KR101164636B1 - Composite for positive temperature coefficient thermistor and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 정특성 서미스터용 복합재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 정특성 서미스터용 복합재의 제조방법은 (1) 탄소나노튜브를 반응기에 안착시키고, 반응기 내에 불소와 산소의 혼합가스를 공급하여 탄소나노튜브를 불소 및 산소와 반응시키는 제1단계; (2) 상기 제1단계를 통하여 불소 및 산소와 반응된 탄소나노튜브를 폴리머와 혼합하는 제2단계; 및 (3) 상기 제2단계를 통하여 얻어진 혼합물을 목적하는 형태로 성형하는 제3단계;를 포함하여 이루어진다.The present invention relates to a composite for a static thermistor and a method for manufacturing the composite. The manufacturing method of the composite for a static thermistor according to the present invention comprises: (1) mounting carbon nanotubes in a reactor, and mixing a mixed gas of fluorine and oxygen in the reactor. Supplying a first step of reacting carbon nanotubes with fluorine and oxygen; (2) a second step of mixing carbon nanotubes reacted with fluorine and oxygen with a polymer through the first step; And (3) a third step of molding the mixture obtained through the second step into a desired shape.
Description
본 발명은 정특성 서미스터용 복합재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부특성 현상으로의 전환이 발생하는 것을 방지하고, 정특성 세기를 증가시킬 수 있는 정특성 서미스터용 복합재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a composite material for a static thermistor and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a composite material for a static thermistor and a method of manufacturing the same, which can prevent the conversion to a sub-characteristic phenomenon and increase the static strength. It is about.
서미스터(thermistor)란 저항기의 일종으로, 온도에 따라 물질의 저항이 변화하는 성질을 이용한 전기적 장치를 말한다. A thermistor is a type of resistor that refers to an electrical device that uses a property in which the resistance of a material changes with temperature.
이러한 서미스터는 주로 폴리머나 세라믹 소재로 제작되며, 열용량이 적어서 작은 온도 변화에도 급격한 저항 변화가 생기므로 온도제어용 센서로 많이 이용되고, 마이크로파 전력계 등의 측정용이나 통신장치의 온도에 의한 특성변화의 보상, 통신회선의 자동이득조정 등 이용 분야가 넓으며, 그 이용 범위는 다양한 분야에서 지속적으로 확대되고 있다.These thermistors are mainly made of polymer or ceramic material, and because of their low heat capacity, they cause rapid resistance change even at small temperature changes. They are widely used as sensors for temperature control. In addition, the fields of use are wide, such as automatic gain adjustment of communication lines, and the scope of use is continuously expanding in various fields.
서미스터의 저항이 온도 변화에 따라 선형으로 변화한다고 가정한다면 저항과 온도와의 관계는 다음 식과 같이 나타낼 수 있다.Assuming that the thermistor's resistance changes linearly with temperature, the relationship between resistance and temperature can be expressed as
ΔR = kΔT ΔR = kΔT
이때,At this time,
ΔR = 저항의 변화량 ΔR = change in resistance
ΔT = 온도의 변화량 ΔT = change in temperature
k = 1차 저항온도계수이다. k = primary resistance temperature coefficient.
저항의 온도 계수에 따라 서미스터는 크게 두 종류로 구분할 수 있다. 만일 k>0인 경우, 서미스터의 저항은 온도에 따라 증가하며, 이렇게 정저항온도계수 특성을 가진 서미스터를 정특성 서미스터(PTC thermistor: Positive Temperature Coefficient thermistor)라 한다. 반대로 k<0인 경우 서미스터의 저항은 온도가 증가하면 감소하게 되며, 이렇게 부저항온도계수 특성을 가진 서미스터를 부특성 서미스터(NTC thermistor: Negative Temperature Coefficient thermistor)라 한다. 서미스터가 아닌 금속 등을 이용한 일반적인 저항기의 경우 k의 값이 가능한 0에 가깝도록 제작되어, 온도에 따른 저항 변화가 거의 없도록 조절된다.Thermistors can be classified into two types according to the temperature coefficient of resistance. If k> 0, the thermistor's resistance increases with temperature, and this thermistor with a constant temperature coefficient is called a positive temperature coefficient thermistor (PTC thermistor). On the contrary, when k <0, the resistance of the thermistor decreases as the temperature increases. Thus, a thermistor having a negative resistance temperature coefficient characteristic is called a negative temperature coefficient thermistor (NTC thermistor). In the case of general resistors using metals other than thermistors, the value of k is made to be as close to zero as possible so that there is little change in resistance with temperature.
특정 장치에 정특성 서미스터를 사용하느냐, 부특성 서미스터를 사용하느냐는 그 장치의 특성, 제어하고자 하는 목표, 사용 환경 등에 따라 달라진다. The use of a static or thermistor thermistor for a particular device depends on the characteristics of the device, the objectives to be controlled, and the use environment.
정특성 서미스터를 좀 더 자세히 살펴보면 다음과 같다. A closer look at a static thermistor looks like this:
정특성 서미스터는 낮은 온도에서는 비교적 작은 저항치를 갖지만, 특정 온도에 도달하면 상기 온도부터 갑자기 저항치가 증가하게 되며, 그 증가폭도 대단히 크게 된다. 이러한 정특성 현상은 온도가 상승함에 따라 사용된 폴리머 또는 사용된 폴리머에 충진되어 있는 전도성 물질의 입자 간격이나 응집 간격이 커지면서 이루고 있던 전도 네트워크가 파괴되어 전자터널 밀도가 낮아짐으로써 저항이 커지고 전기전도성이 감소함으로써 발생한다.The static thermistor has a relatively small resistance value at low temperature, but when the specific temperature is reached, the resistance value suddenly increases from this temperature, and the increase is very large. This static phenomenon is caused by the increase of the particle or cohesion gap of the used polymer or the conductive material filled in the used polymer as the temperature rises, thereby destroying the conducting network, resulting in low electron tunnel density, resulting in increased resistance and electrical conductivity. Occurs by decreasing.
하지만 어느 이상의 온도(예를 들어 사용된 폴리머의 용융점)를 넘어서면, 전도성 물질 등이 유동하여 다시 재배열하여 새로운 전도 네트워크를 이루게 된다. 이로 인하여 전자들의 이동 통로가 증가하고 저항값이 낮아져 부특성 현상이 나타나게 된다. However, beyond a certain temperature (for example, the melting point of the polymer used), conductive materials and the like flow and rearrange to form a new conductive network. As a result, the movement path of the electrons increases and the resistance value decreases, resulting in a negative characteristic phenomenon.
최근 정특성 서미스터는 컴퓨터 기기, 휴대폰 배터리 등의 회로보호용 소자로써 특히 주목받고 있으며, 상기 분야와 다른 산업분야로의 적용 확대를 위해서는 사용된 폴리머의 용융점 등의 특정 온도 이상에서도 부특성 현상으로의 전환을 방지하고, 또한 정특성 세기가 강한 정특성 서미스터의 개발이 요청되고 있다.
In recent years, the static thermistors have attracted particular attention as circuit protection devices such as computer devices and mobile phone batteries.In order to expand their application to these and other industrial fields, the conversion to negative characteristics above a certain temperature such as the melting point of the polymer used And the development of a static thermistor with strong static intensity is required.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 특정 온도 이상으로 온도가 상승하였을 때에도 부특성 현상으로의 전환이 발생하는 것을 방지하고, 정특성 세기를 증가시킬 수 있는 정특성 서미스터용 복합재 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention has been made to solve the above-described problems, the composite for use in the static thermistor which can prevent the conversion to the negative characteristics even when the temperature rises above a certain temperature, and can increase the static strength and It aims at providing the manufacturing method.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 정특성 서미스터용 복합재의 제조방법을 제공하는데, 본 발명에 따른 정특성 서미스터용 복합재의 제조방법은,In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing a composite for a static thermistor, the method of manufacturing a composite for a static thermistor according to the present invention,
(1) 탄소나노튜브를 반응기에 안착시키고, 반응기 내에 불소와 산소의 혼합가스를 공급하여 탄소나노튜브를 불소 및 산소와 반응시키는 제1단계;(1) a first step of seating the carbon nanotubes in the reactor and supplying a mixed gas of fluorine and oxygen into the reactor to react the carbon nanotubes with fluorine and oxygen;
(2) 상기 제1단계를 통하여 불소 및 산소와 반응된 탄소나노튜브를 폴리머와 혼합하는 제2단계; 및(2) a second step of mixing carbon nanotubes reacted with fluorine and oxygen with a polymer through the first step; And
(3) 상기 제2단계를 통하여 얻어진 혼합물을 목적하는 형태로 성형하는 제3단계;를 포함하여 이루어진다.(3) a third step of molding the mixture obtained through the second step into a desired shape.
상기 제1단계에서 탄소나노튜브와의 반응을 위하여 반응기 내에 불소와 산소의 혼합가스를 공급하는 과정은 반응기의 압력이 0.01 내지 0.1 bar/min의 속도로 증가되도록 이루어지는 것이 바람직하다.In the first step, a process of supplying a mixed gas of fluorine and oxygen into the reactor for reaction with carbon nanotubes is preferably performed such that the pressure of the reactor is increased at a rate of 0.01 to 0.1 bar / min.
상기 제1단계의 탄소나노튜브와 불소와 산소의 혼합가스와의 반응은 25 내지 400℃의 온도범위에서 0.1 내지 2 시간 동안 이루어지는 것이 바람직하다.The reaction between the carbon nanotubes of the first step and the mixed gas of fluorine and oxygen is preferably performed for 0.1 to 2 hours in a temperature range of 25 to 400 ° C.
또한 상기 제1단계의 탄소나노튜브와 불소와 산소의 혼합가스와의 반응은 혼합가스의 압력이 0.1 내지 2 bar의 범위에서 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 불소와 산소의 혼합가스에서 상기 불소와 산소의 혼합비율은 10 내지 90 : 90 내지 10 vol%인 것이 바람직하다.In addition, the reaction of the carbon nanotubes and the mixed gas of fluorine and oxygen in the first step is preferably made in the range of the pressure of the mixed gas is 0.1 to 2 bar, the fluorine and oxygen in the mixed gas of fluorine and oxygen The mixing ratio is preferably 10 to 90: 90 to 10 vol%.
상기 제2단계의 불소 및 산소와 반응된 탄소나노튜브를 폴리머와 혼합하는 과정에서 상기 탄소나노튜브와 상기 폴리머의 혼합비율은 상기 폴리머 100 중량부를 기준으로 상기 탄소나노튜브 0.1 내지 10 중량부인 것이 바람직하다. In the process of mixing the carbon nanotubes reacted with the fluorine and oxygen of the second step with a polymer, the mixing ratio of the carbon nanotubes and the polymer is preferably 0.1 to 10 parts by weight of the carbon nanotubes based on 100 parts by weight of the polymer. Do.
또한 본 발명은 상기의 제조방법에 의하여 제조되는 정특성 서미스터용 복합재를 제공한다.
In another aspect, the present invention provides a composite material for a static thermistor manufactured by the above production method.
상술한 본 발명, 정특성 서미스터용 복합재 및 그 제조방법에 의할 경우, 부특성 현상으로의 전환을 방지할 수 있으며, 정특성 세기 또한 증가시킬 수 있게 된다.
According to the present invention, the composite for the static characteristic thermistor and the manufacturing method thereof, it is possible to prevent the conversion to the negative characteristic phenomenon, it is also possible to increase the static strength.
도 1은 탄소나노튜브와 불소 및 산소를 반응시키기 위한 장치의 모식도이다.
도 2는 정특성 서미스터의 특성을 평가하기 위한 장치의 모식도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예 및 비교예에 의한 정특성 서미스터의 온도에 따른 저항률을 측정하여 도시한 결과이다.1 is a schematic diagram of an apparatus for reacting carbon nanotubes with fluorine and oxygen.
2 is a schematic diagram of an apparatus for evaluating the characteristics of a static thermistor.
3 to 5 show the results of measuring the resistivity according to the temperature of the static thermistor according to the Examples and Comparative Examples of the present invention.
이하 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
먼저 본 발명은 정특성 서미스터용 복합재의 제조방법을 제공하는데, 본 발명에 따른 정특성 서미스터용 복합재의 제조방법은,First, the present invention provides a method for manufacturing a composite for a static thermistor, and a method for manufacturing a composite for static thermistor according to the present invention,
(1) 탄소나노튜브를 반응기에 안착시키고, 반응기 내에 불소와 산소의 혼합가스를 공급하여 탄소나노튜브를 불소 및 산소와 반응시키는 제1단계;(1) a first step of seating the carbon nanotubes in the reactor and supplying a mixed gas of fluorine and oxygen into the reactor to react the carbon nanotubes with fluorine and oxygen;
(2) 상기 제1단계를 통하여 불소 및 산소와 반응된 탄소나노튜브를 폴리머와 혼합하는 제2단계; 및(2) a second step of mixing carbon nanotubes reacted with fluorine and oxygen with a polymer through the first step; And
(3) 상기 제2단계를 통하여 얻어진 혼합물을 목적하는 형태로 성형하는 제3단계;를 포함하여 이루어진다.(3) a third step of molding the mixture obtained through the second step into a desired shape.
상기 탄소나노튜브는 탄소나노튜브라면 어느 것을 사용하여도 무방하다. 즉, 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.The carbon nanotubes may be used as long as the carbon nanotubes. That is, it may be selected from the group consisting of single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes and mixtures thereof.
상기 제1단계에서 탄소나노튜브와의 반응을 위하여 반응기 내에 불소와 산소의 혼합가스를 공급하는 과정은 반응기의 압력이 0.01 내지 0.1 bar/min의 속도로 증가되도록 이루어지는 것이 바람직하다. 혼합가스의 공급이 하한치 미만으로 이루어지는 경우에는 공정시간이 불필요하게 증가되어 바람직하지 않고, 상한치를 초과하여 이루어지는 경우에는 탄소나노튜브가 흩날려 반응 완료 후, 탄소나노튜브의 수거가 어려운 문제점이 발생하여 바람직하지 않다.In the first step, a process of supplying a mixed gas of fluorine and oxygen into the reactor for reaction with carbon nanotubes is preferably performed such that the pressure of the reactor is increased at a rate of 0.01 to 0.1 bar / min. If the supply of the mixed gas is less than the lower limit, the process time is unnecessarily increased, and if it exceeds the upper limit, the carbon nanotubes are scattered, and after the completion of the reaction, it is difficult to collect the carbon nanotubes. Not desirable
상기 제1단계의 탄소나노튜브와 불소와 산소의 혼합가스와의 반응은 25 내지 400℃의 온도범위에서 0.1 내지 2 시간 동안 이루어지는 것이 바람직하다. 반응온도 및 반응시간이 하한치 미만일 경우에는 탄소나노튜브에 불소관능기 및 산소관능기의 도입이 미미할 우려가 있어 바람직하지 않고, 반응온도 및 반응시간이 상한치를 초과하는 경우에는 원치않는 부반응의 발생 우려와 더불어 지나치게 높은 온도와 긴 시간으로 인하여 도입된 불소관능기가 탄소나노튜브로부터 떨어지는 탈불소화가 동시에 진행되므로 바람직하지 않다. The reaction between the carbon nanotubes of the first step and the mixed gas of fluorine and oxygen is preferably performed for 0.1 to 2 hours in a temperature range of 25 to 400 ° C. If the reaction temperature and reaction time is less than the lower limit, the introduction of fluorine and oxygen functional groups into the carbon nanotubes may be insignificant, which is undesirable. If the reaction temperature and reaction time exceed the upper limit, unwanted side reactions may occur. Due to the excessively high temperature and long time, the fluorine functional group introduced from the carbon nanotubes is defluorinated at the same time, which is not preferable.
또한 상기 제1단계의 탄소나노튜브와 불소와 산소의 혼합가스와의 반응은 혼합가스의 압력이 0.1 내지 2 bar의 범위에서 이루어지는 것이 바람직한데, 혼합가스의 압력이 하한치 미만일 경우에는 탄소나노튜브에 불소관능기 및 산소관능기의 도입이 미미할 우려가 있어 바람직하지 않고, 혼합가스의 압력이 상한치를 초과할 경우에는 상한치의 경우와 별반 다르지 않아 실익이 없으므로 바람직하지 않다. In addition, the reaction between the carbon nanotubes of the first step and the mixed gas of fluorine and oxygen is preferably made in the range of 0.1 to 2 bar pressure of the mixed gas. The introduction of the fluorine functional group and the oxygen functional group may be insignificant, which is not preferable. If the pressure of the mixed gas exceeds the upper limit, it is not so different from the upper limit, and thus not preferable.
또한 상기 불소와 산소의 혼합가스에서 상기 불소와 산소의 혼합비율은 10 내지 90 : 90 내지 10 vol%인 것이 바람직하다. 불소와 산소의 혼합비율이 상기 범위를 벗어나는 경우에는 불소관능기 또는 산소관능기 중 어느 하나가 과도하게 도입되고, 어느 하나는 부족하게 되어 바람직하지 않다. In addition, the mixing ratio of the fluorine and oxygen in the mixed gas of fluorine and oxygen is preferably 10 to 90: 90 to 10 vol%. When the mixing ratio of fluorine and oxygen is out of the above range, either a fluorine functional group or an oxygen functional group is excessively introduced, and one is insufficient, which is not preferable.
즉, 탄소나노튜브에 도입된 불소관능기(C-F, C-F2)는 탄소나노튜브 표면의 소수성 정도를 높여 후속공정인 폴리머와의 혼합과정에서 분산성을 향상시키고, 또한 분산이 고르게 유지되도록 하여 폴리머의 용융점 이상의 온도에서도 탄소나노튜브가 유동하여 재배열하는 것을 막아 새로운 전도 네트워크를 이루는 것을 방지하여 높아진 저항값을 유지할 수 있도록 하는 역할을 수행한다. 또한 탄소나노튜브에 도입된 산소관능기(C=O, C-OH)는 탄소나노튜브를 통하여 이동하는 전자를 잡는 역할을 해주어 산소관능기가 도입되지 않은 탄소나노튜브보다 폴리머의 용융점을 지나면서 더 높은 저항치를 나타나게 한다. 결과적으로 탄소나노튜브에 도입된 불소관능기와 산소관능기의 복합작용으로 인하여 부특성 현상을 방지하고 정특성 세기를 향상시킬 수 있게 된다. 따라서 어는 하나의 관능기가 지나치게 도입되고 어느 한 관능기가 부족하게 도입되는 경우에는 본 발명 특유의 효과를 발현할 수 없게 되며, 상기 혼합비율은 본 발명 특유의 효과를 발현할 수 있도록 본 발명의 발명자들이 반복된 연구 끝에 찾아낸 최적비율이다. That is, the fluorine functional groups (CF, CF 2 ) introduced into the carbon nanotubes increase the degree of hydrophobicity of the surface of the carbon nanotubes, thereby improving dispersibility during the subsequent mixing with the polymer, and also maintaining the dispersion evenly. It prevents the carbon nanotubes from flowing and rearranging even at a temperature above the melting point, thereby preventing a new conduction network from forming and maintaining a high resistance value. In addition, the oxygen functional groups (C = O, C-OH) introduced into the carbon nanotubes catch electrons moving through the carbon nanotubes, and are higher than the carbon nanotubes in which the oxygen functional groups are not introduced. Make the resistance appear. As a result, due to the complex action of the fluorine functional group and the oxygen functional group introduced into the carbon nanotube, it is possible to prevent the negative characteristic and to improve the static characteristic strength. Therefore, when one functional group is excessively introduced and one functional group is insufficiently introduced, the effects peculiar to the present invention cannot be expressed, and the mixing ratio of the inventors of the present invention is such that the effects peculiar to the present invention can be expressed. The optimal ratio found after repeated studies.
상기 제2단계에서 사용되는 폴리머는 탄소나노튜브와 혼합가능한 것이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하며, 폴리머의 종류 및 특성 등은 공지의 기술이므로 이의 상세한 설명은 생략한다.The polymer used in the second step may be used as long as it can be mixed with carbon nanotubes, and the type and properties of the polymer are well known techniques, and thus detailed description thereof will be omitted.
상기 제2단계의 불소 및 산소와 반응된 탄소나노튜브를 폴리머와 혼합하는 과정에서 상기 탄소나노튜브와 상기 폴리머의 혼합비율은 상기 폴리머 100 중량부를 기준으로 상기 탄소나노튜브 0.1 내지 10 중량부인 것이 바람직하다. 상기 탄소나노튜브의 혼합비율이 하한치 미만일 경우에는 초기 저항값이 증가하여 정특성 서미스터용 복합재로서의 가치가 떨어져 바람직하지 않고, 혼합비율이 상한치를 초과할 경우에는 상한치의 경우와 초기 저항값의 차이가 없을 뿐 아니라 폴리머의 용융점 부근의 온도에서 저항값의 변화가 적게 되므로 이 역시 정특성 서미스터용 복합재로서의 가치가 떨어져 바람직하지 않다. In the process of mixing the carbon nanotubes reacted with the fluorine and oxygen of the second step with a polymer, the mixing ratio of the carbon nanotubes and the polymer is preferably 0.1 to 10 parts by weight of the carbon nanotubes based on 100 parts by weight of the polymer. Do. When the mixing ratio of the carbon nanotubes is less than the lower limit, the initial resistance value is increased, and thus the value as the composite material for the static thermistor decreases, which is not preferable. When the mixing ratio exceeds the upper limit, the difference between the upper limit value and the initial resistance value is not good. In addition, since the change of the resistance value at the temperature near the melting point of the polymer is small, this is also undesirable because of its low value as a composite for a static thermistor.
상기 제3단계의 상기 제2단계를 통하여 얻어진 혼합물을 목적하는 형태로 성형하는 단계는 압출성형, 사출성형, 압축성형 등 어느 방법을 사용하여도 무방하며, 이러한 성형방법은 공지의 기술이므로 이의 상세한 설명은 생략한다.The step of molding the mixture obtained through the second step of the third step into a desired shape may be any method such as extrusion molding, injection molding, compression molding, and the like. Description is omitted.
또한 본 발명은 상기의 제조방법에 의하여 제조되는 정특성 서미스터용 복합재를 제공한다.
In another aspect, the present invention provides a composite material for a static thermistor manufactured by the above production method.
이하 실시예 및 시험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Test Examples.
실시예Example : : 정특성Static characteristics 서미스터용 복합재의 제조 Fabrication of Thermistor Composites
다중벽 탄소나노튜브를 불소 및 산소와 반응시키기 위한 장치의 모식도를 도 1에 나타내었다. 상기 도 1에 도시된 것과 같은 장치를 이용하여 다중벽 탄소나노튜브와 불소 및 산소를 반응시켰다.A schematic diagram of an apparatus for reacting multi-walled carbon nanotubes with fluorine and oxygen is shown in FIG. 1. The multi-walled carbon nanotubes were reacted with fluorine and oxygen using an apparatus as shown in FIG. 1.
즉, 다중벽 탄소나노튜브를 반응기에 안착시키고 반응기 내에 불소와 산소의 혼합가스를 공급하여 다중벽 탄소나노튜브와 불소 및 산소를 반응시켰다. 이때 공급되는 혼합가스내의 불소와 산소의 혼합비율을 각각 부피비로 90 : 10(실시예 1), 50 : 50(실시예 2), 30 : 70(실시예 3)으로 달리하였다.That is, the multi-walled carbon nanotubes were placed in the reactor, and a mixed gas of fluorine and oxygen was supplied into the reactor to react the multi-walled carbon nanotubes with fluorine and oxygen. At this time, the mixing ratio of fluorine and oxygen in the mixed gas supplied was varied by volume ratio of 90:10 (Example 1), 50:50 (Example 2), and 30:70 (Example 3).
혼합가스의 공급은 0.1 bar/min의 속도로 반응기의 압력이 1 bar가 될 때까지 이루어졌으며, 반응기의 압력이 1 bar가 된 이후에 200℃에서 0.5시간 동안 반응시켰다. The supply of the mixed gas was performed until the pressure of the reactor became 1 bar at a rate of 0.1 bar / min, and the reaction was carried out at 200 ° C. for 0.5 hour after the pressure of the reactor became 1 bar.
다음으로 폴리에틸렌을 용융시키고, 상기 용융된 폴리에틸렌 100 중량부를 기준으로 상기 불소 및 산소와 반응한 다중벽 탄소나노튜브 5 중량부를 혼합하였다. Next, the polyethylene was melted, and 5 parts by weight of the multi-walled carbon nanotubes reacted with the fluorine and oxygen were mixed based on 100 parts by weight of the melted polyethylene.
최종적으로 상기 폴리에틸렌-다중벽 탄소나노튜브 혼합물을 가로 2㎝, 세로 2㎝, 두께 1㎝의 몰드에 넣어 상기 규격에 대응하는 시트 형태의 정특성 서미스터용 복합재를 성형하였다.
Finally, the polyethylene-multi-walled carbon nanotube mixture was placed in a mold having a width of 2 cm, a length of 2 cm, and a thickness of 1 cm to form a composite for a static thermistor in the form of a sheet corresponding to the standard.
비교예Comparative example
다중벽 탄소나노튜브를 불소 및 산소와 반응시키는 과정을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 과정을 통하여 시트 형태의 복합재를 성형하고 이를 비교예로 선정하였다.
Except for the process of reacting the multi-walled carbon nanotubes with fluorine and oxygen through the same process as in the above embodiment was formed a sheet-shaped composite material and was selected as a comparative example.
시험예Test Example : : 정특성Static characteristics 서미스터의 특성 평가 Characterization of thermistor
정특성 서미스터의 특성을 평가하기 위하여 상기 실시예 및 비교예에 의하여 제조된 복합재에 알루미늄 박을 붙이고, 그 양면에 실버페이스트를 이용하여 전극을 접합하여 정특성 서미스터를 제조하였다. In order to evaluate the characteristics of the static thermistor, aluminum foil was attached to the composites prepared according to the above Examples and Comparative Examples, and the positive electrode was bonded to both surfaces thereof using silver paste to prepare a static thermistor.
상기와 같이 제조된 정특성 서미스터의 특성을 평가하기 위하여 도 2에 모식도를 나타낸 것과 같은 장치를 이용하여 온도에 따른 저항률을 측정하여 이를 도 3 내지 도 5에 나타내었다. In order to evaluate the properties of the static characteristic thermistors prepared as described above, the resistivity according to temperature was measured using a device such as the one shown in FIG. 2 and shown in FIGS. 3 to 5.
도 3에 도시한 결과는 실시예 1 및 비교예에 의한 서미스터의 온도에 따른 저항률을 측정하여 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예 1 및 비교예에 의한 서미스터의 최대 비저항값은 유사하게 나타났다. 그러나 180 ~ 190℃ 부근의 온도에서 비교예에 의한 서미스터의 경우에는 비저항값이 떨어지면서 부특성 현상이 나타난 반면, 실시예 1에 의한 서미스터의 경우에는 온도가 높아져도 비저항값이 유지되는 것을 확인할 수 있었다. The results shown in FIG. 3 show resistivity according to temperature of the thermistors according to Example 1 and Comparative Examples. As shown, the maximum specific resistance values of the thermistors according to Example 1 and Comparative Example of the present invention were similar. However, in the case of thermistor according to the comparative example at the temperature around 180 ~ 190 ° C, the specific resistance was decreased while the resistivity value decreased, whereas in the case of the thermistor according to Example 1, the specific resistance was maintained even when the temperature was increased. there was.
도 4는 실시예 2 및 비교예에 의한 서미스터의 온도에 따른 저항률을 도 5는 실시예 3 및 비교예에 의한 서미스터의 온도에 따른 저항율을 측정하여 도시한 것이다. 도 3과 비교하였을때 산소의 혼합비율을 높인 도 4의 경우가 정특성의 세기가 증가한 것을 알 수 있었고, 또한 산소의 혼합비율을 더욱 높인 도 5의 경우가 정특성의 세기가 가장 증가한 것으로 나타났다. 또한 도 4 및 도 5의 경우 모두 폴리머의 용융점 이상의 온도에서도 정특성 현상을 나타냄을 알 수 있다. Figure 4 shows the resistivity according to the temperature of the thermistor according to Example 2 and Comparative Example Figure 5 shows the measured resistivity according to the temperature of the thermistor according to Example 3 and Comparative Example. Compared with FIG. 3, the intensity of the static characteristics was increased in the case of FIG. 4, which increased the mixing ratio of oxygen. Also, the intensity of the static characteristics was increased in the case of FIG. 5, which further increased the mixing ratio of oxygen. . In addition, it can be seen that both the case of FIG. 4 and FIG. 5 show a static phenomenon even at a temperature above the melting point of the polymer.
이와 같이 본 발명에 의할 경우, 불소 및 산소와 반응한 탄소나노튜브의 효과로 인하여, 즉 탄소나노튜브에 불소관능기 및 산소관능기가 도입됨에 의하여 부특성 현상으로의 전환을 방지할 수 있으며, 정특성의 세기 또한 증가시킬 수 있게된다.
As described above, according to the present invention, due to the effect of the carbon nanotubes reacted with fluorine and oxygen, that is, by introducing a fluorine functional group and an oxygen functional group into the carbon nanotubes, it is possible to prevent the conversion to the negative characteristic phenomenon, The strength of the property can also be increased.
본 발명은 상기한 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 개념 및 범위 내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위 및 이와 균등한 것들에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지는 않는다.
Although the present invention has been described with reference to the above-described embodiments and the accompanying drawings, other embodiments may be configured within the spirit and scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is defined by the appended claims and equivalents thereof, and is not limited by the specific embodiments described herein.
①... 불소가스 용기 ②... 질소가스 용기
③... 산소가스 용기 ④... 임시저장 용기
⑤... 불화나트륨 펠렛 ⑥... 반응기
⑦... 압력 게이지 ⑧... 삼산화이알루니늄
⑨... 유리 밸브 ⑩... 액화 질소
⑪... 진공펌프
1... 반응기 2... 정특성 센서부
3... 전류/전압 측정기 4... 열 조절기
5... 컴퓨터① ...
③ ...
⑤ ... sodium fluoride pellets ⑥ ... reactor
⑦ ... pressure gauge ⑧ ... aluminum trioxide
⑨ ... glass valve ⑩ ... liquefied nitrogen
⑪ ... vacuum pump
1 ...
3 ... current /
5 ... Computer
Claims (8)
(2) 상기 제1단계를 통하여 불소 및 산소와 반응된 탄소나노튜브를 폴리머와 혼합하는 제2단계; 및
(3) 상기 제2단계를 통하여 얻어진 혼합물을 목적하는 형태로 성형하는 제3단계;를 포함하여 이루어지는 정특성 서미스터용 복합재의 제조방법.
(1) a first step of seating the carbon nanotubes in the reactor and supplying a mixed gas of fluorine and oxygen into the reactor to react the carbon nanotubes with a mixed gas of fluorine and oxygen in a temperature range of 25 to 400 ° C;
(2) a second step of mixing carbon nanotubes reacted with fluorine and oxygen with a polymer through the first step; And
(3) a third step of molding the mixture obtained through the second step into a desired shape.
상기 제1단계에서 탄소나노튜브와의 반응을 위하여 반응기 내에 불소와 산소의 혼합가스를 공급하는 과정은 반응기의 압력이 0.01 내지 0.1 bar/min의 속도로 증가되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 정특성 서미스터용 복합재의 제조방법.
The method of claim 1,
Supplying a mixed gas of fluorine and oxygen in the reactor for the reaction with the carbon nanotubes in the first step is for a static thermistor, characterized in that the pressure of the reactor is increased at a rate of 0.01 to 0.1 bar / min Method of Making Composites.
상기 제1단계의 탄소나노튜브와 불소와 산소의 혼합가스와의 반응은 0.1 내지 2 시간의 범위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 정특성 서미스터용 복합재의 제조방법.
The method of claim 1
The reaction of the carbon nanotubes of the first step and the mixed gas of fluorine and oxygen is carried out in the range of 0.1 to 2 hours.
상기 제1단계의 탄소나노튜브와 불소와 산소의 혼합가스와의 반응은 혼합가스의 압력이 0.1 내지 2 bar의 범위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 정특성 서미스터용 복합재의 제조방법.
The method of claim 1,
The reaction of the carbon nanotubes of the first step with the mixed gas of fluorine and oxygen is a method of producing a composite for thermistor composite material, characterized in that the pressure of the mixed gas is in the range of 0.1 to 2 bar.
상기 불소와 산소의 혼합가스에서 상기 불소와 산소의 혼합비율은 10 내지 90 : 90 내지 10 vol%인 것을 특징으로 하는 정특성 서미스터용 복합재의 제조방법.
The method of claim 5,
The mixing ratio of the fluorine and oxygen in the mixed gas of fluorine and oxygen is 10 to 90: 90 to 10 vol% The method of manufacturing a composite for thermistor composite material characterized in that.
상기 제2단계의 불소 및 산소와 반응된 탄소나노튜브를 폴리머와 혼합하는 과정에서 상기 탄소나노튜브와 상기 폴리머의 혼합비율은 상기 폴리머 100 중량부를 기준으로 상기 탄소나노튜브 0.1 내지 10 중량부인 것을 특징으로 하는 정특성 서미스터용 복합재의 제조방법.
The method of claim 1,
In the process of mixing the carbon nanotubes reacted with the fluorine and oxygen of the second step with a polymer, the mixing ratio of the carbon nanotubes and the polymer is 0.1 to 10 parts by weight of the carbon nanotubes based on 100 parts by weight of the polymer. The manufacturing method of the composite for static characteristics thermistors.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003534955A (en) * | 1999-12-07 | 2003-11-25 | ウィリアム・マーシュ・ライス・ユニバーシティ | Oriented nanofibers embedded in a polymer matrix |
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2010
- 2010-11-26 KR KR1020100118983A patent/KR101164636B1/en active IP Right Grant
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