KR20070095125A - Polyester nanocomposite - Google Patents

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Abstract

A polyester nanocomposite is provided to allow carbon nanotubes and metal nanoparticles as fillers having excellent heat conductivity characteristics to be effectively dispersed on a polyester matrix, to obtain a higher molecular weight, and to improve thermal, mechanical and electrical properties of the resin itself. A polyester nanocomposite is obtained by dispersing composite fillers comprising carbon nanotubes and metal nanoparticles in polyester, wherein 0.1-5 wt% of carbon nanotubes and 0.1-5 wt% of metal nanoparticles are dispersed in the balance amount of polyester. The carbon nanotube includes a single wall nanotube, the metal nanoparticle is a colloidal filler of gold, silver, copper, nickel or platinum, and the polyester is a cyclic oligomer depolymerized from polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate.

Description

폴리에스터 나노 복합재{POLYESTER NANOCOMPOSITE}Polyester nanocomposite {POLYESTER NANOCOMPOSITE}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에스터 나노 복합재의 제조공정도1 is a manufacturing process of the polyester nanocomposite according to an embodiment of the present invention

본 발명은 폴리에스터 나노 복합재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열전도도 특성이 우수한 충진제인 탄소나노튜브와 금속 나노 입자를 폴리에스터 매트릭스 상에서 효과적으로 분산시킬 수 있고, 높은 분자량을 기대할 수 있으며, 이를 통해 수지 자체의 열적, 기계적, 전기적 특성, 전자파 차폐율 및 열전도도성이 향상될 수 있는 폴리에스터 나노 복합재에 관한 것이다.The present invention relates to a polyester nanocomposite, and more particularly, carbon nanotubes and metal nanoparticles, which are fillers having excellent thermal conductivity properties, can be effectively dispersed on a polyester matrix, and high molecular weight can be expected. The present invention relates to a polyester nanocomposite capable of improving its thermal, mechanical, and electrical properties, electromagnetic shielding rate, and thermal conductivity.

일반적으로 고분자 물질이 산업 분야와 일상 생활 속에 도입된 이후에 고분자 재료의 용도 확장을 위하여 성능 향상 측면에서 많은 노력이 이루어져 왔다. 새로운 고분자의 합성, 고분자 블랜딩, 그리고 고분자와 무기물질과의 복합화 등으로 인하여 고분자 재료의 성능은 지속적으로 향상되어가고 있다. 이 중 고분자 나노 복합재료는 나노 스케일 사이즈의 미세한 물질을 매트릭스 고분자에 나노 크기로 분산시켜 복합재료를 얻는 방법으로, 여태까지 복합재료를 단순히 블랜딩하여 얻는 데 반하여, 나노 크기의 물질을 매트릭스 고분자에 고루 분산시킨 복합재료는 기존의 유사 재료보다 새롭고, 향상된 성질을 가질 수 있어서 사용처가 보다 확장된 다양한 용도의 기능성 고분자 물질로 발전하고 있다.In general, since the introduction of high molecular materials into the industrial field and daily life, many efforts have been made in terms of performance improvement to expand the use of the high molecular materials. The performance of polymer materials continues to improve due to the synthesis of new polymers, polymer blending, and the complexation of polymers with inorganic materials. Among these, the polymer nanocomposite material is a method of obtaining a composite material by dispersing nanoscale-sized fine materials in a matrix polymer in a nano-sized size, whereas by simply blending a composite material so far, the nano-sized material is uniformly distributed in the matrix polymer. Dispersed composites have new and improved properties than existing similar materials, and thus are being developed into functional polymer materials for various applications.

카본나노튜브와 플러렌과 같은 나노 스케일 사이즈의 미세한 물질은 벌크 물질에서는 볼 수 없는 새로운 성질과 기능을 발현한다. 이 때문에 신규 나노 스케일 물질의 제조기술은 나노 기술을 지원하는 중요한 기반기술로서 그 개발에 커다란 관심이 기울여지고 있다.Nanoscale nanomaterials such as carbon nanotubes and fullerenes exhibit new properties and functions not found in bulk materials. For this reason, the manufacturing technology of new nanoscale materials is an important foundation technology supporting nanotechnology, and great attention is paid to the development thereof.

첨단재료와 신소재의 개발은 전자, 생명공학 등 넓은 분야의 과학기술과 산업을 지원하는 기반으로서 대단히 중요하다. 특히 나노 사이즈의 신물질의 제조와 평가기술인 나노 수준에서의 미세가공기술은 나노 기술의 주요한 기술과제로서 가장 주력하지 않으면 안 된다.The development of advanced materials and new materials is very important as a foundation to support science and technology and industries in a wide range of fields such as electronics and biotechnology. In particular, the micro-machining technology at the nano level, which is the manufacturing and evaluation technology of new nano-sized materials, must be the most important as a major technical task of nano technology.

물질의 사이즈가 작아져 나노 스케일 사이즈의 초미립자로 되면 벌크 시와는 전혀 다른 새로운 성질이 나타나는 것은 오래 전부터 잘 알려져 왔다. 예를 들면, 금을 나노 사이즈의 초미립자화하여 글라스 속에 분산시키면 담색 내지는 적색을 나타낸다. 미세한 금 콜로이드는 공예 글라스의 발색제로서 오래 전부터 이용되어 왔다.It has long been known that the smaller the material, the smaller the nanoscale-sized microparticles will exhibit. For example, when gold is nano-sized and ultrafine, it is dispersed in glass to give pale or red color. Fine gold colloids have long been used as colorants in craft glass.

최근 들어 플러렌과 카본튜브와 같이 다수의 신규 나노 스케일 물질이 발견되고 이들이 특이한 구조와 우수한 성질을 보인다는 것이 밝혀지고 있다. 예를 들면, 탄소원자로부터 구성된 흑연 물질(벌크)은 도전체이지만, 나노튜브로 되면 튜브의 사이즈와 구조의 차이에 따라서 금속 또는 반도체의 새로운 성질이 나타난다. 또한 나노튜브의 선단에 전계를 걸어주면 튜브 선단으로부터 전자가 용이하게 튀어나온다. 게다가 수소를 튜브 가운데 저장할 수도 있다. 이와 같은 우수한 특성을 갖는 탄소나노튜브는 전자원의 소재로서 평판 디스플레이 판넬과 수소저장소자 등으로의 응용이 현재 급속한 속도로 진행되고 있다.Recently, a number of new nanoscale materials, such as fullerenes and carbon tubes, have been discovered and found to show unusual structures and excellent properties. For example, graphite material (bulk) composed of carbon atoms is a conductor, but when nanotubes are formed, new properties of metals or semiconductors appear depending on the size and structure of the tubes. In addition, when an electric field is applied to the tip of the nanotube, electrons easily come out of the tip of the tube. In addition, hydrogen can be stored in the tube. Carbon nanotubes having such excellent characteristics are currently being applied to flat panel display panels, hydrogen storage devices, etc. as materials of electron sources.

이러한 나노 스케일 물질은 다양한 형태와 구조를 갖는다. 여기에서는 탄소의 예를 들어본다. 벌크의 탄소는 흑연과 다이아몬드로 알려져 있는데, 흑연은 탄소원자가 6 각형의 망목을 형성하여 이들이 층상으로 배열되어 있다. 한편, 다이아몬드는 탄소원자가 사면체를 이루어 강고하게 결합되어 있다. 이 때문에 다이아몬드는 물질 가운데 가장 단단한 재료이고 또한 보석으로서도 진귀하여 소중하다. 탄소나노튜브는 플러렌과 매우 유사한 구조를 갖지만 구상이 아니라 한 방향으로 늘려진 침상의 결정이다. 침상 결정이 중공으로 되어 있어 나노튜브라 부른다. 나노튜브는 직경은 약 1 ㎚로부터 수 ㎚이고 길이는 수 ㎛ 정도이다.Such nanoscale materials have various shapes and structures. Here is an example of carbon. Bulk carbon is known as graphite and diamond, which form hexagonal meshes with carbon atoms arranged in layers. Diamonds, on the other hand, are strongly bound to form tetrahedral carbon atoms. For this reason, diamonds are the hardest of all materials and are precious as precious stones. Carbon nanotubes have a structure very similar to that of fullerene, but are crystals of needles extending in one direction rather than spherical. Needle-shaped crystals are hollow and are called nanotubes. Nanotubes range in diameter from about 1 nm to several nm and on the order of a few microns in length.

이와 같이 나노 크기의 물질을 매트릭스 고분자에 고루 분산시킨 복합재료는 기존의 유사 재료보다 새롭고, 향상된 성질을 가질 수 있어서 사용처가 보다 확장된 다양한 용도의 기능성 고분자 물질을 제조할 수 있을 것이다.As such, the composite material in which the nano-sized material is evenly dispersed in the matrix polymer may have new and improved properties than the existing similar material, thereby manufacturing functional polymer materials for various uses.

본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 열전도도 특성이 우수한 충진제인 탄소나노튜브와 금속 나노 입자를 폴리에스터 매트릭스 상에서 효과적으로 분산시킬 수 있고 높은 분자량을 기대할 수 있는 폴리에스터 나노 복합재를 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been made to meet the above requirements, and an object of the present invention is to effectively disperse carbon nanotubes and metal nanoparticles, which are excellent fillers on a polyester matrix, and to expect high molecular weight. To provide a polyester nanocomposite.

본 발명의 다른 목적은 탄소나노튜브, 금속 나노 입자가 첨가됨으로써 수지 자체의 열적, 기계적, 전기적 특성, 전자파 차폐율 및 열전도도성이 향상될 수 있는 폴리에스터 나노 복합재를 제공하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a polyester nanocomposite that can improve the thermal, mechanical, electrical properties, electromagnetic shielding rate and thermal conductivity of the resin itself by adding carbon nanotubes, metal nanoparticles.

본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 첨부 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 보다 분명해 질 것이다. The above and other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폴리에스터 나노 복합재는 탄소나노튜브와 금속 나노 입자의 복합 충진제를 폴리에스터에 분산시킨 폴리에스터 나노 복합재에 있어서, 0.1~5 중량%의 탄소나노튜브와 0.1~5중량%의 금속 나노 입자를 잔량의 폴리에스터에 분산시킨 것을 특징으로 한다. Polyester nanocomposite according to the present invention for achieving the above object is a polyester nano composite in which the composite filler of carbon nanotubes and metal nanoparticles is dispersed in polyester, 0.1 ~ 5% by weight of carbon nanotubes and 0.1 ~ It is characterized in that 5% by weight of the metal nanoparticles are dispersed in the remaining amount of polyester.

바람직하게는 상기 탄소나노튜브는 단층 탄소나노튜브(Single Wall Nanotube)이고, 상기 금속 나노 입자는 금, 은, 구리, 니켈 또는 플라티늄의 콜로이드 상태인 충진제이며, 상기 폴리에스터는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트에서 해중합된 고리형 올리고머이다.Preferably, the carbon nanotubes are single wall nanotubes, and the metal nanoparticles are colloidal fillers of gold, silver, copper, nickel or platinum, and the polyester is polyethylene terephthalate or polybutyl. It is a cyclic oligomer depolymerized in renterphthalate.

보다 바람직하게는 상기 고리형 에스터 올리고머의 중합도는 2~10이며, 상기 고리형 에스터 올리고머의 개환 중합 온도는 290 ~ 310℃ 인 것을 특징으로 한다. More preferably, the degree of polymerization of the cyclic ester oligomer is 2 to 10, and the ring-opening polymerization temperature of the cyclic ester oligomer is 290 to 310 ° C.

더욱 바람직하게는 상기 고리형 에스터 올리고머는 개환 중합 시간이 5~20분인 것을 특징으로 한다.More preferably, the cyclic ester oligomer is characterized in that the ring-opening polymerization time is 5 to 20 minutes.

또한 바람직하게는 상기 폴리에스터의 분자량은 적어도 20,000(수평균)인 것을 특징으로 하고, 상기 탄소나노튜브는 그 크기 및 길이가 100 ㎚ ~ 100 ㎛이고, 그 직경은 0.5 ㎚~50 ㎚인 것을 특징으로 하며, 상기 금속 나노 입자는 그 크기가 2㎚~10㎚인 것을 특징으로 한다.Also preferably, the polyester has a molecular weight of at least 20,000 (number average), and the carbon nanotubes have a size and length of 100 nm to 100 μm, and a diameter of 0.5 nm to 50 nm. The metal nanoparticles are characterized in that the size of 2nm ~ 10nm.

이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments and drawings of the present invention. These examples are only presented by way of example only to more specifically describe the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples. .

본 발명에서는 열전도도 특성이 우수한 나노 크기의 충진제인 탄소나노튜브와 금속 나노 입자를 폴리에스터 수지 내에 고루 분산시킨 폴리에스터 나노 복합재를 제시한다.The present invention provides a polyester nanocomposite in which carbon nanotubes and metal nanoparticles, which are nano-sized fillers having excellent thermal conductivity, are uniformly dispersed in a polyester resin.

일반적으로 반도체 소자의 수명은 온도가 10℃ 상승시 반으로 감소되므로 방열은 중요한 문제이다. 고분자 매트릭스 내에 열전도도가 높은 충진제를 분산시킨다면 이를 방열재로 응용할 수 있다. 그 충진제 중, 탄소나노튜브의 열전도도는 2500~2980W/mK의 높은 값을 가지며, 표 1와 같이 다른 충진제에 비하여 월등히 높은 값을 가진다. 이는 열전달의 음자(phonon) 모드를 설명하는 조화 진동자 모드를 통해 쉽게 설명할 수 있다. In general, heat dissipation is an important problem because the lifespan of a semiconductor device is reduced by half when the temperature rises by 10 ° C. If the filler with high thermal conductivity is dispersed in the polymer matrix, it can be applied as a heat dissipating material. Among the fillers, the thermal conductivity of the carbon nanotubes has a high value of 2500 ~ 2980W / mK, and has a significantly higher value than the other fillers as shown in Table 1. This can be easily explained through the harmonic oscillator mode, which describes the phonon mode of heat transfer.

다이아몬드의 열전달은 주로 음자 모드에 의해서 이루어진다. 즉, 탄소 원자들이 열적인 진동에 의해 열에너지가 전달되는 방식에 주로 의존하며 이는 조화 진동자 모델(harmonic oscillator model)로 볼 때, 같은 질량을 가지는 진동자가 가장 효율적으로 열을 전달할 수 있기 때문에, 단일 원자인 탄소만으로 이루어진 다이아몬드가 열 전달에 매우 유리한 것이다. 그러나 다이아몬드 기판이 방열판으로 서 실용화되기에는 비용적인 문제가 심각하여, 현재에는 아주 고가 소자 내지 특수 소자에서 일부 사용되고 있는 실정이다. 또한 다이아몬드 박막은 그 특성상 전자기파에 대해서는 대부분의 전자기파를 투과하는 성질을 가지고 있으므로 전자파 차폐 흡수용으로는 적당하지 않은 단점이 있다.Heat transfer of diamond is mainly done by the consonant mode. That is, the carbon atoms are mainly dependent on the way the thermal energy is transferred by thermal vibration, which is the single atom because the same mass of the oscillator can transfer heat most efficiently in terms of the harmonic oscillator model. Diamonds consisting only of phosphorus carbon are very advantageous for heat transfer. However, since a diamond substrate is a cost problem to be practically used as a heat sink, it is currently used in very expensive devices or special devices. In addition, since the diamond thin film has a property of transmitting most electromagnetic waves to electromagnetic waves, it is not suitable for absorbing electromagnetic shielding.

[표 1]TABLE 1

충진제Filler 열전도도 k(W/mK)Thermal Conductivity k (W / mK) 스테인리스 강Stainless steel 1414 silver 428428 구리Copper 401401 알루미늄aluminum 235235 알루미늄나이트라이드(AlN)Aluminum nitride (AlN) 200200 알루미나(Al2O3)Alumina (Al 2 O 3 ) 3939 산화마그네슘Magnesium oxide 3838 다이아몬드 씬 필름(thin film)Diamond thin film 1000 - 15001000-1500 탄소나노튜브Carbon nanotubes 2500 - 29802500-2980

음자(phonon)를 통하여 열전달이 이루어질 경우, 이는 원자의 진동 전달에 의해 열 전달이 이루어지는 것이다. 즉 열이란 근본적으로 물질의 진동이다. 이 경우, 열 전달을 하는 원자들의 질량 차가 크면 제대로 열전도가 이루어지지 않으며, 두 열 전달자 사이의 질량이 같을 경우 가장 높은 진동주파수를 가져 열 전달이 가장 효율적으로 이루어진다.When heat is transferred through the phonon, this is achieved by the vibration transfer of atoms. In other words, heat is fundamentally a vibration of matter. In this case, if the mass difference of the heat transfer atoms is large, the heat conduction is not properly performed, and if the mass between the two heat transferrs is the same, the heat transfer is most efficient because of the highest vibration frequency.

또한, 두 열 전달자 사이의 스프링 상수가 클 경우, 가장 효율적인 열 전달이 이루어지므로 다이아몬드의 열 전달 특성이 우수한 것이며 탄소나노튜브도 이러한 이유로 매우 우수한 열 전달 물성을 나타낸다.In addition, when the spring constant between the two heat transferr is large, the most efficient heat transfer is achieved because the diamond heat transfer characteristics are excellent, and carbon nanotubes also show very good heat transfer properties for this reason.

더욱이 탄소나노튜브의 경우에는 다이아몬드의 sp3 혼성 결합보다 더 결합력이 세고, 힘 상수 값이 큰 sp2 결합으로 이루어져 있어 다이아몬드 보다 더 우수 한 열 전달 특성을 보인다.Moreover, in the case of carbon nanotubes, the bonding force is stronger than that of diamond sp 3 hybrid bonds, and sp 2 bonds having a large force constant value show better heat transfer characteristics than diamond.

탄소나노튜브를 혼합하여 폴리에스터/탄소나노튜브를 제조 시 다음과 같은 장점을 가질 수 있다.Mixing carbon nanotubes may have the following advantages in manufacturing polyester / carbon nanotubes.

극히 소량의 첨가로도 열전도도의 퍼코레이션(percolation)이 이루어져 탄소나노튜브의 상호 연결이 가능하므로 비용이 크게 발생되지 않는다. 그리고 혼합하는 충진제, 즉 탄소나노튜브의 배합비 조절을 통하여 원하는 물성을 구상할 수 있다.Even with a very small amount of addition, percolation of the thermal conductivity is achieved so that the interconnection of carbon nanotubes is possible, so that the cost is not large. And the desired physical properties can be envisioned by adjusting the mixing ratio of the filler to be mixed, that is, carbon nanotubes.

그리고 금속 충진제 중 표 1과 같이 은이 가장 높은 전도도를 나타낸다. 은의 나노 입자는 전하 이동 내지 전자 이동 등의 전기 전도 메커니즘을 통해 전도성을 지니며, 그 크기에 따른 패킹밀도를 조절하여 재료의 전도성을 조절할 수 있는 특징이 있다.And silver shows the highest conductivity as shown in Table 1 of the metal filler. The nanoparticles of silver have conductivity through electrical conduction mechanisms such as charge transfer or electron transfer, and are characterized by controlling the conductivity of the material by adjusting the packing density according to its size.

이와 같은 열전도도 특성이 우수한 나노 크기의 충진제인, 탄소나노튜브와 은 나노 입자를 폴리에스터 매트릭스에 첨가한다면 열전도도가 우수한 폴리에스터 나노 복합재를 제조할 수 있다.By adding carbon nanotubes and silver nanoparticles, which are nano-sized fillers having excellent thermal conductivity, to a polyester matrix, a polyester nanocomposite having excellent thermal conductivity can be prepared.

본 발명은 폴리에스터 매트릭스 상에서 탄소나노튜브와 금속 나노 입자를 효과적으로 분산시키고 높은 분자량을 기대할 수 있는 폴리에스터 나노 복합재의 제조법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a method for producing a polyester nanocomposite which can effectively disperse carbon nanotubes and metal nanoparticles on a polyester matrix and expect high molecular weight.

탄소나노튜브와 금속 나노 입자의 복합 충진제를 첨가한 폴리에스터 나노 복합재 재조 시, 매트릭스에 해당되는 폴리에스터 수지를 제조하는 방법은 다음과 같이 크게 두 가지로 나눌 수 있다.When preparing a polyester nanocomposite containing a composite filler of carbon nanotubes and metal nanoparticles, a method of preparing a polyester resin corresponding to a matrix can be broadly divided into two methods.

첫 번째 방법은 폴리에스터의 단량체, 즉 폴리에틸렌테레프탈레이트의 경우, 테레프탈산(terephthalic acid, TPA) 또는 디메틸테레프탈레이트(dimethyl terephthalate, DMT)와 에틸렌 글리콜(ethylene glycol, EG)을 축합 중합하는 방법이 있다.The first method is a method of condensation polymerization of monomers of polyester, that is, polyethylene terephthalate, terephthalic acid (TPA) or dimethyl terephthalate (DMT) and ethylene glycol (EG).

그리고, 두 번째 방법은 고리형 에스터 올리고머를 개환 중합하는 방법이 있다. The second method is a ring-opening polymerization of the cyclic ester oligomer.

폴리에스터 나노 복합재 제조법에 있어서 첫 번째 중합 방법의 경우, 탄소나노튜브와 은 나노 입자가 혼합된 상태에서 중합도가 높은 폴리에스터를 얻기 위해서 단량체의 화학양론적 비를 정확하게 맞추어야 하고, 축합 중합 시 생성되는 부산물을 완벽하게 제거하기 위해서 1 torr이하의 압력의 고진공이 필요로 하며, 높은 분자량에 이르는 데에 반응시간이 지나치게 오래 걸린다.In the first polymerization method of the polyester nanocomposite manufacturing method, the stoichiometric ratio of the monomers must be accurately matched to obtain a high polymerization degree in a state where carbon nanotubes and silver nanoparticles are mixed, and are produced during condensation polymerization. In order to completely remove the by-products, a high vacuum of 1 torr or less is required, and the reaction time takes too long to reach a high molecular weight.

그러나 두 번째 중합 방법의 경우, 말단기가 없는 고리형 에스터 올리고머의 구조로 인하여 부산물의 생성이 없이 단 시간 내에 중합 생성물을 얻을 수 있다는 점과 고리형 에스터 올리고머의 낮은 점도로 나노 스케일의 충진제를 분산시키는데 유리한 장점이 있다.However, in the second polymerization method, due to the structure of the cyclic ester oligomer without end groups, it is possible to obtain the polymerization product in a short time without the formation of by-products and to disperse the nanoscale filler with the low viscosity of the cyclic ester oligomer. There is an advantage.

따라서, 본 발명의 목적은 탄소나노튜브와 금속 나노 입자가 첨가된 상태에서, 고리형 에스터 올리고머를 개환 중합하여 고분자화 시키면서 보다 효과적으로 복합 충진제를 분산시키고 부산물의 생성 없이 단 시간 내로 폴리에스터 나노 복합재를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to more effectively disperse the composite filler in the state that the carbon nanotubes and the metal nanoparticles are added by ring-opening polymerization of the cyclic ester oligomer to polymerize the polyester nanocomposite in a short time without generating by-products. It is to provide a method of manufacturing.

이러한 탄소나노튜브를 고분자 매트릭스 상에서 분산 시킨 나노 복합재는 고분자 매트릭스의 종류에 따라 다소 차이는 있으나 체적비 0.04% 이상만을 분산시켜도 전도 네트워크가 형성되어 반도체에 가까운 낮은 체적 저항을 얻을 수 있다. 이러한 특성을 이용하여 폴리에스터 나노 복합재를 섬유, 부직포, 필름 및 다양한 성형체 등의 형태인 방열재에 응용할 수 있다.Nanocomposites in which these carbon nanotubes are dispersed on a polymer matrix may be somewhat different depending on the type of polymer matrix, but a conductive network is formed even when only a volume ratio of 0.04% or more is dispersed to obtain a low volume resistance close to a semiconductor. Using these properties, the polyester nanocomposite can be applied to a heat dissipating material in the form of fibers, nonwoven fabrics, films, and various molded articles.

탄소나노튜브는 현존하는 재료들 중에서 그 강도가 가장 뛰어난 물질로 인식되고 있는 바, 고분자 물질의 기계적 성능 향상에 매우 적합한 충진제이기도 하다. 또한 탄소나노튜브는 튜브의 조직과 구조에 따라서 물리적인 특성이 달라져 수많은 응용가능성이 있는 대표적인 나노 단위의 탄소재료이다. 이러한 뛰어난 물성과 구조 때문에, 전자정보통신, 환경, 에너지 및 의약분야에서 응용이 기대되고 있다. 카본 블랙이나 탄소 섬유가 고분자 지지체에 전도성 매체로 사용되고 있는 것처럼, 탄소나노튜브의 높은 전도성을 이용하여 광전자 분야에 적용되는 복합재에 대한 개발이 진행 중이며, 뿐만 아니라, 기계적 성질, 열적 성질, 전기적 성질이 우수한 다기능 나노 복합재의 생산과 적용의 실현이 가시화되고 있다. 특히, 탄소나노튜브가 보유하는 탁월한 강도를 활용하는 구조재료의 개발 측면에서 탄소나노튜브를 섬유나 고분자 복합 소재들의 강화제(reinforcer)로 이용하는 것에 대한 연구자들의 관심이 매우 높다. 현재까지 이러한 노력은 나노튜브와 특정한 단일 성분의 고분자와 용융 혼련하거나 또는 용액 상태에서 단량체와의 중합을 통하여 복합재를 형성하는 방식으로 이루어져 왔다.Carbon nanotube is recognized as the most excellent material among the existing materials, it is also a very suitable filler for improving the mechanical performance of the polymer material. In addition, carbon nanotubes are representative nano-materials of carbon materials that have a number of applications due to the change in physical properties depending on the structure and structure of the tube. Due to these excellent properties and structures, applications are expected in the fields of electronic information communication, environment, energy and medicine. Just as carbon black or carbon fiber is used as a conductive medium in polymer supports, development of composites applied to the optoelectronic field using the high conductivity of carbon nanotubes is underway, as well as mechanical, thermal and electrical properties. The realization of the production and application of excellent multifunctional nanocomposites is becoming visible. In particular, researchers are very interested in using carbon nanotubes as reinforcers of fiber or polymer composite materials in terms of development of structural materials utilizing the excellent strength of carbon nanotubes. To date, these efforts have been made by forming composites by melt kneading nanotubes with certain single component polymers or by polymerizing monomers in solution.

본 발명에서 사용되는 탄소나노튜브는 높은 기계적 강도와 높은 영률(Young's modulus)과 높은 종횡비 등의 기계적 특성을 가지는 물질이다. 또한 탄소 나노튜브는 높은 전기전도성과 높은 열안정성을 가지는 물질이다. 이러한 우수한 여러 가지 특성을 지닌 탄소나노튜브를 고분자 매트릭스에 효과적으로 분산시킨 나노 복합재의 경우, 기계적, 열적, 전기적 특성이 향상된 고분자/탄소나노튜브 복합재를 제조할 수 있다.Carbon nanotubes used in the present invention are materials having high mechanical strength, high Young's modulus, and high aspect ratio. Carbon nanotubes are also materials with high electrical conductivity and high thermal stability. In the case of the nanocomposite in which the carbon nanotubes having various excellent properties are effectively dispersed in the polymer matrix, the polymer / carbon nanotube composite having improved mechanical, thermal and electrical properties may be manufactured.

탄소나노튜브를 합성하는 방법은 전기 방전법(Arc-discharge), 열분해법(Pyrolysis), 레이저 증착법(Laser Vaporization), 플라즈마 화학기상증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), 열화학 기상증착법(Thermal Chemical Vapor Deposition), 전기분해법, Flame 합성법 등이 있으나, 본 발명에서 사용된 탄소나노튜브는 대량의 탄소나노튜브를 합성할 수 있는 방법인 열화학 기상증착법을 이용하여 합성한 것이다.The method of synthesizing carbon nanotubes is arc-discharge, pyrolysis, laser vapor deposition, plasma enhanced chemical vapor deposition, and thermal chemical vapor deposition. ), Electrolysis method, flame synthesis method, etc., the carbon nanotubes used in the present invention is synthesized by using a thermochemical vapor deposition method that can synthesize a large amount of carbon nanotubes.

탄소나노튜브의 분산성을 향상시키기 위해서 물리적인 전처리 방법으로, 볼 밀(ball mill)을 통하여 단일 가닥별로 분리되거나 엉킴 정도를 낮추도록 분쇄한다. 이 과정을 통해 대량생산의 용이성, 작업성, 경제성, 생산의 용이성, 복합재의 특성 등이 용이하게 100 ㎚ 내지 100 ㎛의 길이를 갖고, 0.5 ㎚ 내지 50 ㎚의 직경을 가지게 된다. 그리고 화학적 전처리 방법으로, 탄소나노튜브를 황산과 질산의 부피부 3:1의 혼합 용액 속에서 초음파 처리한 후 필터링의 과정을 통해 탄소나노튜브 합성시의 촉매 및 불순물 등을 제거한 상태의 탄소나노튜브를 사용한다. 진공상태가 가능하고 교반이 가능한 용기에 고리형 에스터 올리고머와 촉매를 디클로로메탄(dichloromethane)에 용해된 상태에서 탄소나노튜브를 첨가한 후, 초음파로 분산을 시킨 후, 진공상태를 유지하면서 290~310℃에서 5~20분 동안 유지하면 고리형 에스터 올리고머가 개환중합을 통해 고분자화되면서 탄소나노튜브를 효과적으로 분산시켜, 폴리에스터/탄소나노튜브 나노 복합재가 제조된다.In order to improve the dispersibility of the carbon nanotubes by physical pretreatment, the ball mill is pulverized so as to separate or entangle each single strand through a ball mill. Through this process, the ease of mass production, workability, economical efficiency, ease of production, characteristics of the composite material, etc. have a length of 100 nm to 100 μm and a diameter of 0.5 nm to 50 nm. In the chemical pretreatment method, the carbon nanotubes are sonicated in a mixed solution of sulfuric acid and nitric acid in a volume portion of 3: 1, and then filtered to remove the catalyst and impurities in the synthesis of carbon nanotubes. Use After adding carbon nanotubes in a state where the cyclic ester oligomer and catalyst are dissolved in dichloromethane in a container capable of vacuuming and stirring, dispersing with ultrasonic waves, and maintaining the vacuum state 290 ~ 310 If it is kept for 5 to 20 minutes in the cyclic ester oligomer is polymerized through the ring-opening polymerization to effectively disperse the carbon nanotubes, polyester / carbon nanotube nanocomposite is prepared.

본 발명에 따른 폴리에스터 나노 복합재의 탄소나노튜브의 함량은 퍼코레이션(percolation)이 일어나는 최소의 양인 0.1 중량% 이상 충진해야 하며, 바람직하게는 0.5 - 5중량% 범위가 되는 탄소나노튜브를 적용하는 것이 좋으며, 탄소나노튜브와 복합적으로 금속 나노 입자는 최소 0.1 중량% 이상 충진해야하며, 바람직하게는 0.5 - 5중량% 범위가 되는 금속 나노입자를 탄소나노튜브와 같이 적용하는 것이 좋다. 탄소나노튜브와 금속 나노 입자의 혼합 비율이 5중량%보다 많을 경우에는 얻어진 복합재의 충격 강도가 저하되는 문제점이 있다.The content of the carbon nanotubes of the polyester nanocomposite according to the present invention should be filled in at least 0.1% by weight, which is the minimum amount of percolation, preferably applying 0.5 to 5% by weight of carbon nanotubes. Preferably, the metal nanoparticles should be filled with at least 0.1% by weight or more in combination with the carbon nanotubes, and preferably, the metal nanoparticles in the range of 0.5-5% by weight may be applied together with the carbon nanotubes. When the mixing ratio of the carbon nanotubes and the metal nanoparticles is more than 5% by weight, the impact strength of the obtained composite material is lowered.

폴리에틸렌테레프탈레이트는 필름 및 섬유에 이용될 수 있는 분자량을 가지면 크게 제한되지 않으나 특히 적어도 20,000(수평균) 이상을 가지는 것이 바람직하다. 폴리에틸렌테레프탈레이트의 분자량이 26,000이상이면 가스 차단성을 요구하는 제품에 이용되기에 용이하며, 45,000이상이면 블로우 몰딩(blow molding)이나 각종 저장 용기에 이용되기에 바람직하다. 그리고 80,000이상이면 사출성형(injection molding)에 이용되기에 바람직하다.The polyethylene terephthalate is not particularly limited as long as it has a molecular weight that can be used for films and fibers, but it is particularly preferable to have at least 20,000 (number average) or more. When the molecular weight of polyethylene terephthalate is 26,000 or more, it is easy to be used in a product requiring gas barrier property, and when it is 45,000 or more, it is preferable to be used in blow molding or various storage containers. And 80,000 or more is preferable to be used for injection molding (injection molding).

나노 복합재를 형성시키는 공정은 바람직하기로는 공기의 부재, 예를 들면, 아르곤, 네온 또는 질소와 같은 불활성 기체의 존재 하에서 또는 진공 상태에서 수행된다.The process of forming the nanocomposite is preferably carried out in the absence of air, for example in the presence of an inert gas such as argon, neon or nitrogen or in a vacuum.

이하에서는 본 발명을 실시예를 들어 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

[제조예 : 해중합을 통한 고리형 에스터 올리고머의 제조]Preparation Example: Preparation of Cyclic Ester Oligomer by Depolymerization]

3몰%에 해당하는 주석계 촉매, 예를 들면 디부틸틴옥사이드(Dibutyl tin oxide, (n-C4H9)2SnO)를 촉매로 사용하여, 디클로로벤젠(dichlorobenzene)에 폴리에틸렌테레프탈레이트를 180℃의 온도에서 48시간 환류(refluxing)를 통해 반응을 진행시켰다. 그리고 선형 올리고머를 여과시킨 후, 디클로로벤젠(dichlorobenzene)에 용해되어있는 고리형 에스터 올리고머를 감압 증류하여 용매를 제거한 후 약 80%의 수율로 얻었다. 이렇게 제조된 고리형 에스터 올리고머의 조성은 단량체의 반복 단위가 2에서 10까지의 분포를 나타내었다.3 mol% of a tin catalyst such as dibutyl tin oxide (nC 4 H 9 ) 2 SnO was used as a catalyst, and polyethylene terephthalate was added to dichlorobenzene at 180 ° C. The reaction proceeded through refluxing at temperature for 48 hours. After filtration of the linear oligomer, the cyclic ester oligomer dissolved in dichlorobenzene was distilled under reduced pressure to remove the solvent, and the yield was about 80%. The composition of the cyclic ester oligomer thus prepared showed a distribution of 2 to 10 repeating units of the monomer.

고리형 에스터 올리고머는 그 종류에 따라, dimer 227.5℃, trimer 318.2℃, tetramer 324.1℃, pentamer 252.2℃ 등 녹는점이 다르다. 상기의 고리형 에스터 올리고머의 조성비에 따라 중합 온도가 결정이 되어지는데, 상기와 같이 해중합에서 촉매의 양에 따라 그 조성비는 조절이 가능하다. 즉 촉매의 양이 고정된 조건에서 해중합을 통한 고리형 에스터 올리고머의 조성비율은 큰 변화 없이 제조될 수 있어 중합 온도 조절이 용이해진다. 이는 겔크로마토그래피(Gel Permeation chromatography)를 통해 확인할 수 있으며, dimer 53.2%, trimer 28.1%, tetramer 7.9%, pentamer 6%, hexamer 이후의 기타 고리형 에스터 올리고머는 4.8%의 조성비를 나타냈다.Depending on the type of cyclic ester oligomer, melting points such as dimer 227.5 ° C, trimer 318.2 ° C, tetramer 324.1 ° C, and pentamer 252.2 ° C are different. The polymerization temperature is determined according to the composition ratio of the cyclic ester oligomer, but the composition ratio can be controlled according to the amount of the catalyst in the depolymerization as described above. In other words, the composition ratio of the cyclic ester oligomer through depolymerization under the condition that the amount of the catalyst is fixed can be prepared without significant change, thereby facilitating polymerization temperature control. This can be confirmed by gel chromatography (Gel Permeation chromatography), the dimer 53.2%, trimer 28.1%, tetramer 7.9%, pentamer 6%, other cyclic ester oligomers after hexamer showed a composition ratio of 4.8%.

[실시예 1]Example 1

열화학 기상증착법으로 합성된 탄소나노튜브의 분산성을 향상시키기 위해서 물리적인 전처리 방법으로, 볼 밀(ball mill)을 통하여 단일 가닥 별로 분리되거나 엉킴 정도를 낮추도록 분쇄한다. 그리고 화학적 전처리 방법으로, 탄소나노튜브를 황산과 질산의 혼합 용액 속에서 48시간 동안 초음파 처리한 후 필터하여 사용한다. 진공 상태와 교반이 가능한 용기에, 제조예에서 설명한 방법에 따라 얻은 고리형 에스터 올리고머 99 중량%와 단층 탄소 나노튜브(Single Wall Nanotube, 일진 나노텍사, 한국) 0.5 중량%와 은 나노 입자 콜로이드 용액(NANOVERTM, 나노폴리 사, 한국)의 0.5 중량%에 해당되는 콜로이드용액을 혼합한 후, 디클로로메탄(dichloromethane)에 용해된 안티몬계 촉매, 예를 들어 삼산화안티몬(antimony trioxide)을 0.5 몰%를 혼합한 후 초음파로 분산시키고 에탄올과 디클로로메탄을 제거한 후, 진공과 교반 상태를 유지하면서 310℃에서 20분간 중합시킨 후, 얼음물로 냉각시켜 폴리에스터 나노 복합재를 얻었다. 이러한 제조공정을 도 1에 나타내었다.In order to improve the dispersibility of the carbon nanotubes synthesized by the thermochemical vapor deposition method, a physical pretreatment method is pulverized to reduce the degree of separation or entanglement by single strands through a ball mill. As a chemical pretreatment method, carbon nanotubes are sonicated for 48 hours in a mixed solution of sulfuric acid and nitric acid, and then used by filtration. In a vacuum and stirred container, 99% by weight of the cyclic ester oligomer obtained by the method described in the preparation example, 0.5% by weight of Single Wall Nanotube (ILJIN Nanotech, Korea) and silver nanoparticle colloidal solution ( NANOVER TM , Nanopoly Co., Korea) 0.5% by weight of the colloidal solution is mixed, then the antimony catalyst dissolved in dichloromethane (for example, antimony trioxide) 0.5 mol% is mixed After dispersing with ultrasonic waves and removing ethanol and dichloromethane, the mixture was polymerized at 310 ° C. for 20 minutes while maintaining vacuum and stirring, and then cooled with ice water to obtain a polyester nanocomposite. This manufacturing process is shown in FIG.

[실시예 2]Example 2

고리형 에스터 올리고머 98.5 중량%, 탄소나노튜브 1 중량%와 은 나노 입자 0.5 중량%를 혼합한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 하여 폴리에스터 나노 복합재를 얻었다.A polyester nanocomposite was obtained in the same manner as in Example 1, except that 98.5 wt% of the cyclic ester oligomer, 1 wt% of carbon nanotubes, and 0.5 wt% of silver nanoparticles were mixed.

[실시예 3]Example 3

고리형 에스터 올리고머 96.5 중량%, 탄소나노튜브 3 중량%와 은 나노 입자 0.5 중량%를 혼합한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 하여 폴리에스터 나노 복합재를 얻었다.A polyester nanocomposite was obtained in the same manner as in Example 1, except that 96.5 wt% of the cyclic ester oligomer, 3 wt% of carbon nanotubes, and 0.5 wt% of silver nanoparticles were mixed.

[실시예 4]Example 4

고리형 에스터 올리고머 94.5 중량%, 탄소나노튜브 5 중량%와 은 나노 입자 0.5 중량%를 혼합한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 하여 폴리에스터 나노 복합재를 얻었다.A polyester nanocomposite was obtained in the same manner as in Example 1, except that 94.5 wt% of the cyclic ester oligomer, 5 wt% of the carbon nanotubes, and 0.5 wt% of the silver nanoparticles were mixed.

[실시예 5]Example 5

고리형 에스터 올리고머 94 중량%, 탄소나노튜브 5 중량%와 은 나노 입자 1 중량%를 혼합한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 하여 폴리에스터 나노 복합재를 얻었다.A polyester nanocomposite was obtained in the same manner as in Example 1, except that 94 wt% of the cyclic ester oligomer, 5 wt% of the carbon nanotubes, and 1 wt% of the silver nanoparticles were mixed.

[실시예 6]Example 6

고리형 에스터 올리고머 92 중량%, 탄소나노튜브 5 중량%와 은 나노 입자 3 중량%를 혼합한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 하여 폴리에스터 나노 복합재를 얻었다.A polyester nanocomposite was obtained in the same manner as in Example 1, except that 92% by weight of the cyclic ester oligomer, 5% by weight of carbon nanotubes, and 3% by weight of silver nanoparticles were mixed.

[실시예 7]Example 7

고리형 에스터 올리고머 90 중량%, 탄소나노튜브 5 중량%와 은 나노 입자 5 중량%를 혼합한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 하여 폴리에스터 나노 복합재를 얻었다.A polyester nanocomposite was obtained in the same manner as in Example 1, except that 90 wt% of the cyclic ester oligomer, 5 wt% of the carbon nanotubes, and 5 wt% of the silver nanoparticles were mixed.

[비교예 1]Comparative Example 1

고리형 에스터 올리고머 95 중량%, 탄소나노튜브 5 중량%만을 혼합한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 하여 폴리에스터 나노 복합재를 얻었다.A polyester nanocomposite was obtained in the same manner as in Example 1, except that only 95 wt% of the cyclic ester oligomer and 5 wt% of the carbon nanotubes were mixed.

[비교예 2]Comparative Example 2

고리형 에스터 올리고머 95 중량%, 은 나노 입자 5 중량%만을 혼합한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 하여 폴리에스터 나노 복합재를 얻었다.A polyester nanocomposite was obtained in the same manner as in Example 1, except that only 95 wt% of the cyclic ester oligomer and 5 wt% of the silver nanoparticles were mixed.

[실험예 1]Experimental Example 1

상기 실시예 및 비교예에 따른 폴리에스터 나노 복합재의 열전도도 특성을 확인하기 위하여, 고온압축기(hot press)를 사용하여 필름형태로 만든 후, 열전도도 측정 장비로서 TC Probe(Perkin Elmer사, 미국)를 사용하여 필름의 열전도도를 측정하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.In order to confirm the thermal conductivity characteristics of the polyester nanocomposite according to the examples and comparative examples, after making a film form using a hot press (TC), TC Probe (Perkin Elmer, USA) as a thermal conductivity measurement equipment Was used to measure the thermal conductivity of the film, the results are shown in Table 2.

[표 2]TABLE 2

구분   division 구성성분 Ingredient 열전도도 (W/mK)  Thermal Conductivity (W / mK) 폴리에스터 polyester 탄소나노튜브 Carbon nanotubes 은 나노 입자 Silver nanoparticles 실시예 1 Example 1 99 99 0.5 0.5 0.5 0.5 2.5 2.5 실시예 2 Example 2 98.5 98.5 1 One 0.5 0.5 2.7 2.7 실시예 3 Example 3 96.5 96.5 3 3 0.5 0.5 2.9 2.9 실시예 4 Example 4 94.5 94.5 5 5 0.5 0.5 3.5 3.5 실시예 5 Example 5 94 94 5 5 1 One 3.7 3.7 실시예 6 Example 6 92 92 5 5 3 3 4.6 4.6 실시예 7 Example 7 90 90 5 5 5 5 4.7 4.7 비교예 1 Comparative Example 1 95 95 5 5 0 0 1.7 1.7 비교예 2 Comparative Example 2 95 95 0 0 5 5 1.2 1.2

표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 열전도도를 이루는 충진제를 단일 첨가한 비교예의 폴리에스터 나노 복합재에서는 복합 충진제를 사용한 실시예에 비해 열전도도가 낮다는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 폴리에스터 나노 복합재는 열전도도를 이루는 충진제인 탄소나노튜브와 금속 나노 입자 중, 은 나노 입자를 복합적으로 첨가하였을 때, 두 가지 중 어느 한 가지의 성분 만으로 얻을 수 없는 우수한 열전도도를 가지게 되는 것이다.As can be seen in Table 2, it can be seen that the polyester nanocomposite of the comparative example in which a single filler is added to form the thermal conductivity is lower than the embodiment using the composite filler. Therefore, the polyester nanocomposite according to the present invention has excellent thermal conductivity when carbon nanotubes and metal nanoparticles, which are fillers constituting thermal conductivity, are added with silver nanoparticles in combination. Will have.

[실험예 2]Experimental Example 2

상기 실시예에서 얻어진 탄소나노튜브와 은 나노 입자의 복합 충진제를 첨가한 폴리에스터 나노 복합재의 분자량을 페놀(phenol)과 테트라클로로에탄 (tetrachloroethane)을 중량% 3:2로 혼합된 용매에 용해시켜 25℃의 항온기에서 모세관 점도계로 MHS(Mark-Houwink-Sakaruda)식을 이용하여 점도평균분자량(Mv)을 측정하였다. The molecular weight of the polyester nanocomposite to which the carbon nanotube and the silver nanoparticles composite filler was added was dissolved in a solvent in which phenol and tetrachloroethane were mixed at a weight% of 3: 2 by 25. Viscosity average molecular weight (Mv) was measured by MHS (Mark-Houwink-Sakaruda) formula with a capillary viscometer in a thermostat at ℃.

그 결과 표3과 같은 결과를 나타냈으며, 점도 평균분자량이 적어도 20,000이었으며, 이는 섬유, 부직포 및 필름 등에 이용될 수 있는 수준이고, 45,000 이상의 고분자량도 가능하여 더 높은 기계적 특성을 요구하는 성형체로의 이용이 가능함을 확인할 수 있었다.As a result, the results are shown in Table 3, and the average molecular weight of the viscosity was at least 20,000, which can be used for fibers, nonwoven fabrics and films, and high molecular weights of 45,000 or more. It could be confirmed that it is available.

[표 3]TABLE 3

구분   division 구성성분 Ingredient 분자량 (Mv/103)Molecular Weight (Mv / 10 3 ) 폴리에스터 polyester 탄소나노튜브 Carbon nanotubes 은 나노 입자 Silver nanoparticles 실시예 1 Example 1 99 99 0.5 0.5 0.5 0.5 45 45 실시예 2 Example 2 98.5 98.5 1 One 0.5 0.5 43 43 실시예 3 Example 3 96.5 96.5 3 3 0.5 0.5 37 37 실시예 4 Example 4 94.5 94.5 5 5 0.5 0.5 35 35 실시예 5 Example 5 94 94 5 5 1 One 33 33 실시예 6 Example 6 92 92 5 5 3 3 29 29 실시예 7 Example 7 90 90 5 5 5 5 26 26 비교예 1 Comparative Example 1 95 95 5 5 0 0 35 35 비교예 2 Comparative Example 2 95 95 0 0 5 5 41 41

본 발명에 따르면, 열전도도 특성이 우수한 충진제인 탄소나노튜브와 금속 나노 입자를 폴리에스터 매트릭스 상에서 효과적으로 분산시킬 수 있고, 높은 분자량을 기대할 수 있으며, 이를 통해 수지 자체의 열적, 기계적, 전기적 특성, 전자파 차폐율 및 열전도도성이 향상될 수 있는 등의 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to effectively disperse carbon nanotubes and metal nanoparticles, which are fillers having excellent thermal conductivity properties, on a polyester matrix, and to expect high molecular weight, through which the thermal, mechanical, electrical properties, and electromagnetic waves of the resin itself can be expected. Shielding rate and thermal conductivity can be improved, and the like.

또한 본 발명에 따라 제조된 폴리에스터 나노 복합재는 섬유, 부직포, 필름 및 다양한 성형체로 열전도도가 우수한 방열재, 전자파 차폐재 등으로 적용할 수 있는 등의 효과가 있다In addition, the polyester nanocomposite prepared according to the present invention has the effect of being applied as a heat radiation material, an electromagnetic wave shielding material, etc. having excellent thermal conductivity as a fiber, a nonwoven fabric, a film, and various molded articles.

Claims (7)

탄소나노튜브와 금속 나노 입자의 복합 충진제를 폴리에스터에 분산시킨 폴리에스터 나노 복합재에 있어서, In the polyester nano composite material in which a composite filler of carbon nanotubes and metal nanoparticles is dispersed in a polyester, 0.1~5 중량%의 탄소나노튜브와 0.1~5중량%의 금속 나노 입자를 잔량의 폴리에스터에 분산시킨 것을 특징으로 하는, 폴리에스터 나노 복합재. A polyester nanocomposite, characterized in that 0.1 to 5% by weight of carbon nanotubes and 0.1 to 5% by weight of metal nanoparticles are dispersed in a residual amount of polyester. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 탄소나노튜브는 단층 탄소나노튜브(Single Wall Nanotube)이고, 상기 금속 나노 입자는 금, 은, 구리, 니켈 또는 플라티늄의 콜로이드 상태인 충진제이며, 상기 폴리에스터는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트에서 해중합된 고리형 올리고머인 것을 특징으로 하는, 폴리에스터 나노 복합재.The carbon nanotubes are single wall nanotubes, and the metal nanoparticles are colloidal fillers of gold, silver, copper, nickel or platinum, and the polyester is polyethylene terephthalate or polybutylene terephthalate. Polyester nanocomposite, characterized in that the depolymerized cyclic oligomer in. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 고리형 에스터 올리고머의 중합도는 2~10이며, 개환 중합 온도가 290~310℃인 것을 특징으로 하는, 폴리에스터/탄소나노튜브 나노 복합재.The degree of polymerization of the cyclic ester oligomer is 2 to 10, characterized in that the ring-opening polymerization temperature is 290 ~ 310 ℃, polyester / carbon nanotube nanocomposite. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 고리형 에스터 올리고머는 개환 중합 시간이 5~20분인 것을 특징으로 하는, 폴리에스터 나노 복합재.The cyclic ester oligomer is a ring-opening polymerization time, characterized in that 5 to 20 minutes, polyester nanocomposite. 제1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 폴리에스터의 분자량은 적어도 20,000(수평균)인 것을 특징으로 하는, 폴리에스터 나노 복합재.The polyester nanocomposite, characterized in that the molecular weight of the polyester is at least 20,000 (number average). 제1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 탄소나노튜브는 그 크기 및 길이가 100 ㎚ ~ 100 ㎛이고, 그 직경은 0.5 ㎚~50 ㎚인 것을 특징으로 하는, 폴리에스터 나노 복합재.The carbon nanotubes are 100 nm to 100 μm in size and length, and the diameter is 0.5 nm to 50 nm, polyester nanocomposite. 제1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 금속 나노 입자는 그 크기가 2㎚~10㎚인 것을 특징으로 하는, 폴리에스터 나노 복합재.The metal nanoparticles are characterized in that the size of 2nm ~ 10nm, polyester nanocomposite.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20040078002A (en) * 2003-03-03 2004-09-08 (주) 나노텍 Carbon Nano-Composite Materials for Shielding of Electromagnetic Wave and Preparation Method Thereof
KR20040106947A (en) * 2003-06-05 2004-12-20 삼성전자주식회사 Method for preparing a Conductive Film and a Pattern using Metallic Nano particle and Carbon Nanotube

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011112016A2 (en) * 2010-03-10 2011-09-15 전북대학교산학협력단 Thermally conductive plastic using aligned carbon nanotubes and polymer composites, and method for preparing same
WO2011112016A3 (en) * 2010-03-10 2012-02-23 전북대학교산학협력단 Thermally conductive plastic using aligned carbon nanotubes and polymer composites, and method for preparing same

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