KR20180117855A - A catecholamine coating composition and coating method for the same - Google Patents

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Abstract

The present invention provides a catecholamine coating composition for preparing a graphite composite. According to an embodiment of the present invention, a catecholamine coating composition forms a catecholamine layer on the graphite composite comprising nanoparticles formed on graphite and the catecholamine layer coated by including the nanoparticles. The catecholamine coating composition comprises a catecholamine-based compound and an oxidizer wherein the catecholamine-based compound is included in an amount of 0.1 to 6 mM. The catecholamine coating composition is evenly dispersed in a polymer matrix while minimizing agglomeration of particles of the catecholamine-based compound, and can expand a selection range of the polymer matrix by improving binding power with the polymer matrix having hydrophobic/nonpolar chemical properties. Further, the catecholamine coating composition of the present invention can be applied to various industrial fields since the catecholamine coating composition can efficiently use inherent excellent electrical and thermal properties of the graphite by preventing contact resistance in a vertical direction of the graphite when the catecholamine coating composition is coated on the graphite composite.

Description

카테콜아민 코팅조성물 및 이의 코팅방법{A catecholamine coating composition and coating method for the same}Catecholamine coating composition and coating method thereof,

본 발명은 카테콜아민 코팅조성물에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 입자의 응집이 최소화되면서 고분자 매트릭스 내에서 고르게 분산되어 도전성, 열전도율 등의 기능이 매우 우수하고 원가 절감된 그라파이트 복합체를 제조하기 적합한 카테콜아민 코팅조성물 및 이의 코팅방법에 관한 것이다.The present invention relates to a catecholamine coating composition, and more particularly, to a catecholamine coating composition and a catecholamine coating composition which are dispersed evenly in a polymer matrix with minimized agglomeration of particles to provide a graphite composite having excellent functions such as conductivity and thermal conductivity, And a coating method thereof.

나노복합재료는 단일 소재나 이종 소재를 단순 조합한 재료가 갖는 물성상의 한계를 극복하고 다기능, 고성능의 시너지 효과를 도출하기 위해서 서로 다른 이종소재를 물리적 또는 화학적 방법으로 나노 수준에서 혼성화한 소재이다. 나노복합재료는 기지재(matrix)와 충전제(filler)의 종류에 의해 구분되며 기지재가 고분자인 나노복합재료는 고분자 매트릭스에 나노크기의 충전제를 균일하게 분산시켜 제조한 복합재로서 기계적 강도가 우수하고, 기체 차단성이 우수하며, 내마모성, 내열성이 크게 향상된 복합재료이다. 나노크기의 충전제를 고분자 매트릭스에 충전시켜 복합재료를 제조할 경우 마이크로 크기의 충전제를 충전한 그라파이트-고분자 복합재료보다 적은 함량의 충전제 만으로도 크게 향상된 물성의 향상을 나타낸다.Nanocomposites are materials that hybridize different kinds of materials to each other at the nano level by physical or chemical methods in order to overcome the limitations of physical properties of simple materials or simple materials and to obtain synergistic effects of multifunctional and high performance. Nanocomposite materials are classified by matrix and filler types. Nanocomposite materials, which are base materials, are composites produced by uniformly dispersing nano-sized fillers in polymer matrix. They are excellent in mechanical strength, It is a composite material that has excellent gas barrier properties, greatly improved abrasion resistance and heat resistance. When the nano-sized filler is filled in the polymer matrix to produce the composite material, the filler exhibits greatly improved physical properties with a smaller amount of filler than the graphite-polymer composite filled with the micro-sized filler.

이러한 우수한 물성을 바탕으로 한 고분자 나노복합재료는 자동차 산업, 전자 산업, 에너지 산업 등 고기능성 복합재료를 요하는 분야에서 응용이 기대되는 신소재로서 주목 받고 있다. 현재, 탄소나노튜브(carbonnanotube), 탄소섬유(carbon fiber), 그래핀 등의 탄소계 충전제를 고분자 매트릭스에 충전시켜 고기능성 고분자 나노복합 재료를 개발하고자 하는 연구가 활발히 진행 중이며, 이중 현재 가장 주목받고 있는 충전제가 그라파이트이다.Polymer nanocomposites based on these excellent properties are attracting attention as new materials expected to be applied in fields requiring high performance composite materials such as automobile industry, electronic industry and energy industry. At present, researches are being actively carried out to develop a high-functional polymer nanocomposite by charging a carbon-based filler such as carbonnanotube, carbon fiber and graphene into a polymer matrix, The filler is graphite.

그라파이트 등의 탄소나노구조체는 종래의 다른 나노 첨가제(Na-MMT, LDH, CNT, CNF, EG 등)와 비교하여 넓은 표면적을 가지며 기계적 강도, 열적 특성 및 전기적 특성이 매우 우수하고, 유연성과 투명성을 가진다는 장점을 가진다. 따라서 현재 그라파이트를 고분자 매트릭스에 충전시켜 전도성 및 기계적 강도가 우수한 고성능의 기능성 그라파이트-고분자 복합재료를 개발하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다.Carbon nanostructures such as graphite have a large surface area compared with other nano additives (Na-MMT, LDH, CNT, CNF, EG, etc.) and have excellent mechanical strength, thermal properties and electrical properties. Has the advantage of having. Therefore, researches are actively conducted to develop a high performance functional graphite-polymer composite material excellent in conductivity and mechanical strength by filling graphite with a polymer matrix.

하지만 그라파이트 등의 탄소나노구조체는 서로 간의 반데르발스힘(vander Walls force)과 그 자체가 매우 안정된 화학적 구조를 가지기 때문에 고분자 매트릭스 및 유기용매 안에서 균일한 분산이 어려워 균일한 특성을 나타내는 그라파이트-고분자 복합재료를 제조하기가 어렵기 때문에, 탄소나노구조체 그 자체가 우수한 물성을 가짐에도 불구하고 실제 적용 가능한 기술에 대한 연구가 매우 제한적이었다.However, since carbon nanostructures such as graphite have a vander-walls force and a very stable chemical structure per se, it is difficult to uniformly disperse in a polymer matrix and an organic solvent, so that a graphite-polymer complex Although it is difficult to produce the material, the carbon nanostructure itself has excellent physical properties, and research on practical applicable techniques is very limited.

이러한 문제점을 해결하고자 공개특허공보 제10-2015-0110058에서는 표면에나노금속이 결정화되어 있는 그라파이트를 폴리도파민 등의 카테콜아민(Catecholamine)으로 코팅시킴으로써, 그라파이트의 자체의 고유한 특성의 저하 없이 고분자와의 결합성을 높인 그라파이트 복합체를 제조하고, 이를 통해 고분자 매트릭스 내에서의 분산성을 향상시킨 복합재료를 구현하였다.In order to solve such a problem, in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 10-2015-0110058, graphite having crystallized nano-metal on the surface thereof is coated with catecholamine such as polydodamine, And a composite material having improved dispersibility in a polymer matrix was obtained through the preparation of a graphite composite having enhanced bonding properties.

다만 상술한 공개특허공보에서 개시되고 있는 그라파이트 복합체는 고분자 매트릭스 내에서의 향상된 분산성을 나타내고 있으나, 카테콜아민의 과도한 함량에 따른 그라파이트 복합체 간의 뭉침 및 덩어리짐 현상으로 인한 고분자 매트릭스와의 결합력 저하 또는 접촉저항 등의 문제가 발생할 수 있으며, 이로 인해 전기적 및 열정 특성이 저하되어 다양한 산업분야에서 신소재로서의 응용에 제한이 있어 그라파이트 고유의 우수한 특성에 대한 활용도 또한 저해될 수 있다However, the graphite composite disclosed in the aforementioned patent publication shows improved dispersibility in the polymer matrix. However, the graphite composite exhibits a decrease in binding force with the polymer matrix due to the aggregation and agglomeration of graphite complexes due to an excessive content of catecholamines, , Which may result in deterioration of electrical and thermal properties, which limits application to new materials in various industrial fields and may also hinder utilization of excellent properties inherent to graphite

이에, 본 발명자들은 그라파이트 복합체 고유의 우수한 특성을 유지하면서 상술한 문제점을 해결할 수 있는 카테콜아민계 화합물의 최적 함량을 확인하고 본 발명을 완성하였다.Thus, the present inventors have confirmed the optimum content of a catecholamine compound capable of solving the above problems while maintaining excellent properties inherent to the graphite composite, and completed the present invention.

공개특허공보 제10-2015-0110058Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2015-0110058

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 고분자 매트릭스 내에서 고르게 분산시킬 수 있는 카테콜아민 코팅조성물 및 이의 코팅방법을 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a catecholamine coating composition and a coating method thereof that can be uniformly dispersed in a polymer matrix.

또한, 소수/비극성의 화학적 특성을 가지는 고분자 매트릭스와의 결합력이 향상되어 다양한 산업 분야에서 높은 활용도를 가질 수 있는 카테콜아민층이 형성된 그라파이트 복합체를 제조하기 위한 카테콜아민 코팅조성물 및 이의 코팅방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.Also, there is provided a catecholamine coating composition and a coating method thereof for producing a graphite composite having a catecholamine layer formed thereon, which has improved bonding strength with a polymer matrix having minor / nonpolar chemical characteristics, .

더불어, 본 발명은 접촉저항을 최소화하여 향상된 전기적 및 열적 특성을 가지는 그라파이트 복합체 및 그라파이트-고분자 복합재료 다양한 산업분야에서 응용될 수 있는 그라파이트-고분자 복합재료를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, the present invention provides a graphite composite and a graphite-polymer composite material having improved electrical and thermal properties by minimizing contact resistance. Another object of the present invention is to provide a graphite-polymer composite material that can be applied in various industrial fields.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 그라파이트 상에 형성된 나노입자 및 상기 나노입자를 포함하여 피복된 카테콜아민층을 포함하는 그라파이트 복합체에 상기 카테콜아민층을 형성시키는 카테콜아민 코팅조성물에 있어서, 카테콜아민계 화합물 및 산화제 포함하고, 상기 카테콜아민계 화합물이 0.1 ~ 6 mM로 포함되는 카테콜아민 코팅조성물을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a catecholamine coating composition for forming a catecholamine layer on a graphite composite including nanoparticles formed on graphite and a catecholamine layer coated with the nanoparticles, , And the catecholamine compound is contained in an amount of 0.1 to 6 mM.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 카테콜아민(Catecholamine)은 도파민(dopamine), 도파민퀴논 (dopamine-quinone), 알파-메틸도파민(alpha-methyldopamine), 노르에피네프린 (norepinephrine), 에피네프린(epinephrine), 알파-메틸도파(alphamethyldopa), 드록시도파 (droxidopa), 인돌아민, 세로토닌 및 5-하이드록시도파민(5-Hydroxydopamine)으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the catecholamine is selected from the group consisting of dopamine, dopamine-quinone, alpha-methyldopamine, norepinephrine, epinephrine, And may be selected from the group consisting of alphamethyldopa, droxidopa, indolamine, serotonin, and 5-hydroxydopamine.

또한, 상기 산화제는 철(Fe3 +), 크롬(Cr6 +), 망간(Mn7 +), 요오드(I7+)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속, 과산화수소 또는 Na2S2O8 중 어느 하나 이상일 수 있다.In addition, the oxidizing agent is iron (Fe + 3), chromium (Cr + 6), manganese (Mn + 7), iodine (I 7+) a metal selected from the group above, with hydrogen peroxide or Na 2 S 2 O 8 consisting of It can be any one or more.

또한, 상기 그라파이트 복합체 제조용 카테콜아민 코팅조성물은 유기 용매를 더 포함하고, 상기 유기 용매는 알코올, 아세토나이트릴(Acetonitrile), 1,4-디옥산(1,4-dioxane), 아세톤, 디메틸포름아마이드(DMF), 디메틸설폭사이드(DMSO) 및 N-메틸피롤리돈(NMP)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. Also, the catecholamine coating composition for preparing the graphite composite further comprises an organic solvent, and the organic solvent is selected from the group consisting of alcohol, acetonitrile, 1,4-dioxane, acetone, dimethylformamide DMF), dimethylsulfoxide (DMSO), and N-methylpyrrolidone (NMP).

또한, 상기 산화제는 상기 카테콜아민계 화합물 100 중량부에 대하여 5 ~ 20 중량부로 혼합될 수 있다.The oxidizing agent may be mixed in an amount of 5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the catecholamine compound.

또한, 본 발명은 (1) 상술한 카테콜아민 코팅조성물을 준비하는 단계 및 (2) 상기 카테콜아민 코팅조성물을 중합하여 그라파이트 복합체에 카테콜아민층을 형성하는 단계를 포함하는 카테콜아민 코팅조성물의 코팅방법을 제공한다.The present invention also provides a method for coating a catecholamine coating composition comprising (1) preparing a catecholamine coating composition as described above, and (2) polymerizing the catecholamine coating composition to form a catecholamine layer in the graphite composite.

또한, 상기 (1) 단계 및 (2) 단계 사이에는 산소 플라즈마를 이용하여 친수성 개질하는 단계를 더 포함하여 수행될 수 있다.Between steps (1) and (2), the method may further include the step of hydrophilic modification using oxygen plasma.

또한, 본 발명은 그라파이트 상에 형성된 나노입자 및 상기 나노입자를 포함하여 피복된 카테콜아민층을 포함하는 그라파이트 복합체에 있어서, 상기 카테콜아민코팅층은 상술한 카테콜아민 코팅조성물로 형성된 그라파이트 복합체를 제공한다.The present invention also provides a graphite composite comprising nanoparticles formed on graphite and a layer of catecholamine coated with the nanoparticles, wherein the catecholamine coating layer provides a graphite composite formed from the catecholamine coating composition described above.

또한, 본 발명은 상술한 그라파이트 복합체가 고분자 매트릭스 내에 분산된 그라파이트-고분자 복합재료을 제공한다.The present invention also provides a graphite-polymer composite in which the above-described graphite composite is dispersed in a polymer matrix.

본 발명에 따른 카테콜아민 코팅조성물에 의하면, 카테콜아민계 화합물 입자의 응집이 최소화되면서 고분자 매트릭스 내에서 고르게 분산되며, 소수/비극성 화학적 특성을 가지는 고분자 매트릭스와의 결합력이 향상되어 고분자 매트릭스의 선택 범위를 확대시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 카테콜아민 코팅조성물을 그라파이트 복합체에 코팅하는 경우, 그라파이트의 수직방향으로의 접촉저항을 방지하여 그라파이트 고유의 우수한 전기적 및 열적 특성을 효율적으로 이용할 수 있어, 다양한 산업분야 응용될 수 있다.According to the catecholamine coating composition of the present invention, the aggregation of the catecholamine-based compound particles is minimized and dispersed evenly in the polymer matrix, and the binding force with the polymer matrix having the minority / non-polarity chemical property is improved to enlarge the selection range of the polymer matrix . In addition, when the catecholamine coating composition according to the present invention is coated on a graphite composite, contact resistance in the vertical direction of the graphite can be prevented, and excellent electrical and thermal properties inherent to graphite can be efficiently utilized, .

도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 그라파이트 복합체를 나타내는 사시도, 그리고
도 2는 도 1의 경계선 X-X'에 따른 단면도이다.
1 is a perspective view illustrating a graphite composite according to an embodiment of the present invention, and
2 is a cross-sectional view taken along the line X-X 'in Fig.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.

본 발명에 따른 카테콜아민 코팅조성물은 카테콜아민계 화합물 및 산화제를 포함하여 구현된다.The catecholamine coating composition according to the present invention is embodied by including catecholamines and an oxidizing agent.

상기 카테콜아민(Catecholamine)계 화합물은 벤젠 고리의 오쏘(ortho)-그룹으로 하이드록시 그룹 (-OH)을 가지고 파라(para)-그룹으로 다양한 알킬 아민을 가지는 단분자를 의미하는 용어로, 이러한 구조체의 다양한 파생물들로서 도파민 (dopamine), 도파민퀴논 (dopamine-quinone), 알파-메틸도파민 (alpha-methyldopamine), 노르에피네프린 (norepinephrine), 에피네프린(epinephrine), 알파-메틸도파 (alphamethyldopa), 드록시도파 (droxidopa), 인돌아민(indolamine), 세로토닌(serotonin) 또는 5-하이드록시도파민 (5-Hydroxydopamine) 등이 카테콜아민에 포함될 수 있으며, 바람직하게는 도파민 (dopamine)을 사용할 수 있다.The term "catecholamine" refers to an ortho-group of a benzene ring, which means a single molecule having a hydroxy group (-OH) and various alkylamines in a para-group. The term "catecholamine" Various derivatives include dopamine, dopamine-quinone, alpha-methyldopamine, norepinephrine, epinephrine, alphamethyldopa, droxidopa, ), Indolamine, serotonin or 5-hydroxydopamine may be included in the catecholamine, and preferably dopamine may be used.

상기 도파민(dopamine)은 신경 말단에서 분비되는 신경전달물질 중 하나로 인간의 뇌에서 만들어지는 신경호르몬의 절반 정도가 도파민과 관련될 정도로 매우 중요한 물질이며, 접착력을 나타내는 중요한 화학적 작용기인 카테콜로 구성된 단분자 물질인 도파민을 이용한 기능성 표면개질 기법이 2007년 발표되었다. The dopamine is one of the neurotransmitters secreted from the nerve endings. Half of the neurohormones produced in the human brain are so important that they are related to dopamine. The dopamine is a monomolecular molecule composed of catechol Functional surface modification technique using dopamine was announced in 2007.

상기 도파민은 카테콜과 아민 작용기를 가지는 분자량 153(Da)의 단분자 물질인데, 염기성 pH 조건(약 pH 8.5)의 도파민 수용액에 표면 개질하고자 하는 물질을 넣었다가 일정 시간 뒤에 꺼내면 카테콜의 산화에 의해 물질의 표면에서 도파민이 자가중합되어, 하기 화학식 1과 같은 폴리도파민(polydopamine, pDA)코팅층이 형성되는 것으로 알려져 있다.  The dopamine is a monomolecular substance having a molecular weight of 153 (Da) having catechol and amine functional groups. When a substance to be surface-modified is put into an aqueous solution of dopamine at a basic pH condition (about pH 8.5) It is known that dopamine is self-polymerized on the surface of a material to form a polydopamine (pDA) coating layer as shown in Formula 1 below.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 1에서 R1, R2, R3, R4 및 R5 중 적어도 어느 하나는 각각 티올, 제1 아민(primary amine), 제2 아민(secondary amine), 니트릴(nitrile), 알데하이드(aldehyde), 이미다졸(imidazole), 아자이드(azide), 할로겐화물(halide), 폴리헥사메틸렌 디티오카보네이트(polyhexamethylene dithiocarbonate), 하이드록실(hydroxyl), 카르복실산(carboxylic acid), 카르복실에스터(carboxylic ester) 또는 카로복사미드(carboxamide)로 구성된 군에서 선택된 1종이며, 나머지 R1, R2, R3, R4 및 R5는 수소이다.At least one of R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 in Formula 1 is a thiol, a primary amine, a secondary amine, a nitrile, an aldehyde Imidazole, azide, halide, polyhexamethylene dithiocarbonate, hydroxyl, carboxylic acid, carboxylic acid, and the like. ester or carboxamide, and the remaining R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are hydrogen.

한편, 그라파이트의 응용과 관련하여 표면(basal plane)에서 화학 반응성의 감소는 큰 문제점으로 여겨지고 있었다. 그라파이트의 표면에서는 화학반응을 할 수 있는 결합부분이 존재하지 않고 그라파이트의 가장자리에 결합부분이 존재하기 때문에, 그라파이트 면이 가장자리보다 화학반응성이 떨어진다. 이러한 이유로 인해 일반적으로 순수한 그라파이트를 고분자 매트릭스에 분산시키려는 경우, 고분자 매트릭스와 강한 계면결합을 형성하기 어려워 잘 분산되지 않는 문제점이 있었다. On the other hand, with respect to the application of graphite, the reduction of chemical reactivity in the basal plane has been considered a major problem. On the surface of the graphite, there is no bonding part capable of chemical reaction, and since the bonding part exists at the edge of the graphite, the graphite surface is less chemically reactive than the edge. For this reason, generally, when pure graphite is to be dispersed in the polymer matrix, it is difficult to form a strong interfacial bond with the polymer matrix, so that it is not well dispersed.

이러한 문제점을 해결하고자 공개특허공보 제10-2015-0110058에서는 나노금속이 결정화되어 있는 그라파이트를 폴리도파민 등의 카테콜아민(Catecholamine)으로 코팅시킴으로써, 그라파이트의 자체의 고유한 물성의 저하 없이 고분자와의 결합성을 높인 그라파이트 복합체를 제조하고, 이를 통해 고분자 매트릭스 내에서의 분산성을 향상시킨 복합재료를 구현하였다.In order to solve such a problem, Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 10-2015-0110058 discloses a method of coating a nano-metal-crystallized graphite with catecholamine such as polydodamine to improve the bonding property with the polymer without deteriorating the inherent physical properties of the graphite itself A graphite composite having an increased dispersibility in a polymer matrix was prepared, thereby realizing a composite material having improved dispersibility in a polymer matrix.

다만 상술한 공개특허공보에서 개시되고 있는 그라파이트 복합체는 고분자 매트릭스 내에서의 향상된 분산성을 나타내고 있으나, 카테콜아민의 함량에 따른 다음과 같은 문제들로 인해 다양한 산업분야에서 신소재로서의 응용에 제한이 따른다.However, the graphite composites disclosed in the above-mentioned patent publications show improved dispersibility in the polymer matrix. However, due to the following problems depending on the content of catecholamine, there are restrictions on application as new materials in various industrial fields.

첫 번째, 카테콜아민계 화합물의 함량을 상술한 공개특허에 개시된 함량으로 그라파이트 복합체에 코팅층을 형성하고 고분자 매트릭스 내에서 분산시킬 경우, 과도한 카테콜아민계 화합물의 함량으로 인해 인접한 그라파이트 복합체 간의 결합에 따른 뭉침이 발생하여 각각의 그라파이트 복합체가 고분자 매트릭스에 균일하게 분산되지 못할 수 있다.First, when the content of the catecholamine compound is disclosed in the above-mentioned patents and the coating layer is formed on the graphite composite and dispersed in the polymer matrix, aggregation due to the bond between adjacent graphite composites occurs due to the excessive amount of the catecholamines So that each of the graphite composites may not be uniformly dispersed in the polymer matrix.

두 번째, 통상적인 카테콜아민계 화합물의 경우, 이들이 가지고 있는 NH기 및 OH기로 인한 친수/극성의 화학적 특성을 나타내는데, 이러한 카테콜아민계 화합물의 함량이 과도할 경우 이러한 친수/극성 특성으로 인한 고분자 매트릭스와의 결합력 저하가 발생될 수 있다. 예를 들어 일정 수준 이상의 함량으로 카테콜아민층이 형성되는 경우 카테콜아민층의 친수/극성 특성이 크게 증가하여, 소수/비극성을 나타내는 고분자 매트릭스와의 화학적 반발에 의해 화학적 결합력이 현저히 저하되어, 그라파이트 복합체와 고분자 매트릭스와의 접착력이 저하될 수 있다. 즉 카테콜아민의 함량에 따라 소수/비극성의 화학적 특성을 나타내는 고분자 매트릭스를 선택할 수 없기 때문에, 다양한 산업분야로의 응용에 제한이 따른다.Second, typical catecholamine compounds show hydrophilic / polar chemical properties due to their NH and OH groups. When the content of the catecholamines is excessive, the polymer matrix due to such hydrophilic / polar properties Bonding power degradation may occur. For example, when the catecholamine layer is formed at a certain level or more, the hydrophilic / polar properties of the catecholamine layer are greatly increased, and the chemical bonding force is remarkably decreased by the chemical repulsion between the polymer matrix and the polymer matrix showing the minority / The adhesion with the matrix may be deteriorated. That is, since the polymer matrix exhibiting minor / non-polar chemical characteristics can not be selected depending on the content of catecholamines, application to various industrial fields is limited.

세 번째, 일반적으로 사용되는 그라파이트는 판상 구조를 이루고 있는데, 이러한 구조적 특성으로, 수평방향의 전기적 특성 및 열적 특성은 우수한 반면, 층과 층 사이의 수직 방향으로의 전기적 특성 및 열적 특성은 상대적으로 낮은 수준을 가지고 있다. 이때, 그라파이트의 층과 층 사이에 카테콜아민층이 과도하게 형성되는 경우, 수직방향으로의 접촉저항이 발생하여 그라파이트 고유의 우수한 특성에 대한 활용도를 저해시킬 수 있다. 즉 카테콜아민의 함량이 증가하여 카테콜아민층의 두께가 증가하는 경우, 그라파이트의 층과 층 사이의 특성이 현저히 저하되어 전자 산업, 에너지 산업 등 우수한 전기적 특성을 요하는 분야에서 응용성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다.Thirdly, generally used graphite is in the form of a plate, which has superior electrical and thermal properties in the horizontal direction due to its structural properties, while electrical and thermal properties in the vertical direction between the layers are relatively low Level. At this time, when the catecholamine layer is excessively formed between the graphite layer and the layer, the contact resistance in the vertical direction is generated, which may hinder the utilization of excellent properties inherent to the graphite. That is, when the catecholamine layer thickness is increased due to the increase of the catecholamine content, the characteristics between the graphite layer and the graphite layer are remarkably deteriorated, which may result in poor applicability in fields requiring excellent electrical characteristics such as the electronics industry and the energy industry have.

이에, 본 발명에 따른 카테콜아민 코팅조성물은 그라파이트 복합체에 코팅되어 카테콜아민층을 형성하는 카테콜아민계 화합물이 0.1 ~ 6 mM로 포함되도록 구현하여, 상술한 문제점들을 해결하는 동시에 고분자 재료 내 우수한 분산성을 발현하는 그라파이트 복합체를 제조할 수 있다. Accordingly, the catecholamine coating composition according to the present invention is coated on a graphite composite so that a catecholamine compound forming the catecholamine layer is contained in an amount of 0.1 to 6 mM, thereby solving the above-mentioned problems and exhibiting excellent dispersibility in a polymeric material A graphite composite can be produced.

상기 카테콜아민계 화합물의 함량은 그라파이트 복합체 서로 간의 뭉침이나덩어리짐 현상을 방지하기 위해 보다 바람직하게는 0.4 ~ 3 mM로 포함될 수 있으며, 만일 카테콜아민계 화합물의 함량이 0.1 mM 미만으로 포함되는 경우, 카테콜아민계 화합물의 함량이 부족하여 나노입자를 피복하는 카테콜아민층의 균일도가 저하되어, 고분자 매트릭스와의 접합성이 저하될 수 있다. 또한 만일 카테콜아민계 화합물의 함량이 6 mM을 초과하는 경우, 그라파이트 복합체 서로 간의 뭉침이나 덩어리짐 현상이 발생하여 그라파이트 복합체가 고분자 매트릭스에 균일하게 분산되지 못할 수 있으며, 친수 특성을 가지는 카테콜아민층의 과도한 두께로 인해 소수 특성을 가지는 고분자 매트릭스의 선택성이 저하되어 다양한 산업분야로의 활용도가 저하될 수 있다.The content of the catecholamine compound may be in the range of 0.4 to 3 mM, more preferably, in order to prevent aggregation or agglomeration of the graphite complex. If the content of the catecholamine compound is less than 0.1 mM, The content of the compound is insufficient, the uniformity of the catecholamine layer covering the nanoparticles is lowered, and the bonding property with the polymer matrix may be deteriorated. If the content of the catecholamine compound exceeds 6 mM, the graphite composite may not be uniformly dispersed in the polymer matrix due to aggregation or agglomeration between the graphite complexes, and excessive thickness of the catecholamine layer having hydrophilic properties The selectivity of the polymer matrix having a small number of properties is deteriorated and the utilization of the polymer matrix in various industrial fields may be lowered.

다음, 본 발명에 따른 카테콜아민 코팅조성물은 산화제를 포함함으로써, 카테콜아민계 화합물의 중합속도를 크게 증가시킬 수 있다.Next, the catecholamine coating composition according to the present invention can greatly increase the polymerization rate of the catecholamine-based compound by including an oxidizing agent.

일반적으로 상기 카테콜아민계 화합물은 12시간 이상의 코팅시간을 필요로 하며, 이러한 장시간의 코팅 공정은 상업적 응용을 저해할 수 있다. 따라서 본 발명은 상술한 문제를 해결하고자 촉매로써 산화제를 포함하여 카테콜아민 코팅조성물을 구현하며, 더 나아가 pH와 도파민의 농도 조절, 그리고 산화제와 카티콜아민계 화합물의 혼합비율을 조절하여 카테콜아민계의 화합물의 중합속도를 개선하거나, 목적하는 두께의 카테콜아민층의 코팅이 가능하다.In general, the catecholamines require a coating time of more than 12 hours, and such a long-time coating process may hinder commercial applications. Accordingly, the present invention provides a catecholamine coating composition containing an oxidizing agent as a catalyst for solving the above-mentioned problems, and further relates to a catecholamine-based compound by adjusting the pH and the concentration of dopamine and controlling the mixing ratio of the oxidizing agent and the catecholamine compound Or to coat the catecholamine layer with a desired thickness.

상기 산화제는 철(Fe3 +), 크롬(Cr6 +), 망간(Mn7 +), 요오드(I7+)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속, 과산화수소 또는 Na2S2O8 일 수 있으며, 상기 산화제는 단독으로 사용되거나 또는 적어도 두 종류 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 또한 상기 산화제는 바람직하게는 과요오드산 나트륨일 수 있으나, 카테콜아민계 화합물의 중합속도를 증가시키면서 카테콜아민계 화합물 및 카테콜아민층의 물성에 영향을 미치지 않는 범위에서 공지의 산화제가 제한 없이 사용될 수 있다.The oxidizing agent is iron (Fe + 3), chromium (Cr + 6), manganese (Mn + 7), iodine (I 7+) a metal selected from the group above, with hydrogen peroxide or Na 2 S 2 O 8 consisting of And the oxidizing agent may be used alone, or at least two kinds or more may be mixed and used. The oxidizing agent may preferably be sodium periodate, but any known oxidizing agent may be used without increasing the polymerization rate of the catecholamine compound and without affecting the physical properties of the catecholamine compound and the catecholamine layer.

또한, 상기 산화제는 상기 카테콜아민계 화합물 100중량부에 대하여 5 ~ 20중량부로 혼합될 수 있으며, 바람직하게는 8 ~ 12 중량부로 혼합될 수 있다. 만일 산화제가 5 중량부 미만으로 혼합되는 경우, 카테콜아민의 중합속도가 목적하는 만큼 향상되지 않으며, 만일 산화제가 20 중량부를 초과하여 혼합되는 경우, 카테콜아민의 함량이 상대적으로 줄어들어 그라파이트 복합체 제조용 카테콜아민 코팅조성물의 코팅이 용이하지 않으며, 추후 고분자 매트릭스와의 결합력이 저하되는 문제가 발생될 수 있다.The oxidizing agent may be mixed in an amount of 5 to 20 parts by weight, preferably 8 to 12 parts by weight, based on 100 parts by weight of the catecholamine compound. If the oxidizing agent is mixed below 5 parts by weight, the polymerization rate of the catecholamines is not improved as much as desired, and if the oxidizing agent is mixed in excess of 20 parts by weight, the content of the catecholamines is relatively reduced to decrease the content of the catecholamine coating composition The coating is not easy, and the bonding strength with the polymer matrix may be deteriorated.

상기 그라파이트 복합체 제조용 카테콜아민 코팅조성물은 용매를 더 포함하여 구현될 수 있으며, 상기 용매는 상술한 카테콜아민계 화합물, 산화제의 용해 및 물리/화학적 영향이 없는 용매의 경우 제한 없이 사용할 수 있고 일 예로, 순수(DI water)일 수 있다. The catecholamine coating composition for preparing the graphite composite may further comprise a solvent. The solvent may be used without limitation in the case of the catecholamine-based compound, the oxidizing agent, and the solvent having no physical / chemical influence. DI water).

한편, 상기 용매는 그라파이트 및/또는 나노입자 표면의 친수성을 향상시키기 위하여 물 이외에 유기용매를 더 포함한 혼합용액일 수 있다. 본 발명에 따른 카테콜아민 코팅조성물은 상술한 공개특허 대비 저농도의 카테콜아민계 화합물을 포함하고 있기 때문에 그라파이트 복합체에서 카테콜아민층의 과도한 형성을 최소화할 수 있으나, 경우에 따라서 그라파이트 및/또는 나노입자 상에 카테콜아민층의 적절한 형성을 어렵게 할 수 있다. 이에 바람직하게는 유기용매를 통해 친수화 처리된 나노입자가 형성된 그라파이트를 이용하여 카테콜아민층을 형성시킬 수 있고, 이를 통해 그라파이트 및/또는 나노입자 상에 카테콜아민층을 적절히 형성시키기에 보다 용이할 수 있고, 이를 통해 코팅조성물의 처리전 그라파이트 및/또는 나노입자가 형성된 그라파이트에 대해 별도의 친수성 개질을 생략할 수 있는 이점이 있다.On the other hand, the solvent may be a mixed solution containing an organic solvent in addition to water in order to improve the hydrophilicity of the graphite and / or nanoparticle surface. Since the catecholamine coating composition according to the present invention contains a low concentration catecholamine compound as compared with the above-mentioned patent, it is possible to minimize the excessive formation of the catecholamine layer in the graphite composite. However, if the catecholamine coating layer is formed on the graphite and / Can be made difficult to form properly. Preferably, the catecholamine layer can be formed using the graphite on which the nanoparticles hydrophilized through the organic solvent are formed, thereby facilitating proper formation of the catecholamine layer on the graphite and / or nanoparticles , Whereby there is the advantage that a separate hydrophilic modification can be omitted for the graphite and / or the graphite in which the nanoparticles are formed before the treatment of the coating composition.

상기 유기 용매는 알코올, Acetonitrile, 1,4-dioxane, 아세톤, DMF, DMSO, NMP 와 같이, 소수성을 띠는 그라파이트 복합체 표면에서 응집력에 의하여 방울을 형성하지 않고 전체적으로 고르게 코팅될 수 있으며, 상술한 산화제를 잘 녹일 수 있는 공지의 유기 용매의 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 바람직하게는 소수성 표면에서도 응집력에 의하여 방울을 형성하지 않고 전체적으로 퍼지는 알코올인 메탄올을 사용할 수 있다. 이때 상기 메탄올은 상기 혼합용액과 1:1 내지 1:5의 부피로 혼합할 수 있다. The organic solvent may be uniformly coated on the surface of the hydrophobic graphite composite such as alcohol, acetonitrile, 1,4-dioxane, acetone, DMF, DMSO and NMP without forming droplets due to cohesive force. Can be used without limitation in the case of known organic solvents which can be dissolved well. Preferably, methanol, which is an alcohol that spreads entirely without forming droplets due to cohesive force even on a hydrophobic surface, can be used. At this time, the methanol may be mixed with the mixed solution in a volume of 1: 1 to 1: 5.

상술한 카테콜아민 코팅조성물은 후술하는 코팅방법으로 코팅될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.The catecholamine coating composition described above can be coated by a coating method described below, but is not limited thereto.

본 발명에 따른 카테콜아민 코팅조성물은 (1) 상술한 카테콜아민 코팅조성물을 준비하는 단계 및 (2) 상기 카테콜아민 코팅조성물을 중합하여 그라파이트 복합체에 카테콜아민층을 형성하는 단계를 포함하여 코팅된다.The catecholamine coating composition according to the present invention is coated including (1) preparing the catecholamine coating composition described above and (2) polymerizing the catecholamine coating composition to form a catecholamine layer on the graphite composite.

먼저, 상기 (1) 단계는 카테콜아민 코팅조성물을 준비하는 단계이다. 상기 코팅조성물은 카테콜아민계 화합물을 포함하며, 상기 카테콜아민계 화합물은 벤젠 고리의 오쏘(ortho)-그룹으로 하이드록시 그룹 (-OH)을 가지고 파라(para)-그룹으로 다양한 알킬 아민을 가지는 단분자를 의미하는 용어로, 이러한 구조체의 다양한 파생물들로서 도파민 (dopamine), 도파민퀴논 (dopamine-quinone), 알파-메틸도파민 (alpha-methyldopamine), 노르에피네프린 (norepinephrine), 에피네프린(epinephrine), 알파-메틸도파 (alphamethyldopa), 드록시도파 (droxidopa), 인돌아민(indolamine), 세로토닌(serotonin) 또는 5-하이드록시도파민 (5-Hydroxydopamine) 등이 카테콜아민에 포함될 수 있으며, 바람직하게는 도파민 (dopamine)을 사용할 수 있다.First, the step (1) is a step of preparing a catecholamine coating composition. Wherein the coating composition comprises a catecholamine-based compound, wherein the catecholamine-based compound is an ortho-group of benzene rings, a monomolecule having a hydroxy group (-OH) and a variety of alkylamines in a para- The term is used to describe various derivatives of such structures, including dopamine, dopamine-quinone, alpha-methyldopamine, norepinephrine, epinephrine, alpha-methyldopa alpha-methyldopa, droxidopa, indolamine, serotonin or 5-hydroxydopamine may be included in the catecholamine, and preferably dopamine may be used .

상기 카테콜아민계 화합물은 완충액(buffer)에 녹이고 산화제와 혼합하여 혼합용액을 제조할 수 있으며, 상기 산화제는 단독으로 사용되거나 또는 적어도 두 종류 이상이 혼합되어 사용되는 철(Fe3 +), 크롬(Cr6 +), 망간(Mn7 +), 요오드(I7+)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속, 과산화수소 또는 Na2S2O8 일 수 있다.The catecholamine compound may be dissolved in a buffer and mixed with an oxidizing agent to prepare a mixed solution. The oxidizing agent may be used alone or in combination of at least two kinds of iron (Fe 3 + ), chromium (Cr 6 +), manganese (Mn may be 7 +), iodine (I 7+) a metal selected from the group above, with hydrogen peroxide or Na 2 S 2 O 8 made.

일 예에 따라 상기 카테콜아민계 화합물이 도파민인 경우, 상기 혼합용액의 산화제는 상기 도파민 100 중량부에 대하여 5 ~ 20 중량부로 혼합될 수 있다. 만일 산화제가 5 중량부 미만으로 혼합되는 경우, 카테콜아민의 중합속도가 목적하는 만큼 향상되지 않으며, 만일 산화제가 20 중량부를 초과하여 혼합되는 경우, 카테콜아민의 함량이 상대적으로 줄어들어 그라파이트 복합체 제조용 카테콜아민 코팅조성물의 코팅이 용이하지 않으며, 추후 고분자 매트릭스와의 결합력이 저하되는 문제가 발생될 수 있다.According to an example, when the catecholamine compound is dopamine, the oxidizing agent of the mixed solution may be mixed in an amount of 5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the dopamine. If the oxidizing agent is mixed below 5 parts by weight, the polymerization rate of the catecholamines is not improved as much as desired, and if the oxidizing agent is mixed in excess of 20 parts by weight, the content of the catecholamines is relatively reduced to decrease the content of the catecholamine coating composition The coating is not easy, and the bonding strength with the polymer matrix may be deteriorated.

다음 (2) 단계는, 상기 카테콜아민 코팅조성물을 통해 그라파이트 복합체에 카테콜아민층을 형성하는 단계이다.The next step (2) is a step of forming a catecholamine layer on the graphite composite through the catecholamine coating composition.

상기 (2) 단계는 공지의 일반적인 코팅방법을 사용할 수 있으나 바람직하게는 침지 코팅 공정이나 스프레이 코팅 공정을 이용할 수 있다.In the step (2), a known general coating method may be used, but an immersion coating process or a spray coating process may be used.

상기 코팅 공정의 일 예로써, 침지 코팅 공정을 이용하는 경우, 0.1 ~ 6 mmol 의 카테콜아민계 화합물과 산화제가 용해된 조성물에 코팅하고자 하는 그라파이트를 적당량 침지시켜 상온, 대기 상태에서 1~ 4 시간 교반 할 수 있다. 이후, 여과를 통하여 미반응물을 제거하고 Di-water로 세척 후 상온에서 건조하여 카테콜아민층이 형성된그라파이트 복합체를 얻을 수 있다. As an example of the coating process, when an immersion coating process is used, an appropriate amount of graphite to be coated is mixed with 0.1 to 6 mmol of a catecholamine compound and an oxidizer dissolved therein, and the mixture is stirred at room temperature for 1 to 4 hours have. Thereafter, unreacted materials are removed by filtration, washed with Di-water, and then dried at room temperature to obtain a graphite composite having a catecholamine layer.

상기 코팅 공정의 다른 예로써 스프레이 공정을 이용하는 경우, 양쪽에서 분리된 채 유입되는 카테콜아민계 화합물과 산화제가 하나의 라인에서 섞이며, 코팅하고자 하는 그라파이트 복합체 표면에 분사되어 카테콜아민 코팅조성물이 코팅되는 공정으로 설계할 수 있다. 이때, 스프레이에 의하여 인가되는 압력 차에 의하여 각각의 분리된 라인으로부터 카테콜아민계 화합물과 산화제가 하나의 라인에 동시에 유입된 후, 혼합(인-라인 혼합)될 수 있다. 이후 스프레이 출구를 통하여 기재 표면에 분사되어 그라파이트 복합체 제조용 카테콜아민 코팅조성물이 코팅될 수 있다.As another example of the coating process, when a spray process is used, a catecholamine compound and an oxidant, which are separated from each other, are mixed in a single line and sprayed onto the surface of a graphite composite to be coated, Can be designed. At this time, the catecholamine compound and the oxidizing agent can be simultaneously introduced into one line from each of the separated lines by the pressure difference applied by the spray, and then mixed (in-line mixing). And then sprayed onto the substrate surface through a spray outlet to coat the catecholamine coating composition for making the graphite composite.

이때, 상기 (1) 단계와 (2) 단계 사이에는 산소 플라즈마를 이용하여 그라파이트 복합체 표면을 친수성으로 개질하는 단계를 더 포함하여 수행될 수 있다. At this time, the step (1) and the step (2) may further include modifying the surface of the graphite composite to be hydrophilic by using oxygen plasma.

상기 친수성으로 개질하는 단계는 소수성을 가지는 그라파이트 복합체 표면에 상기 카테콜아민 코팅조성물을 전체적으로 균일하게 코팅하기 위해, 그라파이트 복합체 표면을 일시적으로 친수성이 되도록 한 후 상술한 스프레이 코팅 공정을 이용하여 혼합용액을 분사하여 코팅하는 방법이다. 만일 소수성을 띠는 그라파이트 복합체 표면에 친수화 단계를 거치지 않고 코팅 공정을 진행한다면, 그라파이트 표면의 소수 특성으로 인해 상기 조성물이 물방울 형태로 뭉치게 되고, 뭉쳐진 부분에서만 그라파이트 복합체 제조용 카테콜아민 코팅조성물이 코팅되어 전체적으로 균일한 코팅이 되지 않는 문제가 발생될 수 있다. 이에 본 발명은 상기 친수화 단계를 더 포함하여 수행할 수 있기 때문에, 소수성을 띠는 기재 그라파이트 복합체 표면에 친수성 그라파이트 복합체 제조용 카테콜아민 코팅조성물을 균일한 두께로 전체적으로 고르게 코팅할 수 있다. In the step of modifying the hydrophilic property, the surface of the graphite composite is temporarily hydrophilized so as to uniformly coat the catecholamine coating composition on the surface of the graphite composite having hydrophobicity, and then the mixed solution is sprayed using the spray coating process described above Coating method. If the hydrophobic graphite composite surface is subjected to a coating process without the hydrophilization step, the composition becomes cloudy due to the hydrophobic property of the graphite surface, and the catecholamine coating composition for preparing the graphite composite is coated only on the unified portion A problem that a uniform coating can not be obtained as a whole may occur. Therefore, the present invention can further include the hydrophilization step, so that the catecholamine coating composition for preparing a hydrophilic graphite composite can be uniformly and uniformly coated on the surface of the base material graphite composite having hydrophobicity.

다음, 도 1 및 도 2를 참조하면 본 발명은 일 예에 의한 그라파이트 복합체(100)는 그라파이트(10) 상에 나노입자(20)를 포함하여 카테콜아민 코팅조성물을 코팅하여 형성된 카테콜아민층(30)을 구비한다. 또한, 상기 그라파이트 복합체(100)는 상기 카테콜아민층(30) 상에 형성된 고분자층(40)을 더 구비할 수 있다.1 and 2, the graphite composite 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a catecholamine layer 30 formed by coating a catecholamine coating composition including nanoparticles 20 on a graphite 10 Respectively. The graphite composite 100 may further include a polymer layer 40 formed on the catecholine layer 30.

상기 그라파이트(10)의 표면에는 화학반응을 매개할 수 있는 작용기 등이 거의 구비되지 않아서 이종재질 내 그라파이트(10)의 분산성을 향상시킬 수 있는 카테콜아민층(30)을 그라파이트(10) 표면에 구비시키기 용이하지 않다. 이에 따라서 카테콜아민을 그라파이트(10)에 처리해도 실제 그라파이트(10)에 남아 있는 카테콜아민의 양이 매우 적은 문제가 있다. 또한, 이를 해결하기 위해 그라파이트(10)표면에 작용기를 구비시키는 개질 처리를 수행해도 개질된 그라파이트의 표면에 카테콜아민의 양을 증가시키는 것에 한계가 있다. 그러나 나노입자(20)가 표면에 구비된 그라파이트(10)의 경우 카테콜아민이 상기 나노입자 표면상에 용이하게 결합됨에 따라서 그라파이트에 카테콜아민을 목적하는 양만큼 도입시킬 수 있는 이점이 있다.The catecholamine layer 30 capable of improving the dispersibility of the graphite 10 in the heterogeneous material is provided on the surface of the graphite 10 because the surface of the graphite 10 is free of functional groups capable of mediating the chemical reaction It is not easy to give. Accordingly, even when the catecholamine is treated to the graphite 10, the amount of the catecholamine remaining in the graphite 10 is very small. Further, in order to solve this problem, there is a limitation in increasing the amount of catecholamine on the surface of the modified graphite even if the modifying treatment for imparting a functional group to the surface of the graphite 10 is performed. However, in the case of the graphite 10 in which the nanoparticles 20 are provided on the surface, there is an advantage that the catecholamine can be introduced into the graphite by the desired amount as the catecholamine is easily bonded onto the surface of the nanoparticle.

본 발명에서 사용될 수 있는 그라파이트(10)는 당업계에 공지된 다양한 방법을 통해 수득할 수 있다. 예를 들어, 폴리이미드와 같은 열경화성 수지를 두께 25μm 이하의 필름형태로 만들고, 2500℃ 이상의 고온에서 흑연화하여 단결정 상태의 그라파이트(10)를 제조하거나, 메탄과 같은 탄화수소를 고온에서 열분해하여 화학증기증착법(CVD)으로 고배향의 그라파이트(10)를 얻는 방법이 있다The graphite 10 which can be used in the present invention can be obtained through various methods known in the art. For example, a thermosetting resin such as polyimide is formed into a film having a thickness of 25 占 퐉 or less and graphitized at a high temperature of 2500 占 폚 or higher to produce a monocrystalline graphite 10, or a hydrocarbon such as methane is pyrolyzed at a high temperature, There is a method of obtaining a highly oriented graphite 10 by CVD (Chemical Vapor Deposition)

본 발명에서 사용되는 상기 나노입자(20)는 상온에서 고체로 존재하는 금속 또는 비금속 물질일 수 있는데, 예를 들어, 원소주기율표상의 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 란타늄족, 악티늄족, 전이금속, 전이후금속, 준금속류 등으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는 금속 물질로서, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 란타늄족, 악타늄족 또는 전이금속이다. 일예로, 상기 나노입자(20)는 Ni, Si, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Sn, In,Pt, Au, Mg 및 이들의 조합 등에서 선택될 수 있으며, Cu, Ni 또는 Si인 것이 더욱 바람직하다. The nanoparticles 20 used in the present invention may be a metal or a nonmetal substance existing in a solid state at room temperature. For example, the nanoparticles 20 may be an alkali metal, an alkaline earth metal, a lanthanum group, an actinide group, Metals, semi-metals, and the like. Preferably, the metal material is an alkali metal, an alkaline earth metal, a lanthanum group, an actinium group, or a transition metal. For example, the nanoparticles 20 may be selected from Ni, Si, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Sn, In, Pt, Au, Mg, Is more preferable.

또한, 상기 나노입자(20)는 평균입경이 10 ~ 500㎚, 바람직하게는 10 ~ 100 ㎚일 수 있다. 또한, 상기 나노입자(20)는 바람직하게는 결정화된 입자상태로, 낱개의 그라파이트(10) 전체 표면적에 대해 10 ~ 70% 면적, 보다 바람직하게는 30 ~ 70%의 면적을 차지하도록 구비될 수 있다. 또한, 상기 나노입자(20)는 그라파이트 복합체(100) 전체 중량에 대해 5 ~ 70중량%, 바람직하게는 20 ~ 50중량%로 구비될 수 있다. 이때, 상기 나노입자(20)는 그라파이트(10)와 화학결합을 이룸으로써 더욱 강한 결합력을 발현할 수 있다. The nanoparticles 20 may have an average particle diameter of 10 to 500 nm, preferably 10 to 100 nm. In addition, the nanoparticles 20 may be provided in an amount of 10 to 70% area, more preferably 30 to 70% of the entire surface area of the individual graphite 10, have. The nanoparticles 20 may be present in an amount of 5 to 70% by weight, preferably 20 to 50% by weight based on the total weight of the graphite composite 100. At this time, the nanoparticles 20 are chemically bonded to the graphite 10 to exhibit stronger binding force.

상기 고분자층(40)을 이루는 고분자는 그 종류에 있어서 특별히 한정된 것은 아니나, 열경화성 수지, 열가소성 수지 및 고무(rubber)로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있으며, 상기 열경화성 수지는 그 종류에 있어 특별히 한정된 것은 아니나, 에폭시계, 우레탄계, 에스테르계, 폴리이미드계 수지 등, 및 이들의 혼합물일 수 있으며, 상기 열가소성 수지 역시 그 종류에 있어 특별히 한정된 것은 아니나, 폴리카보네이트계, 폴리스티렌계, 폴리술폰계, 폴리염화비닐계, 폴리에테르계, 폴리아크릴레이트계, 폴리에스테르계, 폴리아미드계, 셀룰로오스계, 폴리올레핀계, 폴리프로필렌계, 폴리케톤계, 폴리페닐계, 액정고분자계 수지 및 이들의 혼합물일 수 있다. 고무(rubber)는 천연고무를 포함하는 고무탄성체 및 이의 유사물질을 모두 포함한다.The polymer constituting the polymer layer 40 may be selected from the group consisting of a thermosetting resin, a thermoplastic resin, and a rubber, though the kind of the polymer is not particularly limited. The thermosetting resin is not particularly limited in its kind Based resin, an epoxy-based resin, an urethane-based resin, an ester-based resin, a polyimide-based resin, and mixtures thereof. The thermoplastic resin is not particularly limited as long as it is a polycarbonate, polystyrene, polysulfone, Based resin, a polyether-based resin, a polyether-based resin, a polyether-based resin, a polyacrylate resin, a polyester resin, a polyamide resin, a cellulose resin, a polyolefin resin, a polypropylene resin, a polyketone resin, The rubber includes all of rubber elastomers including natural rubber and the like.

상기 그라파이트 복합체(100)는 표면이 고분자층(40)을 형성하고 있기 때문에, 그라파이트 자체의 저분산성 및 뭉침 현상뿐만 아니라 카테콜아민층(30) 자체의 고점착능에 의한 뭉침현상도 일어나지 않으므로 고분자 매트릭스 내에서 균일한 분산을 이루므로, 우수한 전기적, 열적 특성을 가지는 복합재료(composite)를 만드는데 유용하게 사용될 수 있다.Since the surface of the graphite composite 100 forms the polymer layer 40, not only the low dispersibility and aggregation phenomenon of the graphite itself, but also the aggregation due to the high adhesive property of the catecholamine layer 30 itself does not occur, Since the dispersion is uniform, it can be usefully used to make a composite having excellent electrical and thermal properties.

또한, 본 발명은 상기 카테콜아민층(30) 을 포함하는 그라파이트 복합체(100)를 고분자 매트릭스 내에서 분산시켜 그라파이트-고분자 복합재료를 구현한다.In addition, the present invention implements a graphite-polymer composite material by dispersing the graphite composite 100 including the catecholamine layer 30 in a polymer matrix.

이 때, 고분자층(40)에 사용되는 고분자와 상기 고분자 매트릭스에 사용되는 고분자는 서로 간 반응성 및 조화성이 있다면 그 종류에는 큰 제한이 없지만, 바람직하게는 복합재료에 사용되는 고분자 매트릭스의 종류와 본 발명의 고분자층(40)을 형성하고 있는 고분자의 종류가 동일 유사한 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는 동일한 종류의 고분자를 사용한다. 고분자에 대한 구체적인 설명은 앞서 기재한 내용을 참조할 수 있다.At this time, if the polymer used for the polymer layer 40 and the polymer used for the polymer matrix have mutual reactivity and coordination with each other, there is no particular limitation on their kind, but preferably, the kind of the polymer matrix used for the composite material, It is preferable that the kinds of the polymers forming the polymer layer 40 of the invention are the same. Most preferably, the same type of polymer is used. For a detailed description of the polymer, reference may be had to the description given above.

상기 복합재료(composite)는 그라파이트 복합체(100)가 매우 균질하게 분산되어 있는 바, 그라파이트의 우수한 특성을 그대로 활용할 수 있다.Since the graphite composite 100 is extremely uniformly dispersed in the composite, the excellent characteristics of the graphite can be utilized as it is.

일반적으로 상기 그라파이트(10)는 상온에서 약 200,000 cm2/V의 전하이동도를 가지기 때문에 고분자 매트릭스 안에서 균일하게 분산된 그라파이트(10)는 고분자 매트릭스와 결합하여 고전류 밀도를 가지게 하여 높은 전기전도도를 나타낸다. 또한 전도성의 고분자 매트릭스 이외에 절연성의 고분자 매트릭스 안에 그라파이트(10)를 분산시켜 복합재료를 제조할 경우 분산된 그라파이트(10)는 전자가 이동할 수 있는 전도성 채널을 형성시켜 절연체의 그라파이트-고분자 복합재료가 전기전도성을 띠게 한다. 또한, 그라파이트(10)는 우수한 기계적 물성을 나타내므로, 그라파이트(10)가 고분자 매트릭스에 첨가될 경우 원하는 기계적 물성값을 가지기 위해 복합재료 성형품의 두께를 증가시킬 필요가 없기 때문에 부품, 소재의 두께를 줄여 경량화를 가능하게 할 수 있어 초경량/고강도 소재용도로 활용될 수 있다. 또한, 그라파이트(10)는 안정된 탄소원자 간의 이중결합으로 열적으로 매우 안정된 구조를 가지며, 고분자 매트릭스에 첨가시 적은 함량만으로도 그라파이트-고분자 복합재료의 유리전이온도(Tg) 및 분해온도를 향상시킬 수 있다. 그리고, 그라파이트(10)의 높은 열전도도(5000 W/(mㆍK)) 특성 때문에 그라파이트(10) 기반의 복합체를 고분자 매트릭스에 충전시켜 복합재료를 제조하면 제조된 복합체의 열전도도도 크게 향상시킬 수 있다.Generally, since the graphite 10 has a charge mobility of about 200,000 cm 2 / V at room temperature, the graphite 10 uniformly dispersed in the polymer matrix exhibits a high electric conductivity by bonding with the polymer matrix to have a high current density . In addition, when the composite material is produced by dispersing graphite (10) in an insulating polymer matrix in addition to a conductive polymer matrix, the dispersed graphite (10) forms a conductive channel through which electrons can move so that the graphite- Conduct conductivity. Further, since the graphite 10 exhibits excellent mechanical properties, it is not necessary to increase the thickness of the composite molded article in order to have a desired mechanical property value when the graphite 10 is added to the polymer matrix, Light weight can be made possible and can be utilized for an ultra light / high strength material application. Further, the graphite 10 has a thermally highly stable structure with a stable double bond between carbon atoms, and when added to a polymer matrix, the glass transition temperature (Tg) and decomposition temperature of the graphite-polymer composite material can be improved with only a small amount . In addition, since the composite material based on the graphite 10 is filled in the polymer matrix due to the high thermal conductivity (5000 W / (mK)) of the graphite 10, the thermal conductivity of the composite material can be greatly improved .

흑연은 상온에서 적층면 방향으로는 -1.5×10-6/℃의 열팽창계수 값을 가지며, 축 방향으로는 2.7×10-5/℃의 열팽창계수 값을 가진다. 이와 같은 열팽창계수 값은 순수한 고분자와 비교하여 매우 낮은 값이기 때문에 고분자수지에 그라파이트 복합체를 분산시켜 복합재료화 하는 경우, 고분자 수지가 급격하게 팽창하는 현상을 완화시켜 제조된 복합재료가 치수안정성을 가질 수 있다. 이는 고분자 성형품 제조시 매우 중요한 고려 사항으로써, 특히 고분자가 용융되어 몰드에 주입된 후 성형품을 냉각하는 공정에서 급격한 수축현상이 방지되어 균일한 치수의 고분자 성형품을 제작할 수 있는 이점이 있다. The graphite has a coefficient of thermal expansion of -1.5 × 10 -6 / ° C. at room temperature and a coefficient of thermal expansion of 2.7 × 10 -5 / ° C. in the axial direction. Since such a thermal expansion coefficient value is very low as compared with that of a pure polymer, when the graphite composite is dispersed in a polymer resin to make a composite material, the composite material produced by relaxing the phenomenon that the polymer resin rapidly expands has dimensional stability . This is a very important consideration in the production of polymer molded articles. Especially, in the process of cooling the molded product after the polymer is melted and injected into the mold, a rapid shrinkage phenomenon is prevented, and a polymer molded article having uniform dimensions can be produced.

상술한 특성으로 인해 상기 그라파이트를 포함하는 그라파이트-고분자 복합재료는 전자기기 부품 및 에너지 저장 매체, 유기태양전지, 방열 소재, 필름 포장재 및 생체모방 응용소자 등의 다양한 산업분야에서 이용될 수 있다.The graphite-polymer composite material including the graphite can be used in various industrial fields such as electronic device parts, energy storage media, organic solar cells, heat radiation materials, film packaging materials and biomimetic application devices.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (9)

그라파이트 상에 형성된 나노입자 및 상기 나노입자를 포함하여 피복된 카테콜아민층을 포함하는 그라파이트 복합체에 상기 카테콜아민층을 형성시키는 카테콜아민 코팅조성물에 있어서,
카테콜아민계 화합물 및 산화제 포함하고,
상기 카테콜아민계 화합물이 0.1 ~ 6 mM로 포함되는 카테콜아민 코팅조성물.
A catecholamine coating composition for forming the catecholamine layer on a graphite composite comprising nanoparticles formed on graphite and a layer of catecholamine coated with nanoparticles,
A catechol amine compound and an oxidizing agent,
Wherein the catecholamine compound is contained in an amount of 0.1 to 6 mM.
제1항에 있어서,
상기 카테콜아민(Catecholamine)계 화합물은 도파민(dopamine), 도파민퀴논 (dopamine-quinone), 알파-메틸도파민(alpha-methyldopamine), 노르에피네프린 (norepinephrine), 에피네프린(epinephrine), 알파-메틸도파(alphamethyldopa), 드록시도파 (droxidopa), 인돌아민, 세로토닌 및 5-하이드록시도파민(5-Hydroxydopamine)으로 이루어진 군에서 선택되는 카테콜아민 코팅조성물.
The method according to claim 1,
The catecholamine compound may be selected from the group consisting of dopamine, dopamine-quinone, alpha-methyldopamine, norepinephrine, epinephrine, alphamethyldopa, A catecholamine coating composition selected from the group consisting of droxidopa, indole amines, serotonin and 5-hydroxydopamine.
제1항에 있어서,
상기 산화제는 철(Fe3 +), 크롬(Cr6 +), 망간(Mn7 +), 요오드(I7+)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속, 과산화수소 또는 Na2S2O8 중 어느 하나 이상인 카테콜아민 코팅조성물.
The method according to claim 1,
The oxidizing agent is iron (Fe + 3), chromium (Cr + 6), manganese (Mn + 7), iodine (I 7+) a metal selected from the group consisting in hydrogen peroxide, or Na 2 S 2 O 8 any one of the Lt; / RTI >
제1항에 있어서,
상기 카테콜아민 코팅조성물은 유기 용매를 더 포함하고,
상기 유기 용매는 알코올, 아세토나이트릴(Acetonitrile), 1,4-디옥산(1,4-dioxane), 아세톤, 디메틸포름아마이드(DMF), 디메틸설폭사이드(DMSO) 및 N-메틸피롤리돈(NMP)으로 이루어진 군에서 선택되는 카테콜아민 코팅조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the catecholamine coating composition further comprises an organic solvent,
The organic solvent is selected from the group consisting of alcohols, acetonitrile, 1,4-dioxane, acetone, dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO) NMP). ≪ / RTI >
제1항에 있어서,
상기 산화제는 상기 카테콜아민계 화합물 100 중량부에 대하여 5 ~ 20 중량부로 혼합되는 카테콜아민 코팅조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the oxidizing agent is mixed in an amount of 5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the catecholamine compound.
(1) 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 카테콜아민 코팅조성물을 준비하는 단계; 및
(2) 상기 카테콜아민 코팅조성물을 통해 그라파이트 복합체에 카테콜아민층을 형성하는 단계;를 포함하는 카테콜아민 코팅조성물의 코팅방법.
(1) preparing a catecholamine coating composition according to any one of claims 1 to 5; And
(2) forming a catecholamine layer on the graphite composite through the catecholamine coating composition.
제6항에 있어서 상기 (1) 단계 및 (2) 단계 사이에,
산소 플라즈마를 이용하여 그라파이트 복합체 표면을 친수성으로 개질하는 단계를 더 포함하여 수행되는 카테콜아민 코팅조성물의 코팅방법.
7. The method of claim 6, further comprising, between steps (1) and (2)
A method of coating a catecholamine coating composition, which further comprises modifying the graphite composite surface to hydrophilicity using oxygen plasma.
그라파이트 상에 형성된 나노입자 및 상기 나노입자를 포함하여 피복된 카테콜아민층을 포함하는 그라파이트 복합체에 있어서,
상기 카테콜아민층은 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 카테콜아민 조성물로 형성된 그라파이트 복합체.
A graphite composite comprising nanoparticles formed on graphite and a layer of catecholamine coated with nanoparticles,
Wherein the catecholamine layer is formed from the catecholamine composition according to any one of claims 1 to 5.
제8항에 따른 그라파이트 복합체가 고분자 매트릭스 내에 분산된 그라파이트-고분자 복합재료.A graphite-polymer composite according to claim 8, wherein the graphite composite is dispersed in a polymer matrix.
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