KR20210036174A - 전도성을 높인 cnt 소재 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분산성을 높여 CNT의 함유량을 높일 수 있기 때문에 표면전기저항을 1Ω/□ 이하로 절감시켜 전기전도성을 극대화시킬 수 있고, 치수안전성을 개선시켜 사출성형(Injection Molding)용으로 사용이 적합하게 되며, 별도의 금속이 함유되지 않아도 전기전도성이 우수하기 때문에 종래에 금속을 사용할 때 부식으로 인해 성능이 저하되는 문제점을 획기적으로 해결할 수 있는 CNT 소재 제조방법에 관한 것이다.

Description

전도성을 높인 CNT 소재 제조 방법{Manufacturing method of CNT composite materials for enhancing conductive efficiency}
본 발명은 전도성을 높인 CNT 소재 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게로는 표면전기저항을 절감시킴과 동시에 내화학성 및 치수 안전성을 높여 사출성형용 소재로 적합한 전도성을 높인 CNT 소재 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
탄소나노튜브(CNT, Carbon Nano Tube)는 다이아몬드, 플러렌과 같이 탄소로 구성된 탄소 동소체의 일종으로, 하나의 탄소가 다른 탄소원자와 육각형 모양을 이루며 결합되어 있는 흑연면(Graphite sheet)이 원통형으로 감긴 튜브 형태를 이루는 물질이다. 흑연면이 말리는 각도와 형태에 따라 Armchair형과 Zigzag형, Chiral형으로 구분될 수 있으며, 흑연면의벽 수에 따라 단일벽(SWCNT: Single wall carbon nano tube), 이중벽(DWCNT: Double wall carbon nano tube)및 다중벽(MWCNT: Multiple wall carbon nano tube)으로 구분할 수 있다. CNT는 직경에 따라 에너지 갭이 달라지고, 가로 세로 길이의 종횡비(aspect ratio)가 크며, 준일차원적 구조를 보유하고 있어 특이한 양자효과를 나타낸다.
이러한 CNT는 강철과 비교하여 100배 이상의 인장강도를 가짐과 동시에 구리선과 비교하여 1000배 이상의 전기전도도를 가지며, 6000W/mK의 열전도도를 갖는 장점으로 인해 각종 다양한 전극소재로 널리 사용되고 있다.
그러나 CNT는 직경이 100nm 미만의 나노구조로 인해 비표면적이 클 뿐만 아니라 0.025 ~ 0.055g/cc의 겉보기 밀도를 갖기 때문에 고분자 소배와 컴
나노구조(직경이 1~수십nm)에 의한 비표면적이 크고 겉보기 밀도가 0.02~0.05g/cc임에 따라 분산성이 떨어지기 때문에 고분자 소재와 혼합 시 일정량 이상으로 첨가될 때, 성능이 저하되는 문제점을 발생시킨다.
이에 따라 종래에는 CNT의 분산성을 높이기 위한 방안으로 여러 가지 형태의 분산제가 개방되어 망상구조의 형성이 용이해졌으나, 분산제 자체의 저항으로 인해 CNT와 CNT 사이의 접촉저항을 오히려 증가, 상세하게로는 제품 성형 시 60℃이상의 지속적인 고온 환경에서 분산제가 제품 표면 사이를 유출되어 CNT와 CNT 사이의 접착력을 약화시킴과 동시에 전기저항을 증가시키는 문제점이 발생한다.
또한 CNT는 내화학성이 떨어지며, 고분자 소재(PC, ABS, PPS, PET 등)와 컴파운딩 시 계면접착력이 떨어지는 특성으로 인해 사출성형물의 충격강도가 낮아 외부 충격 및 진동에 의해 사출성형물이 쉽게 파손되는 문제점이 발생한다.
도 1은 국내등록특허 제10-1124385호(발명의 명칭 : 코팅액을 이용한 탄소나노튜브 분산기와 이를 이용한 탄소나노튜브 분산방법)에 개시된 탄소나노튜브 분산방법을 나타내는 분산단계도이다.
도 1의 분산단계도(이하 종래기술이라고 함)(S900)는 공급단계(S910)와, 분산단계(S920), 회수단계(S930)로 이루어진다.
공급단계(S910)는 CNT 탱크의 분산되지 않은 CNT를 이송시켜 채우는 CNT 공급단계(S911)와, CNT가 공급된 분산탱크에 코팅액(에멀젼의 침투 분산제)를 공급하는 코팅액 공급단계(S912)로 이루어진다.
분산단계(S920)는 공급단계(S910) 후 압력조절장치와 온도조절장치를 이용하여 분산탱크 내의 압력 및 온도를 조절한 후, 교반기의 교반날을 회전시켜 코팅액 및 CNT를 교반시킨다.
회수단계(S930)는 분산단계(S920) 후 분산된 CN를 CNT탱크로 압력의 차로 회수시킨다.
이와 같이 구성되는 종래기술(S900)은 탄소나노튜브 분산기가 나노입자인 탄소나노튜브(CNT)를 코팅액으로 이용하여 용이하게 분산시킴으로써 CNT가 제 성능을 발휘할 수 있는 장점을 갖는다.
그러나 종래기술(S900)은 여전히 잔존하는 분산제가 투명전극 전체의 저항을 증가시키는 요인으로 남아있기 때문에 CNT에 흡착되지 않으며, 사출 성형 시, 60℃이상의 지속적인 고온 환경에서 분산제가 제품 표면 사이를 유출되어 CNT와 CNT 사이의 접착력을 약화시킴과 동시에 전기저항을 증가시키는 문제점을 해결하지 못하는 단점을 갖는다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 표면전기저항을 절감시킴과 동시에 내화학성 및 치수 안전성을 높여 사출성형용 소재로 적합한 전도성을 높인 CNT 소재 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 수분산성 아크릴계 음이온수지를 증류수에 혼합시켜 분산액을 제조하는 분산액 제조단계; CNT(탄소나노튜브, Carbon Nano Tube)를 교반기에 투입시킨 후, 상기 분산액 제조단계에 의한 분산액을 분무시켜 CNT에 수분산성 아크릴계 음이온수지를 코팅시키는 코팅단계; 상기 코팅단계에 의한 혼합물의 수분을 증발시키는 수분 증발단계; 상기 수분 증발단계에 의한 혼합물을 압출기로 압출하여 CNT펠렛을 제조하는 압축 및 펠렛화단계; 상기 압축 및 펠렛화단계에 의한 CNT펠렛과, 고분자소재를 혼합시켜 컴파운딩 하여 CNT소재를 제조하는 고분자소재 혼합단계를 포함하는 것이다.
또한 본 발명에서 상기 고분자소재 혼합단계는 CNT펠렛 10 ~ 25 중량%와, 폴리프로필렌 수지 40 ~ 70 중량%와, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 5 ~ 35 중량%를 혼합시켜 CNT 소재를 제조하고, 상기 코팅단계는 CNT 98.5 ~ 99.40 중량%와, 수분산성 아크릴계 음이온수지 0.60 ~ 1.44 중량%가 혼합되도록 분산액을 CNT에 분무시키는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 분산액 제조단계는 분산성 아크릴계 음이온수지(11) 5.0 ~ 10.0 중량%와, 증류수(13) 90.0 ~ 95.0 중량%를 혼합시켜 분산액을 제조하고, 상기 CNT 소재 제조방법은 상기 분산액 조성물 제조단계 이전에 진행되는 분산액 조성물 제조단계를 더 포함하고, 상기 분산액 조성물 제조단계는 폴리에틸렌글리콜, 아크릴산, 벤젠, 황산을 교반기에서 교반시켜 중간반응수지를 제조한 후, 제조된 중간반응수지에 아크릴산, 아크릴로니트릴, 증류수, 과황산암모늄, 황화수소나트륨을 투입시켜 교반시킴으로써 수분산성 아크릴계 음이온수지를 제조하는 것이 바람직하다.
상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 분산성을 높여 CNT의 함유량을 높일 수 있기 때문에 표면전기저항을 1Ω/□ 이하로 절감시켜 전기전도성을 극대화시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면 치수안전성을 개선시켜 사출성형(Injection Molding)용으로 사용이 적합하게 된다.
또한 본 발명에 의하면 별도의 금속이 함유되지 않아도 전기전도성이 우수하기 때문에 종래에 금속을 사용할 때 부식으로 인해 성능이 저하되는 문제점을 획기적으로 해결할 수 있다.
도 1은 국내등록특허 제10-1124385호(발명의 명칭 : 코팅액을 이용한 탄소나노튜브 분산기와 이를 이용한 탄소나노튜브 분산방법)에 개시된 탄소나노튜브 분산방법을 나타내는 분산단계도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 CNT 소재 제조 방법을 나타내는 공정순서도이다.
도 3은 도 2의 분산액 제조단계(S20)에 의해 제조되는 분산액을 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 도 2의 고분자소재 혼합단계(S70)에 의해 제조되는 CNT소재를 나타내는 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 CNT 소재 제조 방법을 나타내는 공정순서도이다.
본 발명의 일실시예인 CNT 소재 제조 방법(S1)은 1)분산성을 높여 CNT의 함유량을 높임으로써 표면전기저항을 1Ω/□ 이하로 절감시켜 전기전도성을 극대화시킬 수 있으며, 2)치수안전성을 개선시켜 사출성형(Injection Molding)용으로 사용이 적합하도록 하고, 3)별도의 금속을 함유하지 않기 때문에 전기전도성이 우수하면서도 종래에 금속을 사용할 때 부식으로 인해 성능이 저하되는 문제점을 획기적으로 해결하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 CNT 소재 제조방법(S1)은 도 2에 도시된 바와 같이, 분산액 조성물 제조단계(S10), 분산액 제조단계(S20), CNT 준비단계(S30), 코팅단계(S40), 수분증발단계(S50), 압축 및 펠렛화단계(S60), 고분자소재 혼합단계(S70)로 이루어진다.
분산액 조성물 제조단계(S10)는 분산액 조성물인 수분산성 아크릴계 음이온수지를 제조하는 단계이다.
또한 분산액 조성물 제조단계(S10)는 폴리에틸렌글리콜, 아크릴산, 벤젠, 황산을 교반기에서 충분히 교반하여 중간반응수지를 제조하고, 제조된 중간반응수지에 아크릴산, 아크릴로니트릴, 증류수, 과황산암모늄, 황화수소나트륨을 투입하여 수분산성 아크릴계 음이온수지를 제조한다.
이때 수분산성 아크릴계 음이온수지에는 피마자유가 추가 첨구될 수 있고, 피마자유는 아크릴계 음이온수지으 내열성을 개선시킴과 동시에 유연성을 높임으로써 최종적으로 제조되는 CNT소재의 충격강도를 높일 수 있게 된다.
분산액 제조단계(S20)는 분산액 조성물 제조단계(S10)에 의해 제조된 수분산성 아크릴계 음이온수지와 증류수를 혼합시켜 분산액을 제조하는 단계이다.
또한 분산액 제조단계(S20)에서, 분산액에 함유되는 수분산성 아크릴계 음이온수지의 함량은 높으면 높을수록 분산액의 점도를 증가시키게 되고, 분산액의 점도가 과도하게 증가하게 되면 코팅단계(S40)에서 분산액이 분무될 때, 분산액이 CNT에 균일하게 분모되지 않는 문제점이 발생한다.
또한 분산액 제조단계(S20)에서, 분산액에 함유되는 수분산성 아크릴계 음이온수지의 함유량이 낮아지면 낮아질수록 분산액의 점도가 함께 낮아짐에 따라 코팅단계(S40) 시 분산액이 CNT에 균일하게 분무되기는 하나, CNT의 분산성이 떨어지게 된다.
도 3은 도 2의 분산액 제조단계(S20)에 의해 제조되는 분산액을 설명하기 위한 구성도이다.
본 발명의 분산액 제조단계(S20)는 분산액의 조성물을 최적으로 함유시켜 전술하였던 문제점을 해결할 수 있도록 하였고, 상세하게로는 수분산성 아크릴계 음이온수지(11) 5.0 ~ 10.0 중량%와, 증류수(13) 90.0 ~ 95.0 중량%를 혼합하여 분산액(10)을 제조한다.
CNT 준비단계(S30)는 통상의 CNT를 준비하는 단계이다. 이때 CNT는 S단일벽 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) 또는 이들의 조합일 수 있고, 탄소나노튜브(CNT)는 탄소 6개로 이루어지는 육각 모양이 서로 연결되어 튜브 형상을 형성하고, 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)는 복수개의 관들이 동심원 형상을 형성한다.
코팅단계(S40)는 CNT 준비단계(S30)에 의한 CNT에, 분산액 제조단계(S20)에 의해 제조된 분산액(10)을 분무하여 수분산성 아크릴계 음이온수지와 CNT를 혼합시킴으로써 CNT에 수분산성 아크릴계 음이온수지를 코팅시키는 단계이다.
즉 본 발명은 코팅단계(S40)를 통해 CNT 입자들의 외면이 수분산성 아크릴계 음이온수지로 코팅됨으로써 CNT 입자들이 계면접착력이 증가하게 된다.
또한 코팅단계(S40)는 교반기에 투입된 CNT에 분산액을 분무하는 방식으로 공정이 이루어지며, 상세하게로는 CNT 98.56 ~ 99.40중량%와, 수분산성 아크릴계 음이온 수지 0.60 ~ 1.44중량%가 혼합되도록 분산액을 CNT에 분무한다.
이때 수분산성 아크릴계 음이온수지는 1)만약 고형분 기준으로 0.6 중량% 미만으로 혼합되면, 후술되는 압축 및 펠렛화단계(S60)에서 CNT의 계면접착력이 저하될 뿐만 아니라 수분 증발 후 CNT펠렛의 부피가 축소되는 문제점이 발생하며, 2)만약 고형분 기준으로 1.44 중량%를 초과하면, CNT 입자들 사이의 계면접착력이 과도하게 강해져서 압축 및 펠렛화단계(S60) 시 CNT펠렛이 적절하게 부서지지 안항 오히려 CNT의 분산성이 저하되는 결과가 초래된다.
한편, 분산액이 분무되면 CNT가 물을 흡수하여 CNT의 부피가 축소되고, 이에 따라 CNT의 겉보기밀도가 상승되는데, 이에 의해서도 CNT와 수분산성 아크릴계 음이온수지의 분산성의 상승되는 효과를 얻게 된다.
수분 증발단계(S50)는 코팅단계(S40)에 의해 혼합된 혼합물의 수분을 증발시키는 단계이다.
또한 수분 증발단계(S50)는 교반기의 온도를 110℃ 정도로 가온한 상태에서 RPM을 10이하로 교반함으로써 수분을 증발시킨다. 이때 만약 교반기의 RPM이 10 이상이면, CNT의 접착력이 약화되어 부서지거나 부피가 증가하게 된다.
압축 및 펠렛화단계(S60)는 수분 증발단계(S50)를 통과한 혼합물을 압출기로 압축하여 CNT펠렛을 제조하는 단계이다.
또한 압축 및 펠렛화단계(S60)는 싱글스크류의 길이가 1500mm미만인 압출기를 이용하여 직경 3.0 ~ 4.0mm 및 길이 4.0mm의 크기로 혼합물을 압출시킨다. 이때 압출기의 스크류 온도는 110 ~ 130℃인 것이 바람직하며, 만약 스크류 온도가 130℃ 이상이면 수분산성 아크릴계 음이온수지의 경화속도가 가속화되어 CNT와 제품성형용 고분자소재들 사이의 계면접착력이 약화될 수 있으므로 스크류온도를 130℃ 보다 낮은 온도로 설정한다.
이와 같이 압축 및 펠렛화단계(S60)에 의해 제조되는 CNT펠렛은 압출 공정 중에 가압되어 부피가 축소되기 때문에 겉보기밀도가 CNT 자체의 겉보기 밀도보다 상승되어 CNT의 분산성이 향상되게 된다. 이때 CNT펠렛의 겉보기밀도가 0.2g/cc 이상이면 분산성에 문제가 있고 0.12g/cc 이하이면 고함량의 CNT컴파운딩이 어려운 문제점이 발생한다.
이에 따라 본 발명의 압축 및 펠렛화단계(S60)에서는 CNT펠렛이 0.12 ~ 0.20 g/cc의 겉보기밀도를 갖도록 환경을 조성한다.
고분자소재 혼합단계(S70)는 압축 및 펠렛화단계(S60)에 의한 압출물인 CNT펠렛과, 제품성형을 위한 고분자소재, 기타 첨가제를 혼합시켜 컴파운딩 하여 CNT소재를 제조하는 단계이다. 이때 고분자소재로는 폴리프로필렌 수지와, 열가소성 엘라스토머 등이 적용될 수 있고, 폴리프로필렌 수지는 내화학성이 우수하기 때문에 CNT소재의내화학성을 개선시킬 수 있다.
또한 고분자소재 혼합단계(S70)에서는 CNT 자체의 성질로 인해 CNT소재의 충격강도가 낮은 단점을 갖고, 이러한 문제점을 해결하도록 열가소성 엘라스토머가 혼합된다. 이때 열가소성 엘라스토머 중에서도 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS)이 사용되고, SEBS는 내산성, 내알칼리성이 강하고, 내후성, 내열노후성 등이 우수하여 CNT소재의 기능을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 고분자소재 혼합단계(S70)에 의해 제조되는 CNT소재는 압축 및 펠렛화단계(S60)를 통해 CNT가 펠렛화하여 혼합됨에 따라 CNT의 분산성이 향상되는 효과를 얻게 될 뿐만 아니라 코팅단계(S40)를 통해 CNT 입자가 수분산성 아크릴계 음이온수지에 의해 코팅되기 때문에 CNT 입자들 사이에는 아크릴계 음이온수지에 의한 이온반발력이 발생하여 CNT 입자의 분산성이 향상됨에 따라 CNT 입자가 폴리프로필렌 수지 및 열가소성 엘라스토머와 고르게 효과적으로 분산되는 효과를 얻게 된다.
또한 CNT입자가 수분산성 아크릴 음이온에 의해 코팅되어 표면이 개질되기 때문에 CNT 입자와 폴리프로필렌 수지, 열가소성 엘라스토머와의 계면접착력도 증가하게 된다.
도 4는 도 2의 고분자소재 혼합단계(S70)에 의해 제조되는 CNT소재를 나타내는 구성도이다.
고분자소재 혼합단계(S70)에 의해 제조되는 CNT소재(1)는 도 4에 도시된 바와 같이, 압축 및 펠렛화단계(S60)에 의한 CNT펠렛(3) 10 ~ 25 중량%와, 폴리프로필렌 수지(5) 40 ~ 70 중량%와, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS)(7) 5 ~ 35 중량%를 혼합하여 제조된다. 이때 도면에는 도시되지 않았으나, CNT소재(1)에는 전체 중량 대비 0.2 중량%의 기타첨가제가 더 함유될 수 있고, 기타첨가제로는 산화방지제, 가소제, 안정제 등이 적용될 수 있다.
이때 CNT펠렛(3)은 만약 함유량이 25 중량%를 초과하면 전기저항의 개선효과가 미비한 단점을 갖고, 만약 함유량이 10 중량% 미만이면 전기전도성이 떨어지는 문제점이 발생한다.
또한 SEBS(7)는 만약 함유량이 5 중량% 미만이면, CNT소재의 충격강도를 저하시키며, 만약 함유량이 35 중량%를 초과하면, 폴리프로필렌 수지(5)와의 상용성이 저하되는 문제점이 발생한다.
이하, 본 발명의 일실시예인 CNT 소재 제조 방법(S1)에 관해 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명한다. 또한 다음의 실시예들은 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명의 보호범위를 제한하지 않는다.
표 1은 본 발명의 실시예들 및 비교예들을 나타낸다.
CNT펠렛 PP SEBS 산화방지제
실시예1 25.0 39.8 35.0 0.2
실시예2 25.0 64.8 10.0 0.2
비교예1 25.0 74.8 - 0.2
비교예2 - 99.8 - 0.2
*단위는 중량%임.
[실시예 1]
CNT펠렛 25.0 중량%;
폴리프로필렌 39.8 중량%;
SEBS 35.0 중량%
산화방지제 0.2 중량%를 포함하는 CNT소재.
[실시예 2]
CNT펠렛 25.0 중량%;
폴리프로필렌 64.8 중량%;
SEBS 10.0 중량%
산화방지제 0.2 중량%를 포함하는 CNT소재.
[비교예 1]
CNT펠렛 25.0 중량%;
폴리프로필렌 74.8 중량%;
산화방지제 0.2 중량%를 포함하는 CNT소재.
[비교예 2]
폴리프로필렌 99.8 중량%;
산화방지제 0.2 중량%를 포함하는 CNT소재.
표 2는 표 1의 실시예들 및 비교예들에 의한 물리적특성 테스의 측정값을 나타낸다.
수축율(%) 충격강도
(kg·cm/cm)		 인장강도
(kg/cm2)
(50mm/min)		 신율(%) 비중
3.2mm
실시예1 5/1000 52.2 94.7 41.8 1.05
실시예2 5/1000 17.5 114.6 16.6 1.05
비교예1 6/1000 2.5 216.1 3.2 1.05
비교예2 18/1000 6.0 302.6 22 0.91
실시예 1은 ‘5/1000%’의 수축률과, ‘52.2kg·cm/cm’의 충격강도, ‘94.7kg/cm2’의 인장강도, ‘41.8%’의 신율, ‘1.05’의 비중이 측정되어 치수안전성, 충격강도 및 인장강도가 우수한 것을 알 수 있다.
실시예 2는 ‘5/1000%’의 수축률과, ‘17.5kg·cm/cm’의 충격강도, ‘114.6kg/cm2’의 인장강도, ‘16.6%’의 신율, ‘1.05’의 비중이 측정되어 실시예1과 비교하여 충격강도가 다소 약해졌으나, 인장강도는 다소 증가하였고, 전체적인 특성이 우수한 것을 알 수 있다.
비교예 1은 ‘6/1000%’의 수축률과, ‘2.5kg·cm/cm’의 충격강도, ‘216.1kg/cm2’의 인장강도, ‘3.2%’의 신율, ‘1.05’의 비중이 측정되어 실시예들과 비교하여 치수안전성이 떨어질 뿐만 아니라 충격강도가 매우 낮게 측정된 것을 알 수 있다.
비교예 2는 ‘18/1000%’의 수축률과, ‘6.0kg·cm/cm’의 충격강도, ‘302.6kg/cm2’의 인장강도, ‘22%’의 신율, ‘0.91’의 비중이 측정되어 실시예들과 비교하여 치수안전성 및 충격강도가 현저히 떨어지는 것을 알 수 있다.
표 3은 본 발명의 시예들을 나타낸다.
PP(%) SEBS(%) 산화방지제(%) CNT펠렛(%)
실시예3 66.8 10.0 0.2 23.0
실시예4 65.8 10.0 0.2 24.0
실시예5 64.8 10.0 0.2 25.0
실시예6 63.8 10.0 0.2 26.0
[실시예 3]
CNT펠렛 23.0중량%;
폴리프로필렌 66.8 중량%;
SEBS 10.0 중량%
산화방지제 0.2 중량%를 포함하는 CNT소재.
[실시예 4]
CNT펠렛 24.0 중량%;
폴리프로필렌 65.8 중량%;
SEBS 10.0 중량%
산화방지제 0.2 중량%를 포함하는 CNT소재.
[실시예 5]
CNT펠렛 25.0 중량%;
폴리프로필렌 64.8 중량%;
SEBS 10.0 중량%
산화방지제 0.2 중량%를 포함하는 CNT소재.
[실시예 6]
CNT펠렛 26.0 중량%;
폴리프로필렌 63.8 중량%;
SEBS 10.0 중량%
산화방지제 0.2 중량%를 포함하는 CNT소재.
다음의 표 4는 표 3의 실험예 3 내지 6의 표면저항 및 체적저항 테스트 값을 나타낸다.
표면저항(Ω/□) 체적저항(Ω/cm)
실시예3 0.87 0.014
실시예4 0.61 0.009
실시예5 0.28 0.006
실시예6 0.26 0.005
실시예 3 내지 6을 사출성형 한 후, 100mm×100mm, 두께 1mm의 시편을 만들어서 표면저항 및 체적저항을 측정하였고, 각 시편에 대해 10회씩 표면저항 및 체적저항을 측정하였다.
표 3을 참조하여 살펴보면, 실시예 3 내지 6은 CNT펠렛의 함량이 23 내지 26 중량%를 함유함에 따라 표면저항이 ‘0.90Ω/□’ 미만으로, 체적저항이 ‘0.015Ω/cm’ 미만으로 측정되어 표면저항 및 체적저항이 모두 우수한 것을 알 수 있다.
S1:CNT 소재 제조 방법 S10:분산액 조성물 제조단계
S20:분산액 제조단계 S30:CNT 준비단계
S40:코팅단계 S50:수분 증발단계
S60:압축 및 펠렛화단계 S70:고분자소재 혼합단계
1:CNT소재 3:CNT펠렛
5:폴리플로필렌 수지 7:SEBS
10:분산액 11:수분산성 아크릴계 음이온수지
13:증류수

Claims (3)

  1. 수분산성 아크릴계 음이온수지를 증류수에 혼합시켜 분산액을 제조하는 분산액 제조단계;
    CNT(탄소나노튜브, Carbon Nano Tube)를 교반기에 투입시킨 후, 상기 분산액 제조단계에 의한 분산액을 분무시켜 CNT에 수분산성 아크릴계 음이온수지를 코팅시키는 코팅단계;
    상기 코팅단계에 의한 혼합물의 수분을 증발시키는 수분 증발단계;
    상기 수분 증발단계에 의한 혼합물을 압출기로 압출하여 CNT펠렛을 제조하는 압축 및 펠렛화단계;
    상기 압축 및 펠렛화단계에 의한 CNT펠렛과, 고분자소재를 혼합시켜 컴파운딩 하여 CNT소재를 제조하는 고분자소재 혼합단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CNT 소재 제조방법.
  2. 청구항 제1항에 있어서, 상기 고분자소재 혼합단계는
    CNT펠렛 10 ~ 25 중량%와, 폴리프로필렌 수지 40 ~ 70 중량%와, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(SEBS) 5 ~ 35 중량%를 혼합시켜 CNT 소재를 제조하고,
    상기 코팅단계는
    CNT 98.5 ~ 99.40 중량%와, 수분산성 아크릴계 음이온수지 0.60 ~ 1.44 중량%가 혼합되도록 분산액을 CNT에 분무시키는 것을 특징으로 하는 CNT 소재 제조방법.
  3. 청구항 제2항에 있어서, 상기 분산액 제조단계는
    수분산성 아크릴계 음이온수지(11) 5.0 ~ 10.0 중량%와, 증류수(13) 90.0 ~ 95.0 중량%를 혼합시켜 분산액을 제조하고,
    상기 CNT 소재 제조방법은 상기 분산액 조성물 제조단계 이전에 진행되는 분산액 조성물 제조단계를 더 포함하고,
    상기 분산액 조성물 제조단계는
    폴리에틸렌글리콜, 아크릴산, 벤젠, 황산을 교반기에서 교반시켜 중간반응수지를 제조한 후, 제조된 중간반응수지에 아크릴산, 아크릴로니트릴, 증류수, 과황산암모늄, 황화수소나트륨을 투입시켜 교반시킴으로써 수분산성 아크릴계 음이온수지를 제조하는 것을 특징으로 하는 CNT 소재 제조방법.
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