KR101721753B1 - Method of manufacturing high-quality hexaganal boron nitride nanosheets and hexagonal boron nitride nanosheets manufactured by using the method thereof - Google Patents
Method of manufacturing high-quality hexaganal boron nitride nanosheets and hexagonal boron nitride nanosheets manufactured by using the method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR101721753B1 KR101721753B1 KR1020150056506A KR20150056506A KR101721753B1 KR 101721753 B1 KR101721753 B1 KR 101721753B1 KR 1020150056506 A KR1020150056506 A KR 1020150056506A KR 20150056506 A KR20150056506 A KR 20150056506A KR 101721753 B1 KR101721753 B1 KR 101721753B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- boron nitride
- hexagonal boron
- nitride nanosheet
- group
- nanosheet
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/06—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
- C01B21/064—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron with boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/06—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
- C01B21/064—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron with boron
- C01B21/0648—After-treatment, e.g. grinding, purification
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/32—Thermal properties
Abstract
본 발명은, 육방정 질화붕소를 염기조건 하에서 기계적 박리하는 단계를 포함하는 육방정 질화붕소 나노시트 제조방법, 육방정 질화붕소 나노시트-고분자 복합소재 제조방법, 이를 이용하여 제조된 육방정 질화붕소 나노시트 및 육방정 질화붕소 나노시트-고분자 복합소재에 관한 것이다. 본 발명을 이용하여 고품질의 육방정 질화붕소 나노시트를 안전한 공정으로 대량 제조할 수 있으며, 또한 육방정 질화붕소 나노시트가 균일하게 분산된 육방정 질화붕소 나노시트-고분자 복합소재를 제조할 수 있다.The present invention relates to a method for producing a hexagonal boron nitride nanosheet comprising a step of mechanically peeling hexagonal boron nitride under a basic condition, a method for producing a hexagonal boron nitride nanosheet-polymer composite material, a hexagonal boron nitride Nanosheet and hexagonal boron nitride nanosheet-polymer composite material. By using the present invention, a hexagonal boron nitride nanosheet-polymer composite material in which a hexagonal boron nitride nanosheet of high quality can be mass-produced in a safe process and a hexagonal boron nitride nanosheet is uniformly dispersed can be manufactured .
Description
본 발명은 육방정 질화붕소를 염기조건 하에서 기계적 박리하는 단계를 포함하는 육방정 질화붕소 나노시트 제조방법, 및 육방정 질화붕소 나노시트 표면에 관능기가 결합된 개질된 육방정 질화붕소 나노시트에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing a hexagonal boron nitride nanosheet comprising mechanically peeling hexagonal boron nitride under a basic condition, and a method for producing hexagonal boron nitride nanosheet, which comprises a step of subjecting a hexagonal boron nitride nanosheet will be.
2차원 나노구조 재료는 일정한 평면형태를 가지며 두께가 원자 한층 또는 몇 층으로 이루어진 소재로써 화학, 재료 분야의 연구가 가장 활발한 연구 분야 중 하나로 손꼽히고 있으며, 전자, 기계 및 생명공학 분야로의 접목을 통하여 연구 주제가 다변화되고 있는 분야이다. The two-dimensional nanostructured material has a uniform planar shape and is composed of one or several layers of atomic thickness. The two-dimensional nanostructured material is considered to be one of the most active fields of research in the field of chemistry and materials. This is a field where research topics are being diversified.
대표적인 2차원 나노구조 재료로서 그래핀, 질화붕소 등을 수 있는데, 이중에서 질화붕소는 BN의 화학식을 가지고, 보론 원자와 질소 원자가 평면 2차원 육각형 구조를 이루고 있으며, 흑연과 비슷한 육방정계 구조를 갖고 있어 화학적, 물리적 성질이 흑연과 비슷하여, 물리적, 화학적 안정성이 높은 물질이다. 불활성 분위기에서는 최대 3000℃까지 안정하며, 스테인레스 스틸 정도의 높은 열전도율이 있어 열충격 저항성이 크고, 1500℃ 정도의 급가열, 급냉각을 반복하여도 균열이나 파손이 없다. 그리고, 고온 윤활성 및 내식성이 대단히 우수하다. 또한, 전기 저항값이 월등히 높은데, 특히 고온에서의 전기 저항값의 변화가 적어 넓은 온도 범위에서 전기절연재료로 사용할 수 있으며 전계를 가하면 자외선을 방출하는 특성이 있다. 뿐만 아니라, 질화붕소는 그래핀과 마찬가지로 모든 가스와 액체에 대해서 불침투성을 보이며, 투명하며 보론 원자와 질소 원자가 그물처럼 연결된 육각형 벌집 구조의 공간적 여유로 인해 신축성이 뛰어나다. 이러한 질화붕소의 특이한 구조와 물성은 반도체 재료의 절연체 및 자외선 발생장치, 배리어 필름으로 응용될 수 있다.Representative two-dimensional nanostructured materials include graphene and boron nitride. Among them, boron nitride has a formula of BN, boron atoms and nitrogen atoms form a planar two-dimensional hexagonal structure, and a hexagonal structure similar to graphite It has chemical and physical properties similar to those of graphite and has high physical and chemical stability. It is stable up to 3000 ℃ in an inert atmosphere, has a high thermal conductivity as high as stainless steel, has a high thermal shock resistance, and does not crack or break even if it is repeatedly heated to about 1500 ℃. And it is very excellent in high temperature lubricity and corrosion resistance. In addition, the electric resistance value is much higher. Especially, the electric resistance value is not changed at high temperature, so that it can be used as an electric insulating material in a wide temperature range and emits ultraviolet rays when an electric field is applied. In addition, boron nitride, like graphene, is impermeable to all gases and liquids, is transparent, and has excellent stretchability due to the spatial margin of the hexagonal honeycomb structure in which boron atoms and nitrogen atoms are connected like a net. Such a specific structure and physical properties of boron nitride can be applied to an insulator of a semiconductor material, an ultraviolet ray generator, and a barrier film.
최근 나노 기술에 대한 수요와 관심이 증대되면서 질화붕소도 나노시트, 나노튜브와 같은 형태로 얻기 연구가 진행되고 있다. 현재 육방정 질화붕소 나노시트(hexagonal boron nitride nanosheet)를 제조하는 방법으로는 기계적 박리, 액상 박리, 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition : CVD), 질화붕소 층간 화합물 방법 등이 있으며, 일반적으로 CVD 방법과 액상박리 방법이 육방정 질화붕소 나노시트 제조에 사용되고 있다. Recently, as demand and interest in nanotechnology have increased, studies have been made to obtain boron nitride in the form of nanosheets and nanotubes. Currently, hexagonal boron nitride nanosheets are manufactured by mechanical separation, liquid phase separation, chemical vapor deposition (CVD), boron nitride interlayer compound method, etc. Generally, A liquid phase separation method is used for the production of hexagonal boron nitride nanosheet.
액상 박리 방법은 육방정 질화붕소에서 다층의 질화붕소를 용매 내에서 초음파 처리를 통해 떼어내는 방법으로, 제조하기는 간단하나 대량 생산이 어렵다는 단점이 있다. CVD 방법은 기판 위에 촉매 금속을 증착하여 얇은 금속 막을 형성한 후, 1000℃ 이상의 고온에서 보론과 질소가 포함된 기체를 흘려준 뒤, 냉각시켜 금속 막 위에 형성된 질화붕소 나노시트를 얻는 방법으로, 공정 온도가 매우 높으며, 대면적 및 가격면에 있어 불리하다는 단점을 가진다.
The liquid phase peeling method is a method in which boron nitride of multi-layers is separated from hexagonal boron nitride by ultrasonic treatment in a solvent, which is simple to manufacture but has a disadvantage that mass production is difficult. The CVD method is a method in which a catalyst metal is deposited on a substrate to form a thin metal film, then a gas containing boron and nitrogen is flowed at a high temperature of 1000 ° C or higher and then cooled to obtain a boron nitride nanosheet formed on the metal film. It is disadvantageous in that it is very high in temperature and large in size and price.
본 발명의 목적은, 고품질의 육방정 질화붕소 나노시트를 안전한 공정으로 대량 제조할 수 있도록, 육방정 질화붕소를 염기조건 하에서 기계적 박리하는 단계를 포함하는 육방정 질화붕소 나노시트 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method for producing a hexagonal boron nitride nanosheet comprising a step of mechanically peeling hexagonal boron nitride under a basic condition so that a high quality hexagonal boron nitride nanosheet can be mass- will be.
또한, 본 발명의 목적은, 상기 육방정 질화붕소 나노시트가 고분자 모재 내 균일하게 분산되어 고분자 모재의 물리적 특성을 향상시킬 수 있도록, 표면 개질된 육방정 질화붕소 나노시트 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.Also, an object of the present invention is to provide a surface modified hexavalent boron nitride nanosheet and a method for producing the hexavalent boron nitride nanosheet so that the hexavalent boron nitride nanosheet can be uniformly dispersed in the base material to improve physical properties of the base material will be.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 제1 측면은, 육방정 질화붕소를 염기조건 하에서 기계적 박리하는 단계를 포함하는 육방정 질화붕소 나노시트 제조방법을 제공한다.A first aspect of the present invention provides a method for producing hexagonal boron nitride nanosheet, which comprises mechanically peeling hexagonal boron nitride under a basic condition.
일 실시예에 따르면, 상기 육방정 질화붕소를 염기조건 하에서 기계적 박리하는 단계는, 상기 육방정 질화붕소를 염기성 수용액에 혼합하는 단계 및 상기 육방정 질화붕소으로부터 육방정 질화붕소 나노시트를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the step of mechanically peeling the hexagonal boron nitride under a basic condition includes mixing the hexagonal boron nitride with a basic aqueous solution, and preparing hexagonal boron nitride nanosheet from the hexagonal boron nitride . ≪ / RTI >
일 실시예에 따르면, 상기 육방정 질화붕소 나노시트를 제조하는 단계는, 상기 육방정 질화붕소 표면층을 절단하고, 상기 절단된 육방정 질화붕소로부터 상기 육방정 질화붕소 나노시트를 제조하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the step of preparing the hexagonal boron nitride nanosheet may be a step of cutting the hexagonal boron nitride surface layer and manufacturing the hexagonal boron nitride nanosheet from the cut hexagonal boron nitride .
일 실시예에 따르면, 상기 육방정 질화붕소 표면층의 절단은, 상기 염기성 수용액 내 수산화 이온에 의하여 수행될 수 있다.According to one embodiment, the cleavage of the hexagonal boron nitride surface layer can be performed by the hydroxide ion in the basic aqueous solution.
일 실시예에 따르면, 상기 염기성 수용액은, 알칼리금속 산화물 수용액, 알칼리토금속 산화물 수용액 및 전이금속의 저산화수 산화물 수용액으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the basic aqueous solution may include at least one selected from the group consisting of an alkali metal oxide aqueous solution, an alkaline earth metal oxide aqueous solution, and a transition metal low-oxidation aqueous oxide solution.
일 실시예에 따르면, 상기 기계적 박리는, 기계적 밀링, 균질분산기 (homogenizer) 또는 교반기로 수행될 수 있다.According to one embodiment, the mechanical exfoliation can be performed with mechanical milling, homogenizer or agitator.
일 실시예에 따르면, 상기 육방정 질화붕소 나노시트 표면을 관능기로 표면개질하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, the method may further include the step of surface-modifying the surface of the hexagonal boron nitride nanosheet with a functional group.
일 실시예에 따르면, 상기 관능기로 표면개질하는 단계는, 염기조건 하에서 이루어지는 것일 수 있다.According to one embodiment, the surface modification with the functional group may be performed under basic conditions.
일 실시예에 따르면, 상기 표면개질은, 상기 관능기 자체 또는 관능기를 갖는 화합물이 상기 육방정 질화붕소 나노시트 표면에, 공유 관능기화 또는 비공유 관능기화를 통하여 결합하여 이루어질 수 있다.According to one embodiment, the surface modification may be performed by bonding the functional group itself or a compound having a functional group to the surface of the hexagonal boron nitride nanosheet through a covalent functionalization or non-covalent functionalization.
일 실시예에 따르면, 상기 관능기는, 히드록시기, 아민기, 에테르기, 카르보닐기, 케톤기, 에스테르기, 알데히드기, 카르복시기, 아미노기, 니트로기, 알킬기, 방향족 육각형 고리 및 방향족 오각형 고리로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것일 수 있다.According to one embodiment, the functional group is selected from the group consisting of a hydroxyl group, an amine group, an ether group, a carbonyl group, a ketone group, an ester group, an aldehyde group, a carboxyl group, an amino group, a nitro group, an alkyl group, an aromatic hexagonal ring and an aromatic pentagonal ring Or at least one of them.
본 발명의 제2 측면은, 상기 방법에 따라 제조된 육방정 질화붕소 나노시트를 고분자 모재에 분산시키는 단계를 포함하는, 육방정 질화붕소 나노시트-고분자 복합소재 제조방법을 제공한다.A second aspect of the present invention provides a method for producing a hexagonal boron nitride nanosheet-polymer composite material, which comprises dispersing a hexagonal boron nitride nanosheet prepared according to the above method in a polymer matrix.
일 실시예에 따르면, 상기 육방정 질화붕소 나노시트를 고분자 모재에 분산시키는 단계는, 상기 고분자 모재를 용융한 후에, 상기 육방정 질화붕소 나노시트를 혼합하여 분산시키거나, 용매 내에서 상기 육방정 질화붕소 나노시트 및 상기 고분자 모재를 혼합하여 분산시키는 것일 수 있다.According to one embodiment, the step of dispersing the hexagonal boron nitride nanosheet in the polymer matrix may be performed by mixing and dispersing the hexagonal boron nitride nanosheet after melting the polymer matrix, The boron nitride nanosheet and the polymer base material may be mixed and dispersed.
본 발명의 제3 측면은, 육방정 질화붕소 나노시트 표면에 관능기 자체 또는 관능기를 갖는 화합물이 결합되어, 개질된 육방정 질화붕소 나노시트를 제공한다. The third aspect of the present invention provides a hexagonal boron nitride nanosheet modified by bonding a functional group itself or a compound having a functional group to the surface of the hexagonal boron nitride nanosheet.
일 실시예에 따르면, 상기 관능기 자체 또는 관능기를 갖는 화합물은, 상기 육방정 질화붕소 나노시트 표면에, 공유 관능기화 또는 비공유 관능기화를 통하여 결합된 것일 수 있다. According to one embodiment, the functional group itself or a compound having a functional group may be bonded to the surface of the hexagonal boron nitride nanosheet through a covalent functionalization or non-covalent functionalization.
일 실시예에 따르면, 상기 관능기는, 히드록시기, 아민기, 에테르기, 카르보닐기, 케톤기, 에스테르기, 알데히드기, 카르복시기, 아미노기, 니트로기, 알킬기, 방향족 육각형 고리 및 방향족 오각형 고리로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것일 수 있다.According to one embodiment, the functional group is selected from the group consisting of a hydroxyl group, an amine group, an ether group, a carbonyl group, a ketone group, an ester group, an aldehyde group, a carboxyl group, an amino group, a nitro group, an alkyl group, an aromatic hexagonal ring and an aromatic pentagonal ring Or at least one of them.
본 발명의 제4 측면은, 고분자 모재; 및 상기 고분자 모재 내에 분산된, 육방정 질화붕소 나노시트를 포함하고, 상기 육방정 질화붕소 나노시트 표면은 관능기를 포함하고, 상기 고분자 모재와 상기 육방정 질화붕소 나노시트는 상기 관능기에 의하여 결합된 것인, 육방정 질화붕소 나노시트-고분자 복합소재를 제공한다.A fourth aspect of the present invention relates to a polymeric matrix material; And a hexagonal boron nitride nanosheet dispersed in the polymer matrix, wherein the surface of the hexagonal boron nitride nanosheet includes a functional group, and the polymer matrix and the hexagonal boron nitride nanosheet are bonded together by the functional group And a hexagonal boron nitride boron nanosheet-polymer composite material.
일 실시예에 따르면, 상기 고분자 모재는 열가소성수지, 열경화성수지 또는 전도성 고분자일 수 있다.According to one embodiment, the polymer matrix may be a thermoplastic resin, a thermosetting resin, or a conductive polymer.
일 실시예에 따르면, 상기 육방정 질화붕소 나노시트-고분자 복합소재는 필름 또는 LED용 방열 복합소재일 수 있다.
According to one embodiment, the hexagonal boron nitride nanosheet-polymer composite material may be a film or a heat-radiating composite material for an LED.
본 발명에 따른 육방정 질화붕소 나노시트 제조방법은, 상온에서 수행 가능 하므로 낮은 비용으로 간단하고 안전하게 육방정 질화붕소 나노시트를 대량으로 생산할 수 있다. The method for producing a hexagonal boron nitride nanosheet according to the present invention can be performed at room temperature, so that a hexagonal boron nitride nanosheet can be mass-produced simply and safely at low cost.
또한, 본 발명에 따른 표면 개질된 육방정 질화붕소 나노시트는, 고분자 모재 내에 균일하게 분산될 수 있으므로, 고분자 모재의 기계적, 물리적 특성과 가스, 액체에 대한 불침투성 등을 향상시킬 수 있다.
In addition, since the surface modified hexagonal boron nitride nanosheet according to the present invention can be uniformly dispersed in the base metal material, the mechanical and physical properties of the base metal material and impermeability to gas and liquid can be improved.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 육방정 질화붕소 나노시트의 투과전자현미경(transmittance electron microscope, TEM) 사진이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 육방정 질화붕소 나노시트를 포함하는 배리어 필름의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 육방정 질화붕소 나노시트를 포함하는 배리어 필름의 주사전자현미경 사진이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 육방정 질화붕소 나노시트/고분자 배리어 필름의 산소 투과도를 나타낸 그래프이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 육방정 질화붕소 나노시트/고분자 배리어 필름의 물 증기 투과도를 나타낸 그래프이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 육방정 질화붕소 나노시트/고분자 배리어 필름의 광투과율를 나타낸 그래프이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 육방정 질화붕소 나노시트/고분자 배리어 필름의 투명도를 나타낸 사진이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 육방정 질화붕소 나노시트/고분자 배리어 필름의 응력-변형 그래프이다.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 육방정 질화붕소 나노시트/고분자 배리어 필름의 탄성계수 및 항복강도를 나타낸 그래프이다.1 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of a hexagonal boron nitride nanosheet according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view showing a structure of a barrier film including a hexagonal boron nitride nanosheet according to an embodiment of the present invention.
3 is a scanning electron microscope (SEM) image of a barrier film comprising a hexagonal boron nitride nanosheet according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the oxygen permeability of a hexagonal boron nitride boron nanosheet / polymer barrier film according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the water vapor permeability of a hexagonal boron nitride boron nanosheet / polymer barrier film according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing the light transmittance of a hexagonal boron nitride boron nanosheet / polymer barrier film according to an embodiment of the present invention.
7 is a photograph showing transparency of a hexagonal boron nitride boron nanosheet / polymer barrier film according to an embodiment of the present invention.
8 is a stress-strain graph of a hexagonal boron nitride nanosheet / polymer barrier film according to an embodiment of the present invention.
9 is a graph showing elastic modulus and yield strength of a hexagonal boron nitride boron nanosheet / polymer barrier film according to an embodiment of the present invention.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.In the following, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Various modifications may be made to the embodiments described below. It is to be understood that the embodiments described below are not intended to limit the embodiments, but include all modifications, equivalents, and alternatives to them.
실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used only to illustrate specific embodiments and are not intended to limit the embodiments. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this embodiment belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
In the following description of the present invention with reference to the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted. In the following description of the embodiments, a detailed description of related arts will be omitted if it is determined that the gist of the embodiments may be unnecessarily blurred.
본 발명의 제1 측면은, 육방정 질화붕소를 염기조건 하에서 기계적 박리하는 단계를 포함하는 육방정 질화붕소 나노시트 제조방법을 제공한다. 염기조건을 달성하기 위하여, 바람직하게는 염기성 수용액을 사용할 수 있다. A first aspect of the present invention provides a method for producing hexagonal boron nitride nanosheet, which comprises mechanically peeling hexagonal boron nitride under a basic condition. In order to achieve the basic condition, a basic aqueous solution can preferably be used.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 육방정 질화붕소를 염기조건 하에서 기계적 박리하는 단계는, 육방정 질화붕소를 염기성 수용액에 혼합하는 단계 및 육방정 질화붕소로부터 육방정 질화붕소 나노시트를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명에서 언급되는 염기성 수용액은, 용질이 용매인 물과 반응하여 물 분자로부터 양성자를 빼앗아 수산화 이온 (-OH)을 생성함으로써, 용액 내 수산화 이온이 충분한 상태의 수용액을 말한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용될 수 있는 염기성 수용액은, 알칼리금속 산화물 수용액, 알칼리토금속 산화물 수용액 및 전이금속의 저산화수 산화물 수용액으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of mechanically peeling the hexagonal boron nitride under a basic condition includes mixing hexagonal boron nitride into a basic aqueous solution and preparing hexagonal boron nitride nanosheet from hexagonal boron nitride Step < / RTI > The basic aqueous solution referred to in the present invention refers to an aqueous solution in which hydroxide ions in the solution are in a sufficient state by reacting the solute with water as a solvent to deprotonate protons from water molecules to generate hydroxide ions (-OH). According to one embodiment of the present invention, the basic aqueous solution that can be used may include at least one selected from the group consisting of an alkali metal oxide aqueous solution, an alkaline earth metal oxide aqueous solution, and a transition metal low-oxidation aqueous oxide solution.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 육방정 질화붕소 나노시트를 제조하는 단계는, 상기 육방정 질화붕소 표면층을 절단하고, 상기 절단된 육방정 질화붕소로부터 상기 육방정 질화붕소 나노시트를 제조하는 것일 수 있다. 육방정 질화붕소 표면층을 절단하는 단계와 절단된 육방정 질화붕소로부터 육방적 질화붕소 나노시트를 제조하는 단계는, 별개의 단계로 분리되지 않고 일련의 단계로 수행될 수도 있고, 각각 별개의 단계로 수행될 수도 있다. 육방정 질화붕소 표면층을 절단하기 위하여, 기계적 방법 또는 화학적 방법이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 기계적 밀링, 균질분산기, 교반기, CVD, 액상박리, 초음파 등이 사용될 수 있다. 보다 바람직하게는, 육방정 질화붕소 표면층의 절단은, 염기성 수용액 내 수산화 이온에 의하여 수행될 수 있다. 염기성 수용액은, 전단력을 감소시키는 액상 조절제(liquid controlling agent)로서 역할을 하며, 보다 구체적으로, 수산화 이온이 육방정 질화붕소 표면과 반응하여 육방정 질화붕소 시트가 쉽게 절단되도록 전단력을 감소시키는 역할을 수행할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the step of preparing the hexagonal boron nitride nanosheet includes the steps of cutting the hexagonal boron nitride surface layer, and preparing the hexagonal boron nitride nanosheet from the cut hexagonal boron nitride Lt; / RTI > The step of cutting the hexagonal boron nitride surface layer and the step of producing hexavalent boron nitride nanosheet from the cut hexagonal boron nitride may be performed in a series of steps without being separated into separate steps, . In order to cut the hexagonal boron nitride surface layer, a mechanical method or a chemical method can be used. For example, mechanical milling, homogenous dispersing machine, agitator, CVD, liquid phase separation, ultrasonic wave and the like can be used. More preferably, the cleavage of the hexagonal boron nitride surface layer can be performed by a hydroxide ion in a basic aqueous solution. The basic aqueous solution acts as a liquid controlling agent for reducing the shear force and more specifically plays a role of reducing the shear force so that the hydroxide ion reacts with the surface of the hexagonal boron nitride to easily break the hexagonal boron nitride sheet Can be performed.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 육방정 질화붕소 나노시트 제조방법은, 상기 기계적 박리하는 단계 이후에, 상기 육방정 질화붕소 나노시트를 세척하여 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 염기조건 하에서 기계적 박리하여 제조된 육방정 질화붕소 나노시트 표면에는 수화물 염들이 부착되어 있을 수 있으므로, 세척하는 단계를 통하여 이를 제거할 수 있다. 세척된 육방정 질화붕소 나노시트는 건조되어 고상으로 수득될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the method for producing a hexagonal boron nitride nanosheet may further include washing and drying the hexagonal boron nitride nanosheet after the mechanical peeling step. The hexagonal boron nitride nanosheet prepared by mechanical peeling under a basic condition may have hydrate salts adhered to the surface of the hexagonal boron nitride nanosheet, so that it can be removed through a washing step. The washed hexagonal boron nitride nanosheet can be dried and solidified.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용될 수 있는 기계적 박리는, 기계적 밀링, 균질분산기 (homogenizer) 또는 교반기로 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않고 통상의 기술자에게 널리 알려진 방법이면 어느 것이든 사용될 수 있다. 일 실시예로, 본 발명에서 사용될 수 있는 상기 기계적 밀링은, 볼밀(ball mill), 진동밀(vibration mill), 제트밀(jet mill), 비드밀(bead mill) 또는 어트리션 밀(attrition mill)로 수행될 수 있으나 이에 제한되는 것아니다.According to one embodiment of the present invention, mechanical peeling that may be used may be performed by mechanical milling, homogenizer, or agitator, but is not limited thereto and any of the methods well known to those of ordinary skill in the art can be used . In one embodiment, the mechanical milling that may be used in the present invention may be a ball mill, a vibration mill, a jet mill, a bead mill, or an attrition mill But is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따라 제조되어 수득된, 육방정 질화붕소 나노시트는 육방정 질화붕소의 단일층 또는 복수층으로 형성되는 것일 수 있다. 또한, 상기 육방정 질화붕소 나노시트는 약 100 nm 이하의 두께를 갖는 층 구조일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 보다 바람직하게는 육방정 질화붕소 나노시트는 두께는 약 1 nm 내지 약 10 μm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The hexagonal boron nitride nanosheet obtained according to one embodiment of the present invention may be formed of a single layer or multiple layers of hexagonal boron nitride. In addition, the hexagonal boron nitride nanosheet may have a layer structure having a thickness of about 100 nm or less, but is not limited thereto. More preferably, the hexagonal boron nitride nanosheets may have a thickness of about 1 nm to about 10 μm, but are not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 육방정 질화붕소 나노시트 제조방법은, 육방정 질화붕소 나노시트 표면을 관능기로 표면개질하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 발명에서 언급되는 '표면개질'은, 어느 제1 재료 또는 제2 재료의 표면을 본래의 표면의 성질과는 다른 물리화학적 특성을 갖도록 처리하는 공정을 의미한다. 예를 들면 표면상에 새로운 관능기를 도입하거나, 표면상에 특정한 관능기를 갖는 화합물을 결합 또는 부착함으로써 표면의 특성을 변화시키는 방법일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the method for producing a hexagonal boron nitride nanosheet may further include the step of surface-modifying the hexagonal boron nitride nanosheet surface with a functional group. The term "surface modification" as referred to in the present invention means a process of treating a surface of a first material or a second material so as to have physicochemical properties different from those of the original surface. For example, it may be a method of introducing a new functional group on the surface or changing the surface characteristics by bonding or attaching a compound having a specific functional group on the surface.
일 실시예에 따르면, 상기 관능기로 표면개질하는 단계는, 염기조건 하에서 이루어지는 것일 수 있다. 염기조건은 전술된 내용을 참고할 수 있다.According to one embodiment, the surface modification with the functional group may be performed under basic conditions. The basic conditions can be referred to the above.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 표면개질은, 상기 관능기 자체 또는 관능기를 갖는 화합물이 상기 육방정 질화붕소 나노시트 표면에, 공유 관능기화 또는 비공유 관능기화를 통하여 결합하여 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. According to an embodiment of the present invention, the surface modification may be performed by bonding the functional group itself or a compound having a functional group to the surface of the hexagonal boron nitride nanosheet through a covalent functionalization or non-covalent functionalization, It is not.
본 발명의 육방정 질화붕소 나노시트의 표면개질에 사용될 수 있는 공유관능기화는, 히드록시기화, 에테르기화, 카르보닐기화, 케톤기화, 에스테르기화, 알데히드기화, 카르복시기화, 아미노기화, 니트로기화, 및 알킬기화로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The covalent functionalization that can be used for the surface modification of the hexagonal boron nitride nanosheet of the present invention can be carried out in the presence of at least one member selected from the group consisting of hydroxylation, ether vaporization, carbonylation, ketone vaporization, ester vaporization, aldehyde vaporization, carboxylation, But it is not limited thereto.
또한, 본 발명의 육방정 질화붕소 나노시트의 표면개질에 사용될 수 있는 비공유관능기화는, 폴리머 또는 유기물과 육방정 질화붕소 나노시트 표면 사이의 π-스태킹(stacking) 또는 반 데르 발스 결합(van der walls bond)을 통하여 수행되는 것일 수 있다. 본 발명의 육방정 질화붕소 나노시트의 표면개질에 사용될 수 있는 폴리머 또는 유기물은, 방향족 육각형 고리 또는 방향족 오각형 고리일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서 사용될 수 있는 방향족 육각형 고리 또는 방향족 오각형 고리를 포함하는 폴리머는, 예를 들면, 폴리아릴렌에티닐렌, 폴리(3-데실티오펜), 폴리페닐렌설파이드, 폴리술폰, 폴리벤즈이미다졸, 폴리스티렌설포네이트, 폴리에틸렌에테르, 폴리에테르술폰, 폴리에테르케톤, 폴리이미드, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 방향족 육각형 고리 또는 방향족 오각형 고리를 포함하는 고분자일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에서 사용될 수 있는 방향족 육각형 고리 또는 방향족 오각형 고리를 포함하는 유기물은, 벤젠, 피렌, 피리딘, 포르피린, 퀴놀린, 아이소퀴놀린, 피리다진, 피리미다인, 피라진, 키토신, 우라실, 퓨란, 피롤, 티오펜, 멜라민, 아미노피렌, 벤질 벤조에이트, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 방향족 육각형 고리 또는 방향족 오각형 고리를 포함하는 유기물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Further, the non-covalent functionalization that can be used for the surface modification of the hexagonal boron nitride nanosheet of the present invention is not limited to the n-sided stacking or van der bonding between the polymer or organic material and the hexagonal boron nitride nanosheet surface wall bonds). The polymer or organic material that can be used for surface modification of the hexagonal boron nitride nanosheet of the present invention may be an aromatic hexagonal ring or an aromatic pentagonal ring, but is not limited thereto. Polymers comprising aromatic hexagonal rings or aromatic pentagonal rings that can be used in the present invention include, for example, polyarylene ethynylene, poly (3-decylthiophene), polyphenylene sulfide, polysulfone, But are not limited to, polymers comprising aromatic hexagonal rings or aromatic pentagonal rings selected from the group consisting of dodecanediol, polystyrene sulfonate, polyethylene ether, polyether sulfone, polyether ketone, polyimide, and combinations thereof no. The organic material containing an aromatic hexagonal ring or an aromatic pentagonal ring which can be used in the present invention may be selected from the group consisting of benzene, pyrene, pyridine, porphyrin, quinoline, isoquinoline, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, chitosan, But are not limited to, organic materials including aromatic hexagonal rings or aromatic pentagonal rings selected from the group consisting of pyrrole, thiophene, melamine, aminopyrene, benzyl benzoate, and combinations thereof.
바람직하게는, 본 발명의 육방정 질화붕소 나노시트의 표면개질에 사용될 수 있는 관능기는, 히드록시기, 아민기, 에테르기, 카르보닐기, 케톤기, 에스테르기, 알데히드기, 카르복시기, 아미노기, 니트로기, 알킬기, 방향족 육각형 고리 및 방향족 오각형 고리로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것일 수 있다.
Preferably, the functional group that can be used for surface modification of the hexagonal boron nitride nanosheet of the present invention is at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group, an amine group, an ether group, a carbonyl group, a ketone group, an ester group, an aldehyde group, a carboxyl group, An aromatic hexagonal ring and an aromatic pentagonal ring may be used.
본 발명의 제2 측면은, 상기 방법에 따라 제조된 육방정 질화붕소 나노시트를 고분자 모재에 분산시키는 단계를 포함하는, 육방정 질화붕소 나노시트-고분자 복합소재 제조방법을 제공한다.A second aspect of the present invention provides a method for producing a hexagonal boron nitride nanosheet-polymer composite material, which comprises dispersing a hexagonal boron nitride nanosheet prepared according to the above method in a polymer matrix.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 제1 측면의 육방정 질화붕소 나노시트 제조방법으로 육방정 질화붕소 나노시트를 제조하고, 상기 육방정 질화붕소 나노시트를 고분자 모재에 분산시키므로, 육방정 질화붕소 나노시트는 본 발명의 제1 측면에 따라 표면 개질 된 것일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 육방정 질화붕소 나노시트를 고분자 모재에 분산시키는 단계는, 상기 고분자 모재를 용융한 후에, 상기 개질된 육방정 질화붕소 나노시트를 혼합하여 분산시키거나, 용매 내에서 상기 개질된 육방정 질화붕소 나노시트 및 상기 고분자 모재를 혼합하여 분산시키는 것일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, a hexagonal boron nitride nanosheet is produced by the method for producing a hexagonal boron nitride nanosheet of the first aspect of the present invention, and the hexagonal boron nitride nanosheet is dispersed in the base metal material, The nitrite boron nanosheet may be surface-modified according to the first aspect of the present invention. According to an embodiment of the present invention, the step of dispersing the hexagonal boron nitride nanosheet in the polymer matrix may be performed by mixing and dispersing the modified hexagonal boron nitride nanosheet after melting the polymer matrix, The modified hexagonal boron nitride nanosheet and the polymer base material may be mixed and dispersed.
본 발명의 일 실시예에 따라, 육방정 질화붕소 나노시트를 고분자 모재에 분산시키기 위하여, 용매 내에서 상기 개질된 육방정 질화붕소 나노시트 및 상기 고분자 모재를 혼합하여 분산시키는 방법은 사용하는 경우, 상기 용매는 상기 표면 개질된 육방정 질화붕소 나노시트를 균일하게 분산시킬 수 있고 고분자 모재를 혼합할 수 있는 용매라면 제한 없이 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용할 수 있는 용매는 유기용매 또는 무기용매일 수 있으며, 예를 들면, 클로로포름(CHCl3), 클로로벤젠, 물, 아세트산, 아세톤, 아세토니트릴, 아닐린, 벤젠, 벤조니트릴, 벤질알코올, 브로모벤젠, 브로모포름, 1-부탄올, 2-부탄올, 카본디설파이드, 카본테트라클로라이드, 클로로벤젠, 클로로포름, 사이클헥산, 사이클로헥사놀, 데칼린, 디브로메탄, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌클리콜에테르, 디에틸에테르, 디를라임(diglyme), 디메톡시메틴, N,N-디메틸포름아미드, 에탄올, 에틸아민, 에틸벤젠, 에틸렌글리콜에테르, 에틸렌글리콜, 에틸렌옥사이드, 포름알데히드, 포름산, 글리세롤, 헵탄, 헥산, 아이오도벤젠, 메시틸렌, 메탄올, 메톡시벤젠, 메틸아민, 메틸렌브로마이드, 메틸렌클로라이드, 메틸피리딘, 모르플린, 나프탈렌, 니트로벤젠, 니트로메탄, 옥탄, 펜탄, 펜딜알콜, 페놀,1-프로판올, 2-프로판올, 피리딘, 피롤, 피롤리딘, 퀴놀린,1,1,2,2-테트라클롤에탄, 테트라클로로에틸렌, 테트라하이드로퓨란 ,테트라하이드로피란, 테트랄린, 테트라메틸에틸렌디아민, 티오펜, 톨루엔, 1,2,4-트리클롤벤젠, 1,1,1-트리클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 트리에틸아민, 트리에틸렌클리롤에테르, 1,3,5-트리메틸벤젠, m-코실렌, o-크실렌, p-크실렌, 1,2-디클로로벤젠, 1,3-디클로로벤젠, 1,4-디클로로벤젠, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 육방정 질화붕소 나노시트가 용매에 균일하게 분산시키기 위하여, 분산 방법으로서 통상의 기술자에게 널리 알려진 방법이면 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, 초음파처리(ultrasonication) 또는 교반(stirring)에 의해 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention, when the modified hexagonal boron nitride nanosheet and the polymer base material are mixed and dispersed in a solvent to disperse the hexagonal boron nitride nanosheet in the polymer base material, The solvent may be any solvent capable of uniformly dispersing the surface modified hexagonal boron nitride nanosheet and capable of mixing the polymer matrix. Solvent for use with the present invention may be daily for an organic solvent or inorganic, for example, chloroform (CHCl 3), chlorobenzene, water, acetic acid, acetone, acetonitrile, aniline, benzene, benzonitrile, benzyl alcohol, Val But are not limited to, benzene, bromoform, 1-butanol, 2-butanol, carbon disulfide, carbon tetrachloride, chlorobenzene, chloroform, cyclohexane, cyclohexanol, decalin, dibromethane, diethylene glycol, diethylene glycol ether, Diethyl ether, di diglyme, dimethoxymethine, N, N-dimethylformamide, ethanol, ethylamine, ethylbenzene, ethylene glycol ether, ethylene glycol, ethylene oxide, formaldehyde, formic acid, glycerol, Hexane, iodobenzene, mesitylene, methanol, methoxybenzene, methylamine, methylenebromide, methylene chloride, methylpyridine, morpholine, naphthalene, nitrobenzene, , Octane, pentane, pendylalcohol, phenol, 1-propanol, 2-propanol, pyridine, pyrrole, pyrrolidine, quinoline, 1,1,2,2-tetrachloroethane, tetrachlorethylene, tetrahydrofuran, Pyran, tetralin, tetramethylethylenediamine, thiophene, toluene, 1,2,4-trichlorobenzene, 1,1,1-trichloroethane, 1,1,2-trichloroethane, trichlorethylene, Xylene, p-xylene, 1,2-dichlorobenzene, 1,3-dichlorobenzene, 1,4-cyclohexane, 1,4-cyclohexanedimethanol, But is not limited to, at least one selected from the group consisting of dichlorobenzene, and combinations thereof. In order to uniformly disperse the hexagonal boron nitride nanosheet in the solvent, any method widely known to the ordinarily skilled artisan can be used without any limitations. For example, by ultrasonication or stirring, But is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고분자 모재를 용융한 후에 상기 개질된 육방정 질화붕소 나노시트를 혼합하여 분산시키거나, 용매 내에서 상기 개질된 육방정 질화붕소 나노시트 및 상기 고분자 모재를 혼합하여, 분산시키는 단계 이후에, 상기 용융된 고분자 모재를 응고시키거나 또는 상기 용매를 제거하는 단계를 수행할 수 있다. 상기 용매를 제거하는 경우, 용매 제거 방법으로 용매의 제거는 열처리, 건조, 필터링 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
According to an embodiment of the present invention, the modified hexagonal boron nitride nanosheet is mixed and dispersed after melting the polymer base material, or the modified hexagonal boron nitride nanosheet and the polymer base material are mixed in a solvent After the step of dispersing, the step of solidifying the molten polymer matrix or removing the solvent may be performed. When the solvent is removed, the removal of the solvent by the solvent removal method may be performed by heat treatment, drying, filtering, and the like, but is not limited thereto.
본 발명의 제3 측면은, 육방정 질화붕소 나노시트 표면에 관능기 자체 또는 관능기를 갖는 화합물이 결합되어, 개질된 육방정 질화붕소 나노시트를 제공한다. 본 발명의 육방정 질화붕소 나노시트는 육방정 질화붕소의 단일층 또는 복수층으로 형성되는 것일 수 있다. 또한, 상기 육방정 질화붕소 나노시트는 약 100 nm 이하의 두께를 갖는 층 구조일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 보다 바람직하게는 육방정 질화붕소 나노시트는 두께는 약 1 nm 내지 약 10 μm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The third aspect of the present invention provides a hexagonal boron nitride nanosheet modified by bonding a functional group itself or a compound having a functional group to the surface of the hexagonal boron nitride nanosheet. The hexagonal boron nitride nanosheet of the present invention may be formed of a single layer or a plurality of layers of hexagonal boron nitride. In addition, the hexagonal boron nitride nanosheet may have a layer structure having a thickness of about 100 nm or less, but is not limited thereto. More preferably, the hexagonal boron nitride nanosheets may have a thickness of about 1 nm to about 10 μm, but are not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 관능기 자체 또는 관능기를 갖는 화합물은, 상기 육방정 질화붕소 나노시트 표면에, 공유 관능기화 또는 비공유 관능기화를 통하여 결합된 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the functional group itself or a compound having a functional group may be bonded to the surface of the hexagonal boron nitride nanosheet through a covalent functionalization or non-covalent functionalization, but is not limited thereto.
본 발명의 육방정 질화붕소 나노시트의 표면에 결합될 수 있는 공유관능기화는, 히드록시기화, 에테르기화, 카르보닐기화, 케톤기화, 에스테르기화, 알데히드기화, 카르복시기화, 아미노기화, 니트로기화, 및 알킬기화로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The covalent functionalization that can be bonded to the surface of the hexagonal boron nitride nanocrystal of the present invention can be carried out by a variety of methods such as hydroxylation, ether vaporization, carbonylation, ketone vaporization, ester vaporization, aldehyde vaporization, carboxylation, amino grouping, But it is not limited thereto.
또한, 본 발명의 육방정 질화붕소 나노시트의 표면에 결합될 수 있는 비공유관능기화는, 폴리머 또는 유기물과 육방정 질화붕소 나노시트 표면 사이의 π-스태킹(stacking) 또는 반 데르 발스 결합(van der walls bond)을 통하여 수행되는 것일 수 있다. 본 발명의 육방정 질화붕소 나노시트의 표면개질에 사용될 수 있는 폴리머 또는 유기물은, 방향족 육각형 고리 또는 방향족 오각형 고리일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서 사용될 수 있는 방향족 육각형 고리 또는 방향족 오각형 고리를 포함하는 폴리머는, 예를 들면, 폴리아릴렌에티닐렌, 폴리(3-데실티오펜), 폴리페닐렌설파이드, 폴리술폰, 폴리벤즈이미다졸, 폴리스티렌설포네이트, 폴리에틸렌에테르, 폴리에테르술폰, 폴리에테르케톤, 폴리이미드, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 방향족 육각형 고리 또는 방향족 오각형 고리를 포함하는 고분자일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에서 사용될 수 있는 방향족 육각형 고리 또는 방향족 오각형 고리를 포함하는 유기물은, 벤젠, 피렌, 피리딘, 포르피린, 퀴놀린, 아이소퀴놀린, 피리다진, 피리미다인, 피라진, 키토신, 우라실, 퓨란, 피롤, 티오펜, 멜라민, 아미노피렌, 벤질 벤조에이트, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 방향족 육각형 고리 또는 방향족 오각형 고리를 포함하는 유기물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Further, the non-covalent functionalization that can be bonded to the surface of the hexagonal boron nitride nanosheet of the present invention is not limited to the n-cobalt boron nitride nanosheets, wall bonds). The polymer or organic material that can be used for surface modification of the hexagonal boron nitride nanosheet of the present invention may be an aromatic hexagonal ring or an aromatic pentagonal ring, but is not limited thereto. Polymers comprising aromatic hexagonal rings or aromatic pentagonal rings that can be used in the present invention include, for example, polyarylene ethynylene, poly (3-decylthiophene), polyphenylene sulfide, polysulfone, But are not limited to, polymers comprising aromatic hexagonal rings or aromatic pentagonal rings selected from the group consisting of dodecanediol, polystyrene sulfonate, polyethylene ether, polyether sulfone, polyether ketone, polyimide, and combinations thereof no. The organic material containing an aromatic hexagonal ring or an aromatic pentagonal ring which can be used in the present invention may be selected from the group consisting of benzene, pyrene, pyridine, porphyrin, quinoline, isoquinoline, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, chitosan, But are not limited to, organic materials including aromatic hexagonal rings or aromatic pentagonal rings selected from the group consisting of pyrrole, thiophene, melamine, aminopyrene, benzyl benzoate, and combinations thereof.
바람직하게는, 본 발명의 육방정 질화붕소 나노시트 표면 개질에 사용될 수 있는 관능기는, 히드록시기, 아민기, 에테르기, 카르보닐기, 케톤기, 에스테르기, 알데히드기, 카르복시기, 아미노기, 니트로기, 알킬기, 방향족 육각형 고리 및 방향족 오각형 고리로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것일 수 있다.
Preferably, the functional group that can be used for surface modification of the hexagonal boron nitride nanosheet of the present invention is at least one selected from the group consisting of a hydroxyl group, an amine group, an ether group, a carbonyl group, a ketone group, an ester group, an aldehyde group, a carboxyl group, A hexagonal ring, and an aromatic pentagonal ring.
본 발명의 제4 측면은, 고분자 모재; 및 상기 고분자 모재 내에 분산된, 육방정 질화붕소 나노시트를 포함하고, 상기 육방정 질화붕소 나노시트 표면은 관능기를 포함하고, 상기 고분자 모재와 상기 육방정 질화붕소 나노시트는 상기 관능기에 의하여 결합된 것인, 육방정 질화붕소 나노시트-고분자 복합소재를 제공한다.A fourth aspect of the present invention relates to a polymeric matrix material; And a hexagonal boron nitride nanosheet dispersed in the polymer matrix, wherein the surface of the hexagonal boron nitride nanosheet includes a functional group, and the polymer matrix and the hexagonal boron nitride nanosheet are bonded together by the functional group And a hexagonal boron nitride boron nanosheet-polymer composite material.
일 실시예에 따르면, 상기 고분자 모재는 열가소성수지, 열경화성수지 또는 전도성 고분자일 수 있다. 통상의 기술자에게 알려져 있는 것이면 제한 없이 본 발명에 적용 가능하다. 일 실시예로서, 본 발명에서 사용될 수 있는 열가소성 수지는, 예를 들면, 폴리에틸렌 (Polyethylene, PE), 폴리프로필렌 (Polypropylene, PP), 폴리아미드 (Polyamide, PA), 폴리에틸렌테레프탈레이트 (Polyethylene Terephthalate, PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (Polybuthylene Terephthalate, PBT), 폴리씨클로헥실테레프탈레이트 등의 폴리에스테르 (polyester), 폴리카보네이트 (Polycarbonate, PC), 폴리술폰, 폴리에테르이미드 (Polyetherimide, PEI), 폴리아세탈 (Polyacetal, POM), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리메틸메타아크릴레이트 (PMMA) 등의 폴리아크릴 (Polyacryl), 폴리에테르에테르케톤 (Polyetheretherketone, PEEK), 폴리페닐렌옥사이드 (Polyphenyleneoxide, PPE), ABS 수지, 폴리스티렌 (Polystylene, PS), 폴리우레탄 (Thermoplastic polyurethane, TPU), 폴리페닐렌설파이드 (polyphenylsulfide), 폴리락틱에시드, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에서 사용될 수 있는 열경화성 수지는, 예를 들면, 에폭시 (Epoxy) 수지, 불포화폴리에스테르 (Unsaturated Polyester) 수지, 페놀 (Phenol) 수지, 비닐에스테르 (Vinylester) 수지, 멜라민 (Melamine) 수지, 시아네이트에스테르 (Cyanate Ester) 수지, 비스말레이미드 (Bismalemimde) 수지, 폴리이미드 (Polyimide) 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서 사용될 수 있는 전도성 고분자는, 예를 들면, 폴리아닐린 (Polyaniline), 폴리피롤 (Polypyrrole), 폴리티오펜 (Polythiophene), 폴리페닐렌비닐렌 (Poly(phenylene vinylene), PPV), 폴리페닐렌설파이드 (Polyphenylene sulfide), 폴리파라페닐렌 (Poly(para-phenylene)) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. According to one embodiment, the polymer matrix may be a thermoplastic resin, a thermosetting resin, or a conductive polymer. Any known to a person skilled in the art can be applied to the present invention without limitation. As one example, the thermoplastic resin that can be used in the present invention may be, for example, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyamide (PA), polyethylene terephthalate Polyesters such as polybutylene terephthalate (PBT) and polycyclohexyl terephthalate, polycarbonate (PC), polysulfone, polyetherimide (PEI), polyacetal Polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene oxide (PPE), ABS (polyetheretherketone), polyacrylonitrile, and polymethylmethacrylate (PMMA) Resin, polystyrene (PS), thermoplastic polyurethane (TPU), polyphenylsulfide, polylactic acid, It is at least one selected from the group consisting of a mixture, but without being limited thereto. The thermosetting resin that can be used in the present invention is, for example, an epoxy resin, an unsaturated polyester resin, a phenol resin, a vinyl ester resin, a melamine resin, But is not limited to, at least one selected from the group consisting of cyanate ester resin, bismaleimide resin, polyimide resin, and mixtures thereof. Examples of the conductive polymer that can be used in the present invention include polyaniline, polypyrrole, polythiophene, poly (phenylene vinylene), PPV, polyphenylene sulfide But is not limited to, at least one selected from the group consisting of polyphenylene sulfide, poly (para-phenylene), and mixtures thereof.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 육방정 질화붕소 나노시트-고분자 복합소재 내에서 육방정 질화붕소 나노시트의 함량은 약 0 내지 약 50 부피% 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 육방정 질화붕소 나노시트-고분자 복합소재 내에서 육방정 질화붕소 나노시트의 함량이 50 부피%를 초과하는 경우, 육방정 질화붕소 나노시트의 응축에 의하여, 육방정 질화붕소 나노시트가 육방정 질화붕소로 구조 변형이 일어날 수 있다. 이러한 구조 변형은 육방정 질화붕소 나노시트-고분자 모재 내 혼합된 육방적 질화붕소 나노시트의 작용을 저해할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the content of the hexagonal boron nitride nanosheet in the hexagonal boron nitride nanosheet-polymer composite material of the present invention may be about 0 to about 50% by volume, but is not limited thereto. When the content of the hexagonal boron nitride nanosheet in the hexagonal boron nitride boron nanosheet-polymer composite material exceeds 50 vol%, the hexagonal boron nitride nanosheet becomes hexagonal nitrided by the condensation of the hexagonal boron nitride nanosheet Structural deformation can occur with boron. Such a structural deformation may inhibit the action of the hexaboride hexaboride nanosheet mixed in the hexagonal boron nitride nanosheet-polymer matrix.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 육방정 질화붕소 나노시트-고분자 복합소재는 통상의 기술자에게 널리 알려진 성형 방법을 사용하여 성형될 수 있으며, 예를 들면, 압축성형, 블로우 성형, 사출 성형 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 성형 또는 가공 방법 등을 통하여, 본 발명의 육방정 질화붕소 나노시트-고분자 복합소재는 필름 또는 LED용 방열 복합소재로 제조될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라, 아민기로 표면 개질된 육방정 질화붕소 나노시트를 이용하여 육방정 질화붕소 나노시트-에폭시 고분자 복합소재를 제조하는 경우, 아민기는 육방정 질화붕소 나노시트와 에폭시 고분자 모재 사이의 결합력을 향상시키므로, 복합소재의 기계적, 열적 물성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 아민기로 표면 개질된 육방적 질화붕소 나노시트-고분자 복합소재는 LED용 방열 복합소재로 사용되기에 보다 적합할 수 있다.
According to one embodiment of the present invention, the hexagonal boron nitride nanosheet-polymer composite material of the present invention can be formed using a molding method well known to a person skilled in the art, and can be formed, for example, by compression molding, blow molding, Molding, and the like may be used, but the present invention is not limited thereto. The hexagonal boron nitride nanosheet-polymer composite material of the present invention can be produced from a heat-dissipating composite material for a film or an LED, through molding or processing methods. According to one embodiment of the present invention, when hexagonal boron nitride nanosheet-epoxy polymer composite material is produced using hexagonal boron nitride nanosheet surface-modified with an amine group, the amine group is formed by hexagonal boron nitride nanosheet and epoxy polymer It is possible to improve the mechanical and thermal properties of the composite material. Therefore, a hexagonal boron nitride nanosheet-polymer composite material surface-modified with an amine group may be more suitable for use as a heat-radiating composite material for LEDs.
이하, 본 발명을 실시예와 첨부된 도면을 통하여 보다 구체적으로 설명한다. 이는 본 발명에 관련된 예시로 이해되어야 할 것이며, 본 발명의 권리범위가 실시예로 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and accompanying drawings. It should be understood that the scope of the present invention is not limited to the embodiments.
<실시예 1 > 육방정 질화붕소 나노시트의 제조Example 1 Production of hexagonal boron nitride nanosheet
육방정 질화붕소를 2M NaOH 수용액에 혼합하여 슬러리화하였다. 스틸 볼(steel ball)을 이용하여 상기 슬러리에 고에너지 볼-밀링(high energy ball-milling)을 약 200 rpm에서 약 24 시간 동안 실시하였다. 육방정 질화붕소 나노시트 슬러리에서 수산화 이온을 세척을 통해 제거한 후 IPA에 분산하여 원심분리를 통해 가라앉은 물질을 제거한 후 건조하여 육방정 질화붕소 나노시트를 수득하였다. Hexagonal boron nitride was mixed with 2M NaOH aqueous solution to make a slurry. The slurry was subjected to high energy ball-milling at about 200 rpm for about 24 hours using steel balls. The hydroxide ions were removed from the hexagonal boron nitride nanosheet slurry by washing, dispersed in IPA, centrifuged to remove the precipitated material, and dried to obtain hexagonal boron nitride nanosheet.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 육방정 질화붕소 나노시트의 투과전자현미경(transmittance electron microscope, TEM) 사진이다.
1 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of a hexagonal boron nitride nanosheet according to an embodiment of the present invention.
<실시예 2> 육방정 질화붕소 나노시트/고분자 배리어 필름 제조Example 2 Production of hexagonal boron nitride nanosheet / polymer barrier film
실시예 1에서 제조된 육방정 질화붕소 나노시트와 올레일아민 (oleylamine)을 크실렌 용액에 첨가한 후 초음파처리하여 올레일아민으로 관능기화된 육방정 질화붕소 나노시트가 균일하게 분산된 크실렌 용액을 수득하였다. 상기 용액에 폴리에틸렌을 첨가한 후 140℃로 가열하여 육방정 질화붕소가 균일하게 분산된 폴리에틸렌 고분자 용액을 제조하였다. 제조된 용액을 건조하여 육방정 질화붕소가 균일하게 분산된 폴리에틸렌 고분자 복합재료를 제조한 후 140℃에서 압축 성형하여 배리어 필름을 제조하였다. The hexagonal boron nitride nanosheets prepared in Example 1 and oleylamine were added to a xylene solution and then ultrasonically treated to prepare a xylene solution in which hexagonal boron nitride nanosheets functionalized with oleylamine were uniformly dispersed. . Polyethylene was added to the solution, and the solution was heated to 140 ° C to prepare a polyethylene polymer solution in which hexagonal boron nitride was uniformly dispersed. The prepared solution was dried to prepare a polyethylene polymer composite in which hexagonal boron nitride was uniformly dispersed, followed by compression molding at 140 ° C to produce a barrier film.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 육방정 질화붕소 나노시트를 포함하는 배리어 필름의 구조를 나타내는 개략도이다.2 is a schematic view showing a structure of a barrier film including a hexagonal boron nitride nanosheet according to an embodiment of the present invention.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 육방정 질화붕소 나노시트를 포함하는 배리어 필름의 주사전자현미경 사진이다. 도 3을 통하여, 육방정 질화붕소 나노시트가 고분자 기지 내에 균일하게 분산되어 있음을 확인할 수 있다.
3 is a scanning electron microscope (SEM) image of a barrier film comprising a hexagonal boron nitride nanosheet according to an embodiment of the present invention. 3, it can be confirmed that the hexagonal boron nitride nanosheet is uniformly dispersed in the polymer matrix.
<실시예 3> 육방정 질화붕소 나노시트/고분자 배리어 필름의 산소 투과도 및 물 증기 투과도 측정Example 3 Measurement of oxygen permeability and water vapor permeability of hexagonal boron nitride nanosheet / polymer barrier film
실시예 1의 방법에 따라 관능기화된 육방정 질화붕소 나노시트를 사용하여, 실시예 2의 방법에 따라 육방정 질화붕소 나노시트/고분자 배리어 필름을 준비하였다. 관능기화된 육방정 질화붕소 나노시트를 각각 5 중량% 또는 10 중량% 포함하는 2개의 배리어 필름 실험군, 및 육방정 질화붕소 나노시트를 포함하지 않는 배리어 필름 대조군을 준비하였다. 각각에 대하여 시간에 따른 산소 투과도와 물 증기 투과도를 측정하였다. A hexagonal boron nitride nanosheet / polymer barrier film was prepared according to the method of Example 2 using the hexagonal boron nitride nanosheet functionalized according to the method of Example 1. Two barrier film test groups each containing 5% by weight or 10% by weight of functionalized hexagonal boron nitride nanosheets, and a barrier film control group without hexagonal boron nitride nanosheet were prepared. Oxygen permeability and water vapor permeability were measured for each time.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 육방정 질화붕소 나노시트/고분자 배리어 필름의 산소 투과도를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the oxygen permeability of a hexagonal boron nitride boron nanosheet / polymer barrier film according to an embodiment of the present invention.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 육방정 질화붕소 나노시트/고분자 배리어 필름의 물 증기 투과도를 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the water vapor permeability of a hexagonal boron nitride boron nanosheet / polymer barrier film according to an embodiment of the present invention.
도 4에서, 12 시간을 기준으로 하였을 때, 육방정 질화붕소 나노시트를 포함하지 않는 고분자 배리어 필름에 비하여, 관능기화된 육방정 질화붕소 나노시트를 5중량% 포함하는 고분자 배리어 필름의 산소 투과도는 약 46% 감소하였다. 또한, 도 5에서, 12 시간을 기준으로 하였을 때, 육방정 질화붕소 나노시트를 포함하지 않는 고분자 배리어 필름에 비하여, 관능기화된 육방정 질화붕소 나노시트를 5중량% 포함하는 고분자 배리어 필름의 물 증기 투과도는 약 34% 감소하였다. 이와 같이, 육방정 질화붕소 나노시트는, 고분자 배리어 필름의 기체 투과도(산소 투과도 또는 물 증기 투과도와 같은) 감소에 큰 영향을 미친다는 점을 확인할 수 있다. In FIG. 4, the oxygen permeability of the polymer barrier film containing 5 wt% of the functionalized hexagonal boron nitride nanosheet as compared with the polymer barrier film not including the hexagonal boron nitride nanosheet on the basis of 12 hours was And decreased by about 46%. 5, when compared with the polymer barrier film not containing the hexagonal boron nitride nanosheet, the water content of the polymer barrier film containing 5 wt% of the functionalized hexagonal boron nitride nanosheet The vapor permeability was reduced by about 34%. As described above, it can be seen that the hexagonal boron nitride nanosheet greatly affects the gas permeability (such as oxygen permeability or water vapor permeability) of the polymer barrier film.
<실시예 4> 육방정 질화붕소 나노시트/고분자 배리어 필름의 기계적 물성 측정<Example 4> Measurement of mechanical properties of hexagonal boron nitride nanosheet / polymer barrier film
실시예 1의 방법에 따라 관능기화된 육방정 질화붕소 나노시트를 사용하여, 실시예 2의 방법에 따라 육방정 질화붕소 나노시트/고분자 배리어 필름을 준비하였다. 관능기화된 육방정 질화붕소 나노시트를 각각 1 중량%, 3 중량%, 5 중량%, 7 중량% 또는 10 중량% 포함하는 5개의 배리어 필름 실험군, 및 육방정 질화붕소 나노시트를 포함하지 않는 배리어 필름 대조군을 준비하였다. 각각에 대하여 파장에 따른 광투과율을 측정하였다.A hexagonal boron nitride nanosheet / polymer barrier film was prepared according to the method of Example 2 using the hexagonal boron nitride nanosheet functionalized according to the method of Example 1. Five barrier film test groups each containing 1% by weight, 3% by weight, 5% by weight, 7% by weight or 10% by weight of functionalized hexagonal boron nitride nanosheets and a barrier containing hexagonal boron nitride nanosheets A film control was prepared. The light transmittance according to wavelength was measured for each.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 육방정 질화붕소 나노시트/고분자 배리어 필름의 광투과율를 나타낸 그래프이다.6 is a graph showing the light transmittance of a hexagonal boron nitride boron nanosheet / polymer barrier film according to an embodiment of the present invention.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 육방정 질화붕소 나노시트/고분자 배리어 필름의 투명도를 나타낸 사진이다. 7 is a photograph showing transparency of a hexagonal boron nitride boron nanosheet / polymer barrier film according to an embodiment of the present invention.
도 6 및 도 7을 통하여, 육방정 질화붕소 나노시트의 함유량이 증가할수록 고분자 배리어의 광투과율 및 투명도가 감소하는 것을 확인할 수 있다.
6 and 7, it can be seen that the light transmittance and the transparency of the polymer barrier decrease as the content of the hexagonal boron nitride nanosheet increases.
<< 실시예Example 5> 5> 육방정Hexagonal 질화붕소Boron nitride 나노시트/고분자 Nanosheet / Polymer 배리어Barrier 필름의 기계적 물성 측정 Measurement of Mechanical Properties of Film
실시예 1의 방법에 따라 관능기화된 육방정 질화붕소 나노시트를 사용하여, 실시예 2의 방법에 따라 육방정 질화붕소 나노시트/고분자 배리어 필름을 준비하였다. 관능기화된 육방정 질화붕소 나노시트를 각각 1 중량%, 3 중량%, 5 중량%, 7 중량% 또는 10 중량% 포함하는 5개의 배리어 필름 실험군, 및 육방정 질화붕소 나노시트를 포함하지 않는 배리어 필름 대조군을 준비하였다. 각각에 대하여 응력(stress)에 대한 변형(strain) 퍼센트를 측정하였으며, 탄성계수(elastic modulus) 및 항복강도(yield strength)를 측정하였다. A hexagonal boron nitride nanosheet / polymer barrier film was prepared according to the method of Example 2 using the hexagonal boron nitride nanosheet functionalized according to the method of Example 1. Five barrier film test groups each containing 1% by weight, 3% by weight, 5% by weight, 7% by weight or 10% by weight of functionalized hexagonal boron nitride nanosheets and a barrier containing hexagonal boron nitride nanosheets A film control was prepared. The strain percentages for the stresses were measured for each, and the elastic modulus and yield strength were measured.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 육방정 질화붕소 나노시트/고분자 배리어 필름의 응력-변형 그래프이다.8 is a stress-strain graph of a hexagonal boron nitride nanosheet / polymer barrier film according to an embodiment of the present invention.
도 9는, 본 발명의 일 실시예에 따른 육방정 질화붕소 나노시트/고분자 배리어 필름의 탄성계수 및 항복강도를 나타낸 그래프이다.9 is a graph showing elastic modulus and yield strength of a hexagonal boron nitride boron nanosheet / polymer barrier film according to an embodiment of the present invention.
도 9에서, 순수한 폴리에틸렌 배리어 필름의 경우, 탄성계수는 0.118 GPa 이고, 항복강도는 7.89 MPa 였다. 하지만, 관능기화된 육방정 질화붕소 나노시트를 5중량% 포함하는 고분자 배리어 필름의 경우, 탄성계수는 0.268 GPa 이고, 항복강도는 13.5 MPa였으며, 이들은 순수한 폴리에틸렌 배리어 필름의 탄성계수와 항복강도에 비하여 각각 약 127% 및 69% 증가된 값을 나타내었다. 이러한 결과로부터, 관능기화된 육방정 질화붕소 나노시트/고분자 배리어 필름이 기계적 부하를 더 효과적으로 전달한다는 것을 알 수 있다. 9, in the case of a pure polyethylene barrier film, the modulus of elasticity was 0.118 GPa and the yield strength was 7.89 MPa. However, in the case of a polymer barrier film containing 5% by weight of functionalized hexagonal boron nitride nanosheets, the modulus of elasticity was 0.268 GPa and the yield strength was 13.5 MPa. Compared to the modulus of elasticity and yield strength of the pure polyethylene barrier film Increased by about 127% and 69%, respectively. From these results, it can be seen that the functionalized hexagonal boron nitride nanosheet / polymer barrier film more effectively transfers the mechanical load.
관능기화된 육방정 질화붕소 나노시트는 재쌓임 (restacking)과 응집(aggregation)이 방지되므로 고분자 모재 내에서 상대적으로 -은 표면적을 갖게 된다. 결과적으로, 관능기화된 육방정 질화붕소 나노시트는, 고분자 모재와의 부착력이 증가되고 고분자 모재 내에서 잘 분산될 수 있으므로, 고분자 배리어 필름의 기계적 물성 또한 향상시킬 수 있다.
The functionalized hexagonal boron nitride nanosheets have a relatively negative surface area in the polymer matrix because restacking and aggregation are prevented. As a result, the functionalized hexagonal hexagonal boron nitride nanosheet can increase the adhesion with the base metal material and can be well dispersed in the base metal material, so that the mechanical properties of the polymeric barrier film can also be improved.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, if the techniques described are performed in a different order than the described methods, and / or if the described components are combined or combined in other ways than the described methods, or are replaced or substituted by other components or equivalents Appropriate results can be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
Claims (18)
상기 육방정 질화붕소로부터 육방정 질화붕소 나노시트를 제조하는 단계;
를 포함하여,
육방정 질화붕소를 염기조건 하에서 관능기화 및 기계적 박리를 동시에 수행하는, 육방정 질화붕소 나노시트 제조방법.
Mixing hexagonal boron nitride with a basic aqueous solution; And
Preparing a hexagonal boron nitride nanosheet from the hexagonal boron nitride;
Including,
A method for producing a hexagonal boron nitride nanosheet, wherein hexagonal boron nitride is simultaneously subjected to functionalization and mechanical peeling under a basic condition.
상기 육방정 질화붕소 나노시트를 제조하는 단계는, 상기 육방정 질화붕소 표면층을 절단하고, 상기 절단된 육방정 질화붕소로부터 상기 육방정 질화붕소 나노시트를 제조하는 것인, 육방정 질화붕소 나노시트 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of preparing the hexagonal boron nitride nanosheet comprises the steps of cutting the hexagonal boron nitride surface layer to produce the hexagonal boron nitride nanosheet from the cut hexagonal boron nitride, Gt;
상기 육방정 질화붕소 표면층의 절단은, 상기 염기성 수용액 내 수산화 이온에 의하여 수행되는 것인, 육방정 질화붕소 나노시트 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the hexavalent boron nitride surface layer is cleaved by hydroxide ions in the basic aqueous solution.
상기 염기성 수용액은, 알칼리금속 산화물 수용액, 알칼리토금속 산화물 수용액 및 전이금속의 저산화수 산화물 수용액으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 육방정 질화붕소 나노시트 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the basic aqueous solution comprises at least any one selected from the group consisting of an alkali metal oxide aqueous solution, an alkaline earth metal oxide aqueous solution and a transition metal low-oxidation aqueous oxide solution.
상기 기계적 박리는, 기계적 밀링, 균질분산기 또는 교반기로 수행되는 것인, 육방정 질화붕소 나노시트 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the mechanical peeling is performed with a mechanical milling, a homogenous dispersing machine or a stirrer.
상기 육방정 질화붕소 나노시트 표면을 관능기로 추가적으로 표면개질하는 단계;를 더 포함하는, 육방정 질화붕소 나노시트 제조방법.
The method according to claim 1,
Further comprising the step of further surface-modifying the surface of the hexagonal boron nitride nanosheet with a functional group.
상기 관능기로 추가적으로 표면개질하는 단계는, 염기조건 하에서 이루어지는 것인, 육방정 질화붕소 나노시트 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the step of further modifying the surface with the functional group is performed under a basic condition.
상기 표면개질은,
상기 관능기 자체 또는 관능기를 갖는 화합물이, 상기 육방정 질화붕소 나노시트 표면에, 공유 관능기화 또는 비공유 관능기화를 통하여 결합하여 이루어지는 것인, 육방정 질화붕소 나노시트 제조방법.
8. The method of claim 7,
In the surface modification,
Wherein the functional group itself or a compound having a functional group is bonded to the surface of the hexagonal boron nitride nanosheet through a covalent functionalization or non-covalent functionalization.
상기 관능기는, 히드록시기, 아민기, 에테르기, 카르보닐기, 케톤기, 에스테르기, 알데히드기, 카르복시기, 아미노기, 니트로기, 알킬기, 방향족 육각형 고리 및 방향족 오각형 고리로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것인, 육방정 질화붕소 나노시트 제조방법.
8. The method of claim 7,
The functional group is at least any one selected from the group consisting of a hydroxyl group, an amine group, an ether group, a carbonyl group, a ketone group, an ester group, an aldehyde group, a carboxyl group, an amino group, a nitro group, an alkyl group, an aromatic hexagonal ring and an aromatic pentagonal ring , And a method for producing hexagonal boron nitride nanosheet.
A method for producing a hexagonal boron nitride nanosheet-polymer composite material, comprising: dispersing a hexagonal boron nitride nanosheet produced according to claim 1 in a polymer matrix.
상기 육방정 질화붕소 나노시트를 고분자 모재에 분산시키는 단계는,
상기 고분자 모재를 용융한 후에, 상기 육방정 질화붕소 나노시트를 혼합하여 분산시키거나,
용매 내에서 상기 육방정 질화붕소 나노시트 및 상기 고분자 모재를 혼합하여 분산시키는 것인 육방정 질화붕소 나노시트-고분자 복합소재 제조방법.
12. The method of claim 11,
The step of dispersing the hexagonal boron nitride nanosheet in the polymer matrix includes:
After melting the polymer base material, the hexagonal boron nitride nanosheet is mixed and dispersed,
Wherein the hexagonal boron nitride nanosheet and the polymer base material are mixed and dispersed in a solvent to prepare a hexagonal boron nitride nanosheet-polymer composite material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150056506A KR101721753B1 (en) | 2015-04-22 | 2015-04-22 | Method of manufacturing high-quality hexaganal boron nitride nanosheets and hexagonal boron nitride nanosheets manufactured by using the method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150056506A KR101721753B1 (en) | 2015-04-22 | 2015-04-22 | Method of manufacturing high-quality hexaganal boron nitride nanosheets and hexagonal boron nitride nanosheets manufactured by using the method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160125711A KR20160125711A (en) | 2016-11-01 |
| KR101721753B1 true KR101721753B1 (en) | 2017-03-30 |
Family
ID=57484997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020150056506A KR101721753B1 (en) | 2015-04-22 | 2015-04-22 | Method of manufacturing high-quality hexaganal boron nitride nanosheets and hexagonal boron nitride nanosheets manufactured by using the method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101721753B1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109361141A (en) * | 2018-09-06 | 2019-02-19 | 浙江大学 | It is a kind of based on the saturable absorber device of boron nanometer sheet and application |
| KR20190125762A (en) | 2018-04-30 | 2019-11-07 | 한국화학연구원 | Boron nitride nanosheet-cellulosic nanofiber composite film having excellent oxygen barrier, and method for producing the same |
| KR102122019B1 (en) * | 2019-04-26 | 2020-06-11 | 서울대학교산학협력단 | Polyolefin nanocomposites with functionalized boron nitride and manufacturing method thereof |
| KR20200073189A (en) | 2020-06-15 | 2020-06-23 | 한국화학연구원 | Boron nitride nanosheet-cellulosic nanofiber composite film having excellent oxygen barrier, and method for producing the same |
| CN112209354A (en) * | 2019-06-26 | 2021-01-12 | 苏州太湖电工新材料股份有限公司 | Method for preparing hydrophobic hexagonal boron nitride nanosheets |
| WO2023038182A1 (en) * | 2021-09-10 | 2023-03-16 | (주)알킨스 | Preparation method for dispersion solution of large surface area hexagonal boron nitride nanosheet by using solvothermal method |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102140262B1 (en) * | 2017-01-20 | 2020-07-31 | 주식회사 엘지화학 | Preparation method of boron nitride nanoplate and preparation method of boron nitride nanoplate-polymer composite |
| KR102023106B1 (en) | 2017-02-20 | 2019-09-20 | 광운대학교 산학협력단 | Method for manufacturing spin coating based high quality solution-processed boron nitride thin film and its application in electronic devices |
| CN108529573B (en) * | 2017-03-06 | 2021-12-07 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | Method for preparing hexagonal boron nitride nanosheets by using molten alkali and ultrasonic stripping technology |
| KR102230432B1 (en) * | 2018-11-15 | 2021-03-22 | 한국과학기술원 | Manufacturing method of high thermal conductive composite using hexagonal boron nitride and uv crosslinking polymer, and composite manufactured by using the method thereof |
| KR102642936B1 (en) * | 2020-12-14 | 2024-03-05 | 한국전자기술연구원 | Highly heat-dissipative polymer composition and an article comprising the same |
| KR102291752B1 (en) * | 2020-12-18 | 2021-08-24 | 한국기초과학지원연구원 | Acid substitution surface improved boron nitride, its manufacturing method, and heat-resistant composition containing it |
| WO2023038181A1 (en) * | 2021-09-10 | 2023-03-16 | (주)알킨스 | Method for preparing high-concentration hexagonal boron nitride dispersion solution and hexagonal boron nitride nanosheet-polymer composite by using dispersant |
| US20230132495A1 (en) * | 2021-10-14 | 2023-05-04 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Composite body having high thermal conductivity and method of making the composite body |
| KR20240003087A (en) | 2022-06-30 | 2024-01-08 | 이예진 | Self-driving quarantine robot equipped with boron nitride sheet |
| CN115260550B (en) * | 2022-07-12 | 2024-02-06 | 哈尔滨理工大学 | Method for improving insulation heat conductivity of polyetherimide film |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110045223A1 (en) * | 2009-08-24 | 2011-02-24 | United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Spac | Method for Exfoliation of Hexagonal Boron Nitride |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8784980B2 (en) * | 2009-05-13 | 2014-07-22 | E I Du Pont De Nemours And Company | Film prepared from a casting composition comprising a polymer and surface modified hexagonal boron nitride particles |
| KR101634160B1 (en) * | 2013-09-06 | 2016-06-28 | 한국과학기술원 | Hexagonal boron nitride nanosheet/ceramic nanocomposite powders and producing method of the same, and hexagonal boron nitride nanosheet/ceramic nanocomposite materials and producing method of the same |
-
2015
- 2015-04-22 KR KR1020150056506A patent/KR101721753B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110045223A1 (en) * | 2009-08-24 | 2011-02-24 | United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Spac | Method for Exfoliation of Hexagonal Boron Nitride |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| X. Li et al., Adv. Mater. 2013, 25, 2200-2204.* |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190125762A (en) | 2018-04-30 | 2019-11-07 | 한국화학연구원 | Boron nitride nanosheet-cellulosic nanofiber composite film having excellent oxygen barrier, and method for producing the same |
| CN109361141A (en) * | 2018-09-06 | 2019-02-19 | 浙江大学 | It is a kind of based on the saturable absorber device of boron nanometer sheet and application |
| KR102122019B1 (en) * | 2019-04-26 | 2020-06-11 | 서울대학교산학협력단 | Polyolefin nanocomposites with functionalized boron nitride and manufacturing method thereof |
| CN112209354A (en) * | 2019-06-26 | 2021-01-12 | 苏州太湖电工新材料股份有限公司 | Method for preparing hydrophobic hexagonal boron nitride nanosheets |
| CN112209354B (en) * | 2019-06-26 | 2021-11-19 | 苏州太湖电工新材料股份有限公司 | Method for preparing hydrophobic hexagonal boron nitride nanosheets |
| KR20200073189A (en) | 2020-06-15 | 2020-06-23 | 한국화학연구원 | Boron nitride nanosheet-cellulosic nanofiber composite film having excellent oxygen barrier, and method for producing the same |
| WO2023038182A1 (en) * | 2021-09-10 | 2023-03-16 | (주)알킨스 | Preparation method for dispersion solution of large surface area hexagonal boron nitride nanosheet by using solvothermal method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20160125711A (en) | 2016-11-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101721753B1 (en) | Method of manufacturing high-quality hexaganal boron nitride nanosheets and hexagonal boron nitride nanosheets manufactured by using the method thereof | |
| Wei et al. | Multifunctions of polymer nanocomposites: environmental remediation, electromagnetic interference shielding, and sensing applications | |
| Kumar et al. | Recent progress on carbon-based composite materials for microwave electromagnetic interference shielding | |
| Wang et al. | Lightweight and robust carbon nanotube/polyimide foam for efficient and heat-resistant electromagnetic interference shielding and microwave absorption | |
| Bagotia et al. | A review on the mechanical, electrical and EMI shielding properties of carbon nanotubes and graphene reinforced polycarbonate nanocomposites | |
| Fu et al. | Recent advances in graphene/polyamide 6 composites: a review | |
| Verdejo et al. | Graphene filled polymer nanocomposites | |
| US7485678B2 (en) | Process for producing carbon nanotube reinforced composite material | |
| El-Shamy | Novel conducting PVA/Carbon quantum dots (CQDs) nanocomposite for high anti-electromagnetic wave performance | |
| Nazir et al. | Recent progress in the modification of carbon materials and their application in composites for electromagnetic interference shielding | |
| US10131752B2 (en) | Polymer nanocomposites | |
| WO2017110096A1 (en) | Electromagnetic wave absorption material and electromagnetic wave absorber | |
| Jiao et al. | Photothermal healable, stretchable, and conductive MXene composite films for efficient electromagnetic interference shielding | |
| KR101718489B1 (en) | Graphene oxide-polyimide composite material and method for manufacturing the same | |
| Chhetri et al. | Electromagnetic interference shielding and thermal properties of non-covalently functionalized reduced graphene oxide/epoxy composites | |
| Kim et al. | Preparation and characterization of polyimide/carbon-nanotube composites | |
| Wu et al. | Layer‐by‐Layer Assembly of Multifunctional NR/MXene/CNTs Composite Films with Exceptional Electromagnetic Interference Shielding Performances and Excellent Mechanical Properties | |
| Tang et al. | Lightweight and tough multilayered composite based on poly (aryl ether nitrile)/carbon fiber cloth for electromagnetic interference shielding | |
| Dey et al. | Enhanced electrical, mechanical and thermal properties of chemically modified graphene-reinforced polybenzimidazole nanocomposites | |
| Tong et al. | Poly (arylene ether nitrile) dielectric film modified by Bi2S3/rGO-CN fillers for high temperature resistant electronics fields | |
| Liu et al. | Enhanced thermal conductivity of flexible h-BN/polyimide composites films with ethyl cellulose | |
| Amaturrahim et al. | Preparation of graphene oxide/bacterial cellulose nanocomposite via in situ process in agitated culture | |
| TW201323502A (en) | Resin composite material having high dielectric constant and method for producing same | |
| Saeed et al. | Effect of doping of multi-walled carbon nanotubes on phenolic based carbon fiber reinforced nanocomposites | |
| KR101065741B1 (en) | A conductivity blowing flim and it's manufacturing method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200302 Year of fee payment: 4 |