| 학회 | 한국고분자학회 |
| 학술대회 | 2005년 봄 (04/14 ~ 04/15, 전경련회관) |
| 권호 | 30권 1호, p.595 |
| 발표분야 | 복합재료 |
| 제목 | Dispersion of the Functionalized MWNTs in PU Matrix with Surfactant Types |
| 초록 | 계면활성제의 종류 및 함량에 따른 다중벽 탄소나노튜브 (Multiwalled nanotube, 이하 MWNT)/폴리우레탄 (Polyurethane, 이하 PU) 복합체의 전기적 특성 및 복합체 내에서의 MWNT 분산 특성을 FESEM과 DEA (Dielectric analyzer)를 이용하여 분석하였다. 여기서 질산/황산 혼합용액 (v/v=1:3)에 의해 정제 및 관능화 된 MWNT, 계면활성제로서 양이온성, 비이온성, 음이온성 3종류를 사용하였다. Pristine MWNT의 제타전위 값이 9.46 mV로 양의 값을 갖는 반면, 표면개질된 MWNT의 제타전위 값은 -30 mV 이하의 음의 값을 나타내었다. 이것은 처리된 MWNT의 표면이 (-)로 하전되어 있으며, carboxylic group (-COOH)으로 관능화 되었다는 것을 의미한다1. 하지만 이러한 관능화 만으로 균일한 MWNT의 분산을 얻기는 어렵다. 따라서 현탁액 내에서 뿐만 아니라 고분자 matrix 내에서의 MWNT 분산성을 향상시키기 위하여 3종의 계면활성제를 적용하여, 분산도 및 CD 전도도를 통해 비교 평가 하였다. 계면활성제의 종류 및 함량의 함수로서 MWNT/PU 복합체의 DC 전도도를 Figure 1.에 나타내었다. 양이온성 계면활성제를 첨가한 복합체가 가장 높은 전기전도도를 나타내었으며, 이는 상기에 설명한 바와 같이 MWNT의 표면이 (-)로 하전되어 있기 때문으로 판단된다2. 양이온성 계면활성제의 함량에 따른 복합체의 전기전도도를 측정하여 양이온성 계면활성제의 cmc (critical micelle concentration) 를 조사하였으며, 그 결과 MWNT에 대해 0.6 wt.%를 포함한 복합체가 가장 높은 전기전도도를 나타내어 이 함량을 cmc 로 판단하였다. 양이온성 계면활성제의 소수성기 길이에 따른 분산도를 평가하기 위하여 3종의 양이온성 계면활성제를 적용한 복합체의 전기전도도 및 FESEM image를 비교 분석 하였다. Figure 2에 나타낸 MWNT/PU 복합체의 파단면 FESEM 사진에서 계면활성제 적용 여부에 따른 MWNT의 분산성을 확인할 수 있다. 계면활성제를 적용하지 않은 (a)의 사진에서는 표면처리 된 MWNT를 적용했음에도 불구하고 상당히 큰 MWNT 응집체가 관찰된 것에 반해 양이온성 계면활성제를 적용한 (b) 사진에서는 MWNT가 전체적으로 균일하게 분산되어 있는 것을 확인할 수 있다. 이러한 계면활성제는 현탁액의 pH에 따라 분산도가 크게 달라질 수 있으며, pH에 따른 제타전위 측정을 통하여 최적 분산을 위한 적정 pH를 알아낼 수 있다. 표면처리 된 MWNT에 양이온성 계면활성제를 적용하고, pH controller를 적용하여 적정 pH로 조절하면 복합체 및 현탁액 상에서의 MWNT 분산성을 크게 향상시킬 수 있음을 확인하였다. Figure 1. Electrical conductivities with Figure 2. FESEM images of MWNT/PU composites (a) without types and content of surfactant surfactant and (b) with cationic surfactant. 참고문헌 1. K. Esumi, M. Ishigami, A. Nakajima, K. Swada, H. Honda, T. Kyotani, S. Nakazaki, W. H. Xu, and A. Tomita, Carbon, 39, 771 (2001). 2. R. R. Atkin, V. S. J. Craig, E. J. Wanless and S. Biggs, Adv. Colloid and Interface Sci., 103, 219 (2003). |
| 저자 | 안경진, 윤호규 |
| 소속 | 고려대 |
| 키워드 | carbon nanotube; surfactant; dispersion; composite |
