KR20140086768A - 폴리아릴렌에테르를 포함하는 탄소나노튜브 분산용액 및 이의 제조방법 - Google Patents

폴리아릴렌에테르를 포함하는 탄소나노튜브 분산용액 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 탄소나노튜브 분산용액은 탄소나노튜브; 수평균분자량 5,000 내지 25,000 g/mol의 폴리아릴렌에테르; 및 분산용매;를 포함하는 것이며, 상기 폴리아리렌에테르는 상기 탄소나노튜브의 표면에 π 전자 상호작용을 통하여 비공유 결합될 수 있다. 상기 탄소나노튜브 분산용액은 염가의 폴리아릴렌에테르를 이용하여 경제적으로 탄소나노튜브를 분산시킨 것이다.

Description

폴리아릴렌에테르를 포함하는 탄소나노튜브 분산용액 및 이의 제조방법{CARBON NANOTUBE DISPERSED SOLUTION COMPRISING POLYARYLENE ETHER AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 폴리아릴렌에테르를 포함하는 탄소나노튜브 분산용액 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로　본 발명은　폴리아릴렌에테르로 탄소나노튜브를 비공유 기능기화하여 분산용매에 상분리 없이 균일하게 분산시킨 폴리아릴렌에테르를 포함하는 탄소나노튜브 분산용액 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
탄소나노튜브는 흑연면(graphite sheet)이 나노 크기 직경의 실린더 형태를 가지며, sp2　결합 구조를 갖는다. 상기 흑연면이 말리는 각도 및 구조에 따라서 도체 또는 반도체의 특성을 보인다. 또한, 벽을 이루고 있는 결합수에 따라서 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT, single-walled carbon nanotube), 이중벽 탄소나노튜브(DWCNT, doublewalled carbon nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT, multi-walled carbon nanotube), 및 다발형 탄소나노튜브(rope carbon nanotube)로 분류될 수 있다. 특히, 단일벽 탄소나노튜브는 금속적인 특성과 반도체적인 특성을 가지고 있어 다양한 전기적, 화학적, 물리적 및 광학적 특성을 나타내며 이러한 특성들을 이용하여 더욱 세밀하고 집적된 소자들을 구현할 수 있다. 현재 연구되고 있는 탄소나노튜브의 응용분야는 투명 전극, 정전 분산 필름, 전계 방출 소자(field emission device), 면발열체, 광전자 소자(optoelectronics device) 및 각종 센서(sensor), 트랜지스터 등이 있다.
그러나, 이와 같은 탄소나노튜브의 유용성에도 불구하고, 탄소나노튜브는 낮은 용해성과 낮은 분산성으로 인해 그 사용에 한계가 있다. 즉, 탄소나노튜브는 서로 간의 강한 반데르발스 인력에 의해 수용액 상에서 안정적인 분산 상태를 이루지 못하고 응집 현상이 일어나는 문제가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 탄소나노튜브의 표면을 개질하고 기능성을 부여하는 기능기화에 관한 연구가 이루어지고 있으며, 그 중의 한 예가 탄소나노튜브의 비공유 기능기화(noncovalent functionalization)이다.
탄소나노튜브의 비공유 기능기화란 수소결합(hydrogen bond), 반데르발스 결합(van der Waals bond), 전하 이동(charge transfer), 쌍극자 상호작용(dipole-dipole interaction), π 전자 상호작용(π-π stacking interaction) 등과 같은 비공유 결합을 이용하여 탄소나노튜브 표면에 개질하고자 하는 물질을 결합시켜 원하는 기능을 부여하는 방법이다. 비공유 기능기화는 탄소나노튜브 구조에 결함을 유도할 필요가 없어 튜브 고유의 성질을 그대로 유지하면서 기능기를 부여할 수 있다는 장점이 있다. 비공유 기능기화는 보통 계면활성제, 방향족 탄화수소, 바이오 물질 등을 이용하여 이루어지며, 대부분 수용액 상에서 안정적으로 탄소나노튜브를 분산시킨다.
방향족 탄화수소를 이용한 방법은 상기 탄소나노튜브의 비공유 기능기화 방법들 중에서 가장 많이 연구된 방법 중 하나이다. 탄소나노튜브의 벽면은 육각의 흑연구조로 이루어져 있어, 공액 고분자(conjugated polymer) 등과 같이 방향족 탄화수소로 이루어진 분자들과 π 전자 상호작용을 할 수 있다.
고분자 사슬 내에 방향족 고리를 가지고 있는 공액 고분자는 나노튜브 벽면과 π 전자 상호작용을 하며 나노튜브를 감싸는 모양(wrapping)으로 기능기화가 일어난다. 이러한 공액 고분자로는 PmPV(poly(metaphenylene vinylene)), PPE(poly(arylenethynylene)), PPvPV(poly{(2,6-pyridinylenevinylene)-co-[(2,5-dioctyloxy-p-phenylene)vinylene]}), PMMA(Poly(methyl methacrylate)), PAmPV(Poly(5-alkoxym-phenylenevinylene)), PPV(Poly(p-phenylenevinylene)), cisoidal PPA(Polyphenylacetylene), transoidal PPA 등이 알려져 있다.
그러나, 통상적으로 탄소나노튜브의 분산 방법(비공유 기능기화 방법)에 사용되는 공액 고분자는 고가이므로, 염가의 고분자를 사용한 탄소나노튜브의 분산 방법이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 탄소나노튜브를 비공유 기능기화하여 분산용매에 상분리 없이 균일하게 분산시킬 수 있는 폴리아릴렌에테르를 포함하는 탄소나노튜브 분산용액 및 이의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 경제적으로 탄소나노튜브를 분산시킬 수 있는 폴리아릴렌에테르를 포함하는 탄소나노튜브 분산용액 및 이의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 하나의 관점은 탄소나노튜브 분산용액에 관한 것이다. 상기 탄소나노튜브 분산용액은　탄소나노튜브; 수평균분자량 5,000 내지 25,000 g/mol의 폴리아릴렌에테르; 및 분산용매;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체예에서, 상기 폴리아리렌에테르는 상기 탄소나노튜브의 표면에 π 전자 상호작용을 통하여 비공유 결합될 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리아릴렌에테르는 수평균분자량이 10,000 내지 20,000 g/mol일 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리아릴렌에테르는 하기 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 것을 특징으로　한다:
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서, R은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기임.
구체예에서, 상기 탄소나노튜브 및 폴리아릴렌에테르(전체 용질)의 함량은 1 내지 15 중량%이고, 상기 분산용매의 함량은 85 내지 99 중량%이며, 전체 용질 중, 상기 탄소나노튜브의 함량은 80 내지 99.5 중량%이고, 상기 폴리아릴렌에테르의 함량은 0.5 내지 20중량%일 수 있다.
구체예에서, 상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브, 및 다발형 탄소나노튜브 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
구체예에서, 상기 분산용매는 비공유 전자쌍을 가지는 질소 원자(N)를 포함하는 유기용매일 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 탄소나노튜브 분산용액의 제조방법에 관한 것이다. 상기 제조방법은 탄소나노튜브 및 수평균분자량 5,000 내지 25,000 g/mol의 폴리아릴렌에테르를 분산용매 내에서 혼합하여, 상기 탄소나노튜브를 분산시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체예에서, 상기 폴리아리렌에테르는 상기 탄소나노튜브의 표면에 π 전자 상호작용을 통하여 비공유 결합될 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리아릴렌에테르는 수평균분자량이 10,000 내지 20,000 g/mol일 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리아릴렌에테르는 하기 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 것을 특징으로　한다:
[화학식 1]
Figure pat00002
상기 화학식 1에서, R은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기임.
구체예에서, 상기 탄소나노튜브 및 폴리아릴렌에테르(전체 용질)의 함량은 1 내지 15 중량%이고, 상기 분산용매의 함량은 85 내지 99 중량%이며, 전체 용질 중, 상기 탄소나노튜브의 함량은 80 내지 99.5 중량%이고, 상기 폴리아릴렌에테르의 함량은 0.5 내지 20중량%일 수 있다.
구체예에서, 상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브, 및 다발형 탄소나노튜브 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
구체예에서, 상기 분산용매는 비공유 전자쌍을 가지는 질소 원자(N)를 포함하는 유기용매일 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 전극에 관한 것이다. 상기 전극은 상기 탄소나노튜브 분산용액을 사용하여 제조되는 것이다.
본 발명은 염가의 수평균분자량 5,000 내지 25,000 g/mol의 폴리아릴렌에테르를 사용하여 탄소나노튜브를 분산시킨 경제적인 탄소나노튜브 분산용액 및 이의 제조방법을 제공하며, 상기 폴리아릴렌에테르를 포함하는 탄소나노튜브 분산용액을 사용하여 제조된 이차전지 등의 전극을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 탄소나노튜브 분산용액을 24시간 방치한 후의 사진이다.
도 2는 본 발명의 비교예 1에 따라 제조된 탄소나노튜브 분산용액을 24시간 방치한 후의 사진이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면, 다음과 같다.
본 발명에 따른 탄소나노튜브 분산용액은 (A) 탄소나노튜브, (B) 수평균분자량 5,000 내지 25,000 g/mol의 폴리아릴렌에테르, 및 (C) 분산용매를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 폴리아리렌에테르(B)는 상기 탄소나노튜브(A)의 표면에 π 전자 상호작용을 통하여 비공유 결합될 수 있다.
(A) 탄소나노튜브
본 발명에 사용되는 탄소나노튜브(A)는 통상의 탄소나노튜브, 예를 들면, 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT; single-walled carbon nanotube), 이중벽 탄소나노튜브(DWCNT; double-walled carbon nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT; multi-walled carbon nanotube), 다발형 탄소나노튜브(rope carbon nanotube), 이들의 조합일 수 있다.
상기 탄소나노튜브(A)의 함량은 전체 용질(탄소나노튜브(A) 및 폴리아릴렌에테르(B)) 중 80 내지 99.5　중량%, 바람직하게는 90 내지 99　중량%일 수 있다. 상기 범위에서 탄소나노튜브 분산용액 중 탄소나노튜브(CNT)　함량이 높은 경우에도 상분리 없이 균일하게 분산될 수 있다.
(B) 수평균분자량 5,000 내지 25,000 g/mol의 폴리아릴렌에테르
본 발명에 사용되는 폴리아릴렌에테르(B)는 상기 탄소나노튜브의 표면에 π 전자 상호작용(π-π stacking interaction)을 통하여 비공유 결합(비공유 기능기화)될 수 있는 것으로서, 수평균분자량(Mn)이 5,000 내지 25,000 g/mol, 바람직하게는 10,000 내지 20,000 g/mol인 것이다. 상기 폴리아릴렌에테르(B)의 수평균분자량이 5,000 g/mol 미만일 경우, 　탄소나노튜브를 충분히 비공유 기능기화하지 못하여, 탄소나노튜브가 분산되지 않을 우려가 있고, 수평균분자량이 25,000 g/mol을 초과할 경우, 분산성이 떨어질 우려가　있다.
예를 들면, 상기 폴리아릴렌에테르(B)는 하기 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 수평균분자량 5,000 내지 25,000 g/mol의 중합체일 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00003
상기 화학식 1에서, R은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기이다.
상기 폴리아릴렌에테르(B)의 구체적인 예로는 수평균분자량이 5,000 내지 25,000 g/mol인, 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디에틸-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디프로필-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2-메틸-6-에틸-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2-메틸-6-프로필-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2-에틸-6-프로필-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디페닐-1,4-페닐렌)에테르, 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌)에테르와 폴리(2,3,6-트리메틸-1,4-페닐렌)에테르의 공중합체, 폴리(2,6-디메틸-1,4-페닐렌)에테르와 폴리(2,3,5-트리에틸-1,4-페닐렌)에테르의 공중합체 등일 수 있다.
상기 폴리아릴렌에테르(B)는 제품화된 것을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 용해제, 유기용매, 촉매 및 산소 존재 하에, 모노하이드록시 방향족 화합물을 10 내지 50℃에서 반응시켜 제조된 폴리아릴렌에테르를 사용할 수도 있다. 여기서, 상기 용해제는 톨루엔 또는 아니졸인 것이 바람직하고, 상기 유기용매는 탄소수 1 내지 6의 알킬알코올 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. 또한, 상기 촉매는 구리염 및/또는 아민계 화합물을 포함하는 촉매일 수 있다. 상기 제조방법에 의해 제조된 폴리아릴렌에테르는 수평균분자량이 5,000 내지 25,000 g/mol이고, 상기 용해제 1 내지 3,000 ppm 및 상기 유기용매 1 내지 3,000 ppm을 함유하며, 상기 촉매를 1 내지 1.000 ppm 함유할 수 있다.
상기 폴리아릴렌에테르(B)의 함량은 전체 용질(탄소나노튜브(A) 및 폴리아릴렌에테르(B)) 중　0.5 내지 20 중량%, 바람직하게는 1 내지 10　중량%일 수 있다. 상기 범위에서, 탄소나노튜브를 비공유 기능기화시키고, 분산용매에 상분리 없이 균일하게 분산시킬 수 있다.
(C) 분산용매
본 발명에 사용되는 분산용매(C)로는 탄소나노튜브 분산 시 사용되는 유기용매를 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, N-메틸피롤리돈(NMP), 피리딘, 모폴린, 디메틸아미노벤젠, 디에틸아미노벤젠, n-부틸아민 등의 비공유 전자쌍을 가지는 질소 원자(N)를 포함하는 유기용매, 바람직하게는 N-메틸피롤리돈(NMP)를 사용할 수 있다.
구체예에서, 전체 용질(탄소나노튜브(A) 및 폴리아릴렌에테르(B))의 함량은 1 내지 15 중량%이고, 상기 분산용매(B)의 함량은 85 내지 99 중량%일 수 있다. 　상기 범위에서, 상분리 없이 균일하게 분산된 탄소나노튜브 분산용액을 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 탄소나노튜브 분산용액의 제조방법에 관한 것이다.　상기 제조방법은 (A) 탄소나노튜브 및 (B) 수평균분자량 5,000 내지 25,000 g/mol의 폴리아릴렌에테르를 (C) 분산용매 내에서 혼합하여, 상기 탄소나노튜브(A)를 분산시키는 단계를 포함하며, 상기 혼합 시, 상기 폴리아릴렌에테르(B)는 상기 탄소나노튜브(A)의 표면에 π 전자 상호작용을 통하여 비공유 결합되는 것을 특징으로 한다.
상기 제조방법에 있어서, 상기 혼합은 통상의 혼합 방법(분산 방법)을 사용할 수 있으며, 예를 들면, 초음파 처리, 밀링 등의 방법을 사용할 수 있다. 상기 혼합 시 혼합 시간을 크게 제한되지는 않으나, 예를 들면, 10분 내지 3시간일 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 전극에 관한 것이다. 상기 전극은 상기 탄소나노튜브 분산용액을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 한다. 예를 들면, 상기 탄소나노튜브 분산용액을 이차전지 양극 활물질 첨가제로 포함할 수 있다. 구체예에서, 상기 탄소나노튜브 분산용액을 1차 전지 활물질에 혼합하여 균일하게 섞은 다음, 통상의 방법으로 전극을 제조할 수 있다. 상기 제조방법은 당업자에 의해 용이하게 수행될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예
실시예 1~4 및 비교예 1~2
하기 표 1의 조성에 따라, 30ml 용기에 탄소나노튜브(CNANO 사 Flo tube 9000 제품), 하기 표 1의 수평균분자량을 갖는 폴리아닐렌에테르(poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) 및 N-메틸피롤리돈(NMP)를 넣은 후, 소니케이터(sonicator)를 사용하여 30분　동안 혼합(분산)시켜 탄소나노튜브 분산용액을 제조하였다. 실시예 3 및 비교예 1에 따라 제조된 탄소나노튜브 분산용액을 　실온에서 24시간 방치 한 후, 각각의 사진을 촬영하여 하기 도 1 및 2에 나타내었다.
　 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2
탄소나노튜브 함량 (g) 4.5 4.5 4.7 4.5 5 4.5
폴리아릴렌에테르
수평균분자량 (g/mol)		 5,000 14,000 14,000 20,000 - 50,000
폴리아릴렌에테르
함량 (g)		 0.5 0.5 0.3 0.5 - 0.5
NMP 함량 (g) 95 95 95 95 95 95
분산성 평가 O O O O X X
UV-visible 투과도(%T) 24 18 20 32 84 77
물성 평가 방법
1. 분산성 평가: 제조된 탄소나노튜브 분산용액을 실온에서 24시간 방치 한 후, 육안으로 관찰하여 상분리 없이 분산성이 우수하면 O, 상분리가 발생하면 X로 평가 하였다.
2. UV-투과도(%T): 제조된 탄소나노튜브 분산용액을 NMP 용매를 사용하여 2,000배 희석하고, 3000 rpm에서 30분간 원심분리한 후, 상등액을 분취하여 550 nm 파장에서 UV-visible 스펙트럼을 찍어서 투과율을 관찰하였다. CNT 분산 정도가 높을수록 투과도는 낮은 수치를 갖는다.
상기 결과로부터, 본 발명의 수평균분자량 5,000 내지 25,000 g/mol의 폴리아릴렌에테르를 사용한 탄소나노튜브 분산용액(실시예 1~4)은 24시간 방치 후에도 안정적인 분산성을 가지며, 3,000 rpm에서 원심분리 시에도 UV-visible 투과도가 낮아 분산 정도가 높음을 알 수 있다.
반면, 본 발명의 폴리아릴렌에테르를 사용하지 않거나(비교예 1), 폴리아릴렌에테르의 수평균분자량이 본 발명의 범위를 벗어날 경우(비교예 2), 상분리가 발생하며, UV-visible 투과도가 높은 값을 가지므로 본 발명의 분산용액에 비해 분산성이 현저히 저하됨을 알 수 있다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (15)

  1. 탄소나노튜브;
    수평균분자량 5,000 내지 25,000 g/mol의 폴리아릴렌에테르; 및
    분산용매;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 분산용액.
  2. 제1항에 있어서, 상기 폴리아리렌에테르는 상기 탄소나노튜브의 표면에 π 전자 상호작용을 통하여 비공유 결합되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 분산용액.
  3. 제1항에 있어서, 상기 폴리아릴렌에테르는 수평균분자량이 10,000 내지 20,000 g/mol인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 분산용액.
  4. 제1항에 있어서, 상기 폴리아릴렌에테르는 하기 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 분산용액:
    [화학식 1]
    Figure pat00004

    상기 화학식 1에서, R은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기임.
  5. 제1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 및 폴리아릴렌에테르(전체 용질)의 함량은 1 내지 15 중량%이고, 상기 분산용매의 함량은 85 내지 99 중량%이며, 전체 용질 중, 상기 탄소나노튜브의 함량은 80 내지 99.5 중량%이고, 상기 폴리아릴렌에테르의 함량은 0.5 내지 20중량%인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 분산용액.
  6. 제1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브, 및 다발형 탄소나노튜브 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 분산용액.
  7. 제1항에 있어서, 상기 분산용매는 비공유 전자쌍을 가지는 질소 원자(N)를 포함하는 유기용매인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 분산용액.
  8. 탄소나노튜브 및 수평균분자량 5,000 내지 25,000 g/mol의 폴리아릴렌에테르를 분산용매 내에서 혼합하여, 상기 탄소나노튜브를 분산시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 분산용액 제조방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 혼합 시, 상기 폴리아릴렌에테르는 상기 탄소나노튜브의 표면에 π 전자 상호작용을 통하여 비공유 결합되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 분산용액 제조방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 폴리아릴렌에테르는 수평균분자량이 10,000 내지 20,000 g/mol인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 분산용액 제조방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 폴리아릴렌에테르는 하기 화학식 1로 표시되는 단위를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 분산용액 제조방법:
    [화학식 1]
    Figure pat00005

    상기 화학식 1에서, R은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 12의 아릴기이고, X는 수소 원자 또는 할로겐 원자임.
  12. 제8항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 및 폴리아릴렌에테르(전체 용질)의 함량은 1 내지 15 중량%이고, 상기 분산용매의 함량은 85 내지 99 중량%이며, 전체 용질 중, 상기 탄소나노튜브의 함량은 80 내지 99.5 중량%이고, 상기 폴리아릴렌에테르의 함량은 0.5 내지 20중량%인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 분산용액 제조방법.
  13. 제8항에 있어서, 상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브, 및 다발형 탄소나노튜브 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 분산용액 제조방법.
  14. 제8항에 있어서, 상기 분산용매는 비공유 전자쌍을 가지는 질소 원자(N)를 포함하는 유기용매인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 분산용액　제조방법.
  15. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 탄소나노튜브 분산용액을 사용하여 제조된　전극.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101517864B1 (ko) * 2014-08-14 2015-05-06 국방과학연구소 방향족 유기 화합물과 탄소나노튜브를 포함하는 이차 전지용 나노 복합체 전극 활물질 및 이를 포함하는 이차 전지

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI538958B (zh) * 2015-05-18 2016-06-21 Nanya Plastics Corp A preparation method of polyphenylene ether microspore dispersions
KR101999707B1 (ko) 2015-09-25 2019-07-12 주식회사 엘지화학 탄소 나노튜브 분산액 및 이의 제조방법
CN112094420B (zh) * 2019-06-18 2022-07-15 中国科学技术大学 一种纳米纤维多层结构板材及其制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7026432B2 (en) * 2003-08-12 2006-04-11 General Electric Company Electrically conductive compositions and method of manufacture thereof
TWI448491B (zh) * 2010-03-08 2014-08-11 私立中原大學 具有化學鍵結之碳奈米管－高分子混成物（ｈｙｂｒｉｄ）及其奈米複合材料

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101517864B1 (ko) * 2014-08-14 2015-05-06 국방과학연구소 방향족 유기 화합물과 탄소나노튜브를 포함하는 이차 전지용 나노 복합체 전극 활물질 및 이를 포함하는 이차 전지

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