KR20140080456A

KR20140080456A - 수지 복합 재료의 제조 방법 및 수지 복합 재료

Info

Publication number: KR20140080456A
Application number: KR1020137024644A
Authority: KR
Inventors: 가즈히로 사와; 겐스께 츠무라; 노부히꼬 이누이; 가쯔노리 다까하시; 고지 다니구찌
Original assignee: 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤
Priority date: 2011-10-18
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2014-06-30
Also published as: EP2770013A1; US20140058046A1; CN103717648A; EP2770013A4; US9068037B2; JPWO2013058181A1; WO2013058181A1

Abstract

본 발명은, 그래핀 구조를 갖는 탄소 재료가 합성 수지 중에 분산되어 있는 수지 복합 재료로서 기계적 강도가 높은 수지 복합 재료의 제조 방법 및 이에 따라 얻어지는 수지 복합 재료를 제공한다. 결정성 수지 및 비정질성 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 합성 수지에 그래핀 구조를 갖는 탄소 재료가 균일하게 분산된 수지 복합 재료의 제조 방법이며, 상기 합성 수지가 결정성 수지인 경우에는, 상기 결정성 수지와 상기 탄소 재료를 상기 결정성 수지의 융점 미만의 온도에서 전단 혼련 장치에 의해 전단 혼련을 행하고, 상기 합성 수지가 비정질성 수지인 경우에는, 상기 비정질성 수지와 상기 탄소 재료를 상기 결정성 수지의 Tg 부근의 온도에서 전단 혼련 장치에 의해 전단 혼련을 행하는 수지 복합 재료의 제조 방법, 및 상기 제조 방법에 의해 얻어진 수지 복합 재료를 제공한다.

Description

수지 복합 재료의 제조 방법 및 수지 복합 재료{METHOD FOR PRODUCING RESIN COMPOSITE MATERIAL, AND RESIN COMPOSITE MATERIAL}

본 발명은, 탄소 재료가 합성 수지 중에 분산되어 이루어지는 수지 복합 재료의 제조 방법 및 수지 복합 재료에 관한 것이며, 특히 탄소 재료가 그래핀 구조를 갖는 탄소 재료인 수지 복합 재료의 제조 방법 및 수지 복합 재료에 관한 것이다.

높은 탄성률이나 높은 도전성을 갖는다는 점에서 그래핀 시트 구조를 갖는 탄소 재료가 주목받고 있다. 이러한 그래핀 구조를 갖는 탄소 재료를 합성 수지에 복합함으로써, 합성 수지로 이루어지는 제품을 보강하거나 도전성을 부여할 수 있다. 특히, 그래핀 시트, 카본 나노튜브 또는 박막화 그래파이트 등은 나노 크기의 치수를 가지며 비표면적이 크다. 그 때문에, 수지에 복합시킨 경우의 보강 효과가 높다고 생각되고 있다.

일반적으로, 복합 재료로서의 효과를 높이기 위해서는, 상기 탄소 재료를 매트릭스 수지에 균일하게 분산시키는 것이 바람직하다. 따라서, 하기의 특허문헌 1에는, 열가소성 수지와 탄소 재료의 양용매를 이용하여 균일한 분산 상태를 얻는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에 따르면, 열가소성 수지와 탄소 재료에 공통 용매가 존재하는 한, 균일한 분산상태의 수지 복합 재료를 얻는 것이 가능하다.

일본 특허 공개 제2005-264059호 공보

그러나, 특허문헌 1에 기재된 수지 복합 재료에서는, 용매를 휘발시킨 후에 형성되는 열가소성 수지와 탄소 재료의 계면의 밀착 강도가 낮았다. 그 때문에, 얻어진 수지 복합 재료에 외력이 작용한 경우 상기 계면에서 박리가 발생하는 경우가 있었다. 또한, 상기한 바와 같은 탄소 재료는 π 스태킹력에 의한 응집력이 크기 때문에, 용매 중의 분산성이 매우 나뻤다. 따라서, 충분한 기계적 강도를 발현하지 않는다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 그래핀 구조를 갖는 탄소 재료가 합성 수지 중에 분산되어 있는 수지 복합 재료로서 기계적 강도가 높은 수지 복합 재료의 제조 방법 및 이에 따라 얻어지는 수지 복합 재료를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 관한 수지 복합 재료의 제조 방법은, 결정성 수지 및 비정질성 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 합성 수지에 그래핀 구조를 갖는 탄소 재료가 균일하게 분산된 수지 복합 재료의 제조 방법이며, 상기 합성 수지가 결정성 수지인 경우에는, 상기 결정성 수지와 상기 탄소 재료를 상기 결정성 수지의 융점 미만의 온도에서 전단 혼련 장치에 의해 전단 혼련을 행하고, 상기 합성 수지가 비정질성 수지인 경우에는, 상기 비정질성 수지와 상기 탄소 재료를 상기 비정질성 수지의 Tg 부근의 온도에서 전단 혼련 장치에 의해 전단 혼련을 행한다.

본 발명에 관한 수지 복합 재료의 제조 방법의 어느 특정한 국면에서는, 상기 합성 수지와 상기 탄소 재료를 전단 혼련할 때에 상기 합성 수지가 상기 탄소 재료에 그래프트화되는 수지 복합 재료의 제조 방법이며, 상기 수지 복합 재료에 포함되는 상기 탄소 재료의 그래프트화율이 5 중량％ 내지 3300 중량％의 범위가 된다. 이 경우에는, 상기 합성 수지와 상기 탄소 재료의 밀착성이 더욱 높아진다. 그 때문에, 상기 탄소 재료를 상기 합성 수지 중에 더욱 균일하게 분산시킬 수 있다. 따라서, 기계적 강도가 더욱 높아진 수지 복합 재료를 얻을 수 있다.

본 발명에 관한 수지 복합 재료의 제조 방법의 다른 특정한 국면에서는, 상기 합성 수지와 상기 탄소 재료를 전단 혼련한 후, 얻어진 수지 복합 재료를 가열함으로써 용융시킨다. 이 경우에는, 얻어진 수지 복합 재료를 상기 전단 혼련 장치로부터 용이하게 취출할 수 있다. 또한, 얻어진 수지 복합 재료를 다양한 형상으로 용이하게 성형할 수 있다.

본 발명에 관한 수지 복합 재료의 제조 방법의 별도의 특정한 국면에서는, 상기 합성 수지와 상기 탄소 재료를 전단 혼련한 후, 상기 합성 수지와 동종 또는 상이한 수지를 더 혼합한다. 이 경우에는, 다양한 물성의 수지 복합 재료를 용이하게 제조할 수 있다.

본 발명에 관한 수지 복합 재료의 제조 방법의 또 다른 특정한 국면에서는, 상기 그래핀 구조를 갖는 탄소 재료가 박편화 흑연 또는 카본 나노튜브이다. 이 경우에는, 상기 탄소 재료는 나노 크기를 가지며 비표면적이 크다. 그 때문에, 기계적 강도가 더욱 높아진 수지 복합 재료를 용이하게 제조할 수 있다.

본 발명에 관한 수지 복합 재료의 제조 방법의 또 다른 특정한 국면에서는, 상기 합성 수지가 열가소성 수지이다. 이 경우에는, 수지 복합 재료의 성형이 용이하기 때문에, 다양한 형상의 수지 복합 재료 제품을 용이하게 제조할 수 있다.

보다 바람직하게는, 상기 열가소성 수지가 결정성 수지이다. 이 경우에는, 전단 혼련시에는 주로 상기 결정성 수지에 포함되는 비결정 부분의 분자쇄가 절단되기 때문에, 상기 결정성 수지의 결정화도가 저하되기 어렵다. 따라서, 기계적 강도가 더욱 높아진 수지 복합 재료를 얻을 수 있다.

본 발명에 관한 수지 복합 재료는, 본 발명의 수지 복합 재료의 제조 방법에 의해 얻어진 것이다. 수지 복합 재료에는 그래핀 구조를 갖는 탄소 재료가 균일하게 분산되어 있다. 따라서, 본 발명에 관한 수지 복합 재료는 높은 기계적 강도를 갖는다.

본 발명의 수지 복합 재료의 제조 방법에서는, 합성 수지와 그래핀 구조를 갖는 탄소 재료를 상기 합성 수지의 융점 미만 또는 Tg 부근의 온도에서 전단 혼련하기 때문에, 상기 합성 수지의 점도가 높아진다. 그 때문에, 상기 전단 혼련시에 높은 전단력이 부여된다.

상기 전단력에 의해 상기 합성 수지가 절단되고, 상기 합성 수지에 자유 라디칼이 발생한다. 이에 따라, 자유 라디칼을 갖는 상기 합성 수지가 상기 탄소 재료에 그래프트화되어, 상기 탄소 재료와 상기 합성 수지 사이에 화학 결합이 형성된다. 따라서, 상기 탄소 재료와 상기 합성 수지의 밀착성이 높아진다. 또한, 상기 합성 수지에 의해 그래프트화된 상기 탄소 재료는 상기 합성 수지와의 친화성이 높아져 있기 때문에, 상기 탄소 재료를 상기 합성 수지 중에 균일하게 분산시킬 수 있다. 따라서, 기계적 강도가 높아진 수지 복합 재료를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 수지 복합 재료는 상기 제조 방법에 의해 얻어지기 때문에, 상기 탄소 재료가 상기 합성 수지 중에 균일하게 분산되어 있다. 따라서, 기계적 강도가 높은 수지 복합 재료를 제공할 수 있다.

도 1은, 본 발명에 관한 수지 복합 재료의 제조 방법에 이용되는 제조 장치의 일례를 나타내는 모식도이다.

이하, 본 발명의 상세를 설명한다.

(합성 수지)

본 발명의 수지 복합 재료의 제조 방법에서는, 상기 합성 수지로서 특별히 한정되는 것은 아니지만, 열가소성 수지가 바람직하게 이용된다. 열가소성 수지를 이용한 수지 복합 재료에서는, 가열하에 보다 다양한 성형 방법을 이용하여 다양한 성형품을 용이하게 얻을 수 있다. 상기 열가소성 수지로서는, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌 등의 폴리에틸렌류나, 호모 폴리프로필렌, 블록 폴리프로필렌, 랜덤 폴리프로필렌 등의 폴리프로필렌류로 대표되는 폴리올레핀, 노르보르넨 수지 등의 환상 폴리올레핀류, 폴리아세트산비닐, 에틸렌아세트산비닐 등의 아세트산비닐 공중합체류나, 폴리비닐알코올, 폴리비닐부티랄 등의 폴리아세트산비닐 유도체류, PET, 폴리카르보네이트, 폴리락트산 등의 폴리에스테르류, 폴리에틸렌옥시드, 폴리페닐렌에테르, 폴리에테르에테르케톤 등의 폴리에테르 수지류, PMMA 등의 아크릴계 수지류, 폴리술폰, 폴리에테르술폰 등의 술폰계 수지류, PTFE, PVDF 등의 불소화 수지류, 나일론 등의 폴리아미드 수지류, 폴리염화비닐, 염화비닐리덴 등의 할로겐화 수지류, 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴이나 이들의 공중합 수지류 등을 들 수 있다. 상기 합성 수지는 1종만이 이용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다. 특히 바람직하게는 저렴하고, 가열하의 성형이 용이한 폴리올레핀이 바람직하다.

또한, 상기 합성 수지로서는 결정성 수지를 이용할 수도 있고, 비정질성 수지를 이용할 수도 있다. 상기 합성 수지로서 결정성 수지를 이용한 경우에는, 융점 미만의 온도에서 결정 성분을 갖는다. 그 때문에, 결정성 수지의 융점 미만의 온도에서 결정성 수지를 전단 혼련하면, 주로 상기 결정성 수지에 포함되는 비결정 부분의 분자쇄가 절단된다. 따라서, 전단 혼련시에 결정성 수지에 포함되는 결정 성분이 파괴되기 어렵기 때문에, 상기 결정성 수지의 결정화도가 저하되기 어렵다. 따라서, 얻어지는 수지 복합 재료의 결정화도가 높아지기 때문에, 기계적 강도가 더욱 높아진 수지 복합 재료를 얻을 수 있다.

상기 결정성 수지로서는, 예를 들면 결정성 폴리프로필렌, 결정성 폴리에틸렌, 결정성 노르보르넨, 결정성 폴리아세트산비닐, 결정성 폴리락트산, 반결정성 PVDF 등을 들 수 있다. 보다 바람직하게는, 저렴한 결정성 폴리프로필렌을 이용할 수 있다.

또한, 상기 비정질성 수지로서는, 예를 들면 어택틱 폴리프로필렌, 비정질성 노르보르넨, 비정질성 PET, 비정질성 폴리카르보네이트, 폴리페닐렌에테르, 폴리에테르에테르케톤, 어택틱 PMMA, 폴리술폰, 폴리에테르술폰 및 어택틱 폴리스티렌 등을 들 수 있다. 보다 바람직하게는, 저렴한 어택틱폴리프로필렌을 이용할 수 있다.

(그래핀 구조를 갖는 탄소 재료)

본 발명에서는 수지 복합 재료에 보강 효과를 주기 위해, 또는 경우에 따라서는 도전성을 부여하기 위해, 그래핀 구조를 갖는 탄소 재료가 이용되고 있다. 상기 그래핀 구조를 갖는 탄소 재료로서는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 박편화 흑연 또는 카본 나노튜브를 이용할 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 탄소 재료로서는, 복수의 그래핀 시트의 적층체, 즉 박편화 흑연이 이용된다. 본 발명에서 박편화 흑연이란, 원래의 흑연을 박리 처리하여 얻어지는 것이며, 원래의 흑연보다 얇은 그래핀 시트 적층체를 말한다. 박편화 흑연에서의 그래핀 시트 적층수는, 원래의 흑연보다 적은 것이 바람직하지만 통상 수층 내지 200층 정도이다.

상기 박편화 흑연은, 비표면적이 비교적 큰 형상을 갖는다. 따라서, 본 발명에 의해 상기 박편화 흑연이 균일하게 분산된 수지 복합 재료에 있어서는, 상기 박편화 흑연의 그래핀 시트 적층면에 교차하는 방향으로 가해지는 외력에 대한 기계적 강도를 효과적으로 높일 수 있다. 또한, 본 발명에서 비표면적이란, BET 3점법에 의해 측정된 BET 비표면적을 말한다.

상기 박편화 흑연의 BET 비표면적의 바람직한 하한은 15 m²/g이고, 바람직한 상한은 2700 m²/g이다. 상기 박편화 흑연의 비표면적이 15 m²/g보다 낮으면, 상기 적층면에 교차하는 방향으로 가해진 외력에 대한 기계적 강도가 충분히 높아지지 않는 경우가 있다. 한편, 단층 그래핀 시트의 이론 BET 비표면적은 2700 m²/g이고, 한계값이다.

상기 탄소 재료와 상기 합성 수지의 배합 비율은 특별히 한정되지 않지만, 상기 합성 수지 100 중량부에 대하여, 상기 탄소 재료의 배합량을 1 내지 50 중량부의 범위로 하는 것이 바람직하다. 상기 탄소 재료의 배합량이 1 중량부 미만이면 수지 복합 재료의 기계적 강도가 충분히 높아지지 않는 경우가 있다. 상기 탄소 재료의 배합량이 50 중량부를 초과하면 수지 복합 재료의 강성이 높아지지만, 수지 복합 재료가 약해져 깨지기 쉬워지는 경우가 있다.

(다른 성분)

본 발명의 수지 복합 재료의 제조 방법에서는, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서 다양한 첨가제를 이용할 수도 있다. 이러한 첨가제로서는, 페놀계, 인계, 아민계 또는 황계 등의 산화 방지제; 금속 저해 방지제; 헥사브로모비페닐에테르 또는 데카브로모디페닐에테르 등의 할로겐화 난연제; 폴리인산암모늄 또는 트리메틸포스페이트 등의 난연제; 각종 충전제; 대전 방지제; 안정제; 안료 등을 들 수 있다.

또한, 본 발명의 수지 복합 재료의 제조 방법에 있어서는, 라디칼 반응을 발생시키기 위해 일반적으로 이용되고 있는 적절한 중합 개시제를 이용할 수도 있다. 이러한 중합 개시제는, 상기 합성 수지가 결정성 수지인 경우에는 반응 개시제가 선택적으로 결정성 수지의 비결정 부분의 분자를 절단하기 때문에, 매트릭스 수지의 열화가 억제된다. 상기 중합 개시제로서는, 예를 들면 과산화물, 과산화물 화합물, 아조계 화합물, 디할로겐계 화합물 등을 들 수 있다. 라디칼 개시제는 1종만이 이용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다.

또한, 본 발명의 수지 복합 재료의 제조 방법에 있어서는, 라디칼 반응을 촉진하는 데 일반적으로 이용되고 있는 적절한 반응 보조제를 이용할 수도 있다. 이러한 반응 보조제는, 본 발명의 수지 복합 재료를 제조할 때에 상기 합성 수지의 상기 탄소 재료로의 그래프트화 반응을 촉진시키기 위해 이용되는 경우가 있다. 상기 반응 보조제로서는, 예를 들면 디비닐벤젠, 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트, 1,9-노난디올디메타크릴레이트, 1,10-데칸디올디메타크릴레이트, 트리멜리트산트리알릴에스테르, 트리알릴이소시아누레이트, 에틸비닐벤젠, 네오펜틸글리콜디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올디메타크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트, 스테아릴메타크릴레이트, 프탈산디알릴, 테레프탈산디알릴, 이소프탈산디알릴 등을 들 수 있다.

상기 중합 개시제, 반응 보조제의 첨가량이 지나치게 많으면, 상기 반응 보조제의 중합물이 많이 생성되는 경우가 있다. 그 때문에, 얻어지는 수지 복합 재료의 외관성이 저하되는 경우가 있다. 따라서, 상기 반응 보조제는, 상기 합성 수지 100 중량부에 대하여 10 중량부 이하 배합되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 8 중량부 이하이다.

(제조 방법)

본 발명의 수지 복합 재료의 제조 방법에서는, 상기 합성 수지와, 상기 그래핀 구조를 갖는 탄소 재료와, 필요에 따라 이용되는 상기 반응 보조제 및 상기 첨가제를 전단 혼련 장치를 이용하여 전단 혼련한다. 상기 합성 수지가 결정성 수지인 경우에는, 상기 결정성 수지의 융점 미만의 온도에서 상술한 전단 혼련을 행한다. 상기 합성 수지가 비정질성 수지인 경우에는, 상기 비정질성 수지의 Tg 부근의 온도에서 상술한 전단 혼련을 행한다.

또한, 본 발명에서 결정성 수지의 융점이란, JIS K7121에 기초하여 DSC(시차 주사 열량 분석) 측정에 의해 얻어진 융해 피크 온도를 말한다. 비정질성 수지의 Tg 부근이란, JIS K7121에 기초하여 DSC 측정에 의해 얻어진 중간점 유리 전이 온도의 ±20℃의 범위인 것을 말한다.

본 발명의 수지 복합 재료의 제조 방법에서는, 합성 수지와 그래핀 구조를 갖는 탄소 재료를 상기 합성 수지의 융점 미만 또는 Tg 부근의 온도에서 전단 혼련하기 때문에, 상기 합성 수지의 점도가 높아진다. 그 때문에, 상기 전단 혼련을 행할 때에 높은 전단력이 부여된다. 상기 전단력에 의해 상기 합성 수지가 절단되어, 상기 합성 수지에 자유 라디칼이 발생한다. 한편, 그래핀 구조를 갖는 탄소 재료는, 자유 라디칼을 비국재화함으로써 자유 라디칼을 흡착하기 쉽다는 성질을 갖는다. 그 때문에, 상기 자유 라디칼은 탄소 재료에 흡착되어, 탄소 재료와 합성 수지를 그래프트 반응에 의해 강고하게 결합한다. 이에 따라, 상기 탄소 재료와 상기 합성 수지의 밀착성이 높아진다. 또한, 상기 합성 수지에 의해 그래프트화된 상기 탄소 재료는 상기 합성 수지와의 친화성이 높아져 있다. 그 때문에, 상기 탄소 재료를 상기 합성 수지 중에 균일하게 분산시킬 수 있다. 따라서, 기계적 강도가 높아진 수지 복합 재료를 얻을 수 있다.

상기 합성 수지와 상기 탄소 재료를 전단 혼련하는 방법의 일례를 도 1에 도시하는 제조 장치에 의해 설명한다. 도 1은, 본 발명의 상기 합성 수지와 상기 탄소 재료를 전단 혼련하는 동방향 이축 압출기 (1)을 도시하는 모식도이다. 동방향 이축 압출기 (1)에서는, 우선 상기 합성 수지와 상기 탄소 재료를 각각 원료 호퍼 (2)와 사이드 피더 (3)으로부터 공급부 (A)에 공급한다. 이어서, 공급부 (A)에서 상기 합성 수지 및 상기 탄소 재료를 스크류부 (4)의 회전에 의해 혼련하면서, 전단 혼련부 (B)로 이송한다.

전단 혼련부 (B)는, 상기 합성 수지 및 상기 탄소 재료를 전단 혼련하는 주요한 부분이며, 상기 합성 수지의 융점 미만 또는 Tg 부근의 온도로 되어 있다. 전단 혼련부 (B)에서는, 상기 합성 수지 및 상기 탄소 재료를 상기 합성 수지가 결정성 수지인 경우에는 융점 미만의 온도로 하고, 상기 합성 수지가 비정질성 수지인 경우에는 Tg 부근의 온도로 함으로써, 상기 합성 수지의 점도를 높인 상태에서 스크류부 (4)의 회전에 의해 전단 혼련한다. 이에 따라, 상기 탄소 재료가 상기 합성 수지 중에 균일하게 분산된 수지 복합 재료를 얻을 수 있다.

그 후, 상기 수지 복합 재료를 스크류부 (4)의 회전에 의해 토출부 (C)로 이송한다. 토출부 (C)에서는, 필요에 따라 벤트 (5)로부터 탈압한 후, 로터리 게이트 밸브 (6)을 통해 상기 수지 복합 재료를 압출기 외로 토출한다. 또한, 토출부 (C)에서는, 상기 수지 복합 재료를 용융하여 토출하기 쉽게 하기 위해, 상기 합성 수지의 융점 이상의 온도로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전단 혼련을 행하는 방법은 상기 동방향 이축 압출기 (1)을 이용하는 방법으로 한정되지 않는다. 상기 전단 혼련을 행하는 방법은, 상기 합성 수지의 융점 미만 또는 Tg 부근의 온도에서 전단 혼련하는 한 특별히 한정되지 않으며, 종래 알려진 다양한 전단 혼련 방법을 이용할 수 있다. 바람직하게는, 예를 들면 플라스토밀 등의 이축 스크류 혼련기, 단축 압출기, 이축 압출기, 벤버리 믹서, 롤 등의 혼련용의 스크류를 구비하는 전단 혼련 장치를 이용하여 전단 혼련하는 방법을 들 수 있다.

보다 바람직하게는, 이하에 설명하는 양태의 전단 혼련기를 이용할 수 있다. 이 전단 혼련기는, 0.1 내지 2 mm 정도의 크기의 간극을 사이에 두고 대향하고 있는 한 쌍의 원반체를 갖는다. 상기 한 쌍의 원반체 중 적어도 한쪽의 원반체는, 상기 간극에 재료를 공급하기 위한 공급 구멍이 설치되어 있다. 공급 구멍은, 상기 원반체의 외면 중앙으로부터 내면 중앙을 향해 관통하고 있다.

상기 한 쌍의 원반체 중 적어도 한쪽의 원반체가 회전 구동부에 연결되어 있다. 이에 따라, 한쪽 원반체가 다른쪽 원반체에 대하여 회전된다. 따라서, 상기 간극에 공급된 재료에 대하여 전단력을 부여하여 상기 재료를 전단 혼련할 수 있다.

또한, 상기 원반체는, 다른 원반체와 간극을 사이에 두고 대향하는 내면에 요철 형상을 가질 수도 있다. 이 경우에는, 상기 요철 형상에 의해 상기 재료에 대하여 전단력을 보다 효과적으로 부여할 수 있다.

본 발명에서는, 상기 합성 수지에 높은 전단력을 부여하기 위해, 상기 합성 수지가 결정성 수지인 경우에는 융점 미만의 온도에서, 상기 합성 수지가 비정질성 수지인 경우에는 Tg 부근의 온도에서 전단 혼련할 필요가 있다. 합성 수지는 저온에서 점도가 높아지고, 특히 융점이나 연화점 이하에서는 점도는 대폭 높아지는 성질을 갖는다. 그 때문에, 융점 미만 또는 Tg 부근의 온도에서 상기 합성 수지를 전단 혼련함으로써, 가령 혼련 장치의 스크류의 회전 속도가 느린 경우에도 매우 높은 전단력을 상기 합성 수지에 부여할 수 있다.

상기 전단 혼련을 행하기 전 또는 행한 후, 상기 합성 수지의 융점 이상 또는 Tg 이상의 온도에서 전단 혼련할 수도 있다. 예를 들면, 상기 동방향 이축 압출기 (1)을 이용하는 방법에 있어서는, 전단 혼련부 (B)에서 상기 합성 수지의 융점 미만 또는 Tg 부근의 온도에서 전단 혼련할 수도 있고, 공급부 (A) 및 토출부 (C)가 상기 합성 수지의 융점 이상 또는 Tg 이상의 온도일 수도 있다.

또한, 상기 전단 혼련을 행한 후에는, 얻어진 수지 복합 재료를 융점 이상 또는 Tg 이상의 온도로 가열하고, 얻어진 수지 복합 재료를 용융하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어진 수지 복합 재료를 상기 전단 혼련 장치로부터 용이하게 취출할 수 있다. 또한, 용융 상태가 된 수지 복합 재료는 다양한 형상으로 용이하게 성형할 수 있다.

본 발명의 제조 방법에서는, 상기 전단 혼련에 의해 상기 탄소 재료에 상기 합성 수지를 그래프트화시킴으로써, 상기 탄소 재료의 그래프트화율을 5 중량％ 내지 3300 중량％의 범위로 하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 탄소 재료의 그래프트화율이란, 수지 복합 재료 내에 포함되는 상기 탄소 재료의 중량에 대한 수지 복합 재료 내에서 상기 탄소 재료에 그래프트화에 의해 직접 화학 결합을 형성하고 있는 합성 수지의 중량의 비율을 말한다. 상기 탄소 재료의 그래프트화율을 상기 범위로 함으로써, 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 수지 복합 재료의 기계적 강도를 효과적으로 높일 수 있다.

상기 탄소 재료의 그래프트화율이 5 중량％보다 낮으면, 상기 합성 수지와 상기 탄소 재료의 밀착성이 충분히 높아지지 않는 경우가 있다. 그 때문에, 얻어지는 수지 복합 재료의 기계적 강도를 충분히 높일 수 없는 경우가 있다. 상기 탄소 재료의 그래프트화율이 3300 중량％보다 높으면, 효과가 포화되어 더 이상 기계적 강도가 높아지지 않는 경우가 있다. 바람직하게는, 상기 탄소 재료의 그래프트화율은 10 중량％ 내지 2000 중량％의 범위이고, 더욱 바람직하게는 30 중량％ 내지 1000 중량％의 범위이다.

또한, 수지 복합 재료에 포함되는 탄소 재료의 그래프트화율은 이하의 방법에 의해 측정할 수 있다. 예를 들면, 수지 복합 재료에 포함되는 그래프트화되지 않은 합성 수지를 용매에 의해 용해 제거하여, 그래프트화된 탄소 재료를 단리한다. 그 후, 공기 분위기하에 30 내지 600℃의 온도 범위에서 10℃/분의 승온 속도에 의해 상기 그래프트화된 탄소 재료를 열 중량 측정(TGA 측정)을 행한다. 이 때, 500℃로 승온될 때까지 분해한 분해물의 양을 A 중량％, 500℃까지 승온시켜도 분해되지 않은 미분해물의 양을 B 중량％로 하여, 하기 식에 의해 상기 탄소 재료의 그래프트화율을 구할 수 있다.

그래프트화율(중량％)=A/B×100

상기 용매로서는, 상기 그래프트화되지 않은 합성 수지를 용해하고, 상기 그래프트화된 탄소 재료를 거의 용해하지 않는 한 특별히 한정되지 않으며, 적절한 용매를 이용할 수 있다. 예를 들면, 상기 합성 수지가 올레핀계 수지인 경우에는 130℃ 열 크실렌 등, PMMA 등의 아크릴계 수지인 경우에는 아세톤 또는 디클로로벤젠 등, 나일론 등의 폴리아미드계 수지인 경우에는 200℃ 열 벤질알코올 또는 200℃ 열 니트로벤젠 등, 폴리스티렌계 수지인 경우에는 THF 또는 디클로로벤젠 등, 폴리카르보네이트계 수지인 경우에는 THF 또는 디클로로메탄 등을 이용할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 수지 복합 재료의 제조 방법에서는, 상기 전단 혼련 후에 상기 합성 수지와 동종 또는 상이한 수지를 더 혼합할 수도 있다. 이에 따라, 다양한 물성의 수지 복합 재료를 용이하게 제조할 수 있다.

상기 합성 수지와 상이한 수지로서는, 다양한 열가소성 수지나 열경화성 수지를 이용할 수 있다. 열가소성 수지로서는, 폴리올레핀류, 아세트산비닐 공중합체류나 그의 유도체, 폴리에스테르류, 폴리에테르 수지류, 아크릴계 수지류, 술폰계 수지류, 불소화 수지류, 폴리아미드 수지류, 할로겐화 수지류, 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴이나 이들의 공중합 수지류 등을 들 수 있다. 열경화성 수지로서는, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지 등을 들 수 있다. 또한, 상기 합성 수지와 동종 또는 상이한 수지는 1종만이 이용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다.

상기 전단 혼련에 의해 얻어진 수지 복합 재료와 상기 합성 수지와 동종 또는 상이한 수지의 배합 비율은 특별히 한정되지 않지만, 상기 수지 조성물 100 중량부에 대하여 상기 추가의 수지 배합량을 1000 중량부 이하로 하는 것이 바람직하다. 상기 합성 수지와 동종 또는 상이한 수지의 배합량이 1000 중량부를 초과하면, 수지 복합 재료에 포함되는 상기 탄소 재료에 의한 기계적 강도의 향상 효과를 충분히 발휘할 수 없는 경우가 있다.

본 발명의 제조 방법에 의해 얻어진 수지 복합 재료는, 상기 탄소 재료가 상기 합성 수지 중에 균일하게 분산되어 있다. 따라서, 본 발명의 수지 복합 재료는 기계적 강도가 효과적으로 높아져 있다.

본 발명의 제조 방법에 의해 얻어진 수지 복합 재료를 이용함으로써, 기계적 강도가 높은 다양한 제품을 제조할 수 있다. 예를 들면, 수지 복합 재료를 시트상으로 프레스 성형함으로써, 인장 탄성률이나 굽힘 탄성률 등의 기계적 강도가 높은 수지 복합 재료 시트를 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 수지 복합 재료 및 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어진 수지 복합 재료에 의해 제조되는 제품은 특별히 한정되지 않으며, 적절한 형상으로 성형할 수 있다.

또한, 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어진 수지 복합 재료는 상기 그래핀 구조를 갖는 탄소 재료를 포함한다. 그 때문에, 수지 복합 재료는 도전성을 발현시키는 것도 가능하다. 따라서, 수지 복합 재료는 도전성을 발현하는 재료로서도 이용할 수 있는 가능성을 갖는다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 명백히 한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시예로는 한정되지 않는다.

(실시예 1)

도 1에 도시하는 동방향 이축 압출기 (1)(스크류부 (4)의 스크류 직경=10 mm, 스크류 유효 길이/스크류 직경=60)의 각 부분에서의 온도에 대하여, 공급부 (A)의 온도를 120 내지 180℃, 전단 혼련부 (B)의 온도를 90 내지 120℃, 토출부 (C)의 온도를 180 내지 200℃가 되도록 설정하였다.

폴리프로필렌계 수지(프라임 폴리머사 제조, 상품명 「J-721GR」, 융점 170℃, 23℃에서의 인장 탄성률: 1.2 GPa, MFR=11 g/분) 100 중량부와, 박편화 흑연 M(xG사이언스사 제조, 상품명 「xGnP-5」, 사용 전에 SEM을 이용하여 관찰한 층면의 면 방향에서의 최대 치수: 약 5.0 ㎛, 층 두께: 약 60 nm, 그래핀의 적층수: 약 180층, BET 비표면적: 75 m²/g) 20 중량부를 각각 원료 호퍼 (2)와 사이드 피더 (3)으로부터 상기 동방향 이축 압출기 (1)의 공급부 (A)에 공급하였다.

이어서, 상기 공급부에 공급된 상기 폴리프로필렌계 수지 및 상기 박편화 흑연을 상기 동방향 이축 압출기 (1)의 스크류부 (4)(회전수 75 rpm)의 회전에 의해 혼련하여, 상기 전단 혼련부 (B)로 이송하였다. 이어서, 90 내지 120℃의 온도로 설정된 상기 전단 혼련부 (B)에서 상기 스크류부 (4)의 회전에 의해 상기 폴리프로필렌계 수지 및 상기 박편화 흑연을 전단 혼련하여, 수지 복합 재료로 하였다. 그 후, 상기 수지 복합 재료를 상기 토출부 (C)로 이송하고, 상기 토출부 (C)의 로터리 게이트 밸브 (6)에 부착된 T-다이로부터 압출하였다.

상기 T-다이로부터 압출된 상기 수지 복합 재료를 냉각 롤에 의해 두께 500 ㎛의 수지 복합 재료 시트를 얻었다.

(실시예 2)

박편화 흑연 M 20 중량부 대신에 박편화 흑연 N(흑연 분말보다 안에 만든 것, 사용 전에 SEM을 이용하여 관찰한 층면의 면 방향에서의 최대 치수: 약 0.3 ㎛, 층 두께: 약 2.6 nm, 그래핀의 적층수: 약 8층, BET 비표면적: 300 m²/g) 5 중량부를 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 하여 수지 복합 시트를 얻었다.

(실시예 3)

동방향 이축 압출기 (1)의 각 부분에서의 온도에 대하여 공급부 (A)의 온도를 100 내지 140℃, 전단 혼련부 (B)의 온도를 60 내지 80℃, 토출부 (C)의 온도를 140 내지 150℃가 되도록 설정하였다. 폴리프로필렌계 수지 대신에 폴리에틸렌계 수지(닛본 폴리에틸렌사 제조, 상품명 「HF560」, 융점 135℃, 23℃에서의 인장 탄성률 1.1 GPa)를 이용하였다. 상기 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 수지 복합 시트를 얻었다.

(실시예 4)

동방향 이축 압출기 (1)의 각 부분에서의 온도에 대하여 공급부 (A)의 온도를 80 내지 130℃, 전단 혼련부 (B)의 온도를 90 내지 120℃, 토출부 (C)의 온도를 220 내지 240℃가 되도록 설정하였다.

폴리프로필렌계 수지 100 중량부 및 박편화 흑연 M 20 중량부 대신에 폴리메틸메타크릴레이트 PMMA(스미또모 가가꾸사 제조, 상품명 「스미펙스 EX」, 유리 전이 온도 100℃, 23℃에서의 인장 탄성률 3.1 GPa) 100 중량부와, 박편화 흑연 N 5 중량부를 이용하였다. 상기 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 수지 복합 시트를 얻었다.

(실시예 5)

동방향 이축 압출기 (1)의 각 부분에서의 온도에 대하여 공급부 (A)의 온도를 60 내지 100℃, 전단 혼련부 (B)의 온도를 70 내지 90℃, 토출부 (C)의 온도를 190 내지 220℃가 되도록 설정하였다.

폴리프로필렌계 수지 및 박편화 흑연 M 대신에 폴리스티렌계 수지(도요 스티렌사 제조, 도요 스티롤 GP HRM26, 융점 230℃, 23℃에서의 굽힘 탄성률 3.5 GPa) 100 중량부와, 박편화 흑연 N 5 중량부를 이용하였다. 상기 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 수지 복합 시트를 얻었다.

(실시예 6)

동방향 이축 압출기 (1)의 각 부분에서의 온도에 대하여 공급부 (A)의 온도를 200 내지 280℃, 전단 혼련부 (B)의 온도를 190 내지 210℃, 토출부 (C)의 온도를 270 내지 290℃가 되도록 설정하였다.

폴리프로필렌계 수지 및 박편화 흑연 M 대신에 폴리아미드계 수지(유니티카사 제조, 상품명: A-125J, 융점 267℃, 23℃에서의 인장 탄성률 1.0 GPa) 100 중량부에 대하여 박편화 흑연 M 10 중량부를 이용하였다. 상기 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 수지 복합 시트를 얻었다.

(실시예 7)

동방향 이축 압출기 (1)의 각 부분에서의 온도에 대하여 공급부 (A)의 온도를 200 내지 320℃, 전단 혼련부 (B)의 온도를 170 내지 190℃, 토출부 (C)의 온도를 320 내지 340℃가 되도록 설정하였다.

폴리프로필렌계 수지 및 박편화 흑연 M 대신에 폴리아크릴로니트릴계 수지(미쓰이 가가꾸사 제조, 상품명: 미쓰이 발렉스 #1000, 융점 317℃, 23℃에서의 굽힘 탄성률 3.3 GPa) 100 중량부에 대하여 박편화 흑연 M 10 중량부를 이용하였다. 상기 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 수지 복합 시트를 얻었다.

(실시예 8)

동방향 이축 압출기 (1)의 각 부분에서의 온도에 대하여 공급부 (A)의 온도를 100 내지 170℃, 전단 혼련부 (B)의 온도를 140 내지 160℃, 토출부 (C)의 온도를 230 내지 270℃가 되도록 설정하였다.

폴리프로필렌계 수지 대신에 폴리카르보네이트계 수지(스미카 스타이론 폴리카르보네이트사 제조, 상품명: 걸리버 301-15, 유리 전이점 150℃, 23℃에서의 인장 탄성률 2.3 GPa)를 이용하였다. 상기 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 수지 복합 시트를 얻었다.

(실시예 9)

상기 동방향 이축 압출기 (1)의 사이드 피더 (3)의 옆에 사이드 피더 (7)을 부착하였다. 상기 폴리프로필렌계 수지 100 중량부에 대하여, 상기 박편화 흑연 N을 5 중량부와 라디칼 개시제로서 아조비스이소부틸니트릴 AIBN(와꼬 쥰야꾸사 제조, 상품명 V-70, 10시간 반감기 온도 65℃) 1.4 중량부를 각각 원료 호퍼 (2)와 사이드 피더 (3), 사이드 피더 (7)로부터 상기 동방향 이축 압출기 (1)의 공급부 (A)에 공급하였다. 이 공급부 (A)의 온도를 60 내지 80℃, 전단 혼련부 (B)의 온도를 90 내지 120℃, 토출부 (C)의 온도를 190 내지 210℃가 되도록 설정하였다. 상기 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 수지 복합 재료 시트를 얻었다.

(실시예 10)

상기 동방향 이축 압출기 (1)의 사이드 피더 (3)의 옆에 사이드 피더 (7)을 부착하였다. 상기 폴리프로필렌계 수지 100 중량부에 대하여, 상기 박편화 흑연 N을 5 중량부와 라디칼 개시제로서 비스(4-t-부틸시클로헥실)퍼옥시디카르보네이트(니찌유사 제조, 상품명 퍼로일 TCP, 1분간 반감기 온도 92℃) 1.9 중량부를 각각 원료 호퍼 (2)와 사이드 피더 (3), 사이드 피더 (7)로부터 상기 동방향 이축 압출기 (1)의 공급부 (A)에 공급하였다. 이 공급부 (A)의 온도를 60 내지 80℃, 전단 혼련부 (B)의 온도를 90 내지 120℃, 토출부 (C)의 온도를 190 내지 210℃로 하였다. 상기 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 수지 복합 재료 시트를 얻었다.

(비교예 1)

혼련 부분의 온도를 190℃ 내지 220℃로 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 수지 복합 시트를 얻었다.

(비교예 2)

혼련 부분의 온도를 190℃ 내지 220℃로 한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일하게 하여 수지 복합 시트를 얻었다.

(비교예 3)

혼련 부분의 온도를 150℃ 내지 180℃로 한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일하게 하여 수지 복합 시트를 얻었다.

(비교예 4)

혼련 부분의 온도를 220℃ 내지 240℃로 한 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일하게 하여 수지 복합 시트를 얻었다.

(비교예 5)

혼련 부분의 온도를 190℃ 내지 220℃로 한 것을 제외하고는, 실시예 5와 동일하게 하여 수지 복합 시트를 얻었다.

(비교예 6)

혼련 부분의 온도를 270℃ 내지 290℃로 한 것을 제외하고는, 실시예 6과 동일하게 하여 수지 복합 시트를 얻었다.

(비교예 7)

혼련 부분의 온도를 320℃ 내지 340℃로 한 것을 제외하고는, 실시예 7과 동일하게 하여 수지 복합 시트를 얻었다.

(비교예 8)

혼련 부분의 온도를 230℃ 내지 270℃로 한 것을 제외하고는, 실시예 8과 동일하게 하여 수지 복합 시트를 얻었다.

(비교예 9)

혼련 부분의 온도를 190℃ 내지 210℃로 한 것을 제외하고는, 실시예 9와 동일하게 하여 수지 복합 시트를 얻었다.

(비교예 10)

혼련 부분의 온도를 190℃ 내지 210℃로 한 것을 제외하고는, 실시예 10과 동일하게 하여 수지 복합 시트를 얻었다.

〔실시예 및 비교예의 평가〕

실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 10에 의해 얻어진 수지 복합 재료 시트에 대하여, 상기 수지 복합 재료 시트에 포함되는 상기 박편화 흑연의 그래프트화율, 및 수지 복합 재료 시트의 인장 탄성률 또는 굽힘 탄성률을 이하의 요령으로 각각 평가하였다.

(1) 박편화 흑연의 그래프트화율의 평가

얻어진 수지 복합 재료 시트를 작게 재단하여, 수지 복합 재료편으로 하였다. 이어서, 상기 수지 복합 재료편을 여과지로 둘러쌌다. 상기 여과지로부터 상기 수지 복합 재료편이 빠져나오지 않도록 상기 여과지의 끝을 접어 넣고, 그의 주위를 금속 클립으로 밀봉하였다. 이와 같이 하여 얻어진 포장체를 과잉량의 130℃ 열 크실렌에 12시간 침지하였다. 이에 따라, 수지 복합 재료 시트에 포함되는 그래프트화되지 않은 합성 수지를 용해 제거하였다. 그 후, 상기 포장체를 열크실렌으로부터 취출하고, 진공 건조시킴으로써 상기 박편화 흑연을 단리하였다.

이와 같이 하여 단리된 박편화 흑연을 공기 분위기하에 30 내지 600℃의 온도 범위에서 10℃/분의 승온 속도에 의해 열 중량 측정(TGA 측정)을 행하였다. 이 때, 상기 그래프트화 박편화 흑연에 있어서, 500℃로 승온될 때까지 분해한 분해물의 양을 A 중량％, 500℃까지 승온시켜도 분해되지 않은 미분해물의 양을 B 중량％로 하고, 하기 식에 의해 그래프트화율을 구하였다.

그래프트화율(중량％)=A/B×100

(2) 인장 탄성률의 평가

실시예 1 내지 4, 6, 8 내지 10 및 비교예 1 내지 4, 6, 8 내지 10의 수지 복합 재료 시트의 23℃에서의 인장 탄성률을 JIS K6767에 준거하여 측정하였다.

(3) 굽힘 탄성률의 평가

실시예 5, 7 및 비교예 5, 7의 수지 복합 재료 시트의 23℃에서의 굽힘 탄성률을 JIS…에 준거하여 측정하였다.

상기 실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 10에서 이용한 재료, 및 상기 평가 결과를 하기 표 1과 표 2에 통합하여 나타내는 것으로 한다.

또한, 표 1 및 표 2에서의 약어는 이하와 같다.

PP: 폴리프로필렌

PE: 폴리에틸렌

PMMA: 폴리메틸메타크릴레이트

PS: 폴리스티렌

PA: 폴리아미드

PAN: 폴리아크릴로니트릴계 수지

PC: 폴리카르보네이트

AIBN: 아조비스이소부틸니트릴

PO: 비스(4-t-부틸시클로헥실)퍼옥시디카르보네이트

표 1로부터 분명한 바와 같이, 실시예 1 내지 10에 의해 얻어진 수지 복합 재료 시트에서는 상기 박편화 흑연에 다량의 상기 합성 수지가 그래프트화되어 있었다. 이에 비해, 비교예 1 내지 8에 의해 얻어진 수지 복합 재료 시트에서는, 상기 박편화 흑연에는 상기 합성 수지가 거의 그래프트화되지 않았다.

또한, 실시예 1 내지 10에 의해 얻어진 수지 복합 재료 시트는, 비교예 1 내지 10에 의해 얻어진 수지 복합 재료 시트와 비교하여 기계적 강도가 크게 높아져 있었다. 이것은, 상기 박편화 흑연에 다량의 상기 합성 수지가 그래프트화됨에 의한 것으로 생각된다. 이에 따라, 상기 탄소 재료와 상기 합성 수지의 밀착성이 높아지고, 상기 탄소 재료와 상기 합성 수지의 친화성이 높아지고, 상기 탄소 재료가 상기 합성 수지 중에 균일하게 분산되어 있다고 생각된다.

또한, 표 1로부터 분명한 바와 같이, 실시예 9, 10에 의해 얻어진 수지 복합 재료 시트에서는 보다 많은 합성 수지가 그래프트화되어 있었다. 그 때문에, 인장 탄성률도 대응하는 실시예 2에 비해 높아져 있다. 이에 비해, 비교예 9, 10에 의해 얻어진 합성 수지 시트에서는 그래프트화는 되어 있지만, 인장 탄성률은 낮아져 있다. 이것은, 첨가한 중합 개시제가 매트릭스 수지를 열화시키고 있기 때문에, 그래프트화는 되어 있어도 탄성률이 낮아져 있다고 생각된다. 한편, 실시예 9, 10에서 결정성 수지의 비결정 부분만이 개열하여 그래프트화되어 있기 때문에, 매트릭스 수지의 열화도 억제되고, 인장 탄성률도 높아져 있다고 생각된다.

1…동방향 이축 압출기
2…원료 호퍼
3…사이드 피더
4…스크류부
5…벤트
6…로터리 게이트 밸브
A…공급부
B…전단 혼련부
C…토출부

Claims

결정성 수지 및 비정질성 수지로 이루어지는 군으로부터 선택되는 합성 수지에 그래핀 구조를 갖는 탄소 재료가 균일하게 분산된 수지 복합 재료의 제조 방법이며,
상기 합성 수지가 결정성 수지인 경우에는, 상기 결정성 수지와 상기 탄소 재료를 상기 결정성 수지의 융점 미만의 온도에서 전단 혼련 장치에 의해 전단 혼련을 행하고,
상기 합성 수지가 비정질성 수지인 경우에는, 상기 비정질성 수지와 상기 탄소 재료를 상기 비정질성 수지의 Tg 부근의 온도에서 전단 혼련 장치에 의해 전단 혼련을 행하는 수지 복합 재료의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 합성 수지와 상기 탄소 재료를 전단 혼련할 때에 상기 합성 수지가 상기 탄소 재료에 그래프트화되는 수지 복합 재료의 제조 방법이며,
상기 수지 복합 재료에 포함되는 상기 탄소 재료의 그래프트화율이 5 중량％ 내지 3300 중량％의 범위가 되는 수지 복합 재료의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 합성 수지와 상기 탄소 재료를 전단 혼련한 후, 얻어진 수지 복합 재료를 가열함으로써 용융시키는 수지 복합 재료의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 합성 수지와 상기 탄소 재료를 전단 혼련한 후, 상기 합성 수지와 동종 또는 상이한 수지를 더 혼합하는 수지 복합 재료의 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그래핀 구조를 갖는 탄소 재료가 박편화 흑연 또는 카본 나노튜브인 수지 복합 재료의 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 합성 수지가 열가소성 수지인 수지 복합 재료의 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 열가소성 수지가 결정성 수지인 수지 복합 재료의 제조 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 수지 복합 재료의 제조 방법에 의해 얻어진 수지 복합 재료.