KR20190044131A - 그래핀볼 전도성 접착제의 제조방법 및 상기 그래핀 볼 전도성 접착제 - Google Patents

그래핀볼 전도성 접착제의 제조방법 및 상기 그래핀 볼 전도성 접착제 Download PDF

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Abstract

그래핀볼 전도성 접착제의 제조방법 및 상기 그래핀볼 전도성 접착제에 관한 것으로서, 상기 그래핀볼 전도성 접착제의 제조방법은 단계 1: 모노머, 개시제, 분산제 및 용제를 제공하여 모노머 혼합물을 제조하고, 상기 모노머 혼합물로 고분자 마이크로스피어를 제조하는 단계; 단계 2: 상기 고분자 마이크로스피어에 대해 가열 또는 플라즈마 에칭 전처리를 실시하는 단계; 단계 3: 화학기상증착법을 이용하여 단계 2에서 전처리를 거친 고분자 마이크로스피어 표면 또는 내부에 그래핀을 피복하거나 또는 생장시켜 그래핀볼을 제조하는 단계; 단계 4: 일정 비율의 에폭시 수지, 경화제, 촉진제를 취하여, 균일하게 분산될 때까지 혼합 교반하여 에폭시 수지 겔 시스템을 제조하는 단계; 단계 5: 단계 3에서 제조된 그래핀볼을 상기 에폭시 수지 겔 시스템에 분산시켜 그래핀볼 전도성 접착제 준비재료를 획득하는 단계; 단계 6: 상기 그래핀볼 전도성 접착제 준비재료에 대해 탈기처리를 실시하여 그래핀볼 전도성 접착제를 획득하는 단계를 포함한다.

Description

그래핀볼 전도성 접착제의 제조방법 및 상기 그래핀 볼 전도성 접착제{METHOD FOR PREPARING GRAPHENE SPHERE ELECTROCONDUCTIVE ADHESIVE AND GRAPHENE SPHERE ELECTROCONDUCTIVE ADHESIVE}
본 발명은 액정 디스플레이 기술 분야에 관한 것으로서, 특히 그래핀볼 전도성 접착제의 제조방법 및 상기 그래핀볼 전도성 접착제에 관한 것이다.
종래의 대부분의 박막 트랜지스터 디스플레이(TFT-LCD)는 모두 일측에서 전극을 인출하는 방식을 이용하여, 전도점을 통해 Array(어레이)측과 CF(컬러필터)측의 공통전극을 동일한 유리기판에 연결하고, 상기 단일 기판에 부착된 구동 칩을 통해 구동을 구현한다. 이러한 전도점은 일반적으로 열고정형 에폭시 수지, 유리섬유 및 1wt%~2wt%의 전도성 Au 볼로 구성된다. 전도성 Au 볼(Au ball)은 입경이 균일한 구형상으로, 탄성을 구비한 고분자 재료(예를 들어 아크릴산수지)를 바탕체로 하여, 화학법을 통해 먼저 그 표면에 한 층의 니켈을 도금한 후, 한 층의 금을 도금하여 탄성 변형 성능이 양호한 전도성 플라스틱 미소 입자를 형성한 것으로, 그 직경은 일반적으로 5~8㎛이고, 전도율 요구는 2.4×105Scm-1에 달한다. 종래의 화학 도금법으로 전도성 Au 볼을 제조하는 과정은, 즉 먼저 바탕체에 대해 세척, 마이크로에칭, 민감화, 활성화를 실시하여 바탕체 표면에 화학반응을 유도할 수 있는 활성 중심 표적을 수식한 다음, 니켈과 금을 화학 도금한다. 이는 현재 공업상 상용되는 전도성 Au 볼의 제조 공정이기도 하다. 그러나 이러한 방법에는 약간의 단점이 존재한다. 첫 번째, 고분자 바탕체 재료 표면이 민감화 과정을 통해 약간의 주석 이온을 흡착하게 되어, 니켈 도금층의 부착력과 균일성에 영향을 미칠 가능성이 있다. 두 번째, 금의 화학 도금 과정의 자가촉매 산화 환원 반응은 Au(CN)2 -+Ni→Au+Ni2++2CN-으로, 반응이 진행됨에 따라, 도금액에 니켈 이온이 생성될 수 있으며, 도금층의 결정 구조를 제어하기 위하여, 도금액에 ppm급의 코발트 이온을 첨가할 경우, 이러한 유리된 금속 이온이 고분자 마이크로스피어 바탕체의 응집을 유발할 가능성이 있어, 금 도금 과정에 불리한 영향을 미칠 수 있다. 세 번째, 금 도금 과정에 사용되는 금염은 대부분 시안화물로서, 독성이 매우 크다. 또한, 2회의 화학 도금 공정을 거친 후, 금속 니켈(Ni)은 회수하여 재사용하기가 어려우며, 직접 폐기할 경우 환경보호에 불리하다.
화학 도금법으로 전도성 Au 볼을 제조하는 상기 결함을 해결하기 위하여, 특허 CN102352495B는 층상 자기조립법을 이용하여, 염화제일주석과 맹독성 시안화물을 사용하지 않고, 마이크로에칭 후의 고분자 바탕체 표면에 정극성을 띠는 중합체를 흡착하여, 이를 부극성을 띠는 귀금속 용액(금 또는 백금 졸)에 방치한 후, 마지막으로 화학 도금법을 통해 마이크로스피어 표면에 한 층의 금을 도금하는 방법을 공개하였다. 상기 방법은 전처리 공정을 단순화하였으며, 획득된 마이크로스피어 표면의 금층은 매끄럽고 치밀하나, 단 상기 방법은 두께가 수백 옹스트롬인 핵각 입자를 획득하기 위하여 번거로운 증착, 정제 등 조작을 반복 수행해야 하므로, 시간이 많이 걸리고, 또한 귀금속 졸은 사용량이 크고, 값이 비싸기 때문에 상기 방법은 제조비가 비교적 높다.
그래핀은 높은 전도율(106Scm-1), 큰 캐리어 이동도(105cm2V-1s-1), 양호한 기계 성능(1060GPa) 및 탁월한 유연성을 구비하여 인기있는 연구 대상이 되었으며, 리튬이온 배터리, 슈퍼커패시터, 태양열 배터리, 반도체, 액정 디스플레이, 센서 등 분야에 광범위하게 응용되고 있다. 특허 EP2537801A1은 밀폐 용기 중 유기화합물을 프리베이크하여, 유기물의 분해로 탄소와 수소를 함유한 기체를 생성하고, 이후의 고온등압압축처리(HIP)를 거쳐 유기물 틈새와 표면에 생장하는 두께가 약 1nm인 그래핀 물질을 획득한 후, 유기물 내핵을 지닌 그래핀 물질을 용제에 투입하고 초음파 처리를 거쳐 그래핀 분산액을 획득한다. 상기 방법은 고품질의 그래핀을 신속하게 대량으로 생성하는 효과적인 방법이며, 생성된 그래핀 물질은 그래핀 고유의 높은 전도율 특성을 유지한다.
본 발명의 목적은 공정이 단순하고, 사용되는 원료의 공급원이 풍부하며, 가격이 저렴하고, 또한 무독무해하여 친환경적인 그래핀볼 전도성 접착제의 제조방법을 제공하고자 하는데 있다.
본 발명의 목적은 또한 구조가 독특하고, 전도성능이 탁월하며, 환경 친화적인 장점을 구비하여, TFT-LCD 중 전도성 Au 볼을 대체할 수 있고, 기타 전도점 재료로 사용될 수 있는 그래핀볼 전도성 접착제를 제공하고자 하는데 있다.
상기 목적을 구현하기 위하여, 본 발명은 이하 단계를 포함하는 그래핀볼 전도성 접착제의 제조방법을 제공한다.
단계 1: 모노머, 개시제, 분산제 및 용제를 제공하여 모노머 혼합물을 제조하고, 상기 모노머 혼합물로 고분자 마이크로스피어를 제조하는 단계;
단계 2: 상기 고분자 마이크로스피어에 대해 가열 또는 플라즈마 에칭 전처리를 실시하는 단계;
단계 3: 화학기상증착법을 이용하여 단계 2에서 전처리를 거친 고분자 마이크로스피어 표면 또는 내부에 그래핀을 피복하거나 또는 생장시켜 그래핀볼을 제조하는 단계;
단계 4: 일정 비율의 에폭시 수지, 경화제, 촉진제를 취하여, 균일하게 분산될 때까지 혼합 교반하여 에폭시 수지 겔 시스템을 제조하는 단계;
단계 5: 단계 3에서 제조된 그래핀볼을 상기 에폭시 수지 겔 시스템에 분산시켜 그래핀볼 전도성 접착제 준비재료를 획득하는 단계;
단계 6: 상기 그래핀볼 전도성 접착제 준비재료에 대해 탈기처리를 실시하여 그래핀볼 전도성 접착제를 획득하는 단계.
상기 단계 1에서, 상기 모노머는 아크릴산, 스티렌, 메틸메타크릴레이트 또는 디비닐벤젠이고; 상기 개시제는 아조비스이소부티로니트릴과 과산화벤조일 중의 일종 또는 이들의 혼합물이며; 상기 분산제는 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리글리콜산 또는 폴리아크릴산이고; 상기 용제는 에탄올, 메탄올 또는 이소프로판올 중의 일종 이상과 물의 혼합물이다.
상기 모노머의 용량은 상기 모노머 혼합물의 8wt%~42wt%를 차지하고; 상기 개시제의 용량은 상기 모노머 혼합물의 0.11wt%~5.2wt%를 차지하며; 상기 분산제의 용량은 상기 모노머 혼합물의 4.9wt%~21wt%를 차지하고; 상기 용제의 용량은 상기 모노머 혼합물의 3wt%~56wt%를 차지한다.
상기 단계 2에서, 상기 가열 전처리 방법은, 상기 고분자 마이크로스피어를 불활성 가스분위기에서, 100~500℃ 하에 0.5~5h 동안 전처리하여 다공성 고분자 마이크로스피어를 획득하는 것이다.
상기 단계 2에서, 상기 플라즈마 에칭 전처리 방법은, 유도결합플라즈마를 이용하여 상기 고분자 마이크로스피어에 대해 에칭을 실시하며, 상기 유도결합플라즈마는 육플루오르화황과 산소이고, 80~150℃에서 2min~1h 동안 전처리하여 활성화 후의 고분자 마이크로스피어를 획득하는 것이다.
상기 단계 3에서, 상기 화학기상증착법의 구체적인 단계는, 단계 2를 거쳐 전처리된 고분자 마이크로스피어를 화학기상증착 반응 캐비티 내에 담고, 캐비티를 진공화한 후, 캐비티 내에 메탄, 수소 및 기타 보조 기체로 구성된 혼합 기체를 통입하고, 적외선, 열복사, 레이저, 마이크로웨이브, 플라즈마체, 자외선 또는 열유도 방법 중의 하나 이상을 이용하여 단계 2를 거쳐 전처리된 고분자 마이크로스피어를 가열하고, 고분자 마이크로스피어 표면 또는 내부에 그래핀을 생성하는 것이다.
상기 메탄이 상기 혼합 기체에서 차지하는 부피비는 1%~10%이고; 상기 수소가 상기 혼합 기체에서 차지하는 부피비는 50%~99%이며; 상기 기타 보조 기체는 수증기, 질소가스 또는 아르곤가스 중의 일종 이상이다.
상기 단계 4에서, 상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지 E44, 비스페놀 A형 에폭시 수지 E51, 비스페놀 A형 에폭시 수지 E54, 비스페놀 A형 에폭시 수지 EPON826 또는 비스페놀 A형 에폭시 수지 EPON828이고; 상기 경화제는 헥사하이드로프탈산무수물, 테트라하이드로프탈산무수물, 숙시닉 디하이드라자이드, 아디핀산 디하이드라자이드, 디시안디아미드 또는 페닐렌디아민이며; 상기 촉진제는 2-에틸-4-메틸이미다졸, 이미다졸, 2-메틸이미다졸 또는 트리에틸아민이고;
상기 에폭시 수지의 용량은 상기 에폭시 수지 겔 시스템의 80wt%~95wt%를 차지하고; 상기 경화제의 용량은 상기 에폭시 수지 겔 시스템의 1wt%~12wt%를 차지하며; 상기 촉진제의 용량은 상기 에폭시 수지 겔 시스템의 0.3wt%~5wt%를 차지한다.
상기 단계 5에서, 상기 에폭시 수지 겔 시스템과 그래핀볼의 질량비는 100:2~30이다.
본 발명은 그래핀볼과 에폭시수지 겔 시스템을 포함하는 그래핀볼 전도성 접착제를 더 제공한다. 그 중 상기 에폭시 수지 겔 시스템과 그래핀볼의 질량비는 100:2~30이고; 상기 에폭시 수지 겔 시스템은 에폭시 수지, 경화제 및 촉진제를 포함하며; 상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지 E44, 비스페놀 A형 에폭시 수지 E51, 비스페놀 A형 에폭시 수지 E54, 비스페놀 A형 에폭시 수지 EPON826 또는 비스페놀 A형 에폭시 수지 EPON828이고; 상기 에폭시 수지의 용량은 상기 에폭시 수지 겔 시스템의 80wt%~95wt%를 차지하며; 상기 경화제는 헥사하이드로프탈산무수물, 테트라하이드로프탈산무수물, 숙시닉 디하이드라자이드, 아디핀산 디하이드라자이드, 디시안디아미드 또는 페닐렌디아민이고; 상기 경화제의 용량은 상기 에폭시 수지 겔 시스템의 1wt%~12wt%를 차지하며; 상기 촉진제는 2-에틸-4-메틸이미다졸, 이미다졸, 2-메틸이미다졸 또는 트리에틸아민이고; 상기 촉진제의 용량은 상기 에폭시 수지 겔 시스템의 0.3wt%~5wt%를 차지한다.
본 발명은 이하 단계를 포함하는 그래핀볼 전도성 접착제의 제조방법을 더 제공한다.
단계 1: 모노머, 개시제, 분산제 및 용제를 제공하여 모노머 혼합물을 제조하고, 상기 모노머 혼합물로 고분자 마이크로스피어를 제조하는 단계;
그 중, 상기 모노머는 아크릴산, 스티렌, 메틸메타크릴레이트 또는 디비닐벤젠이고; 상기 모노머의 용량은 상기 모노머 혼합물의 8wt%~42wt%를 차지하며;
상기 개시제는 아조비스이소부티로니트릴과 과산화벤조일 중의 일종 또는 이들의 혼합물이고; 상기 개시제의 용량은 상기 모노머 혼합물의 0.11wt%~5.2wt%를 차지하며;
상기 분산제는 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리글리콜산 또는 폴리아크릴산이고; 상기 분산제의 용량은 상기 모노머 혼합물의 4.9wt%~21wt%를 차지하며;
상기 용제는 에탄올, 메탄올 또는 이소프로판올 중의 일종 이상과 물의 혼합물이고; 상기 용제의 용량은 상기 모노머 혼합물의 3wt%~56wt%를 차지하며;
단계 2: 상기 고분자 마이크로스피어에 대해 가열 또는 플라즈마 에칭 전처리를 실시하는 단계;
상기 가열 전처리 방법은, 상기 고분자 마이크로스피어를 불활성 가스분위기(질소가스 또는 아르곤가스)에서, 100~500℃ 하에 0.5~5h 동안 전처리하여 다공성 고분자 마이크로스피어를 획득하는 것이고;
상기 플라즈마 에칭 전처리 방법은, 유도결합플라즈마를 이용하여 상기 고분자 마이크로스피어에 대해 에칭을 실시하며, 상기 유도결합플라즈마는 육플루오르화황과 산소이고, 80~150℃에서 2min~1h 동안 전처리하여 활성화 후의 고분자 마이크로스피어를 획득하는 것이며;
단계 3: 화학기상증착법을 이용하여 단계 2에서 전처리를 거친 고분자 마이크로스피어 표면 또는 내부에 그래핀을 피복하거나 또는 생장시켜 그래핀볼을 제조하는 단계;
상기 화학기상증착법의 구체적인 단계에서, 단계 2를 거쳐 전처리된 고분자 마이크로스피어를 화학기상증착(CVD) 반응 캐비티 내에 담고, 캐비티를 진공화한 후, 캐비티 내에 메탄, 수소 및 기타 보조 기체로 구성된 혼합 기체를 통입하고, 적외선, 열복사, 레이저, 마이크로웨이브, 플라즈마체, 자외선 또는 열유도 방법 중의 하나 이상을 이용하여 단계 2를 거쳐 전처리된 고분자 마이크로스피어를 가열하고, 고분자 마이크로스피어 표면 또는 내부에 그래핀을 생성하며;
상기 메탄이 상기 혼합 기체에서 차지하는 부피비는 1%~10%이고; 상기 수소가 상기 혼합 기체에서 차지하는 부피비는 50%~99%이며; 상기 기타 보조 기체는 수증기, 질소가스 또는 아르곤가스 중의 일종 이상이고;
상기 단계 3에서, CVD 캐비티 중의 혼합 기체의 유량 조절을 통해 그래핀 생성 층수를 제어할 수 있고, 공정의 최적화를 통해 최적의 전도율을 갖는 그래핀볼을 획득할 수 있으며;
단계 4: 에폭시 수지, 경화제, 촉진제를 제공하고, 균일하게 분산될 때까지 혼합 교반하여 에폭시 수지 겔 시스템을 제조하는 단계;
상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지 E44, 비스페놀 A형 에폭시 수지 E51, 비스페놀 A형 에폭시 수지 E54, 비스페놀 A형 에폭시 수지 EPON826 또는 비스페놀 A형 에폭시 수지 EPON828이고; 상기 에폭시 수지의 용량은 상기 에폭시 수지 겔 시스템의 80wt%~95wt%를 차지하며;
상기 경화제는 헥사하이드로프탈산무수물, 테트라하이드로프탈산무수물, 숙시닉 디하이드라자이드, 아디핀산 디하이드라자이드, 디시안디아미드 또는 페닐렌디아민이고; 상기 경화제의 용량은 상기 에폭시 수지 겔 시스템의 1wt%~12wt%를 차지하며;
상기 촉진제는 2-에틸-4-메틸이미다졸, 이미다졸, 2-메틸이미다졸 또는 트리에틸아민이고; 상기 촉진제의 용량은 상기 에폭시 수지 겔 시스템의 0.3wt%~5wt%를 차지하며;
단계 5: 단계 3에서 제조된 그래핀볼을 상기 에폭시 수지 겔 시스템에 분산시켜 그래핀볼 전도성 접착제 준비재료를 획득하는 단계;
그 중, 상기 에폭시 수지 겔 시스템과 그래핀볼의 질량비는 100:2~30이며;
단계 6: 상기 그래핀볼 전도성 접착제 준비재료에 대해 탈기처리를 실시하여 그래핀볼 전도성 접착제를 획득하는 단계.
본 발명의 유익한 효과: 본 발명의 그래핀볼 전도성 접착제의 제조방법은 CVD법을 이용하여 고분자 마이크로스피어 표면 또는 내부에 그래핀을 생장시켜 그래핀볼을 제조하고, 그래핀볼과 에폭시 수지 겔 시스템을 일정 비율로 혼합한 후, 그래핀볼 전도성 접착제를 제조한다. 상기 방법은 공정이 단순하고, 사용되는 원료의 공급원이 풍부하여 가격이 저렴할 뿐만 아니라, 무독무해하여 환경보호에 유리하다. 본 발명의 그래핀볼 전도성 접착제는 구조가 독특하고, 전도성능이 탁월하며, 환경 친화적인 장점을 구비하여, TFT-LCD 에서 전도성 Au 볼을 대체할 수 있고, 이방전도성 페이스트(ACP) 또는 이방전도성 필름(ACF) 등과 같은 기타 전도점 재료로도 사용될 수 있으며, 막대한 상업 개발 가치와 시장 응용 전망을 지닌다.
이하 첨부도면을 결합하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 통해 상세히 설명하며, 본 발명의 기술방안 및 기타 유익한 효과가 자명해질 것이다.
도면 중,
도 1은 본 발명의 그래핀볼 전도성 접착제의 제조방법의 흐름도이다.
본 발명이 채택한 기술수단 및 그 효과를 더욱 상세히 논하기 위하여, 이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 그 첨부도면을 결합하여 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 이하 단계를 포함하는 그래핀볼 전도성 접착제의 제조방법을 제공한다.
단계 1: 모노머, 개시제, 분산제 및 용제를 제공하여 모노머 혼합물을 제조하고, 상기 모노머 혼합물로 고분자 마이크로스피어를 제조하는 단계;
그 중, 상기 모노머는 아크릴산, 스티렌, 메틸메타크릴레이트 또는 디비닐벤젠이고; 상기 모노머의 용량은 상기 모노머 혼합물의 8wt%~42wt%를 차지하며;
상기 개시제는 아조비스이소부티로니트릴과 과산화벤조일 중의 일종 또는 이들의 혼합물이고; 상기 개시제의 용량은 상기 모노머 혼합물의 0.11wt%~5.2wt%를 차지하며;
상기 분산제는 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리글리콜산 또는 폴리아크릴산이고; 상기 분산제의 용량은 상기 모노머 혼합물의 4.9wt%~21wt%를 차지하며;
상기 용제는 에탄올, 메탄올 또는 이소프로판올 중의 일종 이상과 물의 혼합물이고; 상기 용제의 용량은 상기 모노머 혼합물의 3wt%~56wt%를 차지한다.
단계 2: 상기 고분자 마이크로스피어에 대해 가열 또는 플라즈마 에칭 전처리를 실시하는 단계;
상기 가열 전처리 방법은, 상기 고분자 마이크로스피어를 불활성 가스분위기(질소가스 또는 아르곤가스)에서, 100~500℃ 하에 0.5~5h 동안 전처리하여 다공성 고분자 마이크로스피어를 획득하는 것이고;
상기 플라즈마 에칭 전처리 방법은, 유도결합플라즈마를 이용하여 상기 고분자 마이크로스피어에 대해 에칭을 실시하며, 상기 유도결합플라즈마는 육플루오르화황과 산소이고, 80~150℃에서 2min~1h 동안 전처리하여 활성화 후의 고분자 마이크로스피어를 획득하는 것이다.
단계 3: 화학기상증착법을 이용하여 단계 2에서 전처리를 거친 고분자 마이크로스피어 표면 또는 내부에 그래핀을 피복하거나 또는 생장시켜 그래핀볼을 제조하는 단계;
상기 화학기상증착법의 구체적인 단계에서, 단계 2를 거쳐 전처리된 고분자 마이크로스피어를 화학기상증착(CVD) 반응 캐비티 내에 담고, 캐비티를 진공화한 후, 캐비티 내에 메탄, 수소 및 기타 보조 기체로 구성된 혼합 기체를 통입하고, 적외선, 열복사, 레이저, 마이크로웨이브, 플라즈마체, 자외선 또는 열유도 방법 중의 하나 이상을 이용하여 단계 2를 거쳐 전처리된 고분자 마이크로스피어를 가열하고, 고분자 마이크로스피어 표면 또는 내부에 그래핀을 생성하며;
상기 메탄이 상기 혼합 기체에서 차지하는 부피비는 1%~10%이고; 상기 수소가 상기 혼합 기체에서 차지하는 부피비는 50%~99%이며; 상기 기타 보조 기체는 수증기, 질소가스 또는 아르곤가스 중의 일종 이상이고;
상기 단계 3에서, CVD 캐비티 중의 혼합 기체의 흐름량 조절을 통해 그래핀 생성 층수를 제어할 수 있고, 공정의 최적화를 통해 최적의 전도율을 갖는 그래핀볼을 획득할 수 있다.
단계 4: 에폭시 수지, 경화제, 촉진제를 제공하고, 균일하게 분산될 때까지 혼합 교반하여 에폭시 수지 겔 시스템을 제조하는 단계;
상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지 E44, 비스페놀 A형 에폭시 수지 E51, 비스페놀 A형 에폭시 수지 E54, 비스페놀 A형 에폭시 수지 EPON826 또는 비스페놀 A형 에폭시 수지 EPON828이고; 상기 에폭시 수지의 용량은 상기 에폭시 수지 겔 시스템의 80wt%~95wt%를 차지하며;
상기 경화제는 헥사하이드로프탈산무수물, 테트라하이드로프탈산무수물, 숙시닉 디하이드라자이드, 아디핀산 디하이드라자이드, 디시안디아미드 또는 페닐렌디아민이고; 상기 경화제의 용량은 상기 에폭시 수지 겔 시스템의 1wt%~12wt%를 차지하며;
상기 촉진제는 2-에틸-4-메틸이미다졸, 이미다졸, 2-메틸이미다졸 또는 트리에틸아민이고; 상기 촉진제의 용량은 상기 에폭시 수지 겔 시스템의 0.3wt%~5wt%를 차지한다.
단계 5: 단계 3에서 제조된 그래핀볼을 상기 에폭시 수지 겔 시스템에 분산시켜 그래핀볼 전도성 접착제 준비재료를 획득하는 단계;
그 중, 상기 에폭시 수지 겔 시스템과 그래핀볼의 질량비는 100:2~30이다.
단계 6: 상기 그래핀볼 전도성 접착제 준비재료에 대해 탈기처리를 실시하여 그래핀볼 전도성 접착제를 획득하는 단계.
본 발명은 그래핀볼과 에폭시 수지 겔 시스템을 포함하는 그래핀볼 전도성 접착제를 더 제공한다. 그 중 상기 에폭시 수지 겔 시스템과 그래핀볼의 질량비는 100:2~30이고; 상기 에폭시 수지 겔 시스템은 에폭시 수지, 경화제 및 촉진제를 포함하며; 상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지 E44, 비스페놀 A형 에폭시 수지 E51, 비스페놀 A형 에폭시 수지 E54, 비스페놀 A형 에폭시 수지 EPON826 또는 비스페놀 A형 에폭시 수지 EPON828이고; 상기 에폭시 수지의 용량은 상기 에폭시 수지 겔 시스템의 80wt%~95wt%를 차지하며; 상기 경화제는 헥사하이드로프탈산무수물, 테트라하이드로프탈산무수물, 숙시닉 디하이드라자이드, 아디핀산 디하이드라자이드, 디시안디아미드 또는 페닐렌디아민이고; 상기 경화제의 용량은 상기 에폭시 수지 겔 시스템의 1wt%~12wt%를 차지하며; 상기 촉진제는 2-에틸-4-메틸이미다졸, 이미다졸, 2-메틸이미다졸 또는 트리에틸아민이고; 상기 촉진제의 용량은 상기 에폭시 수지 겔 시스템의 0.3wt%~5wt%를 차지한다.
결론적으로, 본 발명의 그래핀볼 전도성 접착제의 제조방법은 CVD법을 이용하여 고분자 마이크로스피어 표면 또는 내부에 그래핀을 생장시켜 그래핀볼을 제조하고, 그래핀볼과 에폭시 수지 겔 시스템을 일정 비율로 혼합한 후, 그래핀볼 전도성 접착제를 제조한다. 상기 방법은 공정이 단순하고, 사용되는 원료의 공급원이 풍부하여 가격이 저렴할 뿐만 아니라, 무독무해하여 환경보호에 유리하다. 종래의 화학도금법으로 전도성 Au 볼을 제조하는 과정과 비교하여, 화학도금법에 사용되는 염화제일주석과 유독성 금염의 사용을 피할 수 있고; CVD법으로 그래핀을 제조하는 데에 사용되는 원료는 공급원이 넓고, 제조가 용이한 탄화수소 화합물로서, 귀금속 졸, 금염 등의 가격이 비싼 문제를 해결할 수 있으며; 이와 동시에 상기 방법은 바탕체를 민감화시키는 염화제일주석이 필요하지 않아 피복층에 대한 주석 이온의 간섭을 방지할 수 있다. 본 발명의 그래핀볼 전도성 접착제는 구조가 독특하고, 전도성능이 탁월하며, 환경 친화적인 장점을 구비하여, TFT-LCD에서 전도성 Au 볼을 대체할 수 있고, 이방전도성 페이스트(ACP) 또는 이방전도성 필름(ACF) 등과 같은 기타 전도점 재료로도 사용될 수 있으며, 막대한 상업 개발 가치와 시장 응용 전망을 지닌다.
이상으로, 본 분야의 보통 기술자라면 본 발명의 기술방안과 기술 구상에 따라 기타 각종 상응하는 변경과 변형을 실시할 수 있으며, 이러한 변경과 변형은 모두 본 발명에 첨부되는 청구항의 보호범위에 속한다.

Claims (10)

  1. 그래핀볼 전도성 접착제의 제조방법에 있어서,
    단계 1: 모노머, 개시제, 분산제 및 용제를 제공하여 모노머 혼합물을 제조하고, 상기 모노머 혼합물로 고분자 마이크로스피어를 제조하는 단계;
    단계 2: 상기 고분자 마이크로스피어에 대해 가열 또는 플라즈마 에칭 전처리를 실시하는 단계;
    단계 3: 화학기상증착법을 이용하여 단계 2에서 전처리를 거친 고분자 마이크로스피어 표면 또는 내부에 그래핀을 피복하거나 또는 생장시켜 그래핀볼을 제조하는 단계;
    단계 4: 일정 비율의 에폭시 수지, 경화제, 촉진제를 취하여, 균일하게 분산될 때까지 혼합 교반하여 에폭시 수지 겔 시스템을 제조하는 단계;
    단계 5: 단계 3에서 제조된 그래핀볼을 상기 에폭시 수지 겔 시스템에 분산시켜 그래핀볼 전도성 접착제 준비재료를 획득하는 단계;
    단계 6: 상기 그래핀볼 전도성 접착제 준비재료에 대해 탈기처리를 실시하여 그래핀볼 전도성 접착제를 획득하는 단계를 포함하되;
    상기 단계 3에서, 상기 화학기상증착법의 구체적인 단계는, 단계 2를 거쳐 전처리된 고분자 마이크로스피어를 화학기상증착 반응 캐비티 내에 담고, 캐비티를 진공화한 후, 캐비티 내에 메탄, 수소 및 기타 보조 기체로 구성된 혼합 기체를 통입하고, 적외선, 열복사, 레이저, 마이크로웨이브, 플라즈마체, 자외선 또는 열유도 방법 중의 하나 이상을 이용하여 단계 2를 거쳐 전처리된 고분자 마이크로스피어를 가열하고, 고분자 마이크로스피어 표면 또는 내부에 그래핀을 생성하는 것인 그래핀볼 전도성 접착제의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계 1에서, 상기 모노머는 아크릴산, 스티렌, 메틸메타크릴레이트 또는 디비닐벤젠이고; 상기 개시제는 아조비스이소부티로니트릴과 과산화벤조일 중의 일종 또는 이들의 혼합물이며; 상기 분산제는 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리글리콜산 또는 폴리아크릴산이고; 상기 용제는 에탄올, 메탄올 또는 이소프로판올 중의 일종 이상과 물의 혼합물인 그래핀볼 전도성 접착제의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 모노머의 용량은 상기 모노머 혼합물의 8wt%~42wt%를 차지하고; 상기 개시제의 용량은 상기 모노머 혼합물의 0.11wt%~5.2wt%를 차지하며; 상기 분산제의 용량은 상기 모노머 혼합물의 4.9wt%~21wt%를 차지하고; 상기 용제의 용량은 상기 모노머 혼합물의 3wt%~56wt%를 차지하는 그래핀볼 전도성 접착제의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단계 2에서, 상기 가열 전처리 방법은, 상기 고분자 마이크로스피어를 불활성 가스분위기에서, 100~500℃ 하에 0.5~5h 동안 전처리하여 다공성 고분자 마이크로스피어를 획득하는 것인 그래핀볼 전도성 접착제의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단계 2에서, 상기 플라즈마 에칭 전처리 방법은, 유도결합플라즈마를 이용하여 상기 고분자 마이크로스피어에 대해 에칭을 실시하며, 상기 유도결합플라즈마는 육플루오르화황과 산소이고, 80~150℃에서 2min~1h 동안 전처리하여 활성화 후의 고분자 마이크로스피어를 획득하는 것인 그래핀볼 전도성 접착제의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 메탄이 상기 혼합 기체에서 차지하는 부피비는 1%~10%이고; 상기 수소가 상기 혼합 기체에서 차지하는 부피비는 50%~99%이며; 상기 기타 보조 기체는 수증기, 질소 가스 또는 아르곤 가스 중의 일종 이상인 그래핀볼 전도성 접착제의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단계 4에서, 상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지 E44, 비스페놀 A형 에폭시 수지 E51, 비스페놀 A형 에폭시 수지 E54, 비스페놀 A형 에폭시 수지 EPON826 또는 비스페놀 A형 에폭시 수지 EPON828이고; 상기 경화제는 헥사하이드로프탈산무수물, 테트라하이드로프탈산무수물, 숙시닉 디하이드라자이드, 아디핀산 디하이드라자이드, 디시안디아미드 또는 페닐렌디아민이며; 상기 촉진제는 2-에틸-4-메틸이미다졸, 이미다졸, 2-메틸이미다졸 또는 트리에틸아민이고;
    상기 에폭시 수지의 용량은 상기 에폭시 수지 겔 시스템의 80wt%~95wt%를 차지하고; 상기 경화제의 용량은 상기 에폭시 수지 겔 시스템의 1wt%~12wt%를 차지하며; 상기 촉진제의 용량은 상기 에폭시 수지 겔 시스템의 0.3wt%~5wt%를 차지하는 그래핀볼 전도성 접착제의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 단계 5에서, 상기 에폭시 수지 겔 시스템과 그래핀볼의 질량비는 100:2~30인 그래핀볼 전도성 접착제의 제조방법.
  9. 그래핀볼 전도성 접착제의 제조방법에 있어서,
    단계 1: 모노머, 개시제, 분산제 및 용제를 제공하여 모노머 혼합물을 제조하고, 상기 모노머 혼합물로 고분자 마이크로스피어를 제조하는 단계;
    단계 2: 상기 고분자 마이크로스피어에 대해 가열 또는 플라즈마 에칭 전처리를 실시하는 단계;
    단계 3: 화학기상증착법을 이용하여 단계 2에서 전처리를 거친 고분자 마이크로스피어 표면 또는 내부에 그래핀을 피복하거나 또는 생장시켜 그래핀볼을 제조하는 단계;
    단계 4: 일정 비율의 에폭시 수지, 경화제, 촉진제를 취하여, 균일하게 분산될 때까지 혼합 교반하여 에폭시 수지 겔 시스템을 제조하는 단계;
    단계 5: 단계 3에서 제조된 그래핀볼을 상기 에폭시 수지 겔 시스템에 분산시켜 그래핀볼 전도성 접착제 준비재료를 획득하는 단계;
    단계 6: 상기 그래핀볼 전도성 접착제 준비재료에 대해 탈기처리를 실시하여 그래핀볼 전도성 접착제를 획득하는 단계를 포함하며;
    그 중, 상기 단계 1에서, 상기 모노머는 아크릴산, 스티렌, 메틸메타크릴레이트 또는 디비닐벤젠이고; 상기 개시제는 아조비스이소부티로니트릴과 과산화벤조일 중의 일종 또는 이들의 혼합물이며; 상기 분산제는 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리글리콜산 또는 폴리아크릴산이고; 상기 용제는 에탄올, 메탄올 또는 이소프로판올 중의 일종 이상과 물의 혼합물이며;
    그 중, 상기 모노머의 용량은 상기 모노머 혼합물의 8wt%~42wt%를 차지하고; 상기 개시제의 용량은 상기 모노머 혼합물의 0.11wt%~5.2wt%를 차지하며; 상기 분산제의 용량은 상기 모노머 혼합물의 4.9wt%~21wt%를 차지하고; 상기 용제의 용량은 상기 모노머 혼합물의 3wt%~56wt%를 차지하며;
    그 중, 상기 단계 2에서, 상기 가열 전처리 방법은, 상기 고분자 마이크로스피어를 불활성 가스분위기에서, 100~500℃ 하에 0.5~5h 동안 전처리하여 다공성 고분자 마이크로스피어를 획득하는 것이고;
    그 중, 상기 단계 2에서, 상기 플라즈마 에칭 전처리 방법은, 유도결합플라즈마를 이용하여 상기 고분자 마이크로스피어에 대해 에칭을 실시하며, 상기 유도결합플라즈마는 육플루오르화황과 산소이고, 80~150℃에서 2min~1h 동안 전처리하여 활성화 후의 고분자 마이크로스피어를 획득하는 것이며;
    그 중, 상기 단계 3에서, 상기 화학기상증착법의 구체적인 단계는, 단계 2를 거쳐 전처리된 고분자 마이크로스피어를 화학기상증착 반응 캐비티 내에 담고, 캐비티를 진공화한 후, 캐비티 내에 메탄, 수소 및 기타 보조 기체로 구성된 혼합 기체를 통입하고, 적외선, 열복사, 레이저, 마이크로웨이브, 플라즈마체, 자외선 또는 열유도 방법 중의 하나 이상을 이용하여 단계 2를 거쳐 전처리된 고분자 마이크로스피어를 가열하고, 고분자 마이크로스피어 표면 또는 내부에 그래핀을 생성하는 것이며;
    그 중, 상기 메탄이 상기 혼합 기체에서 차지하는 부피비는 1%~10%이고; 상기 수소가 상기 혼합 기체에서 차지하는 부피비는 50%~99%이며; 상기 기타 보조 기체는 수증기, 질소가스 또는 아르곤가스 중의 일종 이상이고;
    그 중, 상기 단계 4에서, 상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지 E44, 비스페놀 A형 에폭시 수지 E51, 비스페놀 A형 에폭시 수지 E54, 비스페놀 A형 에폭시 수지 EPON826 또는 비스페놀 A형 에폭시 수지 EPON828이고; 상기 경화제는 헥사하이드로프탈산무수물, 테트라하이드로프탈산무수물, 숙시닉 디하이드라자이드, 아디핀산 디하이드라자이드, 디시안디아미드 또는 페닐렌디아민이며; 상기 촉진제는 2-에틸-4-메틸이미다졸, 이미다졸, 2-메틸이미다졸 또는 트리에틸아민이고;
    상기 에폭시 수지의 용량은 상기 에폭시 수지 겔 시스템의 80wt%~95wt%를 차지하고; 상기 경화제의 용량은 상기 에폭시 수지 겔 시스템의 1wt%~12wt%를 차지하며; 상기 촉진제의 용량은 상기 에폭시 수지 겔 시스템의 0.3wt%~5wt%를 차지하고;
    그 중, 상기 단계 5에서, 상기 에폭시 수지 겔 시스템과 그래핀볼의 질량비는 100:2~30인 그래핀볼 전도성 접착제의 제조방법.
  10. 제1항의 그래핀볼 전도성 접착제의 제조방법에 따라 제조된 그래핀볼과 에폭시 수지 겔 시스템을 포함하는 그래핀볼 전도성 접착제에 있어서,
    그 중 상기 에폭시 수지 겔 시스템과 그래핀볼의 질량비는 100:2~30이고; 상기 에폭시 수지 겔 시스템은 에폭시 수지, 경화제 및 촉진제를 포함하며; 상기 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지 E44, 비스페놀 A형 에폭시 수지 E51, 비스페놀 A형 에폭시 수지 E54, 비스페놀 A형 에폭시 수지 EPON826 또는 비스페놀 A형 에폭시 수지 EPON828이고; 상기 에폭시 수지의 용량은 상기 에폭시 수지 겔 시스템의 80wt%~95wt%를 차지하며; 상기 경화제는 헥사하이드로프탈산무수물, 테트라하이드로프탈산무수물, 숙시닉 디하이드라자이드, 아디핀산 디하이드라자이드, 디시안디아미드 또는 페닐렌디아민이고; 상기 경화제의 용량은 상기 에폭시 수지 겔 시스템의 1wt%~12wt%를 차지하며; 상기 촉진제는 2-에틸-4-메틸이미다졸, 이미다졸, 2-메틸이미다졸 또는 트리에틸아민이고; 상기 촉진제의 용량은 상기 에폭시 수지 겔 시스템의 0.3wt%~5wt%를 차지하는 그래핀볼 전도성 접착제.
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