KR102374128B1 - Carbon nanotube fiber and preparation method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄소나노튜브 섬유 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면, CNT 섬유의 인장강도와 CNT 섬유를 구성하는 CNT 간 거리와의 관계를 이해함으로써 적용 목적에 맞는 안정적인 강도의 CNT 섬유를 제공할 수 있다.The present invention relates to carbon nanotube fibers and a method for manufacturing the same. According to the present invention, by understanding the relationship between the tensile strength of CNT fibers and the distance between CNTs constituting the CNT fibers, CNT fibers of stable strength suitable for the purpose of application can be produced. can provide
Description
본 발명은 탄소나노튜브 섬유 및 그 제조방법에 관한 것으로, 탄소나노튜브(CNT) 섬유를 구성하는 CNT 간의 거리를 조절하여 원하는 인장강도를 가지는 CNT 섬유를 제조할 수 있는 방법을 제공한다.The present invention relates to a carbon nanotube fiber and a method for manufacturing the same, and provides a method for producing a CNT fiber having a desired tensile strength by controlling the distance between CNTs constituting the carbon nanotube (CNT) fiber.
탄소동소체의 한 종류인 탄소나노튜브(Carbon Nanotube, CNT)는 직경이 수 내지 수십 nm이며, 길이가 수백 ㎛에서 수 mm인 물질로 우수한 열적, 전기적, 물리적 성질과 높은 종횡비 때문에 다양한 분야에서 연구가 진행되어왔다. 이러한 탄소나노튜브의 고유한 특성은 탄소의 sp2 결합에서 기인하며, 철보다 강하고, 알루미늄보다 가벼우며, 금속에 준하는 전기전도성을 나타낸다. 탄소나노튜브의 종류는 크게 나노튜브의 벽수에 따라서 단일벽 탄소나노튜브(Single-Wall Carbon Nanotube, SWNT), 이중벽 탄소나노튜브(Double-Wall Carbon Nanotube,DWNT), 다중벽 탄소나노튜브(Multi-Wall Carbon Nanotube, MWNT)로 구분할 수 있으며, 비대칭성/말린 각도(chirality)에 따라서 지그재그(zigzag), 암체어(armchair), 키랄(chiral) 구조로 나뉜다.Carbon nanotube (CNT), a type of carbon allotrope, is a material with a diameter of several to several tens of nm and a length of several hundred μm to several mm. has been going on The intrinsic properties of these carbon nanotubes originate from the sp2 bond of carbon, and are stronger than iron, lighter than aluminum, and have electrical conductivity comparable to that of metals. The types of carbon nanotubes largely depend on the number of walls of the nanotubes: Single-Wall Carbon Nanotubes (SWNT), Double-Wall Carbon Nanotubes (DWNT), and Multi-Wall Carbon Nanotubes (Multi-Wall Carbon Nanotubes). Wall Carbon Nanotube, MWNT), and is divided into zigzag, armchair, and chiral structures according to asymmetry/chirality.
현재까지 대부분의 연구는 분말형태의 탄소나노튜브를 분산시켜 복합재료의 강화제로 사용하거나 분산용액을 이용한 투명전도성 필름을 제조하는 방향으로 많이 진행되었으며, 몇몇 분야에서는 이미 상업화에 이르렀다. 하지만 복합재료와 투명전도성 필름에 탄소나노튜브를 이용하기 위해서는 탄소나노튜브의 분산이 중요한데 탄소나노튜브의 강한 반데르발스힘(van der Waals force)에 의한 응집력 때문에 이들을 고농도로 분산시키고 분산성을 유지하는 것은 쉽지 않은 일이다. 또한, 탄소나노튜브가 강화재로 사용된 복합재료의 경우에는 탄소나노튜브의 우수한 성질을 충분히 발현하기가 힘들다는 단점이 있다. 구체적으로, 탄소나노튜브(CNT) 자체의 기계적 강도, 특히 인장강도의 경우 예를 들어, 100GPa 이상으로 매우 뛰어나지만 합성된 CNT의 경우 길이가 짧은 단 섬유로서 응용에 제약을 받고 있는 실정이다.Until now, most researches have been conducted in the direction of dispersing carbon nanotubes in powder form and using them as reinforcing agents for composite materials or manufacturing transparent conductive films using dispersion solutions, and commercialization has already been reached in some fields. However, in order to use carbon nanotubes in composite materials and transparent conductive films, dispersion of carbon nanotubes is important. Because of the cohesive force caused by the strong van der Waals force of carbon nanotubes, they are dispersed at a high concentration and dispersibility is maintained. It's not easy to do. In addition, in the case of a composite material in which carbon nanotubes are used as reinforcing materials, there is a disadvantage in that it is difficult to sufficiently express excellent properties of carbon nanotubes. Specifically, the mechanical strength of the carbon nanotubes (CNT) itself, particularly the tensile strength, is very excellent, for example, 100 GPa or more, but in the case of the synthesized CNT, the application is limited as a short fiber with a short length.
이러한 문제점들을 해결하기 위하여 종래에는 단 섬유인 CNT를 연결하여 장 섬유 CNT 집합체를 형성시키는 방법이 연구되고 있다.In order to solve these problems, conventionally, a method for forming a long-fiber CNT aggregate by connecting short-fiber CNTs has been studied.
그러나, CNT의 길이, 직경, CNT 간 결합력, 내부 다공성(porosity) 등의 많은 변수가 CNT 집합체로 구성되는 섬유의 강도에 영향을 미치는 요소로 존재하므로 CNT 섬유의 강도, 특히 인장강도를 향상시키기 위해서는 이와 같은 여러가지 요소를 고려하여야 한다.However, since many variables such as length, diameter, bonding force between CNTs, and internal porosity of CNTs exist as factors affecting the strength of fibers composed of CNT aggregates, in order to improve the strength of CNT fibers, especially tensile strength, Several factors such as these should be considered.
그러므로, CNT 섬유의 인장강도와 이에 영향을 미치는 요소들 간의 관계를 이해하고 이를 이용하여 CNT 섬유를 제조하는 방법에 적용하기 위한 연구가 필요하다.Therefore, it is necessary to understand the relationship between the tensile strength of CNT fibers and the factors that affect them and to apply them to a method for manufacturing CNT fibers using the same.
본 발명은 탄소나노튜브(CNT) 섬유를 구성하고 있는 두 CNT 간 평균 거리와 CNT 섬유의 인장강도와의 관계를 이해하고, 이를 이용하여 원하는 인장강도를 가지는 CNT 섬유를 제조하는 방법 및 이에 따라 제조되는 CNT 섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention understands the relationship between the average distance between two CNTs constituting a carbon nanotube (CNT) fiber and the tensile strength of the CNT fiber, and a method for manufacturing a CNT fiber having a desired tensile strength using this method and manufacturing according to this An object of the present invention is to provide a CNT fiber.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은In order to solve the above problems, the present invention
탄소나노튜브(CNT) 섬유를 구성하는 두 CNT 사이의 평균 거리(s)가 수학식 1에 따라 계산되고,The average distance (s) between the two CNTs constituting the carbon nanotube (CNT) fiber is calculated according to Equation 1,
상기 두 CNT 사이의 평균 거리(s)가 0.05 nm 이상 내지 1.4 nm 미만인 탄소나노튜브 섬유를 제공한다:Provided is a carbon nanotube fiber having an average distance (s) between the two CNTs of 0.05 nm or more to less than 1.4 nm:
[수학식 1][Equation 1]
s=diw-0.34(k1+k2-2)s=d iw -0.34 (k 1 +k 2 -2)
상기 수학식 1에서,In Equation 1 above,
s는 두 CNT 사이의 거리(nm)이고,s is the distance (nm) between the two CNTs,
diw는 두 CNT의 최내벽과 최내벽 사이의 거리(nm)이고,d iw is the distance (nm) between the innermost and innermost walls of two CNTs,
k1 및 k2는 두 CNT 각각의 벽 수이다.k 1 and k 2 are the number of walls of each of the two CNTs.
일구현예에 따르면, 상기 두 CNT 사이의 거리(s)와 인장강도(y)가 수학식 2의 관계를 만족할 수 있다.According to one embodiment, the distance (s) and the tensile strength (y) between the two CNTs may satisfy the relationship of Equation (2).
[수학식 2][Equation 2]
-889.62s+750 ≤ y ≤ -889.62s+950.-889.62s+750 ≤ y ≤ -889.62s+950.
본 발명은 또한, NMP(N-methyl-2-pyrrolidone) 및 CSA(chlorosulfonic acid)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 용액에 탄소나노튜브 섬유를 침지시키는 단계 및 침지시킨 탄소나노튜브 섬유를 가열 건조시키는 단계를 포함하는 탄소나노튜브 섬유 제조 방법을 제공한다.The present invention also includes the steps of immersing carbon nanotube fibers in one or more solutions selected from the group consisting of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and chlorosulfonic acid (CSA) and heating and drying the immersed carbon nanotube fibers. It provides a carbon nanotube fiber manufacturing method comprising the steps.
또한 일구현예에 따르면, 상기 가열 건조시키는 단계는 120 내지 200℃에서 이루어질 수 있다.In addition, according to one embodiment, the heating and drying step may be made at 120 to 200 ℃.
일구현예에 따르면, 상기 침지시키는 단계는 CNT 섬유를 순차적으로 CSA(chlorosulfonic acid) 용액에 침지시킨 후 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone) 용액에 침지시키는 것일 수 있다.According to one embodiment, the immersing step may be immersing the CNT fibers sequentially in a chlorosulfonic acid (CSA) solution and then immersing the CNT fibers in an N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solution.
또한 일구현예에 따르면, 상기에서 CNT 섬유를 CSA(chlorosulfonic acid) 용액에 침지시킨 후, NMP(N-methyl-2-pyrrolidone) 용액에 침지시키기 전에 연신하는 단계를 더 포함할 수 있다.Also, according to one embodiment, after immersing the CNT fibers in a CSA (chlorosulfonic acid) solution, stretching before immersing the CNT fibers in an N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solution may be further included.
또한, 상기 연신하는 단계는 CNT 섬유를 5 내지 30% 연신하는 것일 수 있다.In addition, the stretching step may be to draw 5 to 30% of the CNT fiber.
일구현예에 따르면, 상기 침지 전 CNT 섬유는 촉매 전구체, 촉매 활성제, 탄소원 및 이송가스를 가열로가 구비된 반응관 내로 투입시키는 단계 및According to one embodiment, the CNT fiber before the immersion is a catalyst precursor, a catalyst activator, a carbon source and a transport gas into a reaction tube equipped with a heating furnace and
반응관 하단의 배출구로 배출되는 탄소나노튜브(CNT) 섬유를 권취수단으로 회수하는 단계를 포함하는 방법으로 제조될 수 있다.It can be prepared by a method comprising the step of recovering carbon nanotube (CNT) fibers discharged to the outlet at the bottom of the reaction tube by a winding means.
일구현예에 따르면, 상기 반응관 내의 온도는 500 내지 2,000℃일 수 있다.According to one embodiment, the temperature in the reaction tube may be 500 to 2,000 ℃.
일구현예에 따르면, 상기 촉매 활성제는 황 원소, 황 함유 화합물 및 이들의 조합으로부터 선택되는 것일 수 있고, 황 함유 화합물은 메틸티올, 메틸에틸술피드, 디메틸티오케톤, 페닐티올, 디페닐술피드, 피리딘, 퀴놀린, 벤조티오펜, 티오펜 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다.According to one embodiment, the catalyst activator may be selected from elemental sulfur, a sulfur-containing compound, and combinations thereof, and the sulfur-containing compound is methylthiol, methylethylsulfide, dimethylthioketone, phenylthiol, and diphenylsulfide. , pyridine, quinoline, benzothiophene, thiophene, and combinations thereof.
일구현예에 따르면, 상기 이송가스는 탄화수소계열 가스, 불활성 가스 및 환원가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the transport gas may include one or more selected from the group consisting of a hydrocarbon-based gas, an inert gas, and a reducing gas.
본 발명의 기타 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.The details of other embodiments of the invention are included in the detailed description below.
본 발명의 방법에 따르면, CNT 섬유의 인장강도에 영향을 미치는 요소들을 이해함으로써 이를 이용하여 원하는 인장강도를 가지는 CNT 섬유를 제조할 수 있다. 안정적인 강도의 CNT 섬유는 다기능 복합재료의 강화재, 안정적이고 반복적인 피에조 저항 효과를 이용한 변형 및 손상 감지기, 고전도를 이용한 송전선, 높은 비표면적, 우수한 기계적 특성 및 전기전도도를 이용한 전기화학적 기기, 예를 들어 생체물질 감지를 위한 마이크로 전극재료, 슈퍼커패시터(supercapacitor) 및 액추에이터(actuator) 등 다양한 분야에 유용하게 적용할 수 있다.According to the method of the present invention, by understanding the factors affecting the tensile strength of CNT fibers, CNT fibers having a desired tensile strength can be manufactured using them. CNT fibers with stable strength are used as reinforcements of multi-functional composite materials, strain and damage detectors using stable and repetitive piezo-resistance effects, transmission lines using high conductivity, electrochemical devices using high specific surface area, excellent mechanical properties and electrical conductivity, e.g. For example, it can be usefully applied to various fields such as micro-electrode materials for sensing biomaterials, supercapacitors and actuators.
도 1은 탄소나노튜브(CNT) 섬유를 구성하고 있는 두 CNT 간의 거리를 수학식 1에 따라 계산하는 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 비교예 1에 따른 CNT 섬유의 단면을 투과전자현미경(TEM)으로 관찰한 사진이다.
도 3은 실시예 3에 따른 CNT 섬유의 단면을 투과전자현미경(TEM)으로 관찰한 사진이다.
도 4는 실시예에 따른 CNT 섬유의 CNT 간 거리 대비 인장강도의 변화를 나타내는 그래프이다.1 is a schematic diagram for explaining a method of calculating a distance between two CNTs constituting a carbon nanotube (CNT) fiber according to Equation 1;
2 is a photograph of a cross-section of a CNT fiber according to Comparative Example 1 observed with a transmission electron microscope (TEM).
3 is a photograph of a cross-section of a CNT fiber according to Example 3 observed with a transmission electron microscope (TEM).
4 is a graph showing the change in tensile strength compared to the distance between CNTs of CNT fibers according to the embodiment.
이하에서는, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시양태를 가질 수 있는 바, 특정 실시양태를 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환식, 균등식 내지 대체식을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.As the invention is capable of various modifications and of several embodiments, certain embodiments are illustrated in the drawings and are set forth in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all conversion expressions, equivalent expressions, and substitution expressions included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 명세서에서 "탄소나노튜브 섬유"라는 용어는 탄소나노튜브가 섬유 형태로 성장되어 형성되거나 복수개의 탄소나노튜브가 섬유 형태로 융합되어 형성된 것을 모두 지칭한다.In the present specification, the term "carbon nanotube fiber" refers to both carbon nanotubes grown and formed in the form of fibers or formed by fusion of a plurality of carbon nanotubes in the form of fibers.
본 명세서에 사용된 용어 "주입"은 본 명세서 내에 "유입, 투입"과 함께 혼용하여 기재될 수 있으며, 액체, 기체 또는 열 등을 필요한 곳으로 흘러 들여보내거나 넣는 것을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.As used herein, the term “injection” may be used interchangeably with “inflow, input” within this specification, and it can be understood to mean flowing or putting liquid, gas, or heat into a necessary place. .
본 명세서에서 특별한 언급이 없는 이상 "내지"는 해당 수치를 포함한다. 예를 들어, "1 내지 2"라는 표현은 1, 2 및 1과 2 사이의 수치를 모두 포함하는 것을 의미한다.Unless otherwise specified in the present specification, "to" includes the corresponding numerical value. For example, the expression “1 to 2” is meant to include all numbers between 1 and 2 and between 1 and 2.
이하, 본 발명의 구현예에 따른 탄소나노튜브 섬유 및 그 제조방법에 대하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, a carbon nanotube fiber and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.
본 발명은 탄소나노튜브(CNT) 섬유의 인장강도와 이에 영향을 미치는 변수, 특히 CNT 사이의 거리와의 관계를 이해함으로써 CNT 섬유의 상대적인 인장강도를 확인할 수 있고, 적용 목적에 맞는 안정적인 범위의 인장강도를 가지는 CNT 섬유를 제공할 수 있다.The present invention can confirm the relative tensile strength of CNT fibers by understanding the relationship between the tensile strength of carbon nanotube (CNT) fibers and the variables affecting it, particularly the distance between CNTs, and a stable range of tensile strength suitable for the purpose of application. It is possible to provide CNT fibers having strength.
본 발명은 the present invention
탄소나노튜브(CNT) 섬유를 구성하는 두 CNT 사이의 평균 거리(s)가 수학식 1에 따라 계산되고,The average distance (s) between the two CNTs constituting the carbon nanotube (CNT) fiber is calculated according to Equation 1,
상기 두 CNT 사이의 평균 거리(s)가 0.05 nm 이상 내지 1.4 nm 미만인 탄소나노튜브 섬유를 제공한다:Provided is a carbon nanotube fiber having an average distance (s) between the two CNTs of 0.05 nm or more to less than 1.4 nm:
[수학식 1][Equation 1]
s=diw-0.34(k1+k2-2)s=d iw -0.34 (k 1 +k 2 -2)
상기 수학식 1에서,In Equation 1 above,
s는 두 CNT 사이의 거리(nm)이고,s is the distance (nm) between the two CNTs,
diw는 두 CNT의 최내벽과 최내벽 사이의 거리(nm)이고,d iw is the distance (nm) between the innermost and innermost walls of two CNTs,
k1 및 k2는 두 CNT 각각의 벽 수이다.k 1 and k 2 are the number of walls of each of the two CNTs.
상기 수학식 1에서, 두 CNT는 인접한 CNT를 의미한다.In Equation 1, two CNTs mean adjacent CNTs.
바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 CNT 섬유는 두 CNT 사이의 거리(s)와 인장강도(y)가 수학식 2의 관계를 만족할 수 있다.According to a preferred embodiment, in the CNT fiber according to the present invention, the distance (s) and the tensile strength (y) between the two CNTs may satisfy the relationship of Equation (2).
[수학식 2][Equation 2]
-889.62s+750 ≤ y ≤ -889.62s+950.-889.62s+750 ≤ y ≤ -889.62s+950.
도 1은 예시로서 탄소나노튜브(CNT) 섬유를 구성하고 있는 두 CNT를 나타내는 모식도이며, 이를 참고하면 상기 수학식 1을 더욱 잘 이해할 수 있을 것이다. 구체적으로 예를 들어, 도 1에서 두 다중벽 CNT 각각의 벽 수가 4개씩이고, 각각의 CNT 사이 가장 안 쪽 내벽(최내벽)의 거리(diw)가 10nm라고 한다면, 두 CNT 사이의 거리(s)는 10nm-0.34(4+4-2)=7.96nm로 계산된다.1 is a schematic diagram showing two CNTs constituting a carbon nanotube (CNT) fiber as an example, and Equation 1 will be better understood with reference to this. Specifically, for example, if the number of walls of each of the two multi-walled CNTs is 4 in FIG. 1, and the distance (d iw ) of the innermost inner wall (innermost wall) between each CNT is 10 nm, the distance between the two CNTs ( s) is calculated as 10nm-0.34(4+4-2)=7.96nm.
도 1의 dc는 두 CNT의 중심 간 거리를 나타낸다. 본 발명에서, CNT 간 거리를 dc로 하지 않고 diw로 하는 이유는 CNT 사이의 거리가 가까워질수록 CNT의 단면 형태의 변형이 일어나 dc 보다 diw의 측정이 상대적으로 정확해지기 때문이다.1 d c shows the distance between the centers of two CNTs. In the present invention, the reason why the distance between CNTs is set to d iw rather than dc is because the cross-sectional shape of the CNTs is deformed as the distance between CNTs gets closer, so that the measurement of d iw becomes relatively more accurate than d c .
일구현예에 따르면, CNT 섬유는 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone) 및 CSA(chlorosulfonic acid)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 용액에 탄소나노튜브 섬유를 침지시키는 단계 및 침지시킨 탄소나노튜브 섬유를 가열 건조시키는 단계를 거칠 수 있다. 종래에는 탄소나노튜브(CNT)의 분산성을 향상시키기 위하여 분산액, 강산 등을 사용하는데, 본원 발명에서는 탄소나노튜브 섬유에 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone), CSA(chlorosulfonic acid) 또는 이들의 조합을 사용함으로써 CNT 섬유를 구성하는 CNT들의 거리를 더 가깝게 할 수 있다.According to one embodiment, the CNT fibers are immersed in one or more solutions selected from the group consisting of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and chlorosulfonic acid (CSA), and the immersed carbon nanotube fibers may be subjected to a step of heating and drying the Conventionally, a dispersion, strong acid, etc. are used to improve the dispersibility of carbon nanotubes (CNT). In the present invention, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), chlorosulfonic acid (CSA) or their By using a combination, the distance of the CNTs constituting the CNT fiber can be made closer.
또한, 일구현예에 따르면, CNT 섬유를 CSA(chlorosulfonic acid) 및 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone) 용액에 순차적으로 침지시킬 수 있다. 이러한 경우, CSA가 NMP를 CNT 사이로 더 잘 스며들 수 있도록 침투력을 향상시키고, NMP 용액 증발 시 CNT 간 평균 거리를 감소시킴으로써 CNT 섬유의 인장강도를 더욱 향상시킬 수 있다.In addition, according to one embodiment, CNT fibers can be sequentially immersed in CSA (chlorosulfonic acid) and NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) solution. In this case, it is possible to further improve the tensile strength of CNT fibers by improving the penetrating power so that CSA can better permeate the NMP between the CNTs, and by reducing the average distance between the CNTs when the NMP solution is evaporated.
일구현예에 따르면, 상기 가열 건조시키는 단계는 120 내지 200℃, 예를 들어 130 내지 180℃, 예를 들어 150 내지 170℃에서 이루어질 수 있으며, 상기와 같은 온도 범위에서 NMP 용액이 서서히 증발하며 CNT 사이 평균 거리를 더 가깝게 할 수 있다.According to one embodiment, the heating and drying step may be made at 120 to 200 ℃, for example 130 to 180 ℃, for example 150 to 170 ℃, the NMP solution is slowly evaporated in the above temperature range, CNT The average distance between them can be made closer.
일구현예에 따르면, 본 발명은 CNT 섬유를 연신시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, CNT 섬유를 CSA(chlorosulfonic acid) 용액에 침지시킨 후, NMP(N-methyl-2-pyrrolidone) 용액에 침지시키기 전에 연신시킬 수 있다. 상기 연신하는 단계는 CNT 섬유를 5 내지 30%, 예를 들어 5 내지 20%, 예를 들어 10 내지 15% 연신하는 것일 수 있다. 이와 같이 연신하는 단계를 통하여 CNT 섬유는 CNT섬유를 구성하고 있는 CNT 간 평균 거리를 더욱 감소시켜 상대적 인장강도를 향상시킬 수 있다.According to one embodiment, the present invention may further include the step of stretching the CNT fiber. Specifically, after immersing the CNT fibers in CSA (chlorosulfonic acid) solution, it may be stretched before immersing in NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) solution. In the stretching step, 5 to 30% of the CNT fiber, for example, 5 to 20%, for example, 10 to 15% may be drawn. Through this stretching step, the CNT fiber can further reduce the average distance between CNTs constituting the CNT fiber, thereby improving the relative tensile strength.
또한, 본 발명의 다른 구현예에 따르면, CNT 섬유를 구성하고 있는 두 CNT 사이의 평균 거리가 수학식 1에 따라 0.05nm 이상 내지 1.4nm 미만, 예를 들어 0.1nm 이상 1.4nm 미만, 예를 들어 0.3 내지 1.3nm로 계산되는 탄소나노튜브(CNT) 섬유를 제공할 수 있다.In addition, according to another embodiment of the present invention, the average distance between the two CNTs constituting the CNT fiber is 0.05 nm or more and less than 1.4 nm according to Equation 1, for example, 0.1 nm or more and less than 1.4 nm, for example It is possible to provide carbon nanotube (CNT) fibers calculated to be 0.3 to 1.3 nm.
일구현예에 따르면, 본 발명은 탄소원을 포함하는 반응가스를 촉매 및 이송 가스와 함께 가열로가 구비된 반응관에 주입하여 탄소나노튜브 섬유를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적인 예로, 탄소나노튜브 섬유는 화학증착법에 의하여 직접 탄소나노튜브 섬유를 방사하는 직접 방사법에 의하여 제조될 수 있다. 상기 직접방사법(direct spinning)은 고온의 가열로 주입구에 기상 혹은 액상의 탄소 공급원과 촉매를 이송(carrier) 가스와 함께 주입하여 가열로 내에서 탄소나노튜브를 합성하고 이송(carrier) 가스와 함께 가열로의 출구로 배출되는 탄소나노튜브 섬유를 가열로 내부 또는 외부에서 권취(wind-up)하여 섬유를 얻는 방법이다.According to one embodiment, the present invention may include preparing carbon nanotube fibers by injecting a reaction gas containing a carbon source into a reaction tube equipped with a heating furnace together with a catalyst and a transport gas. As a specific example, the carbon nanotube fibers may be manufactured by a direct spinning method in which carbon nanotube fibers are directly spun by a chemical vapor deposition method. The direct spinning method injects a gaseous or liquid carbon source and catalyst together with a carrier gas into the inlet of a high-temperature heating furnace to synthesize carbon nanotubes in the heating furnace and heats with the carrier gas It is a method of obtaining fibers by winding up carbon nanotube fibers discharged from the furnace outlet inside or outside a heating furnace.
구체적인 구현예에 따르면, 본 발명은 촉매 전구체, 촉매 활성제, 탄소원 및 이송가스를 가열로가 구비된 반응관 내로 투입시키는 단계 및According to a specific embodiment, the present invention comprises the steps of introducing a catalyst precursor, a catalyst activator, a carbon source, and a transport gas into a reaction tube equipped with a heating furnace;
반응관 하단의 배출구로 배출되는 탄소나노튜브(CNT) 섬유를 권취수단으로 회수하는 단계를 포함하는, 탄소나노튜브 섬유 제조 방법을 제공한다.It provides a carbon nanotube fiber manufacturing method, comprising the step of recovering the carbon nanotube (CNT) fibers discharged to the outlet at the bottom of the reaction tube by a winding means.
일구현예에 따르면, 생성된 탄소나노튜브 섬유를 권취하여 회수할 때, 권취 속도는 섬유 내 탄소나노튜브가 섬유 축 방향으로 배향되는 데에 영향을 주게 되어, 탄소나노튜브 섬유의 열적, 전기적, 물리적 성질을 결정하므로, 예를 들어, 1 내지 100m/min 범위에서 권취할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 목적에 맞게 선택할 수 있다.According to one embodiment, when the produced carbon nanotube fiber is wound and recovered, the winding speed affects the orientation of the carbon nanotube in the fiber in the fiber axial direction, so that the thermal, electrical, and Since the physical properties are determined, for example, it may be wound in the range of 1 to 100 m/min, but is not limited thereto, and may be selected according to the purpose.
일구현예에 따르면, 상기 반응관 내의 반응영역은 예를 들어 500 내지 2,000℃, 예를 들어 1,000 내지 1,500℃로 가열될 수 있다. 반응 온도가 지나치게 낮은 경우 탄소나노튜브 섬유가 형성되지 않는 문제점이 발생할 수 있고, 반응 온도가 지나치게 높은 경우 탄소나노튜브가 기화되는 문제점이 발생할 수 있다.According to one embodiment, the reaction zone in the reaction tube may be heated to, for example, 500 to 2,000 °C, for example, 1,000 to 1,500 °C. When the reaction temperature is too low, a problem in that carbon nanotube fibers are not formed may occur, and when the reaction temperature is too high, a problem in that carbon nanotubes are vaporized may occur.
일구현예에 따르면, 상기 이송 가스는 탄화수소계열 가스, 불활성 가스 및 환원가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 환원가스로 수소, 암모니아 또는 이들의 혼합 성분을 함유하는 기체를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the transport gas may include at least one selected from the group consisting of a hydrocarbon-based gas, an inert gas, and a reducing gas. In addition, the reducing gas may include a gas containing hydrogen, ammonia, or a mixture thereof.
상기 이송 가스로는 예를 들어, 수소 가스 10 내지 60hr-1, 예를 들어 20 내지 35hr-1의 기체공간속도(GHSV, gas hourly space velocity)로 주입할 수 있다. 기체공간속도는 표준상태(0℃, 1 bar)에서 측정한 값으로, 공급되는 기체의 부피 유량과 반응기 부피의 비를 의미하며, 단위시간을 시간(hour)으로 부여한 값을 의미한다.As the transport gas, for example, hydrogen gas may be injected at a gas hourly space velocity (GHSV) of 10 to 60 hr −1 , for example, 20 to 35 hr −1 . The gas space velocity is a value measured in a standard state (0°C, 1 bar), and means the ratio of the volume flow rate of the supplied gas to the reactor volume, and means a value given a unit time in hours.
상기 불활성 가스는 질소, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논, 라돈 또는 이들의 혼합 성분을 함유하는 기체를 포함할 수 있으며, 이러한 불활성 기체는 화학적으로 매우 안정하여 전자를 주고 받거나 공유하지 않으려는 성질을 가지므로, 탄소나노튜브(CNT)와의 반응 없이 기체의 유입으로 인해 탄소나노튜브를 유동 및 이동할 수 있도록 하는 역할을 할 수 있다.The inert gas may include a gas containing nitrogen, helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, or a mixture thereof, and the inert gas is chemically very stable and does not want to exchange or share electrons. , so it can serve to allow the carbon nanotubes to flow and move due to the inflow of gas without reaction with the carbon nanotubes (CNTs).
일구현예에 따르면, 상기 탄소원은 메탄(methane), 에틸렌(ethylene), 아세틸렌(acetylene), 메틸아세틸렌(methyl acetylene), 비닐아세틸렌(vinyl acetylene), 에탄올(ethanol), 메탄올(methanol), 프로판올(propanol), 아세톤(acetone), 자일렌(xylene), 클로로포름(chloroform), 에틸아세트산(ethyl acetate), 디에틸에테르(diethyl ether), 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol), 에틸포르메이트(ethyl formate), 메시틸렌(mesitylene), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF), 디메틸포름아마이드(dimethy formamide, DMF), 디클로로메탄(dichloromethane), 헥산(hexane), 벤젠(benzene), 사염화탄소(carbon tetrachloride) 및 펜탄(pentane)으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the carbon source is methane, ethylene, acetylene, methyl acetylene, vinyl acetylene, ethanol, methanol, propanol ( propanol), acetone, xylene, chloroform, ethyl acetate, diethyl ether, polyethylene glycol, ethyl formate, mesh Tylene (mesitylene), tetrahydrofuran (THF), dimethyl formamide (dimethy formamide, DMF), dichloromethane, hexane (hexane), benzene (benzene), carbon tetrachloride (carbon tetrachloride) and pentane (pentane) It may include one or more selected from the group consisting of.
일구현예에 따르면, 상기 촉매는 철, 니켈, 코발트, 백금, 루테늄, 몰리브덴, 바나듐 및 이의 산화물로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the catalyst may include one or more elements selected from the group consisting of iron, nickel, cobalt, platinum, ruthenium, molybdenum, vanadium, and oxides thereof.
일구현예에 따르면, 촉매는 나노입자 형태일 수 있고, 바람직하게는 철, 니켈, 코발트 등이 함유된 화합물인 페로센(Ferrocene)과 같은 메탈로센 형태일 수 있다.According to one embodiment, the catalyst may be in the form of nanoparticles, preferably in the form of a metallocene such as ferrocene, which is a compound containing iron, nickel, cobalt, and the like.
일구현예에 따르면, 본 발명은 촉매 활성제를 더 사용할 수 있다. 상기 촉매 활성제는 촉매반응의 계 내에서, 그 자체는 촉매사이클 속에 포함되지 않지만 활성적인 촉매로 변화하는, 혹은 활성적인 촉매를 생성하는 물질이며, 촉매 활성제가 촉매를 형성한 후 CNT를 합성한다.According to one embodiment, the present invention may further use a catalyst activator. The catalyst activator is a material that is not included in the catalyst cycle per se but changes into an active catalyst or generates an active catalyst in the catalytic reaction system, and synthesizes CNTs after the catalyst activator forms a catalyst.
상기 촉매 활성제는 황 원소, 황 함유 화합물 및 이들의 조합으로부터 선택할 수 있다. 황 함유 화합물은 메틸티올(methylthiol), 메틸에틸술피드(methyl ethyl sulfide), 디메틸티오케톤(dimethyl thioketone), 페닐티올(phenyl thiol), 디페닐술피드(diphenyl sulfide), 피리딘(pyridine), 퀴놀린(quinoline), 벤조티오펜(benzothiophene), 티오펜(thiophene) 및 이들의 조합으로부터 선택할 수 있다. 예를 들어, 티오펜(thiophene, C4H4S), 황(sulfur) 등을 촉매 활성제로서 포함할 수 있다. 구체적으로, 티오펜이나 황은 촉매의 녹는점을 감소시키고, 비정질 탄소를 제거하여 낮은 온도에서 고순도의 탄소나노튜브를 합성할 수 있도록 해준다.The catalyst activator may be selected from elemental sulfur, sulfur-containing compounds, and combinations thereof. Sulfur-containing compounds include methylthiol, methyl ethyl sulfide, dimethyl thioketone, phenyl thiol, diphenyl sulfide, pyridine, and quinoline. (quinoline), benzothiophene, thiophene, and combinations thereof. For example, thiophene (C 4 H 4 S), sulfur, etc. may be included as a catalyst activator. Specifically, thiophene or sulfur reduces the melting point of the catalyst and enables the synthesis of high-purity carbon nanotubes at a low temperature by removing amorphous carbon.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
실시예 및 비교예: CNT 섬유 제조Examples and Comparative Examples: CNT fiber production
비교예 1Comparative Example 1
페로센(ferrocene) 1.3mol% 및 티오펜(thiophene) 3.3mol%의 톨루엔(toluene) 용액을 각각 제조하여 1,190℃로 가열된 석영관 반응기에 시린지 펌프로 주입하였다. 이송 가스로서 수소 가스 55hr-1 및 아르곤 가스 20hr-1를 각각 반응관 상단에 유입시켰다. 반응기 하단의 배출구로 배출되는 탄소나노튜브(CNT) 섬유를 보빈(bobbin)으로 구성된 권취수단으로 감았다.Toluene solutions of 1.3 mol% of ferrocene and 3.3 mol% of thiophene were prepared, respectively, and injected into a quartz tube reactor heated to 1,190° C. with a syringe pump. 55hr -1 of hydrogen gas and 20hr -1 of argon gas were introduced into the upper end of the reaction tube as transport gases. Carbon nanotube (CNT) fibers discharged to the outlet at the bottom of the reactor were wound with a winding means composed of a bobbin.
탄소나노튜브(CNT) 섬유를 집속 이온 빔(Focused Ion Beam, Helios) 장비를 이용하여 단면을 자른 후 투과전자현미경(TEM)을 이용하여 단면을 분석하였다. 단면 분석 결과는 하기 도 2의 이미지와 같고, 도 2에 나타난 바와 같이 CNT 섬유를 구성하는 CNT들의 단면 형상을 관찰할 수 있으며, CNT가 완벽한 원형이 아님을 확인하였다. 도 2의 CNT 섬유 단면 이미지를 이용하여 이미지 프로세싱(image processing), (ImageJ Program, National Institute of Health, USA, ver.1.51j8)을 통해 섬유를 구성하고 있는 CNT들의 최내벽 사이의 거리(diw)를 측정하였다. 상기한 바와 같이, CNT가 완벽한 원형이 아니기 때문에 CNT 사이의 거리는 최내벽 사이의 거리와 CNT 벽 갯수의 관계 식인 수학식 1을 통하여 산출하였다. 또한, 실험의 정확도를 높이기 위하여 CNT 최내벽 사이의 거리 측정에 사용한 CNT 쌍의 수를 50개 이상으로 측정하여 두 CNT 사이의 평균 거리를 산출하였다.After cutting the carbon nanotube (CNT) fiber using a focused ion beam (Focused Ion Beam, Helios) equipment, the cross section was analyzed using a transmission electron microscope (TEM). The cross-sectional analysis result is the same as the image of FIG. 2 below, and as shown in FIG. 2 , the cross-sectional shape of the CNTs constituting the CNT fiber can be observed, and it was confirmed that the CNTs are not perfectly circular. The distance (d iw ) between the innermost walls of the CNTs constituting the fiber through image processing, (ImageJ Program, National Institute of Health, USA, ver.1.51j8) using the CNT fiber cross-section image of FIG. ) was measured. As described above, since CNTs are not perfectly circular, the distance between CNTs was calculated through Equation 1, which is a relational expression between the distance between innermost walls and the number of CNT walls. In addition, in order to increase the accuracy of the experiment, the average distance between the two CNTs was calculated by measuring the number of CNT pairs used to measure the distance between the innermost walls of the CNTs to be 50 or more.
실시예 1Example 1
비교예 1과 동일한 방법으로 제조된 탄소나노튜브(CNT) 섬유를 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone) 100% 용액에 침지시킨 후 160℃, 대기 분위기에서 건조시켰다. 또한, 비교예 1과 동일한 방법으로 CNT 섬유를 구성하고 있는 두 CNT 사이의 평균 거리를 계산하였다.Carbon nanotube (CNT) fibers prepared in the same manner as in Comparative Example 1 were immersed in a 100% NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) solution, and then dried at 160° C. in an atmospheric atmosphere. In addition, the average distance between the two CNTs constituting the CNT fiber was calculated in the same manner as in Comparative Example 1.
실시예 2Example 2
비교예 1과 동일한 방법으로 제조된 탄소나노튜브(CNT) 섬유를 순차적으로 CSA(chlorosulfonic acid) 100% 용액 및 NMP 100% 용액에 침지시킨 후 160℃, 대기 분위기에서 건조시켰다. 또한, 비교예 1과 동일한 방법으로 CNT 섬유를 구성하고 있는 두 CNT 사이의 평균 거리를 계산하였다.The carbon nanotube (CNT) fibers prepared in the same manner as in Comparative Example 1 were sequentially immersed in CSA (chlorosulfonic acid) 100% solution and
실시예 3Example 3
비교예 1과 동일한 방법으로 제조된 탄소나노튜브(CNT) 섬유를 CSA 100% 용액에 침지시킨 후, 침지시킨 CNT 섬유를 13% 연신시키고, NMP 100% 용액에 침지시킨 후 160℃, 대기 분위기에서 건조시켰다. 또한, 비교예 1과 동일한 방법으로 CNT 섬유를 구성하고 있는 두 CNT 사이의 평균 거리를 계산하였다. 단면 분석 결과는 하기 도 3의 이미지로 나타내었다.After immersing the carbon nanotube (CNT) fibers prepared in the same manner as in Comparative Example 1 in a
비교예 및 실시예에 따라 산출된 두 CNT 간 평균 거리를 하기 표 1에 나타내었다.The average distance between two CNTs calculated according to Comparative Examples and Examples is shown in Table 1 below.
(nm)Average distance between two CNTs
(nm)
실험예 1: 상대적 인장강도 측정Experimental Example 1: Measurement of relative tensile strength
비교예 및 실시예에 따른 CNT 섬유의 인장강도를 측정하기 위하여 Textechno사의 FAVIMAT+ 장비를 이용하였다. 로드 셀(load cell) 범위는 210cN, 표점 거리(gauge length)는 2.0cm이고, 2mm/min의 속도로 실험을 진행하였다. 상대적 인장강도는 비교예 1에 따른 CNT 섬유의 인장강도를 100% 기준으로 하였다. 이에 따라 측정된 상대적 인장강도를 하기 표 2에 나타내었다.Textechno's FAVIMAT+ equipment was used to measure the tensile strength of CNT fibers according to Comparative Examples and Examples. The load cell range was 210 cN, the gauge length was 2.0 cm, and the experiment was conducted at a speed of 2 mm/min. The relative tensile strength was based on 100% of the tensile strength of the CNT fiber according to Comparative Example 1. The relative tensile strength measured accordingly is shown in Table 2 below.
(%)relative tensile strength
(%)
도 4는 실시예에 따른 CNT 섬유의 CNT 간 거리 대비 인장강도의 변화를 나타내는 그래프이다. 상기 결과에 따르면, CNT 섬유를 구성하고 있는 두 CNT 간 평균 거리와 인장강도는 반비례하는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, CNT 간 거리(s)와 상대적 인장강도(y)는 하기 관계를 만족한다.4 is a graph showing the change in tensile strength compared to the distance between CNTs of CNT fibers according to the embodiment. According to the above results, it can be confirmed that the average distance between the two CNTs constituting the CNT fiber and the tensile strength are inversely proportional. Specifically, the distance (s) between CNTs and the relative tensile strength (y) satisfy the following relationship.
[수학식 2][Equation 2]
-889.62s+750 ≤ y ≤ -889.62s+950.-889.62s+750 ≤ y ≤ -889.62s+950.
도 2 및 3을 비교하여 보면, 상대적 인장강도가 가장 낮은 비교예 1은 상대적 인장강도가 가장 높은 실시예 3에 비하여 CNT 섬유를 구성하고 있는 두 CNT 사이의 거리가 더 멀다는 것을 확인할 수 있다. 즉, 구체적으로 표 1 및 2에 나타난 바와 같이, 두 CNT 간 거리가 0.3nm 이상 1.4nm 미만의 범위일 때, CNT 간 거리가 짧을수록 상대적 인장강도가 향상되는 것을 확인할 수 있다.2 and 3, it can be seen that Comparative Example 1 having the lowest relative tensile strength has a greater distance between the two CNTs constituting the CNT fiber than Example 3 having the highest relative tensile strength. That is, specifically, as shown in Tables 1 and 2, when the distance between the two CNTs is in the range of 0.3 nm or more and less than 1.4 nm, it can be confirmed that the relative tensile strength is improved as the distance between the CNTs is shorter.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술한 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.As a specific part of the present invention has been described in detail above, for those of ordinary skill in the art, it is clear that this specific description is only a preferred embodiment, and the scope of the present invention is not limited thereby. something to do. Accordingly, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (11)
탄소나노튜브(CNT) 섬유를 구성하는 두 CNT 사이의 평균 거리(s)가 수학식 1에 따라 계산되고,
상기 두 CNT 사이의 평균 거리(s)가 0.05 nm 이상 내지 0.4 nm 미만인 탄소나노튜브 섬유:
[수학식 1]
s=diw-0.34(k1+k2-2)
상기 수학식 1에서,
s는 두 CNT 사이의 거리(nm)이고,
diw는 두 CNT의 최내벽과 최내벽 사이의 거리(nm)이고,
k1 및 k2는 두 CNT 각각의 벽 수이다.The carbon nanotube fibers are sequentially immersed in CSA (chlorosulfonic acid) solution, stretched 5 to 30%, and then prepared by a method comprising the step of immersing in NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) solution,
The average distance (s) between the two CNTs constituting the carbon nanotube (CNT) fiber is calculated according to Equation 1,
A carbon nanotube fiber having an average distance (s) between the two CNTs of 0.05 nm or more to less than 0.4 nm:
[Equation 1]
s=d iw -0.34 (k 1 +k 2 -2)
In Equation 1 above,
s is the distance (nm) between the two CNTs,
d iw is the distance (nm) between the innermost and innermost walls of two CNTs,
k 1 and k 2 are the number of walls of each of the two CNTs.
상기 두 CNT 사이의 거리(s)와 인장강도(y)가 수학식 2의 관계를 만족하는 것인, 탄소나노튜브 섬유:
[수학식 2]
-889.62s+750 ≤ y ≤ -889.62s+950.The method of claim 1,
The distance (s) and tensile strength (y) between the two CNTs satisfy the relationship of Equation 2, carbon nanotube fibers:
[Equation 2]
-889.62s+750 ≤ y ≤ -889.62s+950.
침지시킨 탄소나노튜브 섬유를 가열 건조시키는 단계를 포함하며,
탄소나노튜브 섬유를 CSA(chlorosulfonic acid) 용액에 침지시킨 후, NMP(N-methyl-2-pyrrolidone) 용액에 침지시키기 전에 5 내지 30% 연신하는 단계를 포함하는 것인, 제1항 또는 제2항의 탄소나노튜브 섬유 제조 방법.Sequentially immersing carbon nanotube fibers composed of a plurality of carbon nanotubes (CNTs) in CSA (chlorosulfonic acid) and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solutions, and
Comprising the step of heating and drying the immersed carbon nanotube fibers,
After immersing the carbon nanotube fibers in CSA (chlorosulfonic acid) solution, before immersing in NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) solution, which comprises the step of stretching 5 to 30%, claim 1 or 2 A method for manufacturing carbon nanotube fibers of claim.
상기 가열 건조시키는 단계가 120 내지 200℃에서 이루어지는 것인, 탄소나노튜브 섬유 제조 방법.4. The method of claim 3,
The method for producing carbon nanotube fibers, wherein the heating and drying step is made at 120 to 200 ℃.
상기 침지 전 탄소나노튜브 섬유는
촉매 전구체, 촉매 활성제, 탄소원 및 이송가스를 가열로가 구비된 반응관 내로 투입시키는 단계 및
반응관 하단의 배출구로 배출되는 탄소나노튜브(CNT) 섬유를 권취수단으로 회수하는 단계를 포함하는 방법으로 제조된 것인, 탄소나노튜브 섬유 제조 방법.4. The method of claim 3,
Before the immersion, the carbon nanotube fibers were
introducing a catalyst precursor, a catalyst activator, a carbon source, and a transport gas into a reaction tube equipped with a heating furnace; and
A method for producing carbon nanotube fibers, which is produced by a method comprising the step of recovering carbon nanotube (CNT) fibers discharged through an outlet at the bottom of the reaction tube by a winding means.
상기 반응관 내의 온도가 500 내지 2,000℃인 것인, 탄소나노튜브 섬유 제조 방법.9. The method of claim 8,
The temperature in the reaction tube will be 500 to 2,000 ℃, carbon nanotube fiber manufacturing method.
상기 촉매 활성제가 황 원소, 황 함유 화합물 및 이들의 조합으로부터 선택되고, 상기 황 함유 화합물이 메틸티올, 메틸에틸술피드, 디메틸티오케톤, 페닐티올, 디페닐술피드, 피리딘, 퀴놀린, 벤조티오펜, 티오펜 및 이들의 조합으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 탄소나노튜브 섬유 제조 방법.9. The method of claim 8,
wherein the catalyst activator is selected from elemental sulfur, sulfur-containing compounds and combinations thereof, wherein the sulfur-containing compound is methylthiol, methylethylsulfide, dimethylthioketone, phenylthiol, diphenylsulfide, pyridine, quinoline, benzothiophene , thiophene, and a method for producing carbon nanotube fibers comprising at least one selected from a combination thereof.
상기 이송가스가 탄화수소계열 가스, 불활성 가스 및 환원가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 탄소나노튜브 섬유 제조 방법.9. The method of claim 8,
The method for producing carbon nanotube fibers, wherein the transport gas includes at least one selected from the group consisting of hydrocarbon-based gas, inert gas and reducing gas.
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