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탄소 나노튜브 함유 고분자 복합체의 초음파 이용 이축스크루 압출

전문가 제언: ○ 탄소나노튜브(CNT)의 뛰어난 전기 전도도, 높은 기계적 강도 그리고 높은 열전도도 등의 비범한 특성은 많은 응용을 가능케 한다. 화재 위험성이 높은 자동차 산업과 전기적 치명적 손상이 우려되는 전자기기 산업은 정전기 제거(EDS)에 고전도성 고분자 복합체를 필요로 하고 있다.

○ 고분자 매트릭스에서의 CNT 분산은 도전과제이다. CNT의 여러 전처리 기술이 연구되고 있다. CNT 중 높은 종횡비와 경량 그리고 경제적인 다중벽 탄소나노튜브(MWNT)에 대한 제자리 중합 및 화학처리는 생산규모 확대가 어렵거나 환경에 유해하다. 용매 내 MWNT의 장시간 초음파 처리는 MWNT의 결점을 발생시키고 종횡비를 저하시킨다.

○ 최근의 용융가공법은 고분자 매트릭스에 MWNT를 분산시키는데 용매를 사용하지 않고 전처리가 필요 없는 환경 친화적인 방법이면서 생산규모 확대가 쉬워 산업계에서 여러 고분자에 선호되고 있다. 본문에서 미국 Akron대의 저자들은 고분자와 CNT와의 분산수용액에서 사용되던 초음파 처리기술을 CNT 함유 PEI의 이축스크루 압출에 이용하여 MWNT 분산을 크게 향상시킨 기술을 소개하고 있다.

○ MWNT의 분산상태 측정의 간접방법으로 유변학적 거동의 이용을 소개하였다. MWNT 함량증가에 따라 PEI 나노복합체의 점도와 저장탄성계수가 크게 증가하였다. 10%까지의 모든 MWNT 함량에서 초음파 처리는 처리하지 않은 경우보다 점도 및 저장탄성계수를 증가시켰고, 영률 및 인장강도와 같은 기계적 특성을 향상시켰다. 초음파 처리가 용융복합체 흐름에서 고분자와 MWNT 사이의 상호작용을 향상시켜 분산을 개선시켰다.

○ MWNT 함유 PEI에서 유변학적 및 전기적 퍼컬레이션 즉 점도 급증 점 및 통전개시점은 매우 낮은 MWNT 함량 1~2wt%에서 발견되었다. 유변학적 특성이 전기전도성보다 MWNT 분산에 더 민감하였다. MWNT는 제조사, 합성법, 로트별로 품질에 차이가 있어 적합한 MWNT의 경제적 선정방법 확립이 고전도성 복합체의 품질관리에 관건이 될 것이다.

저자: A.I. Isayev et al
자료유형: 학술정보