KR102582801B1 - 탄소 나노 튜브를 포함하는 복합 재료 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소 나노 튜브를 포함하는 복합 재료 조성물에 관한 것으로, 구체적으로 탄소 나노 튜브 및 그래핀을 포함하는 복합 재료 조성물로, 균일하게 분산된 탄소 나노 튜브 및 그래핀에 의해, 열전도도가 향상된다.

Description

탄소 나노 튜브를 포함하는 복합 재료 조성물{Composite material composition containing carbon nanotubes}
본 발명은 탄소 나노 튜브를 포함하는 복합 재료 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로 탄소 나노 튜브 및 그래핀이 균일하게 분산된 복합 재료 조성물에 관한 것이다.
전자기기의 경량화, 박형화, 소형화가 추구되면서 제품이 고집적화되고 이에 따라 제품 내부에서 열 방출량이 증가하여 제품의 성능이 저하되고, 수명이 단축되는 문제가 발생한다.
이에 따라 많은 열이 발생되는 전자기기에는 방열판을 사용하여 열을 배출시켜 줄 필요성이 있어 컴퓨터, 자동차, 의료 등 특정 분야에 국한되지 않고 각 산업에 걸쳐 방열판 시장은 지속적이고 폭넓게 형성되어 왔다.
상기 방열판은 판구조, 핀 구조, Pin-fin 구조 등의 다양한 형태로 제작되고 일반적으로 열전도성이 높고 가공성이 좋은 구리와 알루미늄 금속으로 생산되어 오고 있으나 방열판의 성능을 결정하는 가장 중요한 특성은 열전 도도임에 따라 더 높은 열전도도를 갖는 방열판 소재 및 제조 기술을 개발하는 방향으로 많은 연구가 진행되고 있다.
현재 방열 소재의 열전도도를 증가시키기 위하여 고분자, 금속 재료, 세라믹 재료, 탄소 재료 및 이들의 복합 재료들을 채택하여 사용하는 추세이나 주로 사용되는 Al, Ag, Cu 및 Ni은 경량화가 요구되는 제품에 적용되기 어려우며, 세라믹 소재의 경우 다른 재료에 비해 낮은 열전도도를 가짐에 따라 방열 소재로서 한계가 있다.
반면, 독특한 내부적 구조를 가진 그래핀, 탄소나노튜브(CNT) 등의 탄소 재료는 기계적 물성이 우수하고, 기존의 방열판에 사용된 구리 및 알루미늄을 대체할 수 있는 매우 높은 열전도도(그래핀: 1500-5000 W/m·K, CNT: 1100-7000 W/m·K)를 가지며, 금속과 합금에 비해 낮은 밀도를 가져 경량화된 고효율의 방열판을 개발하는데 응용이 기대되는 소재이다.
이에, 탄소 소재를 이용하여 방열 구조체를 제작하는 연구가 활발히 진행되어 왔으나 탄소 나노 튜브를 다양한 방법으로 방열판에 코팅하여 탄소 나노 튜브 기반의 방열판을 제작할 시 종래 제작 방법에 따르면 100℃ 이상의 고온에서 코팅에 필요한 탄소 나노 튜브 분산 용액을 제조함은 물론, 제조 과정이 복잡하고 많은 시간이 소요된다. 또한 탄소 나노 튜브 자체의 낮은 분산성으로 분산제를 첨가하여 용액을 제조한 후 방열판에 코팅하더라도 고르게 코팅되지 않고 뭉쳐져 존재하는 문제가 발생됨에 따라 상기 코팅된 탄소 나노 튜브는 기판과의 낮은 부착력으로 쉽게 박리되어 오히려 방열 효과를 저하시킨다.
상기와 같은 문제를 발생할 수 있는 탄소 소재를 이용한 방열 재료의 개발이 필요하다.
KR 10-1400406 B1
본 발명의 목적은 탄소 나노 튜브를 포함하는 복합 재료 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 탄소 나노 튜브 및 그래핀을 포함하는 복합 재료 조성물로, 균일하게 분산된 탄소 나노 튜브 및 그래핀에 의해, 열전도도가 향상된 방열 시트를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 탄소 나노 튜브 및 그래핀을 포함하는 방열 시트로, 투명성이 우수하고, 물리적 특성이 우수하여 외부의 충격에 의해 손상이 발생하지 않는 내구성이 우수한 방열 시트를 제공할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 나노 튜브를 포함하는 복합 재료 조성물로, 그래핀; 탄소나노튜브; 하기 화학식 1로 표시되는 고분자 화합물; 및 바인더; 용매를 포함하며, 상기 고분자 화합물은 인접한 고분자끼리 정렬하여 중합체를 형성하며, 상기 중합체에 의해 그래핀 및 탄소나노튜브가 균일하게 분산될 수 있다:
[화학식 1]
여기서,
n은 8 내지 20의 정수이며,
m은 5 내지 15의 정수이다.
상기 화학식 1로 표시되는 고분자 화합물은 하기 화학식 2와 같이 결합에 의해 중합체로 형성될 수 있다:
[화학식 2]
여기서,
p는 1 내지 100의 정수이며,
n 및 m은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
상기 탄소나노튜브는 표면에 수산기(-OH)기가 형성된 것이다.
상기 조성물은 분산제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 용매는 증류수, 에탄올, 페닐트리메톡시실란(Phenyltrimethoxysilane), 펜에틸트리메톡시실란(Phenethyltrimethoxysilane), N-페닐아미노프로필 트리메톡시실란(N-Phenylaminopropyl trimethoxysilane) 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 방열 시트는 기재; 및 탄소 나노 튜브 복합층을 포함하며, 상기 탄소 나노 튜브 복합층은 상기 탄소 나노 튜브를 포함하는 복합 재료 조성물을 도포하여 형성될 수 있다.
상기 기재는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 또는 폴리이미드(PI)이다.
본 발명은 탄소 나노 튜브 및 그래핀을 포함하는 복합 재료 조성물로, 균일하게 분산된 탄소 나노 튜브 및 그래핀에 의해, 열전도도가 향상된다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 나노 튜브를 포함하는 복합 재료 조성물은 그래핀; 탄소나노튜브; 하기 화학식 1로 표시되는 고분자 화합물; 바인더; 및 용매를 포함하며, 상기 고분자 화합물은 인접한 고분자끼리 정렬하여 중합체를 형성하며, 상기 중합체에 의해 그래핀 및 탄소나노튜브가 균일하게 분산된 것을 특징으로 한다:
[화학식 1]
여기서,
n은 8 내지 20의 정수이며,
m은 5 내지 15의 정수이다.
상기 고분자 화합물은 복합 재료로 제조 시, 가공의 용이성 및 형태의 다양성 등 우수한 장점을 가지고 있지만, 고분자의 특성상 내부를 통해서 전달되는 열에너지가 분산되어 열전도 특성이 낮은 단점이 있다. 따라서, 그래핀 및 탄소나노튜브 등과 같이, 열전도 특성이 우수한 소재와 적절히 혼합하여 복합 소재를 만들면 방열 특성이 필요한 여러 분야에 비교적 형태의 제한 없이 사용할 수 있다.
탄소나노튜브는 6각형 고리로 연결된 탄소들이 긴 대롱 모양을 이루는 지름 1나노미터(1나노미터는 10억분의 1m) 크기의 미세한 분자이다. 탄소원자가 3개씩 결합해 벌집 모양의 구조를 갖게 된 탄소평면이 도르르 말려서 튜브모양이 됐다고 해서 붙여진 이름이다. 인장력이 강철보다 1백 배 강하고 유연성이 뛰어난 미래형 신소재다. 속이 비어 있어 가볍고, 전기도 구리만큼 잘 통하며, 열전도도 다이아몬드만큼이나 좋은 것으로 알려져 있다. 게다가 탄소나노튜브는 그 튜브의 지름이 얼마나 되느냐에 따라 도체가 되기도 하고 반도체가 되는 성질이 있음이 밝혀지면서 차세대 반도체 물질로도 각광을 받고 있다.
그래핀 재료들도 다양한 분야에 적용이 가능하다고 기대를 모으고 있다. 그라파이트(Graphite)의 박리에 의해 만들어진 그래핀은 탄소원자들의 연속적인 화학 결합으로 탄소의 sp2 혼성 결합으로 구성되어 있다. 생산 가격이 탄소나노튜브보다 상대적으로 낮고, 대량 생산이 용이하다. 반면, 그래핀은 높은 전기적, 열적 전도도를 가지며 또한 높은 기계적 특성을 가지므로, 탄소나노튜브를 대체할 수 있는 대표적 나노재료로 기대된다.
상기 그래핀 및 탄소나노튜브는 고분자 화합물의 열팽창 계수를 낮추고, 코팅액으로 제조되는 코팅막의 방열 특성을 높이기 위한 무기 충전재 역할을 한다.
다만, 상기 그래핀 및 탄소나노튜브는 고분자 화합물 또는 용매 내에서 분산성이 낮은 문제가 있다. 즉, 그래핀 및 탄소나노튜브는 열 전도도가 우수하여, 방열 소재로 활용 가능성이 매우 높지만, 용매 등에서 분산성이 낮아, 균일한 열 전도도를 나타내지 못하는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 분산제를 사용하는 방안이 제시되고 있으나, 분산제의 사용 또한, 적은 양의 사용은 분산성의 개선에 효과를 발휘하지 못하고, 분산제를 과량 사용하는 경우에는, 그래핀 및 탄소나노튜브의 함량이 줄어 열 전도 특성을 발휘하기 어려운 문제가 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 고분자 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다:
[화학식 1]
여기서,
n은 8 내지 20의 정수이며,
m은 5 내지 15의 정수이다.
본 발명의 상기 고분자 화합물은 인접한 고분자끼리 정렬하여 중합체를 형성하며, 상기 중합체에 의해 그래핀 및 탄소나노튜브가 균일하게 분산되는 것을 특징으로 한다.
분산제의 함량을 낮추더라도, 상기 그래핀 및 탄소나노튜브는 본 발명의 고분자 화합물에 의해 균일하게 분산되는 것을 특징으로 한다.
상기 고분자 화합물은 보다 구체적으로 UV 경화에 의해 하기 화학식 2와 같이 결합에 의해 중합체로 형성되는 것을 특징으로 한다:
[화학식 2]
여기서,
p는 1 내지 100의 정수이며,
n 및 m은 제1항에서 정의한 바와 같다.
상기와 같이 고분자 화합물 간의 정렬에 의해 중합체를 형성하게 되면, 중합체 내 치환기 간에 일정한 간격으로 배열이 생기게 된다. 상기 배열 내 포함되어 있는 -NH-와 같이 비공유 전자쌍을 가진 원소는 그래핀 또는 탄소나노튜브와 화학적인 작용이 발생하게 되고, 이로 인해 중합체의 배열 내에 일정한 정도로 분산될 수 있다.
상기 탄소나노튜브는 표면에 수산기(-OH)기가 형성된 것이다.
상기 탄소나노튜브는 표면 개질을 통해, 표면 내 수산기가 형성된 것으로, 상기 탄소나노튜브의 표면에 형성된 수산기와 고분자 중합체 간에 반응에 의해 균일하게 분산될 수 있다.
상기 탄소나노튜브의 개질은 통상의 방법을 이용하여 표면에 수산기를 형성할 수도 있으며, 표면에 수산기가 형성된 탄소나노튜브를 구매하여 사용할 수 있다.
구체적으로, 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브(Single walled carbon nanotube, SWCNT), 다중벽 탄소나노튜브(Multi walled cabon nanotube, MWCNT) 등 다양한 형태의 탄소나노튜브가 사용될 수 있으며, 여기에서는 다중벽 탄소나노튜브가 사용되었다. 통상 다중벽 탄소나노튜브는 반데르발스 힘(van der waals force)에 의한 튜브 간 응집력이 두드러져 번들 형태로 존재한다. 이에 다중벽 탄소나노튜브의 응용을 위해서는 이러한 번들 형태를 해제하는 추가적인 화학 처리 과정이 요구된다. 본 발명에서는 다중벽 탄소나노튜브와 과산화수소(H2O2)를 100㎎/100㎖ 농도로 혼합하고, 72시간 동안 60℃의 온도에서 환류(reflux)처리하여 다중벽 탄소나노튜브 표면과 말단에 수산기(hydroxyl group: -OH)를 생성시켜 혼합 과정에서 분산성을 향상시켰다.
상기 그래핀은 시중에서 구매한 그래핀을 사용할 수도 있고, 통상의 제조 방법을 통해 제조된 그래핀을 사용할 수 있다.
구체적으로 그래핀의 제조는 휴머스(Hummers)의 방법을 수정 보완하여 수행하였다.
먼저, 흑연을 500℃의 아르곤 분위기 내에서 열처리하여 불순물을 제거하였다. 다음, 100㎖의 황산(H2SO4)이 수용된 용기 내에 파우더 상의 박편 흑연 5g과 질산나트륨(NaNO3) 2.5g을 첨가한 후, 이 혼합액을 20 내지 40분간 교반하였다. 이때, 안전한 반응을 위하여 용기를 0℃ 정도의 반응조에 넣고 교반하는 것이 좋다.
혼합액이 교반되는 동안, 용기 내에 15g의 과망간산칼륨(KMnO4)을 첨가한다. 이때, 과망간산칼륨은 0.1g 정도씩 소량으로 나누어 수 십여 차례에 걸쳐 첨가한다. 이에 용기 내의 혼합액이 과망간산칼륨과 급격하게 반응함으로 써 온도가 상승하는 것을 억제할 수 있다.
그 다음, 반응조를 제거하고, 혼합액의 온도가 32℃ 내지 38℃에 이르면, 이 상태로 30분을 유지하였다. 이때, 20분이 지나면 혼합액이 반응하면서 발생한 가스와 거품이 제거되면서 점성을 갖는 반응물이 생성된다. 이렇게 생성된 반응물은 페이스트(paste) 상태에 이르고, 회갈색을 띤다.
30분이 경과하면, 반응물이 수용된 용기 내에 250㎖의 증류수를 첨가하고 천천히 교반하였다. 이때, 격렬한 비등(沸騰)과 98℃에 이르는 온도 증가가 수반되며, 반응물은 갈색을 띠게 된다. 교반 후 반응물을 15분간 유지시킨다.
그 후, 용기에 40℃의 증류수 700㎖를 더 첨가하여 희석시키고, 반응 시 발생한 과망간산염 및 이산화망간을 줄이기 위해 3% 과산화수소를 소량 첨가하였다. 과산화수소의 첨가로 인해 반응물은 밝은 노란색으로 변화한다. 이렇게 희석된 반응물을 5㎛ 크기의 기공을 갖는 여과지(filter)를 이용하여 여과하여 노랑-갈색의 케이크 형상의 결과물, 즉 산화흑연을 제조하였다.
상기 결과물은 250㎖의 증류수를 이용하여 적어도 세 번 이상 세척하였다. 이때, 폐기수의 pH가 7 부근의 중성에 도달하면 세척 과정을 마친다. 이후 산화흑연을 1g/L 농도로 증류수에 희석시키고, 1 내지 2시간 동안 초음파 처리하여 산화흑연의 약해진 층간 결합층을 끊어 산화 그래핀 상태로 만든다. 그 다음, 산화흑연 100㎎당 하이드라진 수화물(Hydrazine hydrate) 1㎖를 추가로 첨가하여 24시간 동안 환류(還流, reflux)처리하여 환원된 그래핀을 제조하였다. 이어서, 환원된 그라핀을 증류수 및 메탄올을 이용하여 세척한 후, 건조시켜 분말 상태의 그라핀을 제조하였다. 그래핀의 제조 방법은 여기에서 제시된 방법으로 특별히 한정되지 않으며, 다양한 방법을 통해 제조될 수 있다.
상기 분산제는 계면활성제류, 커플링제류, 블락 코폴리머, 모노머류, 올리고머류, 비닐류, 락틱류, 카프로 락톤류, 실리콘류, 왁스류, 실란류, 불소류, 에테르류, 알콜류, 에스테류 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는 음이온계 계면활성제인 SDS, NaDDBS, 양이온계 계면활성제인 CTAB, 비이온계 TWEEN, TRITION, 양성계 계면활성제인 Tego5, SAZM Z-3-18 중 선택될 수 있으며, 보다 바람직하게는 NaDDBS, 분산 PVP, Tego5, SDS 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 바인더는 폴리우레탄 수지, 폴리아크릴 수지 및 폴리에스테르 수지로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 폴리우레탄 수지이지만, 상기 예시에 국한되지 않는다. 상기 바인더는 기재와의 접착력을 높이기 위해 포함될 수 있다.
상기 용매는 탄소나노튜브와 그래핀의 분산 특성을 향상시킬 수 있는 물질이 사용될 수 있으며, 여기에서는 실란(silane)을 함유하는 용액이 사용되었다. 실란을 함유하는 용액은 페닐트리메톡시실란(Phenyltrimethoxysilane), 펜에틸트리메톡시실란(Phenethyltrimethoxysilane) 및 N-페닐아미노프로필 트리메톡시실란(N-Phenylaminopropyl trimethoxysilane) 등을 포함할 수 있다. 실란을 함유하는 용액은 앞서 표면 처리된 탄소나노튜브와 화학적으로 친화력을 가지며, 탄소나노튜브 및 그래핀의 분산특성을 향상시킬 수 있다. 이와 같은 실란을 함유하는 용액은 예컨대 디페닐디에톡시실란(Diphenyldiethoxysilane, DPDES) 6g과 테트라에틸오소실리케이트(Tetraethyl orthosilicate, TEOS) 4g, 증류수 2㎖ 및 에탄올(ethanol) 40㎖를 혼합하여 3시간 동안 교반하여 제조될 수 있으며, 점성을 갖는 졸(sol) 상태이다.
상기 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 나노 튜브를 포함하는 복합 재료 조성물은 용매 100 중량부에 대하여, 그래핀 10 내지 20 중량부, 탄소나노튜브 10 내지 20 중량부, 고분자 화합물 20 내지 40 중량부, 바인더 20 내지 40 중량부 및 분산제 1 내지 5 중량부로 포함할 수 있다. 상기 범위 내에서 혼합하여 사용 시, 그래핀 및 탄소나노튜브가 조성물 내 균일하게 분산되어, 우수한 열 전도성을 나타낼 뿐 아니라, 기재와의 우수한 접착성을 나타낼 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 방열 시트는 기재; 및 탄소 나노 튜브 복합층을 포함하며, 상기 탄소 나노 튜브 복합층은 상기 탄소 나노 튜브를 포함하는 복합 재료 조성물을 도포하여 형성되는 것이다.
상기 기재는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 또는 폴리이미드(PI)이지만, 상기 예시에 국한되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 나노 튜브를 포함하는 복합 재료 조성물의 제조 방법은 1) 용매에 탄소나노튜브, 그래핀 및 분산제를 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 단계; 2) 상기 제1 혼합물을 초음파 처리하는 단계; 및 3)상기 제1 혼합물에 바인더 및 하기 화학식 1로 표시되는 고분자 화합물을 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 단계를 포함할 수 있다:
[화학식 1]
여기서,
n은 8 내지 20의 정수이며,
m은 5 내지 15의 정수이다.
이후 방열 시트를 제조하기 위해선, 상기 제조된 복합 재료 조성물을 기재의 일면에 도포하고, UV 조사하여, 경화한다. UV 조사에 의해 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 중합되어, 하기 화학식 2로 표시되는 화합물로 형성될 수 있다:
[화학식 2]
여기서,
p는 1 내지 100의 정수이며,
n 및 m은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
상기 2) 단계는 그래핀 및 탄소나노튜브를 균일하게 분산하게 하기 위한 것으로, 조(bath) 타입의 초음파 장비를 이용하여 5 내지 10분간 초음파 처리를 할 수 있다. 초음파 처리 후 막대 자석(magnetic stirrer)을 이용하여 5 내지 10분간 혼합한다.
제조예
탄소 나노 튜브를 포함하는 복합 재료 조성물의 제조
용매에 탄소나노튜브, 그래핀 및 NaDDBS를 혼합하여 제1 혼합물을 제조하였다. 상기 용매는 디페닐디에톡시실란(Diphenyldiethoxysilane, DPDES) 6g과 테트라에틸오소실리케이트(Tetraethyl orthosilicate, TEOS) 4g, 증류수 2㎖ 및 에탄올(ethanol) 40㎖를 혼합하여 3시간 동안 교반하여 제조하였다.
상기 제1 혼합물은 조(bath) 타입의 초음파 장비를 이용하여 5 내지 10분간 초음파 처리하였다.
에탄올, 바인더로 폴리우레탄 수지 및 하기 화학식 1로 표시되는 고분자 화합물을 혼합하여 제2 혼합물을 제조하였다. 상기 제1 혼합물 및 제2 혼합물을 혼합하여 복합 재료 조성물을 제조하였다:
[화학식 1]
여기서,
n'은 10의 정수이며,
m'은 10의 정수이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 표면에 수산기가 결합된 탄소나노튜브, 그래핀, 분산제 및 바인더는 모두 구매하여 사용하였다. 상기 복합 재료 조성물의 구체적인 함량은 하기 표 1과 같다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
용매 100 100 100 100 100
그래핀 5 10 15 20 25
탄소나노튜브 5 10 15 20 25
화학식 1 10 20 30 40 50
바인더 10 20 30 40 50
분산제 1 1 1 1 1
(단위 중량부)상기 실시예 1 내지 5의 복합 재료 조성물 각각은 PET의 기재의 일면에 도포된 후, UV 조사하여 경화시켜 시트로 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 3의 복합 재료 조성물을 PET 기재에 도포하고, 100 내지 110℃ 30분 동안 가열하여 완전히 경화시켜 시트로 제조하였다.
실험예 1
헤이즈 및 투과율 측정
ASTM D1003 규격에 따라 헤이즈 및 투과율을 각각 측정하였다.
상기 실시예 1 내지 5의 복합 재료 조성물이 도포되어, 코팅층으로 형성된 기재에 대해 헤이즈 및 투과율을 측정하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 PET
헤이즈(%) 1.8 1.5 1.2 1.0 1.8 1.9
투과율(%) 89 91 92 93 90 88
상기 실험 결과에 의하면, 코팅층이 형성되지 않은 PET 기재에 대한 헤이즈 및 투과율 측정 결과와 비교하여, 헤이즈 및 투과율이 우수한 것으로 평가되었다. 특히 실시예 2 내지 5의 경우, 우수한 헤이즈 및 투과율 측정 결과를 나타냄을 확인하였다.
실험예 2
물리적 특성 평가
각각의 샘플에 노치를 만들어 23℃에서 ASTM D256에 의거하여 측정하여, 노치드 충격강도를 측정하였다.
기재를 각각 10cmХ20cm 크기의 샘플로 절단한 후, 내마찰성 Test기기에 장착Steel 후, Wool 번호 #0000을 장착하여 1000회 왕복 운동시킨 후 코팅표면에 스크레치(Scratch)가 발생한 시점을 육안으로 확인하여, 내마찰성을 측정하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 PET
노치드 충격강도
(J/cm2)		 192 220 250 260 160 190
내마찰성 미발생 미발생 미발생 미발생 발생 미발생
상기 실험 결과, 실시예 1 내지 4는 미코팅된 PET와 비교하여 노치드 충격강도가 우수하고, 스크래치가 발생하지 않았으며, 특히 실시예 2 내지 4에서 우수한 평가 결과가 나타남을 확인하였다.
실험예 3
열 전도도 특성 평가
NETZSCH LFA447(25℃ 기준)를 사용하여 수직 열전도율 및 수평 열전도율을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 4에 기재하였다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 비교예1
열전도율
(W/mK)		 수평 열전도율 85 114 120 118 109 60
수직 열전도율 0.03 5.98 6.21 6.02 0.04 0.01
상기 실험 결과에 의하면, 실시예 2 내지 4의 경우, 수평 열전도율 및 수직 열전도율이 모두 높게 측정된 것을 알 수 있다.
상기 비교예 1은 UV 조사하지 않고, 가열하여 코팅층을 형성한 것으로, 열전도율이 낮은 수치를 나타냄을 확인하였다. 이는 그래핀 및 탄소 나노 튜브가 불균일하게 분산되어 낮은 열전도도를 나타냄을 의미한다 할 것이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (7)

  1. 그래핀;
    탄소나노튜브;
    하기 화학식 1로 표시되는 고분자 화합물;
    바인더; 및
    용매를 포함하며,
    상기 고분자 화합물은 인접한 고분자끼리 정렬하여 중합체를 형성하며, 상기 중합체에 의해 그래핀 및 탄소나노튜브가 균일하게 분산되는
    탄소 나노 튜브를 포함하는 복합 재료 조성물:
    [화학식 1]

    여기서,
    n은 8 내지 20의 정수이며,
    m은 5 내지 15의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 고분자 화합물은 하기 화학식 2와 같이 결합에 의해 중합체로 형성되는
    탄소 나노 튜브를 포함하는 복합 재료 조성물:
    [화학식 2]

    여기서,
    p는 1 내지 100의 정수이며,
    n 및 m은 제1항에서 정의한 바와 같다.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브는 표면에 수산기(-OH)기가 형성된
    탄소 나노 튜브를 포함하는 복합 재료 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 분산제를 추가로 포함하는
    탄소 나노 튜브를 포함하는 복합 재료 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 용매는 증류수, 에탄올, 페닐트리메톡시실란(Phenyltrimethoxysilane), 펜에틸트리메톡시실란(Phenethyltrimethoxysilane), N-페닐아미노프로필 트리메톡시실란(N-Phenylaminopropyl trimethoxysilane) 및 이들의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는
    탄소 나노 튜브를 포함하는 복합 재료 조성물.
  6. 기재; 및
    탄소 나노 튜브 복합층을 포함하며,
    상기 탄소 나노 튜브 복합층은 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 탄소 나노 튜브를 포함하는 복합 재료 조성물을 도포하여 형성되는 것인
    방열 시트.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기재는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리카보네이트(PC), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 또는 폴리이미드(PI)인
    방열 시트.
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