KR20200085506A - 전자파 차폐용 고분자 조성물 및 이를 이용하여 제조된 복합소재 - Google Patents
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Abstract
바인더 수지에 전기전도성이 우수한 카본블랙, 탄소나노튜브, 탄소섬유를 혼합하여 분산시킴으로써 금속을 대체할 수 있는 전자차 차폐용 고분자 복합소재 조성물이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐용 고분자 조성물은, 바인더 수지 및 전도성 필러를 포함하고, 상기 전도성 필러는 카본블랙(CB), 탄소나노튜브(CNT) 및 탄소섬유(CF)를 포함하며, 상기 카본블랙은 DBP 흡유량(dibutyl phthalate absorption)이 320 내지 400 ㎖/100g 범위이며, 상기 카본블랙과 상기 탄소나노튜브의 중량비(CB/CNT)가 1 이상이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐용 고분자 조성물은, 바인더 수지 및 전도성 필러를 포함하고, 상기 전도성 필러는 카본블랙(CB), 탄소나노튜브(CNT) 및 탄소섬유(CF)를 포함하며, 상기 카본블랙은 DBP 흡유량(dibutyl phthalate absorption)이 320 내지 400 ㎖/100g 범위이며, 상기 카본블랙과 상기 탄소나노튜브의 중량비(CB/CNT)가 1 이상이다.
Description
본 발명은 바인더 수지에 전기전도성이 우수한 카본블랙, 탄소나노튜브, 탄소섬유를 혼합하여 분산시킴으로써 금속을 대체할 수 있는 전자차 차폐용 고분자 복합소재 조성물에 관한 것이다.
현재 모든 산업 분야에서 전자 부품의 사용이 증가하고 있으며, 전자 부품의 고성능화로 인한 전자 부품의 고집적화가 이루어지고 있다. 이러한 전자 부품에서는 전자파가 발생되며, 기기 간의 전자파 간섭으로 인한 기기 오작동 및 전자파 인체 노출로 인한 위험성이 대두되면서 선진 각국 및 국내에서도 전자파 규제가 강화되고 있으며, 전자파에 노출되는 것을 방지하기 위한 전자파 차폐 기술의 개발이 더욱 중요해지고 있다. 특히, 자동차 산업에서도 최근 자동차 전장화 및 친환경차 증가로 인하여 이러한 전자파 차폐 기술의 중요성이 커지고 있는 실정이다.
종래에는 전자파 차폐를 위하여 금속 소재가 주로 사용되었다. 금속은 다른 소재들과 대비하여 높은 전기전도도를 가지고 있어 전자파 반사 특성이 뛰어나 다양한 분야에서 전자파 차폐 소재로 사용되고 있다. 하지만 금속은 무게가 무겁고, 복잡한 형상은 가공이 어려워 생산성 및 생산 단가 측면에서 불리한 특성을 가지고 있다. 특히, 자동차 산업에서는 경량화 이슈로 인하여 높은 비중을 가진 금속을 대체할 수 있는 대체 소재가 요구되고 있다.
이에 따라 금속 소재에 비해 가볍고, 성형이 용이하여 생산성이 우수한 열가소성 고분자 복합소재에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 전자파차폐 고분자 복합수지에는 전도성 필러가 첨가되어 고분자에 전기전도성을 부여하며, 일반적으로 전자파차폐 소재는 고함량의 전도성 필러가 첨가 되어야 높은 차폐 효율을 달성 할 수 있다.
이러한 전도성 필러로 카본계 필러가 일반적으로 사용된다. 카본계 필러 중 탄소나노튜브는 높은 전기 전도도와 강도를 가지며, 높은 종횡비로 인하여 고분자 수지 내에 첨가되어 높은 전도성을 부여해 주어 전도성 필러로서 많은 각광을 받고 있다. 하지만 탄소나노튜브는 낮은 부피밀도(Bulk Density)로 인하여 고분자 수지의 점도가 증가하여 고분자 수지 내 분산이 어려워 열가소성 고분자 복합소재의 흐름을 급격히 저하시키며, 제품의 성형성이 불리해진다. 높은 전자파차폐 효율을 가지는 탄소나노튜브를 사용하면서도 전체 함량을 감소시켜 흐름성, 기계적 물성 그리고 전자파차폐 성능을 향상시키려는 연구가 많이 이루어지고 있으나, 실제로 탄소나노튜브의 낮은 분산성으로 인해 연구에 어려움을 겪고 있는 실정이다. 또한, 탄소나노튜브는 다른 전도성 필러 대비 높은 원가로 인하여 경제성이 떨어지는 단점이 있다.
따라서, 높은 전자파차폐 특성과 흐름성을 가지며, 금속을 대체할 수 있을 만큼의 충분한 기계적 강도를 가지는 전자파 차폐 고분자 복합소재의 개발이 필요하다.
본 발명은 높은 유동성, 전자파 차폐 특성 및 우수한 기계적 물성을 갖는 전자파 차폐용 고분자 조성물을 제공하고자 한다. 특히, 최적의 구조를 가지는 카본블랙을 적용함으로써 탄소나노튜브의 단점을 극복할 수 있는 유동성을 갖는 전자파 차폐용 고분자 조성물을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐용 고분자 조성물은, 바인더 수지 및 전도성 필러를 포함하고, 상기 전도성 필러는 카본블랙(CB), 탄소나노튜브(CNT) 및 탄소섬유(CF)를 포함하며, 상기 카본블랙은 DBP 흡유량(dibutyl phthalate absorption)이 320 내지 400 ㎖/100g 범위이며, 상기 카본블랙과 상기 탄소나노튜브의 중량비(CB/CNT)가 1 이상이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 바인더 수지는 폴리아미드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌옥사이드 및 폴리페닐렌설파이드로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전도성 필러는 상기 바인더 수지 100 중량부를 기준으로, 5 내지 20 중량부의 카본블랙(CB), 3 내지 7 중량부의 탄소나노튜브(CNT) 및 20 내지 30 중량부의 탄소섬유(CF)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 카본블랙과 상기 탄소나노튜브의 중량부 합(CB+CNT)이 25 미만일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄소나노튜브(CNT)는 다중벽 탄소나노튜브(Multi-Walled CNT)일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 인장강도가 2,000 kgf/㎠ 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 용융 지수가 30 g/10min 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전자파 차폐율이 60 dB@1GHz 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전자파 차폐용 고분자 조성물을 이용하여 전자파 차폐용 복합소재를 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 카본블랙의 구조 및 함량을 최적화함으로써 흐름성 및 전자파 차폐율이 우수한 고분자 조성물을 제공할 수 있다. 이를 이용하여 제조된 복합소재 성형품 또한 우수한 성형성 및 전자파 차폐능을 나타낼 수 있다.
도 1은 카본블랙의 구조(DBP 흡유량)에 따른 기본 물성을 나타내는 그림이다.
도 2는 카본블랙의 구조(DBP 흡유량)에 따른 전도성 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는 카본블랙의 구조(DBP 흡유량)에 따른 전도성 상관관계를 나타내는 그래프이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시 예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐용 고분자 조성물은 바인더 수지, 카본블랙(CB), 탄소나노튜브(CNT) 및 탄소섬유(CF)를 포함한다. 본 발명에서는 주요 전도성 필러로 카본블랙, 탄소나노튜브 및 탄소섬유를 포함하며, 이들에 제한되지 않는다.
바인더 수지로는 폴리아미드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌옥사이드 및 폴리페닐렌설파이드로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으며, 통상 전자파 차폐용 고분자 조성물에 사용 가능한 수지가 제한 없이 사용될 수 있다. 후술할 카본블랙, 탄소나노튜브의 분산성 등을 고려하여 폴리아미드 수지를 사용하는 것이 바람직한데, 폴리아미드 수지를 사용할 경우 상기 전도성 필러의 분산 안정성이 우수하기 때문이다.
일반적으로 전자파 차폐 고분자 복합소재의 차폐 효율은 전기전도도가 높아질 수록 증가하며, 전기전도도는 고분자 복합소재 조성물에 첨가된 전도성 필러에 의해 결정된다. 전도성 필러를 포함함으로써, 전자파 차폐용 고분자 조성물은 고주파 또는 저주파 영역의 전자파를 반사하여 차폐능을 달성할 수 있다.
전도성 필러로 많이 사용되고 있는 카본계 필러는 필러간 전자의 이동이 가능하여 절연성인 고분자 수지에 첨가되어 전기전도도를 부여한다. 전도성 필러가 첨가된 고분자 수지의 전기적 거동은 Percolation 이론으로 설명되어진다. 전도성 필러의 함량이 메트릭스 내에서 일정 수준 이상일 때 복합재의 전기전도도가 급격히 증가하게 되는 현상을 의미하며, 전도성 필러인 카본블랙 역시 고분자 수지 내에서 이와 같은 거동을 보여준다.
카본블랙은 탄소나노튜브에 비해 낮은 전도성 가지고 있으나 분산에 유리하여 흐름성이 더 높은 특성을 나타낸다. 하지만 카본블랙의 구조에 따라 전기전도도 특성이 조절 가능하기에, 본 발명에서는 최적의 성능을 발휘할 수 있는 카본블랙으로 탄소나노튜브의 단점을 극복하고자 한다.
이에 따른 본 발명의 일 실시예는, 카본블랙과 탄소나노튜브의 중량비(CB/CNT)가 1 이상이다. 즉, 카본블랙의 함량이 탄소나노튜브의 함량 이상일 수 있다.
카본블랙은 작은 입자들이 모여 응집된 형태를 이루고 있으며, 이로 인하여 다양한 구조(Structure)를 가지게 된다. 카본블랙의 입자경 및 응집체 구조에 따라 복합소재의 전자파 차폐 및 유동성능이 달라지므로 최적의 카본블랙 조건을 적용하는 것이 중요하다.
일반적으로 표현하기를, 카본블랙의 '높은 구조'라 함은 많은 입자들이 응집되어 가지가 많고 긴 형태를 의미하며 "구조가 높다"고 칭할 수 있다. 높은 구조와 반대로 응집된 입자의 수가 많지 않고 단순한 구조를 가진 형태는 '낮은 구조' 또는 "구조가 낮다"라 칭할 수 있다. 이러한 카본블랙의 구조는 복합소재 내에서 분산상태와 연관이 있으며, 카본블랙의 구조에 의해 전도 경로(Conductive Pathway) 형성에 영향을 미칠 수 있게 된다.
카본블랙의 구조는 DBP 흡유량(dibutyl phthalate absorption)으로 측정 가능하다. 흡유량 측정기에서 오일(Oil)을 카본블랙에 함침시키면 일정양의 오일이 카본블랙에 흡수되어 최대 점도치를 나타내는데, 오일이 많이 함침될 수록, 즉 측정치가 높을수록 카본블랙의 굴곡이 많다고 보고 구조가 매우 높은 것으로 여기게 된다. DBP 흡유량이 높으면 카본블랙의 구조가 높고, DBP 흡유량이 낮으면 카본블랙의 구조가 낮음을 의미한다.
도 1은 카본블랙의 구조(DBP 흡유량)에 따른 기본 물성을 나타내는 그림이다. 도 2는 카본블랙의 구조(DBP 흡유량)에 따른 전도성 상관관계를 나타내는 그래프이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 카본블랙의 구조가 높을수록 입자의 크기는 작으며 많은 입자들이 응집되어 가지가 많고 긴 형태를 나타낸다. 또한, 카본블랙의 구조가 높으면 바인더 수지 내에서 카본블랙간 접촉 빈도가 높아져 전도 경로의 증가로 낮은 구조의 카본블랙 대비 높은 전기전도도를 부여하여 높은 차폐효율을 달성할 수 있다. 그러나, 높은 구조의 카본블랙은 낮은 구조의 카본블랙 대비 복잡한 형상을 가져 파우더의 부피밀도(Bulk density)가 높아 바인더 수지 내 분산이 어려워 흐름성 및 사출 가공성이 저하된다.
상술한 바와 같이, 카본블랙의 DBP 흡유량에 따른 구조에 의해 복합소재의 전자파 차폐능 및 유동성이 좌우되는바 최적의 카본블랙 구조를 적용하여야 하며, 본 발명의 전자파 차폐용 고분자 조성물은 DBP 흡유량(dibutyl phthalate absorption)이 320 내지 400 ㎖/100g 범위인 카본블랙을 포함한다. 350 내지 385 ㎖/100g 범위의 DBP 흡유량이 더욱 바람직하다.
카본블랙의 DBP 흡유량이 320㎖/100g 미만이면 탄소나노튜브 전도성 필러 사용시 대비 전자파 차폐율이 열위하며, 400㎖/100g 초과이면 용융 지수가 낮아져 흐름성 및 사출가공성이 저하된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전도성 필러는 바인더 수지 100 중량부를 기준으로, 5 내지 20 중량부의 카본블랙(CB), 3 내지 7 중량부의 탄소나노튜브(CNT) 및 20 내지 30 중량부의 탄소섬유(CF)를 포함할 수 있다. 카본블랙이 바인더 수지 중량부 대비 10중량부 미만인 경우 전자파 차폐율이 저하되며, 20중량부 초과의 경우 용융 지수가 낮아진다.
바인더 수지와 전도성 필러 외, 일반적으로 포함될 수 있는 산화방지제 및 윤활제를 더 포함할 수 있다. 산화방지제 및 윤활제는 바인더 수지 100 중량부 대비 1 중량부 이하로 첨가되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 카본블랙과 탄소나노튜브의 중량부 합(CB+CNT)이 25 미만일 수 있다. 바인더 수지 100 중량부 기준으로 카본블랙과 탄소나노튜브의 중량부 합(CB+CNT)이 25 이상인 경우, 나노 사이즈 입자간 반데르발스 인력으로 인해 분산이 어려워져 용융 지수 및 성형성이 저하된다. 카본블랙과 탄소나노튜브의 중량부 합(CB+CNT)의 하한은 설정의 필요성이 낮지만, 바람직하게는 10 이상일 수 있다. 10 미만인 경우 탄소섬유 필러간 전기적 접촉 저항을 낮추기 어렵기 때문이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄소나노튜브(CNT)는 다중벽 탄소나노튜브(Multi-Walled CNT, MWCNT)일 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 전자파 차폐용 고분자 조성물은 인장강도가 2,000 kgf/㎠ 이상, 용융 지수가 30 g/10min 이상 및 전자파 차폐율이 60 dB@1GHz 이상으로 우수한 기계적 물성, 흐름성 및 전자파 차폐성을 나타낼 수 있다. 따라서 상기 전자파 차폐용 고분자 조성물을 이용하여 제조되는 전자파 차폐용 복합소재는 우수한 성형성에 기인하여 전자파 차폐성이 요구되는 다양한 분야의 복합소재로 이용될 수 있다.
이하, 실시예를 통해 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 후술하는 실시예는 발명을 예시하기 위한 것으로서, 발명의 기술적 사상이 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예
1 내지 4
각 성분을 하기 표 1에 나타난 함량으로 혼합하였다. 먼저, 250℃로 가열된 이축 압출기(L/D=44, Φ=32mm)의 1차 원료 투입구에 폴리아미드 수지와 수지 100 중량부에 대하여 산화방지제 0.5 중량부, 윤활제 0.3 중량부 투입하고, 수지 100 중량부에 대하여 탄소섬유 25 중량부를 사이드 피더를 통해 이축 압출기 6번 바렐에 위치하는 2차 투입구로 투입하고, 수지 100 중량부에 대하여 DBP 흡유량 360㎖/100g의 카본블랙 10 내지 20 중량부, MWCNT 3 내지 7 중량부를 사이드피더를 통해 이축 압출기 4번 바렐에 위치하는 3차 투입구로 투입하면서 열용융 혼련 공정을 통하여 복합수지 조성물을 제조하였다. 이를 90℃ 4시간 열풍건조기에서 건조하였다.
상기 펠렛을 사출온도 285℃ 에서 기계적 물성 측정 및 차폐 효율 평가를 위한 시편을 150t 사출기를 이용하여 제조하였다. 이들 시편은 23℃, 상대습도 50%에서 48시간 방치한 후 물성을 평가하였으며, 그 결과는 표 2에 나타내었다.
비교예
1 내지 13
각 성분을 하기 표 1에 나타난 함량으로 혼합하였다. 먼저, 250℃로 가열된 이축 압출기(L/D=44, Φ=32mm)의 1차 원료 투입구에 폴리아미드 수지와 수지 100 중량부에 대하여 산화방지제 0.5 중량부, 윤활제 0.3 중량부 투입하고, 수지 100 중량부에 대하여 탄소섬유 25 중량부를 사이드 피더를 통해 이축 압출기 6번 바렐에 위치하는 2차 투입구로 투입하고, 수지 100 중량부에 대하여 DBP 흡유량 140㎖/100g 카본블랙 10 내지 20 중량부, DBP 흡유량 360㎖/100g 카본블랙 10 내지 20 중량부, DBP 흡유량 495㎖/100g 카본블랙 10 내지 20 중량부, MWCNT 3 내지 7 중량부를 사이드피더를 통해 이축 압출기 4번 바렐에 위치하는 3차 투입구로 투입하면서 열용융 혼련 공정을 통하여 복합수지 조성물을 제조하였다. 이를 90℃ 4시간 열풍건조기에서 건조하였다. 이를 90℃ 4시간 열풍건조기에서 건조하였다.
상기 펠렛을 사출온도 285℃ 에서 기계적 물성 측정 및 차폐 효율 평가를 위한 시편을 150t 사출기를 이용하여 제조하였다. 이들 시편은 23℃, 상대습도 50%에서 48시간 방치한 후 물성을 평가하였으며, 그 결과는 표 2에 나타내었다.
| 구분 | 바인더 수지 |
카본블랙 | 탄소 나노 튜브 |
탄소 섬유 |
산화 방지제 |
윤활제 | ||
| 140 ㎖/100g |
360 ㎖/100g |
495 ㎖/100g |
||||||
| 실시예1 | 100 | - | 10 | - | 7 | 25 | 0.5 | 0.3 |
| 실시예2 | 100 | - | 15 | - | 3 | 25 | 0.5 | 0.3 |
| 실시예3 | 100 | - | 15 | - | 5 | 25 | 0.5 | 0.3 |
| 실시예4 | 100 | - | 20 | - | 3 | 25 | 0.5 | 0.3 |
| 비교예1 | 100 | 10 | - | - | 7 | 25 | 0.5 | 0.3 |
| 비교예2 | 100 | 15 | - | - | 3 | 25 | 0.5 | 0.3 |
| 비교예3 | 100 | 15 | - | - | 5 | 25 | 0.5 | 0.3 |
| 비교예4 | 100 | 15 | - | - | 7 | 25 | 0.5 | 0.3 |
| 비교예5 | 100 | 20 | - | - | 3 | 25 | 0.5 | 0.3 |
| 비교예6 | 100 | - | 5 | - | 7 | 25 | 0.5 | 0.3 |
| 비교예7 | 100 | - | 20 | - | 7 | 25 | 0.5 | 0.3 |
| 비교예8 | 100 | - | 21 | - | 3 | 25 | 0.5 | 0.3 |
| 비교예9 | 100 | - | - | 10 | 7 | 25 | 0.5 | 0.3 |
| 비교예10 | 100 | - | - | 15 | 3 | 25 | 0.5 | 0.3 |
| 비교예11 | 100 | - | - | 15 | 5 | 25 | 0.5 | 0.3 |
| 비교예12 | 100 | - | - | 15 | 7 | 25 | 0.5 | 0.3 |
| 비교예13 | 100 | - | 20 | 3 | 25 | 0.5 | 0.3 | |
- 폴리아미드 수지: 효성, 1027BRT-
DBP 흡유량 140㎖/100g 카본블랙: OCI, N130
- DBP 흡유량 360㎖/100g 카본블랙: Akzonobel, Ketjenblack EC300J
- DBP 흡유량 495㎖/100g 카본블랙: Akzonobel, Ketjenblack EC600JD
- 탄소나노튜브: 한화케미칼, CM-130 (Aspect ratio: ~2×104)
- 탄소섬유: Mitsubishi Rayon, TR06Q (6mm Epoxy sizing chopped Carbon Fiber)
- 산화방지제: CIBA chemical, IRGANOX1010
- 윤활제: 신원화학, Hi-Lube
인장강도[kgf/㎠]는 ASTM D638에 의해 5 mm/min 조건으로 평가하였으며, 전자파 차폐율[dB]은 ASTM 4935에 의해 주파수 1GHz에서 평가하였으며, 용융 지수[g/10min]는 ASTM D1238에 의해 275℃/5kg 조건으로 평가하였다.
표 1의 배합비에 따라 제조된 오일씰 성형물에 대해 물성시험 및 마찰시험을 실시하여 아래 표 2에 나타내었다.
| 구분 | 인장강도 [kgf/㎠] |
전자파 차폐율 [dB@1GHz] |
용융 지수 [g/10min] |
성형성 |
| 실시예1 | 2,045 | 61.0 | 37 | 양호 |
| 실시예2 | 2,011 | 61.5 | 52 | 양호 |
| 실시예3 | 2,087 | 66.0 | 35 | 양호 |
| 실시예4 | 2,147 | 73.0 | 34 | 양호 |
| 비교예1 | 2,041 | 51.7 | 48 | 양호 |
| 비교예2 | 2,011 | 46.2 | 64 | 양호 |
| 비교예3 | 2,137 | 53.1 | 51 | 양호 |
| 비교예4 | 2,201 | 58.0 | 35 | 양호 |
| 비교예5 | 2,181 | 53.8 | 54 | 양호 |
| 비교예6 | 1,937 | 56.0 | 50 | 양호 |
| 비교예7 | 2,177 | 71.8 | 20 | 불량 |
| 비교예8 | 2,244 | 76.5 | 21 | 불량 |
| 비교예9 | 1,981 | 61.0 | 17 | 불량 |
| 비교예10 | 1,928 | 62.3 | 19 | 불량 |
| 비교예11 | 2,003 | 67.2 | 6 | 불량 |
| 비교예12 | 2,074 | 70.2 | 측정불가 | 불량 |
| 비교예13 | 2,051 | 72.4 | 측정불가 | 불량 |
표 1 및 표 2를 참조하면, 비교예 1 내지 5는 카본블랙을 폴리아미드 수지 100중량부 대비 10 내지 20 중량부를 첨가하였음에도 불구하고, DBP 흡유량 140㎖/100g에 기인하여 탄소나노튜브 함량에 관계 없이 전자파 차폐율이 60dB 미만으로 낮게 나타났다.
비교예 6 내지 8은 본 발명의 DBP 흡유량 범위에 속하는 360㎖/100g 카본블랙을 사용하였지만, 비교예 6은 카본블랙의 함량 미달로 인장강도 및 전자파 차폐율이 낮았으며, 비교예 8은 카본블랙 함량 초과로 용융 지수가 낮아 성형성이 불량하였다. 비교예 7은 카본블랙의 DBP 흡유량과 중량부 함량이 본 발명의 범위를 만족하지만, 탄소나노튜브와의 중량부 합(CB+CNT)이 25 이상으로 반데르발스 인력에 의해 분산이 어려워 용융 지수가 낮게 나타났다.
비교예 9 내지 13은 카본블랙을 폴리아미드 수지 100중량부 대비 10 내지 20 중량부를 첨가하였음에도 불구하고, DBP 흡유량 495㎖/100g의 카본블랙을 첨가한 경우이다. 비교예 9 및 10은 인장강도 및 용융지수가 낮게 나타나 성형성이 불량하였으며, 비교예 11 내지 13은 인장강도는 2,000 kgf/㎠ 이상으로 나타났지만 역시 용융 지수가 낮아 성형성이 불량하였다.
이처럼, 카본블랙의 함량과 함께 DBP 흡유량을 모두 만족하여야 본 발명이 목적하는 인장강도, 흐름성 및 전자파 차폐율을 모두 만족하는 고분자 조성물을 얻을 수 있었으며, 실시예 1 내지 4는 본 발명의 조건을 모두 만족함에 따라 우수한 성형성과 전자파 차폐능을 나타냄을 확인할 수 있었다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
Claims (9)
- 바인더 수지 및 전도성 필러를 포함하고,
상기 전도성 필러는 카본블랙(CB), 탄소나노튜브(CNT) 및 탄소섬유(CF)를 포함하며,
상기 카본블랙은 DBP 흡유량(dibutyl phthalate absorption)이 320 내지 400 ㎖/100g 범위이며,
상기 카본블랙과 상기 탄소나노튜브의 중량비(CB/CNT)가 1 이상인 전자파 차폐용 고분자 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 바인더 수지는 폴리아미드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌옥사이드 및 폴리페닐렌설파이드로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상인 전자파 차폐용 고분자 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 전도성 필러는 상기 바인더 수지 100 중량부를 기준으로,
5 내지 20 중량부의 카본블랙(CB), 3 내지 7 중량부의 탄소나노튜브(CNT) 및 20 내지 30 중량부의 탄소섬유(CF)를 포함하는 전자파 차폐용 고분자 조성물. - 제3항에 있어서,
상기 카본블랙과 상기 탄소나노튜브의 중량부 합(CB+CNT)이 25 미만인 전자파 차폐용 고분자 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 탄소나노튜브(CNT)는 다중벽 탄소나노튜브(Multi-Walled CNT)인 전자파 차폐용 고분자 조성물. - 제1항에 있어서,
인장강도가 2,000 kgf/㎠ 이상인 전자파 차폐용 고분자 조성물. - 제1항에 있어서,
용융 지수가 30 g/10min 이상인 전자파 차폐용 고분자 조성물. - 제1항에 있어서,
전자파 차폐율이 60 dB@1GHz 이상인 전자파 차폐용 고분자 조성물. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 전자파 차폐용 고분자 조성물을 이용하여 제조되는 전자파 차폐용 복합소재.
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