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탄소 나노튜브 함유 고분자 조성

전문가 제언: ○ 탄소나노튜브(CNT)는 전례 없이 우수한 전기전도성, 기계적 강도, 열전도도 그리고 경량의 이점이 있어 고분자와의 복합체 응용연구가 활발하다. 이는 기계적 강화 목적이 크지만 고분자의 절연성을 도체로 만드는데 기존의 카본블랙보다 적은 농도(percolation threshold)가 필요해 정전기 제거나 차폐용의 전도성 고분자 복합체가 일찍부터 개발되고 있다.

○ 전도성 고분자 복합체는 종횡비를 손상시키지 않고 CNT의 다발이나 엉킴을 풀어 고분자에 균일하게 분산시키는 도전이 시도되고 있다. CNT의 각종 화학적 전처리 기술이나 초음파처리를 이용한 (수)용액 내 분산 연구가 성과를 내기도 하였다. 그러나 양산성 및 환경상의 문제가 있어 전처리가 필요 없는 용융혼합이 적극적으로 연구되고 있다.

○ 중간전압 이상의 전력케이블에서는 도체와 절연체 사이 및 절연체와 중성선 사이에 각각 내부 반도전 층과 외부 반도전 층의 두 차폐층이 있다. 이들은 카본블랙이 다량 필요하므로 용융점도가 높고 분산이 어려워 계면 평활성 및 로트별 품질의 불 균일이 문제로 되어왔다. 이 발명에서는 전도성 카본블랙의 공급사인 Cabot Corp.사가 고전도성 MWNT를 카본블랙보다 소량 사용하여 상기의 문제를 해결하는 고안을 하였다. 연료시스템이 위험한 자동차산업, 전자산업에서의 정전기 제거도 목표였다.

○ 이 회사는 경제적인 다중벽 탄소나노튜브(MWNT)와 EEA 고분자를 함유한 19개 경우의 실험 및 퍼컬레이션 커브를 공개하여 큰 공헌을 하였다. 이에 따르면 동일 표면 저항률에서 MWNT가 카본블랙보다 더 높은 점도를 보였고 동일 농도에서도 더 높은 점도를 보였다. 그러나 전도성 카본블랙과 MWNT의 블렌드 사용으로 전도성 충전제의 양을 줄이고 따라서 점도를 줄일 수 있음을 보였다. EVA 고분자의 사용, MWNT와 전도성 카본블랙의 다른 블렌드 비율도 검토되었으나 발표되지 않았다.

○ 이 발명의 24개 항의 청구범위에 EEA, EVA, EPR, EPDM 등의 고분자에 CNT 단독 및 카본블랙과의 블렌드를 사용한 전력케이블용 차폐층이 포함되어 있다. 자동차산업에 관하여도 연료라인을 비롯한 6개항이 청구되어 있다. 전문적 기술진에 의한 대책이 시급히 필요한 시점이다.

저자: Cabot Corporation
자료유형: 특허정보