KR101365456B1 - Manufacturing method for highly concentrated and dispersed carbon nano tube dispersion solution - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수퍼 로프(super-rope) 탄소나노튜브 번들(bundle)을 건식 분쇄하는 단계; 및 상기 건식 분쇄된 탄소나노튜브 번들을 습식 분쇄하는 단계를 포함하여, 고농도 고분산 탄소나노튜브 분산액을 제조하는 것을 특징으로 하는 고농도 고분산 탄소나노튜브 분산액의 제조방법에 관한 것이다.The present invention comprises the steps of dry grinding a super-rope carbon nanotube bundle; And wet grinding the dry pulverized carbon nanotube bundle, and to a method for producing a high concentration high dispersion carbon nanotube dispersion, wherein the high concentration high dispersion carbon nanotube dispersion is prepared.
Description
본 발명은 수퍼 로프(super-rope) 탄소나노튜브 번들을 개개의 탄소나노튜브로 분산시킴으로써 고농도 고분산 탄소나노튜브 분산액을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing a high concentration of highly dispersed carbon nanotube dispersion by dispersing a super-rope carbon nanotube bundle into individual carbon nanotubes.
탄소나노튜브(Carbon nano tube, CNT)는 열화학 기상증착법이나 아크방전법을 이용하여 합성되는데, 합성과정에서 개개의 탄소나노튜브 입자 간에 응집현상이 발생한다. 탄소나노튜브의 응집 현상은 ㎛수준에서 나노튜브가 각각의 입자로서 다른 입자들과 서로 얽히고 감겨지는 물리적 응집과, 단층벽 탄소나노튜브(SWCNT) 경우처럼 nm수준에서 분자간의 힘인 반데르발스 힘과 같은 표면인력(~950meV/nm)에 의해 응집되는 화학적 응집으로 구분할 수 있다. 이러한 탄소나노튜브의 응집 현상은 기계적 강도와 전도 특성을 향상시킬 수 있는 3차원적 네트워크 구조형성을 방해하기 때문에 탄소나노튜브 분산 기술의 중요성이 부각되고 있다.Carbon nanotubes (CNTs) are synthesized by thermochemical vapor deposition or arc discharge, and agglomeration occurs between individual carbon nanotube particles. The agglomeration of carbon nanotubes is characterized by physical cohesion of nanotubes intertwined and wound with other particles at the micrometer level, and van der Waals forces, which are intermolecular forces at the nm level, as in the case of single-walled carbon nanotubes (SWCNT). It can be classified into chemical agglomeration which is agglomerated by the same surface force (~ 950 meV / nm). Since the agglomeration of carbon nanotubes interferes with the formation of a three-dimensional network structure that can improve mechanical strength and conduction properties, the importance of carbon nanotube dispersion technology is highlighted.
탄소나노튜브 분산방식은 크게 기계적 분산과 화학적 분산으로 구분되며, 그 예로 초음파 처리, 볼밀링에 의한 분산, 연마와 마찰 등과 같은 기계적 분산 방식, 용매와 분산제를 이용한 분산, 강산에서의 분산, 표면기능화를 통한 분산, 고분자를 이용한 분산 등과 같은 화학적 분산 방식이 있다. Carbon nanotube dispersion method is divided into mechanical dispersion and chemical dispersion. For example, ultrasonic dispersion, dispersion by ball milling, mechanical dispersion such as polishing and friction, dispersion using solvent and dispersant, dispersion in strong acid, and surface functionalization. There is a chemical dispersion method such as dispersion through, dispersion using a polymer.
예를 들어, 대한민국 공개특허 2006-0133577호에는 단일벽 탄소나노튜브를 용매와 조합하여 형성된 나노튜브-용매 혼합물을 고주파로 초음파처리하여 탄소나노튜브 분산액을 제조하는 방법이 공지되어 있다.For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2006-0133577 discloses a method for producing a carbon nanotube dispersion by sonicating a nanotube-solvent mixture formed by combining a single-wall carbon nanotube with a solvent at high frequency.
또한, 대한민국 공개특허 2009-0033301호에는 나노입자의 응집체를 액상 용매에 분산시킨 뒤 비드밀, 고압균질기 및 초음파분산기 등을 이용하여 습식 분쇄 내지 분산하는 단계가 공지되어 있다.In addition, Korean Patent Publication No. 2009-0033301 discloses a step of dispersing agglomerates of nanoparticles in a liquid solvent, followed by wet grinding or dispersion using a bead mill, a high pressure homogenizer, an ultrasonic disperser, and the like.
그러나, CNT가 고도로 응집된 수십 마이크로 크기의 CNT 번들, 특히 수퍼 로프(super-rope) 탄소나노튜브 번들을 개개의 CNT로 분산하는 것은 종래의 기술로는 한계가 있다.However, dispersing dozens of micronized CNT bundles, especially super-rope carbon nanotube bundles, in which CNTs are highly agglomerated, is limited to individual CNTs.
본 발명은 수퍼 로프(super-rope) 탄소나노튜브 번들을 개개의 탄소나노튜브로 분산시킴으로써 고농도 고분산 탄소나노튜브 분산액을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a method for producing a high concentration of highly dispersed carbon nanotube dispersion by dispersing a super-rope carbon nanotube bundle into individual carbon nanotubes.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 수퍼 로프 탄소나노튜브 번들을 건식 분쇄하는 단계; 및 상기 건식 분쇄된 탄소나노튜브 번들을 습식 분쇄하는 단계를 포함하여, 고농도 고분산 탄소나노튜브 분산액을 제조하는 것을 특징으로 하는 고농도 고분산 탄소나노튜브 분산액의 제조방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention dry grinding the super rope carbon nanotube bundle; And wet grinding the dry pulverized carbon nanotube bundle, thereby providing a method for producing a high concentration high dispersion carbon nanotube dispersion, wherein the high concentration high dispersion carbon nanotube dispersion is prepared.
보다 구체적으로, 본 발명은More specifically, the present invention relates to
수퍼 로프(super-rope) 탄소나노튜브 번들을 건식 분쇄하는 단계; Dry grinding the super-rope carbon nanotube bundle;
상기 건식 분쇄된 탄소나노튜브 번들을 용매와 혼합하여 탄소나노튜브 혼합용액을 제조하는 단계; 및Preparing a carbon nanotube mixed solution by mixing the dry pulverized carbon nanotube bundle with a solvent; And
상기 탄소나노튜브 혼합용액을 습식 분쇄하여 입도 사이즈 10㎚~0.1㎛인 개개의 탄소나노튜브가 분산된 점도 1mPa·s ~ 1000Pa·s의 탄소나노튜브 분산액을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 고분산 탄소나노튜브 분산액의 제조방법을 제공한다.Wet pulverizing the carbon nanotube mixed solution to obtain a carbon nanotube dispersion having a viscosity of 1 mPa · s to 1000 Pa · s in which individual carbon nanotubes having a particle size of 10 nm to 0.1 μm are dispersed. Provided is a method for preparing a highly dispersed carbon nanotube dispersion.
본 발명에 따르면 길이가 길고 폭이 넓은 수퍼 로프(super-rope) 탄소나노튜브 번들을 개개의 탄소나노튜브로 분리하여 고농도 고분산 탄소나노튜브 분산액을 제조할 수 있다. According to the present invention, a super-rope carbon nanotube bundle having a long length and a wide width may be separated into individual carbon nanotubes to prepare a high concentration of highly dispersed carbon nanotube dispersion.
본 발명에 따르면 1차적으로 탄소나노튜브 번들을 건식 분쇄하여 가닥수가 감소되거나 길이가 짧아진 탄소나노튜브 번들을 얻은 다음, 완화된 조건으로 습식 분쇄 공정을 실시할 수 있어, 탄소나노튜브의 손상을 최소화하면서 분산도를 극대화한 탄소나노튜브 분산액을 효율적으로 제조할 수 있다.According to the present invention, the carbon nanotube bundle may be primarily subjected to dry grinding to obtain a carbon nanotube bundle having a reduced number of strands or a shorter length, and then a wet grinding process may be performed under a relaxed condition, thereby preventing damage to the carbon nanotube. It is possible to efficiently produce a dispersion of carbon nanotubes with maximum dispersion while minimizing.
도 1은 실시예 1의 수퍼 로프 CNT 번들의 SEM 이미지이다.
도 2는 실시예 1 수퍼 로프 CNT 번들의 TEM 이미지이다.
도 3은 실시예 1의 기계적 건식 분쇄를 통해 길이방향으로 번들 두께가 얇게 분리된 CNT 번들의 SEM 이미지이다.
도 4 및 도 5는 실시예 1의 기계적 분쇄 후 습식 분쇄를 통해 CNT 번들이 분리되는 과정을 나타낸다.
도 6은 실시예 1의 기계적 분쇄 후 습식 분쇄를 통해 최종적으로 분산된 CNT의 SEM 이미지이다.
도 7은 도 6의 분산된 CNT의 TEM 이미지이다.1 is an SEM image of the super rope CNT bundle of Example 1. FIG.
2 is a TEM image of the Example 1 super rope CNT bundle.
3 is an SEM image of the CNT bundle thinly separated in the longitudinal direction through the mechanical dry grinding of Example 1. FIG.
4 and 5 illustrate a process in which the CNT bundle is separated by wet grinding after mechanical grinding of Example 1. FIG.
FIG. 6 is an SEM image of CNTs finally dispersed via wet milling after mechanical milling of Example 1. FIG.
FIG. 7 is a TEM image of the distributed CNTs of FIG. 6.
이하, 본 발명의 구성 및 작용을 보다 상세히 설명한다.
Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail.
본 발명은 수퍼 로프(super-rope) 탄소나노튜브 번들을 건식 분쇄하는 단계; 및 상기 건식 분쇄된 탄소나노튜브 번들을 습식 분쇄하는 단계를 포함하여, 고농도 고분산 탄소나노튜브 분산액을 제조하는 것을 특징으로 하는 고농도 고분산 탄소나노튜브 분산액의 제조방법을 제공한다.
The present invention comprises the steps of dry grinding a super-rope carbon nanotube bundle; And wet grinding the dry pulverized carbon nanotube bundle, thereby providing a method for producing a high concentration high dispersion carbon nanotube dispersion, wherein the high concentration high dispersion carbon nanotube dispersion is prepared.
보다 구체적으로, 본 발명은More specifically, the present invention relates to
수퍼 로프(super-rope) 탄소나노튜브 번들을 건식 분쇄하는 단계; Dry grinding the super-rope carbon nanotube bundle;
상기 건식 분쇄된 탄소나노튜브 번들을 용매와 혼합하여 탄소나노튜브 혼합용액을 제조하는 단계; 및 Preparing a carbon nanotube mixed solution by mixing the dry pulverized carbon nanotube bundle with a solvent; And
상기 탄소나노튜브 혼합용액을 습식 분쇄하여 입도 사이즈 10㎚~0.1㎛인 개개의 탄소나노튜브가 분산된 점도 1mPa·s ~ 1000Pa·s의 탄소나노튜브 분산액을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 고분산 탄소나노튜브 분산액의 제조방법을 제공한다.
Wet pulverizing the carbon nanotube mixed solution to obtain a carbon nanotube dispersion having a viscosity of 1 mPa · s to 1000 Pa · s in which individual carbon nanotubes having a particle size of 10 nm to 0.1 μm are dispersed. Provided is a method for preparing a highly dispersed carbon nanotube dispersion.
탄소나노튜브는 직경이 15㎚이하일 경우 다른 탄소나노튜브와 응집되어 번들(bundle)을 형성하기 쉽다. 본 발명에서는 번들 사이즈가 직경 1~10㎛, 길이 1㎛~2㎝인 탄소나노튜브 번들을 수퍼 로프(super-rope) 탄소나노튜브 번들이라고 하기로 하는데, 종래의 기술로는 이를 개개의 탄소나노튜브로 분산시키기 어려웠다. When the carbon nanotubes are 15 nm or less in diameter, they are easily aggregated with other carbon nanotubes to form a bundle. In the present invention, a bundle of carbon nanotube bundles having a diameter of 1 to 10 μm and a length of 1 μm to 2 cm will be referred to as a super-rope carbon nanotube bundle. It was difficult to disperse into a tube.
본 발명은 수퍼 로프 탄소나노튜브 번들을 1차적으로 건식 분쇄하여, 0.5㎛ ~ 5㎛이내로 직경이 감소된 탄소나노튜브 번들로 분쇄한다. In the present invention, the super rope carbon nanotube bundle is primarily dry pulverized, and pulverized into a carbon nanotube bundle having a diameter reduced to within 0.5 μm to 5 μm.
상기 건식 분쇄 단계는 용매 등의 매개체 없이 탄소나노튜브 번들을 분쇄하는 단계로서, 분쇄 장치로 에어 제트 밀(Air Jet-Mill), 핀 밀(Pin Mill), 애트리션 밀(Attrition Mill) 또는 플래니터리 볼 밀(Planetary ball mill) 등을 사용할 수 있다. The dry grinding step is to pulverize the carbon nanotube bundles without a medium such as a solvent, and as a grinding device, an air jet mill, a pin mill, an attrition mill, or a plate. Planetary ball mills and the like can be used.
이 중에서도 에어 제트 밀(Air Jet-Mill)을 사용하는 것이 바람직한데, 에어 제트 밀은 압축 공기를 이용하여 분쇄 및 해쇄를 하는 장비로 고속으로 압축 공기와 함께 샘플을 이젝터(ejector)를 통해서 밀링 존(milling zone)으로 고속 투입하여 내부의 제트 노즐(jet nozzle)에 의해서 고회전의 트랙 운동을 하면서 고압-고속의 에어에 의해 분쇄가 이루어지므로, 탄소나노튜브의 손상없이 번들의 분쇄 내지 해쇄를 진행할 수 있는 장점이 있다.
Among them, it is preferable to use an Air Jet-Mill, which is a device that grinds and disintegrates using compressed air. It is injected into the milling zone at high speed and pulverized by high pressure-high-speed air while high-speed track movement is performed by the internal jet nozzle, so that the pulverization or crushing of the bundle can proceed without damaging the carbon nanotubes. There is an advantage.
본 발명은 상기 건식 분쇄된 탄소나노튜브 번들을 용매와 혼합하여 탄소나노튜브 혼합용액을 제조하는 단계를 포함한다.The present invention includes the step of preparing a carbon nanotube mixed solution by mixing the dry pulverized carbon nanotube bundle with a solvent.
상기 용매는 수계 용매 또는 비수계 용매일 수 있다. 비수계 용매는 유기 용매로서, 탄소나노튜브를 해교시키는 역할을 함과 동시에 탄소나노튜브의 분산매체의 역할을 한다.The solvent may be an aqueous solvent or a non-aqueous solvent. The non-aqueous solvent is an organic solvent and serves to bridge the carbon nanotubes and at the same time serves as a dispersion medium of the carbon nanotubes.
상기 유기 용매로는 디메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸술폭사이드, 1,4-디옥산, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 에탄올, 메탄올, 아세톤 등이 있으며, 이들을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.Examples of the organic solvent include dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylamide, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, 1,4-dioxane, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, and di Ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, ethanol, methanol, acetone, and the like, and these may be used alone or in combination of two or more thereof.
상기 탄소나노튜브 혼합용액은 용액의 총 중량에 대하여, 용매 95~99.9 중량% 및 CNT 0.1~5 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.The carbon nanotube mixed solution preferably contains 95 to 99.9 wt% of solvent and 0.1 to 5 wt% of CNTs based on the total weight of the solution.
다른 구체예에서, 상기 탄소나노튜브 혼합용액은 분산제 1~4.9 중량%를 추가로 포함할 수 있다.In another embodiment, the carbon nanotube mixed solution may further comprise 1 to 4.9% by weight dispersant.
상기 분산제는 계면활성제 또는 고분자 분산제이다. 본 발명에서 분산제는 탄소나노튜브 번들에 침투되어 튜브와 튜브 사이의 상호작용을 약화시킴으로써 탄소나노튜브의 분산을 향상시키고 조성물의 점도를 제어할 수 있다. The dispersant is a surfactant or a polymeric dispersant. In the present invention, the dispersant may penetrate the carbon nanotube bundle to weaken the interaction between the tube and the tube, thereby improving the dispersion of the carbon nanotube and controlling the viscosity of the composition.
상기 계면활성제는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 음이온계 계면활성제, 양이온계 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 사용할 수 있다. 대표적으로는, 소듐 도데실 설페이트(SDS), 소듐 옥틸벤젠 술포네이트(NaOBS), 소듐 도데실 벤젠 설페이트(SDBS), 암모늄 라우릴 설페이트(Ammonim Lauryl Sulfate, ALS), 알킬 설페이트(Alkyl Sulfate, AS), 알킬 에테르 설페이트(Alkyl Ether Sulfate, AES), 소듐 알칸 설포네이트(Sodium Alkane Sulfonate, SAS), 알킬트리메틸 암모늄 클로라이드, 알킬피리디늄 할라이드, 알콕시화 폴리아민, Triton X-100, PVA(poly vinyl pyrrolidone), DTAB 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 사용할 수 있다.The surfactant is not particularly limited in the present invention, and one kind selected from the group consisting of anionic surfactants, cationic surfactants, nonionic surfactants, amphoteric surfactants, and mixtures thereof may be used. . Typically, sodium dodecyl sulfate (SDS), sodium octylbenzene sulfonate (NaOBS), sodium dodecyl benzene sulfate (SDBS), ammonium lauryl sulfate (ALS), alkyl sulfate (Alkyl Sulfate, AS) Alkyl Ether Sulfate (AES), Sodium Alkane Sulfonate (SAS), Alkyltrimethyl Ammonium Chloride, Alkylpyridinium Halide, Alkoxylated Polyamine, Triton X-100, Polyvinyl Pyrrolidone (PVA), One kind selected from the group consisting of DTAB and mixtures thereof can be used.
상기 고분자 분산제로는 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 폴리비닐메틸에테르, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리아크릴아미드, 폴리에틸렌옥시드, 폴리에틸렌옥시드/프로필렌옥시드 블록 공중합체, 폴리아크릴산염, 셀룰로오스 유도체, 전분 유도체 등을 사용할 수 있다. 이들 고분자는 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.The polymer dispersant may include polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyvinyl methyl ether, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyacrylamide, polyethylene oxide, polyethylene oxide / propylene oxide block copolymer, polyacrylate, Cellulose derivatives, starch derivatives and the like can be used. These polymers can be used individually or in mixture of 2 or more types.
본 발명에서 상기 탄소나노튜브 혼합용액은 용액의 총 중량에 대하여 용매 90~99 중량%, 분산제 0~10 중량%, CNT 0.1~5 중량%을 포함하는 것이 바람직하다.
In the present invention, the carbon nanotube mixed solution preferably contains 90 to 99% by weight of solvent, 0 to 10% by weight of dispersant, and 0.1 to 5% by weight of CNT, based on the total weight of the solution.
상기 습식 분쇄 단계는 상기 탄소나노튜브 혼합용액을 습식 분쇄하여 입도 사이즈 10 nm ~ 0.1㎛m인 개개의 탄소나노튜브가 분산된 점도 1mPa·s ~ 1000㎩·s의 탄소나노튜브 분산액을 얻는 단계이다. 입도 사이즈가 작으면 작을수록 분산이 잘 되었음을 의미한다. The wet milling step is a step of wet milling the carbon nanotube mixed solution to obtain a carbon nanotube dispersion having a viscosity of 1 mPa · s to 1000 Pa · s in which individual carbon nanotubes having a particle size of 10 nm to 0.1 μm are dispersed. . Smaller particle size means better dispersion.
상기 단계에서는 습식 분쇄 장치로 바스켓 밀(Basket mill), 애트리션 밀(Attrition mill), 울트라소닉(Ultrasonic), 나노 비드 밀(Nano Bead Mill) 또는 볼 밀(Ball Mill) 등을 사용할 수 있다. In this step, a basket mill, an Attrition mill, Ultrasonic, Nano Bead Mill, Ball Mill, etc. may be used as the wet mill.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 탄소나노튜브 혼합용액을 바스켓 밀(basket mill)에 넣어 100~5,000 rpm의 회전속도로 24시간 동안 밀링하였다.In one embodiment of the present invention, the carbon nanotube mixed solution was put into a basket mill and milled for 24 hours at a rotational speed of 100 ~ 5,000 rpm.
상기 탄소나노튜브 혼합용액을 바스켓 밀로 분쇄하여 입도 사이즈 10㎚~0.1㎛인 개개의 탄소나노튜브가 분산된 점도 1mPa·s ~ 1000㎩·s의 탄소나노튜브 분산액을 얻을 수 있다. 입도 사이즈가 작으면 작을수록 분산이 잘 되었음을 의미한다. The carbon nanotube mixed solution may be pulverized with a basket mill to obtain a carbon nanotube dispersion having a viscosity of 1 mPa · s to 1000 μs · s in which individual carbon nanotubes having a particle size of 10 nm to 0.1 μm are dispersed. Smaller particle size means better dispersion.
본 발명에 따르면 1차적으로 탄소나노튜브 번들을 건식 분쇄하여 0.5㎛ ~ 5㎛이내로 직경이 감소된 탄소나노튜브 번들을 얻은 다음, 완화된 조건으로 습식 분쇄 공정을 실시할 수 있어, 탄소나노튜브의 손상을 최소화하면서 분산도를 극대화한 탄소나노튜브 분산액을 효율적으로 제조할 수 있다.
According to the present invention, the carbon nanotube bundle may be primarily subjected to dry grinding to obtain a carbon nanotube bundle having a diameter reduced to within 0.5 μm to 5 μm, and then subjected to a wet grinding process under relaxed conditions. It is possible to efficiently produce a dispersion of carbon nanotubes with maximum dispersion while minimizing damage.
이하, 본 발명을 실시예 등을 통하여 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예Example
탄소나노튜브 번들의 건식 분쇄Dry grinding of carbon nanotube bundles
출력 0.4KW, 공기압 0.8 MPa, 상온의 조건 하에 에어 제트 밀(Air Jet-Mill)을 사용하여 탄소나노튜브 번들을 분쇄하였다. 도 3에서 보는 바와 같이, 건식 분쇄를 통해 길이와 폭이 감소한 CNT 번들로 분리되었다.
Carbon nanotube bundles were pulverized using an air jet mill (Air Jet-Mill) under conditions of 0.4 kW, air pressure 0.8 MPa, and room temperature. As shown in FIG. 3, dry milling separated the CNT bundle with reduced length and width.
습식 분쇄Wet grinding
하기 표 1에 기재된 비율로 용매, 분산제, 건식 분쇄된 CNT를 혼합하여 탄소나노튜브 혼합용액을 제조한 후, 바스켓 밀(basket mill)에 넣어 2,000 rpm의 회전속도로 24시간 동안 양산 스케일에서 분쇄하였다(공기 분위기, 상온 상압, 비드 사이즈: 1mm, 0.3mm, 동력:3HP).
To prepare a carbon nanotube mixed solution by mixing a solvent, a dispersant, and dry pulverized CNT in the ratio shown in Table 1, put into a basket mill and milled on a mass production scale for 24 hours at a rotation speed of 2,000 rpm (Air atmosphere, normal temperature and pressure, bead size: 1mm, 0.3mm, power: 3HP).
도 6 및 도 7에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따라 기계적 분쇄 후 습식 분쇄를 통해 CNT가 분리된 것을 확인할 수 있다.As shown in Figures 6 and 7, it can be seen that the CNTs are separated by wet grinding after mechanical grinding according to the present invention.
Claims (13)
상기 건식 분쇄된 탄소나노튜브 번들을 용매와 혼합하여 탄소나노튜브 혼합용액을 제조하는 단계; 및
상기 탄소나노튜브 혼합용액을 습식 분쇄하여 입도 사이즈 10㎚~0.1㎛인 개개의 탄소나노튜브가 분산된 점도 1mPa·s ~ 1000Pa·s의 탄소나노튜브 분산액을 얻는 단계를 포함하며,
상기 수퍼 로프 탄소나노튜브 번들은 직경이 1~10㎛이고, 길이가 1㎛ ~ 2 cm 인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 분산액의 제조방법.Dry grinding the super-rope carbon nanotube bundle;
Preparing a carbon nanotube mixed solution by mixing the dry pulverized carbon nanotube bundle with a solvent; And
Wet grinding the carbon nanotube mixed solution to obtain a carbon nanotube dispersion having a viscosity of 1 mPa · s ~ 1000 Pa · s dispersion of individual carbon nanotubes having a particle size of 10 nm ~ 0.1 ㎛,
The super rope carbon nanotube bundle has a diameter of 1 ~ 10㎛, the length of the manufacturing method of the carbon nanotube dispersion, characterized in that 1㎛ ~ 2 cm.
상기 건식 분쇄 단계는 에어 제트 밀(Air Jet-Mill), 핀 밀(Pin Mill), 애트리션 밀(Attrition Mill) 또는 플래니터리 볼 밀(Planetary ball mill)을 사용하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 분산액의 제조방법. The method according to claim 2,
The dry grinding step is carbon nano, characterized in that using an air jet mill (Pin Mill), a pin mill (Attrition Mill) or planetary ball mill (Planetary ball mill) Method for preparing a tube dispersion.
상기 건식 분쇄 단계에서 탄소나노튜브 번들은 0.5㎛ ~ 5㎛ 범위로 직경이 감소된 탄소나노튜브 번들로 분쇄되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 분산액의 제조방법.The method according to claim 2,
The carbon nanotube bundle in the dry grinding step is a method for producing a carbon nanotube dispersion, characterized in that the pulverized carbon nanotube bundle reduced in diameter in the range 0.5㎛ ~ 5㎛.
상기 습식 분쇄 단계는 바스켓 밀, 애트리션 밀(Attrition mill), 울트라소닉(Ultrasonic), 나노 비드 밀(Nano Bead Mill) 또는 볼 밀(Ball Mill)을 사용하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 분산액의 제조방법. The method according to claim 2,
The wet grinding step of the carbon nanotube dispersion, characterized in that using a basket mill, Attrition mill, Ultrasonic, Nano Bead Mill or Ball Mill Manufacturing method.
상기 습식 분쇄 단계는, 상기 탄소나노튜브 혼합용액을 바스켓 밀(basket mill)에 넣어 100~5,000 rpm의 회전속도로 24시간 동안 밀링하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 분산액의 제조방법.The method according to claim 2,
In the wet grinding step, the carbon nanotube mixed solution is put into a basket mill and milled for 24 hours at a rotational speed of 100 to 5,000 rpm.
상기 용매는 디메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸술폭사이드, 1,4-디옥산, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디부틸 에테르, 에탄올, 메탄올 및 아세톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 분산액의 제조방법.The method according to claim 2,
The solvent is dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylamide, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, 1,4-dioxane, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol A dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, ethanol, methanol and acetone is one or more selected from the group consisting of carbon nanotube dispersion method.
상기 탄소나노튜브 혼합용액은 용액의 총 중량에 대하여, 용매 95~99.9 중량% 및 CNT 0.1~5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 분산액의 제조방법.The method according to claim 2,
The carbon nanotube mixed solution is a method for producing a carbon nanotube dispersion, characterized in that containing 95 to 99.9% by weight of solvent and 0.1 to 5% by weight of CNTs relative to the total weight of the solution.
상기 탄소나노튜브 혼합용액은 용액의 총 중량에 대하여, 분산제 1~4.9 중량%를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 분산액의 제조방법.The method according to claim 8,
The carbon nanotube mixed solution is a carbon nanotube dispersion method, characterized in that further comprises 1 to 4.9% by weight based on the total weight of the solution.
상기 분산제는 계면활성제 또는 고분자 분산제인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 분산액의 제조방법.The method of claim 9,
The dispersant is a surfactant or a method for producing a carbon nanotube dispersion, characterized in that the polymer dispersant.
상기 계면활성제는 소듐 도데실 설페이트(SDS), 소듐 옥틸벤젠 술포네이트(NaOBS), 소듐 도데실 벤젠 설페이트(SDBS), 암모늄 라우릴 설페이트(Ammonim Lauryl Sulfate, ALS), 알킬 설페이트(Alkyl Sulfate, AS), 알킬 에테르 설페이트(Alkyl Ether Sulfate, AES), 소듐 알칸 설포네이트(Sodium Alkane Sulfonate, SAS), 알킬트리메틸 암모늄 클로라이드, 알킬피리디늄 할라이드, 알콕시화 폴리아민, Triton X-100, PVA(poly vinyl pyrrolidone), DTAB 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 분산액의 제조방법.The method of claim 10,
The surfactant is sodium dodecyl sulfate (SDS), sodium octylbenzene sulfonate (NaOBS), sodium dodecyl benzene sulfate (SDBS), ammonium lauryl sulfate (ALS), alkyl sulfate (Alkyl Sulfate, AS) Alkyl Ether Sulfate (AES), Sodium Alkane Sulfonate (SAS), Alkyltrimethyl Ammonium Chloride, Alkylpyridinium Halides, Alkoxylated Polyamines, Triton X-100, Polyvinyl Pyrrolidone (PVA), Method for producing a carbon nanotube dispersion, characterized in that one kind selected from the group consisting of DTAB and mixtures thereof.
상기 고분자 분산제는 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 폴리비닐메틸에테르, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리아크릴아미드, 폴리에틸렌옥시드, 폴리에틸렌옥시드/프로필렌옥시드 블록 공중합체, 폴리아크릴산염, 셀룰로오스 유도체 및 전분 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 분산액의 제조방법.The method of claim 10,
The polymer dispersant is polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyvinyl methyl ether, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyacrylamide, polyethylene oxide, polyethylene oxide / propylene oxide block copolymer, polyacrylate, cellulose A method for producing a carbon nanotube dispersion, characterized in that one or two or more selected from the group consisting of derivatives and starch derivatives.
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110031635A (en) * | 2009-09-21 | 2011-03-29 | (주)월드튜브 | Manufacturing method of nanocarbon dispersion solution, nanocarbon dispersion solution, evaluation method of nanocarbon, manufacturing method of nanocarbon material using the same using the same |
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110031635A (en) * | 2009-09-21 | 2011-03-29 | (주)월드튜브 | Manufacturing method of nanocarbon dispersion solution, nanocarbon dispersion solution, evaluation method of nanocarbon, manufacturing method of nanocarbon material using the same using the same |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11267710B2 (en) | 2017-01-05 | 2022-03-08 | Lg Chem, Ltd. | Method for producing carbon nanotube dispersion with improved workability |
| KR20220003813A (en) | 2020-07-02 | 2022-01-11 | 한국전기연구원 | Method for producing single-walled carbon nanotube dispersion with controlled bundle size, and single-walled carbon nanotube dispersion produced therefrom |
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