KR101853590B1 - Hybridized Oxide Liquid Crystalline Fiber using an amine polymers and Fabrication method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 아민족 계열의 고분자를 이용해 복합화된 액정섬유 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 아민기(NH2)를 가지는 아민족 고분자를 섬유 내/외부에 첨가하여 복합화된 액정섬유 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The invention ah relates to a liquid crystal fiber and a method of manufacturing a composite with a polymer of the nation series, more particularly, an amine group (NH 2) to have ah ethnic polymer fibers within / to the outside is added to the composite liquid crystal fibers and their And a manufacturing method thereof.
그래핀은 6개의 탄소 원자의 sp2 혼성화(sp2 hybridization) 결합으로 모인 탄소육각형으로 이루어진 나노물질로서 2004년에 발견되어 특유의 우수한 기계적, 열적, 전기전도성, 탄성 등으로 인해 나노 단위에서의 물성을 거시적 단위의 응용분야들에 적용 할 수 있다는 가능성의 새로운 지평을 열어줄 물질로 주목받고 있다. 현재의 그래핀은 제조방법에서부터 시작하여 많은 연구가 이루어져왔고, 이러한 연구는 다양한 그래핀의 응용 가능성을 보여주었다. 그 예시로서 그래핀 필름, 그래핀 종이 및 그래핀 에어로젤 등은 단순한 공정으로 제조 가능하며 우수한 전기적 및 기계적 특성을 가진 것으로 알려져 있다. Graphene is a nanomaterial consisting of carbon hexagons assembled by sp2 hybridization of six carbon atoms. It was discovered in 2004 and has been used for macroscopic properties in the nano unit due to its excellent mechanical, thermal, electrical conductivity and elasticity. It is attracting attention as a substance that opens a new horizon of possibility that it can be applied to the application fields of the unit. The present graphene has been subjected to many studies starting from the manufacturing method, and this study showed applicability of various graphenes. As an example thereof, graphene film, graphene paper, and graphene airgel are known to have excellent electrical and mechanical properties, which can be manufactured by a simple process.
뿐만 아니라, 최근에 주목받고 있는 그래핀의 응용처로는 그래핀산화물을 이용한 액정섬유가 각광받고 있다. 잘 배열된 고분자 사슬과 흑연구조를 이용하여 제조된 케블라 섬유나 탄소섬유는 정렬된 저차원 소재를 이용하여 고강도 및 고전도성의 섬유 제조가 가능하단 결과를 보여주었다. 그래핀 역시 이차원 소재이며, 강산으로 산화된 상태인 그래핀산화물 형태에서는 극성 용매 내부에서 그래핀 조각들이 일정한 배열성을 띄는 액정성을 가지는 것으로 알려져 있다. 액정성을 응용해 그래핀은 그래핀 액정섬유로서 제조 가능하며 탄소섬유보다 높은 생산성과 제조의 용이성으로 인해 탄소섬유를 대체할 차세대 섬유로 연구가 진행되는 중이다. In addition, liquid crystal fibers using graphene oxide are attracting attention as an application of graphene, which has recently attracted attention. Kevlar fibers and carbon fibers fabricated using well-ordered polymer chains and graphite structures were able to produce high strength and high conductivity fibers using aligned low dimensional materials. Graphene is also a two-dimensional material, and in the case of graphene oxide, which is oxidized to strong acid, it is known that the graphene particles have a uniform alignment within the polar solvent. Graphene can be manufactured as graphene liquid crystal fiber by applying liquid crystalline property and research is proceeding on next generation fiber which can replace carbon fiber due to higher productivity and easiness of manufacturing than carbon fiber.
기존에 알려진 그래핀 액정섬유는 원 재료인 그래핀의 우수한 물성과는 달리, 물리적 및 전기적 특성이 낮아 현재 상용화되어 사용 중인 기존의 고물성 물질을 대체하기에는 어려운 실정이다. 그렇기에 본 문제점을 해결하기 위해 그래핀 액정섬유 내부의 그래핀 간의 결합력을 향상시키며 그래핀의 물성을 최대한 부여할 수 있는 공정에 대한 연구가 현재 활발히 진행되고 있다.Conventional graphene liquid crystal fibers are difficult to replace existing high-performance materials that are currently in commercial use due to their low physical and electrical properties, unlike the excellent physical properties of graphene, which is a raw material. Therefore, in order to solve this problem, studies on a process capable of improving the bonding force between graphenes in the graphene liquid crystal fiber and imparting the physical properties of graphene to the maximum have been actively conducted.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 아민족 계열의 고분자를 이용해 복합화된 그래핀 섬유 및 상기 복합화된 그래핀 섬유의 간명한 제조 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a simple method of producing graphene fibers complexed with a polymer of an ethnic system and a method of producing the composite graphene fibers.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to those mentioned above, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 액정섬유는, 액정섬유; 및 상기 액정섬유의 표면 및 내부에 결합되는 아민족 고분자를 포함한다.The composite liquid crystal fiber according to one embodiment of the present invention includes: liquid crystal fibers; And an amine polymer bonded to the surface and inside of the liquid crystal fiber.
일 측면에 따르면, 상기 액정섬유는, 그래핀 액정섬유, 그래핀 나노플레이트렛 액정섬유, CNT 액정섬유, 그래핀 리본 액정섬유, 고분자로 기능기화된 그래핀 액정섬유, 질화붕소 액정섬유 및 이황화몰디브덴(MoS2) 액정섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to an aspect of the present invention, the liquid crystal fiber includes at least one of graphene liquid crystal fiber, graphene nanoplatelet liquid crystal fiber, CNT liquid crystal fiber, graphene ribbon liquid crystal fiber, graphene liquid crystal fiber functionalized with a polymer, boron nitride liquid crystal fiber, (MoS 2 ) liquid crystal fiber, and the like.
일 측면에 따르면, 상기 아민족 고분자는, 카테콜 아민계 고분자, 페네틸 아민계 고분자 또는 이 둘을 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, the aminic polymer may be a catechol amine-based polymer, a phenethylamine-based polymer, or both.
일 측면에 따르면, 상기 아민족 고분자는 폴리도파민, 페네틸 아민, 페네틸아민-카테콜 및 에피네프린으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, the aminopolymer may include at least one selected from the group consisting of polydodamine, phenethylamine, phenethylamine-catechol, and epinephrine.
일 측면에 따르면, 상기 복합 액정섬유는, 아민족 고분자-프리 액정섬유에 비해 10 % 내지 400 % 향상된 인장강도를 갖는 것일 수 있다.According to an aspect of the present invention, the composite liquid crystal fiber may have a tensile strength that is 10% to 400% higher than that of the aminopolymer-free liquid crystal fiber.
일 측면에 따르면, 상기 복합 액정섬유는, 100 MPa 내지 1000 MPa의 인장강도를 갖는 것일 수 있다.According to one aspect, the composite liquid crystal fiber may have a tensile strength of 100 MPa to 1000 MPa.
일 측면에 따르면, 상기 복합 액정섬유는, 아민족 고분자-프리 액정섬유에 비해 10 % 내지 270 % 향상된 영률(young's modulus)을 갖는 것일 수 있다.According to an aspect of the present invention, the composite liquid crystal fiber may have a Young's modulus of 10% to 270% higher than that of the amylic polymer-free liquid crystal fiber.
일 측면에 따르면, 상기 복합 액정섬유는, 10 GPa 내지 40 GPa의 영률을 갖는 것일 수 있다.According to one aspect, the composite liquid crystal fiber may have a Young's modulus of 10 GPa to 40 GPa.
본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 액정섬유 제조방법은, a) 극성 용매에 액정성 물질이 분산된 액정 분산액을 준비하는 단계; b) 상기 분산액을 이용하여 액정섬유를 제조하는 단계; 및 c) 아민족 고분자를 포함하는 용액에서 상기 액정섬유를 중합 및 결합하는 단계; 를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a composite liquid crystal fiber, comprising the steps of: a) preparing a liquid crystal dispersion in which a liquid crystalline material is dispersed in a polar solvent; b) preparing a liquid crystal fiber using the dispersion; And c) polymerizing and bonding the liquid crystal fiber in a solution containing an amine polymer; .
일 측면에 따르면, 상기 액정성 물질은, 그래핀, 그래핀 나노플레이트렛, CNT, 그래핀 리본, 고분자로 기능기화된 그래핀, 질화붕소 및 이황화몰디브덴(MoS2)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, the liquid crystalline material is at least one selected from the group consisting of graphene, graphene nanoplatel, CNT, graphene ribbon, graphene functionalized with a polymer, boron nitride and molybdenum disulfide (MoS 2 ) One may be included.
일 측면에 따르면, 상기 극성용매는, NMP, DMF, 에틸렌글리콜, 증류수, 에탄올, 메탄올, IPA 및 아세톤으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 유기용매, 클로로설폰산, 황, 염산 및 아세트산으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 산용매 또는 이들의 혼합을 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, the polar solvent is selected from the group consisting of at least one organic solvent selected from the group consisting of NMP, DMF, ethylene glycol, distilled water, ethanol, methanol, IPA and acetone, chlorosulfonic acid, sulfur, hydrochloric acid and acetic acid At least one acid solvent selected, or a mixture thereof.
일 측면에 따르면, 상기 b)단계는, 습식방사 방식을 통해 응고용매 내에서 상기 액정용액을 섬유형태로 응고시켜 액정섬유를 제조하는 것이고, 상기 응고용매는, 물, 알콜 용매 및 에틸아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to an aspect, in the step b), the liquid crystal solution is solidified in the form of fibers in a coagulation solvent through a wet spinning method to produce liquid crystal fibers, wherein the coagulation solvent is water, an alcohol solvent and ethyl acetate And at least one selected from the group consisting of
일 측면에 따르면, 상기 응고용매는, 알칼리 금속의 이온, 알칼리 토금속의 이온, 전이금속의 이온, 전이후 금속의 이온 및 준금속의 이온으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 더 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, the coagulating solvent may further comprise at least one selected from the group consisting of an alkali metal ion, an alkaline earth metal ion, a transition metal ion, a metal ion after the metal, and a quasi metal ion.
일 측면에 따르면, 상기 응고용매는, CaCl2, CoCl2, AlCl3, FeCl3, NaCl 및 (NH4)2SO4로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 염을 더 포함하고, 상기 염의 농도는 0.1 M 내지 1 M인 것일 수 있다.According to one aspect, the coagulation solvent further comprises at least one salt selected from the group consisting of CaCl 2 , CoCl 2 , AlCl 3 , FeCl 3 , NaCl and (NH 4 ) 2 SO 4 , M to 1M.
일 측면에 따르면, 상기 b)단계 이후, 상기 액정섬유를 건조하는 단계; 및 상기 건조된 액정섬유를 환원시키는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a liquid crystal display, comprising: drying the liquid crystal fiber after step b); And reducing the dried liquid crystal fiber.
일 측면에 따르면, 상기 건조된 액정섬유를 환원시키는 단계는, 80 ℃ 내지 200 ℃의 온도에서 아이오딘화수소산을 이용하여 수행되거나, 진공에서 400 ℃ 내지 1500 ℃의 온도에서 열처리 되거나, 400 ℃ 내지 700 ℃의 온도에서 비활성 기체를 이용하여 수행되는 것일 수 있다.According to an aspect of the present invention, the step of reducing the dried liquid crystal fiber may be carried out using hydroiodic acid at a temperature of 80 to 200 ° C, a heat treatment at a temperature of 400 to 1500 ° C in a vacuum, Lt; RTI ID = 0.0 > 700 C < / RTI >
일 측면에 따르면, 상기 아민족 고분자를 포함하는 용액의 농도는 1 mg/ml 내지 10 mg/ml인 것일 수 있다.According to one aspect, the concentration of the solution containing the aminopolymeptide may be 1 mg / ml to 10 mg / ml.
일 측면에 따르면, 상기 c) 단계 이후, 열분해 처리단계;를 더 포함하는 것이고, 상기 열분해 처리단계는, 200 ℃ 내지 1500 ℃의 온도에서 수행되는 것일 수 있다.According to an aspect of the present invention, the method further includes the step of pyrolysis after the step c), and the pyrolysis step may be performed at a temperature of 200 ° C to 1500 ° C.
본 발명에 따르면, 아민기(NH2)를 가지는 아민족 고분자를 액정섬유 내/외부에 첨가하면, 인장강도 및 영률을 포함하는 기계적 물성을 증가시킬 수 있다. 구체적으로, 아민족 고분자를 이용해 그래핀 섬유를 복합화함으로써 보다 더 우수한 물성을 가지는 액정섬유를 빠르고 간편한 공정으로 제조할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, when an amine polymer having an amine group (NH 2 ) is added to the inside / outside of the liquid crystal fiber, mechanical properties including tensile strength and Young's modulus can be increased. Specifically, by combining the graphene fibers using an aminic polymer, it is possible to produce liquid crystal fibers having more excellent physical properties by a quick and simple process.
또한, 본 발명에 의해 제조된 복합화된 액정섬유는 구조재료, 웨어러블 디바이스, 기체 센서, 고용량 수퍼캐패시터 등에서의 섬유형태 응용소자로서 응용이 가능하다.Further, the composite liquid crystal fiber produced by the present invention can be applied as a fiber type application device in a structural material, a wearable device, a gas sensor, a high capacity super capacitor, and the like.
도 1은 본 발명에 따른 액정섬유의 복합화를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 복합 액정섬유의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예를 통해 제조된 복합 그래핀 액정섬유의 XPS 그래프이다.
도 4는 본 발명의 비교예 및 실시예를 통해 제조된 그래핀 액정섬유의 기계적 강도를 나타낸 그래프이다.Fig. 1 is a conceptual view showing the composite of liquid crystal fibers according to the present invention.
Fig. 2 is a flowchart showing a method for producing a composite liquid crystal fiber according to the present invention.
FIG. 3 is an XPS graph of a composite graphene liquid crystal fiber produced through an embodiment of the present invention. FIG.
4 is a graph showing the mechanical strengths of the graphene liquid crystal fibers produced through the comparative examples and examples of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, terms used in this specification are terms used to appropriately express the preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the user, the intention of the operator, or the practice of the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout the specification, when a member is located on another member, it includes not only when a member is in contact with another member but also when another member exists between the two members.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a section is referred to as "including" an element, it means that it can include other elements, not excluding other elements.
이하, 본 발명의 복합 액정섬유에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the composite liquid crystal fiber of the present invention will be specifically described with reference to examples and drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments and drawings.
도 1은 본 발명에 따른 액정섬유의 복합화를 나타낸 개념도이다.Fig. 1 is a conceptual view showing the composite of liquid crystal fibers according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 액정섬유는, 액정섬유(100); 및 상기 액정섬유의 표면 및 내부에 결합되는 아민족 고분자(200)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a composite liquid crystal fiber according to an embodiment of the present invention includes: a
아민기(NH2)를 가지는 아민족 고분자(200)를 액정섬유(100) 내/외부에 첨가하면, 인장강도 및 영률을 포함하는 기계적 물성을 증가시킬 수 있다. 구체적으로, 고분자를 이용해 액정섬유를 복합화함으로써 보다 더 우수한 물성을 가지는 액정섬유를 빠르고 간편한 공정으로 제조할 수 있는 장점이 있다. 본 발명의 액정섬유 제조공정은 후술하는 내용을 통해 명확하게 이해할 수 있을 것이다.When the amine polymer (200) having an amine group (NH 2 ) is added to the inside / outside of the liquid crystal fiber (100), mechanical properties including tensile strength and Young's modulus can be increased. Specifically, there is an advantage that a liquid crystal fiber having more excellent physical properties can be manufactured by a quick and simple process by composing liquid crystal fibers using a polymer. The manufacturing process of the liquid crystal fiber of the present invention can be clearly understood through the following description.
일 측면에 따르면, 상기 액정섬유(100)는, 그래핀 액정섬유, 그래핀 나노플레이트렛 액정섬유, CNT 액정섬유, 그래핀 리본 액정섬유, 고분자로 기능기화된 그래핀 액정섬유, 질화붕소 액정섬유 및 이황화몰디브덴(MoS2) 액정섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 하지만 이에 한정되지 않고, 액정성을 지니는 물질을 원재료를 통해 제조된 액정섬유를 본 발명의 액정섬유로서 사용할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the
바람직한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정섬유(100)는 그래핀 액정섬유이다. 기존에 알려진 그래핀 액정섬유는 원 재료인 그래핀의 우수한 물성과는 달리, 물리적 및 전기적 특성이 낮아 현재 상용화되어 사용 중인 고물성 물질을 대체하기에는 어려운 실정이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따라 아민기(NH2)를 가지는 아민족 고분자를 그래핀 액정섬유 내/외부에 첨가하였으며, 이를 통해 그래핀 액정섬유의 물리적 특성이 크게 개선되는 것을 확인하였다.The
일 측면에 따르면, 상기 아민족 고분자는, 카테콜 아민계 고분자, 페네틸 아민계 고분자 또는 이 둘을 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, the aminic polymer may be a catechol amine-based polymer, a phenethylamine-based polymer, or both.
일 측면에 따르면, 상기 아민족 고분자는 폴리도파민, 페네틸 아민, 페네틸아민-카테콜 및 에피네프린으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, the aminopolymer may include at least one selected from the group consisting of polydodamine, phenethylamine, phenethylamine-catechol, and epinephrine.
카테콜 아민계 고분자와 페네틸 아민계 고분자는 방향성 아민족 고분자이며, 벤젠기 및 아민기(NH2)를 포함한다. 또한, 카테콜 아민계 고분자와 페네틸 아민계 고분자는 점착성을 가지는 고분자의 성질 및 낮은 계면 에너지를 가짐으로써, 상기 액정섬유(100) 내/외부 표면에 용이하게 부착될 수 있다.The catecholamine-based polymer and the phenethylamine-based polymer are aromatic amines and include a benzene group and an amine group (NH 2 ). In addition, the catecholamine-based polymer and the phenethylamine-based polymer can easily adhere to the inside / outside surface of the
구체적으로, 상기 아민족 고분자는 폴리도파민, 페네틸 아민, 페네틸아민-카테콜 및 에피네프린으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.Specifically, the aminopolymer may include at least one selected from the group consisting of polydodamine, phenethylamine, phenethylamine-catechol, and epinephrine.
바람직한 본 발명의 일 실시예에 따른 아민족 고분자로서, 폴리도파민울 사용하였다. 액정섬유에 폴리도파민을 복합화함으로써 보다 더 우수한 물성을 가지는 복합 액정섬유를 구현할 수 있다.Polydopamine wool was used as an aminic acid polymer according to one preferred embodiment of the present invention. A composite liquid crystal fiber having more excellent physical properties can be realized by combining polypodamine with liquid crystal fibers.
일 측면에 따르면, 상기 복합 액정섬유는, 아민족 고분자-프리 액정섬유에 비해 10 % 내지 400 % 향상된 인장강도를 갖는 것일 수 있다.According to an aspect of the present invention, the composite liquid crystal fiber may have a tensile strength that is 10% to 400% higher than that of the aminopolymer-free liquid crystal fiber.
일 측면에 따르면, 상기 복합 액정섬유는, 100 MPa 내지 1000 MPa의 인장강도를 갖는 것일 수 있다.According to one aspect, the composite liquid crystal fiber may have a tensile strength of 100 MPa to 1000 MPa.
본 발명에 따른 복합 액정섬유는, 아민족 고분자가 복합화되지 않은 아민족 고분자-프리 액정섬유에 비해 10 % 내지 400 % 향상된 인장강도를 가지며, 본 발명에 따른 복합 액정섬유는 아민족 고분자의 복합화를 통해 100 MPa 내지 1000 MPa의 인장강도를 구현할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 20 % 이상 향상된 인장강도를 구현하고, 250 MPa 이상의 인장강도를 구현하는 것이다.The composite liquid crystal fiber according to the present invention has a tensile strength of 10% to 400% higher than that of the non-complexed anionic polymer-free liquid crystal fiber, and the composite liquid crystal fiber according to the present invention has a A tensile strength of 100 MPa to 1000 MPa can be achieved. More preferably, the tensile strength is improved by 20% or more and the tensile strength is 250 MPa or more.
일 측면에 따르면, 상기 복합 액정섬유는, 아민족 고분자-프리 액정섬유에 비해 10 % 내지 270 % 향상된 영률(young's modulus)을 갖는 것일 수 있다.According to an aspect of the present invention, the composite liquid crystal fiber may have a Young's modulus of 10% to 270% higher than that of the amylic polymer-free liquid crystal fiber.
일 측면에 따르면, 상기 복합 액정섬유는, 10 GPa 내지 40 GPa의 영률을 갖는 것일 수 있다.According to one aspect, the composite liquid crystal fiber may have a Young's modulus of 10 GPa to 40 GPa.
본 발명에 따른 복합 액정섬유는, 아민족 고분자가 복합화되지 않은 아민족 고분자-프리 액정섬유에 비해 10 % 내지 270 % 향상된 영률(young's modulus)을 가지며, 본 발명에 따른 복합 액정섬유는 아민족 고분자의 복합화를 통해 10 GPa 내지 40 GPa의 영률을 구현할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 50 % 이상 향상된 영률을 구현하고, 17 GPa 이상의 영률을 구현하는 것이다.The composite liquid crystal fiber according to the present invention has a young's modulus which is 10% to 270% higher than that of the non-complexed anthropic polymer-free liquid crystal fiber, and the composite liquid crystal fiber according to the present invention has an aminic polymer The Young's modulus of 10 GPa to 40 GPa can be achieved. More preferably, it realizes a Young's modulus of 50% or more and realizes a Young's modulus of 17 GPa or more.
따라서, 본 발명에 따라 복합 액정섬유를 제조함으로써, 액정섬유가 기존의 케블라 섬유나 탄소섬유와 같이 고강도성을 가질 수 있다.Therefore, by producing the composite liquid crystal fiber according to the present invention, the liquid crystal fiber can have high strength like conventional Kevlar fiber or carbon fiber.
도 2는 본 발명에 따른 복합 액정섬유의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.Fig. 2 is a flowchart showing a method for producing a composite liquid crystal fiber according to the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 액정섬유 제조방법은, a) 극성 용매에 액정성 물질이 분산된 액정 분산액을 준비하는 단계(S100); b) 상기 분산액을 이용하여 액정섬유를 제조하는 단계(S200); 및 c) 아민족 고분자를 포함하는 용액에서 상기 액정섬유를 중합 및 결합하는 단계(S300); 를 포함한다.Referring to FIG. 2, a method for fabricating a composite liquid crystal fiber according to another embodiment of the present invention includes the steps of: (a) preparing a liquid crystal dispersion in which a liquid crystalline material is dispersed in a polar solvent; b) fabricating the liquid crystal fiber using the dispersion (S200); And c) polymerizing and bonding the liquid crystal fiber in a solution containing an amine polymer (S300); .
일 측면에 따르면, 상기 액정성 물질은, 그래핀, 그래핀 나노플레이트렛, CNT, 그래핀 리본, 고분자로 기능기화된 그래핀, 질화붕소 및 이황화몰디브덴(MoS2)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 하지만 이에 한정되지 않고, 액정성을 지니는 물질을 원재료로 사용하여 본 발명의 액정 분산액을 준비할 수 있다. 바람직한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 분산액으로서, 산화그래핀 분산액을 준비하였다. According to one aspect, the liquid crystalline material is at least one selected from the group consisting of graphene, graphene nanoplatel, CNT, graphene ribbon, graphene functionalized with a polymer, boron nitride and molybdenum disulfide (MoS 2 ) One may be included. However, the present invention is not limited to this, and a liquid crystal dispersion liquid of the present invention can be prepared by using a liquid crystal material as a raw material. As a liquid crystal dispersion according to one preferred embodiment of the present invention, a graphene oxide dispersion was prepared.
일 측면에 따르면, 상기 극성용매는, NMP, DMF, 에틸렌글리콜, 증류수, 에탄올, 메탄올, IPA 및 아세톤으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 유기용매, 클로로설폰산, 황, 염산 및 아세트산으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 산용매 또는 이들의 혼합을 포함하는 것일 수 있다. 하지만 이에 한정되지 않고, 상기 액정성 물질을 분산시킬 수 있는 용매라면 제한 없이 사용할 수 있다.According to one aspect, the polar solvent is selected from the group consisting of at least one organic solvent selected from the group consisting of NMP, DMF, ethylene glycol, distilled water, ethanol, methanol, IPA and acetone, chlorosulfonic acid, sulfur, hydrochloric acid and acetic acid At least one acid solvent selected, or a mixture thereof. However, the present invention is not limited thereto, and any solvent capable of dispersing the liquid crystalline material may be used without limitation.
일 측면에 따르면, 상기 b)단계는, 습식방사 방식을 통해 응고용매 내에서 상기 액정용액을 섬유형태로 응고시켜 액정섬유를 제조하는 것이고, 상기 응고용매는, 물, 알콜 용매 및 에틸아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 건식방사, 용융방사 등의 다양한 방사방식을 통해 상기 액정용액을 섬유형태로 제작할 수 있다. According to an aspect, in the step b), the liquid crystal solution is solidified in the form of fibers in a coagulation solvent through a wet spinning method to produce liquid crystal fibers, wherein the coagulation solvent is water, an alcohol solvent and ethyl acetate And at least one selected from the group consisting of However, the present invention is not limited to this, and the liquid crystal solution can be formed into a fiber form through various spinning methods such as dry spinning and melt spinning.
일 측면에 따르면, 상기 응고용매는, 알칼리 금속의 이온, 알칼리 토금속의 이온, 전이금속의 이온, 전이후 금속의 이온 및 준금속의 이온으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 더 포함하는 것일 수 있다.According to one aspect, the coagulating solvent may further comprise at least one selected from the group consisting of an alkali metal ion, an alkaline earth metal ion, a transition metal ion, a metal ion after the metal, and a quasi metal ion.
일 측면에 따르면, 상기 응고용매는, CaCl2, CoCl2, AlCl3, FeCl3, NaCl 및 (NH4)2SO4로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 염을 더 포함하고, 상기 염의 농도는 0.1 M 내지 1 M인 것일 수 있다.According to one aspect, the coagulation solvent further comprises at least one salt selected from the group consisting of CaCl 2 , CoCl 2 , AlCl 3 , FeCl 3 , NaCl and (NH 4 ) 2 SO 4 , M to 1M.
상기 응고용매가 상기 금속의 이온 및 상기 염을 포함함으로써, 상기 액정용액은 더욱 더 용이하게 응고되어 액정섬유로 제조될 수 있다. 상기 염의 농도가 0.1 M 미만이거나, 1 M을 초과할 경우, 액정용액의 응고가 제대로 수행되지 않는 문제점이 발생할 수 있다.By including the metal ions and the salt in the coagulating solvent, the liquid crystal solution can be more easily solidified and made into liquid crystal fibers. If the concentration of the salt is less than 0.1 M or exceeds 1 M, solidification of the liquid crystal solution may not be performed properly.
일 측면에 따르면, 상기 b)단계 이후, 상기 액정섬유를 건조하는 단계; 및 상기 건조된 액정섬유를 환원시키는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다. 바람직한 본 발명에 따른 액정섬유 건조 단계는 60 의 온도의 진공에서 12시간 건조시키는 것이다. 다만, 건조 단계의 온도는 상온에서 100까지 가능하며 건조 시간 역시 6시간에서 48시간까지 가능하다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a liquid crystal display, comprising: drying the liquid crystal fiber after step b); And reducing the dried liquid crystal fiber. Preferably, the drying of the liquid crystal fiber according to the present invention is carried out at a temperature of 60 for 12 hours under vacuum. However, the temperature of the drying stage can be up to 100 at room temperature and the drying time can be from 6 hours to 48 hours.
일 측면에 따르면, 상기 건조된 액정섬유를 환원시키는 단계는, 80 ℃ 내지 200 ℃의 온도에서 아이오딘화수소산을 이용하여 수행되거나, 진공에서 400 ℃ 내지 1500 ℃의 온도에서 열처리 되거나, 400 ℃ 내지 700 ℃의 온도에서 비활성 기체를 이용하여 수행되는 것일 수 있다. 이는, 처음 a) 단계에서 사용되는 액정성 물질에 따라 달라질 수 있으며, 바람직한 본 발명에 따라 상기 a) 단계에서 산화그래핀 분산액을 준비할 경우, 80℃의 온도에서 아이오딘화수소산을 이용하여 상기 산화그래핀 액정섬유를 환원할 수 있다.According to an aspect of the present invention, the step of reducing the dried liquid crystal fiber may be carried out using hydroiodic acid at a temperature of 80 to 200 ° C, a heat treatment at a temperature of 400 to 1500 ° C in a vacuum, Lt; RTI ID = 0.0 > 700 C < / RTI > This may be varied depending on the liquid crystalline material used in the first step a), and in the case of preparing the graphene oxide graphene dispersion in step a) according to the present invention, The oxidized graphene liquid crystal fiber can be reduced.
일 측면에 따르면, 상기 아민족 고분자를 포함하는 용액의 농도는 1 mg/ml 내지 10 mg/ml인 것일 수 있다. 바람직한 아민족 고분자를 포함하는 용액 농도는 1 mg/ml 내지 5 mg/ml인 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 2 mg/ml의 농도를 가질 수 있다.According to one aspect, the concentration of the solution containing the aminopolymeptide may be 1 mg / ml to 10 mg / ml. The concentration of the solution containing the desired aminopolymer may be 1 mg / ml to 5 mg / ml, more preferably 2 mg / ml.
상기 아민족 고분자를 포함하는 용액의 농도가 1 mg/ml 미만이거나, 상기 아민족 고분자를 포함하는 용액의 농도가 10 mg/ml를 초과할 경우,상기 액정섬유 내/외부에 아민족 고분자 중합이 일어나지 않는 문제점이 발생할 수 있다.When the concentration of the solution containing the amine polymer is less than 1 mg / ml, or when the concentration of the solution containing the amine polymer is more than 10 mg / ml, polymerization of the amine polymer in / A problem that does not occur may occur.
일 측면에 따르면, 상기 c) 단계 이후, 열분해 처리단계(S400);를 더 포함하는 것이고, 상기 열분해 처리단계는, 200 ℃ 내지 1500 ℃의 온도에서 수행되는 것일 수 있다.According to an aspect of the present invention, the method further includes a pyrolysis treatment step (S400) after the step c), and the pyrolysis treatment step may be performed at a temperature of 200 ° C to 1500 ° C.
상기 열분해 처리단계를 통해, 상기 아민족 고분자가 접착면을 형성하여, 상기 액정섬유 내/외부에 더욱 더 균일하게 분포될 수 있다.200 ℃ 미만의 온도조건에서 상기 열분해 처리단계가 수행될 경우 열분해가 충분히 수행되지 않아 상기 아민족 고분자가 접착면을 형성하지 못하는 문제점이 발생할 수 있고, 1500 ℃를 초과하는 온도조건에서 상기 열분해 처리단계가 수행될 경우 상기 아민족 고분자의 열분해가 가속되어, 접착성이 감소하는 문제점이 발생할 수 있다.Through the pyrolysis treatment step, the amines may form an adhesive surface and may be more evenly distributed in / outside the liquid crystal fiber. When the pyrolysis step is carried out at a temperature of less than 200 ° C, pyrolysis And the thermal decomposition of the amine polymer is accelerated when the thermal decomposition treatment step is carried out at a temperature condition exceeding 1500 ° C, May be reduced.
이하, 실시예 및 비교예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.
실시예Example
그래핀 액정섬유의 제조:Preparation of graphene liquid crystal fibers:
흑연 [Sigma-Aldrich, USA]을 강산처리하는 휴머스 방법에 의해 제조된 산화그래핀을 12mg/ml 만큼 3차 증류수에 분산시켜 액정성을 가지는 산화그래핀 분산액을 형성하였다. 상기 분산액을 습식방사 공정을 통해 물과 에탄올이 3:1 부피 비율로 섞인 용매 내에서 섬유 형태로 응고시켰다. 제조된 그래핀 산화물 액정섬유를 60의 온도의 진공에서 12시간 건조시킨 후, 80의 아이오딘화수소산에서 환원시켰다. The graphite [Sigma-Aldrich, USA] was dispersed in tertiary distilled water at a concentration of 12 mg / ml to produce graphene oxide graphene dispersion having a liquid crystalline property. The dispersion was coagulated in the form of fibers in a solvent mixture of water and ethanol in a 3: 1 volume ratio via a wet spinning process. The prepared graphene oxide liquid crystal fiber was dried for 12 hours under a vacuum at a temperature of 60 DEG C and then reduced with 80 Iodine Hydrogen Acid.
복합 그래핀 액정섬유의 제조:Preparation of composite graphene liquid crystal fibers:
트리스(히드록시메틸)아미노메테인 [Sigma-Aldrich, USA]에 2mg/ml의 비율로 도파민 [Sigma-Aldrich, USA]이 분산된 용액 내부에서 상기 그래핀 액정섬유를 중합 및 결합하였다. 복합화된 그래핀 액정섬유를 1050의 고온 수소 분위기에서 열분해 시킨 후, 세척 및 건조시켰다. 이러한 과정을 통해 그래핀 액정섬유를 복합화된 그래핀 액정섬유로 제조하였다.The graphene liquid crystal fibers were polymerized and bound in a solution in which dopamine [Sigma-Aldrich, USA] was dispersed at a rate of 2 mg / ml in tris (hydroxymethyl) aminomethane [Sigma-Aldrich, USA]. The composite graphene liquid crystal fibers were pyrolyzed in a high temperature hydrogen atmosphere of 1050, then washed and dried. Through this process, the graphene liquid crystal fiber was formed into a composite graphene liquid crystal fiber.
비교예Comparative Example
그래핀 액정섬유의 제조:Preparation of graphene liquid crystal fibers:
흑연 [Sigma-Aldrich, USA]을 강산처리하는 휴머스 방법에 의해 제조된 산화그래핀을 12mg/ml 만큼 3차 증류수에 분산시켜 액정성을 가지는 산화그래핀 분산액을 형성하였다. 상기 분산액을 습식방사 공정을 통해 물과 에탄올이 3:1 부피 비율로 섞인 용매 내에서 섬유 형태로 응고시켰다. 제조된 그래핀 산화물 액정섬유를 60의 온도의 진공에서 12시간 건조시킨 후, 80의 아이오딘화수소산에서 환원시켰다. The graphite [Sigma-Aldrich, USA] was dispersed in tertiary distilled water at a concentration of 12 mg / ml to produce graphene oxide graphene dispersion having a liquid crystalline property. The dispersion was coagulated in the form of fibers in a solvent mixture of water and ethanol in a 3: 1 volume ratio via a wet spinning process. The prepared graphene oxide liquid crystal fiber was dried for 12 hours under a vacuum at a temperature of 60 DEG C and then reduced with 80 Iodine Hydrogen Acid.
도 3은 본 발명의 실시예를 통해 제조된 복합 그래핀 액정섬유의 XPS 그래프이다.FIG. 3 is an XPS graph of a composite graphene liquid crystal fiber produced through an embodiment of the present invention. FIG.
더욱 자세하게, 실시예를 통해 제조된 복합 그래핀 액정섬유를 실리콘 기판 위에 올려 FT-IR 및 XPS 분석을 통해 화학적 조성을 분석하였다. 도 3을 참조하면, 실시예를 통해 제조된 복합 그래핀 액정섬유 표면 및 내부에는 시작 물질인 그래핀 액정섬유에는 존재하지 않는 벤젠고리와 아미드 내의 질소가 존재하는 것을 확인하였으며, 이는 그래핀 섬유가 성공적으로 복합화되었다는 것을 의미한다.More specifically, the composite graphene liquid crystal fibers prepared through the examples were placed on a silicon substrate, and their chemical compositions were analyzed by FT-IR and XPS analysis. Referring to FIG. 3, it was confirmed that the benzene ring and amide nitrogen not present in the graphene liquid crystal fiber as the starting material existed on the surface and inside of the composite graphene liquid crystal fiber prepared through the examples, It means that they have been successfully combined.
도 4는 본 발명의 비교예 및 실시예를 통해 제조된 그래핀 액정섬유의 기계적 강도를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the mechanical strengths of the graphene liquid crystal fibers produced through the comparative examples and examples of the present invention.
더욱 상세하게, 도 4 (a)는 비교예 및 실시예에서 제조된 그래핀 액정섬유의 인장강도(Tensile Strength)를 나타낸 그래프이고, 도 4 (b)는 비교예 및 실시예에서 제조된 그래핀 액정섬유의 영률(Young's modulus)을 나타낸 그래프이다.4 (a) is a graph showing the tensile strength of the graphene liquid crystal fibers produced in Comparative Examples and Examples, and Fig. 4 (b) is a graph showing tensile strength of the graphene liquid crystal fibers prepared in Comparative Examples and Examples, And the Young's modulus of the liquid crystal fiber.
도 4를 참조하면, 그래핀 섬유는 폴리도파민으로 복합화 된 이후 인장강도와 영률이 각각 23.4 %, 55.6 % 증가된 것을 알 수 있으며, 이를 통해 아민족 고분자가 복합화되지 않은 아민족 고분자-프리 `액정섬유(비교예)에 비해, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 액정섬유는 향상된 기계적 물성을 가지는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, tensile strength and Young's modulus of the graphene fibers were increased by 23.4% and 55.6%, respectively, after being compounded with polydodamine. As a result, it was found that the amine- Compared with the fiber (comparative example), it can be seen that the composite liquid crystal fiber according to one embodiment of the present invention has improved mechanical properties.
따라서, 본 발명에 따라 제조된 복합 액정섬유는, 기존의 케볼라 섬유나 탄소섬유보다 제조가 용이하면서도, 높은 기계적 물성을 가진다. 또한, 본 발명에 따라 제조된 복합 액정섬유는 구조재료, 웨어러블 디바이스, 기체 센서, 고용량 수퍼캐패시터 등에서의 섬유형태 응용소자로서 응용이 가능하다.Therefore, the composite liquid crystal fiber produced according to the present invention has higher mechanical properties than conventional kebola fibers and carbon fibers, while being easy to manufacture. Further, the composite liquid crystal fiber produced according to the present invention can be applied as a fiber type application device in a structural material, a wearable device, a gas sensor, a high capacity super capacitor, and the like.
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. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.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. Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
100: 액정섬유
200: 아민족 고분자100: liquid crystal fiber
200: A Ethnic Polymer
Claims (18)
상기 액정섬유의 표면 및 내부, 이 둘 모두에 결합되는 아민족 고분자를 포함하고,
상기 액정섬유는, 그래핀 액정섬유, 그래핀 나노플레이트렛 액정섬유, CNT 액정섬유, 그래핀 리본 액정섬유, 고분자로 기능기화된 그래핀 액정섬유, 질화붕소 액정섬유 및 이황화몰디브덴(MoS2) 액정섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것이고,
상기 아민족 고분자는, 카테콜 아민계 고분자, 페네틸 아민계 고분자 또는 이 둘을 포함하는 것인,
복합 액정섬유.
Liquid crystal fibers; And
And an amine polymer bonded to both the surface and the interior of the liquid crystal fiber,
The liquid crystal fiber may be at least one selected from the group consisting of graphene liquid crystal fiber, graphene nanoflot liquid crystal fiber, CNT liquid crystal fiber, graphene ribbon liquid crystal fiber, graphene liquid crystal fiber functionalized with a polymer, boron nitride liquid crystal fiber and molybdenum disulfide (MoS 2 ) And at least one selected from the group consisting of liquid crystal fibers,
Wherein the aminic polymer comprises a catecholamine-based polymer, a phenethylamine-based polymer, or both.
Composite liquid crystal fiber.
상기 아민족 고분자는 폴리도파민, 페네틸 아민, 페네틸아민-카테콜 및 에피네프린으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인,
복합 액정섬유.
The method according to claim 1,
Wherein the aminopolymer comprises at least one member selected from the group consisting of polydodamine, phenethylamine, phenethylamine-catechol, and epinephrine.
Composite liquid crystal fiber.
상기 복합 액정섬유는,
아민족 고분자-프리 액정섬유에 비해 10 % 내지 400 % 향상된 인장강도를 갖는 것인,
복합 액정섬유.
The method according to claim 1,
In the composite liquid crystal fiber,
Which has an improved tensile strength by 10% to 400% as compared to an amorphous polymer-free liquid crystal fiber.
Composite liquid crystal fiber.
상기 복합 액정섬유는,
100 MPa 내지 1000 MPa의 인장강도를 갖는 것인,
복합 액정섬유.
The method according to claim 1,
In the composite liquid crystal fiber,
And a tensile strength of from 100 MPa to 1000 MPa.
Composite liquid crystal fiber.
상기 복합 액정섬유는,
아민족 고분자-프리 액정섬유에 비해 10 % 내지 270 % 향상된 영률(young's modulus)을 갖는 것인,
복합 액정섬유.
The method according to claim 1,
In the composite liquid crystal fiber,
And having a young's modulus of 10% -270% higher than that of an ethnic polymer-free liquid crystal fiber.
Composite liquid crystal fiber.
상기 복합 액정섬유는,
10 GPa 내지 40 GPa의 영률을 갖는 것인,
복합 액정섬유.
The method according to claim 1,
In the composite liquid crystal fiber,
And a Young's modulus of 10 GPa to 40 GPa.
Composite liquid crystal fiber.
b) 상기 분산액을 이용하여 액정섬유를 제조하는 단계; 및
c) 아민족 고분자를 포함하는 용액에서 상기 액정섬유를 중합 및 결합하는 단계; 를 포함하는,
제1항의 복합 액정섬유 제조방법.
a) preparing a liquid crystal dispersion in which a liquid crystalline substance is dispersed in a polar solvent;
b) preparing a liquid crystal fiber using the dispersion; And
c) polymerizing and bonding the liquid crystal fibers in a solution containing an amine polymer; / RTI >
A method for producing a composite liquid crystal fiber according to claim 1.
상기 액정성 물질은,
그래핀, 그래핀 나노플레이트렛, CNT, 그래핀 리본, 고분자로 기능기화된 그래핀, 질화붕소 및 이황화몰디브덴(MoS2)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인,
복합 액정섬유 제조방법.
10. The method of claim 9,
The liquid crystalline material may include,
Wherein the at least one layer comprises at least one selected from the group consisting of graphene, graphene nanoflurry, CNT, graphene ribbon, graphene functionalized with a polymer, boron nitride, and molybdenum disulfide (MoS 2 )
(Method for manufacturing composite liquid crystal fiber).
상기 극성용매는,
NMP, DMF, 에틸렌글리콜, 증류수, 에탄올, 메탄올, IPA 및 아세톤으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 유기용매, 클로로설폰산, 황, 염산 및 아세트산으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 산용매 또는 이들의 혼합을 포함하는 것인,
복합 액정섬유 제조방법.
10. The method of claim 9,
The polar solvent includes,
At least one organic solvent selected from the group consisting of NMP, DMF, ethylene glycol, distilled water, ethanol, methanol, IPA and acetone, at least one acid solvent selected from the group consisting of chlorosulfonic acid, sulfur, hydrochloric acid and acetic acid, ≪ / RTI >
(Method for manufacturing composite liquid crystal fiber).
상기 b)단계는,
습식방사 방식을 통해 응고용매 내에서 상기 액정 분산액을 섬유형태로 응고시켜 액정섬유를 제조하는 것이고,
상기 응고용매는, 물, 알콜 용매 및 에틸아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것인,
복합 액정섬유 제조방법.
10. The method of claim 9,
The step b)
The liquid crystal dispersion is solidified into a fiber form in a coagulation solvent through a wet spinning method to produce a liquid crystal fiber,
Wherein the coagulation solvent comprises at least one selected from the group consisting of water, an alcohol solvent and ethyl acetate.
(Method for manufacturing composite liquid crystal fiber).
상기 응고용매는, 알칼리 금속의 이온, 알칼리 토금속의 이온, 전이금속의 이온, 전이후 금속의 이온 및 준금속의 이온으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 더 포함하는 것인,
복합 액정섬유 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the coagulating solvent further comprises at least one selected from the group consisting of alkali metal ions, alkaline earth metal ions, transition metal ions,
(Method for manufacturing composite liquid crystal fiber).
상기 응고용매는, CaCl2, CoCl2, AlCl3, FeCl3, NaCl 및 (NH4)2SO4로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 염을 더 포함하고,
상기 염의 농도는 0.1 M 내지 1 M인 것인,
복합 액정섬유 제조방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the coagulating solvent further comprises at least one salt selected from the group consisting of CaCl 2 , CoCl 2 , AlCl 3 , FeCl 3 , NaCl and (NH 4 ) 2 SO 4 ,
Wherein the concentration of the salt is from 0.1 M to 1 M,
(Method for manufacturing composite liquid crystal fiber).
상기 b)단계 이후,
상기 액정섬유를 건조하는 단계; 및
상기 건조된 액정섬유를 환원시키는 단계;를 더 포함하는 것인,
복합 액정섬유 제조방법.
10. The method of claim 9,
After step b)
Drying the liquid crystal fiber; And
And reducing the dried liquid crystal fiber.
(Method for manufacturing composite liquid crystal fiber).
상기 건조된 액정섬유를 환원시키는 단계는,
80 ℃ 내지 200 ℃의 온도에서 아이오딘화수소산을 이용하여 수행되거나,
진공에서 400 ℃ 내지 1500 ℃의 온도에서 열처리 되거나,
400 ℃ 내지 700 ℃의 온도에서 비활성 기체를 이용하여 수행되는 것인,
복합 액정섬유 제조방법.
16. The method of claim 15,
The step of reducing the dried liquid crystal fiber comprises:
Is carried out using hydroiodic acid at a temperature of 80 ° C to 200 ° C,
Treated in a vacuum at a temperature of 400 ° C to 1500 ° C,
Lt; RTI ID = 0.0 > 400 C < / RTI > to 700 C,
(Method for manufacturing composite liquid crystal fiber).
상기 아민족 고분자를 포함하는 용액의 농도는 1 mg/ml 내지 10 mg/ml인 것인,
복합 액정섬유 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the concentration of the solution containing the aminopolymeptide is from 1 mg / ml to 10 mg / ml.
(Method for manufacturing composite liquid crystal fiber).
상기 c) 단계 이후,
열분해 처리단계;를 더 포함하는 것이고,
상기 열분해 처리단계는, 200 ℃ 내지 1500 ℃의 온도에서 수행되는 것인,
복합 액정섬유 제조방법.
10. The method of claim 9,
After step c)
And a pyrolysis treatment step,
Wherein the pyrolysis treatment step is carried out at a temperature of from 200 캜 to 1500 캜.
(Method for manufacturing composite liquid crystal fiber).
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101489727B1 (en) | 2013-11-19 | 2015-02-06 | 한국기계연구원 | Method for manufacturing magnetic fiber using catechol polymer |
-
2017
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101489727B1 (en) | 2013-11-19 | 2015-02-06 | 한국기계연구원 | Method for manufacturing magnetic fiber using catechol polymer |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| AMERICAN CHEMICAL SOCIETY(2014) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200069810A (en) * | 2018-12-07 | 2020-06-17 | 한국과학기술원 | polymer-graphene liquid crystal fiber and a carbon fiber produced by the same and method for manufacturing the sames |
| KR102148359B1 (en) * | 2018-12-07 | 2020-10-14 | 한국과학기술원 | polymer-graphene liquid crystal fiber and a carbon fiber produced by the same and method for manufacturing the sames |
| US11390966B2 (en) | 2018-12-07 | 2022-07-19 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | Polymer-graphene liquid crystal fiber and a carbon fiber produced by the same and method for manufacturing the same |
| CN111763338A (en) * | 2019-03-14 | 2020-10-13 | 北京大学 | Infrared light driven liquid crystal polymer film vibrator, preparation method thereof and device comprising vibrator |
| CN111763338B (en) * | 2019-03-14 | 2021-10-26 | 北京大学 | Infrared light driven liquid crystal polymer film vibrator, preparation method thereof and device comprising vibrator |
| KR20200117903A (en) * | 2019-04-03 | 2020-10-14 | 한국과학기술원 | Graphene based fiber and method of manufacturing the same |
| KR102346871B1 (en) * | 2019-04-03 | 2022-01-06 | 한국과학기술원 | Graphene based fiber and method of manufacturing the same |
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