KR100986929B1 - Preparation method for mold of carbon nanotube-polymer composite materials - Google Patents
Preparation method for mold of carbon nanotube-polymer composite materials Download PDFInfo
- Publication number
- KR100986929B1 KR100986929B1 KR1020080017975A KR20080017975A KR100986929B1 KR 100986929 B1 KR100986929 B1 KR 100986929B1 KR 1020080017975 A KR1020080017975 A KR 1020080017975A KR 20080017975 A KR20080017975 A KR 20080017975A KR 100986929 B1 KR100986929 B1 KR 100986929B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- carbon nanotube
- polymer
- carbon nanotubes
- electrospinning
- nonwoven fabric
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/005—Reinforced macromolecular compounds with nanosized materials, e.g. nanoparticles, nanofibres, nanotubes, nanowires, nanorods or nanolayered materials
-
- 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
- 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
- C08J2300/00—Characterised by the use of unspecified polymers
- C08J2300/22—Thermoplastic resins
-
- 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
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/011—Nanostructured additives
Abstract
본 발명은 탄소나노튜브-고분자 복합재료 성형체의 제조방법에 관한 것으로서, (S1) 탄소나노튜브들을 열가소성 고분자를 함유하는 용액에 혼합하여 탄소나노튜브 함유 고분자 용액을 준비하는 단계; (S2) 상기 탄소나노튜브 함유 고분자 용액을 전기방사하여 나노섬유로 된 탄소나노튜브 함유 부직포를 제조하는 단계; 및 (S3) 상기 탄소나노튜브 함유 부직포를 상기 열가소성 고분자의 융점보다 높은 온도로 열처리하면서 성형하는 단계를 포함한다. The present invention relates to a method for producing a carbon nanotube-polymer composite molded article, comprising: preparing a carbon nanotube-containing polymer solution by mixing (S1) carbon nanotubes in a solution containing a thermoplastic polymer; (S2) preparing a carbon nanotube-containing nonwoven fabric made of nanofibers by electrospinning the carbon nanotube-containing polymer solution; And (S3) forming the carbon nanotube-containing nonwoven fabric while performing heat treatment at a temperature higher than the melting point of the thermoplastic polymer.
본 발명에 따르면, 탄소나노튜브를 고분자 매트릭스 내에 균일하게 분산시킬 수 있으므로, 탄소나노튜브의 특이적 물성이 효과적으로 발현된 탄소나노튜브-고분자 복합재료 성형체를 제조할 수 있다. According to the present invention, since the carbon nanotubes can be uniformly dispersed in the polymer matrix, the carbon nanotube-polymer composite molded body in which the specific physical properties of the carbon nanotubes can be effectively produced can be prepared.
탄소나노튜브, 전기방사, 나노섬유, 성형, 열처리 Carbon nanotube, electrospinning, nanofiber, molding, heat treatment
Description
본 발명은 전도성 재료, 전자파 차폐용 재료 등으로 사용되는 탄소나노튜브-고분자 복합재료 성형체의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄소나노튜브를 고분자 매트릭스에 균일하게 분산시킨 탄소나노튜브-고분자 복합재료 성형체의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a carbon nanotube-polymer composite molded body used as a conductive material, an electromagnetic shielding material, etc. More specifically, a carbon nanotube-polymer composite in which carbon nanotubes are uniformly dispersed in a polymer matrix A method for producing a material molded article.
탄소나노튜브는 1991년 전자현미경을 다루던 일본 메이조 대학의 이지마(Iijima) 박사가 발견한 이후에 많은 연구가 진행되어 왔다. Carbon nanotubes have been studied since 1991 by Dr. Iijima of Meijo University, Japan, who was working with electron microscopes.
탄소나노튜브는 흑연면을 둥글게 말아놓은 구조이며, 직경은 1∼20㎚가 전형적이다. 흑연은 결합배열이 독특하여 튼튼하고 평탄한 육각형 판상막 구조를 가지는데, 이 막의 상하부는 자유전자로 채워져 있으며, 전자는 이산상태에서 막과 평행운동을 한다. 이러한 흑연층이 나선모양으로 감기면서 탄소나노튜브를 형성하기 때문에, 상이한 지점에서 모서리의 결합이 이루어지고 나노튜브의 전기적 특성은 구조와 직경의 함수임이 Phys.Rev. B46,1804(1992)와 Phys.Rev.Lett., 68, 1579 (1992)에 보고되었다. 즉, 동일한 물질의 전기적 특성이 구조와 직경 차이에 의해 서 절연체로부터 반도체, 금속성까지 나타낸다는 사실이 증명되었다. 탄소나노튜브의 나선형 또는 키랄성(chirality)을 변경하면 자유전자의 운동방식이 바뀌게 되며, 그 결과 자유전자의 운동이 완전히 자유로워져 탄소나노튜브가 금속처럼 반응하게 되거나 아니면 반도체처럼 배리어(barrier)를 극복하게 한다. 배리어의 크기는 튜브의 지름에 따라 결정되며, 튜브의 지름이 가장 작은 경우 1eV도 가능한 것으로 알려져 있다. Carbon nanotubes have a structure in which a rounded graphite surface is rolled, and a diameter of 1 to 20 nm is typical. Graphite has a strong and flat hexagonal plate-like structure due to its unique bond arrangement. The top and bottom of the film are filled with free electrons, and the electrons move in parallel with the film in discrete states. Since the graphite layer is wound in a spiral to form carbon nanotubes, the edges are bonded at different points and the electrical properties of the nanotubes are a function of structure and diameter. B46, 1804 (1992) and Phys. Rev. Lett., 68, 1579 (1992). In other words, it has been proved that the electrical properties of the same material are expressed from insulators to semiconductors and metallics due to differences in structure and diameter. Changing the spiral or chirality of carbon nanotubes changes the way the free electrons move, resulting in completely free movement of the free electrons, allowing the carbon nanotubes to react like metals or overcome barriers like semiconductors. Let's do it. The size of the barrier is determined by the diameter of the tube, and it is known that 1 eV is possible with the smallest diameter of the tube.
탄소나노튜브는 이처럼 역학적 견고성과 화학적 안정성이 뛰어나고, 반도체와 도체의 성질을 모두 띨 수 있다는 특성이 있다. 이와 같은 탄소나노튜브의 대표적인 적용예로는 고분자 매트릭스에 탄소나노튜브를 분산시킨탄소나노튜브-고분자 복합재료를 전도성 재료, 전자파 차폐용 재료 등에 적용한 예를 들 수 있다. 이 때, 탄소나노튜브 특유의 물성을 발현시키기 위해서는 고분자 매트릭스에 탄소나노튜브를 균일하게 분산시킬 필요가 있다. 그러나, 탄소나노튜브는 서로 뒤엉켜 있는 다발(bundle 또는 rope) 형태로 존재하므로, 유기용매나 고분자 매트릭스 수지에 분산시키기가 쉽지 않다. Carbon nanotubes are excellent in mechanical strength and chemical stability, and have characteristics of both semiconductor and conductor properties. Representative application examples of such carbon nanotubes include carbon nanotube-polymer composite materials in which carbon nanotubes are dispersed in a polymer matrix and applied to conductive materials, electromagnetic wave shielding materials, and the like. At this time, in order to express the physical properties peculiar to carbon nanotubes, it is necessary to uniformly disperse the carbon nanotubes in the polymer matrix. However, since carbon nanotubes exist in the form of bundles or ropes intertwined with each other, it is not easy to disperse them in an organic solvent or a polymer matrix resin.
따라서, 고분자 매트릭스에 대한 탄소나노튜브의 분산성을 개선하기 위하여, 탄소나노튜브 위에서 고분자를 중합하거나 탄소나노튜브에 작용기를 부착하는 화학적인 방법이 제안되었다. 또한, 계면활성제나 상용화제를 첨가하거나 높은 에너지의 초음파를 가하는 물리적인 방법이 제안되었다. 이러한 방법들은 대부분 탄소나노튜브의 분산성 개선이 충분치 못하거나 산업화하기에는 그 방법이 부적절하다.Therefore, in order to improve the dispersibility of carbon nanotubes on a polymer matrix, a chemical method of polymerizing polymers on carbon nanotubes or attaching functional groups to carbon nanotubes has been proposed. In addition, a physical method of adding surfactants or compatibilizers or applying high energy ultrasonic waves has been proposed. Most of these methods are not sufficient to improve the dispersibility of carbon nanotubes or are inappropriate for industrialization.
한편, 고분자 용액에 탄소나노튜브를 첨가하여 초음파 분산시킨 다음, 전기 방사 기술을 이용하여 나노섬유를 제조하는 방법이 제안되었다. 이에 따라 제조한 나노섬유는 전기전도성이 향상되므로, 제전복 등의 제조를 위한 직물로 유용하게 사용된다. 그러나, 전술한 기술은 단지 섬유에 탄소나노튜브를 도입한 기술일 뿐, 탄소나노튜브-고분자 복합재료에 의해 형성된 성형체에 관한 기술은 아니다. On the other hand, by adding carbon nanotubes to the polymer solution and ultrasonic dispersion, a method of producing nanofibers using an electrospinning technique has been proposed. The nanofibers thus prepared are usefully used as fabrics for the production of static electricity, since electrical conductivity is improved. However, the above technique is merely a technique in which carbon nanotubes are introduced into fibers, and is not a technique related to a molded article formed of a carbon nanotube-polymer composite material.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 탄소나노튜브를 고분자 매트릭스 내에 균일하게 분산시켜 탄소나노튜브의 특이적 물성을 효과적으로 발현시킬 수 있는 탄소나노튜브-고분자 복합재료 성형체의 제조방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a carbon nanotube-polymer composite molded article which can effectively express specific properties of carbon nanotubes by uniformly dispersing carbon nanotubes in a polymer matrix.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 탄소나노튜브-고분자 복합재료 성형체의 제조방법은, Method for producing a carbon nanotube-polymer composite molded article according to the present invention to achieve the above object,
(S1) 탄소나노튜브들을 열가소성 고분자를 함유하는 용액에 혼합하여 탄소나노튜브 함유 고분자 용액을 준비하는 단계; (S1) preparing a carbon nanotube-containing polymer solution by mixing the carbon nanotubes with a solution containing a thermoplastic polymer;
(S2) 상기 탄소나노튜브 함유 고분자 용액을 전기방사하여 나노섬유로 된 탄소나노튜브 함유 부직포를 제조하는 단계; 및 (S2) preparing a carbon nanotube-containing nonwoven fabric made of nanofibers by electrospinning the carbon nanotube-containing polymer solution; And
(S3) 상기 탄소나노튜브 함유 부직포를 상기 열가소성 고분자의 융점보다 높은 온도로 열처리하면서 성형하는 단계를 포함한다. (S3) forming the carbon nanotube-containing nonwoven fabric while performing heat treatment at a temperature higher than the melting point of the thermoplastic polymer.
본 발명에 따른 탄소나노튜브-고분자 복합재료 성형체의 제조방법에 있어서, 상기 나노섬유의 평균 직경은 40 내지 120nm인 것이 바람직하다. In the method for producing a carbon nanotube-polymer composite molded body according to the present invention, the average diameter of the nanofibers is preferably 40 to 120nm.
본 발명에 따르면, 응집된 탄소나노튜브는 전기방사에 의해 형성되는 가는 굵기의 섬유 내에 잘 분산되어 있고, 이러한 섬유로 구성된 부직포를 열처리하면서 성형시, 섬유에 대한 속박력으로 인하여 그 분산성이 유지된다. 이에 따라, 탄소나노튜브가 고분자 매트릭스 내에 균일하게 분산된 탄소나노튜브-고분자 복합재료 성형체를 제조할 수 있다. According to the present invention, the agglomerated carbon nanotubes are well dispersed in the fine-grained fibers formed by electrospinning, and their dispersibility is maintained due to the binding force on the fibers when molding the nonwoven fabric composed of such fibers. do. Accordingly, a carbon nanotube-polymer composite molded body in which carbon nanotubes are uniformly dispersed in a polymer matrix can be produced.
이와 같이 제조된 탄노나노튜브-고분자 복합재료 성형체는 전도성 재료, 전자파 차폐용 재료 등에 유용하게 사용된다. The tanano nanotube-polymer composite molded article thus prepared is usefully used in conductive materials, electromagnetic wave shielding materials, and the like.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as limiting in their usual or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best explain their invention in the best way possible. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention.
본 발명의 탄소나노튜브-고분자 복합재료 성형체의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.The carbon nanotube-polymer composite molded article of the present invention will be described in detail as follows.
먼저, 탄소나노튜브들을 열가소성 고분자를 함유하는 용액에 혼합하여 탄소나노튜브 함유 고분자 용액을 준비한다(S1 단계).First, the carbon nanotubes are mixed with a solution containing a thermoplastic polymer to prepare a carbon nanotube-containing polymer solution (step S1).
탄소나노튜브의 종류에는 제한이 없으며, 알려진 다양한 종류의 탄소나노튜브를 모두 사용할 수 있다. 열가소성 고분자 역시 제한이 없으며, 후술하는 열처리 단계를 통하여 소정의 형상으로 성형할 수 있는 것이라면 모두 사용이 가능하다. 고분자 용액은 전기방사를 수행하여 나노섬유를 제조할 수 있는 것이라면 모두 사용이 가능한데, 예를 들어 용액 전기방사를 위해 용매에 고분자를 적정량 용해시킨 고분자 용액 외에, 용융 전기방사를 위해 용매를 사용하지 않고 고분자를 용융시킨 용액도 본 발명의 고분자 용액에 포함되는 것으로 해석해야 한다. 탄소나노튜브를 고분자 용액에 분산시키는 방법으로는 초음파 분산법 등 다양한 공지의 방법이 사용될 수 있다. There is no restriction on the type of carbon nanotubes, and all kinds of known carbon nanotubes can be used. The thermoplastic polymer is also not limited and may be used as long as it can be molded into a predetermined shape through the heat treatment step described below. Any polymer solution can be used as long as it can produce nanofibers by performing electrospinning. For example, in addition to a polymer solution in which an appropriate amount of a polymer is dissolved in a solvent for solution electrospinning, a solvent is not used for melt electrospinning. The solution in which the polymer is melted should also be interpreted as being included in the polymer solution of the present invention. As a method of dispersing carbon nanotubes in a polymer solution, various known methods such as ultrasonic dispersion may be used.
이어서, 탄소나노튜브 함유 고분자 용액을 전기방사하여 나노섬유로 된 탄소나노튜브 함유 부직포를 제조한다(S2 단계).Subsequently, the carbon nanotube-containing polymer solution is electrospun to prepare a carbon nanotube-containing nonwoven fabric made of nanofibers (step S2).
잘 알려진 바와 같이, 전기방사(electrospinning)는 고분자의 용액이나 용융물에 높은 전압을 인가하므로서 분자 쇄간에 조성된 정전기적 반발력과 음극과 양극 사이에 발생되는 전기장을 이용하여, 직경이 수십에서 수백 nm인 섬유로 이루어진 부직포를 얻는 공정이다. 전압이 인가되기 전에 고분자 용액은 노즐의 끝에서 표면장력 때문에 구형의 방울 형태로 매탈려 있다가, 전압이 인가되면서 그 방울의 표면에 전하가 도입되고 일그러지기 시작하며, 전압이 증가하면서 임계전압에 도달하면 방울의 끝 정점부터 분사되어 나간다. 분사체가 집속장치에 도달하기 전에 그 유체의 불안정성은 증가하며, 그 불안정성이 고분자 전하를 띤 고체섬유 형태로 집속장치에 집속되게 된다. 방사상으로 작용하는 전하의 척력으로 인하여, 단분사는 여러 가닥의 섬유로 나뉘어지게 되어 나노섬유가 제조된다. 즉, 전기방사는 분사체가 집전판을 향해 날아가는 과정에서 분사(jet)의 신장과 스프레이 현상에 따라 가 늘어진 나노섬유를 제조하는 방법이다.As is well known, electrospinning utilizes electrostatic repulsive forces formed between molecular chains by applying a high voltage to a solution or melt of a polymer and uses an electric field generated between the cathode and the anode, It is a process of obtaining the nonwoven fabric which consists of fibers. Before the voltage is applied, the polymer solution is buried in the form of a spherical drop due to the surface tension at the end of the nozzle, and when voltage is applied, charge is introduced and distorted on the surface of the drop. When it reaches, it is jetted out from the tip of the drop. Before the injector reaches the focusing device, the instability of the fluid increases, and the instability is focused on the focusing device in the form of a solid fiber charged with a polymer charge. Due to the radial repulsion of the charge, the single spray is divided into several strands of fibers to produce nanofibers. In other words, electrospinning is a method of manufacturing nanofibers stretched according to the elongation of the jet and the spray phenomenon in the process of the jet flying toward the current collector plate.
본 발명의 제조방법에 있어서, 나노섬유로 된 탄소나노튜브 함유 부직포를 제조하는 방법은 통상적인 나노섬유 부직포의 제조방법과 동일하다.In the production method of the present invention, the method for producing a carbon nanotube-containing nonwoven fabric made of nanofibers is the same as the method for producing a conventional nanofiber nonwoven fabric.
도 1에 통상적인 전기방사 장치에 대한 개략도를 도시하였다. 전기방사 장치는 크게 고전압을 공급하는 고압 공급기(high voltage supplier)(10), 작은 구멍을 가진 모세관 튜브(capillary tube with a pipette or needle of small diameter)(20), 수집부(collector)(30)의 세 부분으로 나누어질 수 있다. 모세관 튜브(20) 내에는 고분자용액이 담겨 있으며, 모세관 튜브 한쪽 끝의 베이스(31)에는 노즐이 장착되어 있다. 고압 공급기(10)가 모세관 튜브(20)에 고전압은 공급하여, 전기방사 과정 중에 노즐로부터 고분자용액이나 용융체가 전기적으로 충전된 상태를 만든다. 이와 같이 전기적으로 충전된 고분자 용액이나 용융체는 전기장이 증가함에 따라 정전기력을 가진 액체로서 노즐을 통해 스프레이 형태로 방사되고, 방사된 액체는 수집부 판에 도달하기 전에 증발하거나 고화되어 작은 화이버가 서로 연결된 그물망(web)이 얻어진다. 본 발명의 전기방사 단계에 있어서, 전술한 도 1의 장치 외에, 공지의 전기방사 장치가 사용될 수 있음은 물론이다. 전기방사가 진행됨에 따라 고분자 용액 내에서 서로 응집되어 존재하는 탄소나노튜브들은 전기방사에 의해 형성되는 가는 굵기의 섬유 내에 잘 분산되게 된다.1 is a schematic view of a conventional electrospinning apparatus. The electrospinning apparatus is a
본 발명에 따른 탄소나노튜브-고분자 복합재료의 제조방법에 있어서, 탄소나노튜브의 함량은 전기방사를 수행할 수 있는 범위라면 특별한 제한은 없으나, 예를 들어 고분자 용액 총 중량을 기준으로 0.1 내지 1중량%인 것이 바람직하며, 전기방 사를 통해 얻어진 나노섬유의 평균 직경은 예를 들어 40 내지 1000nm, 더욱 바람직하게는 40 내지 120nm이다. 전기 방사 후에 부직포에 잔존하는 용매는 열처리 등을 통해 제거된다.In the method for producing a carbon nanotube-polymer composite material according to the present invention, the content of the carbon nanotubes is not particularly limited as long as it can carry out electrospinning, for example 0.1 to 1 based on the total weight of the polymer solution. It is preferred to be in weight percent, and the average diameter of the nanofibers obtained through electrospinning is, for example, 40 to 1000 nm, more preferably 40 to 120 nm. The solvent remaining on the nonwoven fabric after electrospinning is removed through heat treatment or the like.
그런 다음, 얻어진 탄소나노튜브 함유 부직포를 상기 열가소성 고분자의 융점보다 높은 온도로 열처리하면서 성형하는 단계를 포함한다(S3 단계). Then, forming the obtained carbon nanotube-containing nonwoven fabric while heat-treating at a temperature higher than the melting point of the thermoplastic polymer (step S3).
탄소나노튜브 함유 부직포를 나노섬유를 구성하는 열가소성 고분자의 융점보다 높은 온도로 열처리함에 따라, 열가소성 고분자가 용융되면서 탄소나노튜브를 함유하는 성형체가 얻어진다. 탄소나노튜브들은 섬유로 인해 그 분산상태가 유지되므로, 열처리가 완료되어 성형체가 제조되는 과정에서 서로 다시 응집되는 정도는 미미하다. 이에 따라, 탄소나노튜브가 고분자 매트릭스 내에 균일하게 분산된 탄소나노튜브-고분자 복합재료 성형체를 제조할 수 있다. As the carbon nanotube-containing nonwoven fabric is heat-treated at a temperature higher than the melting point of the thermoplastic polymer constituting the nanofibers, a molded article containing carbon nanotubes is obtained while the thermoplastic polymer is melted. Since the carbon nanotubes are maintained in a dispersed state due to the fibers, the degree of agglomeration of the carbon nanotubes is reaggregated again with each other in the process of forming the molded body. Accordingly, a carbon nanotube-polymer composite molded body in which carbon nanotubes are uniformly dispersed in a polymer matrix can be produced.
본 발명의 탄소나노튜브-고분자 복합재료 성형체의 제조방법에 있어서, 탄소나노튜브 함유 부직포를 소정 형상의 틀에 넣고 가열 가압하여 시트나 판넬 등을 제조할 수도 있고, 탄소나노튜브 함유 부직포를 압출기 등에 투입하여 용융시킨 다음 필름 형상으로 성형할 수도 있다. In the method for producing a carbon nanotube-polymer composite molded article of the present invention, a carbon nanotube-containing nonwoven fabric may be placed in a mold of a predetermined shape and heated and pressed to produce a sheet or a panel. It may also be thrown and melted and then molded into a film shape.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설 명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples. However, embodiments according to the present invention can be modified in many different forms, the scope of the invention should not be construed as limited to the following examples. Embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art.
실시예Example
Nylon 6 칩 9.9g을 용매인 개미산(formic acid)에 용해시킨 고분자 용액에, 탄소나노튜브(나노카본사, Hollow 75) 0.1g을 투입하고 초음파 처리하여 분산시켰다. 준비된 탄소나노튜브 함유 고분자 용액을 도 1에 도시된 전기방사 장치에 투입하고, 20KV의 전압 조건에서 방사 및 건조하여 평균 직경이 70nm인 나노섬유로 된 탄소나노튜브 함유 부직포를 얻었다. 도 2에 얻어진 부직포의 SEM 사진을 나타냈다. 이어서, 부직포를 적층한 다음 240도의 온도로 가열 및 가압하면서 판넬 형상으로 성형하였다. 이 시트를 절취하여 0.779cm×1.00cm×0.04cm의 시편을 준비하였다. In a polymer solution in which 9.9 g of nylon 6 chips were dissolved in formic acid as a solvent, 0.1 g of carbon nanotubes (Nanocarbon Co., Hollow 75) was added and sonicated. The prepared carbon nanotube-containing polymer solution was added to the electrospinning apparatus shown in FIG. 1, and spun and dried under a voltage condition of 20 KV to obtain a carbon nanotube-containing nonwoven fabric of nanofibers having an average diameter of 70 nm. The SEM photograph of the nonwoven fabric obtained in FIG. 2 was shown. Subsequently, the nonwoven fabric was laminated and then molded into a panel shape while heating and pressing at a temperature of 240 degrees. This sheet was cut out to prepare a specimen of 0.779 cm x 1.00 cm x 0.04 cm.
비교예 1Comparative Example 1
Nylon 6 칩을 용융 및 냉각시켜, 0.99cm×1.02cm×0.05cm의 시편을 준비하였다. A nylon 6 chip was melted and cooled to prepare a specimen of 0.99 cm × 1.02 cm × 0.05 cm.
비교예 2 Comparative Example 2
실시예 1의 탄소나노튜브 함유 고분자 용액을 기재 위에 캐스팅 한 다음, 용매를 건조시켜 0.908cm×0.974cm×0.058cm의 시편을 준비하였다. After casting the carbon nanotube-containing polymer solution of Example 1 on the substrate, the solvent was dried to prepare a specimen of 0.908cm × 0.974cm × 0.058cm.
전술한 방법으로 준비한 실시예 및 비교예의 시편에 대하여, 각각 Young'modulus및 인장강도, 응력변형곡선을 측정하였고, 그 결과를 각각 도 3 내지 도 5에 나타냈다.For the specimens of the examples and comparative examples prepared by the above-described method, Young 'modulus, tensile strength and stress strain curve were measured, respectively, and the results are shown in FIGS. 3 to 5, respectively.
도 3 내지 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예(Electrospun composite)에 따른 시료는 비교예 1의 시료(Neat Nylon) 및 비교예 2의 시료(Cast composite)보다 물성이 매우 우수함을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 탄소나노튜브가 고분자 매트릭스 내에 균일하게 분산되어 탄소나노튜브의 특이적 물성이 효과적으로 발현된 때문으로 판단된다. As shown in Figures 3 to 5, the sample according to the embodiment of the present invention (Electrospun composite) can be confirmed that the physical properties are very excellent than the sample of Comparative Example 1 (Neat Nylon) and the sample of Comparative Example 2 (Cast composite) have. These results may be because carbon nanotubes are uniformly dispersed in the polymer matrix, thereby effectively expressing specific properties of the carbon nanotubes.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되지 않아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors can appropriately define the concept of terms in order to best describe their invention. Based on the principle, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.
따라서 본, 명세서에 기재된 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification are only one of the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical ideas of the present invention, and various equivalents and modifications that may substitute them at the time of the present application may be used. It should be understood that there may be.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 용이하게 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다. The following drawings, which are attached to this specification, illustrate exemplary embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the present invention, serve to facilitate understanding of the technical spirit of the present invention. It should not be construed as limited to matters.
도 1은 통상적인 전기방사 장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a conventional electrospinning apparatus.
도 2는 실시예에 따라 얻은 부직포의 SEM 사진이다.2 is a SEM photograph of a nonwoven fabric obtained according to the example.
도 3은 실시예 및 비교예에 따른 인장거동을 도시한 그래프이다.3 is a graph showing the tensile behavior according to the Example and Comparative Example.
도 4는 실시예 및 비교예에 따른 Young'modulus를 도시한 그래프이다. 4 is a graph illustrating Young'modulus according to Examples and Comparative Examples.
도 5는 실시예 및 비교예에 따른 초기 응력변헝곡선을 도시한 그래프이다. 5 is a graph showing an initial stress deflection curve according to the Examples and Comparative Examples.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080017975A KR100986929B1 (en) | 2008-02-27 | 2008-02-27 | Preparation method for mold of carbon nanotube-polymer composite materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080017975A KR100986929B1 (en) | 2008-02-27 | 2008-02-27 | Preparation method for mold of carbon nanotube-polymer composite materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20090092630A KR20090092630A (en) | 2009-09-01 |
| KR100986929B1 true KR100986929B1 (en) | 2010-10-08 |
Family
ID=41301172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020080017975A KR100986929B1 (en) | 2008-02-27 | 2008-02-27 | Preparation method for mold of carbon nanotube-polymer composite materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100986929B1 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070102188A1 (en) | 2005-11-01 | 2007-05-10 | Cable Components Group, Llc | High performance support-separators for communications cable supporting low voltage and wireless fidelity applications and providing conductive shielding for alien crosstalk |
| KR101281626B1 (en) * | 2010-05-28 | 2013-07-04 | 부산대학교 산학협력단 | Method of manufacturing polymer/carbon nanotube composite, Method of manufacturing polymer/carbon nanotube composite thin film using the same, Polymer/carbon nanotube composite using the method, and Polymer/carbon nanotube composite thin film using the method |
| US9875825B2 (en) | 2012-03-13 | 2018-01-23 | Cable Components Group, Llc | Compositions, methods and devices providing shielding in communications cables |
| KR102295504B1 (en) * | 2019-11-26 | 2021-08-30 | 연세대학교 산학협력단 | Polymer composite containing carbon nanorod, and Preparation method thereof |
-
2008
- 2008-02-27 KR KR1020080017975A patent/KR100986929B1/en active IP Right Grant
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Chemical Physics Letters, 413, 2005, 188-193* |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20090092630A (en) | 2009-09-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Conductive polymer ultrafine fibers via electrospinning: Preparation, physical properties and applications | |
| Du et al. | The present status and key problems of carbon nanotube based polymer composites | |
| Goh et al. | Directional alignment of carbon nanotubes in polymer matrices: Contemporary approaches and future advances | |
| Xue et al. | Electrically conductive yarns based on PVA/carbon nanotubes | |
| KR100695185B1 (en) | Method for obtaining macroscopic fibres and strips from colloidal particles and in particular carbon nanotubes | |
| Su et al. | Chain conformation, crystallization behavior, electrical and mechanical properties of electrospun polymer-carbon nanotube hybrid nanofibers with different orientations | |
| Khil et al. | Nanofibrous mats of poly (trimethylene terephthalate) via electrospinning | |
| Choi et al. | Formation of interfiber bonding in electrospun poly (etherimide) nanofiber web | |
| US20090039308A1 (en) | Nanocomposite polymers | |
| Zhang et al. | Electrospun carbon nanotube composite nanofibres with uniaxially aligned arrays | |
| KR101544538B1 (en) | High Density carbon Nano-fiber Felt with Unidirectional Orientation and Preparation of the Felt and Application to Supercapacitor Electrode | |
| KR101928911B1 (en) | Method for preparing graphene oxide fibers, graphene fibers or their composite fibers by using wet spinning induced by electric field | |
| Gao et al. | Ultrasonication induced adsorption of carbon nanotubes onto electrospun nanofibers with improved thermal and electrical performances | |
| KR100986929B1 (en) | Preparation method for mold of carbon nanotube-polymer composite materials | |
| Yamashita et al. | Characteristics of elastomeric nanofiber membranes produced by electrospinning | |
| Jestin et al. | Wet spinning of CNT-based fibers | |
| Li et al. | Enhanced tensile strength and electrical conductivity of electrospun polyacrylonitrile Yarns via post‐treatment | |
| Mojtaba Alizadeh Darbandi et al. | Electrospun nanostructures based on polyurethane/MWCNTs for strain sensing applications | |
| Saeed et al. | Multiwalled-carbon nanotubes/poly (butylene terephthalate) nanofibres: morphological, mechanical and thermal properties | |
| Yousefzadeh et al. | Morphology and mechanical properties of polyacrylonitrile/multi-walled carbon nanotube (PAN/MWNTs) nanocomposite electrospun nanofibers | |
| Nirmala et al. | Enhanced electrical properties of electrospun nylon66 nanofibers containing carbon nanotube fillers and Ag nanoparticles | |
| Kim et al. | Preparation and characterization of poly [(butylene succinate)‐co‐(butylene adipate)]/carbon nanotube‐coated silk fiber composites | |
| KR101398294B1 (en) | Method for manufacturing carbon nanotube fiber by electrospinning and method for manufacturing organic solar cell using the same | |
| Kalluri et al. | Electrospun nanofibers of polyaniline-carbon black composite for conductive electrode applications | |
| Sinha et al. | Study of Electrospun Poly\acrylonitrile (PAN) and PAN/CNT Composite Nanofibrous Webs |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130925 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140929 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160217 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170925 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181001 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191001 Year of fee payment: 10 |