KR102647931B1 - 공유 결합된 단량체 및 그래핀 산화물 구조를 형성하는 산업 규모 공정 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체의 제조방법으로서,
단량체 및 그래핀 산화물을 볼 밀 내에 배치하는 단계;
상기 단량체를 상기 그래핀 산화물과 밀링하여, 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 생성하는 단계;
상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 중합 화학 반응기 내에 배치하고, 상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물을 열 처리에 의해 화학흡착된 단량체 그래핀 산화물로 전환시키는 단계; 및
상기 단량체 그래핀 산화물을 다른 단량체 또는 예비 중합체와 반응시켜 상기 물질들을 중합시켜, 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체를 형성하는 단계를 포함하는, 방법을 포함한다.
단량체 및 그래핀 산화물을 볼 밀 내에 배치하는 단계;
상기 단량체를 상기 그래핀 산화물과 밀링하여, 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 생성하는 단계;
상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 중합 화학 반응기 내에 배치하고, 상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물을 열 처리에 의해 화학흡착된 단량체 그래핀 산화물로 전환시키는 단계; 및
상기 단량체 그래핀 산화물을 다른 단량체 또는 예비 중합체와 반응시켜 상기 물질들을 중합시켜, 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체를 형성하는 단계를 포함하는, 방법을 포함한다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 PCT 국제특허출원은, 2018년 9월 18일에 출원된 미국 가특허출원 제62/732,723호에 대한 우선권을 주장하며, 이의 내용은 이의 전문이 인용에 의해 본원에 포함된다.
연방 기금 연구 진술
해당 사항 없음.
기술분야
본 발명은 일반적으로, 공유 결합된 단량체 및 그래핀 산화물 구조를 형성하는 산업 규모 공정 분야에 관한 것이다.
본 발명의 범위를 제한함 없이, 본 발명의 배경을 복합체 재료와 관련하여 설명한다.
그래파이트는 일반적으로 복합체 재료의 기계적, 전기적 및 열적 전도도를 향상시키는 데 사용된다. 그래파이트는 수지, 에폭시 및 중합체를 포함하는 폭넓은 수의 복합체 재료들의 성분으로서 사용되어 왔다. 복합체 재료는, 상이한 강화 충전재들, 예를 들면, 천연 그래파이트, 합성 그래파이트, 카본 블랙 또는 탄소 섬유를, 액체 및 분말 형태의 중합체 매트릭스 전구체로서의 페놀 수지에 대해 사용하여 제조할 수 있다. 그러나, 단량체에서 그래핀 산화물(GO)을 박리하고 분산시킬뿐만 아니라 그래핀 산화물 상의 관능 그룹과 화학 반응을 일으키기에 충분한 에너지를 사용하여 단량체들을 물리적으로 혼합/블렌딩하는 작업에 있어서 부족함이 있다.
고체-고체 혼합은 고체 취급 산업에서 분말들을 블렌딩하기 위한 일반적이고 입증된 방법이다. 수십 년 동안, 고체-고체 혼합은, 분말 블렌딩에 사용되어 벌크 물질들을 균질화해 왔으며, 다양한 벌크 고체 성질들을 가진 물질들을 취급하도록 디자인되어 왔다. 상이한 기기들에서 얻은 실제 경험을 바탕으로, 신뢰할 수 있는 장비를 구성하고 스케일-업 및 혼합 거동을 예측하기 위한 엔지니어링 지식이 개발되어 왔다. 오늘날, 동일한 혼합 기술이 제품 품질 향상, 입자 코팅, 퓨즈 재료, 습윤화, 액체 중 분산, 응집 제거(deagglomerate) 및 물질 성질 변경 등 매우 많은 응용 분야에 사용된다. 현재 고체-고체 혼합은 용매를 필요로 하지 않고 고전적인 화학 반응/공정을 실시하는 데 사용되고 있다. 이러한 일반적인 기술적 접근 방식을 기계화학(mechanochemistry)이라고 한다.
화학 반응의 활성화는 고전적인 용어로 열화학, 전기화학 및 광화학을 에너지원으로서 사용한다. 전통적인 화학 공정은 공유 반응을 촉진하기 위해 종종 촉매를 사용한다. 이러한 전통적인 에너지원은 표준 물리 화학 교과서에 반영되어 있다. 화학적 활성화의 대체 경로는 기계화학이다. 기계화학은 충돌 에너지를 사용하여 원하는 화학 반응을 활성화하고, 촉매를 사용하여 공유 반응을 촉진한다. 일부 공유 반응은 촉매 없이 발생할 수 있지만, 전환 효율이 매우 낮을 수 있다. 그러나 실제로, 기계화학적으로 생성되는 에너지는 매체-매체 상호작용/충돌 위치에서 물질에 직접 전달되는 열 에너지, 전기 에너지, 광자 에너지 또는 화학 에너지를 대체할 수 있다. 기계화학적 공정의 일례는 스웨거(Swager) 박사 등에 의해 입증되었으며, 스웨거 박사는 기계화학적 에너지 및 촉매를 사용하여, 볼 밀을 사용하여 2개의 백색 분말인 단량체 (1,4-비스(클로로메틸)-2-((2-에틸헥실)옥시)-5-메톡시벤젠) 및 강염기 (칼륨 tert-부톡사이드)로부터 폴리(페닐렌 비닐렌)(PPV)을 중합하여, 적색 전도성 중합체를 형성했다(ACS Macro Lett. 2014, DOI: 10.1021/mz500098r). 이들은 공정이 빠르고, 용매를 필요로 하지 않으며, 습식 화학 합성보다 더 일관된 쇄 길이를 산출하는 것으로 보고했다. 상기 공정의 유일한 단점은 평균 입자 크기가 5nm 미만이고 전환 수율이 60%라는 것이다. 고체-고체 혼합에서 이루어진 발전 이외에, 중합체 형성 이전의 GO의 관능 그룹과 단량체의 공유 반응을 통한 GO 로딩된 물질의 물리적 성질에 상당한 개선이 있었다. 공유 반응은 GO의 COOH 관능기 및 OH 관능기와 아민 기반 단량체의 사이에서 쉽게 발생할 수 있다. 공유 반응에 의한 물리적 성질의 개선은 학회[(PDA Conference - Becker Presentation) Polyurea Development Association Conference October 4 - 6, 2017]에서 공개된 결과에서 쉽게 확인할 수 있다. 상기 간행물은 2% 부하에서 >350%의 표면 인성 증가; >50%의 파단 연신율 증가; >290%의 인장율의 향상을 달성하는 GO/폴리우레아 복합체를 보고했다. 인장율 및 파단 연신율 둘 다의 동시 증가는 공유/화학흡착된 반응을 시사한다. 우수한 분산을 갖는 물리흡착/비공유 반응은 파단 연신율의 감소와 인장 강도의 증가를 초래한다.
이러한 발전에도 불구하고, 공유 결합된 단량체 및 GO 구조를 형성하기 위한 일관된 산업적 규모의 공정을 여전히 필요로 한다.
본 발명은, 화학흡착된(chemisorbed) 그래핀 산화물 중합체 복합체의 제조방법으로서, 단량체 및 그래핀 산화물을 볼 밀 내에 배치하는 단계; 상기 단량체를 상기 그래핀 산화물과 밀링하여, 물리흡착된(physisorbed) 단량체 그래핀 산화물 물질을 생성하는 단계; 상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 중합 화학 반응기 내에 배치하고, 상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물을 열 처리에 의해 화학흡착된 단량체 그래핀 산화물로 전환시키는 단계; 및 상기 단량체 그래핀 산화물을 다른 단량체 또는 예비 중합체와 반응시켜 상기 물질들을 중합시켜, 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체를 형성하는 단계를 포함하는, 방법을 포함한다.
일 양태에서, 본 발명은, 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체의 제조방법으로서, 단량체 및 그래핀 산화물 플레이크를 볼 밀 내에 배치하는 단계; 상기 단량체를 상기 그래핀 산화물 플레이크와 밀링하여, 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 생성하는 단계; 상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 중합 화학 반응기 내에 배치하고, 상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물을 열 처리에 의해 화학흡착된 단량체 그래핀 산화물로 전환시키는 단계; 및 상기 단량체 그래핀 산화물을 다른 단량체 또는 예비 중합체와 반응시켜 상기 물질들을 중합시켜, 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체를 형성하는 단계를 포함하는, 방법을 포함한다. 일 측면에서, 본 발명의 화학흡착된 탄소 중합체 복합체는 물리적 성질들의 증가 및 파단 연신율의 증가 둘 다를 갖는다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 탄소 첨가제는 그래파이트 산화물, 그래핀 산화물, 탄소 산화물, 탄소 나노 튜브 산화물, 카본 블랙 산화물 또는 탄소 나노 와이어 산화물을 포함한다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 단량체는 액체 또는 고체 입자이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 단량체는 입자 크기가 1㎛ 초과 500㎛ 미만인 입자이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 단량체는 점도가 1cP(centipoise) 초과 10,000cP 미만인 액체이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 탄소 산화물은 수산화물, 과산화물, 에폭사이드 또는 카복실 중 적어도 하나를 포함한다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 탄소 산화물은 그래핀 산화물이다. 또 다른 측면에서, 그래핀 산화물은 산화 수준이 1 내지 25%이다. 또 다른 측면에서, 그래핀 산화물은 그래핀 산화물 플레이크이다. 또 다른 측면에서, 그래핀 산화물 플레이크는 두께에 대한 면적비가 100,000Å 미만이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 열 처리는 촉매를 추가로 포함한다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 촉매는 암모니아, 아민, 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼슘, 탄산나트륨, 규산나트륨 및 전이 금속 아미노 화합물 중 하나 이상으로부터 선택되는 휘발성 염기, 고정 염기, 또는 영구 염기로부터 선택된다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 열 처리의 온도는 35, 40, 45, 45, 55, 60, 65, 70, 75 또는 75℃의 온도이다.
또 다른 양태에서, 본 발명은, 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체의 제조방법으로서, 단량체 및 그래핀 산화물 플레이크를 볼 밀 내에 배치하는 단계; 상기 단량체를 상기 그래핀 산화물 플레이크와 밀링하여, 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 생성하는 단계; 상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 중합 화학 반응기 내에 배치하고, 상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물을 열 처리에 의해 화학흡착된 단량체 그래핀 산화물로 전환시키는 단계; 및 상기 단량체 그래핀 산화물을 다른 단량체 또는 예비 중합체와 반응시켜 상기 물질들을 중합시켜, 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체를 형성하는 단계를 포함하는, 방법을 포함한다. 일 측면에서, 본 발명의 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체는 물리적 성질들의 증가 및 파단 연신율의 증가 둘 다를 갖는다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 탄소 첨가제는 그래파이트 산화물, 그래핀 산화물, 탄소 산화물, 탄소 나노 튜브 산화물, 카본 블랙 산화물 또는 탄소 나노 와이어 산화물을 포함한다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 단량체는 액체 또는 고체 입자이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 단량체는 입자 크기가 1㎛ 초과 500㎛ 미만인 입자이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 단량체는 점도가 1cP 초과 10,000cP 미만인 액체이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 탄소 산화물은 수산화물, 과산화물, 에폭사이드 또는 카복실 중 적어도 하나를 포함한다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 그래핀 산화물 플레이크는 산화 수준이 1 내지 25%이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 그래핀 산화물 플레이크는 두께에 대한 면적비가 100,000Å 미만이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 반응기는 촉매를 추가로 포함한다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 촉매는 암모니아, 아민, 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼슘, 탄산나트륨, 규산나트륨 및 전이 금속 아미노 화합물 중 하나 이상으로부터 선택되는 휘발성 염기, 고정 염기, 또는 영구 염기로부터 선택된다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 열 처리의 온도는 35, 40, 45, 45, 55, 60, 65, 70, 75 또는 75℃의 온도이다.
일 양태에서, 본 발명은 또한, 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체로서, 단량체 및 그래핀 산화물을 볼 밀 내에 배치하는 단계; 상기 단량체를 상기 그래핀 산화물과 밀링하여, 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 생성하는 단계; 상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 중합 화학 반응기 내에 배치하고, 상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물을 열 처리 및 임의로 촉매에 의해 화학흡착된 단량체 그래핀 산화물로 전환시키는 단계; 및 상기 단량체 그래핀 산화물을 다른 단량체 또는 예비 중합체와 반응시켜 상기 물질들을 중합시켜, 상기 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체를 형성하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되는, 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체를 포함한다.
일 양태에서, 본 발명은 또한, 화학흡착된 그래핀 산화물의 제조방법으로서, 단량체 및 그래핀 산화물을 볼 밀 내에 배치하는 단계; 상기 단량체를 상기 그래핀 산화물과 밀링하여, 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 생성하는 단계; 상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 열 처리에 의해 화학흡착된 단량체 그래핀 산화물로 전환시키는 단계를 포함하는, 방법을 포함한다. 일 측면에서, 본 발명의 탄소 첨가제는 그래파이트 산화물, 그래핀 산화물, 탄소 산화물, 탄소 나노 튜브 산화물, 카본 블랙 산화물 또는 탄소 나노 와이어 산화물을 포함한다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 단량체는 액체 또는 고체 입자이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 단량체는 입자 크기가 1㎛ 초과 500㎛ 미만인 입자이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 단량체는 점도가 1cP 초과 10,000cP 미만인 액체이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 그래핀 산화물은 산화 수준이 1 내지 25%이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 그래핀 산화물은 그래핀 산화물 플레이크이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 그래핀 산화물 플레이크는 두께에 대한 면적비가 100,000Å 미만이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 열 처리는 촉매를 추가로 포함한다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 촉매는 암모니아, 아민, 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼슘, 탄산나트륨, 규산나트륨 및 전이 금속 아미노 화합물 중 하나 이상으로부터 선택되는 휘발성 염기, 고정 염기, 또는 영구 염기로부터 선택된다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 열 처리의 온도는 35, 40, 45, 45, 55, 60, 65, 70, 75 또는 75℃의 온도이다.
본 발명의 다양한 양태들의 제조 및 사용이 이하에 상세히 논의되지만, 본 발명은 폭넓게 다양한 특정 맥락으로 구현될 수 있는 다수의 적용 가능한 발명 개념을 제공한다는 것을 이해해야 한다. 본원에서 논의되는 특정 양태는 본 발명을 제조 및 사용하는 특정 방식을 예시할 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해, 다수의 용어가 아래에 정의된다. 본원에 정의되는 용어는 본 발명과 관련된 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 용어, 예를 들면 "a", "an" 및 "the"는 단수 개체만을 의미하는 것이 아니라, 특정 실시예가 설명을 위해 사용될 수 있는 일반적인 클래스를 포함한다. 본원의 용어는 본 발명의 특정 양태를 설명하기 위해 사용되지만, 이의 사용은 청구범위에 요약된 것을 제외하고는 본 발명을 제한하지 않는다.
㎛ 규모의 그래핀은 강(steel)보다 수백 배 강하고, 다이아몬드보다 단단하고, 열과 전기를 구리보다 더 잘 전도한다. 이러한 속성들을 산업적으로 관련된 기회로 전환하는 것은 어려운 일이었다. 본 발명자들은 제자리(in situ) 중합에 사용되는 반응기에서, GO를, GO와 중합체 사이에 공유 결합을 발생시키는 단량체와 반응시킴으로써 ㎛ 규모를 거시적 규모로 옮겼다. GO 첨가제의 사용시 공유 반응/화학흡착 반응은 호스트의 물리적 성질을 근본적으로 개선하는 방법이다. 과제는 세 가지이다: 1) GO의 관능 그룹을 미래의 중합체의 단량체와 반응시킨다; 2) GO 상에서의 충분한 관능화를 유도하여 다수의 단량체와 반응시켜, 원하는 제어된 반응을 가능하게 하여 최종 중합체의 물리적 성질을 향상시킨다; 및 3) 중합 전에 관능화된 그래핀(fGO) 또는 산화된 그래핀(GO)을 단량체 혼합물 내로 균일하게 분산시킨다. 본 발명의 방법은 이러한 3가지 과제 각각을 극복한다.
본 발명자들은, 적절한 조건 하의 고체-고체 혼합 또는 기계화학 가공이 단량체를 GO의 관능 그룹과 반응할 수 있게 하며, 이는 다음을 필요로 한다는 것을 보여주었다: 1) GO 플레이크의 1 내지 25%의 산화 수준은 단량체와의 공유 반응을 얻을 수 있게 하며 이는 제어 가능한 중합 반응을 의미한다. 1% 미만의 산화 수준은 단량체와 효과적으로 반응하기에 충분한 수준의 관능 그룹을 갖지 않는다. 관능화의 25% 초과의 산화 수준은 단량체와 완전히 반응하여, 중합체를 형성하는 추가의 반응을 방지한다; 2) 100,000Å 미만의 플레이크의 두께에 대한 면적의 비; 3) 밀도가 9g/cm3 미만인 매체를 사용하는 볼 밀링. 볼 밀링 공정은 반 데르 발스 힘/견인력으로 인해 GO가 자체 조립되거나 플록 형성(flocculating)하는 것을 방지한다. 단량체는 액체, 고체 또는 현탁액일 수 있다.
본원에 사용되는 용어 "탄소 첨가제"는, 예를 들면, 그래파이트 산화물, 그래핀 산화물, 탄소 산화물, 탄소 나노 튜브 산화물, 카본 블랙 산화물 또는 탄소 나노 와이어 산화물을 포함하는 탄소 기반 단량체 또는 중합체를 나타낸다. 이들은 일반적으로 분말 또는 입자 형태이지만, 액체에 현탁될 수도 있다.
본 발명에 사용하기 위한 단량체의 비제한적인 예는, 다음 중합체들 중 하나 이상을 형성하는 것을 포함한다: 예를 들면, 비닐아세트산(VAA), 폴리(비닐피롤리돈), 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 하이드록시 프로필 메틸 셀룰로스(HPMC), 폴리(페닐렌 옥사이드)(PPO), 덱스트란, 다당류, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리아크릴아미드, PEO/PPO, 알부민, 키토산, 펩티드, 파파인, 콜라겐, 락타이드와 글리콜라이드의 공중합체, 폴리아크릴산을 함유하는 공중합체, 폴리메타크릴산을 함유하는 공중합체, 이들 단일 중합체 중 임의의 것들의 공중합체, 다른 단일 중합체 및 공중합체 및 플라스틱, 예를 들면, 폴리스티렌, 폴리프로필렌 및 폴리테레프탈레이트를 첨가한 이들 단일 중합체의 공중합체. 다른 양태에서, 중합체는 생흡수성 또는 생분해성 합성 중합체, 예를 들면, 폴리무수물, 폴리오르토에스테르, 또는 폴리하이드록시산, 예를 들면, 폴리락트산, 폴리글리콜산, 및 이들의 공중합체 또는 블렌드일 수 있다. 비-분해성 물질도 사용할 수 있다. 적합한 물질의 예는 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리비닐 알코올 유도체, 테플론, 나일론, 폴리메타크릴레가트 및 실리콘 중합체를 포함한다. 다른 비-분해성 물질은 에틸렌 비닐 아세테이트 메시 및 폴리비닐 알코올 중합체이다.
단량체 고체는 분말 직경이 0.01㎛ 초과 500㎛ 미만인 분말 형태일 필요가 있다. 평균 직경이 0.5㎛인 GO와 함께 사용되는, 직경이 1㎛ 미만인 분말의 경우, 분말은 GO 플레이크를 코팅하고 GO 플레이크 상의 산화물과 반응한다. 보다 더 큰 단량체 분말의 경우, GO 분말은 단량체/예비 중합체 분말을 코팅한다. 이상적으로는 단량체 분말은 0.01㎛ 및 1㎛ centipoise이다. 액체 단량체 또는 현탁액 중의 단량체의 경우, 점도는 1 내지 10,000cP이어야 한다. 이상적으로는, 액체 또는 현탁된 단량체는 1 내지 100cP이다. 파라미터들은 공유 반응을 가능하게 하고, 단량체 손상 또는 GO의 크기 감소를 방지할 수 있어야 한다. 4) 단량체와의 밀링 속도가 700rpm 미만이고, 밀링 시간이 2시간 미만이다. 공유 반응을 허용하기 위한 최소 시간이 필요하며, 최대 시간은 단량체의 과열 및 분해 또는 열화(degradation)를 방지한다. 5) 본 발명의 공정은 물리흡착된 단량체 GO 물질을 생성한다. 물리흡착된 단량체는 상용화제로 작용하며 또한 응집/플록 형성을 방지하여 반응기에서 단순한 분산을 가능하게 한다; 그리고 6) 반응기 내에 배치되고, 다른 단량체 또는 예비 중합체(예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 예비 중합체) 및/또는 촉매, 예를 들면, 수산화나트륨으로 처리되면, 물리흡착된 단량체는 화학흡착된 단량체 GO 물질이 될 수 있으며 이는 중합체 구조 내에서 추가로 반응할 수 있다. 본 발명은 임의의 분말 단량체 또는 예비 중합체와 함께 작용할 것이다.
본 발명의 방법은 그래핀 산화물과, GO와 중합체 사이에 공유 결합을 형성하는 단량체와의 분산 및 반응을 가능하게 한다. 하나의 물질(단량체)의 입자는 밀링 공정을 사용하여 OH 또는 COOH 관능화로 또 다른 성분의 물질로 코팅된다. 본 발명자들은 25gal의 용적 및 300lbs의 볼 밀링 용기에서 함께 혼합된, 중량 기준 20%의 GO 대 80%의 단량체를 사용한다. 사용되는 매체는 직경 d(d = 10mm)로 밀도가 >9g/cm3이다. 밀링 또는 혼합은 밀폐된 챔버에서 100rpm 이하로 5 내지 100분 동안 실시되어, 물리흡착된 단량체 GO 물질을 생성할 수 있다. 추가의 단량체, 촉매 및/또는 추가의 에너지와 함께 화학 반응기에 분산시, 물리흡착된 단량체 GO 구조는 화학흡착된 단량체 GO 물질을 생성한 다음, 제자리 중합을 통해 복합체 물질로 중합된다. 반응기는 일반적으로 65℃에서 유지되어 두 단량체를 용융시키고 블렌딩하지만, 반응기는 단량체 또는 단량체들의 용융 온도에 따라 35, 40, 45, 45, 55, 60, 65, 70, 75 또는 75℃에서 작동할 수 있다. 블렌딩은 일반적으로 25rpm으로 실시된다. 중합체의 형성을 촉진하기 위해, 본 발명의 공정은 촉매, 예를 들면, 암모니아, 아민, 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼슘, 탄산나트륨, 규산나트륨 및 전이 금속 아미노 화합물 중 하나 이상으로부터 선택된 휘발성 염기, 고정 염기, 또는 영구 염기를 사용할 수 있다. 생성되는 복합체 물질은 파단 연신율이 증가함에 따라 발생하는 물리적 성질의 상당한(>100%) 향상을 보인다. 성분들의 비를 제어함으로써 낮은 밀도, 높은 전기 전도도 및 표면 경도를 얻을 수 있다.
본 발명은, 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체의 제조방법으로서, 단량체 및 그래핀 산화물 플레이크를 볼 밀 내에 배치하는 단계; 상기 단량체를 상기 그래핀 산화물 플레이크와 밀링하여, 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 생성하는 단계; 상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 중합 화학 반응기 내에 배치하고, 상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물은 화학흡착된 단량체 그래핀 산화물로 전환시키는 단계; 및 상기 단량체 그래핀 산화물을 다른 단량체 또는 예비 중합체와 반응시켜 상기 물질들을 중합시켜, 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체를 형성하는 단계를 포함하거나, 상기 단계들로 본질적으로 구성되거나, 상기 단계들로 구성되는 방법을 포함한다.
일 양태에서, 본 발명은, 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체의 제조방법으로서, 단량체 및 그래핀 산화물을 볼 밀 내에 배치하는 단계; 상기 단량체를 상기 그래핀 산화물과 밀링하여, 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 생성하는 단계; 상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 중합 화학 반응기 내에 배치하고, 상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물을 열 처리에 의해 화학흡착된 단량체 그래핀 산화물로 전환시키는 단계; 및 상기 단량체 그래핀 산화물을 다른 단량체 또는 예비 중합체와 반응시켜 상기 물질들을 중합시켜, 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체를 형성하는 단계를 포함하거나, 상기 단계들로 본질적으로 구성되거나, 상기 단계들로 구성되는 방법을 포함한다. 일 측면에서, 본 발명의 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체는 물리적 성질들의 증가 및 파단 연신율의 증가 둘 다를 갖는다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 탄소 첨가제는 그래파이트 산화물, 그래핀 산화물, 탄소 산화물, 탄소 나노 튜브 산화물, 카본 블랙 산화물 또는 탄소 나노 와이어 산화물을 포함한다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 단량체는 액체 또는 고체 입자이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 단량체는 입자 크기가 1㎛ 초과 500㎛ 미만인 입자이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 단량체는 점도가 1cP 초과 10,000cP 미만인 액체이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 탄소 산화물은 수산화물, 과산화물, 에폭사이드 또는 카복실 중 적어도 하나를 포함한다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 탄소 산화물은 그래핀 산화물이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 그래핀 산화물은 산화 수준이 1 내지 25%이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 그래핀 산화물은 그래핀 산화물 플레이크이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 그래핀 산화물 플레이크는 두께에 대한 면적비가 100,000Å 미만이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 열 처리는 촉매를 추가로 포함한다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 촉매는 암모니아, 아민, 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼슘, 탄산나트륨, 규산나트륨 및 전이 금속 아미노 화합물 중 하나 이상으로부터 선택되는 휘발성 염기, 고정 염기, 또는 영구 염기로부터 선택된다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 열 처리의 온도는 35, 40, 45, 45, 55, 60, 65, 70, 75 또는 75℃의 온도이다.
또 다른 양태에서, 본 발명은, 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체의 제조방법으로서, 단량체 및 그래핀 산화물 플레이크를 볼 밀 내에 배치하는 단계; 상기 단량체를 상기 그래핀 산화물 플레이크와 밀링하여, 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 생성하는 단계; 상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 중합 화학 반응기 내에 배치하고, 상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물을 열 처리에 의해 화학흡착된 단량체 그래핀 산화물로 전환시키는 단계; 및 상기 단량체 그래핀 산화물을 다른 단량체 또는 예비 중합체와 반응시켜 상기 물질들을 중합시켜, 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체를 형성하는 단계를 포함하거나, 상기 단계들로 본질적으로 구성되거나, 상기 단계들로 구성되는 방법을 포함한다. 일 측면에서, 본 발명의 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체는 물리적 성질들의 증가 및 파단 연신율의 증가 둘 다를 갖는다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 탄소 첨가제는 그래파이트 산화물, 그래핀 산화물, 탄소 산화물, 탄소 나노 튜브 산화물, 카본 블랙 산화물 또는 탄소 나노 와이어 산화물을 포함한다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 단량체는 액체 또는 고체 입자이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 단량체는 입자 크기가 1㎛ 초과 500㎛ 미만인 입자이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 단량체는 점도가 1cP 초과 10,000cP 미만인 액체이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 탄소 산화물은 수산화물, 과산화물, 에폭사이드 또는 카복실 중 적어도 하나를 포함한다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 그래핀 산화물 플레이크는 산화 수준이 1 내지 25%이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 그래핀 산화물 플레이크는 두께에 대한 면적비가 100,000Å 미만이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 반응기는 촉매를 추가로 포함한다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 촉매는 암모니아, 아민, 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼슘, 탄산나트륨, 규산나트륨 및 전이 금속 아미노 화합물 중 하나 이상으로부터 선택되는 휘발성 염기, 고정 염기, 또는 영구 염기로부터 선택된다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 열 처리의 온도는 35, 40, 45, 45, 55, 60, 65, 70, 75 또는 75℃의 온도이다.
일 양태에서, 본 발명은 또한, 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체로서, 단량체 및 그래핀 산화물을 볼 밀 내에 배치하는 단계; 상기 단량체를 상기 그래핀 산화물과 밀링하여, 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 생성하는 단계; 상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 중합 화학 반응기 내에 배치하고, 상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물을 열 처리 및 임의로 촉매에 의해 화학흡착된 단량체 그래핀 산화물로 전환시키는 단계; 및 상기 단량체 그래핀 산화물을 다른 단량체 또는 예비 중합체와 반응시켜 상기 물질들을 중합시켜, 상기 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체를 형성하는 단계를 포함하거나, 상기 단계들로 본질적으로 구성되거나, 상기 단계들로 구성되는 방법에 의해 제조되는, 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체를 포함한다.
일 양태에서, 본 발명은 또한, 화학흡착된 그래핀 산화물의 제조방법으로서, 단량체 및 그래핀 산화물을 볼 밀 내에 배치하는 단계; 상기 단량체를 상기 그래핀 산화물과 밀링하여, 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 생성하는 단계; 상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 열 처리에 의해 화학흡착된 단량체 그래핀 산화물로 전환시키는 단계를 포함하거나, 상기 단계들로 본질적으로 구성되거나, 상기 단계들로 구성되는, 방법을 포함한다. 일 측면에서, 본 발명의 탄소 첨가제는 그래파이트 산화물, 그래핀 산화물, 탄소 산화물, 탄소 나노 튜브 산화물, 카본 블랙 산화물 또는 탄소 나노 와이어 산화물을 포함한다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 단량체는 액체 또는 고체 입자이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 단량체는 입자 크기가 1㎛ 초과 500㎛ 미만인 입자이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 단량체는 점도가 1cP 초과 10,000cP 미만인 액체이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 그래핀 산화물은 산화 수준이 1 내지 25%이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 그래핀 산화물은 그래핀 산화물 플레이크이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 그래핀 산화물 플레이크는 두께에 대한 면적비가 100,000Å 미만이다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 열 처리는 촉매를 추가로 포함한다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 촉매는 암모니아, 아민, 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼슘, 탄산나트륨, 규산나트륨 및 전이 금속 아미노 화합물 중 하나 이상으로부터 선택되는 휘발성 염기, 고정 염기, 또는 영구 염기로부터 선택된다. 또 다른 측면에서, 본 발명의 열 처리의 온도는 35, 40, 45, 45, 55, 60, 65, 70, 75 또는 75℃의 온도이다.
본 발명 및 이의 이점들이 상세하게 설명되었지만, 첨부되는 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변화, 대체 및 변경이 본 발명에서 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 본 발명의 범위는 본원에 기술된 공정, 기기, 제조, 물질의 구성, 수단, 방법 및 단계의 특정 양태로 제한하고자 하지 아니한다. 당업자는 본 발명의 개시로부터, 실질적으로 동일한 기능을 수행하거나 또는 본원에 설명된 대응하는 양태가 본 발명에 따라 사용될 수 있는 것과 실질적으로 동일한 결과를 달성할 수 있는 공정, 기기, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법 또는 단계가, 현재 존재하거나 이후에 개발되는 것을 쉽게 이해할 것이다. 따라서, 첨부되는 청구범위는 이러한 공정, 기기, 제조, 물질의 구성, 수단, 방법 또는 단계와 같은 범위 내에 포함하고자 한다.
본원에서 논의되는 모든 양태들은, 본 발명의 모든 방법, 키트, 시약 또는 조성물과 관련하여, 또는 이와 반대로 구현될 수 있는 것이 고려된다. 또한, 본 발명의 조성물이 본 발명의 방법을 달성하기 위해 사용될 수 있다.
본원에 개시되는 특정한 양태들은 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아닌 예시로서 나타내는 것이 이해될 것이다. 본 발명의 주요한 특징적인 구성은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 양태들에서 사용될 수 있다. 당업자는 본원에 개시된 특정 절차에 대한 다수의 등가물을 일상 실험만을 사용하여 인식하거나 확인할 수 있을 것이다. 이러한 등가물은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주되며, 청구범위에 포함된다.
본원에 언급되는 모든 간행물 및 특허출원은, 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련가의 기술 수준을 나타낸다. 모든 간행물 및 특허출원은, 각각의 개별 간행물 또는 특허출원이 구체적으로 그리고 개별적으로 인용에 의해 포함되는 것으로 표시되는 것과 동일한 정도로 인용에 의해 본원에 포함된다.
단어 "a" 또는 "an"의 사용은, 청구범위 및/또는 명세서에서 용어 "포함하는"과 함께 사용되는 경우, "하나"를 의미할 수 있지만, "하나 이상", "적어도 하나" 및 "하나 또는 하나 이상"의 의미와도 일치한다. 청구범위에서 용어 "또는"의 사용은, 대안만을 나타내도록 명시적으로 지시되지 않거나, 또는 대안이 상호 배타적이지만 명세서가 대안만을 그리고 "및/또는"을 나타내는 정의를 지지하는 경우, "및/또는"을 의미하고자 사용된다. 본원 명세서 전체에서 용어 "약"은, 값이, 장치, 상기 값을 측정하기 위해 사용되는 방법에 대한 고유한 오차 변동, 또는 연구 대상체들 사이에 존재하는 변동을 포함함을 나타내기 위해 사용된다.
본원 명세서 및 청구범위(들)에서 사용되는 단어 "포함하는(comprising)"(및 포함하는의 임의의 형태, 예를 들면, "포함하다(comprise 및 comprises)"), "갖는"(및 갖는의 임의의 형태, 예를 들면, "갖다(have 및 has)"), "포함하는(including)"(및 포함하는의 임의의 형태, 예를 들면, "포함하는(includes 및 include)") 또는 "함유하는(contaning)"(및 함유하는의 임의의 형태, 예를 들면, "함유하다(contains 및 contain)")은, 포괄적이거나 개방형이며, 추가의 언급되지 않은 요소 또는 방법 단계를 배제하지 않는다. 본원 명세서에 제공되는 모든 조성물 및 방법의 양태에서, "포함하는"은 "본질적으로 구성되는" 또는 "구성되는"으로 대체될 수 있다. 본원 명세서에서 사용되는 어구 "본질적으로 구성되는"은, 명시된 객체(integer)(들) 또는 단계들, 및 청구되는 본 발명의 특징적인 구성 또는 기능에 실질적으로 영향을 미치지 않는 것을 필요로 한다. 본원 명세서에서 사용되는 용어 "구성되는"은, 언급된 객체(예를 들면, 특징적인 구성, 요소, 특성, 성질, 방법/공정 단계 또는 제한) 또는 객체 그룹(예를 들면, 특징적인 구성(들), 요소(들), 특성(들), 성질(들), 방법/공정 단계들 또는 제한(들))만의 존재를 나타내기 위해 사용된다.
본원 명세서에서 사용되는 용어 "또는 이들의 조합"은, 상기 용어 이전에 열거된 항목들의 모든 순열 및 조합을 나타낸다. 예를 들면, "A, B, C 또는 이들의 조합"은, A, B, C, AB, AC, BC 또는 ABC 중 적어도 하나를 포함하고자 하며, 특정한 문맥에서 순서가 중요한 경우, BA, CA, CB, CBA, BCA, ACB, BAC 또는 CAB도 포함하고자 한다. 이러한 예에 이어서, 하나 이상의 항목 또는 용어의 반복, 예를 들면, BB, AAA, AB, BBC, AAABCCCC, CBBAAA, CABABB 등을 포함하는 조합들이 명시적으로 포함된다. 당업자는 문맥상 달리 명백하지 않은 한, 모든 조합에서의 항목 또는 용어의 수에 제한이 없는 것을 이해할 것이다.
본원 명세서에서 사용되는 근사의 단어들, 예를 들면, 비제한적으로 "약", "실질적인" 또는 "실질적으로"는, 변형되는 경우, 반드시 절대적이거나 완벽하지는 않지만, 당업자에게 충분히 근접한 것으로 이해되는 조건을 나타내어, 상기 조건을 존재하는 것으로 지정하는 것을 보증한다. 설명이 변할 수 있는 정도는, 얼마나 큰 변화가 이루어질 수 있는지에 따르며, 또한 당업자가 개질된 특징적인 구성을 개질되지 않은 특징적인 구성의 요구되는 특성 및 능력을 갖는 것으로 여전히 인식하는 정도이다. 일반적으로, 그러나 상기 언급한 논의에 따라, "약"과 같은 근사 단어에 의해 수정된 본원 명세서의 수치는 명시된 값에서 적어도 ±1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 12 또는 15% 변할 수 있다.
본원에 개시되고 청구되는 모든 조성물 및/또는 방법은, 본원 명세서에 비추어 과도한 실험 없이 제조 및 실행될 수 있다. 본 발명의 조성물 및 방법이 바람직한 양태의 관점에서 설명되었지만, 본원 명세서에 개시된 조성물 및/또는 방법에, 그리고 본원 명세서에 개시된 방법의 단계들에서 또는 일련의 단계들에서, 본 발명의 개념, 사상 및 범위를 벗어나지 않고 변형이 적용될 수 있는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 당업자에게 명백한 이러한 모든 유사한 대체물 및 개질물은, 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 바와 같이 본 발명의 사상, 범위 및 개념 내에 있는 것으로 간주된다.
본 발명에 첨부된 청구범위를 해석함에 있어서, 특허청 및 본 출원에 공개된 모든 특허의 모든 독자를 돕기 위해, 출원인은, 35 U.S.C. § 112의 6번째 단락, U.S.C. § 112 단락 (f) 또는 동등한 내용을 적용하여, 단어 "하기 위한 수단" 또는 "하기 위한 단계"가 특정 청구항에 명시적으로 사용되지 않는 한, 첨부된 청구범위 중 어느 것도 본원의 출원일에 존재하는 것으로 의도하는 것이 아님에 주목해야 한다.
각각의 청구항의 경우, 각각의 종속항은, 이전의 청구항이 청구항 용어 또는 요소에 대한 적절한 선행 기반을 제공하는 한, 독립항에 그리고 각각의 청구항 및 모든 청구항에 대한 이전의 종속항 각각에 종속할 수 있다.
참조문헌
ACS Macro Lett. 2014, DOI: 10.1021/mz500098r: (Polyurea Development Association Conference October 4 - 6, 2017 - John Becker Presentation).
Claims (38)
- 화학흡착된(chemisorbed) 그래핀 산화물(graphene oxide) 중합체 복합체의 제조방법으로서,
단량체 및 그래핀 산화물을 볼 밀 내에 배치하는 단계;
상기 단량체를 상기 그래핀 산화물과 밀링하여, 물리흡착된(physisorbed) 단량체 그래핀 산화물 물질을 생성하는 단계;
상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 중합 화학 반응기 내에 배치하고, 상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물을 열 처리에 의해 화학흡착된 단량체 그래핀 산화물로 전환시키는 단계로서, 상기 열 처리가 암모니아, 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼슘, 탄산나트륨, 규산나트륨 및 전이 금속 아미노 화합물 중 하나 이상으로부터 선택되는 휘발성 염기, 고정 염기, 또는 영구 염기로부터 선택되는 촉매를 포함하는, 단계; 및
상기 화학흡착된 단량체 그래핀 산화물을 다른 단량체 또는 예비 중합체(prepolymer)와 반응시켜 상기 물질들을 중합시켜, 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체를 형성하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서, 상기 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체는 물리적 성질들의 증가 및 파단 연신율(elongation to break)의 증가 둘 다를 갖는, 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 단량체가 액체 또는 고체 입자인, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단량체가, 입자 크기가 1㎛ 초과 500㎛ 미만인 입자인, 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 단량체가, 점도가 1cP(centipoise) 초과 10,000cP 미만인 액체인, 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 그래핀 산화물이 산화 수준이 1 내지 25%인, 방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 열 처리의 온도가 35, 40, 45, 45, 55, 60, 65, 70, 75 또는 75℃의 온도인, 방법.
- 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체의 제조방법으로서,
단량체 및 그래핀 산화물 플레이크를 볼 밀 내에 배치하는 단계;
상기 단량체를 상기 그래핀 산화물 플레이크와 밀링하여, 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 생성하는 단계;
상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 중합 화학 반응기 내에 배치하고, 상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물을 열 처리에 의해 화학흡착된 단량체 그래핀 산화물로 전환시키는 단계로서, 상기 반응기가 암모니아, 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼슘, 탄산나트륨, 규산나트륨 및 전이 금속 아미노 화합물 중 하나 이상으로부터 선택되는 휘발성 염기, 고정 염기, 또는 영구 염기로부터 선택되는 촉매를 추가로 포함하는, 단계; 및
상기 화학흡착된 단량체 그래핀 산화물을 다른 단량체 또는 예비 중합체와 반응시켜 상기 물질들을 중합시켜, 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체를 형성하는 단계를 포함하는, 방법. - 제15항에 있어서, 상기 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체는 물리적 성질들의 증가 및 파단 연신율의 증가 둘 다를 갖는, 방법.
- 삭제
- 제15항에 있어서, 상기 단량체가 액체 또는 고체 입자인, 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 단량체가, 입자 크기가 1㎛ 초과 500㎛ 미만인 입자인, 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 단량체가, 점도가 1cP 초과 10,000cP 미만인 액체인, 방법.
- 삭제
- 제15항에 있어서, 상기 그래핀 산화물 플레이크가 산화 수준이 1 내지 25%인, 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 그래핀 산화물 플레이크가 두께에 대한 면적비가 100,000Å 미만인, 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제15항에 있어서, 상기 열 처리의 온도가 35, 40, 45, 45, 55, 60, 65, 70, 75 또는 75℃의 온도인, 방법.
- 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체로서,
단량체 및 그래핀 산화물을 볼 밀 내에 배치하는 단계;
상기 단량체를 상기 그래핀 산화물과 밀링하여, 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 생성하는 단계;
상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 중합 화학 반응기 내에 배치하고, 상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물을 열 처리 및 암모니아, 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼슘, 탄산나트륨, 규산나트륨 및 전이 금속 아미노 화합물 중 하나 이상으로부터 선택되는 휘발성 염기, 고정 염기, 또는 영구 염기로부터 선택되는 촉매에 의해 화학흡착된 단량체 그래핀 산화물로 전환시키는 단계; 및
상기 화학흡착된 단량체 그래핀 산화물을 다른 단량체 또는 예비 중합체와 반응시켜 상기 물질들을 중합시켜, 상기 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체를 형성하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되는, 화학흡착된 그래핀 산화물 중합체 복합체. - 화학흡착된 그래핀 산화물의 제조방법으로서,
단량체 및 그래핀 산화물을 볼 밀 내에 배치하는 단계;
상기 단량체를 상기 그래핀 산화물과 밀링하여, 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 생성하는 단계;
상기 물리흡착된 단량체 그래핀 산화물 물질을 열 처리에 의해 화학흡착된 단량체 그래핀 산화물로 전환시키는 단계로서, 상기 열 처리가 암모니아, 수산화칼륨, 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼슘, 탄산나트륨, 규산나트륨 및 전이 금속 아미노 화합물 중 하나 이상으로부터 선택되는 휘발성 염기, 고정 염기, 또는 영구 염기로부터 선택되는 촉매를 포함하는, 단계를 포함하는, 방법. - 삭제
- 제28항에 있어서, 상기 단량체가 액체 또는 고체 입자인, 방법.
- 제28항에 있어서, 상기 단량체가, 입자 크기가 1㎛ 초과 500㎛ 미만인 입자인, 방법.
- 제28항에 있어서, 상기 단량체가, 점도가 1cP 초과 10,000cP 미만인 액체인, 방법.
- 제28항에 있어서, 상기 그래핀 산화물이 산화 수준이 1 내지 25%인, 방법.
- 제28항에 있어서, 상기 그래핀 산화물이 그래핀 산화물 플레이크인, 방법.
- 제34항에 있어서, 상기 그래핀 산화물 플레이크가 두께에 대한 면적비가 100,000Å 미만인, 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제28항에 있어서, 상기 열 처리의 온도가 35, 40, 45, 45, 55, 60, 65, 70, 75 또는 75℃의 온도인, 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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