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고내상 에멀젼 중합법으로 제조한 폴리스티렌/탄소나노튜브 미세기공 발포체의 모폴로지 및 전기 전도도
노원진(Won Jin Noh),강명환(Myung Hwan Kang),이성재(Seong Jae Lee) 한국고분자학회 2012 폴리머 Vol.36 No.5
고분자 발포체에 전도성을 부여하기 위하여 고내상 에멀젼 중합법을 활용하여 폴리스티렌/탄소나노튜브 미세 기공 발포체를 제조하였다. 본 연구에서는 고내상 에멀젼의 안정성과 중합된 미세기공 발포체의 전기 전도도를 향상시키기 위하여 탄소나노튜브의 개질, 계면활성제의 함량 및 분산 시간에 따른 영향을 고찰하였다. 탄소나노튜브는 분산이 용이하도록, 분산상인 수상에는 산처리 및 계면활성제로 분산하여 사용하였고 연속상인 유상에는 유기 작용기로 표면 개질하여 사용하였다. 탄소나노튜브의 분산성은 제조한 발포체의 전기 전도도 차이로 확인할 수 있었다. 계면활성제로 분산한 미처리 탄소나노튜브를 수상에 첨가한 경우 전기 전도도 향상에는 효과적이었지만 약간 수축된 형상의 발포체가 제조되었다. 유기 개질한 탄소나노튜브를 유상에 첨가한 경우 안정한 발포체를 얻을 수 있었으나 전기 전도도 향상에는 한계가 있었다. Polystyrene/carbon nanotube (CNT) microcellular foams were prepared to have electrically conductive properties via high internal phase emulsion polymerization. In this study, we have investigated the effects of surface modification of CNT, surfactant content and dispersion time to improve the stability of emulsion and the electrical conductivity of foam. Acid treatment and a surfactant were used to effectively disperse CNTs in the aqueous phase. In the organic phase, CNTs were used after a surface modification with organic functional groups. The degree of dispersion of CNTs was estimated by the electrical conductivity of resultant microcellular foams. With raw CNTs dispersed with the surfactant in the aqueous phase, substantial conductivity increase was observed but the foams were slightly shrunk. The foams prepared with organically modified CNTs dispersed in the organic phase showed stable cell morphology without shrinkage, but displayed limitation to improve the conductivity.
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라텍스 입자 크기가 폴리스티렌/탄소나노튜브 나노복합재료의 유변물성 및 전기적 물성에 미치는 영향
강명환(Myung Hwan Kang),노원진(Won Jin Noh),이성재(Seong Jae Lee) 한국고분자학회 2011 폴리머 Vol.35 No.5
라텍스 기법으로 제조한 폴리스티렌(PS)/다중벽 탄소나노튜브(MWCNT) 나노복합재료의 라텍스 입자 크기에 따른 유변학적, 전기적 물성을 고찰하였다. 나노복합재료는 무유화제 유화중합과 분산중합으로 합성한 단분산 PS입자에 MWCNT를 초음파 분산시킨 다음 동결건조 과정을 거쳐 제조하였다. PS/MWCNT 나노복합재료는 MWCNT 함량이 증가할수록 점차 네트워크 구조를 형성하여 저장 탄성률, 복소 점도 및 전기 전도도가 급격하게 증가하였다. MWCNT 함량에 따른 저장 탄성률 및 복소 점도 증가 효과는 라텍스 입자 크기가 큰 경우 더욱 뚜렷하였다. 입자 크기에 따른 전기적 물성은 MWCNT 함량에 따라 상이한 경향을 보여 주었는데, 함량이 적은 경우 작은 입자로 제조한 나노복합재료가 높은 전기 전도도를 보여 주었으나 함량이 증가할수록 큰 입자의 경우가 높은 값을 보여 주었다. The effect of latex particle size on rheological and electrical properties of latex-blended polystyrene (PS)/multi-walled carbon nanotube (MWCNT) nanocomposites was investigated. Monodispersed PS particles synthesized either by emulsifier-free emulsion polymerization or by dispersion polymerization were mixed with MWCNTs under ultrasonication, and freeze-dried to prepare the nanocomposites. As the MWCNT content increased, storage modulus, complex viscosity and electrical conductivity were substantially increased. The increase of storage modulus and complex viscosity was higher for larger PS particles. The effect of particle size on electrical properties was different depending on MWCNT content. With lower MWCNT content, the nanocomposite prepared by smaller PS particles showed higher electrical conductivity, but the opposite result was given as the content increased.
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라텍스 기법으로 제조한 폴리스티렌/다중벽 탄소나노튜브 나노복합재료의 나노튜브 길이가 유변학적 특성에 미치는 영향
우동균(Dong Kyu Woo),노원진(Won Jin Noh),이성재(Seong Jae Lee) 한국고분자학회 2010 폴리머 Vol.34 No.6
라텍스 블렌딩 기법을 이용하여 폴리스티렌(PS)/다중벽 탄소나노튜브(MWCNT) 나노복합재료를 제조하여 나노튜브 길이에 따른 나노복합재료의 유변학적 특성을 고찰하였다. 나노복합재료 제조에 사용된 단분산 PS 입자는 무유화제 유화중합으로 제조하였고 NWCNT는 불순물 제거와 분산성 향상을 위해 표면개질 과정을 거친 후 사용하였다. 최종적인 나노복합재료는 단분산 PS 입자와 개질한 MWCNT를 초음파 교반조에서 분산시킨 후 동결건조 과정을 거쳐 제조하였다. 나노복합재료의 MWCNT 함량과 나노튜브 길이에 따른 유변학적 특성은 소진폭 진동 전단유동을 부과시켜 평가하였다. 본 연구에서 고찰한 PS/MWCNT 나노복합재료는 MWCNT의 함량이 증가할수록, 나노튜브 길이가 길수록 유변물성 향상 효과가 뚜렷하였다. 이는 MWCNT 함량이 증가할수록 나노복합재료의 유변학적 특성이 액체적 특성에서 점차 고체적 특성으로 변화하기 때문이며. 나노튜브 길이가 길수록 네트워크 구조를 달성하는 임계 농도가 직아 지지 때문인 것으로 판단된다. Polystyrene (PS)/multi-walled carbon nanotube (MWCNT) nanocomposites were prepared via latex technology and the effect of nanotube length on rheological properties were investigated. Monodisperse PS particle was synthesized by the emulsifier-free emulsion polymerization and two types of MWCNTs were used after surface modification to improve dispersion state and to remove impurities. Final nanocomposites were prepared by the freeze-drying process after dispersing the PS particles and the surface-modified MWCNTs in a ultrasonic bath. The effects of MWCNT content and nanotube length on rheological properties were evaluated by imposing the small-amplitude oscillatory shear now. The PS/MWCNT nanocomposites showed that rheological properties were enhanced as the amount and length of MWCNT increased. lt is speculated that the rheological characteristics of nanocomposites change from liquid-like to solid-like as the MWCNT amount increases. and the critical concentration to achieve network structure decreases as the nanotube length increases.
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계면활성제가 라텍스 블렌딩 폴리스티렌/단일벽 탄소나노튜브 나노복합재료의 유변학적, 전기적 물성에 미치는 영향
이성재(Seong Jae Lee),강명환(Myung Hwan Kang),노원진(Won Jin Noh),우동균(Dong Kyun Woo) 한국고분자학회 2012 폴리머 Vol.36 No.3
폴리스티렌(PS)/단일벽 탄소나노튜브(SWCNT) 나노복합재료를 라텍스 기술로 제조하여 계면활성제(SDS) 첨가에 따른 SWCNT의 분산 정도와 나노복합재료의 유변학적, 전기적 물성을 고찰하였다. 나노복합재료는 단분산 PS 입자에 SDS를 첨가한 SWCNT 분산액을 혼합한 후 동결건조하여 제조하였다. SDS 함량이 증가함에 따라 나 노튜브의 분산성이 향상되어 나노복합재료의 저장 탄성률과 복소 점도는 증가하지만, 지나치게 증가시킨 경우에는 저분자량의 SDS로 인해 감소하는 결과를 보여주었다. 전기 전도도는 SDS를 첨가함에 따라 급격히 향상된 후 큰 변화를 보이지 않았다. 이는 나노튜브의 분산성 향상에 의한 전기 전도도 증가와 SDS 도포에 의한 SWCNT의 전 기 전도도 저하의 경쟁에 의한 것으로 추론된다. SDS를 SWCNT 함량의 2배로 첨가한 경우가 나노복합재료의 전 기 전도도 및 사용 물성 향상에 최적 조건이었다. 이 경우 전도성을 부여하는 SWCNT의 임계 함량은 1 wt% 이하에 서 나타났다. Polystyrene/single-walled carbon nanotube (PS/SWCNT) nanocomposites were prepared by latex technology and the effect of surfactant (SDS) on nanotube dispersion, rheological and electrical properties was investigated. The nanocomposites were prepared through freeze-drying after mixing PS particles and aqueous SWCNT/SDS suspension. As the SDS content increased, the storage modulus and complex viscosity of the nanocomposites were increased due to enhanced dispersion of nanotubes, but if the content excessively increased, the modulus and viscosity began to decrease due to low molecular weight of SDS. The electrical conductivity sharply increased with the addition of SDS, and then did not show significant changes. This result is speculated to be the competition between the increased dispersion of nanotubes and the deterioration of electrical conductivity by SDS adsorption. An optimal ratio of SDS to SWCNT for improving electrical conductivity and end-use properties was 2. With this ratio, the electrical percolation threshold of SWCNT was less than 1 wt%.
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