KR20070077334A - 아로마틱이미드계 탄소나노튜브용 분산제 및 그를포함하는 탄소나노튜브 조성물 - Google Patents

아로마틱이미드계 탄소나노튜브용 분산제 및 그를포함하는 탄소나노튜브 조성물 Download PDF

Info

Publication number
KR20070077334A
KR20070077334A KR1020060006852A KR20060006852A KR20070077334A KR 20070077334 A KR20070077334 A KR 20070077334A KR 1020060006852 A KR1020060006852 A KR 1020060006852A KR 20060006852 A KR20060006852 A KR 20060006852A KR 20070077334 A KR20070077334 A KR 20070077334A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
carbon nanotubes
carbon nanotube
dispersant
group
formula
Prior art date
Application number
KR1020060006852A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101224739B1 (ko
Inventor
이효석
최재영
윤선미
최혁순
김광희
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020060006852A priority Critical patent/KR101224739B1/ko
Priority to US11/562,208 priority patent/US7754881B2/en
Publication of KR20070077334A publication Critical patent/KR20070077334A/ko
Priority to US12/788,793 priority patent/US20100294998A1/en
Priority to US13/152,600 priority patent/US8269021B2/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101224739B1 publication Critical patent/KR101224739B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D209/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D209/56Ring systems containing three or more rings
    • C07D209/58[b]- or [c]-condensed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D221/00Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one nitrogen atom as the only ring hetero atom, not provided for by groups C07D211/00 - C07D219/00
    • C07D221/02Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one nitrogen atom as the only ring hetero atom, not provided for by groups C07D211/00 - C07D219/00 condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D221/04Ortho- or peri-condensed ring systems
    • C07D221/18Ring systems of four or more rings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D471/00Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00
    • C07D471/02Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D471/04Ortho-condensed systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D493/00Heterocyclic compounds containing oxygen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system
    • C07D493/02Heterocyclic compounds containing oxygen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D493/04Ortho-condensed systems
    • 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
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/20Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
    • H10K85/221Carbon nanotubes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/60Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/615Polycyclic condensed aromatic hydrocarbons, e.g. anthracene
    • H10K85/621Aromatic anhydride or imide compounds, e.g. perylene tetra-carboxylic dianhydride or perylene tetracarboxylic di-imide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 탄소나노튜브 표면에 대한 결합력을 증대시키는 헤테로시클릭 고리를 포함하는 아로마틱 이미드계 탄소나노튜브용 분산제 및 그를 포함하는 탄소나노튜브 조성물에 관계한다. 본 발명의 분산제는 탄소나노튜브 표면에 흡착하기 유리한 구조로 적은 양의 분산제로도 많은 양의탄소나노튜브를 고농도로 분산시킬 수 있는이점을 가진다.
탄소나노튜브, 분산제, 아로마틱 이미드, n-type 반도체 특성, 분산 효율 증가

Description

아로마틱이미드계 탄소나노튜브용 분산제 및 그를 포함하는 탄소나노튜브 조성물{AROMATIC IMIDE-BASED DISPERSANT FOR CARBON NANOTUBE AND CARBON NANOTUBE COMPOSITION COMPRISING THE SAME}
도 1은 본 발명의 분산제의 작용을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 분산제가 탄소나노튜브의 표면에 흡착된 상태의 모식도이다.
도 3a-3c는 본 발명의 분산제의 합성과정의 중간 산물 및 최종 산물의 1H-NMR 데이터이다.
도 4는 실시예 및 비교예의 분산제의 흡광도를 비교하여 도시한 그래프이다.
본 발명은 아로마틱 이미드계 탄소나노튜브용 분산제 및 그를 포함하는 탄소나노튜브 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄소나노튜브 표면에 대한 결 합력을 증대시키는 헤테로시클릭 고리를 포함하여 탄소나노튜브에 보다 잘 흡착해서 탄소나노튜브들간의 응집을 방지함으로써 탄소나노튜브의 분산성을 향상시킬 수 있는 아로마틱 이미드계 탄소나노튜브용 분산제 및 그를 포함하는 탄소나노튜브 조성물에 관한 것이다.
1991년 이지마 박사의 발견 이래, 나노 크기의 소재로서 많은 연구가 진행되어 온 탄소나노튜브(Carbon Nanotube, "CNT")는 하나의 탄소가 다른 탄소원자와 육각형 벌집 무늬로 결합되어 튜브 형태를 이루고 있고, 튜브의 직경이 나노미터 수준으로 극히 작아서 특유의 전기화학적 특성을 나타낸다.
탄소나노튜브의 전기적 특성은 구조와 직경의 함수인 것으로 알려져 있는데[Phys. Rev. B46, 1804 (1992); Phys. Rev. Lett. 68, 1579 (1992)], 그 구조와 직경 상의 차이에 따라 절연체로부터 반도체, 금속성까지 나타낼 수 있다. 예를 들면, 탄소나노튜브의 나선형 또는 키랄성(chirality)을 바꾸어 자유전자의 운동방식에 변화를 주게 되면, 자유전자의 운동이 완전히 자유로워져 탄소나노튜브가 금속과 같은 도체적 성질을 갖게 되거나, 혹은 극복해야 될 배리어(barrier)의 존재로 인해 반도체의 특성을 나타내기도 한다.
탄소나노튜브는 역학적 견고성과 화학적 안정성이 뛰어나고, 반도체와 도체의 성질을 모두 띨 수 있으며, 직경이 작고 길이가 길며 속이 비어있다는 특성 때문에, 평판표시소자, 트랜지스터, 에너지 저장체 등의 소재로서 뛰어난 성질을 보이고, 나노 크기의 각종 전자소자로서의 응용성이 매우 크다.
탄소나노튜브를 도전막의 형성이나 기타 각종 전자소자들의 제조에 사용하기 위해서는 용액 또는 바인더 등과 같은 매트릭스에 효과적으로 분산시켜야 한다. 그러나 탄소나노튜브는 강한 반데르발스 힘(Van der Waals force)으로 인하여 매트릭스 내에서 다발(bundle)로 응집되는 경향이 강하므로, 물 또는 기타 용매에 대한 용해성이 매우 낮아서 가공이 어려운 단점을 가진다.
탄소나노튜브가 매트릭스 내에서 응집되면 탄소나노튜브의 고유한 특성을 발휘할 수 없게 되거나 박막으로 제조시 박막특성의 균일성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
또한 탄소나노튜브의 고유한 특성으로 인하여 종래의 상용화된 분산제들을 사용하는 것만으로는 탄소나노튜브가 충분히 분산된 분산액을 얻는 것이 어렵기 때문에, 탄소나노튜브를 용액이나 바인더에 균일하게 분산또는 용해시키기 위한 분산제 또는기타 분산 방법의 개발이 시도되고 있다.
일례로 국내특허공개 제2001-102598호는 화학적 결합에 의해 탄소나노튜브에 알킬기를 도입하는 방법을 개시하고 있는데, 알킬기의 탄소수가 8 이상으로 길면 유기 용매에 대한 용해도가 높아져서 수백 ppm 이상을 용해시킬 수 있으나 절연층의 증가로 전기전도성이 약화되는 문제점이 있으며, 탄소수가 작아질 경우에는 용해도가 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
한편, 국내특허공개 제2003-86442호는 탄소나노튜브를 물리적으로 상호작용할 수 있는 고분자로 감싸서 용해도를 높이는 방법을 개시하고 있는데, 이러한 방법에서는 탄소나노튜브간의 단락으로 전기전도성이 저하되고 탄소나노튜브의 표면이 완벽하게 코팅되지 않고, 탄소나노튜브 뿐만 아니라 고분자 사슬간에 응집이 형 성되어 분산제 사용 효율이 저하되는 문제점이 있다.
국내특허공개 제 2005-97711호는 탄소나노튜브에 시안기, 아민기, 히드록시기, 카르복실기, 할라이드기, 질산기, 티오시안기, 티오황산기 및 비닐기로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 작용기를 부착하는 방법을 개시하고 있다. 그러나 이러한 방법에 의할 경우 탄소나노튜브의 표면이 손상되어 탄소나노튜브의 우수한 전기적 성질이 감소되는 문제점이 발생할 수 있다.
한편, 일본특개평11-286489호는 착색성 및 유동성이 우수한 페릴렌 화합물 및 안료 조제물을 개시하고 있고, 미국특허 제 5,264,034호는 페릴렌 화합물에 기초한 안료 조제물을 개시하고 있는데, 이들은 모두 안료에 관한 것으로, 탄소나노튜브의 분산성을 향상시킬 수 있다는 것을 개시하고 있지는 않다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 탄소나노튜브들간의 응집을 방지하여 분산성을 향상시킬 수 있는탄소나노튜브용 분산제를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 탄소나노튜브의 특성을 그대로 유지하면서 탄소나노튜브의 분산성이 향상된 탄소나노튜브 조성물을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은 하기 화학식 1 내지 4로 구성되는 군에서 선택되는 아로마틱 이미드계 탄소나노튜브용 분산제에 관한것이다.
Figure 112006005014718-PAT00001
Figure 112006005014718-PAT00002
Figure 112006005014718-PAT00003
Figure 112006005014718-PAT00004
상기 화학식 1 내지 4에서, X는 N이고, Y는 O 또는 S이며,
Figure 112006005014718-PAT00005
Figure 112006005014718-PAT00006
로 구성되는 군에서 선택되고,
Figure 112006005014718-PAT00007
Figure 112006005014718-PAT00008
로 구성되는 군에서 선택되며,
R은 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리부틸아크릴레이트, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리알킬메타크릴레이트와 폴리메타크릴산의 공중합체, 폴리옥시에틸렌, 폴리옥시프로필렌, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴아미드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은 본 발명의 분산제, 탄소나노튜브 및 용매를 포함하는 탄소나노튜브 조성물에 관계한다.
이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 아로마틱 이미드계 분산제는 하기 화학식 1 내지 4 가운데 어느 하나의 구조를 가진다.
[화학식 1]
Figure 112006005014718-PAT00009
[화학식 2]
Figure 112006005014718-PAT00010
[화학식 3]
Figure 112006005014718-PAT00011
[화학식 4]
Figure 112006005014718-PAT00012
상기 화학식 1 내지 4에서, X는 N이고, Y는 O 또는 S이며,
Figure 112006005014718-PAT00013
Figure 112006005014718-PAT00014
로 구성되는 군에서 선택되고,
Figure 112006005014718-PAT00015
Figure 112006005014718-PAT00016
로 구성되는 군에서 선택되며,
R은 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리부틸아크릴레이트, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리알킬메타크릴레이트와 폴리메타크릴산의 공중합체, 폴리옥시에틸렌, 폴리옥시프로필렌, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴아미드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나이다.
본 발명의 아로마틱 이미드계 분산제는 탄소나노튜브 표면과 π-π 결합이 용이한 헤테로 방향족 고리구조를 가지고 있고 탄소나노튜브도 π-π 결합에 의한 표면을 이루고 있기 때문에, 본 발명의 분산제와 CNT 표면과의 π-π 상호작용에 의해 분산이 이루어진다. 분산제와 CNT 사이의 π-π 결합이 CNT와 CNT 사이의 π-π 결합보다 강하면 CNT 사이에 들어가서 분산이 되게 되는 메커니즘이다. 그러나 π-π 결합은 매우 약한 결합이고 CNT 사이의 결합과 비교하여 큰 차이가 없 기 때문에 분산력에 한계가 있을 수 있다. 그런데 n-타입 반도체의 경우는 구조 자체가 방향족 고리로 이루어져 있어서 기본적으로 π-π 결합이 가능하고 CNT 표면에 흡착시 CNT로 부터 n-type 반도체로 일부분의 전하 이동(charge transfer)이 일어난다. 이렇게 되면 CNT에는 일정량의 양 전하(positive charge)가 생성되는데 CNT 표면이 편재화(delocalize)되어 있어서 CNT 표면 전체에 양전하를 생성하게 된다. 이러한 전하는 CNT 사이에 정전기적인 척력 (+ 전하와 +전하 사이의 척력)을 발생하게 되므로 탄소나노튜브의 분산력을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명의 분산제는 일반적인 탄소나노튜브의 작용기인 카르복실기와 쉽게 복합체를 형성할 수 있는 아민기를 포함하여 탄소나노튜브에 대해 높은 친화성을 가진다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 분산제는 용매 중에서 탄소나노튜브가 서로 응집되지 않도록 억제함으로써, 탄소나노튜브의 전기전도성 등의 특성은 손상시키지 않으면서 용매 중에 탄소나노튜브를 고농도로 용해시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 아로마틱 이미드계 탄소나노튜브용 분산제가 탄소나노튜브에 흡착된 상태를 도시한 것이다. 도 2를 참고하면, 본 발명의 아로마틱 이미드계 분산제와 탄소나노튜브 사이의 π-π 상호 작용에 의해 탄소나노튜브와 아로마틱 이미드계 분산제가 흡착함으로써, 탄소나노튜브가 가용화된다.
본 발명의 아로마틱 이미드계 분산제의 바람직한 예는 하기 화학식 5 내지 화학식 8로 표시되는 분산제를 포함한다.
Figure 112006005014718-PAT00017
상기 식에서, n은 4 내지 15이다.
Figure 112006005014718-PAT00018
상기 식에서, n은 4 내지 15이다.
Figure 112006005014718-PAT00019
상기 식에서, n은 4 내지 15이다.
Figure 112006005014718-PAT00020
상기 식에서, n은 4 내지 15이다.
다음으로 본 발명의 아로마틱 이미드계 분산제의 합성 방법에 대해서 설명하면 다음과 같다. 테일부의 말단 OH기(ROH)를 -CN기(RCN)로 치환시키고, 이어서 이를 다시 -NH2로 치환하여 아민기로 끝나는 테일부(amine-terminated chain)를 형성한 후에, 하기 반응식 1과 같이 아로마틱 이미드 구조에 부착함으로써 제조될 수 있다.
Figure 112006005014718-PAT00021
본 발명의 다른 양상은 본 발명의 분산제를 포함하는 탄소나노튜브 조성물에 관계한다. 본 발명의 탄소나노튜브 조성물은 탄소나노튜브, 본 발명의 분산제 및 용매를 포함한다. 본 발명에 의한 분산제를 이용하여 탄소나노튜브를 용매나 고분자 용액에 균일하게 용해시킨 탄소나노튜브 조성물을 이용하여 탄소나노튜브 필름을 제조할 경우에, 투명전도성 필름, 유기태양전지, 전지용 전극재료 등으로 광범위하게 응용할 수 있을 것으로 기대된다.
본 발명의 조성물은 분산제 0.001 내지 10 중량% 탄소나노튜브 0.01 내지 5 중량% 및 잔량의 용매를 포함할 수 있다. 상기 탄소나노튜브와 분산제의 혼합중량비는 1:0.001 내지 1:10인 것이 바람직하다. 본 발명의 탄소나노튜브 조성물에는 필요에 따라서 바인더 또는 기타의 첨가제가 첨가될 수 있다.
본 발명의 탄소나노튜브 조성물에서 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소 나노튜브, 삼중벽 탄소 나노튜브, 사중벽 탄소 나노튜브, 탄소나노혼, 탄소나노섬유 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 용매로서는, 물, 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알콜, 프로필 알콜, 부탄올 등의 알콜류 아세톤, 메틸에틸 케톤, 에틸 이소부틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 등의케톤류 에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜 메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노-n-프로필에테르 등의 에틸렌글리콜류 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜 메틸에테르, 프로필렌글리콜 에틸에테르, 프로필렌글리콜 부틸에테르, 프로필렌글리콜 프로필에테르 등의프로필렌글리콜류 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등의 아미드류 N-메틸피롤리돈, N-에틸피롤리돈 등의피롤리돈류 디메틸술폭시드, γ-부티로락톤, 락트산메틸, 락트산에틸, β-메톡시이소부티르산메틸, α-히드록시이소부티르산메틸 등의 히드록시에스테르류 등 아닐린, N-메틸아닐린 등의 아닐린류, 헥산, 테르피네올, 클로로포름, 톨루엔, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 등이 바람직하게 사용될 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 탄소나노튜브 조성물은 탄소나노튜브, 분산제 및 용매를 혼합할 때, 초음파, 균질기, 나선형 믹서, 유성형 믹서, 디스펜서(dispenser), 혼성 믹서 등의 교반 또는 혼련 장치를 이용하여 제조할 수 있다.
본 발명의 탄소나노튜브 조성물은 탄소 나노튜브 자체의 전기적 및 광학적 특성을 손상시키지 않고,탄소나노튜브를 용매 또는 고분자 등의매트릭스에 잘 분산시킬 수 있고, 장기 보존시에도 분리되거나 응집되지 않아 분산안정성이 우수하며, 도전성, 막형성성, 성형성이 우수한 이점을 가진다.
본 발명의 탄소 나노튜브 조성물은 스핀코팅, 전기영동증착, 캐스팅, 잉크젯 프린팅, 분무, 오프셋 프린팅 등의 간단한 코팅 방법을 이용하여 기재위에 도포될 수 있다.
본 발명의 탄소나노튜브 조성물은 전계방출디스플레이(FED), 전계발광디스플레이, 액정디스플레이 등의디스플레이 장치용 투명전극, 유기 트랜지스터, 배선재료, 스마트 카드, 안테나, 전지, 및 연료 전지의 전극, 인쇄회로기판용 캐패시터 또는 인덕터, 전자파 차폐 필름, 발광 재료, 완충 재료, 전자 수송 재료, 정공 수송 재료 등으로 이용될 수 있다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세하게 설명할 것이나, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예
아로마틱 이미드계 분산제의 합성예
본 발명에 의한 상기 화학식 1의 분산제를 하기 반응식 2의 반응스킴에 따라서 합성하였다.
Figure 112006005014718-PAT00022
화합물 1의 합성
폴리(에틸렌 글리콜) 모노메틸 에테르 (PEGME, Mw = 350, 70g)와 트리에틸아민 (30.7 ml, 220 mmol)을 THF (600 ml)에 가하여 0℃로 냉각시켰다. 메탄술포닐 클로라이드 (17 ml, 220 mmol)를 서서히 가하여 1시간 동안 반응시켰다. 반응이 종결되면 셀라이트 패드로 여과한 후 여액을 CH2Cl2로 추출한 후 건조시켜 노란색 액체 형태의 화합물 1을 수득하였다(85 g, 수율 95%).
화합물 2의 합성
소디움 아지드 (55.6 g, 855 mmol)를 디메틸아세트아미드(270 ml)에 녹인 용액에 상기 화합물 1 (85 g, 190 mmol)을 30분에 걸쳐 천천히 적가하였다. 100℃에서 16시간 반응시킨 후, 반응이 종결되면 CH2Cl2 로 추출하였다. 디메틸아세트아미드를 감압 하에서 제거하여 노란색 액체 형태의 화합물 2를 수득하였다 (75 g, 수 율 96%).
1H NMR ( , CDCl3): 3.38 (s, 3 H), 3.49 (m, 2H), 3.6~3.7 (m, 14H)
화합물 3의 합성
상기 화합물 2 (75 g, 183 mmol)와 Zn 더스트(36 g, 549 mmol)를 에탄올(400 ml)에 넣고 0℃로 냉각시켰다. 낮은 온도를 유지하면서 10N HCl(aq) (54.9 ml)를 천천히 가하였다. 5시간 동안 저온을 유지하다가, 반응이 종료되면 냉각시킨 상태에서 NaOH(aq)로 중화한 후 CH2Cl2로 추출하였다. 용매를 제거하여 노란색 액체 형태의 화합물 3을 수득하였다 (50 g, 수율 71%).
1H NMR ( , CDCl3): 2.86 (m, 2H),3.38 (s, 3 H), 3.50 (m, 2H), 3.6 (m, 14H)
화합물 4의 합성
상기 화합물 3 (15.3 g, 40 mmol), 3,4,9,10-페릴렌-테트라카르복실릭 안하이드라이드 (4 g, 10 mmol), 이미다졸(1.9 g, 29 mmol), Zn(OAc)2 (0.4 g, 2.2 ml)를 모두 혼합한 후 아르곤 기류 하에서 160℃로 16시간 반응시켰다. 고체들에 열 이 가해지면 녹아서 반응이 진행된다. 반응이 종결된 후 6N HCl(aq) (60 ml)과 에탄올(60 ml)을 넣고 CH2Cl2로 추출하였다. 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(2% methanol in CH2Cl2)에 의해 분리하여 붉은 고체 형태의 화합물 4를 수득하였다 (9.2 g, 수율 82%). 상기 화합물 2 내지 4의 1H NMR 결과를 도 3a 내지 도 3c에 나타내었다.
1H NMR ( , CDCl3): 3.36 (m, 3 H), 3.54 (m, 2H), 3.6 (m, 14H), 3.74 (m, 2H), 3.87 (t, 2H), 4.46 (t, 2H), 8.38 (d, 2H), 8.52 (d, 2H)
실시예
상기 합성예에서 수득한 반응식 1의 화합물 4의 아로마틱 이미드계 분산제 200mg을 테르피네올 20g에 넣고 용해한 후, 이 용액에 단일벽 탄소나노튜브 2 mg을 첨가하였다. 이어서 수득된 용액을 초음파분산기(sonicbath)(35 kHz, 400W)를 이용하여 10시간 분산시킨 다음, 5,000 rpm에서 5분간 원심분리하여 탄소나노튜브 용액을 수득하였다. 탄소나노튜브 용액으로부터 원심분리에 의해 응집된 분말을 제거한 후 UV-Vis-spectroscopy(JASCO(V-560), Absorbance mode, Scanning speed: 400nm/min)로 750 nm에서 흡광도를 측정하여 그 결과를 도 4에 나타내었다.
비교예
하기 화학식 9의 분산제 200mg을 테르피네올 20g에 넣고 용해한 후, 이 용액에 단일벽 탄소나노튜브 2 mg을 첨가하여 초음파분산기(sonicbath)(35 kHz, 400W)에서 10시간 분산시킨 다음, 5,000 rpm에서 5분간 원심분리하여 탄소나노튜브 용액을 수득하였다. 각각의 탄소나노튜브 용액으로부터 원심분리에 의해 응집된 분말을 제거한 후 UV-Vis-spectroscopy(JASCO(V-560), Absorbance mode, Scanning speed: 400nm/min)로 750 nm에서 흡광도를 측정하여 그 결과를 도 4에 함께 나타내었다.
Figure 112006005014718-PAT00023
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 분산제는 비교예의 분산제에 비해 흡광도가 높게 나타나 탄소나노튜브가 고동도로 분산되었음을 확인할 수 있다. 즉, 실시예의 분산제는 비교예의 분산제에 비해 분산 효율이 약 4배 내지 4.5배 가량 증가되었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 구현예에 대해서 상세히 설명하였으나, 본 발 명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 자명하므로, 이러한 변형 및 수정도 첨부된 특허청구범위의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 탄소나노튜브용 분산제는 탄소나노튜브 표면과 - 상호작용이 용이한 방향족 고리 구조를 포함하고 있어서 적은 양의 분산제로도 많은양의 탄소나노튜브를 분산시킬 수 있다. 또한 본 발명의 분산제를 이용하여 탄소나노튜브를 분산시키는 경우에 탄소나노튜브 복합체를 형성할 수도 있다.
본 발명의 분산제를 포함하는 탄소나노튜브 조성물은 분산성이 향상되어 탄소나노튜브의 고유한 전기화학적 특성을 충분히 발휘할 수 있고, 박막으로 형성시 균일한 물성을 제공할 수 있다.

Claims (7)

  1. 하기 화학식 1 내지 화학식 4로 표시되는 군에서 선택되는 아로마틱 이미드계 탄소나노튜브용 분산제.
    [화학식 1]
    Figure 112006005014718-PAT00024
    [화학식 2]
    Figure 112006005014718-PAT00025
    [화학식 3]
    Figure 112006005014718-PAT00026
    [화학식 4]
    Figure 112006005014718-PAT00027
    상기 화학식 1 내지 4에서, X는 N이고, Y는 O 또는 S이며,
    Figure 112006005014718-PAT00028
    Figure 112006005014718-PAT00029
    로 구성되는 군에서 선택되고,
    Figure 112006005014718-PAT00030
    Figure 112006005014718-PAT00031
    로 구성되는 군에서 선택되며,
    R은 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리부틸아크릴레이트, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리알킬메타크릴레이트와 폴리메타크릴산의 공중합체, 폴리옥시에틸렌, 폴리옥시프로필렌, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴아미드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 임의의 하나이다.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 분산제가 하기 화학식 5 내지 화학식 8로 구성되는 군에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 분산제.
    [화학식 5]
    Figure 112006005014718-PAT00032
    상기 식에서, n은 4 내지 15이다.
    [화학식 6]
    Figure 112006005014718-PAT00033
    상기 식에서, n은 4 내지 15이다.
    [화학식 7]
    Figure 112006005014718-PAT00034
    상기 식에서, n은 4 내지 15이다.
    [화학식 8]
    Figure 112006005014718-PAT00035
    상기 식에서, n은 4 내지 15이다.
  3. 제 1 항 또는 제 2항에 의한 분산제, 탄소나노튜브 및 용매를 포함하는 탄소나노튜브 조성물.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 조성물이 분산제 0.001 내지 10 중량% 탄소나노튜브 0.01 내지 5 중량% 및 잔량의 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 탄소나노튜브와 분산제의 혼합중량비가 1:0.001 내지 1:10인 것을 특징으로 하는 조성물.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 탄소나노튜브가 단일벽 탄소 나노튜브, 이중벽 탄소 나노튜브, 삼중벽 탄소 나노튜브, 사중벽 탄소나노튜브, 탄소나노혼, 탄소나노섬유 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 탄소나노튜브 조성물.
  7. 제 3항에 있어서, 상기 용매가 물, 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알콜, 프로필 알콜, 부탄올 등의 알콜류 아세톤, 메틸에틸 케톤, 에틸 이소부틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤등의 케톤류 에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜 메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노-n-프로필에테르 등의 에틸렌글리콜류 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜 메틸에테르, 프로필렌글리콜 에틸에테르, 프로필렌글리콜 부틸에테르, 프로필렌글리콜 프 로필에테르 등의프로필렌글리콜류 디메틸포름아미드, 디메틸아세토아미드 등의 아미드류 N-메틸피롤리돈, N-에틸피롤리돈 등의피롤리돈류 디메틸술폭시드, γ-부티로락톤, 락트산메틸, 락트산에틸, β-메톡시이소부티르산메틸, α-히드록시이소부티르산메틸 등의 히드록시에스테르류 등 아닐린, N-메틸아닐린 등의 아닐린류, 헥산, 테르피네올, 클로로포름, 톨루엔, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), N-메틸-2-피롤리돈(NMP)로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 조성물.
KR1020060006852A 2006-01-23 2006-01-23 아로마틱이미드계 탄소나노튜브용 분산제 및 그를포함하는 탄소나노튜브 조성물 KR101224739B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060006852A KR101224739B1 (ko) 2006-01-23 2006-01-23 아로마틱이미드계 탄소나노튜브용 분산제 및 그를포함하는 탄소나노튜브 조성물
US11/562,208 US7754881B2 (en) 2006-01-23 2006-11-21 Aromatic imide-based dispersant for carbon nanotubes and carbon nanotube composition comprising the same
US12/788,793 US20100294998A1 (en) 2006-01-23 2010-05-27 Aromatic imide-based dispersant for carbon nanotubes and carbon nanotube composition comprising the same
US13/152,600 US8269021B2 (en) 2006-01-23 2011-06-03 Aromatic imide-based dispersant for carbon nanotubes and carbon nanotube composition comprising the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060006852A KR101224739B1 (ko) 2006-01-23 2006-01-23 아로마틱이미드계 탄소나노튜브용 분산제 및 그를포함하는 탄소나노튜브 조성물

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070077334A true KR20070077334A (ko) 2007-07-26
KR101224739B1 KR101224739B1 (ko) 2013-01-21

Family

ID=38501930

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060006852A KR101224739B1 (ko) 2006-01-23 2006-01-23 아로마틱이미드계 탄소나노튜브용 분산제 및 그를포함하는 탄소나노튜브 조성물

Country Status (2)

Country Link
US (3) US7754881B2 (ko)
KR (1) KR101224739B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8591771B2 (en) 2006-04-14 2013-11-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Dispersed solution of carbon nanotubes and method of preparing the same
CN114621647A (zh) * 2022-05-12 2022-06-14 佛山市三水联美化工有限公司 聚氨酯树脂涂料及其制备方法和应用

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100951730B1 (ko) * 2007-05-30 2010-04-07 삼성전자주식회사 전도성이 개선된 카본나노튜브, 그의 제조방법 및 상기카본나노튜브를 함유하는 전극
US8501529B2 (en) * 2007-05-30 2013-08-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Carbon nanotube having improved conductivity, process of preparing the same, and electrode comprising the carbon nanotube
DE102007029008A1 (de) * 2007-06-23 2008-12-24 Bayer Materialscience Ag Verfahren zur Herstellung eines leitfähigen Polymerverbundwerkstoffs
KR101487273B1 (ko) 2007-09-28 2015-01-28 도레이 카부시키가이샤 도전성 필름 및 그 제조 방법
BRPI0922975A2 (pt) * 2008-12-17 2016-01-26 Dystar Colours Deutschland corantes para coloração de polímero, sua preparação e seu uso
DE102009012675A1 (de) 2009-03-13 2010-09-16 Bayer Materialscience Ag Verfahren zur Dispergierung graphitartiger Nanoteilchen
US8317978B1 (en) * 2010-04-07 2012-11-27 Manning Thelma G Nitriding of carbon nanotubes
KR20110126998A (ko) * 2010-05-18 2011-11-24 삼성전자주식회사 Cnt 조성물, cnt 막구조체, 액정표시장치, cnt 막구조체의 제조방법 및 액정표시장치의 제조방법
US8246928B1 (en) * 2011-04-01 2012-08-21 Jawaharlal Nehru Centre For Advanced Scientific Research Methods and compositions for the separation of single-walled carbon nanotubes
US9157003B2 (en) 2011-06-24 2015-10-13 Brewer Science Inc. Highly soluble carbon nanotubes with enhanced conductivity
US9376435B2 (en) 2011-09-23 2016-06-28 Jawaharlal Nehru Centre For Advanced Scientific Research Chromophores for the detection of volatile organic compounds
EP2844688B1 (en) * 2012-05-02 2020-06-03 Lubrizol Advanced Materials, Inc. Aromatic dispersant composition
ES2703325T3 (es) * 2012-05-02 2019-03-08 Lubrizol Advanced Mat Inc Composición dispersante aromática
EP3002313B1 (en) * 2013-08-01 2019-07-31 LG Chem, Ltd. Dispersant, preparation method therefor, and dispersion composition of carbon-based materials, containing same
CN105358627A (zh) * 2013-08-29 2016-02-24 住友理工株式会社 柔软导电材料和转换器
JP6424054B2 (ja) * 2014-09-29 2018-11-14 住友理工株式会社 柔軟導電材料およびその製造方法、並びに柔軟導電材料を用いたトランスデューサ、導電性テープ部材、フレキシブル配線板、電磁波シールド
EP3356469B1 (en) * 2015-09-30 2020-04-29 ExxonMobil Chemical Patents Inc. Polycyclic aromatic hydrocarbon functionalized isobutylene copolymers for dispersing graphene and graphite
US10134995B2 (en) 2016-01-29 2018-11-20 University Of Kentucky Research Foundation Water processable N-type organic semiconductor
CN106517151B (zh) * 2016-11-01 2018-11-02 山东大展纳米材料有限公司 碳纳米管的非共价功能化改性方法及其应用
KR102377623B1 (ko) * 2018-01-29 2022-03-24 주식회사 엘지화학 탄소나노튜브 분산액의 제조방법
WO2020012236A1 (en) * 2018-07-13 2020-01-16 Bosch Car Multimedia Portugal S.a. Carbon/metal hybrid fillers, electrically conductive adhesive, methods and uses thereof
CN109592666A (zh) * 2018-11-24 2019-04-09 天津大学 一种仙人掌状碳纳米管阵列的制备方法
CN110611029B (zh) * 2019-09-04 2022-01-18 北京华碳元芯电子科技有限责任公司 一种印刷法制备碳纳米管薄膜的方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3926564A1 (de) 1989-08-11 1991-02-14 Hoechst Ag Neue pigmentzubereitungen auf basis von perylenverbindungen
JP3362865B2 (ja) 1991-03-21 2003-01-07 クラリアント・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング ペリレン化合物の分子内塩、その製造方法およびその用途
DE59912690D1 (de) 1998-02-21 2005-12-01 Clariant Gmbh Perylenverbindungen und ihre Verwendung als Pigmentdispergatoren
DE19906494A1 (de) * 1999-02-17 2000-08-24 Clariant Gmbh Pigmentzubereitungen auf Basis von Diketopyrrolopyrrolpigmenten mit basischen Perylendispergatoren
KR100372307B1 (ko) 2000-05-01 2003-02-17 주식회사 퀀텀테크인터내셔날 티올기가 부착된 탄소나노튜브 및 이의 제조방법
US20040034177A1 (en) * 2002-05-02 2004-02-19 Jian Chen Polymer and method for using the polymer for solubilizing nanotubes
KR100681268B1 (ko) 2004-04-02 2007-02-12 주식회사 디피아이 솔루션스 고농도 탄소나노튜브 수분산액 및 이의 제조방법
KR100815028B1 (ko) 2005-10-05 2008-03-18 삼성전자주식회사 탄소나노튜브용 분산제 및 이를 포함하는 조성물

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8591771B2 (en) 2006-04-14 2013-11-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Dispersed solution of carbon nanotubes and method of preparing the same
CN114621647A (zh) * 2022-05-12 2022-06-14 佛山市三水联美化工有限公司 聚氨酯树脂涂料及其制备方法和应用
CN114621647B (zh) * 2022-05-12 2022-08-05 佛山市三水联美化工有限公司 聚氨酯树脂涂料及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
US8269021B2 (en) 2012-09-18
US20070221913A1 (en) 2007-09-27
US20110227002A1 (en) 2011-09-22
KR101224739B1 (ko) 2013-01-21
US7754881B2 (en) 2010-07-13
US20100294998A1 (en) 2010-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101224739B1 (ko) 아로마틱이미드계 탄소나노튜브용 분산제 및 그를포함하는 탄소나노튜브 조성물
JP4689261B2 (ja) カーボンナノチューブ含有組成物、これからなる塗膜を有する複合体、及びそれらの製造方法
US7368009B2 (en) Carbon fine particle structure and process for producing the same, carbon fine particle transcriptional body for producing the same, solution for producing carbon fine particle structure, carbon fine particle structure, electronic device using carbon fine particle structure and process for producing the same, and integrated circuit
KR101089300B1 (ko) 탄소나노튜브-폴리(엑스-4-스티렌술포네이트) 복합체 및 이를 이용하여 제조되는 탄소나노튜브-전도성 고분자 복합체
JP3913208B2 (ja) カーボンナノチューブ含有組成物、これからなる塗膜を有する複合体、及びそれらの製造方法
US8591771B2 (en) Dispersed solution of carbon nanotubes and method of preparing the same
JP4807817B2 (ja) 導電性成形体の製造方法、及び導電性成形体
JP5155519B2 (ja) カーボンナノチューブ含有硬化性組成物、及びその硬化塗膜を有する複合体
US20090166592A1 (en) Liquid mixture, structure, and method of forming structure
JP5439823B2 (ja) カーボンナノチューブ分散・可溶化剤
KR101196370B1 (ko) 탄소나노튜브-고분자 이온성 액체 복합체 및 이를 이용하여 제조되는 탄소나노튜브-전도성 고분자 복합체
KR20070076875A (ko) 탄소나노튜브용 분산제 및 그를 포함하는 탄소나노튜브조성물
JP4398792B2 (ja) カーボンナノチューブ含有組成物、これからなる塗膜を有する複合体、及びそれらの製造方法
TWI610994B (zh) 網版印刷用導電性糊
JP4761436B2 (ja) カーボンナノチューブ含有重合体、これからなる塗膜を有する複合体、およびそれらの製造方法
JP2005105510A (ja) カーボンナノチューブ含有繊維およびその製造方法
KR20130073369A (ko) 신규 피렌 화합물, 이의 제조방법, 이를 이용하여 표면 개질된 탄소나노튜브 및 탄소나노튜브/폴리카보네이트 나노복합재의 제조방법
JP4091765B2 (ja) インドール誘導体三量体複合導電体の製造法
JP2005241600A (ja) カーボンナノチューブの物性評価方法
KR102477148B1 (ko) 클릭반응을 이용한 cnt 트랜지스터 및 이의 제조방법
JP5858272B2 (ja) フタロシアニンナノワイヤーの製造方法
US11066304B2 (en) Polymer grafted graphene and method for preparation thereof
JP5858270B2 (ja) フタロシアニンナノワイヤーの製造方法
Wang Carbon nanotubes and nanocomposites for thermal and electrical applications

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151217

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161220

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181218

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191216

Year of fee payment: 8