강화된 중합체 document_id A220623012248

최근, 중합체 매트릭스에 탄소 나노튜브를 도입하고자 하는 많은 노력이 있어 왔다. 이들은 특정한 나노튜브 특성, 예컨대 이들의 높은 종횡비 및 전기전도도로 인하여, 매우 낮은 적재량에서도 향상된 전기적 및 기계적 성질을 갖기 때문에, 이렇게 수득된 복합체는 흥미로운 물질이다. 그러나, 고점도 중합체에 탄소 나노튜브를 분산시키는 것은 어려우며, 종종 나노튜브와 중합체간 상호인력을 유도하도록 나노튜브를 작용화시키는 것이 시도되고 있다. 또한, 나노튜브는 강한 반데르발스(van-der-Waals) 상호작용의 결과로서 고도로 다발화되어 있기 때문에, 박리된 단일 나노튜브의 분산이 시도되고 있다. 일반적으로, 물질은 전기전도도 δ에 따라 세 개의 군으로 구분될 수 있다: 절연체(δ003c#10-7S/m), 반도체(δ=10-7 내지 105S/m) 및 전도체(δ003e#105S/m). 중합체에 있어서, 전형적인 전도도 값은 10-15S/m 내지 10-12S/m이하이다. 탄소 충진제는 104 내지 107S/m의 범위의 전도도를 가질 수 있다. 복합체의 전도도 수준은, 보다 높은 충진제 농도에서의 순수한 탄소 종에 대한 것보다 약간 낮은 값으로 떨어진다. 탄소 나노튜브 강화된 중합체는 현재 중합체 매트릭스 중에 일반적으로 다발 형태로 탄소 나노튜브(CNT)를 도입함으로써 제조된다. 이러한 CNT의 균일한 분포를 수득하기 위하여, 중합체 매트릭스에서 개별 CNT의 분산가능성을 향상시키는데 중점을 두고 있는 초음파 처리 또는 화학적 변형 공정으로 이들을 예비처리한다. 이러한 중합체 매트릭스에 CNT를 도입하는 것은 중합체 매트릭스 물질의 강성 뿐만 아니라 전도도를 향상시키기 위함이다. 중합체 매트릭스에서 CNT의 균일한 분산을 수득하기 위해 보고된 공정들은 튜브의 종횡비의 파괴 및 저하를 유발(이는 복합체의 강성, 강도 및 전도도에 불리함)하거나 또는 튜브의 표면을 손상(이는 튜브의 안정성 및 전도도를 저하시킴)시킨다. 본 발명의 공정은 실질적으로 CNT를 동일한 길이 및 종횡비로 유지시킴으로써 상기 문제점을 해결한다. 본 발명의 공정으로부터 수득되는 강화된 중합체는 향상된 전도도 및 기계적 성질을 갖는다. 문헌[J. Mater. Sci. 37, 2002, pages 3915-23]에서는 CNT를 충진제로서 사용하여 폴리(스티렌/부틸 아크릴레이트) 공중합체 나노 복합체를 제조하는 공정을 개시하였다. 이러한 공정은 소듐도데실 설페이트(SDS)의 수용액 중에 현탁된 다벽 CNT(MWNT), 및 공중합체의 라텍스를 사용한다. 나노복합체의 전기전도도에서 유의적인 변화(소위, 퍼콜레이션 임계치(percolation threshold))를 갖기 위해서는, 3중량% 이상의 MWNT 양이 요구된다.