KR20220120734A - 카본계 고전도성 실리콘 복합소재용 조성물, 카본계 고전도성 실리콘 복합소재 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 카본계 고전도성 실리콘 복합소재 - Google Patents

카본계 고전도성 실리콘 복합소재용 조성물, 카본계 고전도성 실리콘 복합소재 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 카본계 고전도성 실리콘 복합소재 Download PDF

Info

Publication number
KR20220120734A
KR20220120734A KR1020210023088A KR20210023088A KR20220120734A KR 20220120734 A KR20220120734 A KR 20220120734A KR 1020210023088 A KR1020210023088 A KR 1020210023088A KR 20210023088 A KR20210023088 A KR 20210023088A KR 20220120734 A KR20220120734 A KR 20220120734A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
carbon
composite material
type high
silicon composite
silicon complex
Prior art date
Application number
KR1020210023088A
Other languages
English (en)
Inventor
황지영
박영수
박상유
Original Assignee
재단법인 한국탄소산업진흥원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 재단법인 한국탄소산업진흥원 filed Critical 재단법인 한국탄소산업진흥원
Priority to KR1020210023088A priority Critical patent/KR20220120734A/ko
Publication of KR20220120734A publication Critical patent/KR20220120734A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C08K3/041—Carbon nanotubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/158—Carbon nanotubes
    • C01B32/168—After-treatment
    • C01B32/174—Derivatisation; Solubilisation; Dispersion in solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20—Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C08K3/042—Graphene or derivatives, e.g. graphene oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/16—Halogen-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04—Polysiloxanes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 카본계 고전도성 실리콘 복합소재용 조성물, 카본계 고전도성 실리콘 복합소재 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 카본계 고전도성 실리콘 복합소재에 대한 것이다.

Description

카본계 고전도성 실리콘 복합소재용 조성물, 카본계 고전도성 실리콘 복합소재 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 카본계 고전도성 실리콘 복합소재{A carbon-type high-conductance silicon complex composition, a method for preparing a carbon-type high-conductance silicon complex and a carbon-type high-conductance silicon complex prepared from thereof}
본 발명은 카본계 고전도성 실리콘 복합소재용 조성물, 카본계 고전도성 실리콘 복합소재 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 카본계 고전도성 실리콘 복합소재에 대한 것이다.
인구의 고령화, 건강에 대한 관심 증가 및 반려동물과 함께 삶을 공유하는 인구수의 증가 등으로, 사람 및 동물에 대한 헬스케어 산업이 성장하고, 4차 산업혁명에 따른 사물인터넷(IoT)의 기술의 발달로 건강기구 분야 산업이 발달하고 있다. 이에 인체 및 동물에 부착되어 생체신호(심전도, 근전도, 신체의 움직임, 산소포화도, 체온 등) 및 주변환경의 변화를 감지하는 웨어러블 바이오 센서에 대한 수요 및 연구가 급증하고 있는 추세이다.
이와 같은 웨어러블 바이오 센서의 경우 굴곡이 심하고, 항상 움직이는 피부 등에 직접 부착되어 발생하는 생체 신호 등을 감지해야 되므로, 피부등에 대한 접착력이 유지되거나, 높은 감지율을 유지해야 발생하는 생체 신호등을 정확하게 감지할 수 있다.
이에, 생체에 접착되어도 부작용이 거의 없는 실리콘 소재를 선택하거나, 유연성이 높은 물질에 전극회로를 부착하는 등의 기술들이 관심 받고 있는 추세이다. 특히, 한국 공개특허 제10-2013-0092283호는 실리콘 수지 등에 카본나노튜브를 포함하는 실리콘 점착제 조성물에 대해 개시하고 있다. 하지만, 카본나노튜브만을 포함하는 실리콘 점착제 조성물은 전도성이 떨어지거나 신축성이 떨어지는 문제가 발생하였다.
따라서, 본 출원인은 상술한 문제를 해결 가능하기 위해 본 발명을 착안 하였다.
한국 공개특허 제10-2013-0092283호
본 발명은 고전도성 및 고신축율을 갖는 카본계 고전도성 실리콘 복합소재, 이를 제조하는 방법 및 이의 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 제조방법을 이용할 경우 카본계 고전도성 실리콘 복합소재의 제조시 발생되는 문제인 조성물의 분산성이 현저히 떨어지는 문제 및 베이크 및/또는 큐어링(curing)단계에서 카본계 고전도성 실리콘 복합소재가 제조되지 않는 문제 해결이 가능하고 이를 통해서 전기전도성 및 신장율을 향상시키는 효과를 제공 가능하다.
본 발명은 카본나노튜브 2 내지 4 중량%; 첨가제 5 내지 25 중량%; 및 실리콘 고무 65 내지 85중량% 을 포함하는 카본계 고전도성 실리콘 복합소재용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 카본나노튜브를 아이소프로필 알코올에 분산한 후, 실리콘을 첨가하여 실리콘-카본나노튜브 분산액을 형성하는 단계; 상기 실리콘-카본나노튜브 분산액에 첨가제를 혼합하여 교반하여 2차 분산액을 형성하는 단계; 및 상기 2차 분산액을 40 내지 60℃의 온도에서 베이크 하는 단계를 포함하는, 카본계 고전도성 실리콘 복합소재의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상술한 제조방법으로 제조된 카본계 고전도성 실리콘 복합소재를 제공한다.
본 발명은 고전도성 및 고신축율을 갖는 카본계 고전도성 실리콘 복합소재, 이를 제조하는 방법 및 이의 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 제조방법은 카본계 고전도성 실리콘 복합소재 조성물이 우수한 분산성을 갖도록 하는 효과의 제공이 가능할 뿐만 아니라, 상술한 조성물이 베이크 및/또는 큐어링(curing)단계에서 카본계 고전도성 실리콘 복합소재가 제조되지 않는 문제를 해결 가능한 효과를 제공 가능하다. 분산성 및 큐어링 문제가 해결됨에 따라서 제조된 복합소재의 전기전도성 및 신장율을 향상시키는 효과를 제공 가능하며, 이러한 카본계 고전도성 실리콘 고무 복합소재를 인체 및 동물에 부착하여 생체신호(심전도, 근전도, 신체의 움직임, 산소포화도, 체온 등) 및 주변환경의 변화를 감지하는 웨어러블 바이오 센서로 응용이 가능하다.
도 1는 본 출원의 카본계 고전도성 실리콘 복합소재의 제조방법에 관한 사진이다.
도 2는 제조된 카본계 전도성 실리콘 복합소재로 심전도 측정으로의 응용에 관한 사진이다.
도 3은 고전도성 확립조건을 보인다.
본 발명은 카본나노튜브 2 내지 4 중량%; 첨가제 5 내지 25 중량%; 및 실리콘 고무 65 내지 85중량% 을 포함하는 카본계 고전도성 실리콘 복합소재용 조성물을 제공한다.
본 발명에 있어, 상기 첨가제는 그래핀나노플레이트(GnP, graphene nanoplatelet) 및 실버플레이크(AgF, Silver flake) 중 1 종 이상일 수 있다.
본 발명에 있어, 상기 실리콘 고무는 부가형 액상 실리콘으로 선택되는 1종 이상일 수 있다.
본 발명은 카본나노튜브를 실리콘 오일(PDMS, polydimethylsiloxane)에 분산하여 실리콘 오일-카본나노튜브 분산액을 형성하는 단계; 상기 실리콘 오일-카본나노튜브 분산액에 첨가제를 혼합하여 교반하여 2차 분산액을 형성하는 단계; 및 상기 2차 분산액을 40 내지 60℃의 온도에서 베이크 하는 단계를 포함하는, 카본계 고전도성 실리콘 복합소재의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상술한 제조방법으로 제조된 카본계 고전도성 실리콘 복합소재를 제공한다. 상기 카본계 고전도성 실리콘 복합소재는 10 ohm/sq 미만의 전도성을 가질 수 있으며, 상기 카본계 고전도성 실리콘 복합소재는 140% 신장율을 초과하는 신축성을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 상술한 범위의 전도성 및 신축성을 가지는 카본계 고전도성 실리콘 복합소재의 경우 __한 효과를 가질 수 있다는 점에서 바람직하다.
제조예: 조성물의 제조
하기 표 1의 함량으로 원료를 혼합하여 카본계 고전도성 실리콘 복합소재용 조성물을 제조하였다.
제조예 1 제조예 2 제조예 3 제조예 4
탄소나노튜브(g) 0.063 0.063 0.063 0.063
유기용매(ml) IPA 62.5 62.5 62.5 62.5
MEP(g) 0.1 0.1 0.1 0.1
첨가제(g) AgF 0 0.125 0 0.125
GnP 0 0 0.063 0.063
실리콘 오일(g) PDMS 1.0 1.0 1.0 1.0
실시예 및 비교예: 카본계 고분자 복합소재의 제조
상기 표 1의 제조예 1 내지 __의 조성물을 불소계 코팅 이형지 상에 __ 두께로 도포한 후 60℃ 환경에서 __분 동안 베이크(경화/큐어링)하여 카본계 고분자 복합소재를 제조한 후, 이를 24시간 동안 상온에서 숙성시켰다.
본 발명에 따른 고전도성 확립조건은 도 3과 같다.
상기의 조성물 각각으로 제조된 고분자 복합소재의 결과는 하기 표 2 및 표 3에 기재하였으며, 각 구성의 함량을 구체적으로 기재 하였다.
Content(중량%) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
탄소나노튜브 5 5 2 2
MEP 9 8 8 7
첨가제
(중량%)		 AgF 0 10 0 10
GnP 0 0 5 5
실리콘 고무 PDMS 86 78 82 742
Content(중량%) 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
탄소나노튜브 5 5 2 2
첨가제
(중량%)		 AgF 0 10 0 10
GnP 0 0 5 5
표면저항(ohm/sq) 22.68 17.89 16.06 6.06
신장율(%) 140 ? ? 180
비교예
실험예 1: 전도성의 측정
실험예 2: 신축성의 측정

Claims (8)

  1. 카본나노튜브 2 내지 4 중량%; 첨가제 5 내지 25 중량%; 및 실리콘 고무 65 내지 85중량% 을 포함하는 카본계 고전도성 실리콘 복합소재용 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 첨가제는 그래핀 나노 플레이트 및 AgF 중 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 카본계 고전도성 실리콘 복합소재용 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 실리콘 오일은 PDMS, __, 및 __에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
  4. 카본나노튜브를 실리콘 오일에 분산하여 실리콘 오일-카본나노튜브 분산액을 형성하는 단계;
    상기 실리콘 오일-카본나노튜브 분산액에 첨가제를 혼합하여 교반하여 2차 분산액을 형성하는 단계; 및
    상기 2차 분산액을 55 내지 65℃의 온도에서 베이크 하는 단계를 포함하는,
    카본계 고전도성 실리콘 복합소재의 제조방법.
  5. 청구항 4의 제조방법으로 제조된 카본계 고전도성 실리콘 복합소재.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 카본계 고전도성 실리콘 복합소재는 10 ohm/sq 미만의 전도성을 갖는 것을 특징으로 하는 카본계 고전도성 실리콘 복합소재.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 카본계 고전도성 실리콘 복합소재는 신장율 140% 초과하는 신축성을 갖는 것을 특징으로 하는 카본계 고전도성 실리콘 복합소재.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 카본계 고전도성 실리콘 복합소재는
    카본나노튜브 2 내지 6중량%;첨가제 5 내지 25중량% 및 실리콘오일 65 내지 86중량%를 포함하는 카본계 고전도성 실리콘 복합소재.
KR1020210023088A 2021-02-22 2021-02-22 카본계 고전도성 실리콘 복합소재용 조성물, 카본계 고전도성 실리콘 복합소재 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 카본계 고전도성 실리콘 복합소재 KR20220120734A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210023088A KR20220120734A (ko) 2021-02-22 2021-02-22 카본계 고전도성 실리콘 복합소재용 조성물, 카본계 고전도성 실리콘 복합소재 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 카본계 고전도성 실리콘 복합소재

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210023088A KR20220120734A (ko) 2021-02-22 2021-02-22 카본계 고전도성 실리콘 복합소재용 조성물, 카본계 고전도성 실리콘 복합소재 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 카본계 고전도성 실리콘 복합소재

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220120734A true KR20220120734A (ko) 2022-08-31

Family

ID=83061511

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210023088A KR20220120734A (ko) 2021-02-22 2021-02-22 카본계 고전도성 실리콘 복합소재용 조성물, 카본계 고전도성 실리콘 복합소재 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 카본계 고전도성 실리콘 복합소재

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220120734A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130092283A (ko) 2012-02-10 2013-08-20 도레이첨단소재 주식회사 도전성 점착제 조성물, 그를 이용한 도전성 점착필름 및 회로기판

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130092283A (ko) 2012-02-10 2013-08-20 도레이첨단소재 주식회사 도전성 점착제 조성물, 그를 이용한 도전성 점착필름 및 회로기판

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kireev et al. Fabrication, characterization and applications of graphene electronic tattoos
KR101284373B1 (ko) 피부 전극용 전도성 폴리디메틸실록산 복합체 조성물 및 이의 제조방법
Sekitani et al. A rubberlike stretchable active matrix using elastic conductors
CN111372514B (zh) 生物电极
WO2016114279A1 (ja) 導電性銀ペースト
Hossain et al. based flexible electrode using chemically-modified graphene and functionalized multiwalled carbon nanotube composites for electrophysiological signal sensing
KR20160107879A (ko) 전도성 고분자 복합재료의 제조방법 및 이에 따라 제조된 전도성 고분자 복합재료
KR101768153B1 (ko) 전도성 고분자 복합재료
CN110415889A (zh) 一种基于超分子双网络结构的自修复电极材料的制备方法
KR101436016B1 (ko) 개질화된 탄소나노튜브를 포함하는 기계적 물성과 전기 전도성이 우수한 고분자 나노복합재 및 이의 제조방법
KR20220120734A (ko) 카본계 고전도성 실리콘 복합소재용 조성물, 카본계 고전도성 실리콘 복합소재 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 카본계 고전도성 실리콘 복합소재
JP6424054B2 (ja) 柔軟導電材料およびその製造方法、並びに柔軟導電材料を用いたトランスデューサ、導電性テープ部材、フレキシブル配線板、電磁波シールド
CN111588372A (zh) 一种制备柔性心电（ecg）电极的方法
CN109082216B (zh) 一种弹性导电膜及其制备方法
EP3741297A1 (en) Bioelectrode
WO2016144043A1 (ko) 전도성 고분자 복합재료 및 이의 제조방법
TW201641417A (zh) 複合碳材及其製備方法
KR20220082956A (ko) 카본계 고무 복합체 및 이의 제조방법
Chekin et al. Glassy carbon electrodes modified with gelatin functionalized reduced graphene oxide nanosheet for determination of gallic acid
Jung et al. Carbon based electrode for wearable biosignal monitoring patch
US20230312865A1 (en) Electrically conductive compositions
KR20140118387A (ko) 카테콜 그래프트 공중합체, 이를 포함하는 카테콜기를 가지는 복합체 및 그 제조방법
KR20130046100A (ko) 고신축성 탄소나노튜브 복합체 전극의 제조방법
EP3741295A1 (en) Bioelectrode
Whiteside et al. Preparation and characterisation of graphene composite hydrogels