KR20190001045A - 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 이용한 탄소종이의 제조방법 - Google Patents

카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 이용한 탄소종이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 이용한 탄소종이의 제조방법은 (ⅰ) 탄소섬유 단섬유, 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유 및 첨가제를 용매에 분산시켜 분산액을 제조하는 공정; (ⅱ) 습식초지기를 이용하여 상기 분산액내 탄소섬유 단섬유와 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 시트(Sheet) 형태로 성형하는 공정; (ⅲ) 성형된 상기 시트(Sheet)를 탈수 및 건조한 다음, 페놀수지 용액을 함침시켜 경화시키는 공정; 및 (ⅳ) 경화된 상기 시트(Sheet)를 열처리하여 상기 시트(Sheet)내 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 탄화시키는 공정;을 포함한다.
본 발명에서는 상기 분산액을 조성할 때 결합제 섬유로서 종래 유기섬유 대신에 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 사용하기 때문에 제조된 탄소종이의 전기전도성이 우수하다. 그로 인해 본 발명은 전도성 향상을 위해 종래 탄소섬유에 전도성 물질이 함유된 불소수지를 코팅하는 공정을 생략할 수 있어서 제조공정이 간소화된다.
아울러, 본 발명으로 제조한 탄소종이는 전기전도성이 우수함과 동시에 밀도, 평활성, 광택, 기계적 강도 및 치수안정성도 연료전지 가스확산층용 소재 등으로 우수하기 때문에 유용하다.

Description

카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 이용한 탄소종이의 제조방법{Method of manufacturing carbon paper using cabon nano tube containing polyacrylonitrile short fiber}
본 발명은 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 이용한 탄소종이의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 탄소종이의 제조공정을 간소화할 수 있고, 제조된 탄소종이의 전기전도성, 기계적강도, 평활성 및 광택 등을 크게 향상시킬 수 있는 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 이용한 탄소종이의 제조방법에 관한 것이다.
연료전지 가스확산층용 소재의 경우에는 연료전지의 특수한 내부환경에 접합하도록 우수한 전기전도성, 기계적 물성 및 내부식성이 요구된다.
연료전지 가스확산층용 소재로는 탄소종이 또는 탄소섬유 직물이 널리 사용되고 있으나, 탄소섬유 직물은 압축성능, 탄성, 유연성이 우수하나 연료전지 내에서 뒤틀려서 수축되기 쉬운 문제가 있었고, 탄소종이는 부서지기 쉽고 제조공정 중 손상이 잘되는 단점이 있었다.
탄소종이를 제조하는 종래방법 일례로는 단섬유 형태의 탄소섬유, 계면활성제 소포제, 바인더 및 점제를 용매인 물에 분산시켜 분산액을 제조한 다음, 습식 초지기를 이용하여 상기 분산액내 탄소섬유 단섬유를 시트(Sheet) 형태로 성형한 다음, 성형된 상기 시트(Sheet)를 탈수 및 건조한 다음 페놀수지 용액을 함침시킨 후 경화시켜 탄소섬유를 제조하였다. 그러나 상기 종래방법은 분산액의 용매인 물속에 탄소섬유 단섬유가 잘 분산되지 않고 탄소섬유 단섬유 상호간의 결합성도 떨어져 탄소종이 제조공정 중 탄소종이가 쉽게 손상되는 문제가 있었다.
탄소종이를 제조하는 또 다른 종래방법 일례로는 상기와 같이 습식초지법으로 탄소종이를 제조할 때 분산액 제조시 결합제 역할을 하는 유기섬유를 탄소섬유 단섬유와 함께 용매에 분산시켜 탄소종이를 제조하였으나, 이 경우 탄소섬유 단섬유를 상호간의 결합성은 개선되지만 상기 유기섬유로 인해 탄소종이의 탄화 수율이 낮아져 제조된 탄소종이의 전기전도성이 떨어지는 문제가 있었다.
탄소종이를 제조하는 또 다른 종래방법 일례로는 상기와 같이 습식초지법으로 탄소종이를 제조할 때 분산액 제조시 결합제 역할을 하는 유기섬유를 탄소섬유 단섬유와 함께 용매에 분산시켜 탄소종이를 제조한 다음, 상기 탄소종이를 표면에 카본블랙 또는 탄소나노튜브 등의 전도성 물질 첨가된 불소수지를 코팅하여 최종제품인 탄소종이를 제조하였으나, 상기 종래기술은 유기섬유 사용으로 인한 탄소종이의 전기전도성을 보완해 줄 수는 있지만, 불소수지 코팅공정을 추가로 실시해야하기 때문에 탄소종이의 제조공정이 복잡해 지는 문제가 있었다.
탄소종이를 제조하는 또 다른 종래방법으로서 일본 공개특허 2007-273466호에서는 습식초지법으로 탄소종이를 제조할 때 종래 결합제 역할을 하는 페놀수지 대신에 아크릴 펄프 섬유를 결합제 재료로 사용한 후, 제조된 탄소종이 내에 있는 상기 아크릴 펄프 섬유를 탄화시켜 최종제품인 탄소종이를 제조하였으나, 상기 종래방법은 탄소섬유내 아크릴 펄프섬유를 탄화시켜 주기 때문에 탄소종이의 전기전도성이 아크릴 펄프 섬유로 인해 저하되는 것을 어느 정도까지는 방지할 수 있으나, 연료전지 가스확산층용 재료인 탄소종이에 요구되는 전기전도성 수준을 충족시켜줄 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명의 과제는 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 이용하여 탄소종이의 제조공정을 간소화할 수 있고, 탄소종이의 전기전도성, 기계적 강도, 평활성 및 광택을 향상시킬 수 있는 탄소종이의 제조방법을 제공하는 것이다.
이와 같은 과제를 달성하기 위해서 본 발명에서는 탄소섬유 단섬유를 포함하는 분산액을 사용하여 습식초지법으로 탄소종이를 제조할 때, 상기 분산액 내에 결합제 섬유로서 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 투입하여 시트(Sheet) 형태화 시킨다음, 상기 시트(Sheet) 내에 위치하는 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 탄화시켜 주는 방법으로 탄소종이를 제조한다.
구체적으로, 본 발명에서는 (ⅰ) 탄소섬유 단섬유, 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유 및 첨가제를 용매에 분산시켜 분산액을 제조하는 공정; (ⅱ) 습식초지기를 이용하여 상기 분산액내 탄소섬유 단섬유와 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 시트(Sheet) 형태로 성형하는 공정; (ⅲ) 성형된 상기 시트(Sheet)를 탈수 및 건조한 다음, 페놀수지 용액을 함침시켜 경화시키는 공정; 및 (ⅳ) 경화된 상기 시트(Sheet)를 열처리하여 상기 시트(Sheet)내 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 탄화시키는 공정들을 차례로 거쳐 탄소종이를 제조한다.
본 발명에서는 상기 분산액을 조성할 때 결합제 섬유로서 종래 유기섬유 대신에 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 사용하기 때문에 제조된 탄소종이의 전기전도성이 우수하다. 그로 인해 본 발명은 전도성 향상을 위해 종래 탄소섬유에 전도성 물질이 함유된 불소수지를 코팅하는 공정을 생략할 수 있어서 제조공정이 간소화된다.
아울러, 본 발명으로 제조한 탄소종이는 전기전도성이 우수함과 동시에 밀도, 평활성, 광택, 기계적 강도 및 치수안정성도 연료전지 가스확산층용 소재 등으로 우수하기 때문에 유용하다.
본 발명에 따른 카본나노투브 함유 폴리아크릴로니트릴계 탄소종이의 제조방법은 (ⅰ) 탄소섬유 단섬유, 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유 및 첨가제를 용매에 분산시켜 분산액을 제조하는 공정; (ⅱ) 습식초지기를 이용하여 상기 분산액내 탄소섬유 단섬유와 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 시트(Sheet) 형태로 성형하는 공정; (ⅲ) 성형된 상기 시트(Sheet)를 탈수 및 건조한 다음, 페놀수지 용액을 함침시켜 경화시키는 공정; 및 (ⅳ) 경화된 상기 시트(Sheet)를 열처리하여 상기 시트(Sheet)내 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 탄화시키는 공정;을 포함한다.
본 발명의 구현일례를 구체적으로 살펴보면, 먼저 탄소섬유 단섬유, 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유 및 첨가제를 용매에 분산시켜 분산액을 제조한다.
상기 분산액내 첨가물은 계면활성제, 소포제, 바인더 및 점제로 구성한다.
상기 용매로는 물을 사용하고, 상기 계면활성제로는 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제 및 이들 중에서 선택된 2종 이상의 혼합물을 사용한다. 탄소섬유 단섬유 100중량부 대비 계면활성제 1~10중량부, 소포제 1~10중량부 및 점제 1~10중량부를 용매인 물에 분산시켜 준다.
상기 탄소 단섬유의 길이는 3~12㎜로 하고, 카본나노튜브 함유 폴리아크릴계 단섬유의 길이는 3㎜ 이하로 하는 것이 섬유 엉킴을 방지하는데 바람직하다.
상기 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유는 디메틸설폭사이드 등의 용매에 폴리아크릴로니트릴계 공중합체가 용해되어 있는 중합용매에 카본나노튜브를 첨가, 분산시켜 방사용액(방사도프)를 제조한 다음, 상기 방사용액을 습식방사하여 제조한다.
다시 말해, 상기 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유는 탄소나노튜브가 첨가, 분산되어 있는 폴리아크릴로니트릴계 섬유 제조용 방사도프를 방사, 연신 및 건조하여 제조할 수 있다.
상기 분산액내 카본나노튜브의 함량은 분산액내 탄소섬유 단섬유 100중량부 대비 10~50중량부인 것이 제조된 탄소종이의 전기전도성, 치수안정성 및 기계적 강도를 개선하는데 바람직하다.
다음으로는, 습식초지기를 이용하여 상기 분산액내 탄소섬유 단섬유와 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 시트(Sheet) 형태로 성형한다.
다음으로는, 성형된 상기 시트(Sheet)를 탈수 및 건조한 다음, 페놀수지 용액을 함침시켜 경화시킨 다음 경화된 상기 시트(Sheet)를 열처리하여 상기 시트(Sheet)내 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 탄화시켜 본 발명에 따른 탄소종이를 제조한다.
상기 페놀수지 용액으로는 물에 페놀수지 20중량%를 용해시킨 용액 등을 사용할 수 있다.
본 발명에서는 상기 분산액을 조성할 때 결합제 섬유로서 종래 유기섬유 대신에 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 사용하기 때문에 제조된 탄소종이의 전기전도성이 우수하다. 그로 인해 본 발명은 전도성 향상을 위해 종래 탄소섬유에 전도성 물질이 함유된 불소수지를 코팅하는 공정을 생략할 수 있어서 제조공정이 간소화된다.
아울러, 본 발명으로 제조한 탄소종이는 전기전도성이 우수함과 동시에 밀도, 평활성, 광택, 기계적 강도 및 치수안정성도 연료전지 가스확산층용 소재 등으로 우수하기 때문에 유용하다.
이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 보호범위는 하기 실시예만으로 한정되게 해석 되어서는 안된다.
실시예 1
아크릴로니트릴 95몰%, 메타크릴산 3몰% 및 이타콘산 2몰%로 되는 공중합체를 디메틸 설폭사이드를 용매로 하는 용액 중합법에 의하여 중합하고, 여기에 암모니아를 이타콘산과 동량으로 첨가하여 중화하여, 암모늄 염 형태의 폴리아크릴로니트릴계 공중합체를 제조하여 공중합체 성분의 함유율이 18중량%인 중합 원액을 얻었다. 상기 중합 원액에 카본나노튜브 0.5중량%를 첨가, 분산시켜 방사원액을 제조하였다. 이 방사 원액을 방사구금(온도 45℃, 직경 0.08㎜, 구멍수 6,000개의 구금을 2개 사용)을 통해 방사하고, 45℃로 제어되는 40% 디메틸설폭사이드의 수용액으로 되는 응고욕에 도입하여 필라멘트 개수가 12,000개인 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 미연신 필라멘트를 제조하였다.
다음으로, 상기 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 미연신 필라멘트를 수세한 후, 80℃의 열수에서 5배 연신한 후 망상의 변성 실리콘계 실리콘 유제를 부여하여 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 1차연신(중간연신) 필라멘트를 제조하였다.
다음으로, 상기 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 1차연신(중간연신) 필라멘트롤 가열로울러 사이로 통과시키면서 1차 건조한 다음, 3kg/㎠·℃ 스팀 중에서 전체연신 배율이 10배가 되도록 핫 스팀 연신한 후 180℃의 온도에서 30초 동안 2차 건조하여 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 섬유를 제조하였다.
다음으로, 길이가 8㎜인 탄소섬유 단섬유, 상기와 같이 제조되어 길이가 2㎜인 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유, 양이온성 계면활성제, 소포제 및 점제를 용매인 물에 분산시켜 분산액을 제조하였다.
이때, 탄소섬유 단섬유 100중량부 대비 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유 10중량부, 음이온성 계면활성제 5중량부, 소포제 5중량부 및 점제 5중량부를 용매인 물에 분산시켰다.
다음으로, 습식초지기를 이용하여 상기 분산액내 탄소섬유 단섬유와 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 시트(Sheet) 형태로 성형하였다.
다음으로, 성형된 시트(Sheet)를 압착탈수 후 110℃의 가열프레스로 압착 건조한 다음, 물에 페놀수지 20중량% 용해되어 있는 페놀수지 용액을 함침시킨 후 가열프레스로 압착한 상태로 경화시켰다.
다음으로, 상기와 같이 경화 처리된 시트(Sheet)를 220℃의 온도에서 열처리하여 상기 시트(Sheet)내 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴 단섬유를 탄화시켜 밀도가 0.140g/㎤이고 두께가 0.213㎛인 탄소종이를 제조하였다.
제조된 탄소종이의 전기저항 및 인장강도를 측정한 결과는 표 1과 같았다.
실시예 2
아크릴로니트릴 95몰%, 메타크릴산 3몰% 및 이타콘산 2몰%로 되는 공중합체를 디메틸 설폭사이드를 용매로 하는 용액 중합법에 의하여 중합하고, 여기에 암모니아를 이타콘산과 동량으로 첨가하여 중화하여, 암모늄 염 형태의 폴리아크릴로니트릴계 공중합체를 제조하여 공중합체 성분의 함유율이 18중량%인 중합 원액을 얻었다. 상기 중합 원액에 카본나노튜브 0.5중량%를 첨가, 분산시켜 방사원액을 제조하였다. 이 방사 원액을 방사구금(온도 45℃, 직경 0.08㎜, 구멍수 6,000개의 구금을 2개 사용)을 통해 방사하고, 45℃로 제어되는 40% 디메틸설폭사이드의 수용액으로 되는 응고욕에 도입하여 필라멘트 개수가 12,000개인 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 미연신 필라멘트를 제조하였다.
다음으로, 상기 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 미연신 필라멘트를 수세한 후, 80℃의 열수에서 5배 연신한 후 망상의 변성 실리콘계 실리콘 유제를 부여하여 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 1차연신(중간연신) 필라멘트를 제조하였다.
다음으로, 상기 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 1차연신(중간연신) 필라멘트롤 가열로울러 사이로 통과시키면서 1차 건조한 다음, 3kg/㎠·℃ 스팀 중에서 전체연신 배율이 10배가 되도록 핫 스팀 연신한 후 180℃의 온도에서 30초 동안 2차 건조하여 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 섬유를 제조하였다.
다음으로, 길이가 8㎜인 탄소섬유 단섬유, 상기와 같이 제조되어 길이가 2㎜인 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유, 양이온성 계면활성제, 소포제 및 점제를 용매인 물에 분산시켜 분산액을 제조하였다.
이때, 탄소섬유 단섬유 100중량부 대비 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유 30중량부, 음이온성 계면활성제 5중량부, 소포제 5중량부 및 점제 5중량부를 용매인 물에 분산시켰다.
다음으로, 습식초지기를 이용하여 상기 분산액내 탄소섬유 단섬유와 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 시트(Sheet) 형태로 성형하였다.
다음으로, 성형된 시트(Sheet)를 압착탈수 후 110℃의 가열프레스로 압착 건조한 다음, 물에 페놀수지 20중량% 용해되어 있는 페놀수지 용액을 함침시킨 후 가열프레스로 압착한 상태로 경화시켰다.
다음으로, 상기와 같이 경화 처리된 시트(Sheet)를 220℃의 온도에서 열처리하여 상기 시트(Sheet)내 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴 단섬유를 탄화시켜 밀도가 0.145g/㎤이고 두께가 0.207㎛인 탄소종이를 제조하였다.
제조된 탄소종이의 전기저항 및 인장강도를 측정한 결과는 표 1과 같았다.
실시예 3
아크릴로니트릴 95몰%, 메타크릴산 3몰% 및 이타콘산 2몰%로 되는 공중합체를 디메틸 설폭사이드를 용매로 하는 용액 중합법에 의하여 중합하고, 여기에 암모니아를 이타콘산과 동량으로 첨가하여 중화하여, 암모늄 염 형태의 폴리아크릴로니트릴계 공중합체를 제조하여 공중합체 성분의 함유율이 18중량%인 중합 원액을 얻었다. 상기 중합 원액에 카본나노튜브 0.5중량%를 첨가, 분산시켜 방사원액을 제조하였다. 이 방사 원액을 방사구금(온도 45℃, 직경 0.08㎜, 구멍수 6,000개의 구금을 2개 사용)을 통해 방사하고, 45℃로 제어되는 40% 디메틸설폭사이드의 수용액으로 되는 응고욕에 도입하여 필라멘트 개수가 12,000개인 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 미연신 필라멘트를 제조하였다.
다음으로, 상기 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 미연신 필라멘트를 수세한 후, 80℃의 열수에서 5배 연신한 후 망상의 변성 실리콘계 실리콘 유제를 부여하여 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 1차연신(중간연신) 필라멘트를 제조하였다.
다음으로, 상기 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 1차연신(중간연신) 필라멘트롤 가열로울러 사이로 통과시키면서 1차 건조한 다음, 3kg/㎠·℃ 스팀 중에서 전체연신 배율이 10배가 되도록 핫 스팀 연신한 후 180℃의 온도에서 30초 동안 2차 건조하여 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 섬유를 제조하였다.
다음으로, 길이가 8㎜인 탄소섬유 단섬유, 상기와 같이 제조되어 길이가 2㎜인 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유, 양이온성 계면활성제, 소포제 및 점제를 용매인 물에 분산시켜 분산액을 제조하였다.
이때, 탄소섬유 단섬유 100중량부 대비 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유 50중량부, 음이온성 계면활성제 5중량부, 소포제 5중량부 및 점제 5중량부를 용매인 물에 분산시켰다.
다음으로, 습식초지기를 이용하여 상기 분산액내 탄소섬유 단섬유와 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 시트(Sheet) 형태로 성형하였다.
다음으로, 성형된 시트(Sheet)를 압착탈수 후 110℃의 가열프레스로 압착 건조한 다음, 물에 페놀수지 20중량% 용해되어 있는 페놀수지 용액을 함침시킨 후 가열프레스로 압착한 상태로 경화시켰다.
다음으로, 상기와 같이 경화 처리된 시트(Sheet)를 220℃의 온도에서 열처리하여 상기 시트(Sheet)내 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴 단섬유를 탄화시켜 밀도가 0.151g/㎤이고 두께가 0.198㎛인 탄소종이를 제조하였다.
제조된 탄소종이의 전기저항 및 인장강도를 측정한 결과는 표 1과 같았다.
비교실시예 1
길이가 8㎜인 탄소섬유 단섬유, 양이온성 계면활성제, 소포제, 섬유상 폴리비닐알코올(바인더) 및 점제를 용매인 물에 분산시켜 분산액을 제조하였다.
이때, 탄소섬유 단섬유 100중량부 대비 양이온성 계면활성제 5중량부, 소포제 3중량부, 섬유상 폴리비닐알코올(바인더) 5중량부 및 점제 3중량부를 용매인 물에 분산시켰다.
다음으로, 습식초지기를 이용하여 상기 분산액내 탄소섬유 단섬유와 섬유상 폴리비닐알코올(바인더)를 시트(Sheet) 형태로 성형하였다.
다음으로, 성형된 시트(Sheet)를 압착탈수 후 110℃의 가열프레스로 압착 건조한 다음, 물에 페놀수지 20중량% 용해되어 있는 페놀수지 용액을 함침시킨 후 가열프레스로 압착한 상태로 경화시켜 밀도가 0.128g/㎤이고 두께가 0.233㎛인 탄소종이를 탄소종이를 제조하였다.
제조된 탄소종이의 전기저항 및 인장강도를 측정한 결과는 표 1과 같았다.
탄소종이의 전기저항 측정결과
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교실시예 1
전기저항
(Ω/sq)		 15.3 14.9 13.7 17.5
인장강도(gf) 1,860 2,153 1,726 1,526
표 1의 전기저항(ohm/sq)은 면 저항기를 이용하여 4-포인트 프로브(Probe)로 시료 각각의 9개 포인트를 측정한 측정값들의 평균값으로 구하였다.
본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3으로 제조한 탄소종이는 비교실시예 1로 제조한 탄소종이와 비교할 때 표 1과 같이 전기저항이 낮아 전기전도성이 상대적으로 매우 우수고, 인장강도 역시 상대적으로 우수하였다.

Claims (4)

  1. (ⅰ) 탄소섬유 단섬유, 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유 및 첨가제를 용매에 분산시켜 분산액을 제조하는 공정;
    (ⅱ) 습식초지기를 이용하여 상기 분산액내 탄소섬유 단섬유와 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 시트(Sheet) 형태로 성형하는 공정;
    (ⅲ) 성형된 상기 시트(Sheet)를 탈수 및 건조한 다음, 페놀수지 용액을 함침시켜 경화시키는 공정; 및
    (ⅳ) 경화된 상기 시트(Sheet)를 열처리하여 상기 시트(Sheet)내 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 탄화시키는 공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 이용한 탄소종이의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유는 탄소나노튜브가 첨가, 분산되어 있는 폴리아크릴로니트릴계 섬유 제조용 방사도프를 방사, 연신 및 건조하여 제조되는 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 이용한 탄소종이의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 분산액내 카본나노튜브의 함량은 분산액내 탄소섬유 단섬유 100중량부 대비 10~50중량부인 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 이용한 탄소종이의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 분산액내 첨가물은 계면활성제, 소포제, 바인더 및 점제인 것을 특징으로 하는 카본나노튜브 함유 폴리아크릴로니트릴계 단섬유를 이용한 탄소종이의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20220107812A (ko) * 2021-01-26 2022-08-02 금오공과대학교 산학협력단 분산성이 우수한 탄소섬유를 이용한 카본페이퍼 및 이의 제조방법

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