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탄소 나노튜브용 가공조제

전문가 제언: ○ 탄소나노튜브(CNT)의 전례 없이 높은 전기전도도 및 기계적 특성 등을 활용하기 위한 CNT 함유 고분자 복합체는 고분자내 CNT의 분산이 도전과제로 되고 있었다. CNT 및 고분자를 용매에 녹이거나 CNT의 화학적 전처리를 비롯한 많은 대책이 연구되어 성과를 올리고 있다. 정전기 제거나 차폐와 같은 부피가 큰 응용에서는 이러한 대책은 양산성과 환경성 그리고 경제성에서 바람직하지 않아 기존설비를 이용할 수 있는 용융혼합법이 산업계에서 선호되어 연구되고 있다.

○ 현재 특수 고분자에 캡슐화 되어 마스터배치로 제공되는 현실적 대책이 실행되기도 하고 있지만 CNT나 고분자매트릭스의 자유도가 부족하여 특수 용도에는 사용이 곤란하고 고가의 문제가 있다. 용융혼합법을 성공시키는 데는 CNT 및 고분자의 양쪽과 상용성이 있는 재료가 필요하다. 폴리히드록시카르복시산인 폴리젖산(PLA)이 대두되어 주로 폴리올레핀계열 고분자에 적합한 것으로 설명되고 있으나 생분해성을 가지므로 장기수명이 요구되는 응용에는 신중을 기해야 할 것이다.

○ 이 발명에서 프랑스의 Arkema Inc.는 폴리부틸렌 테레프탈레이트의 모노머인 싸이클릭부틸렌 테레프탈레이트(CBT)의 높은 상용성과 물처럼 낮은 용융점도를 이용한 CNT 분산대책을 고안했다. CBT와 CNT를 먼저 용융혼합하여 마스터배치식 복합체를 만든 후 높은 용융점도를 가진 엔지니어링플라스틱인 PVDF, PC, PA 등에 이를 용융혼합에 의해 CNT를 분산시키는 기술을 주장하고 있다. CNT의 낮은 퍼컬레이션 문턱을 이용한 정전기 제거나 차폐와 같은 응용에 큰 효과가 기대된다.

○ 한국의 Polymers Net Co. Ltd.는 CBT로 PC의 높은 용융점도를 낮추어 0.2㎜ 박막가공이 가능한 특허를 허여 받아 휴대용 디지털 메모리카드의 기판사업을 개시했다. 그러나 아쉽게도 탈크 및 탄소섬유 등의 충전제가 포함된 이 특허에 CNT는 포함되지 않았다.

○ 청구범위 24개 항 중 핵심은 반복되는 CBT사용 주장이고 제12 항의 해당 고분자에 PO가 포함되어 있으나 용융온도가 낮은 PO계열 고분자에는 용융온도가 160℃ 정도 이상인 CBT의 사용은 곤란할 것이다.

저자: Arkema Inc.
자료유형: 특허정보