175175 0.0450.045 2×10E92×10E9 비교예 1Comparative Example 1 650650 1010 850850 26,50026,500 1.51.5 155155 0.1520.152 >10E11
(10E12)
>10E11
(10E12)
비교예 2Comparative Example 2 680680 1212 900900 28,00028,000 1.81.8 160160 0.1320.132 >10E11
(5×10E12)
>10E11
(5×10E12)

표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 12는 비교예 1 및 2에 비해 우수한 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있다. Referring to Table 2, it can be seen that Examples 1 to 12 exhibit superior effects compared to Comparative Examples 1 and 2.

모든 실시예는 비교예에 비해 인장강도, 신율, 굴곡 강도, 굴곡 탄성율, 충격 강도, 열변형 온도, 마모율, 체적 고유 저항과 같이 측정한 모든 물성이 우수하다. 이는 본 발명에 따른 제조방법을 수행함으로써 CNT가 잘 분산되었기 때문으로 판단된다. 부언하면 다른 교반 속도의 복수 단계로 분할하여 원료 혼합물을 분산 및 혼합한 실시예들이 상대적으로 더 좋은 마모율 결과를 얻었다.All of the examples are superior to the comparative examples in all measured properties such as tensile strength, elongation, flexural strength, flexural modulus, impact strength, thermal deformation temperature, wear rate, and volume resistivity. This is considered to be because the CNTs were well dispersed by performing the manufacturing method according to the present invention. Incidentally, the examples in which the raw material mixture was dispersed and mixed by dividing it into multiple stages with different stirring speeds obtained relatively better wear rate results.

특히 실시예의 마모율은 비교예에 비해 적게는 약 3배 많게는 약 10배 이상 향상되었다는 점에 주목할 필요가 있다. 이는 본발명의 MC 나일론을 소재로 부품, 도구, 장치, 설비 등을 제조하는 경우 이들의 수명을 비약적으로 향상시킬 수 있고, 나아가서는 이들을 사용하는 공정의 가동률을 향상시킬 수 있다.In particular, it is worth noting that the wear rate of the example is improved by at least about 3 times and at least about 10 times compared to the comparative example. This can dramatically improve the lifespan of the MC nylon of the present invention when manufacturing parts, tools, devices, equipment, etc. from the material, and furthermore, it is possible to improve the operation rate of the process using them.

또한, 실시예는 비교예에 비해 월등히 우수한 고유 체적 저항을 나타내었으며, 이러한 결과는 종래의 MC 나일론이 달성하지 못한 바를 본 발명은 명확하게 해소하고 있음을 시사한다.In addition, the Example exhibited an intrinsic volume resistance significantly superior to that of the Comparative Example, and these results suggest that the present invention clearly solves what the conventional MC nylon failed to achieve.

도 10 및 도 11에는 실시예 3(도 10) 및 실시예 8(도 11)에서 제조된 폴리머 복합 소재를 SEM을 이용하여 촬영한 사진이 도시되어 있다. 이들 도면을 참조하면, 중합된 폴리머의 전반에 걸쳐서 CNT(회백색 물체)가 균일하게 분포되어 있는 것을 육안으로 확인할 수 있다. 10 and 11 show pictures taken using SEM of the polymer composite material prepared in Example 3 (FIG. 10) and Example 8 (FIG. 11). Referring to these drawings, it can be visually confirmed that CNTs (grey-white objects) are uniformly distributed throughout the polymerized polymer.

즉, 고체 상태의 원료 혼합물에서 균일하게 분산된 CNT의 상태가 중합 후의 폴리머에서도 유지됨을 알 수 있다.That is, it can be seen that the state of CNTs uniformly dispersed in the raw material mixture in the solid state is maintained even in the polymer after polymerization.

한편, 특히 실시예와는 달리 용융된 카프로락탐에 CNT를 분산시킨 비교예 1 및 비교예 2는 모든 물성이 상대적으로 불량하였다. 이는 용융된 모노머에서는 CNT의 분산이 잘 이루어지지 않았기 때문으로 판단된다. On the other hand, in particular, Comparative Examples 1 and 2 in which CNTs were dispersed in molten caprolactam, unlike Examples, had relatively poor physical properties. This is considered to be because the dispersion of CNTs in the molten monomer was not performed well.

이와 관련하여 도 12 및 도 13에는 각각 비교예 1과 비교예 2에서 제조된 폴리머 복합 소재를 SEM을 이용하여 촬영한 사진이 도시되어 있다. 사진을 참조하면, 앞선 실시예와는 달리 사진 상에 CNT인 회백색 물체가 전혀 관찰되지 않은 것을 알 수 있다.In this regard, FIGS. 12 and 13 show photographs taken using SEM of the polymer composite material prepared in Comparative Example 1 and Comparative Example 2, respectively. Referring to the photograph, it can be seen that, unlike the previous embodiment, no gray-white object, which is CNT, was observed on the photograph.

이러한 비교예의 결과로부터 본 발명과 같이 고체 상태의 모노머와 CNT를 혼합 및 분산하여 원료 혼합물을 제조하고 이를 이용하는 것이 우수한 물성의 폴리머 복합 소재를 제조하는데 주요하게 작용함을 이해할 수 있다.From the results of these comparative examples, it can be understood that mixing and dispersing a solid monomer and CNT as in the present invention to prepare a raw material mixture and using the same plays a major role in preparing a polymer composite material having excellent physical properties.

이상 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕을 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.Although described above with reference to the embodiments of the present invention, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above content.

100 : 교반기 110 : 교반 챔버
111 : 내부 챔버 113 : 외부 챔버
120 : 샤프트 121 : 스페이서
130 : 구동부 140 : 순환 펌프
150 : 임펠러 151 : 제1 임펠러
153 : 제2 임펠러 155 : 스위퍼
160 : 챔버 커버 161 : 커버 홀
163 : 필터 165 : 밀폐 캡
100: agitator 110: stirring chamber
111: inner chamber 113: outer chamber
120: shaft 121: spacer
130: driving unit 140: circulation pump
150: impeller 151: first impeller
153: second impeller 155: sweeper
160: chamber cover 161: cover hole
163: filter 165: sealing cap

Claims (21)

폴리머에 탄소나노튜브가 분산되어 있는 폴리머 복합 소재를 제조하는 방법으로서,
고체 상태의 모노머 및 고체 상태의 탄소나노튜브를 준비하는 단계;
상기 모노머 및 탄소나노튜브를 혼합 및 분산하여 고체 상태의 원료 혼합물을 제조하는 단계; 및
상기 원료 혼합물을 중합하는 단계를 포함하고,
고체 상태의 상기 원료 혼합물을 제조하는 단계에서, 고체 상태의 상기 모노머 및 고체 상태의 상기 탄소나노튜브를 교반기에 투입하여 혼합 및 분산하며,
상기 혼합 및 분산은,
상온에서 상기 교반기에서, 50 내지 70 rpm으로 30분 초과 내지 1시간 수행하는 제1 교반;
상온에서 상기 교반기에서, 200 내지 300 rpm으로 1시간 내지 2시간 수행하는 제2 교반; 및
상온에서 상기 교반기에서, 400 내지 500 rpm으로 4시간 이상 수행하는 제3 교반을 포함하고,
상기 교반기는,
상기 원료 혼합물을 수용하는 내부 챔버 및 상기 내부 챔버를 감싸도록 형성되고, 상기 내부 챔버와 소정 간격 이격되어 내부 공간을 형성하는 외부 챔버를 포함하는 교반 챔버;
상기 내부 챔버의 내부에 배치되는 샤프트;
상기 샤프트에 구동력을 제공하는 구동부;
상기 샤프트에 결합되어 함께 회전하고, 상기 내부 챔버의 저면에 인접하여 배치되며, 상기 샤프트의 회전 방향을 향하여 경사지도록 형성된 제1 임펠러; 및
상기 샤프트에 결합되어 함께 회전하고, 상기 제1 임펠러보다 상방에 배치되며, 상기 샤프트의 회전 방향을 향하여 경사지도록 형성된 제2 임펠러를 포함하는 폴리머 복합 소재의 제조방법.
A method for producing a polymer composite material in which carbon nanotubes are dispersed in a polymer,
Preparing a solid-state monomer and solid-state carbon nanotubes;
preparing a raw material mixture in a solid state by mixing and dispersing the monomer and carbon nanotubes; and
polymerizing the raw material mixture,
In the step of preparing the raw material mixture in the solid state, the monomer in the solid state and the carbon nanotubes in the solid state are added to a stirrer to mix and disperse,
The mixing and dispersing is
A first stirring performed in the stirrer at room temperature at 50 to 70 rpm for more than 30 minutes to 1 hour;
a second stirring performed for 1 hour to 2 hours at 200 to 300 rpm in the stirrer at room temperature; and
In the stirrer at room temperature, comprising a third stirring performed at 400 to 500 rpm for 4 hours or more,
The stirrer,
a stirring chamber including an inner chamber accommodating the raw material mixture and an outer chamber formed to surround the inner chamber and spaced apart from the inner chamber by a predetermined distance to form an inner space;
a shaft disposed inside the inner chamber;
a driving unit providing a driving force to the shaft;
a first impeller coupled to the shaft to rotate together, disposed adjacent to a bottom surface of the inner chamber, and inclined toward a rotational direction of the shaft; and
A method of manufacturing a polymer composite material comprising a second impeller coupled to the shaft and rotating together, disposed above the first impeller, and inclined toward the rotational direction of the shaft.
제1항에 있어서,
상기 모노머는 상온에서 고체 상태이며, 분자 구조 내에 아마이드 작용기를 포함하는, 제조방법.
According to claim 1,
The monomer is in a solid state at room temperature, and comprises an amide functional group in the molecular structure.
제2항에 있어서,
상기 모노머는 카프로락탐인, 제조방법.
3. The method of claim 2,
The monomer is caprolactam.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 원료 혼합물을 중합하기 전에, 고체 상태의 상기 원료 혼합물을 가열하여 용융시키는 단계를 더 포함하는, 제조방법.
According to claim 1,
Before polymerizing the raw material mixture, the method further comprising heating and melting the raw material mixture in a solid state.
제7항에 있어서,
고체 상태의 상기 원료 혼합물을 진공 하에서 70℃ 내지 110℃로 가열하여 10분 내지 60분 동안 가열하여 용융시키고, 상기 원료 혼합물 내 수분을 제거하는, 제조방법.
8. The method of claim 7,
A method of heating the raw material mixture in a solid state to 70° C. to 110° C. under vacuum to melt it by heating for 10 to 60 minutes, and removing moisture in the raw material mixture.
제7항에 있어서,
용융된 상기 원료 혼합물을 분할하여 서로 다른 n개의 용기에 분배하여 각각 교반한 후, 다시 하나로 합하여 재 교반하는 단계를 더 포함하는, 제조방법.
8. The method of claim 7,
The method further comprising the step of dividing the molten raw material mixture by distributing it in n different containers and stirring each, then combining them again and stirring again.
제7항 또는 제9항에 있어서,
용융된 상기 원료 혼합물에 중합 유도용 첨가제를 첨가하고 혼합하는 단계를 더 포함하고,
상기 중합 유도용 첨가제를 첨가하고 90℃ 내지 110℃에서 40 내지 80 rpm으로 10 내지 60분간 혼합하는, 제조방법.
10. The method according to claim 7 or 9,
Further comprising the step of adding and mixing an additive for inducing polymerization to the molten raw material mixture,
A method of adding the polymerization-inducing additive and mixing at 90° C. to 110° C. at 40 to 80 rpm for 10 to 60 minutes.
제10항에 있어서,
상기 중합 유도용 첨가제는 모노머 100 중량부에 대해 0.4 내지 0.6 중량부의 디이소시아네이트계 중합 개시제 및 상기 모노머 100 중량부에 대해 0.2 내지 0.3 중량부의 염기성 촉매를 포함하는, 제조방법.
11. The method of claim 10,
The polymerization inducing additive comprises 0.4 to 0.6 parts by weight of a diisocyanate-based polymerization initiator based on 100 parts by weight of the monomer and 0.2 to 0.3 parts by weight of a basic catalyst based on 100 parts by weight of the monomer.
제1항에 있어서,
상기 중합은 160℃ 내지 170℃의 온도로 가열된 몰드에 용융된 상기 원료 혼합물을 투입하고 30 내지 60분 동안 중합하는 것인, 제조방법.
According to claim 1,
The polymerization is to put the raw material mixture molten in a mold heated to a temperature of 160 ℃ to 170 ℃ and to polymerize for 30 to 60 minutes, the manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 원료 혼합물은 상기 모노머 100 중량부에 대해 0.1 중량부 내지 2.5 중량부의 탄소나노튜브를 포함하는, 제조방법.
According to claim 1,
The raw material mixture comprises 0.1 parts by weight to 2.5 parts by weight of carbon nanotubes based on 100 parts by weight of the monomer.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 폴리머 복합 소재는 탄소나노튜브 함유 모노머 캐스트 나일론인 제조방법.
According to claim 1,
The polymer composite material is a carbon nanotube-containing monomer cast nylon manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 폴리머 복합 소재가 하기 물성을 모두 만족하는, 제조방법:
- 800 kg/cm2 이상의 인장강도;
- 20% 이상의 신율;
- 1,100 kg/cm2 이상의 굴곡강도;
- 30,000 kg/cm2 이상의 굴곡 탄성률;
- 4.0 kgf.cm/cm이상의 충격강도;
- 175℃ 이상의 열 변형 온도
- 10e3 Ω·cm이상의 체적 고유저항;
- 0.07 중량%이하의 마모율.
According to claim 1,
The polymer composite material satisfies all of the following physical properties, a manufacturing method:
- tensile strength of 800 kg/cm 2 or more;
- more than 20% elongation;
- flexural strength of 1,100 kg/cm 2 or more;
- a flexural modulus of at least 30,000 kg/cm 2 ;
- Impact strength of 4.0 kgf.cm/cm or more;
- Thermal deformation temperature above 175℃
- Volume resistivity of 10e 3 Ω·cm or more;
- wear rate of 0.07% by weight or less.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 교반기는, 상기 교반 챔버를 밀폐하는 챔버 커버를 더 포함하고,
상기 교반 챔버 커버는,
상기 내부 챔버와 외부 공간을 유통시키는 커버 홀;
상기 커버 홀을 차폐하는 필터; 및
상기 커버 홀을 밀폐하는 밀폐 캡을 포함하는, 제조방법.
According to claim 1,
The agitator further comprises a chamber cover for sealing the stirring chamber,
The stirring chamber cover,
a cover hole for circulating the inner chamber and the outer space;
a filter for shielding the cover hole; and
A manufacturing method comprising a sealing cap sealing the cover hole.
제18항에 있어서,
상기 교반기는, 상기 교반 챔버의 내부 공간에 냉수 또는 온수를 순환시키는 순환 펌프를 더 포함하는, 제조방법.
19. The method of claim 18,
The agitator further comprises a circulation pump for circulating cold or hot water in the inner space of the stirring chamber.
제1항에 있어서,
상기 교반기는, 상기 샤프트에 삽입되고, 상기 제1 임펠러와 상기 내부 챔버의 저면 사이에 배치되는 스페이서를 더 포함하는, 제조방법.
According to claim 1,
The agitator is inserted into the shaft, the manufacturing method further comprising a spacer disposed between the first impeller and the bottom surface of the inner chamber.
제20항에 있어서,
상기 교반기는, 상기 제2 임펠러의 단부에 결합되고, 상기 제2 임펠러와 상기 내부 챔버의 내주면 사이에 위치하며, 상기 내부 챔버의 내주면을 훑어내는 스위퍼를 포함하는, 제조방법.
21. The method of claim 20,
The stirrer is coupled to the end of the second impeller, is positioned between the second impeller and the inner circumferential surface of the inner chamber, and includes a sweeper sweeping the inner circumferential surface of the inner chamber.
KR1020200145547A 2020-11-03 2020-11-03 Polymer Composite with Superior Mechanical Strength and Electrical Conductivity, Preparing Method Thereof and Agitator Used for Preparing the Same KR102273847B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200145547A KR102273847B1 (en) 2020-11-03 2020-11-03 Polymer Composite with Superior Mechanical Strength and Electrical Conductivity, Preparing Method Thereof and Agitator Used for Preparing the Same
PCT/KR2021/015787 WO2022098081A1 (en) 2020-11-03 2021-11-03 Polymer composite material having excellent mechanical strength and electrical conductivity, method for manufacturing same, and stirrer used for manufacturing same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200145547A KR102273847B1 (en) 2020-11-03 2020-11-03 Polymer Composite with Superior Mechanical Strength and Electrical Conductivity, Preparing Method Thereof and Agitator Used for Preparing the Same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102273847B1 true KR102273847B1 (en) 2021-07-07

Family

ID=76861889

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200145547A KR102273847B1 (en) 2020-11-03 2020-11-03 Polymer Composite with Superior Mechanical Strength and Electrical Conductivity, Preparing Method Thereof and Agitator Used for Preparing the Same

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102273847B1 (en)
WO (1) WO2022098081A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022098081A1 (en) * 2020-11-03 2022-05-12 도우전선(주) Polymer composite material having excellent mechanical strength and electrical conductivity, method for manufacturing same, and stirrer used for manufacturing same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100795171B1 (en) * 2007-04-10 2008-01-16 주식회사 에스앤엠 Manufacturing methods of conductine mc nylon and conductine mc nylon thereof
KR20190012780A (en) * 2017-07-28 2019-02-11 엘에프피(주) Mixing chamber apparatus for fabrication of polytetrafluoroethylene-cabon nano tubu composite material
KR20190123150A (en) * 2018-04-23 2019-10-31 주식회사 엔유씨전자 Container for blender
KR20200011055A (en) * 2018-07-23 2020-02-03 주식회사 에스아이티 Carbonnanotube Pellet
KR20200057261A (en) * 2018-11-16 2020-05-26 제이씨텍(주) A mixing apparatus combined with bottle cap, and bottle having the same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102273847B1 (en) * 2020-11-03 2021-07-07 도우전선 (주) Polymer Composite with Superior Mechanical Strength and Electrical Conductivity, Preparing Method Thereof and Agitator Used for Preparing the Same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100795171B1 (en) * 2007-04-10 2008-01-16 주식회사 에스앤엠 Manufacturing methods of conductine mc nylon and conductine mc nylon thereof
KR20190012780A (en) * 2017-07-28 2019-02-11 엘에프피(주) Mixing chamber apparatus for fabrication of polytetrafluoroethylene-cabon nano tubu composite material
KR20190123150A (en) * 2018-04-23 2019-10-31 주식회사 엔유씨전자 Container for blender
KR20200011055A (en) * 2018-07-23 2020-02-03 주식회사 에스아이티 Carbonnanotube Pellet
KR20200057261A (en) * 2018-11-16 2020-05-26 제이씨텍(주) A mixing apparatus combined with bottle cap, and bottle having the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022098081A1 (en) * 2020-11-03 2022-05-12 도우전선(주) Polymer composite material having excellent mechanical strength and electrical conductivity, method for manufacturing same, and stirrer used for manufacturing same

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022098081A1 (en) 2022-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8618203B2 (en) Fluoropolymer composite composition
EP1533337B1 (en) Thermally conductive body and method of manufacturing the same
KR102273847B1 (en) Polymer Composite with Superior Mechanical Strength and Electrical Conductivity, Preparing Method Thereof and Agitator Used for Preparing the Same
Huang et al. Morphology, thermal, and rheological behavior of nylon 11/multi‐walled carbon nanotube nanocomposites prepared by melt compounding
JP5333723B2 (en) Rubber composition
WO2008021033A2 (en) Polymers filled with highly expanded graphite
JP2010222582A (en) Method for preparing elastomeric composite material with high nanotube content
CN1813314A (en) Electrically conductive compositions comprising carbon nanotubes and method of manufacture thereof
CN106317273A (en) Ultrahigh molecular weight superfine polyethylene powder and preparation method thereof
KR20180018985A (en) Process for preparing wet master-batch from mixture of styrene-butadiene rubber and surface-modified silica
JPH0585586B2 (en)
JP4869615B2 (en) Method for producing fine carbon fiber-containing resin composition
Kyu et al. Novel filled polymer composites prepared from in situ polymerization via a colloidal approach: I. Kaolin/Nylon‐6 in situ composites
US20050288420A1 (en) Method for preparing reactive formulations of macrocyclic oligomers
EP1784456A1 (en) Electrically conductive composites with resin and vgcf, production process, and use thereof
Ultrasonik Properties enhancement of TPNR-MWNTs-OMMT hybrid nanocomposites by using ultrasonic treatment
Chen et al. Rod like attapulgite/poly (ethylene terephthalate) nanocomposites with chemical bonding between the polymer chain and the filler
JP2007182990A (en) Resin composition for torque limiter part and torque limiter part composed of its composition
KR100795171B1 (en) Manufacturing methods of conductine mc nylon and conductine mc nylon thereof
WO2006009804A1 (en) Method for preparing nanocomposites from fillers and macrocyclic oligomers
CN1546585A (en) Nanometer modified epoxy powder coating preparation process
JP2507225B2 (en) Kneading method for rubber containing short fibers
CN218689206U (en) Heatable ultrasonic dispersion emulsion agitated vessel
US20020198310A1 (en) Integrated process for preparing organoperoxide catalyst containing silicone rubber composition
Jincheng et al. Properties and mechanism research on polybutadiene styrene rubber (SBR) composites containing nano-BaSO4

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant