KR20220063904A - 친환경 그래핀 플레이크, 그래핀 마스터 배치, 그래핀 폴리머 제품 및 그 제조방법 - Google Patents

친환경 그래핀 플레이크, 그래핀 마스터 배치, 그래핀 폴리머 제품 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 그래핀 플레이크(flake), 그래핀 플레이크 폴리머 제품 및 그 제조방법에 관한 것으로 특히, 친환경·무공해의 그래핀을 제조한 후, 상기 그래핀을 여러 종류의 폴리머와 결합시켜 필름, 필터 및 마스크 등 다양한 그래핀 폴리머 제품을 양산할 수 있는 그래핀 폴리머 제품 및 그 제조방법에 관한 것으로, 순도 99% 흑연과 탈이온수를 혼합한 슬러리(SLURRY)를 고온, 고압 하에서 복수의 압축-폭발과정을 거쳐 그래핀을 생산하는 그래핀 플레이크 제작 단계; 상기 그래핀 플레이크를 폴리머와 혼합하여 상기 그래핀 플레이크의 함량이 0.1~10wt%인 고체상태의 그래핀 폴리머 마스터 배치를 제작하는 단계 및 상기 그래핀 폴리머 마스터 배치와 베이스 폴리머를 상기 그래핀 플레이크의 함량이 0.03~1.0wt%가 되도록 혼합하고, 용융, 압출하여 그래핀 폴리머 제품을 제조하는 단계로 이루어진다.

Description

친환경 그래핀 플레이크, 그래핀 마스터 배치, 그래핀 폴리머 제품 및 그 제조방법{Eco-friendly graphene flake, graphene masterbatch, graphene polymer product and method thereof}
본 발명은 그래핀 플레이크(flake), 그래핀 플레이크 폴리머 제품 및 그 제조방법에 관한 것으로 특히, 친환경·무공해의 그래핀을 제조한 후, 상기 그래핀을 여러 종류의 폴리머와 결합시켜 필름, 필터 및 마스크 등 다양한 그래핀 폴리머 제품을 양산할 수 있는 그래핀 폴리머 제품 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근에 사스, 메르스 등 세균에 의한 감염으로 인간의 생명이 위협받고 있고 더구나 2019년 12월 중국 우한에서 처음 발생한 이후 국내 및 전세계로 확산된 새로운 유형의 코로나 바이러스(SARS-CoV-2)에 의하여 인류 역사상 새로운 환경에 접하게 되고, 현실적으로 그에 대한 대비책이 시급한 실정이다.
특히, 전세계적으로 코로나 바이러스에 대한 백신 개발에 박차를 가하고 있으나, 아직 뚜렷한 성과를 거두지 못하고 있는 실정이며, 현실적으로 코로나 바이러스에 대한 예방책으로 손씻기와 마스크 착용이 매우 중요한 생활 습관으로 자리 잡고 있다.
코로나 바이러스는 공기 중으로 감염되기도 하지만, 접촉에 의한 감염도 무시할 수 없기 때문에 평소의 생활 환경에서 손에 의한 접촉이 빈번한 휴대폰, PC를 비롯한 각종 전자기기에 항균 및 전자기파를 차단하는 보호막이 필연적으로 요구되고 있는 실정이다.
대표적인 병원성 세균군으로 불리는 대장균, 살모넬라균, 포도상구균, 녹농균 등은 인체 감염의 주요 원인으로 인간의 건강을 심각하게 위협하고 있고, 전통적인 항균 물질인 금속이온/산화물, 항생제, 2차 암모늄 화합물, 항균 펩타이드 등은 여러 가지 문제로 한계를 가질 수밖에 없다.
금속이온/산화물은 곰팡이, 바이러스, 박테리아 병원체에 대한 광범위한 항균 작용을 가지고 있지만, 일부 포유류 세포에 대한 독성을 보였다. 항생제 및 분말 암모늄염은 장기간 사용 후 내성이 생길 수 있으며, 항균제로 순수 항균 펩타이드의 개발은 비용이 매우 높다. 이러한 문제를 극복하기 위해 금속 나노입자, 탄소 나노튜브, 금속 산화물 나노물질, 그래핀 기반 재료와 같은 비전통적인 여러 항균 물질이 광범위하게 연구되었다. 그중에서도 그래핀을 기반으로 한 물질은 박테리아 감염을 퇴치하는 놀라운 특성을 지니고 있다.
sp²탄소로 구성된 2차원(2D) 나노구조로 숯, 흑연, 풀러렌, 탄소나노튜브 등의 탄소 동소체 중 하나인 그래핀은 2004년 발견 이후 유망한 나노물질로 부상한 것은 독특한 촉매, 광학, 전기적 특성 뿐만 아니라 큰 특정 비표면적과 기계적 강도 같은 예외적인 물리적 특성 때문이다. 또한 그래핀은 다른 나노물질에 비해 친환경적이고 구하기 쉽다.
그래핀의 항균 메커니즘은 물리적 작용 방식과 화학적 작용 방식을 모두 포함한다. 물리적 메커니즘은 가장 흔하며 그래핀의 날카로운 가장자리가 박테리아 막과 직접 접촉함으로써 유발된다. 또한 광열 ablation(용발, 녹아 없어지는 현상)과 wrapping도 물리적 손상과 관련된 메커니즘에 관여하고, 화학 작용 모드는 전하 전달 및 반응 산소종(활성산소)에 의해 발생하는 산화 응력과 관련이 있는 것으로 추정하고 있다. 2010년초에 그래핀 산화물(GO)과 환원그래핀 산화물(RGO) 나노시트(Nanosheet)로 대장균 박테리아 성장을 크게 억제한 것이 최초로 알려진 이후에, 상기의 특별한 특성과 그래핀의 엄청난 잠재적 응용에 영감을 받아, 과학자들은 박테리아 세포의 영역에 대항하여 그래핀 기반의 물질의 활동을 탐구하는데 노력을 하고 있는 실정이다.
한편, 최근 연구에 의하면 전자파 방사선은 인간과 동물의 건강과 환경에 위험할 수 있다. 전자장치는 점점 더 작아지고 더 높은 주파수에서 작동하게 되면서 점점 더 많은 열과 전자파를 방출한다. 그런데, 한 물질이 전자파 차폐 성능과 열전달 성능을 동시에 지니지 못한다는 역설이 현실에 존재한다. 즉, 우수한 차폐 재료는 열 도체가 불량할 수 있는 반면 효율적인 열 인터페이스 재료는 대개 전자파 차폐능이 떨어질 수 있다는 것이다.
캘리포니아 대학 리버사이드(UCR) 연구진은 그래핀을 함유한 합성물이 과도한 열을 방출하면서 전자파 방사선을 차단할 수 있다는 것을 발견했다. 그들은 그래핀 합성물이 99.998% 이상의 고주파 전자파 방사선을 차단할 수 있다는 연구 결과를 발표했고, 그래핀이라는 2차원 재료에서 포논(phonons, 결정 격자 진동의 수량)의 독특한 특성 덕분에 열의 전도체로도 훌륭하다는 것을 발견했다.
이와 같이 그래핀이 뛰어난 항균능력과 전자파 차폐기능을 발휘할 수 있지만, 친환경적이고 무해한 그래핀을 대량 생산하기에 한계가 있을 뿐만 아니라 고가의 비용이 소요되기 때문에 산업 현장에서 적용하기에는 어려움이 있었다.
또한, 공기감염을 예방하기 위하여 상용되고 있는 황사용인 KF80과 방역용인KF94, KF99 등은 0.4~0.6㎛의 미세먼지를 거의 90%이상 필터링 할 수 있고, 코로나 바이러스의 크기인 0.1~0.2㎛의 코로나 바이러스의 침투도 사전에 차단할 수 있는 효과도 있지만 정전기를 입힌 필터 원단을 이용하는 특성 상, 마스크 착용 후 3시간이 지나면 정전기가 방전되면서 필터로서의 가치가 현저하게 떨어진다.
이러한 한계를 극복하고자 그래핀 및 나노 입자를 이용한 마스크가 개발되고 있다.
등록특허 제2168209호는 항균제로 그래핀 및 나노 입자를 선택하고 고분자 섬유에 그래핀 슬러리를 함침시킨 다음, 그래핀이 함침된 고분자 섬유를 은 무전해 도금액에 일정시간 침적시킨 후 그래핀 및 은 코팅액을 고분자 섬유 상에 부착함으로써, 수십 회에 걸친 세정 후에도 우수한 항균성과 탈리 현상이 적은 마스크용 향균필터를 제공하고 있다.
하지만, 상기의 항균필터는 은 코팅액을 고분자 섬유에 부착하는 등 제조상에 어려움이 있고, 대량의 친환경 그래핀을 생산할 수 없기 때문에 현실적으로 대량 생산하는 데에 한계가 있을 수밖에 없다.
한편, 공개특허 제2020-0006877호는 그래핀 결합 용액을 제1, 제2 용액과 혼합한 후, 그래핀 용액을 생성하여 부직포에 분무하고 코로나 처리하여 그래핀 코팅 부직포를 형성한 기술이 소개되어 있지만, 상기의 기술은 그래핀 용액의 생성과정이 복잡할 뿐만 아니라, 부직포에 코팅된 그래핀이 폴리머의 조직을 손상시켜 생성된 미세 폴리머가 인체에 유해할 수 있는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제2168209호 (2020.10.20) 대한민국 공개특허 제2020-0006877호 (2020.01.21)
본 발명은 흑연을 재료로 하여 물리적 방법으로 친환경이면서 무공해한 그래핀 플레이크(flake)를 양산함으로써 시중의 여러 종류의 폴리머와 혼합이 가능하여 다양한 그래핀 폴리머 제품을 생산하는 것을 제공한다.
또한, 친환경·무공해 그래핀의 물리적, 기계적, 화학적 특성을 이용하여 항균 및 살균력이 뛰어난 그래핀 폴리머 항균 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 그래핀의 상기 특성을 활용하여 항균 및 자외선을 차단하는 한편, 장기간 사용이 가능한 그래핀-필터 항균 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 위하여 본 발명은 순도 99% 정제 흑연과 탈이온수를 혼합한 슬러리(SLURRY)를 고온, 고압 하에서 복수의 압축-폭발과정을 거쳐 제작하여 두께 3~5nm, 전기 전도성 1900S/cm 이상, 표면적 20~45㎡/g, 산소함량 3wt% 이내의 물성을 갖는 것을 특징으로 하는 그래핀 플레이크(flake)를 제공한다.
또한, 5±0.5wt%의 상기 그래핀 플레이크와 액상의 유기용매를 용해, 혼합하여 액체상태의 그래핀 서스펜션을 생성한 후, 상기 그래핀 서스펜션과 폴리머를 상기 그래핀 플레이크의 함량이 0.1~10wt% 되도록 혼합한 후, 건조한 것을 특징으로 하는 고체 상태의 그래핀 폴리머 마스터 배치를 제공한다.
이때, 상기 폴리머는 PA, PET, PC, PBT, ABS, POM, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 엔지니어링 플라스틱(EP) 및 SEP 중 어느 하나를 선택하거나 또는 복수의 것을 혼합한 것에도 그 특징이 있다.
또한, 상기 그래핀 폴리머 마스터 배치와 베이스 폴리머(base polymer)를 상기 그래핀 플레이크의 함량이 0.03~1.0wt%가 되도록 혼합하고, 용융 및 압출하여 제작된 그래핀 폴리머 제품을 제공한다.
이때, 상기 그래핀 폴리머 제품은 항균 및 살균 성능을 갖는 그래핀 폴리머 필름인 것에도 그 특징이 있다.
또한, 상기 그래핀 폴리머 제품은 항균 및 자외선 차단 기능을 갖는 그래핀 폴리머 부직포인 것에도 그 특징이 있다.
본 발명은 기술적 과제를 해결하기 위해, 순도 99% 흑연과 탈이온수를 혼합한 슬러리(SLURRY)를 고온, 고압 하에서 복수의 압축-폭발과정을 거쳐 그래핀을 생산하는 그래핀 플레이크(flake)제작 단계; 상기 그래핀 플레이크를 폴리머와 혼합하여 상기 그래핀 플레이크의 함량이 0.1~10wt%인 고체상태의 그래핀 폴리머 마스터 배치를 제작하는 단계 및 상기 그래핀 폴리머 마스터 배치와 베이스 폴리머를 상기 그래핀 플레이크의 함량이 0.03~1.0wt%가 되도록 혼합하고, 용융, 압출하여 그래핀 폴리머 제품을 제조하는 단계로 이루어진 그래핀 폴리머 제품의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 폴리머(200)는 PA, PET, PC, PBT, ABS, POM, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스타이렌(PS), 엔지니어링 플라스틱(EP) 및 SEP 중 어느 하나를 선택하거나 또는 복수의 것을 혼합한 것도 특징이다.
또한, 상기 그래핀 폴리머 마스터 배치를 제작하는 단계는 5±0.5wt%의 그래핀 플레이크에 액체상의 유기용매를 용해, 혼합하여 액체상태의 그래핀 서스펜션을 생성하는 단계 및 상기 그래핀 서스펜션과 폴리머를 혼합한 후, 건조하여 고체상태의 그래핀 폴리머 마스터 배치를 제작하는 단계로 이루어진 것도 특징이다.
본 발명에 따른 그래핀 플레이크와 그래핀 폴리머 제품은 친환경·무공해의 그래핀을 생산하여 시중에 유통되는 여러 종류의 폴리머와 혼합시킬 수 있기 때문에 다양한 그래핀 폴리머 제품의 대량 생산이 가능하다.
또한, 본 발명에 의하여 제작된 그래핀 폴리머 필름은 항균, 살균 작용 및 전자파를 효과적으로 차단할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 그래핀 폴리머 부직포는 항균, 살균 및 자외선 차단기능을 가질 수 있기 때문에 다양한 형태의 마스크를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 그래핀 폴리머 제품을 제조하는 단계를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 그래핀 플레이크를 제조하는 방법의 모식도이다
도 3은 본 발명의 그래핀 폴리머 마스터 배치의 제조 공정을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 그래핀 폴리머 제품을 제조하는 방법을 나타낸 개념도이다.
그래핀은 높은 전기적 특성을 활용한 초고속 반도체, 투명전극을 활용한 플렉시블 디스플레이, 높은 전도도를 이용한 고효율 태양전지 등 다양한 분야에서 신소재로 주목받고 있다.
그래핀의 분체 성형 기술은 레이저 성형, 전리기술 등으로, 그래핀 분말을 무 접착제 코팅, 솔루션, 마스터 배치, 섬유, 잉크, 페이스트, 투명 필름으로 제조하는 것인데, 상기의 그래핀 플레이크(flake)는 1차 가공없이 다른 소재와 섞이지 않는다. 따라서, 그래핀 플레이크(flake)를 효과적으로 여러 가지 형태로 가공하는 것은 그래핀 산업화를 촉진하는데 매우 중요한 요인이 된다.
본 발명은 도 1의 그래핀 폴리머 제품을 제조하는 단계에서 알 수 있듯이,
(1) 친환경적이고 무공해인 그래핀 플레이크(flake)를 양산하고,
(2) 상기 그래핀 플레이크(flake)를 폴리머 매트릭스에 균등하게 분산시키기 위하여 고체 형태를 띄는 그래핀 폴리머 마스터 배치를 제조한 다음,
(3) 상기 그래핀 폴리머 마스터 배치를 다양한 폴리머와 결합하여 최종제품인 그래핀 폴리머 항균 필름, 그래핀 필터, 항균 마스크 등의 제품을 제조한다.
그래핀 플레이크(flake)의 제조
도 2에 나타난 바와 같이 혼합장치(10)에서 흑연층 사이에 증류수 및 탄산가스를 주입한 다음, 진공상태를 유지하고 있는 진공장치(20)에 흑연 및 증류수를 공급한다. 그 후, 외부에서 1000℃이상으로 가열하여 진공장치(20) 외부로 방출하게 되면, 증류수 및 탄산가스가 갑작스럽게 증발하여 기체가 되는 과정에서 흑연은 폭발함과 아울러 흑연의 층이 갈라지게 된다. 이와 같이 갈라진 층 하나하나가 그래핀 플레이크(100)가 되는 것이다.
그래핀은 층의 수가 적을수록 물성치가 뛰어나게 되는데 두께가 0.235nm의 단층 그래핀(monolayer graphene)은 꿈의 소재가 되지만, 상대적으로 가성비가 낮게 되어 대량 생산에 부적절하다.
본 발명에 사용되는 그래핀 플레이크는 도 2의 고압액상분리법(high pressure liquid phase exfoliation)으로, 순도 99% 이상의 흑연과 탈이온수를 혼합한 슬러리(slurry)를 고온, 고압으로 6~7회 압축/폭발을 반복하여 8~15층(layer)으로 제조한다.
이와 같이 제조된 그래핀 플레이크(100)는 두께 3~5nm, 전기 전도성 1900S/cm 이상, 표면적 20~45㎡/g , 산소량 3wt%의 물성을 갖는다.
그래핀 폴리머 마스터 배치의 제조
그래핀 표면은 작용기가 없기 때문에 불활성이며, 폴리머 매트릭스와 그래핀 사이에 작용하는 힘이 매우 약하다.
본 발명에 의해 제조된 그래핀 폴리머 마스터 배치(300)는 상기의 고압액상 분리법에서 생산된 친환경적이고 무공해한 그래핀(100)을 폴리머 매트릭스에 효율적으로 분산시켜, 폴리머 매트리스와 그래핀 사이의 접촉 인터페이스 및 물성 특성치를 극대화하기 위한 것이다.
도 3은 이와 같은 그래핀 폴리머 마스터 배치(300)를 제조하는 방법에 대한 개략도이다.
본 발명의 그래핀 폴리머 마스터 배치(300)를 제조하기 위하여 제 1단계로, 두께 3~5nm, 전기 전도성 1900S/cm 이상, 표면적 20~45㎡/g , 산소량 3wt%의 물성치를 갖는 그래핀(100)을 액체상의 유기용매에 용해 혼합하여 액체상태의 그래핀 서스펜션을 생성한다. 상기의 그래핀 서스펜션을 제조하는 과정에서 유기 용매에 그래핀(100)을 용해할 때 마치 소금물처럼 그래핀(100)을 액상 용액에 분산시킨다.
이와 같이 생성된 그래핀 서스펜션은 원재료에 없는 특성을 강화하는 첨가제로 사용될 수 있는데, 대표적인 것이 배터리 전극재료에 그래핀 서스펜션을 첨가하면 전극재료의 전도성이 증가하여 사이클 수명과 용량의 유지가 개선되게 된다.
본 발명의 그래핀 서스펜션은 후술하는 폴리머의 종류에 따라 유기 용매의 성분을 달리하며, 통상적으로 유기용매 대비 그래핀 비율은 5±0.5wt%가 적당하다.
이와 같이 만들어진 그래핀 서스펜션에 폴리머(200)를 그래핀의 함량이 0.1~10wt% 되도록 혼합하고, 건조하여 고체상의 그래핀 폴리머 마스터 배치(300)가 완성된다.
이 때 그래핀과 결합되는 폴리머는 폴리올레핀에 제한되지 않고 각종 폴리머(PA, PET, PC, PBT, ABS, POM, 기타 플라스틱 수지 등)를 기계적으로 분산, 용합시켜 다양한 종류의 그래핀 폴리머 복합소재를 제조할 수 있다.
또한, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS) 등 범용 플라스틱 뿐만 아니라 엔지니어링 플라스틱(EP)이나, 슈퍼 엔지니어링 플라스틱(SEP) 등의 고급 폴리머와 결합이 가능하므로 다양한 형태의 그래핀 폴리머 제품의 생산이 가능하다.
그래핀 폴리머 제품
고체상의 그래핀 폴리머 마스터 배치(300)를 제 1공급장치(11)에 투입하고, 모재인 베이스 폴리머(400)를 제 2공급장치(12)에 공급한다.
상기 제1 공급장치(11)에 공급된 그래핀 폴리머 마스터 배치(300)는 자동 계량 투입기(50)를 통하여 공급되면서 베이스 폴리머(400)의 비율을 효율적으로 제어할 수 있다.
이때, 그래핀 폴리머 마스터 배치(300)와 베이스 폴리머(base polymer)(400)를 그래핀의 함량이 0.03~1.0wt%가 되도록 혼합하여 생산된 그래핀 폴리머 제품이 기계적 강도 및 전기 전자적 특성이 잘 발현된 것을 확인하였다.
혼합된 그래핀 폴리머 마스터배치(300)와 베이스 폴리머(400)는 압출기(60)를 통과하면서 혼합, 용융, 압출되어 진다.
그 후 원하는 통상적인 폴리머 필름 제조 장치(70)를 거친 후에 그래핀 폴리머 향균 필름(500)을 생산한다. 이와 같이 제조된 그래핀 폴리머 항균 필름(500)의 항균특성을 높이기 위하여 그래핀(100)이 필름 표면 밖으로 노출될 수 있도록 후처리를 추가한다.
이와 같이 제조된 그래핀 폴리머 항균 필름(500)은 항균성 뿐만 아니라 살균성 및 전자파 차폐성이 뛰어나 휴대폰에 부착되는 필름 및 다중시설의 차단막으로 다양하게 활용될 수 있다.
한편, 상기 압출기(60)를 통과시킨 후 통상의 폴리머 부직포 제조 장치(80)를 통하여 그래핀 폴리머 항균 부직포(600)를 생산할 수 있다.
또한, 상기 그래핀 폴리머 항균 부직포(600)를 통상의 폴리머 부직포 제조 장치(80)에서 미세한 단섬유를 용융, 압출 방사하면서 고온의 공기를 불어넣어 그래핀 폴리머 멜트브로운(MB) 필터를 양산할 수 있다.
따라서, 본 발명은 MB 필터에 함축된, 항균, 전자파 차단 등 그래핀의 물성을 발현시켜 그래핀 폴리머 MB 필터를 제조할 수 있으며, 상기의 그래핀 폴리머 MB 필터를 이용하여 다양한 형태의 마스크를 제조할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 설명은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명된 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위에 의하여 정하여지는 것이며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 청구범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 혼합장치 11 : 제 1공급장치
12 : 제 2공급장치 20 : 진공장치
30 : 가열장치 50 : 자동 계량 투입기
60 : 압출기 70 : 폴리머 필름 제조 장치
80 : 폴리머 부직포 제조 장치 100 : 그래핀
200 : 폴리머 300 : 그래핀 폴리머 마스터 배치
400 : 베이스 폴리머 500 : 그래핀 폴리머 항균 필름
600 : 그래핀 폴리머 항균 부직포(MB 필터)

Claims (9)

  1. 순도 99% 정제 흑연과 탈이온수를 혼합한 슬러리(SLURRY)를 고온, 고압 하에서 복수의 압축-폭발과정을 거쳐 제작하여 두께 3~5nm, 전기 전도성 1900S/cm 이상, 표면적 20~45㎡/g, 산소함량 3wt% 이내의 물성을 갖는 것을 특징으로 하는 그래핀 플레이크(flake)(100).
  2. 제1항에 기재된 5±0.5wt%의 상기 그래핀 플레이크(flake)(100)와 액상의 유기용매를 용해, 혼합하여 액체상태의 그래핀 서스펜션을 생성한 후,
    상기 그래핀 서스펜션과 폴리머(200)를 상기 그래핀 플레이크(100)의 함량이 0.1~10wt%가 되도록 혼합한 후, 건조한 것을 특징으로 하는 고체 상태의 그래핀 폴리머 마스터 배치(300).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 폴리머(200)는 PA, PET, PC, PBT, ABS, POM, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 엔지니어링 플라스틱(EP) 및 SEP 중 어느 하나를 선택하거나 또는 복수의 것을 혼합한 것을 특징으로 하는 그래핀 폴리머 마스터 배치(300).
  4. 제2항에 기재된 상기 그래핀 폴리머 마스터 배치(300)와 베이스 폴리머(base polymer)(400)를 상기 그래핀 플레이크(100)의 함량이 0.03~1.0wt%가 되도록 혼합하고, 용융 및 압출하여 제작된 그래핀 폴리머 제품.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 그래핀 폴리머 제품은 항균 및 살균 성능을 갖는 그래핀 폴리머 필름(500)인 것을 특징으로 하는 그래핀 폴리머 제품.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 그래핀 폴리머 제품은 항균 및 자외선 차단 기능을 갖는 그래핀 폴리머 부직포(600)인 것을 특징으로 하는 그래핀 폴리머 제품.
  7. 순도 99% 흑연과 탈이온수를 혼합한 슬러리(SLURRY)를 고온, 고압 하에서 복수의 압축-폭발과정을 거쳐 그래핀을 생산하는 그래핀 플레이크(flake)(100)제작 단계;
    상기 그래핀 플레이크(flake)(100)를 폴리머(200)와 혼합하여 상기 그래핀 플레이크(100)의 함량이 0.1~10wt%인 고체상태의 그래핀 폴리머 마스터 배치(300)를 제작하는 단계 및
    상기 그래핀 폴리머 마스터 배치(300)와 베이스 폴리머(400)를 상기 그래핀 플레이크(100)의 함량이 0.03~1.0wt%가 되도록 혼합하고, 용융, 압출하여 그래핀 폴리머 제품(500, 600)을 제조하는 단계로 이루어진 그래핀 폴리머 제품의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 폴리머(200)는 PA, PET, PC, PBT, ABS, POM, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스타이렌(PS), 엔지니어링 플라스틱(EP) 및 SEP 중 어느 하나를 선택하거나 또는 복수의 것을 혼합한 것을 특징으로 하는 그래핀 폴리머 제품의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 그래핀 폴리머 마스터 배치(300)를 제작하는 단계는
    5±0.5wt%의 그래핀 플레이크(100)에 액체상의 유기용매를 용해, 혼합하여 액체상태의 그래핀 서스펜션을 생성하는 단계 및
    상기 그래핀 서스펜션과 폴리머를 혼합한 후, 건조하여 고체상태의 그래핀 폴리머 마스터 배치(300)를 제작하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 그래핀 폴리머 제품의 제조방법.
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KR102168209B1 (ko) 2020-04-06 2020-10-20 이계영 마스크용 항균필터와 이의 제조방법 및 항균 마스크

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