KR20110104180A - Method for dispersing carbon nanotubes using random copolymer, pdmaema-co-ps and the carbon nanotubes solution - Google Patents

Method for dispersing carbon nanotubes using random copolymer, pdmaema-co-ps and the carbon nanotubes solution Download PDF

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KR20110104180A
KR20110104180A KR1020100023161A KR20100023161A KR20110104180A KR 20110104180 A KR20110104180 A KR 20110104180A KR 1020100023161 A KR1020100023161 A KR 1020100023161A KR 20100023161 A KR20100023161 A KR 20100023161A KR 20110104180 A KR20110104180 A KR 20110104180A
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한종훈
신권우
백현종
박상우
김건우
김봉수
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Abstract

본 발명은 스타이렌(styrene)과 디메틸아미노에틸메타아클레이트(dimethyl amino ethyl methacrylate)로 이루어진 랜덤 고분자(random copolymer)를 이용한 탄소나노튜브(CNT, carbon nanotube)의 분산 방법 및 그 방법으로 제조된 탄소나노튜브 분산용액에 관한 것으로, 유기 용매에서의 탄소나노튜브의 용해성과 분산성을 향상시키기 위한 것이다. 본 발명에 따르면, 전이금속 화합물(Mt n+Xn)과 리간드(L)를 포함하는 전이금속 착물을 유기물과 함께 유기 용매내에서 원자이동라디칼반응(Atom Transfer Radical Polymerization)으로 랜덤 고분자(random copolymer)를 준비한다. 랜덤 고분자는 스타이렌을 포함하고 있으며 유기용매 내에서 탄소나노튜브와 함께 넣고 분산하면, 랜덤 고분자와 탄소나노튜브와 비공유결합하여 유기용매 내에서 탄소나노튜브를 분산시킨다.The present invention is a method for dispersing carbon nanotubes (CNT, carbon nanotube) using a random copolymer composed of styrene and dimethyl amino ethyl methacrylate and prepared by the method. The present invention relates to a carbon nanotube dispersion solution for improving the solubility and dispersibility of carbon nanotubes in an organic solvent. According to the present invention, a random copolymer of a transition metal complex including a transition metal compound (M t n + X n ) and a ligand (L) by an Atom Transfer Radical Polymerization in an organic solvent together with an organic material is used. Prepare. The random polymer contains styrene and is dispersed together with carbon nanotubes in an organic solvent to disperse carbon nanotubes in an organic solvent by noncovalent bonding with the random polymer and carbon nanotubes.

Description

스타이렌과 디메틸아미노에틸메타아클레이트의 랜덤 고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법 및 그 방법으로 제조된 탄소나노튜브 분산 용액{Method for Dispersing Carbon Nanotubes using Random copolymer, PDMAEMA-co-PS and the Carbon Nanotubes solution}Dispersion method of carbon nanotubes using random polymers of styrene and dimethylaminoethyl methacrylate and carbon nanotube dispersion solution prepared by the method {Method for Dispersing Carbon Nanotubes using Random copolymer, PDMAEMA-co-PS and the Carbon Nanotubes solution}

본 발명은 탄소나노튜브의 분산 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄소나노튜브의 표면에 스타이렌(styrene)과 디메틸아미노에틸메타아클레이트(dimethyl amino ethyl methacrylate)를 함유하는 랜덤 고분자를 비공유 결합시켜 유기 용매에서의 탄소나노튜브의 용해성과 분산성을 향상시킬 수 있는 랜덤 고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법 및 그 방법으로 제조된 탄소나노튜브 분산용액에 관한 것이다.The present invention relates to a dispersion technique of carbon nanotubes, and more particularly, to a non-covalent bond of a random polymer containing styrene and dimethyl amino ethyl methacrylate on the surface of carbon nanotubes. The present invention relates to a method for dispersing carbon nanotubes using a random polymer capable of improving the solubility and dispersibility of carbon nanotubes in an organic solvent, and to a carbon nanotube dispersion solution prepared by the method.

1996년 Rice 대학의 Smalley 교수가 fullerene의 발견으로 노벨상을 수상한 이래, 나노 크기를 가진 구조 중에서 탄소 소재는 가장 주목받는 물질로 부각되고 있다. 20세기의 핵심 물질이 실리콘이었다면, 21세기의 핵심 물질은 탄소가 될 것으로 예측된다. 탄소 중 탄소나노튜브(CNT, carbon nanotube)는 완벽한 물성과 구조로 인하여 전자 정보 통신, 환경 및 에너지, 의약 등의 분야로 산업적 응용성의 기대가 큰 소재이며, 향후 나노과학을 이끌고 갈 중요한 초석(building block)으로 많은 기대를 모으고 있다. Since Smalley, a professor at Rice University in 1996, won the Nobel Prize for the discovery of fullerene, carbon has emerged as one of the most noteworthy materials in its nanoscale structure. If the core material of the 20th century was silicon, the core material of the 21st century is expected to be carbon. Carbon nanotubes (CNT) among carbons are materials with high industrial applicability in the fields of electronic information and communication, environment, energy, and medicine due to their perfect properties and structure, and are important building blocks to lead nanoscience in the future. in the block) is raising a lot of expectations.

탄소나노튜브는 흑연면(graphite sheet)이 나노 크기 직경의 실린더 형태를 가지며, sp2 결합 구조를 갖는다. 이 흑연면이 말리는 각도 및 구조에 따라서 도체 또는 반도체의 특성을 보인다. 또한 벽을 이루고 있는 결합수에 따라서 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT, single-walled carbon nanotube), 이중벽 탄소나노튜브(DWCNT, double-walled carbon nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT, multi-walled carbon nanotube), 및 다발형 탄소나노튜브(rope carbon nanotube)로 분류될 수 있다. 특히, 단일벽 탄소나노튜브는 금속적인 특성과 반도체적인 특성을 가지고 있어 다양한 전기적, 화학적, 물리적 및 광학적 특성을 나타내며 이러한 특성들을 이용하여 더욱 세밀하고 집적된 소자들을 구현할 수 있다. 현재 연구되고 있는 탄소나노튜브의 응용분야는 투명 전극, 정전 분산 필름, 전계 방출 소자(field emission device), 면발열체, 광전자 소자(optoelectronics device) 및 각종 센서(sensor), 트랜지스터 등이 있다.Carbon nanotubes have a graphite sheet (cylindrical sheet) in the form of a cylinder of nano size diameter, and has a sp2 bonding structure. The graphite surface exhibits the characteristics of a conductor or a semiconductor depending on the angle and structure at which it is curled. In addition, single-walled carbon nanotubes (SWCNT), double-walled carbon nanotubes (DWCNT) and multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) nanotubes, and rope carbon nanotubes. In particular, single-walled carbon nanotubes have metallic and semiconducting properties and thus exhibit various electrical, chemical, physical, and optical properties, and thus, more detailed and integrated devices can be implemented. Applications of carbon nanotubes currently under investigation include transparent electrodes, electrostatic dispersion films, field emission devices, surface heating elements, optoelectronics devices, various sensors, and transistors.

그러나 이와 같은 탄소나노튜브의 유용성에도 불구하고, 탄소나노튜브는 낮은 용해성과 낮은 분산성으로 인해 그 사용에 한계가 있다. 즉, 탄소나노튜브는 서로 간의 강한 반데르발스 인력에 의해 수용액 상에서 안정적인 분산 상태를 이루지 못하고 응집 현상이 일어나는 문제가 있다. However, despite the usefulness of such carbon nanotubes, carbon nanotubes are limited in their use due to their low solubility and low dispersibility. That is, the carbon nanotubes do not achieve a stable dispersion state in the aqueous solution due to strong van der Waals attraction between each other, there is a problem that agglomeration phenomenon occurs.

따라서 상술한 바와 같은 종래의 문제를 감안한 본 발명의 목적은 탄소나노튜브의 수용액 내에서의 용해성과 분산성을 향상시킬 수 있는 랜덤 고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법 및 그 방법으로 제조된 탄소나노튜브 분산 용액을 제공하는 데 있다. Accordingly, an object of the present invention in view of the above-described conventional problems is a method of dispersing carbon nanotubes using a random polymer which can improve solubility and dispersibility in an aqueous solution of carbon nanotubes, and carbon nanoparticles prepared by the method. To provide a tube dispersion solution.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 랜덤 고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법은 유기 라디칼을 형성할 수 있는 단위체(monomer)를 가지는 유기물을 마련하는 과정과, 상기 유기물에 전이금속 착물을 혼합하여 원자이동 라디칼 첨가 중합 반응시킴으로써 랜덤 고분자를 생성하는 과정과, 상기 랜덤 고분자를 유기 용매에서 탄소나노튜브와 혼합하여 상기 랜덤 고분자와 상기 탄소나노튜브를 비공유결합시켜 상기 유기용매 내에서 상기 탄소나노튜브를 분산시키는 과정을 포함한다. Dispersion method of carbon nanotubes using a random polymer according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object is the process of providing an organic material having a monomer capable of forming organic radicals, and the organic material Generating a random polymer by mixing a transition metal complex with an atomic transfer radical polymerization reaction and mixing the random polymer with carbon nanotubes in an organic solvent to noncovalently bond the random polymer and the carbon nanotube to the organic solvent. And dispersing the carbon nanotubes therein.

상기 유기물은 다음의 화학식, The organic material is represented by the following formula,

Figure pat00001
Figure pat00001

으로 표시되는 디메틸아미노에틸메타아클레이트 및 스타이렌을 각각 갖는 제1 유기물 및 제2 유기물을 포함하는 것을 특징으로 한다. And a first organic material and a second organic material each having dimethylaminoethyl methacrylate and styrene represented by.

상기 유기물은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물인 것을 특징으로 한다.
The organic material may be a low molecular weight organic material or a high molecular weight organic material.

상기 유기물은 Cl, Br 및 I을 포함하는 할로겐원소, 알콕시, SR1, SeR1, OC(=O)R1, OP(=O)R1, OP(=O)(OR1)2, OP(=O)OR1, O-N(R1)2 및 S-C(=S)N(R1)2 으로 이루어진 군으로 선택된 어느 하나의 작용기를 포함하며, R1은 아릴 또는 탄소수가 1 내지 20인 직쇄 또는 분지상 알킬기이고, N(R1)2에서 두개의 R1은 서로 연결되어 5, 6, 또는 7-원자로 이루어진 헤테로 고리를 포함하는 것을 특징으로 한다. The organic material is a halogen element including Cl, Br and I, alkoxy, SR 1 , SeR 1 , OC (= O) R 1 , OP (= O) R 1 , OP (= O) (OR 1 ) 2 , OP (= O) OR 1 , ON (R 1 ) 2 and SC (= S) N (R 1 ) 2 and any one group selected from the group consisting of R 1 is aryl or straight chain having 1 to 20 carbon atoms or minutes and the alkyl group, the two R 1 are connected to each other in the N (R 1) 2 is characterized in that it comprises a 5,6, or 7-atoms consisting of heterocycle.

상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT; single-walled carbon nanotube), 이중벽 탄소나노튜브(DWCNT; double-walled carbon nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT; multi-walled carbon nanotube) 또는 다발형 탄소나노튜브(rope carbon nanotube) 중에 하나인 것을 특징으로 한다. The carbon nanotubes are single-walled carbon nanotubes (SWCNTs), double-walled carbon nanotubes (DWCNTs), multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) or bundles. It is characterized in that one of the type carbon nanotube (rope carbon nanotube).

상기 전이금속 착물은 화학식 Mt n+Xn/L로 표시되는 전이금속 화합물 및 리간드를 포함하며, 상기 Mt n+Xn는 전이금속 화합물을 상기 L은 리간드를 나타내는 것을 특징으로 한다. The transition metal complex includes a transition metal compound and a ligand represented by the formula M t n + X n / L, wherein M t n + X n represents a transition metal compound and L represents a ligand.

상기 전이금속 화합물 중 전이금속인 Mt n+은 Cu1+, Cu2+, Fe2+, Fe3+, Ru2+, Ru3+, Cr2+, Cr3+, Mo0, Mo+, Mo2+, Mo3+, W2+, W3+, Rh3+, Rh4+, Co+, Co2+, Re2+, Re3+, Ni0, Ni+, Mn3+, Mn4+, V2+, V3+, Zn+, Zn2+, Au+, Au2+, Ag+ 및 Ag2+로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이며, n은 전이금속의 형식전하로서 0≤n≤7인 정수인 것을 특징으로 한다. Among the transition metal compounds, transition metal M t n + is Cu 1+ , Cu 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Ru 2+ , Ru 3+ , Cr 2+ , Cr 3+ , Mo 0 , Mo + , Mo 2+ , Mo 3+ , W 2+ , W 3+ , Rh 3+ , Rh 4+ , Co + , Co 2+ , Re 2+ , Re 3+ , Ni 0 , Ni + , Mn 3+ , Mn 4+ , V 2+ , V 3+ , Zn + , Zn 2+ , Au + , Au 2+ , Ag + and Ag 2+ , and any one selected from the group consisting of n is 0 ≦ It is an integer of n <= 7, It is characterized by the above-mentioned.

상기 전이금속 화합물 중 상기 전이금속과 결합되는 음이온인 X는 할로겐, 탄소수 1 내지 6인 알콕시, (SO4)1/2, (PO4)1/3, (HPO4)1/2, (H2PO4), 트리플레이트, 헥사플루오로포스페이트, 메탄설포네이트, 아릴설포네이트, SeR1, CN 및 R2CO2 로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이며, 상기 R1은 아릴 또는 탄소수가 1 내지 20인 직쇄 또는 분지상 알킬기이고, R2는 H 또는 탄소수 1 내지 6인 직쇄 또는 분지상 알킬기임을 특징으로 한다. X, an anion bonded to the transition metal compound of the transition metal compound is halogen, alkoxy having 1 to 6 carbon atoms, (SO 4 ) 1/2 , (PO 4 ) 1/3 , (HPO 4 ) 1/2 , (H 2 PO 4 ), triflate, hexafluorophosphate, methanesulfonate, arylsulfonate, SeR 1 , CN and R 2 CO 2 is any one selected from the group consisting of, R 1 is aryl or 1 to 20 carbon atoms Phosphorus is a linear or branched alkyl group, R 2 is characterized in that H or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.

상기 유기 용매는 라디칼 전이 반응(radical transfer reaction)을 일으키지 않는 유기 용매로서, 벤젠, 톨루엔, 아니솔, 디클로로벤젠을 포함하는 방향족류, 알콜류, 물, THF, 아세톤 및 에틸 아세테이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다. The organic solvent is an organic solvent which does not cause a radical transfer reaction, and is selected from the group consisting of aromatics including benzene, toluene, anisole, dichlorobenzene, alcohols, water, THF, acetone and ethyl acetate. It is characterized by one.

상기 유기물은 상기 단위체로 스타이렌을 갖는 제1 유기물 및 상기 단위체로 디메틸아미노에틸메타아클레이트를 갖는 제2 유기물을 포함하는 것을 특징으로 한다. The organic material may include a first organic material having styrene as the unit and a second organic material having dimethylaminoethyl methacrylate as the unit.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 랜덤 고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법으로 제조된 탄소나노튜브 분산 용액은, 유기 라디칼을 형성할 수 있는 단위체를 가지는 유기물과 전이금속 착물을 혼합하여 원자이동 라디칼 첨가 중합 반응시킴으로써 랜덤 고분자를 얻고, 얻어진 랜덤 고분자를 유기 용매 내에서 탄소나노튜브와 혼합함으로써 얻어짐을 특징으로 한다. Carbon nanotube dispersion solution prepared by the method of dispersing carbon nanotubes using a random polymer according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object, the organic material having a unit capable of forming organic radicals and transition It is characterized by obtaining a random polymer by mixing a metal complex and carrying out an atomic transfer radical addition polymerization reaction, and mixing the obtained random polymer with carbon nanotubes in an organic solvent.

상기 유기물은 다음의 화학식, The organic material is represented by the following formula,

Figure pat00002
Figure pat00002

으로 표시되는 디메틸아미노에틸메타아클레이트 및 스타이렌을 각각 갖는 제1 유기물 및 제2 유기물을 포함하는 것을 특징으로 한다. And a first organic material and a second organic material each having dimethylaminoethyl methacrylate and styrene represented by.

상기 유기물은 저분자 유기물 또는 고분자 유기물인 것을 특징으로 한다. The organic material may be a low molecular weight organic material or a high molecular weight organic material.

상기 유기물은 Cl, Br 및 I을 포함하는 할로겐원소, 알콕시, SR1, SeR1, OC(=O)R1, OP(=O)R1, OP(=O)(OR1)2, OP(=O)OR1, O-N(R1)2 및 S-C(=S)N(R1)2 으로 이루어진 군으로 선택된 어느 하나의 작용기를 포함하며, R1은 아릴 또는 탄소수가 1 내지 20인 직쇄 또는 분지상 알킬기이고, N(R1)2에서 두개의 R1은 서로 연결되어 5, 6, 또는 7-원자로 이루어진 헤테로 고리를 포함하는 것을 특징으로 한다. The organic material is a halogen element including Cl, Br and I, alkoxy, SR 1 , SeR 1 , OC (= O) R 1 , OP (= O) R 1 , OP (= O) (OR 1 ) 2 , OP (= O) OR 1 , ON (R 1 ) 2 and SC (= S) N (R 1 ) 2 and any one group selected from the group consisting of R 1 is aryl or straight chain having 1 to 20 carbon atoms or minutes and the alkyl group, the two R 1 are connected to each other in the N (R 1) 2 is characterized in that it comprises a 5,6, or 7-atoms consisting of heterocycle.

상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT; single-walled carbon nanotube), 이중벽 탄소나노튜브(DWCNT; double-walled carbon nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT; multi-walled carbon nanotube) 또는 다발형 탄소나노튜브(rope carbon nanotube) 중에 하나인 것을 특징으로 한다. The carbon nanotubes are single-walled carbon nanotubes (SWCNTs), double-walled carbon nanotubes (DWCNTs), multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) or bundles. It is characterized in that one of the type carbon nanotube (rope carbon nanotube).

상기 전이금속 착물은 화학식 Mt n+Xn/L로 표시되는 전이금속 화합물 및 리간드를 포함하며, 상기 Mt n+Xn는 전이금속 화합물을 상기 L은 리간드를 나타내는 것을 특징으로 한다. The transition metal complex includes a transition metal compound and a ligand represented by the formula M t n + X n / L, wherein M t n + X n represents a transition metal compound and L represents a ligand.

상기 전이금속 화합물 중 전이금속인 Mt n+은 Cu1+, Cu2+, Fe2+, Fe3+, Ru2+, Ru3+, Cr2+, Cr3+, Mo0, Mo+, Mo2+, Mo3+, W2+, W3+, Rh3+, Rh4+, Co+, Co2+, Re2+, Re3+, Ni0, Ni+, Mn3+, Mn4+, V2+, V3+, Zn+, Zn2+, Au+, Au2+, Ag+ 및 Ag2+로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이며, n은 전이금속의 형식전하로서 0≤n≤7인 정수인 것을 특징으로 한다. Among the transition metal compounds, transition metal M t n + is Cu 1+ , Cu 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Ru 2+ , Ru 3+ , Cr 2+ , Cr 3+ , Mo 0 , Mo + , Mo 2+ , Mo 3+ , W 2+ , W 3+ , Rh 3+ , Rh 4+ , Co + , Co 2+ , Re 2+ , Re 3+ , Ni 0 , Ni + , Mn 3+ , Mn 4+ , V 2+ , V 3+ , Zn + , Zn 2+ , Au + , Au 2+ , Ag + and Ag 2+ , and any one selected from the group consisting of n is 0 ≦ It is an integer of n <= 7, It is characterized by the above-mentioned.

상기 전이금속 화합물 중 상기 전이금속과 결합되는 음이온인 X는 할로겐, 탄소수 1 내지 6인 알콕시, (SO4)1/2, (PO4)1/3, (HPO4)1/2, (H2PO4), 트리플레이트, 헥사플루오로포스페이트, 메탄설포네이트, 아릴설포네이트, SeR1, CN 및 R2CO2 로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이며, 상기 R1은 아릴 또는 탄소수가 1 내지 20인 직쇄 또는 분지상 알킬기이고, R2는 H 또는 탄소수 1 내지 6인 직쇄 또는 분지상 알킬기임을 특징으로 한다. X, an anion bonded to the transition metal compound of the transition metal compound is halogen, alkoxy having 1 to 6 carbon atoms, (SO 4 ) 1/2 , (PO 4 ) 1/3 , (HPO 4 ) 1/2 , (H 2 PO 4 ), triflate, hexafluorophosphate, methanesulfonate, arylsulfonate, SeR 1 , CN and R 2 CO 2 is any one selected from the group consisting of, R 1 is aryl or 1 to 20 carbon atoms Phosphorus is a linear or branched alkyl group, R 2 is characterized in that H or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.

상기 유기 용매는 라디칼 전이 반응(radical transfer reaction)을 일으키지 않는 유기 용매로서, 벤젠, 톨루엔, 아니솔, 디클로로벤젠을 포함하는 방향족류, 알콜류, 물, THF, 아세톤 및 에틸 아세테이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다. The organic solvent is an organic solvent which does not cause a radical transfer reaction, and is selected from the group consisting of aromatics including benzene, toluene, anisole, dichlorobenzene, alcohols, water, THF, acetone and ethyl acetate. It is characterized by one.

상기 유기물은 상기 단위체로 스타이렌을 갖는 제1 유기물 및 상기 단위체로 디메틸아미노에틸메타아클레이트를 갖는 제2 유기물을 포함하는 것을 특징으로 한다. The organic material may include a first organic material having styrene as the unit and a second organic material having dimethylaminoethyl methacrylate as the unit.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 스타이렌, 디메틸아미노에틸메타아클레이트로 이루어진 랜덤 고분자는 탄소나노튜브의 표면 개질 없이 탄소나노튜브와 비공유결합하여 유기 용매 내에서 탄소나노튜브를 원활하게 분산시켜 유기 용매 내에서의 탄소나노튜브의 용해성과 분산성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention as described above, the random polymer consisting of styrene and dimethylaminoethyl methacrylate is non-covalently bonded to the carbon nanotubes without surface modification of the carbon nanotubes to smoothly disperse the carbon nanotubes in an organic solvent The solubility and dispersibility of carbon nanotubes in a solvent can be improved.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 랜덤 고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 합성된 랜덤 고분자의 분자량을 보여주는 그래프.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 합성된 랜덤 고분자의 구조분석(NMR) 결과데이터.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 분산 방법에 따라 제조된 탄소나노튜브 분산용액을 보여주는 사진.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 분산 방법에 따라 제조된 탄소나노튜브 분산 용액에 분산된 탄소나노튜브의 TEM(transmission electron microscope) 사진.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 분산 방법에 따라 제조된 탄소나노튜브 분산용액에 분산된 탄소나노튜브의 AFM(atomic force microscopy) 사진. 1 is a flow chart illustrating a dispersion method of carbon nanotubes using a random polymer according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph showing the molecular weight of the random polymer synthesized according to the embodiment of the present invention.
3 is a structural analysis (NMR) result data of random polymers synthesized according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a photograph showing a carbon nanotube dispersion solution prepared according to the dispersion method according to an embodiment of the present invention.
5 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of carbon nanotubes dispersed in a carbon nanotube dispersion solution prepared according to a dispersion method according to an embodiment of the present invention.
6 is an AFM (atomic force microscopy) photograph of carbon nanotubes dispersed in a carbon nanotube dispersion solution prepared according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하며 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that, in the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals as possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may blur the gist of the present invention will be omitted.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 랜덤 고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 1 is a flowchart illustrating a dispersion method of carbon nanotubes using a random polymer according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, S101 단계는 고분자 중합을 위한 준비 단계로서, 유기 라디칼을 형성할 수 있는 단위체(monomer) 또는 고분자 중합 반응을 개시하는 개시제 등의 유기물을 마련한다. 여기서, 상기 유기물은 여러 가지를 포함하는데, 구체적으로 상기 단위체로서 디메틸아미노에틸메타아클레이트를 갖는 제1 유기물, 상기 단위체로서 스타이렌를 갖는 제2 유기물을 포함한다. 또한, 상기 유기물은 개시제를 포함하는데, 개시제로는 EBiB(Ethyl 2-bromoisobutylate)가 사용될 수 있다. EBiB(Ethyl 2-bromoisobutylate)이외에도, 후술할 원자 이동 라디칼 중합에 사용할 수 있는 예컨대 할로겐을 포함하는 유기물은 모두 개시제로 사용될 수 있다. 즉, 탄소로 이루어진 유기물을 R'이라고 하고, 할로겐 물질(Br, Cl)을 X라고 한다면 R'-X 유기물은 개시제가 될 수 있다. Referring to FIG. 1, step S101 is a preparation step for polymer polymerization, and prepares an organic material such as a monomer capable of forming organic radicals or an initiator for initiating a polymer polymerization reaction. Herein, the organic material includes various kinds, specifically, a first organic material having dimethylaminoethyl methacrylate as the unit, and a second organic material having styrene as the unit. In addition, the organic material includes an initiator. EBiB (Ethyl 2-bromoisobutylate) may be used as the initiator. In addition to EBiB (Ethyl 2-bromoisobutylate), all organic materials including, for example, halogens that can be used for atom transfer radical polymerization, which will be described later, can be used as initiators. That is, if the organic material consisting of carbon is called R 'and the halogen material (Br, Cl) is called X, the R'-X organic material may be an initiator.

이어서, S103 단계에서 상술한 단위체를 가지는 유기물과 전이금속 착물을 용매에서 혼합한다. 이때, 전이금속 착물은 전이금속 화합물(Mt n+Xn) 및 리간드(L)로 이루어진다. Subsequently, in step S103, the organic material and the transition metal complex having the aforementioned units are mixed in a solvent. In this case, the transition metal complex is composed of a transition metal compound (M t n + X n ) and a ligand (L).

이에 따라, S105 단계에서 유기물과 전이금속 착물이 반응하는 원자이동 라디칼 반응에 따라 랜덤 고분자를 얻는다. 여기서, 라디칼 반응은 첨가 중합 반응으로서 상기 개시제를 투입하고 반응 온도인 90 ~ 130℃까지 가열함으로써 개시되는데, 이러한 첨가 중합 라디칼 반응으로 얻어진 랜덤 고분자는 상술한 스타이렌 및 디메틸아미노에틸메타아클레이트를 포함한다. 여기서 "랜덤 고분자"란 고분자를 구성하는 각 구성물의 결합 순서가 무정형으로서 일정하지 않고 임의적인 것을 나타낸다.Accordingly, a random polymer is obtained according to the atomic transfer radical reaction in which the organic material and the transition metal complex react in step S105. Here, the radical reaction is initiated by adding the initiator as an addition polymerization reaction and heating up to a reaction temperature of 90 to 130 ° C., and the random polymer obtained by such an addition polymerization radical reaction comprises styrene and dimethylaminoethyl methacrylate described above. Include. Here, "random polymer" means that the bonding order of each constituent constituting the polymer is amorphous, not constant, and arbitrary.

다음으로, S107 단계에서 랜덤 고분자를 유기 용매에 용해시킨 후, 랜덤 고분자가 용해된 유기 용매에 탄소나노튜브를 넣어 분산시킨다. 유기 용매 내에서 랜덤 고분자와 탄소나노튜브가 비공유결합된다. 이러한 비공유 결합에 따라 탄소나노튜브를 분산을 촉진시킨다. 이와 같이, 스타이렌과 디메틸아미노에틸메타아클레이트를 함유하는 랜덤 고분자(random copolymer)를 이용하여 유기 용매에서 탄소나노튜브를 분산시킴으로써, 탄소나노튜브 분산 용액을 얻을 수 있다. Next, after dissolving the random polymer in an organic solvent in step S107, the carbon nanotubes are dispersed in an organic solvent in which the random polymer is dissolved. Random polymers and carbon nanotubes are non-covalently bonded in an organic solvent. This non-covalent bond promotes dispersion of carbon nanotubes. As described above, a carbon nanotube dispersion solution can be obtained by dispersing carbon nanotubes in an organic solvent using a random copolymer containing styrene and dimethylaminoethyl methacrylate.

그런 다음, S109 단계에서 상기 유기 용매를 건조한다. 이에 따라, 랜덤 고분자와 탄소나노튜브가 비공유 결합된 탄소나노튜브 복합체를 얻는다. Then, the organic solvent is dried in step S109. As a result, a carbon nanotube composite in which the random polymer and the carbon nanotube are non-covalently bonded is obtained.

이와 같이 본 발명에 따른 탄소나노튜브의 분산 방법에 따르면, S107 단계에서 랜덤 고분자는 탄소나노튜브의 표면 개질 없이 탄소나노튜브와 비공유결합하여 유기용매 내에서 탄소나노튜브를 원활하게 분산시켜 용매 내에서의 탄소나노튜브의 용해성과 분산성을 향상시킨다. As described above, according to the method for dispersing carbon nanotubes according to the present invention, in step S107, the random polymer is non-covalently bonded to the carbon nanotubes without surface modification of the carbon nanotubes, thereby smoothly dispersing the carbon nanotubes in the organic solvent and in the solvent. Improves the solubility and dispersibility of carbon nanotubes.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 랜덤 고분자를 이용하여 탄소나노튜브를 분산시키며, 랜덤 고분자는 유기물과 전이금속 착물의 라디칼 첨가 중합 반응에 따라 얻을 수 있다. 이때, 유기물 및 랜덤 고분자는 스타이렌 및 디메틸아미노에틸메타아클레이트를 포함한다. 이 스타이렌 및 디메틸아미노에틸메타아클레이트를 통해 탄소나노튜브의 용해성과 분산성을 향상시킬 수 있다. 이를 설명하면 다음과 같다. As described above, according to an embodiment of the present invention, the carbon nanotubes are dispersed using a random polymer, and the random polymer may be obtained by a radical addition polymerization reaction of an organic material and a transition metal complex. In this case, the organic material and the random polymer include styrene and dimethylaminoethyl methacrylate. The styrene and dimethylaminoethyl methacrylate can improve the solubility and dispersibility of carbon nanotubes. This is described as follows.

탄소나노튜브의 표면은 육각의 흑연구조로 이루어져 있어 공액고분자인 스타이렌의 방향족 탄화수소로 이루어진 분자들과 π 전자 상호 작용을 할 수 있다. 따라서 스타이렌을 함유하는 랜덤 고분자를 이용하여 탄소나노튜브의 표면에 비공유결합을 형성하면, 탄소나노튜브의 표면을 손상을 주지 않고 고분자의 페닐기와 탄소나노튜브 표면의 파이 스태킹(π-stacking) 상호 작용에 의한 탄소나노튜브의 분산 효과를 높일 수 있으며, 탄소나노튜브와 고분자의 복합체 형성을 통한 다기능성 효과를 얻을 수 있다. The surface of the carbon nanotubes has a hexagonal graphite structure, which can interact with the electrons with π electrons made of conjugated polymers of aromatic hydrocarbons of styrene. Therefore, if a non-covalent bond is formed on the surface of the carbon nanotubes using a random polymer containing styrene, the phenyl-group of the polymer and the pi stacking (π-stacking) of the carbon nanotubes without damaging the surface of the carbon nanotubes It is possible to increase the dispersion effect of carbon nanotubes by the action, and to obtain a multifunctional effect through the formation of a composite of carbon nanotubes and a polymer.

또한 디메틸아미노에틸메타아클레이트가 랜덤 고분자 구조 내에 구성함으로써 유기 용매 내에서 높은 용해도를 바탕으로 탄소나노튜브의 분산 효과를 높이고 탄소나노튜브사이의 반데르발스 인력을 줄여 그 응집을 막는다. In addition, since dimethylaminoethyl methacrylate is formed in a random polymer structure, it enhances the dispersing effect of carbon nanotubes based on high solubility in organic solvents and reduces van der Waals attraction between carbon nanotubes to prevent their aggregation.

즉, 본 발명에서는 스타이렌 및 디메틸아미노에틸메타아클레이트를 가지는 랜덤 고분자를 이용하여 탄소나노튜브를 분산시킴으로써, 스타이렌의 비공유 결합에 따른 파이 스태킹(π-stacking) 상호 작용에 의해 그 분산을 원활하게 하며, 디메틸아미노에틸메타아클레이트에 의해 탄소나노튜브 간의 반데르발스 인력을 줄여 응집을 막는다. 이에 따라, 랜덤 고분자(random copolymer)를 이용하여 탄소나노튜브와의 고분자 복합체 형성으로 탄소나노튜브의 상용성을 더욱 높일 수 있다. In other words, in the present invention, by dispersing carbon nanotubes using a random polymer having styrene and dimethylaminoethyl methacrylate, the dispersion is achieved by pi stacking interaction due to non-covalent bonding of styrene. The dimethylaminoethyl methacrylate reduces the van der Waals attraction between the carbon nanotubes to prevent aggregation. Accordingly, the compatibility of the carbon nanotubes can be further increased by forming a polymer composite with the carbon nanotubes using a random copolymer.

상술한 S101 내지 S105 단계는 랜덤 고분자를 얻기 위한 과정으로, 라디칼 반응을 통해 랜덤 고분자를 얻는다. 라디칼 반응은 유기물과 전이금속 착물의 반응을 통해 이루어진다. Step S101 to S105 is a process for obtaining a random polymer, and obtains a random polymer through a radical reaction. Radical reactions occur through the reaction of organics with transition metal complexes.

이때, 유기물은 단위체로 다음의 <화학식 1>로 표시되는 스타이렌과 디메틸아미노에틸메타아클레이트를 가진다. In this case, the organic material has styrene and dimethylaminoethyl methacrylate represented by the following <Formula 1> as a unit.

Figure pat00003
Figure pat00003

또한, 유기물은 전이금속 착물과 원자 이동 반응을 함으로써 유기 라디칼을 형성할 수 있는 것을 사용한다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 유기물은 전이금속 착물과 원자 이동 반응을 하여 유기 라디칼을 형성하며, 형성된 유기 라디칼은 탄소나노튜브의 표면에 비공유결합을 형성한다. 이러한 비공유결합은 탄소나노튜브의 표면을 개질시켜 탄소나노튜브의 용해성 및 분산성을 향상시켜주는 역할을 한다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 유기물은 원자 이동 반응으로 유기 라디칼을 형성할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 따라서 본 발명의 실시 예에서 사용되는 유기물은 저분자 유기물 및 고분자 유기물 모두를 사용할 수 있다. 또한, 유기물의 분자량이나 각종 작용기는 탄소나노튜브의 용도에 따라서 다양하게 변화될 수 있다. In addition, the organic substance uses what can form an organic radical by carrying out atom transfer reaction with a transition metal complex. That is, the organic material according to the embodiment of the present invention forms an organic radical by an atomic transfer reaction with the transition metal complex, and the formed organic radical forms a non-covalent bond on the surface of the carbon nanotube. The non-covalent bond serves to improve the solubility and dispersibility of the carbon nanotubes by modifying the surface of the carbon nanotubes. Accordingly, the organic material according to the embodiment of the present invention is not particularly limited as long as it can form an organic radical by an atomic transfer reaction. Therefore, as the organic material used in the embodiment of the present invention, both low molecular weight organic materials and high molecular weight organic materials may be used. In addition, the molecular weight and various functional groups of the organic material may be variously changed according to the use of the carbon nanotubes.

특히, 유기물의 구조에는 원자 이동 반응으로 라디칼을 형성할 수 있는 작용기가 포함되어 있어야 한다. 이러한 작용기의 예로서는 Cl, Br, I 등 할로겐원소, 알콕시, SR1, SeR1, OC(=O)R1, OP(=O)R1, OP(=O)(OR1)2, OP(=O)OR1, O-N(R1)2, S-C(=S)N(R1)2 등이 있는데, 여기서 R1은 아릴 또는 탄소수가 1 내지 20인 직쇄 또는 분지상 알킬기이다. 또한, N(R1)2에서 두개의 R1은 서로 연결되어 5, 6, 또는 7-원자로 이루어진 헤테로 고리일 수 있다. 이 외에도, 유기물의 구조에는 탄소나노튜브의 용해성과 분산성을 향상시킬 수 있는 여러 가지 작용기들이 포함될 수 있다. 이러한 유기물은 일반적으로 구입할 수 있는 제품을 사용할 수도 있으며, 여러 가지 합성법에 의해 제조될 수도 있다. In particular, the structure of the organic material should contain functional groups capable of forming radicals by atom transfer reactions. Examples of such functional groups include halogens such as Cl, Br, I, alkoxy, SR 1 , SeR 1 , OC (= 0) R 1 , OP (= 0) R 1 , OP (= 0) (OR 1 ) 2 , OP ( = O) OR 1 , ON (R 1 ) 2 , SC (= S) N (R 1 ) 2, and the like, wherein R 1 is aryl or a straight or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. In addition, the two R 1 are connected to each other in the N (R 1) 2 may be a 5, 6, or 7 atoms comprising hetero ring. In addition, the structure of the organic material may include various functional groups that can improve the solubility and dispersibility of the carbon nanotubes. Such organic materials may use a commercially available product, or may be prepared by various synthetic methods.

여기서, 고분자 유기물의 경우에는 그 제조 방법이 제한되는 것은 아니며, 용도에 따라 분자량 등 물성을 용도에 따라 적절하게 조절하거나 그러한 것을 선택할 수 있는데, 이러한 고분자 사슬의 말단에 전이금속 착물과의 원자이동 반응으로 라디칼을 형성할 수 있는 작용기가 결합되어 있으면 된다. 이러한 작용기의 예로서는 전술한 바와 같다. 또한, 이러한 고분자 화합물은 호모폴리머, 코폴리머, 블록코폴리머 등 그 종류에 제한되지 않는다.Here, in the case of the polymer organic material, the production method is not limited, and depending on the use, the physical properties such as molecular weight may be appropriately adjusted or selected according to the use, and the atom transfer reaction with the transition metal complex at the end of such a polymer chain The functional group which can form a radical should just be bonded. Examples of such functional groups are as described above. In addition, such a high molecular compound is not limited to the kind such as homopolymer, copolymer, block copolymer.

다음의 <화학식 2>는 본 발명의 실시 예에 따른 원자이동 라디칼 첨가 중합 반응을 설명하기 위한 것이다. <Formula 2> is for explaining the atomic transfer radical addition polymerization reaction according to an embodiment of the present invention.

Figure pat00004
Figure pat00004

<화학식 2>에서, RY는 유기물을 나타낸다. 여기서, Y는 유기물이 전이금속 착물과 원자이동 반응으로 유기 라디칼(R·)을 형성 할 수 있는 작용기를 의미한다. 또한, Mt n +Xn/L은 전이 금속 착물을 나타내며, Mt n +Xn는 전이금속 화합물로서 Mt는 전이금속을, X는 전이금속과 결합된 음이온 성분을 나타내며, n은 전이금속의 형식전하이며, L은 리간드를 의미한다. In <Formula 2>, RY represents an organic material. Here, Y means a functional group capable of forming an organic radical (R ·) by an organic material by an atomic transfer reaction with a transition metal complex. In addition, M t n + X n / L represents a transition metal complex, M t n + X n represents a transition metal compound, M t represents a transition metal, X represents an anion component combined with a transition metal, n is a transition It is a formal charge of a metal, and L means a ligand.

전이금속 착물은 전이금속 화합물(Mt n+Xn)과 리간드(L)로 이루어져 있다. 전이금속 착물은 유기물과 원자이동 반응하여 유기 라디칼을 형성시키는 역할을 한다. 이러한 전이금속 착물은 원자이동 반응을 할 수 있는 것이면 특별한 제한은 없다. 전이금속(Mt n+)의 예로서는 Cu1+, Cu2+, Fe2+, Fe3+, Ru2+, Ru3+, Cr2+, Cr3+, Mo0, Mo+, Mo2+, Mo3+, W2+, W3+, Rh3+, Rh4+, Co+, Co2+, Re2+, Re3+, Ni0, Ni+, Mn3+, Mn4+, V2+, V3+, Zn+, Zn2+, Au+, Au2+, Ag+, Ag2+ 등이 있으며, 이들은 1종 이상 혼합되어 사용될 수도 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다. The transition metal complex consists of a transition metal compound (M t n + X n ) and a ligand (L). The transition metal complex serves to form an organic radical by reacting atoms with an organic material. Such transition metal complex is not particularly limited as long as it can undergo atomic transfer reaction. Examples of transition metals (M t n + ) include Cu 1+ , Cu 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Ru 2+ , Ru 3+ , Cr 2+ , Cr 3+ , Mo 0 , Mo + , Mo 2+ , Mo 3+ , W 2+ , W 3+ , Rh 3+ , Rh 4+ , Co + , Co 2+ , Re 2+ , Re 3+ , Ni 0 , Ni + , Mn 3+ , Mn 4+ , V 2+ , V 3+ , Zn + , Zn 2+ , Au + , Au 2+ , Ag + , Ag 2+ , and the like, and these may be used by mixing one or more kinds, but are not limited thereto.

전이금속과 결합되어 있는 음이온 성분인 X는 본 발명의 목적 범위 내에서 전이금속과 결합될 수 있는 것이면 특별히 제한되지는 않는다. 예를 들면 할로겐, 탄소수 1 내지 6인 알콕시, (SO4)1/2, (PO4)1/3, (HPO4)1/2, (H2PO4), 트리플레이트, 헥사플루오로포스페이트, 메탄설포네이트, 아릴설포네이트, SeR1, CN, R2CO2 등일 수 있다. X which is an anion component bonded with the transition metal is not particularly limited as long as it can be combined with the transition metal within the scope of the present invention. For example halogen, alkoxy having 1 to 6 carbon atoms, (SO 4 ) 1/2 , (PO 4 ) 1/3 , (HPO 4 ) 1/2 , (H 2 PO 4 ), triflate, hexafluorophosphate , Methanesulfonate, arylsulfonate, SeR 1 , CN, R 2 CO 2 , and the like.

여기서, R1은 아릴 또는 탄소수가 1 내지 20인 직쇄 또는 분지상 알킬기이다. 또한, R2는 H 또는 탄소수 1 내지 6인 직쇄 또는 분지상 알킬기이다. 전이금속 화합물에 있어서, n은 전이금속의 형식전하인데, 예를 들면, 0≤n≤7의 정수이며, 여기서 n=0은 이온 상태가 아닌 경우를 나타낸다.Here, R 1 is aryl or a straight or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. R 2 is H or a straight or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. In the transition metal compound, n is a formal charge of the transition metal, for example, an integer of 0 ≦ n ≦ 7, where n = 0 indicates a case of not being in an ionic state.

리간드(L)는 전이금속 화합물과 결합하여 전이금속 착물을 형성하며, 이러한 리간드는 적절한 원자 이동 반응 속도를 갖는 것이면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 하나 이상의 질소, 산소, 인 및/또는 황 원자를 포함하는 리간드는 σ결합을 통하여 전이금속과 배위 결합을 한다. 또한, 둘 이상의 탄소 원자를 포함하는 리간드는 π결합을 통하여 전이금속과 배위 결합을 한다. 나아가, μ 또는 η 결합을 통해 전이금속과 배위 결합을 하는 리간드도 포함한다. 이러한 리간드는 적절한 원자 이동 반응 속도를 가질 수 있는 리간드의 경우이면 특별히 제한되지는 않는다. 이러한 반응 혼합물에는 반응을 촉진시키고 환원에 의해 전이금속 착물을 재생하기 위하여 필요에 따라 환원성 물질을 더 첨가할 수 있다. 환원성 물질의 바람직한 예로서는 구리 파우더와 같은 환원성 금속 파우더를 더 첨가할 수 있다. 이 경우, 전이금속 착물은 촉매로서 작용할 수 있다. 또한, 이 외에도 본 발명의 범위 내에서 당업자에게 공지된 여러 가지 첨가물들이 더 포함될 수도 있다. The ligand (L) combines with the transition metal compound to form a transition metal complex, and such ligand is not particularly limited as long as it has an appropriate atom transfer reaction rate. For example, ligands comprising one or more nitrogen, oxygen, phosphorus and / or sulfur atoms make coordination bonds with transition metals via σ bonds. In addition, ligands containing two or more carbon atoms form coordination bonds with transition metals through π bonds. Furthermore, ligands that coordinate with the transition metal via μ or η bond are also included. Such ligand is not particularly limited as long as it is a ligand that can have an appropriate atom transfer reaction rate. To this reaction mixture may be further added a reducing material as necessary to promote the reaction and regenerate the transition metal complex by reduction. As a preferable example of the reducing material, a reducing metal powder such as copper powder may be further added. In this case, the transition metal complex may act as a catalyst. In addition, various additives known to those skilled in the art may be further included within the scope of the present invention.

한편, S107 단계는 랜덤 고분자가 용해된 유기 용매에서 탄소나노튜브를 분산시키는 과정이다. Meanwhile, step S107 is a process of dispersing carbon nanotubes in an organic solvent in which random polymer is dissolved.

이때, 유기 용매로서는 라디칼 전이 반응(radical transfer reaction)을 일으키는 유기 용매가 아닌 한 그 제한은 없다. 예컨대, 유기 용매로는 벤젠, 톨루엔, 아니솔, 디클로로 벤젠과 같은 방향족류, 알콜류, 물, THF, 아세톤, 에틸 아세테이트 등이 사용됨이 바람직하나. 이에 한정되는 것은 아니다.At this time, the organic solvent is not limited so long as it is not an organic solvent causing a radical transfer reaction. For example, aromatic solvents such as benzene, toluene, anisole, dichloro benzene, alcohols, water, THF, acetone, ethyl acetate and the like are preferably used. It is not limited to this.

또한, 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT; single-walled carbon nanotube), 이중벽 탄소나노튜브(DWCNT; double-walled carbon nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT; multi-walled carbon nanotube) 또는 다발형 탄소나노튜브(rope carbon nanotube) 중에 하나이다.In addition, the carbon nanotubes are single-walled carbon nanotubes (SWCNT), double-walled carbon nanotubes (DWCNT), multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) or It is one of the bundle carbon nanotubes.

랜덤 고분자는 아로마틱계의 스타이렌을 가지고 있어서, 탄소나노튜브 표면과 π-π 결합이 용이한 헤테로 방향 고리 구조를 가진다. 따라서 랜덤 고분자는 탄소나노튜브의 표면에서의 헤테로 방향 고리 구조와 π-π 상호 작용에 의해서 탄소나노튜브가 용매 내에서 원활히 분산이 되도록 한다. The random polymer has an aromatic styrene, and has a heteroaromatic ring structure that facilitates π-π bonding with the surface of the carbon nanotubes. Therefore, the random polymer allows the carbon nanotubes to be dispersed in the solvent by the π-π interaction with the heteroaromatic ring structure on the surface of the carbon nanotubes.

그리고 S109 단계의 경우, 탄소나노튜브를 분산시키는 반응이 완결되면 고체 성분을 여과하고, 용매로 걸러진 고체를 잘 씻어준 다음, 건조시키면 랜덤 고분자에 비공유 결합된 탄소나노튜브 복합체를 얻을 수 있다. 건조 방법으로 진공 상태에서 건조시키는 방법도 사용될 수 있다. In the case of step S109, when the reaction to disperse the carbon nanotubes is completed, the solid component is filtered, the solid filtered with a solvent is washed well, and dried to obtain a carbon nanotube complex non-covalently bonded to a random polymer. As a drying method, a method of drying in a vacuum may also be used.

그러면, 상술한 보다 구체적인 예를 통해 본 발명의 실시 예에 따른 랜덤고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법에 대해서 설명하기로 한다. Then, a method of dispersing carbon nanotubes using random polymers according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the specific examples described above.

도 2 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 랜덤고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법을 설명하기 위한 도면이다. 2 to 6 are views for explaining a method for dispersing carbon nanotubes using random polymers according to an embodiment of the present invention.

설명에 앞서, 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 이에 본 발명의 범위가 하기에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안 된다. Prior to the description, the embodiments of the present invention are merely given a specific example to easily explain the technical contents to those skilled in the art and to help the understanding of the present invention, it is intended to limit the scope of the present invention no. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below.

본 실시예에서는 탄소나노튜브 분산제로서 랜덤고분자 PDMAEMA-co-PS를 사용한다. 또한, PDMAEMA-co-PS를 얻기 위해 원자이동 라디칼 중합 방법을 사용한다. 이러한 PDMAEMA-co-PS의 합성 방법은 아래와 같이 수행될 수 있다. 이때 PDMAEMA-co-PS의 합성이 진행되는 원자이동 라디칼 중합 반응은 다음의 <화학식 3>과 같이 표현할 수 있고, 사용되는 화합물은 아래의 <표 1>과 같다.In this embodiment, random polymer PDMAEMA-co-PS is used as the carbon nanotube dispersant. In addition, an atomic transfer radical polymerization method is used to obtain PDMAEMA-co-PS. This synthesis method of PDMAEMA-co-PS can be performed as follows. In this case, the atom transfer radical polymerization reaction in which the synthesis of PDMAEMA-co-PS proceeds may be expressed as in the following <Formula 3>, and the compound used is shown in Table 1 below.

Figure pat00005
Figure pat00005

　 NameName ratioratio QuantityQuantity mmolmmol mg/mmolmg / mmol g/mlg / ml monomer1monomer1 DMAEMADMAEMA 200200 2.14ml2.14ml 12.712.7 157.200 157.200 0.9330.933 monomer2monomer2 StyreneStyrene 2020 0.17ml0.17ml 1.3 1.3 104.150 104.150 0.907 0.907 initiatorinitiator EBiBEBiB 22 18.9ul18.9ul 0.06 0.06 195.060 195.060 1.315 1.315 catalystcatalyst CuBrCuBr 1 One 6.3mg6.3 mg 0.03 0.03 98.990 98.990 　 ligandligand bpybpy 2 2 19.9mg19.9 mg 0.06 0.06 156.190 156.190 　 solventsolvent AnisoleAnisole 　 2ml2ml 　 　 　

먼저, 건조된 15ml 슈렝크 플라스크(Schlenk flask, 이하, "플라스크"로 축약함)에 단위체(monomer)의 디메틸아미노에틸메타아클레이트(DMAEMA) 및 스타이렌(Styrene)을 넣고, 용매(solvent)로 아니솔(Anisole; 메톡시 벤젠)을 넣는다. 이때, 디메틸아미노에틸메타아클레이트(DMAEMA)은 2.14ml, 12.7mmol, 스타이렌(Styrene)은 0.146ml, 1.3mmol, 아니솔(Anisole)은 2ml을 넣는다. First, monomer dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) and styrene are added to a dried 15 ml Schlenk flask (hereinafter abbreviated as "flask"), and a solvent Add anisole (methoxy benzene). At this time, dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) is 2.14ml, 12.7mmol, styrene (Styrene) 0.146ml, 1.3mmol, anisole (Anisole) is put 2ml.

그런 다음, 플라스크를 냉동-펌프-해동 순으로 적어도 5회 반복하여 플라스크 내의 산소를 제거한다. 이어서, 산소를 제거한 플라스크에 질소를 불어 넣은 후, 플라스크에 촉매로 전이금속 화합물 CuBr과 리간드로 2,2-bipyridine을 넣는다. 이때, CuBr는 6.3mg, 0.06mmol, 2,2-bipyridine은 71.1mg. 0.12mmol을 넣는다. 상술한 바와 같이, 전이금속 착물을 플라스크에 넣은 다음, 냉동-펌프-해동 순으로 3회 반복한다. The flask is then repeated at least five times in freeze-pump-thaw order to remove oxygen in the flask. Subsequently, nitrogen is blown into the flask from which oxygen has been removed, and then the transition metal compound CuBr and 2,2-bipyridine are added to the flask as a catalyst. At this time, CuBr is 6.3mg, 0.06mmol, 2,2-bipyridine is 71.1mg. Add 0.12 mmol. As described above, the transition metal complex is placed in the flask and then repeated three times in the order of freeze-pump-thaw.

다음으로, 온도가 120˚C인 오일 배스(bath) 안에 플라스크를 넣은 뒤, 개시제, Ethyl 2-bromoisobutylate를 넣는다. 이때, 2-bromoisobutylate는 18.9ul, 0.12mmol을 넣는다. 그런 다음, 플라스크를 밀봉한 후, 오일펌프에 고무관으로 연결하여 질소를 플라스크에 계속 불어 넣어 준다. 이에 따라, 중합 반응이 진행된다. Next, the flask is placed in an oil bath having a temperature of 120 ° C., and an initiator, Ethyl 2-bromoisobutylate, is added thereto. At this time, 2-bromoisobutylate is added 18.9ul, 0.12mmol. Then, after sealing the flask, it is connected to the oil pump with a rubber tube and nitrogen is continuously blown into the flask. As a result, the polymerization reaction proceeds.

다음으로, 20 시간 반응이 끝난 뒤에 플라스크 내의 내용물을 THF에 묽힌 뒤, 알루미나로 채워진 유리관에 흘려서 Cu를 제거한다. Cu가 제거된 용액을 증착기(evaporator)를 이용하여 THF를 제거한다. 그리고 헥산(Hexane)으로 여러 번 씻어서 남은 단위체(디메틸아미노에틸메타아클레이트 및 스타이렌)를 제거하여, PDMAEMA-co-PS를 얻는다. 얻어진 PDMAEMA-co-PS를 진공 오븐(vacuum oven)에 24시간 넣은 후, 남은 용매를 제거함으로써, 랜덤 고분자 PDMAEMA-co-PS를 얻는다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 합성된 랜덤 고분자의 분자량을 보여주는 그래프이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 합성된 랜덤 고분자의 구조분석(NMR) 결과데이터이다. Next, after completion of the reaction for 20 hours, the contents in the flask were diluted with THF, and then flowed through a glass tube filled with alumina to remove Cu. The solution from which Cu has been removed is removed with THF using an evaporator. And several times washed with hexane (Hexane) to remove the remaining units (dimethylaminoethyl methacrylate and styrene), to obtain PDMAEMA-co-PS. The obtained PDMAEMA-co-PS is placed in a vacuum oven for 24 hours, and then the remaining solvent is removed to obtain a random polymer PDMAEMA-co-PS. 2 is a graph showing the molecular weight of the random polymer synthesized according to the embodiment of the present invention, Figure 3 is a structural analysis (NMR) result data of the random polymer synthesized according to the embodiment of the present invention.

상술한 방법에 따라 랜덤 고분자(PDMAEMA-co-PS)를 얻은 후, 얻어진 랜덤 고분자를 이용하여 유기 용매에서 탄소나노튜브를 분산시킨다. 이러한 유기 용매에서 랜덤 고분자(PDMAEMA-co-PS)를 이용한 탄소나노튜브 분산 과정을 설명하면 다음과 같다. After obtaining a random polymer (PDMAEMA-co-PS) according to the above-described method, the carbon nanotubes are dispersed in an organic solvent using the obtained random polymer. Referring to the carbon nanotube dispersion process using a random polymer (PDMAEMA-co-PS) in the organic solvent as follows.

먼저, 탄소나노튜브 1mg을 30ml 바이알 병에 담는다. 이때, 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT, single-walled carbon nanotube)를 사용하였다. 한편, 다른 30ml 바이알 병에 랜덤 고분자 PDMAEMA-co-PS 10mg을 넣고 유기 용매, THF 20ml를 넣고 PDMAEMA-co-PS를 소니케이터(sonicator)를 통해 용해시킨다. First, 1 mg of carbon nanotubes are placed in a 30 ml vial bottle. In this case, carbon nanotubes were used as single-walled carbon nanotubes (SWCNT). Meanwhile, 10 mg of random polymer PDMAEMA-co-PS is added to another 30 ml vial bottle, 20 ml of an organic solvent, THF is added, and PDMAEMA-co-PS is dissolved through a sonicator.

그리고 PDMAEMA-co-PS가 THF에 용해된 폴리머 용액을 탄소나노튜브가 담긴 바이알 병에 주사기를 이용하여 넣은 후, 소니케이터를 이용하여 90분 동안 분산시킨다. 그러면, 유기 용매 THF에서 탄소나노튜브가 균일하게 분산된다. The PDMAEMA-co-PS was dissolved in THF polymer solution into a vial bottle containing carbon nanotubes using a syringe, and then dispersed for 90 minutes using a sonicator. Then, the carbon nanotubes are uniformly dispersed in the organic solvent THF.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 분산 방법에 따라 제조된 탄소나노튜브 분산 용액에 분산된 탄소나노튜브의 TEM(transmission electron microscope) 사진이며, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 분산 방법에 따라 제조된 탄소나노튜브 분산용액에 분산된 탄소나노튜브의 AFM(atomic force microscopy) 사진이다. 5 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of carbon nanotubes dispersed in a carbon nanotube dispersion solution prepared according to a dispersion method according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is a dispersion method according to an embodiment of the present invention AFM (atomic force microscopy) photograph of the carbon nanotubes dispersed in the carbon nanotube dispersion solution prepared according to.

도시된 바와 같이, 탄소나노튜브는 랜덤 고분자, PDMAEMA-co-PS와 비공유결합에 의해 응집되지 않고 분산된 것을 확인할 수 있다. As shown, it can be seen that the carbon nanotubes are dispersed without being coagulated by random polymers, PDMAEMA-co-PS and non-covalent bonds.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따르면, 스타이렌 및 디메틸아미노에틸메타아클레이트를 가지는 랜덤 고분자를 이용하여 탄소나노튜브를 분산시킴으로써, 스타이렌의 비공유 결합에 따른 파이 스태킹(π-stacking) 상호 작용에 의해 그 분산을 원활하게 하며, 디메틸아미노에틸메타아클레이트에 의해 탄소나노튜브 간의 반데르발스 인력을 줄여 응집을 막는다. 이에 따라, 랜덤 고분자(random copolymer)를 이용하여 탄소나노튜브와의 고분자 복합체 형성으로 탄소나노튜브의 상용성을 더욱 높일 수 있다. According to the embodiment of the present invention as described above, by stacking carbon nanotubes using a random polymer having styrene and dimethylaminoethyl methacrylate, pi stacking (π-stacking) according to the non-covalent bond of styrene Interactions facilitate the dispersion and dimethylaminoethyl methacrylate reduces van der Waals attraction between carbon nanotubes to prevent aggregation. Accordingly, the compatibility of the carbon nanotubes can be further increased by forming a polymer composite with the carbon nanotubes using a random copolymer.

한편, 본 명세서와 도면에 개시 된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are merely presented specific examples to easily explain the technical contents of the present invention and help the understanding of the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention can be carried out in addition to the embodiments disclosed herein.

Claims (20)

랜덤 고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법에 있어서,
유기 라디칼을 형성할 수 있는 단위체(monomer)를 가지는 유기물을 마련하는 과정과,
상기 유기물에 전이금속 착물을 혼합하여 원자이동 라디칼 첨가 중합 반응시킴으로써 랜덤 고분자를 생성하는 과정과,
상기 랜덤 고분자를 유기 용매에서 탄소나노튜브와 혼합하여 상기 랜덤 고분자와 상기 탄소나노튜브를 비공유결합시켜 상기 유기용매 내에서 상기 탄소나노튜브를 분산시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 랜덤 고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법. In the dispersion method of carbon nanotubes using a random polymer,
Preparing an organic material having a monomer capable of forming organic radicals,
Generating a random polymer by mixing a transition metal complex with the organic material and carrying out an atomic transfer radical polymerization reaction;
Mixing the random polymer with carbon nanotubes in an organic solvent to non-covalently bond the random polymer and the carbon nanotubes to disperse the carbon nanotubes in the organic solvent. Dispersion method of nanotubes. 제1항에 있어서, 상기 유기물은
다음의 화학식,
Figure pat00006

으로 표시되는 디메틸아미노에틸메타아클레이트 및 스타이렌을 각각 갖는 제1 유기물 및 제2 유기물을 포함하는 것을 특징으로 하는 랜덤 고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법. The method of claim 1, wherein the organic material
The chemical formula
Figure pat00006

A method for dispersing carbon nanotubes using a random polymer, comprising a first organic material and a second organic material each having dimethylaminoethyl methacrylate and styrene represented by. 제1항에 있어서, 상기 유기물은
저분자 유기물 또는 고분자 유기물인 것을 특징으로 하는 랜덤 고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법.The method of claim 1, wherein the organic material
Dispersion method of carbon nanotubes using a random polymer, characterized in that the low-molecular organic material or high molecular organic material. 제1항에 있어서,
상기 유기물은 Cl, Br 및 I을 포함하는 할로겐원소, 알콕시, SR1, SeR1, OC(=O)R1, OP(=O)R1, OP(=O)(OR1)2, OP(=O)OR1, O-N(R1)2 및 S-C(=S)N(R1)2 으로 이루어진 군으로 선택된 어느 하나의 작용기를 포함하며,
R1은 아릴 또는 탄소수가 1 내지 20인 직쇄 또는 분지상 알킬기이고, N(R1)2에서 두개의 R1은 서로 연결되어 5, 6, 또는 7-원자로 이루어진 헤테로 고리를 포함하는 것을 특징으로 하는 랜덤고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법.The method of claim 1,
The organic material is a halogen element including Cl, Br and I, alkoxy, SR 1 , SeR 1 , OC (= O) R 1 , OP (= O) R 1 , OP (= O) (OR 1 ) 2 , OP (= O) OR 1 , ON (R 1 ) 2, and SC (= S) N (R 1 ) 2 and any one group selected from the group consisting of:
R 1 is aryl or a straight or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and in N (R 1 ) 2 , two R 1 are connected to each other to include a hetero ring composed of 5, 6, or 7-atoms. Dispersion method of carbon nanotubes using random polymer. 제1항에 있어서, 상기 탄소나노튜브는
단일벽 탄소나노튜브(SWCNT; single-walled carbon nanotube), 이중벽 탄소나노튜브(DWCNT; double-walled carbon nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT; multi-walled carbon nanotube) 또는 다발형 탄소나노튜브(rope carbon nanotube) 중에 하나인 것을 특징으로 하는 랜덤고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법.The method of claim 1, wherein the carbon nanotubes
Single-walled carbon nanotube (SWCNT), double-walled carbon nanotube (DWCNT), multi-walled carbon nanotube (MWCNT) or bundle carbon nanotube ( rope carbon nanotube) is a dispersion method of carbon nanotubes using random polymers, characterized in that one of the. 제1항에 있어서, 상기 전이금속 착물은
화학식 Mt n+Xn/L로 표시되는 전이금속 화합물 및 리간드를 포함하며, 상기 Mt n+Xn는 전이금속 화합물을 상기 L은 리간드를 나타내는 것을 특징으로 하는 랜덤고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법.The method of claim 1, wherein the transition metal complex is
Dispersion of carbon nanotubes using random polymers comprising a transition metal compound and a ligand represented by the formula M t n + X n / L, wherein M t n + X n represents a transition metal compound and L represents a ligand Way. 제6항에 있어서, 상기 전이금속 화합물 중 전이금속인 Mt n+은
Cu1+, Cu2+, Fe2+, Fe3+, Ru2+, Ru3+, Cr2+, Cr3+, Mo0, Mo+, Mo2+, Mo3+, W2+, W3+, Rh3+, Rh4+, Co+, Co2+, Re2+, Re3+, Ni0, Ni+, Mn3+, Mn4+, V2+, V3+, Zn+, Zn2+, Au+, Au2+, Ag+ 및 Ag2+로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이며, n은 전이금속의 형식전하로서 0≤n≤7인 정수인 것을 특징으로 하는 랜덤 고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법. According to claim 6, M t n + Silver which is a transition metal among the transition metal compounds
Cu 1+ , Cu 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Ru 2+ , Ru 3+ , Cr 2+ , Cr 3+ , Mo 0 , Mo + , Mo 2+ , Mo 3+ , W 2+ , W 3+ , Rh 3+ , Rh 4+ , Co + , Co 2+ , Re 2+ , Re 3+ , Ni 0 , Ni + , Mn 3+ , Mn 4+ , V 2+ , V 3+ , Zn Any one selected from the group consisting of + , Zn 2+ , Au + , Au 2+ , Ag + and Ag 2+ , and n is a formal charge of the transition metal, characterized in that the random polymer is an integer of 0 ≦ n ≦ 7. Dispersion method of carbon nanotubes used. 제6항에 있어서, 상기 전이금속 화합물 중 상기 전이금속과 결합되는 음이온인 X는 할로겐, 탄소수 1 내지 6인 알콕시, (SO4)1/2, (PO4)1/3, (HPO4)1/2, (H2PO4), 트리플레이트, 헥사플루오로포스페이트, 메탄설포네이트, 아릴설포네이트, SeR1, CN 및 R2CO2 로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이며,
상기 R1은 아릴 또는 탄소수가 1 내지 20인 직쇄 또는 분지상 알킬기이고, R2는 H 또는 탄소수 1 내지 6인 직쇄 또는 분지상 알킬기임을 특징으로 하는 랜덤고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법.According to claim 6, X in the transition metal compound is an anion bonded to the transition metal is halogen, alkoxy having 1 to 6 carbon atoms, (SO 4 ) 1/2 , (PO 4 ) 1/3 , (HPO 4 ) 1/2 , (H 2 PO 4 ), triflate, hexafluorophosphate, methanesulfonate, arylsulfonate, SeR 1 , CN and R 2 CO 2 , wherein
R 1 is an aryl or a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and R 2 is H or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. 제1항에 있어서, 상기 유기 용매는
라디칼 전이 반응(radical transfer reaction)을 일으키지 않는 유기 용매로서, 벤젠, 톨루엔, 아니솔, 디클로로벤젠을 포함하는 방향족류, 알콜류, 물, THF, 아세톤 및 에틸 아세테이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 랜덤고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법. The method of claim 1, wherein the organic solvent
An organic solvent that does not cause a radical transfer reaction, and is any one selected from the group consisting of benzene, toluene, anisole, aromatics including dichlorobenzene, alcohols, water, THF, acetone and ethyl acetate. Dispersion method of carbon nanotubes using random polymer. 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기물은
상기 단위체로 스타이렌을 갖는 제1 유기물 및 상기 단위체로 디메틸아미노에틸메타아클레이트를 갖는 제2 유기물을 포함하는 것을 특징으로 하는 랜덤고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법.The organic material of claim 3, wherein the organic material is
A method for dispersing carbon nanotubes using random polymers, comprising a first organic material having styrene as the unit and a second organic material having dimethylaminoethyl methacrylate as the unit. 랜덤 고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법으로 제조된 탄소나노튜브 분산 용액에 있어서,
유기 라디칼을 형성할 수 있는 단위체를 가지는 유기물과 전이금속 착물을 혼합하여 원자이동 라디칼 첨가 중합 반응시킴으로써 랜덤 고분자를 얻고, 얻어진 랜덤 고분자를 유기 용매 내에서 탄소나노튜브와 혼합함으로써 얻어지는 탄소나노튜브 분산 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 랜덤 고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법으로 제조된 탄소나노튜브 분산 용액. In the carbon nanotube dispersion solution prepared by the carbon nanotube dispersion method using a random polymer,
A carbon nanotube dispersion solution obtained by mixing an organic material having a unit capable of forming an organic radical with a transition metal complex to obtain a random polymer by atom transfer radical addition polymerization, and mixing the obtained random polymer with carbon nanotubes in an organic solvent. Carbon nanotube dispersion solution prepared by the carbon nanotube dispersion method using a random polymer comprising a. 제11항에 있어서, 상기 유기물은
다음의 화학식,
Figure pat00007

으로 표시되는 디메틸아미노에틸메타아클레이트 및 스타이렌을 각각 갖는 제1 유기물 및 제2 유기물을 포함하는 것을 특징으로 하는 랜덤 고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법으로 제조된 탄소나노튜브 분산 용액. The method of claim 11, wherein the organic material
The chemical formula
Figure pat00007

Carbon nanotube dispersion solution prepared by the dispersion method of carbon nanotubes using a random polymer, characterized in that it comprises a first organic material and a second organic material each having dimethylaminoethyl methacrylate and styrene represented by. 제11항에 있어서, 상기 유기물은
저분자 유기물 또는 고분자 유기물인 것을 특징으로 하는 랜덤 고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법으로 제조된 탄소나노튜브 분산 용액. The method of claim 11, wherein the organic material
Carbon nanotube dispersion solution prepared by the carbon nanotube dispersion method using a random polymer, characterized in that the low-molecular organic or high-molecular organic material. 제11항에 있어서,
상기 유기물은 Cl, Br 및 I을 포함하는 할로겐원소, 알콕시, SR1, SeR1, OC(=O)R1, OP(=O)R1, OP(=O)(OR1)2, OP(=O)OR1, O-N(R1)2 및 S-C(=S)N(R1)2 으로 이루어진 군으로 선택된 어느 하나의 작용기를 포함하며,
R1은 아릴 또는 탄소수가 1 내지 20인 직쇄 또는 분지상 알킬기이고, N(R1)2에서 두개의 R1은 서로 연결되어 5, 6, 또는 7-원자로 이루어진 헤테로 고리를 포함하는 것을 특징으로 하는 랜덤 고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법으로 제조된 탄소나노튜브 분산 용액. The method of claim 11,
The organic material is a halogen element including Cl, Br and I, alkoxy, SR 1 , SeR 1 , OC (= O) R 1 , OP (= O) R 1 , OP (= O) (OR 1 ) 2 , OP (= O) OR 1 , ON (R 1 ) 2, and SC (= S) N (R 1 ) 2 and any one group selected from the group consisting of:
R 1 is aryl or a straight or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and in N (R 1 ) 2 , two R 1 are connected to each other to include a hetero ring composed of 5, 6, or 7-atoms. Carbon nanotube dispersion solution prepared by the carbon nanotube dispersion method using a random polymer. 제11항에 있어서, 상기 탄소나노튜브는
단일벽 탄소나노튜브(SWCNT; single-walled carbon nanotube), 이중벽 탄소나노튜브(DWCNT; double-walled carbon nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT; multi-walled carbon nanotube) 또는 다발형 탄소나노튜브(rope carbon nanotube) 중에 하나인 것을 특징으로 하는 랜덤 고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법으로 제조된 탄소나노튜브 분산 용액. The method of claim 11, wherein the carbon nanotubes
Single-walled carbon nanotube (SWCNT), double-walled carbon nanotube (DWCNT), multi-walled carbon nanotube (MWCNT) or bundle carbon nanotube ( Root carbon nanotube) carbon nanotube dispersion solution prepared by the dispersion method of carbon nanotubes using a random polymer, characterized in that one of. 제11항에 있어서, 상기 전이금속 착물은
화학식 Mt n+Xn/L로 표시되는 전이금속 화합물 및 리간드를 포함하며, 상기 Mt n+Xn는 전이금속 화합물을 상기 L은 리간드를 나타내는 것을 특징으로 하는 랜덤 고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법으로 제조된 탄소나노튜브 분산 용액. The method of claim 11, wherein the transition metal complex is
Dispersion of carbon nanotubes using a random polymer comprising a transition metal compound and a ligand represented by the formula M t n + X n / L, wherein M t n + X n represents a transition metal compound and L is a ligand Carbon nanotube dispersion solution prepared by the method. 제16항에 있어서, 상기 전이금속 화합물 중 전이금속인 Mt n+은
Cu1+, Cu2+, Fe2+, Fe3+, Ru2+, Ru3+, Cr2+, Cr3+, Mo0, Mo+, Mo2+, Mo3+, W2+, W3+, Rh3+, Rh4+, Co+, Co2+, Re2+, Re3+, Ni0, Ni+, Mn3+, Mn4+, V2+, V3+, Zn+, Zn2+, Au+, Au2+, Ag+ 및 Ag2+로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이며, n은 전이금속의 형식전하로서 0≤n≤7인 정수인 것을 특징으로 하는 랜덤 고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법으로 제조된 탄소나노튜브 분산 용액. The method according to claim 16, M t n + is a transition metal of the transition metal compound
Cu 1+ , Cu 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Ru 2+ , Ru 3+ , Cr 2+ , Cr 3+ , Mo 0 , Mo + , Mo 2+ , Mo 3+ , W 2+ , W 3+ , Rh 3+ , Rh 4+ , Co + , Co 2+ , Re 2+ , Re 3+ , Ni 0 , Ni + , Mn 3+ , Mn 4+ , V 2+ , V 3+ , Zn Any one selected from the group consisting of + , Zn 2+ , Au + , Au 2+ , Ag + and Ag 2+ , and n is a formal charge of the transition metal, characterized in that the random polymer is an integer of 0 ≦ n ≦ 7. Carbon nanotube dispersion solution prepared by the dispersion method of the carbon nanotubes used. 제16항에 있어서, 상기 전이금속 화합물 중 상기 전이금속과 결합되는 음이온인 X는 할로겐, 탄소수 1 내지 6인 알콕시, (SO4)1/2, (PO4)1/3, (HPO4)1/2, (H2PO4), 트리플레이트, 헥사플루오로포스페이트, 메탄설포네이트, 아릴설포네이트, SeR1, CN 및 R2CO2 로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이며,
상기 R1은 아릴 또는 탄소수가 1 내지 20인 직쇄 또는 분지상 알킬기이고, R2는 H 또는 탄소수 1 내지 6인 직쇄 또는 분지상 알킬기임을 특징으로 하는 랜덤 고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법으로 제조된 탄소나노튜브 분산 용액. The method of claim 16, wherein X in the transition metal compound is an anion bonded to the transition metal is halogen, alkoxy having 1 to 6 carbon atoms, (SO 4 ) 1/2 , (PO 4 ) 1/3 , (HPO 4 ) 1/2 , (H 2 PO 4 ), triflate, hexafluorophosphate, methanesulfonate, arylsulfonate, SeR 1 , CN and R 2 CO 2 , wherein
The R 1 is an aryl or a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and R 2 is H or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. Carbon nanotube dispersion solution. 제11항에 있어서, 상기 유기 용매는
라디칼 전이 반응(radical transfer reaction)을 일으키지 않는 유기 용매로서, 벤젠, 톨루엔, 아니솔, 디클로로벤젠을 포함하는 방향족류, 알콜류, 물, THF, 아세톤 및 에틸 아세테이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 랜덤 고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법으로 제조된 탄소나노튜브 분산 용액. The method of claim 11, wherein the organic solvent is
An organic solvent that does not cause a radical transfer reaction, and is any one selected from the group consisting of benzene, toluene, anisole, aromatics including dichlorobenzene, alcohols, water, THF, acetone and ethyl acetate. Carbon nanotube dispersion solution prepared by the carbon nanotube dispersion method using a random polymer. 제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기물은
상기 단위체로 스타이렌을 갖는 제1 유기물 및 상기 단위체로 디메틸아미노에틸메타아클레이트를 갖는 제2 유기물을 포함하는 것을 특징으로 하는 랜덤 고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법으로 제조된 탄소나노튜브 분산 용액. The method of claim 13, wherein the organic material is
Dispersing carbon nanotubes prepared by the method for dispersing carbon nanotubes using a random polymer, comprising a first organic material having styrene as the unit and a second organic material having dimethylaminoethyl methacrylate as the unit solution.
KR1020100023161A 2010-03-16 2010-03-16 Method for dispersing carbon nanotubes using random copolymer, pdmaema-co-ps and the carbon nanotubes solution KR20110104180A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014157909A1 (en) * 2013-03-25 2014-10-02 에스케이이노베이션 주식회사 Natural-superlattice-structured thermoelectric material
KR101498601B1 (en) * 2013-10-28 2015-03-05 부산대학교 산학협력단 Method of manufacturing high electro conductive carbon nanotube transparent conductive film using polymer dispersant and the transparent electrode comprising the transparent conductive film produced by using the same
CN116714335A (en) * 2023-08-10 2023-09-08 汕头市精塑包装材料有限公司 Antistatic PE film suitable for powder product packaging and preparation method thereof

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014157909A1 (en) * 2013-03-25 2014-10-02 에스케이이노베이션 주식회사 Natural-superlattice-structured thermoelectric material
US9847469B2 (en) 2013-03-25 2017-12-19 Sk Innovation Co., Ltd. Natural-superlattice-structured thermoelectric material
KR101498601B1 (en) * 2013-10-28 2015-03-05 부산대학교 산학협력단 Method of manufacturing high electro conductive carbon nanotube transparent conductive film using polymer dispersant and the transparent electrode comprising the transparent conductive film produced by using the same
CN116714335A (en) * 2023-08-10 2023-09-08 汕头市精塑包装材料有限公司 Antistatic PE film suitable for powder product packaging and preparation method thereof
CN116714335B (en) * 2023-08-10 2023-10-10 汕头市精塑包装材料有限公司 Antistatic PE film suitable for powder product packaging and preparation method thereof

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