KR101095874B1 - Method for Dispersing Carbon Nanotubes using Gradient Polymer and the Carbon Nanotubes solution - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구배고분자(gradient polymer)를 이용한 탄소나노튜브(carbon nanotube; CNT)의 분산 방법 및 그 방법으로 제조된 탄소나노튜브 분산용액에 관한 것으로, 용매에서의 탄소나노튜브의 용해성과 분산성을 향상시키기 위한 것이다. 본 발명에 따르면, 전이금속 화합물(Mt n+Xn)과 리간드(L)를 포함하는 전이금속 착물을 서로 다른 두가지의 단량체가 포함된 유기화합물과 함께 용매 내에서 원자이동 라디칼 중합(Atom Transfer Radical Polymerization)으로 형성된 유기 라디칼을 이용하여 구배고분자(gradient polymer)를 형성한다. 구배고분자는 아로마틱계를 포함하고 있으며 용매내에서 탄소나노튜브와 함께 넣고 분산하면, 구배고분자는 탄소나노튜브와 비공유결합하여 용매 내에서 탄소나노튜브를 분산시킨다.The present invention relates to a method for dispersing carbon nanotubes (CNTs) using gradient polymers and a carbon nanotube dispersion solution prepared by the method, and the solubility and dispersibility of carbon nanotubes in a solvent. It is to improve. According to the present invention, a transition metal complex including a transition metal compound (M t n + X n ) and a ligand (L) with an organic compound containing two different monomers in an solvent is transferred to an atom transfer radical. Gradient polymers are formed using organic radicals formed by Polymerization. Gradient polymers contain aromatics and when dispersed with carbon nanotubes in a solvent, the gradient polymers are non-covalently bonded to the carbon nanotubes to disperse the carbon nanotubes in the solvent.

구배고분자, 탄소나노튜브, 분산, 수용액, 비공유 Gradient polymer, carbon nanotube, dispersion, aqueous solution, non-covalent

Description

구배고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법 및 그 방법으로 제조된 탄소나노튜브 분산용액{Method for Dispersing Carbon Nanotubes using Gradient Polymer and the Carbon Nanotubes solution}Dispersion method of carbon nanotubes using gradient polymers and carbon nanotube dispersion solution prepared by the method {Method for Dispersing Carbon Nanotubes using Gradient Polymer and the Carbon Nanotubes solution}

본 발명은 탄소나노튜브의 분산 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄소나노튜브의 표면에 아로마틱계를 함유하는 구배고분자를 비공유결합시킴으로써 용매에서의 탄소나노튜브의 용해성과 분산성을 향상시킬 수 있는 구배고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법 및 그 방법으로 제조된 탄소나노튜브 분산용액에 관한 것이다.The present invention relates to a dispersion technique of carbon nanotubes, and more particularly, solubility and dispersibility of carbon nanotubes in a solvent can be improved by non-covalently bonding a gradient polymer containing an aromatic system to the surface of the carbon nanotubes. It relates to a carbon nanotube dispersion method using a gradient polymer and a carbon nanotube dispersion solution prepared by the method.

1996년 Rice 대학의 Smalley 교수가 fullerene의 발견으로 노벨상을 수상한 이래, 나노 크기를 가진 구조 중에서 탄소 소재는 가장 주목받는 물질로 부각되고 있다. 20세기의 핵심 물질이 실리콘이었다면, 21세기의 핵심물질은 탄소가 될 것으로 예측되고 있다. 이중 탄소나노튜브(carbon nanotube; CNT)는 완벽한 물성과 구조로 인하여 전자정보통신, 환경 및 에너지, 의약 등의 분야로 산업적 응용성의 기대가 큰 소재이며, 향후 나노과학을 이끌고 갈 중요한 building block으로 많은 기대를 모으고 있다.Since Smalley, a professor at Rice University in 1996, won the Nobel Prize for the discovery of fullerene, carbon has emerged as one of the most noteworthy materials in its nanoscale structure. If the core material of the 20th century was silicon, the core material of the 21st century is expected to be carbon. Of these, carbon nanotubes (CNTs) are materials of great industrial applicability in the fields of electronic information communication, environment, energy, and medicine due to their perfect properties and structure, and are important building blocks to lead nanoscience in the future. Expecting.

탄소나노튜브는 흑연면(graphite sheet)이 나노 크기 직경의 실린더 형태를 가지며, sp2 결합 구조를 갖는다. 이 흑연면이 말리는 각도 및 구조에 따라서 도체 또는 반도체의 특성을 보인다. 또한 벽을 이루고 있는 결합 수에 따라서 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT; single-walled carbon nanotube). 이중벽 탄소나노튜브(DWCNT; double-walled carbon nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT; multi-walled carbon nanotube), 다발형 탄소나노튜브(rope carbon nanotube)로 분류될 수 있다. 특히 SWCNT는 금속적인 특성과 반도체적인 특성을 가지고 있어 다양한 전기적, 화학적, 물리적 및 광학적 특성을 나타내며 이러한 특성들을 이용하여 더욱 세밀하고 집적된 소자들을 구현할 수 있다. 현재 연구되고 있는 탄소나노튜브의 응용분야는 투명전극, 정전분산필름, 전계방출 소자(field emission device), 면발열체, 광전자 소자(optoelectronic device) 및 각종 센서(sensor), 트랜지스터 등이 있다.Carbon nanotubes have a graphite sheet (cylindrical sheet) in the form of a cylinder of nano size diameter, and has a sp2 bonding structure. The graphite surface exhibits the characteristics of a conductor or a semiconductor depending on the angle and structure at which it is curled. Single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) also depend on the number of bonds in the wall. Double-walled carbon nanotubes (DWCNT), multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) can be classified into a bundle of carbon nanotubes (rope carbon nanotubes). In particular, SWCNTs have a variety of metallic and semiconducting properties to represent a variety of electrical, chemical, physical and optical properties. These features enable more sophisticated and integrated devices. Applications of carbon nanotubes currently being studied include transparent electrodes, electrostatic dispersion films, field emission devices, surface heating elements, optoelectronic devices, various sensors, and transistors.

그러나, 이와 같은 탄소나노튜브의 유용성에도 불구하고, 탄소나노튜브는 낮은 용해성과 낮은 분산성으로 인해 그 사용에 한계가 있다는 문제점이 있다. 이유는 탄소나노튜브는 서로 간의 강한 반데르발스 인력에 의해 수용액 상에서 안정적인 분산 상태를 이루지 못하고 응집현상이 일어나기 때문이다.However, despite the usefulness of such carbon nanotubes, carbon nanotubes have a problem in that their use is limited due to low solubility and low dispersibility. The reason is that carbon nanotubes do not form a stable dispersion state in aqueous solution due to strong van der Waals attractive forces, and coagulation occurs.

따라서, 본 발명의 목적은 탄소나노튜브의 용액 내에서의 용해성과 분산성을 향상시킬 수 있는 구배고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법 및 그 방법으로 제조된 탄소나노튜브 분산용액을 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for dispersing carbon nanotubes using gradient polymers and carbon nanotube dispersion solutions prepared by the method, which can improve solubility and dispersibility in the solution of carbon nanotubes. .

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 원자이동 라디칼 중합에 의해 유기라디칼을 형성할 수 있고 서로 다른 두가지의 단랑체를 포함하는 유기화합물을 준비하는 준비 단계, 상기 준비된 유기화합물, 전이금속 화합물(Mt n+Xn)과 리간드(L)를 포함하는 전이금속 착물을 용매에 혼합하는 혼합 단계, 원자이동 라디칼 중합에 따라 상기 유기화합물과 상기 전이금속 착물이 반응하여 유기 라디칼을 형성하고, 상기 유기 라디칼을 이용하여 상기 혼합물의 서로 다른 두가지의 단량체를 중합시켜 구배고분자(gradient polymer)를 형성하는 형성 단계, 상기 구배고분자를 용매에 용해시켜 탄소나노튜브를 넣고 분산하면, 상기 구배고분자와 상기 탄소나노튜브가 비공유결합하여 상기 용매 내에서 상기 탄소나노튜브를 분산시키는 분산 단계를 포함하는 구배고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is to prepare an organic compound which can form organic radicals by atomic transfer radical polymerization and comprises two different monomers, the prepared organic compound, transition metal compound (M t n + X n ) a mixing step of mixing a transition metal complex containing a ligand (L) with a solvent, the organic compound and the transition metal complex react with each other by an atomic transfer radical polymerization to form an organic radical, and the organic radical Forming step of polymerizing two different monomers of the mixture by using to form a gradient polymer (gradient polymer), dissolving the gradient polymer in a solvent to put the carbon nanotubes dispersed, the gradient polymer and the carbon nanotubes Gradient polymers comprising a dispersion step of dispersing the carbon nanotubes in the solvent by the non-covalent bond Using the method provides a dispersion of carbon nanotubes.

본 발명에 따른 탄소나노튜브 분산 방법에 있어서, 상기 유기화합물은 아로마틱계의 단량체를 포함한다. 상기 유기화합물은 저분자 유기화합물 또는 고분자 유기화합물이다. 그리고 상기 유기화합물은 Cl, Br 및 I을 포함하는 할로겐원소, 알콕시, SR1, SeR1, OC(=O)R1, OP(=O)R1, OP(=O)(OR1)2, OP(=O)OR1, O-N(R1)2 및 S-C(=S)N(R1)2 으로 이루어진 군으로 선택된 어느 하나의 작용기를 포함한다. 여기서 R1은 아릴 또는 탄소수가 1 내지 20인 직쇄 또는 분지상 알킬기이고, N(R1)2에서 두개의 R1은 서로 연결되어 5, 6, 또는 7-원자로 이루어진 헤테로 고리를 포함할 수 있다.In the carbon nanotube dispersion method according to the present invention, the organic compound includes an aromatic monomer. The organic compound is a low molecular organic compound or a high molecular organic compound. And the organic compound is a halogen element including Cl, Br and I, alkoxy, SR 1 , SeR 1 , OC (= O) R 1 , OP (= O) R 1 , OP (= O) (OR 1 ) 2 , OP (═O) OR 1 , ON (R 1 ) 2 and SC (= S) N (R 1 ) 2 . Wherein R 1 is aryl or a carbon number of from 1 to 20 linear or branched alkyl, N (R 1) is two R 1 eseo 2 are connected to each other may include a 5, 6, or 7-atoms consisting of heterocyclic .

본 발명에 따른 탄소나노튜브 분산 방법에 있어서, 상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT; single-walled carbon nanotube), 이중벽 탄소나노튜브(DWCNT; double-walled carbon nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT; multi-walled carbon nanotube) 또는 다발형 탄소나노튜브(rope carbon nanotube) 중에 하나이다.In the carbon nanotube dispersion method according to the present invention, the carbon nanotubes are single-walled carbon nanotubes (SWCNTs), double-walled carbon nanotubes (DWCNTs), multi-walled carbon nanotubes. One of the tubes (MWCNT) or multi-walled carbon nanotubes (rope carbon nanotubes).

본 발명에 따른 탄소나노튜브 분산 방법에 있어서, 상기 전이금속 화합물을 구성하는 전이금속(Mt n+)은 Cu1+, Cu2+, Fe2+, Fe3+, Ru2+, Ru3+, Cr2+, Cr3+, Mo0, Mo+, Mo2+, Mo3+, W2+, W3+, Rh3+, Rh4+, Co+, Co2+, Re2+, Re3+, Ni0, Ni+, Mn3+, Mn4+, V2+, V3+, Zn+, Zn2+, Au+, Au2+, Ag+ 및 Ag2+로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이다. 상기 X는 할로겐, 탄소수 1 내지 6인 알콕시, (SO4)1/2, (PO4)1/3, (HPO4)1/2, (H2PO4), 트 리플레이트, 헥사플루오로포스페이트, 메탄설포네이트, 아릴설포네이트, SeR1, CN 및 R2CO2 로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이다. 여기서 상기 R1은 아릴 또는 탄소수가 1 내지 20인 직쇄 또는 분지상 알킬기이고, R2는 H 또는 탄소수 1 내지 6인 직쇄 또는 분지상 알킬기이며, n은 전이금속의 형식전하로서 0≤n≤7이다.In the carbon nanotube dispersion method according to the present invention, the transition metal (M t n + ) constituting the transition metal compound is Cu 1+ , Cu 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Ru 2+ , Ru 3+ , Cr 2+ , Cr 3+ , Mo 0 , Mo + , Mo 2+ , Mo 3+ , W 2+ , W 3+ , Rh 3+ , Rh 4+ , Co + , Co 2+ , Re 2+ , From the group consisting of Re 3+ , Ni 0 , Ni + , Mn 3+ , Mn 4+ , V 2+ , V 3+ , Zn + , Zn 2+ , Au + , Au 2+ , Ag + and Ag 2+ It is either chosen. X is halogen, alkoxy having 1 to 6 carbon atoms, (SO 4 ) 1/2 , (PO 4 ) 1/3 , (HPO 4 ) 1/2 , (H 2 PO 4 ), triflate, hexafluoro Phosphate, methanesulfonate, arylsulfonate, SeR 1 , CN and R 2 CO 2 . Wherein R 1 is aryl or a straight or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, R 2 is H or a straight or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and n is a formal charge of a transition metal, 0 ≦ n ≦ 7 to be.

본 발명에 따른 탄소나노튜브 분산 방법에 있어서, 탄소나노튜브 용액의 용매로는 라디칼 전이반응을 일으키지 않는 용매가 사용될 수 있다. 즉 용매로는 벤젠, 톨루엔, 아니솔, 디클로로 벤젠과 같은 방향족류, 알콜류, 물, THF, 아세톤 및 에틸 아세테이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나가 사용될 수 있다.In the carbon nanotube dispersion method according to the present invention, a solvent which does not cause a radical transfer reaction may be used as a solvent of the carbon nanotube solution. That is, any solvent selected from the group consisting of aromatics such as benzene, toluene, anisole, dichloro benzene, alcohols, water, THF, acetone and ethyl acetate may be used.

본 발명은 또한, 전술된 탄소나노튜브 분산 방법으로 제조된 탄소나노튜브 분산용액을 제공한다.The present invention also provides a carbon nanotube dispersion solution prepared by the carbon nanotube dispersion method described above.

본 발명에 따르면, 아로마틱계를 포함하는 구배고분자는 탄소나노튜브의 표면 개질 없이 탄소나노튜브와 비공유결합하여 용매 내에서 탄소나노튜브를 원활하게 분산시켜 용매 내에서의 탄소나노튜브의 용해성과 분산성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the gradient polymer comprising an aromatic system is non-covalently bonded to the carbon nanotubes without surface modification of the carbon nanotubes, thereby smoothly dispersing the carbon nanotubes in the solvent, and dissolution and dispersibility of the carbon nanotubes in the solvent. Can improve.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 구배고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 유기 라디칼을 형성할 수 있고 서로 다른 두가지의 단랑체를 포함하는 유기화합물을 준비하는 준비 단계(S11), 준비된 유기화합물, 전이금속 화합물(Mt n+Xn)과 리간드(L)를 포함하는 전이금속 착물을 용매에 혼합하는 혼합 단계(S13), 원자이동 라디칼 중합에 따라 형성되는 유기 라디칼을 이용하여 혼합물의 서로 다른 두가지의 단량체를 중합하여 구배고분자(gradient polymer)를 형성하는 형성 단계(S15), 구배고분자를 용매에 용해시켜 탄소나노튜브를 넣고 분산하면, 구배고분자와 탄소나노튜브가 비공유결합하여 용매 내에서 탄소나노튜브를 분산시키는 분산 단계(S17)를 포함하여 구성된다.In the method for dispersing carbon nanotubes using the gradient polymer according to the present invention, as shown in FIG. 1, a preparation step of preparing an organic compound which may form organic radicals and includes two different monolayers (S11) , By mixing the prepared organic compound, the transition metal complex (M t n + X n ) and the transition metal complex including the ligand (L) in a solvent (S13), by using an organic radical formed by atom transfer radical polymerization Forming step (S15) of polymerizing two different monomers of the mixture to form a gradient polymer (S15), and dissolving the gradient polymer in a solvent to add carbon nanotubes, the gradient polymer and carbon nanotubes are non-covalently bonded. It comprises a dispersion step (S17) for dispersing the carbon nanotubes in a solvent.

이와 같이 본 발명에 따른 탄소나노튜브의 분산 방법에 따르면, 분산 단계(S17)에서 구배고분자는 탄소나노튜브의 표면 개질 없이 탄소나노튜브와 비공유결합하여 용매 내에서 탄소나노튜브를 원활하게 분산시켜 용매 내에서의 탄소나노튜브의 용해성과 분산성을 향상시킨다.Thus, according to the dispersion method of carbon nanotubes according to the present invention, in the step of dispersing (S17), the gradient polymers are non-covalently bonded to the carbon nanotubes without surface modification of the carbon nanotubes to smoothly disperse the carbon nanotubes in the solvent. To improve the solubility and dispersibility of carbon nanotubes in the interior.

본 발명에 따른 구배고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the carbon nanotube dispersion method using the gradient polymer according to the present invention will be described in detail.

먼저 탄소나노튜브의 분산 방법에서 구배고분자를 이용하는 이유를 설명하면 다음과 같다. 탄소나노튜브의 표면은 육각의 흑연구조로 이루어져 있어 pyrene, porphyrin, 공액고분자와 같이 방향족 탄화수소로 이루어진 분자들과 π전자 상호작용을 할 수 있다. 따라서 아로마틱계를 함유하는 구배고분자는 탄소나노튜브 표면의 방향 고리 구조와 파이 스태킹(π-stacking; π-π) 상호작용에 의해 탄소나노튜브 표면에 비공유결함을 형성함으로써, 탄소나노튜브의 표면에 손상을 주지 않으면서 탄소나노튜브의 분산효과를 높이고, 탄소나노튜브와 고분자의 복합체 형성을 통한 다기능성 효과를 얻을 수 있기 때문이다.First, the reason for using the gradient polymer in the carbon nanotube dispersion method is as follows. The surface of carbon nanotubes is composed of hexagonal graphite structure, which can interact with π electrons with molecules made of aromatic hydrocarbons such as pyrene, porphyrin and conjugated polymers. Therefore, the gradient polymer containing aromatic system forms non-covalent defects on the surface of the carbon nanotubes by the π-stacking (π-π) interaction with the aromatic ring structure on the surface of the carbon nanotubes, This is because it enhances the dispersion effect of carbon nanotubes without damaging them and obtains a multifunctional effect by forming a composite of carbon nanotubes and a polymer.

즉 본 발명에서는 탄소나노튜브를 분산시키기 위한 구배고분자(gradient polymer)는 단량체들의 개시속도 차이를 이용하여서 순차적으로 단량체가 고분자 사슬에 중합되도록 한다. 구배고분자는 블럭고분자와 랜덤고분자의 장점을 가지고 있다. 그리고 구배고분자는 반복하는 모노머의 조성이 순차적으로 달라서 반복단위 사이의 반발력이 고분자 사슬에 따라 적게 일어나게 된다. 그래서 높은 전환율과 효율적인 융합이 잘 일어나게 된다. 그리고 잘 혼합되지 않는 블록 고분자 복합체에서도 구배고분자가 좀 더 나은 상용물질로 이용되고 있다. 이런 특성의 구배고분자를 이용하여 탄소나노튜브의 분산효과를 더욱 증진시키는 결과를 얻을 수 있다. 이러한 분산 안정성 향상을 위해 탄소나노튜브와 강한 흡착을 하는 방향 고리 구조를 가진 구배고분자의 합성을 통해 탄소나노튜브의 분산안정성을 높일 수 있다.That is, in the present invention, the gradient polymer for dispersing the carbon nanotubes sequentially polymerizes the monomers to the polymer chain by using the difference in the initiation rate of the monomers. Gradient polymers have the advantages of block polymers and random polymers. In addition, the gradient polymer has a different composition of the repeating monomers sequentially, so that the repulsive force between the repeating units is less depending on the polymer chain. Therefore, high conversion rate and efficient fusion occur. And even in poorly mixed block polymer composites, gradient polymers are being used as better commercial materials. By using the gradient polymer of this characteristic, it is possible to obtain a result of further enhancing the dispersion effect of carbon nanotubes. In order to improve the dispersion stability, the dispersion stability of carbon nanotubes can be improved by synthesizing gradient polymers having aromatic ring structures that strongly adsorb carbon nanotubes.

본 발명에 따른 탄소나노튜브의 분산 방법은, 원자이동 라디칼 중합에 의해 유기 라디칼을 형성할 수 있고 서로 다른 두가지의 단량체를 포함하는 유기화합물을 준비한다(S11). 유기화합물의 서로 다른 두가지의 단량체는 아래의 화학식1로 표시되는 아로마틱계의 단량체를 포함한다.In the method for dispersing carbon nanotubes according to the present invention, an organic radical may be formed by atomic transfer radical polymerization, and an organic compound including two different monomers is prepared (S11). Two different monomers of the organic compound include an aromatic monomer represented by the following formula (1).

Figure 112009036674593-pat00001
Figure 112009036674593-pat00001

여기서, 유기화합물이란 전이금속 착물과 원자이동 반응을 함으로써 유기 라디칼을 형성할 수 있는 유기화합물을 말하며, 이러한 특성을 갖는 것이라면 특별히 제한되지는 않으며, 이는 저분자 유기화합물 및 고분자 유기화합물 모두를 포함한다. 즉, 유기화합물의 서로 다른 두가지의 단량체는 전이금속착물과 원자이동 반응을 하여 구배고분자를 형성할 수 있으며(S13,S15), 이 구배고분자가 최종적으로 탄소나노튜브의 표면에 비공유결합을 형성함으로써 탄소나노튜브의 표면을 개질시킴으로써 탄소나노튜브의 용해성 및 분산성을 향상시켜주는 역할을 한다.Here, the organic compound refers to an organic compound capable of forming an organic radical by an atomic transfer reaction with a transition metal complex, and is not particularly limited as long as it has such characteristics, and includes both low molecular organic compounds and high molecular organic compounds. That is, two different monomers of an organic compound may form a gradient polymer by undergoing an atomic transfer reaction with a transition metal complex (S13, S15), and the gradient polymer finally forms a non-covalent bond on the surface of the carbon nanotube. By modifying the surface of the carbon nanotubes serves to improve the solubility and dispersibility of the carbon nanotubes.

유기화합물의 분자량이나 각종 작용기는 탄소나노튜브의 용도에 따라서 다양하게 변화될 수 있다. 즉, 원자이동 반응으로 유기 라디칼을 형성할 수 있는 것이면 특별히 제한되지는 않는데, 예를 들면, 저분자 유기화합물이거나 고분자 유기화합물일 수 있다. 특히, 유기화합물의 구조에는 원자이동 반응으로 라디칼을 형성할 수 있는 작용기가 포함되어 있어야 하는데, 이러한 작용기의 예로서는 Cl, Br, I 등 할로겐원소, 알콕시, SR1, SeR1, OC(=O)R1, OP(=O)R1, OP(=O)(OR1)2, OP(=O)OR1, O-N(R1)2, S-C(=S)N(R1)2 등이 있는데, 여기서 R1은 아릴 또는 탄소수가 1 내지 20인 직쇄 또는 분지상 알킬기이고, N(R1)2에서 두개의 R1은 서로 연결되어 5, 6, 또는 7-원자로 이루어진 헤테로 고리일 수 있다. 이 외에도, 유기화합물의 구조에는 탄소나노튜브의 용해성과 분산성을 향상시킬 수 있는 여러가지 작용기들이 포함될 수 있다. 이러한 유기화합물은 일반적으로 구입할 수 있는 제품을 사용할 수도 있으며, 여러 가지 합성법에 의해 제조될 수도 있다. The molecular weight and various functional groups of the organic compound may be variously changed depending on the use of carbon nanotubes. That is, it is not particularly limited as long as it can form an organic radical by an atomic transfer reaction. For example, it may be a low molecular organic compound or a high molecular organic compound. In particular, the structure of the organic compound should include a functional group capable of forming a radical by an atomic transfer reaction. Examples of such functional groups include halogen elements such as Cl, Br, I, alkoxy, SR 1 , SeR 1 , OC (= O) R 1 , OP (= O) R 1 , OP (= O) (OR 1 ) 2 , OP (= O) OR 1 , ON (R 1 ) 2 , SC (= S) N (R 1 ) 2, etc. there, where R 1 can be an aryl or a carbon number of 1 to 20 linear or branched alkyl, N (R. 1) both of R 1 2 are connected to each other eseo 5, 6, or 7-atoms consisting of heterocyclic . In addition, the structure of the organic compound may include various functional groups that can improve the solubility and dispersibility of the carbon nanotubes. Such organic compounds may be generally used commercially available products, or may be prepared by various synthetic methods.

여기서, 고분자 유기화합물의 경우에는 그 제조방법이 제한되는 것은 아니며, 용도에 따라 분자량 등 물성을 용도에 따라 적절하게 조절하거나 그러한 것을 선택할 수 있는데, 이러한 고분자 사슬의 말단에 전이금속 착물과의 원자이동 반응으로 라디칼을 형성할 수 있는 작용기가 결합되어 있으면 된다. 이러한 작용기의 예로서는 전술한 바와 같다. 또한, 이러한 고분자 화합물은 호모폴리머, 코폴리머, 블록코폴리머 등 그 종류에 제한되지 않는다.Here, in the case of the polymer organic compound, the production method is not limited, and depending on the use, the physical properties such as molecular weight may be appropriately adjusted or selected according to the use, such as atom transfer with a transition metal complex at the end of the polymer chain. The functional group which can form a radical by reaction should just be bonded. Examples of such functional groups are as described above. In addition, such a high molecular compound is not limited to the kind such as homopolymer, copolymer, block copolymer.

그리고 구배 고분자가 준비되면, 분산처리 하고자 하는 탄소나노튜브를 용매와 함께 초음파 분산기를 이용하여 분산시킨다(S17).
여기서 형성 단계(S15)에서 진행되는 원자이동 라디칼 중합은 아래의 화학식2로 표시할 수 있다.
When the gradient polymer is prepared, the carbon nanotubes to be dispersed are dispersed together with the solvent using an ultrasonic disperser (S17).
Here, the atomic transfer radical polymerization proceeding in the forming step (S15) may be represented by the following formula (2).

RY + Mt n+Xn/L → R·+ Y-Mt n+1Xn/LRY + M t n + X n / L → R + Y - M t n + 1 X n / L

화학식2에서, RY는 유기화합물을 나타내는데, Y는 전이금속 착물과 원자이동 반응으로 유기 라디칼(R)을 형성 할 수 있는 작용기를 의미한다. 또한, Mt n+Xn/L은 전이 금속 착물을 나타내며, Mt n+Xn는 전이금속 화합물로서 Mt는 전이금속을, X는 전이금속과 결합된 음이온 성분을 나타내며, n은 전이금속의 형식전하이며, L은 리간드를 의미한다.In Formula 2, RY represents an organic compound, and Y represents a functional group capable of forming an organic radical (R) by an atomic transfer reaction with a transition metal complex. In addition, M t n + X n / L represents a transition metal complex, M t n + X n represents a transition metal compound, M t represents a transition metal, X represents an anion component bonded to the transition metal, n is the transition metal It is a formal charge and L means a ligand.

이때 용매로는 라디칼 전이반응(radical transfer reaction)을 일으키는 용매가 아닌 한 그 제한은 없다. 예컨대 용매로는 벤젠, 톨루엔, 아니솔, 디클로로 벤젠과 같은 방향족류, 알콜류, 물, THF, 아세톤, 에틸 아세테이트 등이 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.At this time, the solvent is not limited so long as it is a solvent causing a radical transfer reaction. For example, as the solvent, aromatics such as benzene, toluene, anisole, dichloro benzene, alcohols, water, THF, acetone, ethyl acetate and the like can be used, but are not limited thereto.

탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT; single-walled carbon nanotube), 이중벽 탄소나노튜브(DWCNT; double-walled carbon nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT; multi-walled carbon nanotube) 또는 다발형 탄소나노튜브(rope carbon nanotube) 중에 하나이다.Carbon nanotubes are single-walled carbon nanotubes (SWCNTs), double-walled carbon nanotubes (DWCNTs), multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) or bundles. One of the carbon nanotubes (rope carbon nanotube).

전이금속 착물은 전이금속 화합물(Mt n+Xn)과 리간드(L)로 이루어져 있다. 전이금속 착물은 유기화합물과 원자이동 반응하여 유기 라디칼을 형성시키는 역할을 한다. 이러한 전이금속 착물은 원자이동 반응을 할 수 있는 것이면 특별한 제한은 없는데, 전이금속(Mt n+)의 예로서는 Cu1+, Cu2+, Fe2+, Fe3+, Ru2+, Ru3+, Cr2+, Cr3+, Mo0, Mo+, Mo2+, Mo3+, W2+, W3+, Rh3+, Rh4+, Co+, Co2+, Re2+, Re3+, Ni0, Ni+, Mn3+, Mn4+, V2+, V3+, Zn+, Zn2+, Au+, Au2+, Ag+, Ag2+등이 있으며, 이들은 1종 이상 혼합되어 사용될 수도 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다. 전이금속과 결합되어 있는 음이온 성분인 X는 본 발명의 목적범위 내에서 전이금속과 결합될 수 있는 것이면 특별히 제한되지는 않는다. 예를 들면 할로겐, 탄소수 1 내지 6인 알콕시, (SO4)1/2, (PO4)1/3, (HPO4)1/2, (H2PO4), 트리플레이트, 헥사플루오로포스페이트, 메탄설포네이트, 아릴설포네이트, SeR1, CN, R2CO2 등일 수 있으며, R1은 전술한 바와 같고, R2는 H 또는 탄소수 1 내지 6인 직쇄 또는 분지상 알킬기이다. 전이금속 화합물에 있어서, n은 전이금속의 형식전하인데, 예를 들면 0≤n≤7이다. The transition metal complex consists of a transition metal compound (M t n + X n ) and a ligand (L). The transition metal complex serves to form organic radicals by atom transport reaction with the organic compound. The transition metal complex is not particularly limited as long as it can undergo an atomic transfer reaction. Examples of the transition metal (M t n + ) include Cu 1+ , Cu 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Ru 2+ , and Ru 3+. , Cr 2+ , Cr 3+ , Mo 0 , Mo + , Mo 2+ , Mo 3+ , W 2+ , W 3+ , Rh 3+ , Rh 4+ , Co + , Co 2+ , Re 2+ , Re 3+ , Ni 0 , Ni + , Mn 3+ , Mn 4+ , V 2+ , V 3+ , Zn + , Zn 2+ , Au + , Au 2+ , Ag + , Ag 2+, and the like. These may be used by mixing one or more kinds, but are not limited thereto. X which is an anion component bonded with the transition metal is not particularly limited as long as it can be combined with the transition metal within the scope of the present invention. For example halogen, alkoxy having 1 to 6 carbon atoms, (SO 4 ) 1/2 , (PO 4 ) 1/3 , (HPO 4 ) 1/2 , (H 2 PO 4 ), triflate, hexafluorophosphate , Methanesulfonate, arylsulfonate, SeR 1 , CN, R 2 CO 2 and the like, R 1 is as described above, R 2 is H or a straight or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. In the transition metal compound, n is the formal charge of the transition metal, for example, 0 ≦ n ≦ 7.

전이금속 화합물과 착물을 형성하는 리간드(L)로서, 적절한 원자이동 반응속도를 갖는 것이면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 하나 이상의 질소, 산소, 인 및/또는 황 원자를 포함하는 리간드는 σ결합을 통하여 전이 금속과 배위결합을 한다. 또한, 둘 이상의 탄소원자를 포함하는 리간드는 π결합을 통하여 전이금속과 배위결합을 한다. 나아가, μ 또는 η결합을 통해 전이금속과 배위결합을 하는 리간드도 포함한다. 이러한 리간드는 적절한 원자이동 반응속도를 가질 수 있는 리간드의 경우이면 특별히 제한되지는 않는다. 이러한 반응 혼합물에는 반응을 촉진시키고 환원에 의해 전이금속 착물을 재생하기 위하여 필요에 따라 환원성 물질을 더 첨가할 수 있는데, 바람직한 예로서는 구리 파우더와 같은 환원성 금속 파우더를 더 첨가할 수 있다. 이 경우, 전이금속 착물은 촉매로서 작용할 수 있다. 또한, 이 외에도 본 발명의 범위 내에서 당업자에게 공지된 여러가지 첨가물들이 더 포함될 수도 있다. The ligand (L), which forms a complex with the transition metal compound, is not particularly limited as long as it has an appropriate atomic mobility reaction rate. For example, a ligand containing one or more nitrogen, oxygen, phosphorus and / or sulfur atoms is coordinated with the transition metal via σ bond. In addition, ligands containing two or more carbon atoms are coordinated with the transition metal via π bond. Furthermore, ligands that coordinate with a transition metal via μ or η bond are also included. Such ligand is not particularly limited as long as it is a ligand capable of having an appropriate atomic transfer reaction rate. In such a reaction mixture, further reducing materials may be added as necessary to promote the reaction and regenerate the transition metal complex by reduction, and as a preferred example, a reducing metal powder such as copper powder may be further added. In this case, the transition metal complex may act as a catalyst. In addition, various additives known to those skilled in the art may be further included within the scope of the present invention.

아로마틱계를 함유하는 구배고분자는 탄소나노튜브 표면의 방향 고리 구조와 파이 스태킹 상호작용에 의해 탄소나노튜브의 표면에 비공유결합을 형성함으로써, 탄소나노튜브의 표면에 손상을 주지 않으면서 탄소나노튜브가 용매내에서 원활히 분산이 되도록 한다. 또한 구배고분자 구조의 특징으로 랜덤, 블록 고분자 보다 단량체 반복단위의 적은 반발력으로 인하여 탄소나노튜브와 향상된 복합체 구조를 형성할 수 있게 된다. 반응이 완결되면 고체 성분을 여과하고, 적절한 용매로 걸러진 고체를 잘 씻어준 다음, 적절한 방법으로 건조시키면 유기화합물에 비공유결합된 탄소나노튜브 복합체를 얻을 수 있다. 이 경우, 진공하에서 건조시키는 방법도 사용될 수 있다.Gradient polymers containing aromatics form non-covalent bonds on the surface of the carbon nanotubes by the cyclic ring interaction with the aromatic ring structure on the surface of the carbon nanotubes, thereby avoiding damage to the surface of the carbon nanotubes. Ensure good dispersion in solvent. In addition, as a characteristic of the gradient polymer structure, it is possible to form an improved composite structure with carbon nanotubes due to less repulsive force of monomer repeating units than random and block polymers. After completion of the reaction, the solid component is filtered, the solid filtered with an appropriate solvent is well washed, and then dried by an appropriate method to obtain a carbon nanotube complex non-covalently bound to an organic compound. In this case, a method of drying under vacuum may also be used.

본 발명의 실시예에 따른 구배고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법을 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위한 목적으로서 제공되어지는 것에 불과하므로, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어져서는 아니됨은 자명하다 할 것이다.A method of dispersing carbon nanotubes using gradient polymers according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 6. Since the embodiments of the present invention are provided only for the purpose of more fully illustrating the present invention to those skilled in the art, the scope of the present invention is limited to the embodiments described below. It should be clear that it should not be interpreted.

먼저 본 실시예에서는 탄소나노튜브 분산제로서 P(PEGMA)-grad-PS의 구배고 분자를 사용한다.First, in the present embodiment, a gradient molecule of P (PEGMA) -grad-PS is used as the carbon nanotube dispersant.

여기서 PEG는 친수성 고분자물질로서 수분산이 가능하고, 생분해성 고분자 화합물에 많이 상용되고 있다. PEG를 가진 고분자에 다양한 기능을 부여하고 있다. PEG의 분자량에 대한 연구에 대한 결과, PEG 분자량이 증가됨에 따라 이온전도도가 증가된다는 연구 결과가 보고되고, 실제로도 태양전지 분야에서도 중요한 물질로 쓰이고 있다.PEG is a hydrophilic polymer and can be dispersed in water, and is widely used in biodegradable polymers. PEG has a variety of functions in the polymer. As a result of the study on the molecular weight of PEG, as a result of increasing the molecular weight of PEG, the result of the research that the ion conductivity increases is reported, and actually used as an important material in the solar cell field.

P(PEGMA)-grad-PS의 합성 방법은 아래와 같이 수행될 수 있다. 이때 P(PEGMA)-grad-PS의 합성이 진행되는 중합 반응은 화학식3으로 표현할 수 있고, 사용되는 화합물은 표1과 같다.Synthesis of P (PEGMA) -grad-PS can be carried out as follows. At this time, the polymerization reaction in which the synthesis of P (PEGMA) -grad-PS can be represented by Chemical Formula 3, and the compounds used are shown in Table 1.

Figure 112009036674593-pat00002
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건조된 15ml Schlenk flask에 PEGMA(Mn:475, 2ml, 2.55mmol), Styrene(2ml, 17.4mmol), Anisole(2ml)를 넣는다. 그리고 Schlenk flask를 냉동-펌프-해동 순으로 5회 반복하여 산소를 제거한다. 5번의 냉동-펌프-해동 뒤에 Schlenk flask에 질소를 불어 넣은 뒤 CuCl(22.5mg, 0.227mmol)과 2,2-bipyridine(71.1mg. 0.455mmol)을 넣고 다시 냉동-펌프-해동 순으로 3회 반복한다. 온도가 130˚C인 오일 bath 안 에 Schlenk flask를 넣은 뒤 개시제, Ethyl 2-bromoisobutylate(33.75ul,. 0.227mmol)를 넣는다. Sclenk flask를 밀봉한 후, 오일 펌프에 고무관으로 연결하여 진공을 걸어 준다. 9시간 반응이 끝난 뒤에 THF에 묽힌 뒤, 알루미나로 채워진 유리관에 흘려서 Cu를 제거한다. Cu가 제거된 용액을 증착기(evaporator)를 이용하여 THF를 제거한다. 그리고 Diisopropyl ether로 여러번 씻어서 남은 모노머를 제거한다. 최종 얻은 P(PEGMA)-grad-PS를 vacuum oven에 24시간 넣은후 남은 용매를 제거한다. Put PEGMA (Mn: 475, 2ml, 2.55mmol), Styrene (2ml, 17.4mmol), Anisole (2ml) into the dried 15ml Schlenk flask. The oxygen was removed by repeating the Schlenk flask five times in the order of freeze-pump-thaw. After 5 freeze-pump-thaw cycles, nitrogen was added to the Schlenk flask, followed by 3 times of CuCl (22.5mg, 0.227mmol) and 2,2-bipyridine (71.1mg. 0.455mmol), followed by freeze-pump-thaw. do. Place Schlenk flask in an oil bath with a temperature of 130˚C and add initiator, Ethyl 2-bromoisobutylate (33.75ul, 0.227mmol). After sealing the flask, connect the oil pump with a rubber tube and apply vacuum. After 9 hours, the reaction solution was diluted with THF and flown into alumina-filled glass to remove Cu. The solution from which Cu has been removed is removed with THF using an evaporator. And wash with diisopropyl ether several times to remove the remaining monomers. Put the final P (PEGMA) -grad-PS into the vacuum oven for 24 hours and remove the remaining solvent.

  NameName ratioratio QuantityQuantity mmolmmol mg/mmolmg / mmol g/mlg / ml monomer1monomer1 PEGMAPEGMA 20 20 2ml2ml 4.55 4.55 475.0000 475.0000 1.0800 1.0800 monomer2monomer2 styrenestyrene 75 75 2ml2ml 17.40 17.40 104.1500 104.1500 0.9070 0.9070 initiatorinitiator EBiBEBiB 1 One 34.44ul34.44ul 0.23 0.23 195.0600 195.0600 1.3150 1.3150 catalystcatalyst CuClCuCl 1 One 22.5mg22.5mg 0.23 0.23 98.9900 98.9900   ligandligand bpybpy 2 2 71.1mg71.1mg 0.46 0.46 156.1900 156.1900   solventsolvent AnisoleAnisole   2ml2ml      

이때 도 2에 도시된 P(PEGMA)-grad-PS의 중합 속도 그래프를 통하여, PEGMA가 Styrene에 비해서 중합이 빠르게 진행되는 것을 확인할 수 있다. 도 3의 도시된 GPC 데이터를 통하여 합성된 P(PEGMA)-grad-PS의 분자량 변화를 확인할 수 있다. 그리고 본 합성 방법으로 P(PEGMA)-grad-PS가 제대로 합성된 것을, 도 4에 도시된 NMR 데이터를 통하여 확인할 수 있다.At this time, through the polymerization rate graph of P (PEGMA) -grad-PS shown in Figure 2, it can be seen that the polymerization proceeds faster than PEGMA Styrene. The molecular weight change of the synthesized P (PEGMA) -grad-PS can be confirmed through the illustrated GPC data of FIG. 3. And it can be confirmed through the NMR data shown in Figure 4 that P (PEGMA) -grad-PS was properly synthesized by the present synthesis method.

그리고 구배고분자(P(PEGMA)-grad-PS)를 이용한 CNT 분산 과정을 설명하면 다음과 같다.The CNT dispersion process using gradient polymer (P (PEGMA) -grad-PS) is as follows.

먼저 탄소나노튜브(SWCNT, MWCNT, 일진나노텍, 5mg)를 40ml 바이알 병에 담는다. 다른 40ml 바이알 병에 P(PEGMA)-grad-PS(5mg)을 넣고 THF와 1차 증류수를 1:1 비율로 10ml 넣어서 P(PEGMA)-grad-PS를 소니케이터를 통해 용해시킨다. 그리고 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 용해된 폴리머용액을 탄소나노튜브가 담긴 바이알 병에 주사기를 이용하여 넣은 후, 소니케이터를 이용하여 90분 동안 분산시킨다. 이때 증류수에서 탄소나노튜브가 균일하게 분산된 것을, 도 5 및 도 6을 통하여 확인할 수 있다. 또한 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 탄소나노튜브는 P(PEGMA)-grad-PS와의 비공유결합에 의해 응집되지 않고 분산된 것을 확인할 수 있다. 도 5 및 도 6에서 왼쪽은 탄소나노튜브로 SWCNT를 사용하고, 오른쪽은 탄소나노튜브로 MWCNT를 사용하였다.First, carbon nanotubes (SWCNT, MWCNT, Iljin Nanotech, 5mg) are placed in a 40ml vial bottle. P (PEGMA) -grad-PS (5mg) was added to another 40ml vial bottle, and P (PEGMA) -grad-PS was dissolved in a sonicator by adding 10ml of THF and primary distilled water in a 1: 1 ratio. 5 and 6, the dissolved polymer solution is placed in a vial bottle containing carbon nanotubes using a syringe, and then dispersed for 90 minutes using a sonicator. In this case, it can be confirmed through FIG. 5 and FIG. 6 that carbon nanotubes are uniformly dispersed in distilled water. In addition, as shown in Figure 5 and 6, the carbon nanotubes can be confirmed that the dispersion is not agglomerated by non-covalent bond with P (PEGMA) -grad-PS. In FIG. 5 and FIG. 6, SWCNT is used as the carbon nanotube on the left side and MWCNT is used as the carbon nanotube on the right side.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are merely presented specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. In addition to the embodiments disclosed herein, it is apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention may be implemented.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구배고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법을 보여주는 흐름도이다.1 is a flowchart showing a method of dispersing carbon nanotubes using a gradient polymer according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 분산 방법 중 구배고분자의 합성시간에 따른 중합속도를 보여주는 그래프이다.2 is a graph showing the polymerization rate according to the synthesis time of the gradient polymer in the dispersion method of FIG.

도 3은 도 1의 분산 방법에 따라 합성된 구배고분자의 분자량 변화를 보여주는 그래프이다.3 is a graph showing the molecular weight change of the gradient polymer synthesized according to the dispersion method of FIG.

도 4는 도 1의 분산 방법에 따라 합성된 구배고분자의 구조분석(NMR) 결과데이터이다.4 is structural analysis (NMR) result data of gradient polymers synthesized according to the dispersion method of FIG. 1.

도 5는 도 1의 분산 방법에 따라 제조된 탄소나노튜브 분산용액을 보여주는 사진이다.5 is a photograph showing a carbon nanotube dispersion solution prepared according to the dispersion method of FIG.

도 6은 도 1의 분산 방법에 따라 제조된 탄소나노튜브 분산용액에 분산된 탄소나노튜브의 TEM(transmission electron microscope) 사진이다.6 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of carbon nanotubes dispersed in a carbon nanotube dispersion solution prepared according to the dispersion method of FIG. 1.

Claims (8)

원자이동 라디칼 중합에 의해 유기 라디칼을 형성할 수 있고 서로 다른 두가지의 단랑체를 포함하는 유기화합물을 준비하는 준비 단계;Preparing an organic compound which can form organic radicals by atom transfer radical polymerization and comprises two different monomers; 상기 준비된 유기화합물, 전이금속 화합물(Mt n+Xn)과 리간드(L)를 포함하는 전이금속 착물을 제1 용매에 혼합하여 혼합물을 형성하는 혼합 단계;A mixing step of mixing the prepared organic compound, a transition metal compound (M t n + X n ) and a ligand (L) with a first solvent to form a mixture; 원자이동 라디칼 중합에 따라 상기 유기화합물과 상기 전이금속 착물이 반응하여 유기 라디칼을 형성하고, 상기 유기 라디칼을 이용하여 상기 혼합물의 서로 다른 두가지의 단량체를 중합시켜 구배고분자를 형성하는 형성 단계;Forming an organic radical by reacting the organic compound with the transition metal complex according to an atomic transfer radical polymerization, and polymerizing two different monomers of the mixture using the organic radical to form a gradient polymer; 상기 구배고분자와 탄소나노튜브를 제2 용매에 넣고 분산하면, 상기 구배고분자와 상기 탄소나노튜브가 비공유결합하여 상기 제2 용매 내에서 상기 탄소나노튜브를 분산시키는 분산 단계;를 포함하며,And dispersing the gradient polymer and carbon nanotubes in a second solvent, wherein the gradient polymer and the carbon nanotubes are non-covalently bonded to disperse the carbon nanotubes in the second solvent. 상기 준비 단계에서,In the preparation step, 상기 유기화합물의 서로 다른 두가지 단량체는 아래의 화학식으로 표시되는 아로마틱계의 단량체를 포함하는 것을 특징으로 하는 구배고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법.Two different monomers of the organic compound dispersion method of carbon nanotubes using a gradient polymer, characterized in that it comprises an aromatic monomer represented by the following formula.
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삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유기화합물은 PEGMA와 Styrene이고, 상기 구배고분자는 P(PEGMA)-grad-PS인 것을 특징으로 하는 구배고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법.The organic compound is PEGMA and Styrene, the gradient polymer is P (PEGMA) -grad-PS characterized in that the dispersion of carbon nanotubes using a gradient polymer. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유기화합물은 Cl, Br 및 I을 포함하는 할로겐원소, 알콕시, SR1, SeR1, OC(=O)R1, OP(=O)R1, OP(=O)(OR1)2, OP(=O)OR1, O-N(R1)2 및 S-C(=S)N(R1)2 으로 이루어진 군으로 선택된 어느 하나의 작용기를 포함하며,The organic compound may be a halogen element including Cl, Br and I, alkoxy, SR 1 , SeR 1 , OC (= 0) R 1 , OP (= 0) R 1 , OP (= 0) (OR 1 ) 2 , OP (= O) OR 1 , ON (R 1 ) 2, and SC (= S) N (R 1 ) 2 and any one group selected from the group consisting of: 여기서 R1은 아릴 또는 탄소수가 1 내지 20인 직쇄 또는 분지상 알킬기이고, N(R1)2에서 두개의 R1은 서로 연결되어 5, 6, 또는 7-원자로 이루어진 헤테로 고리를 포함하는 것을 특징으로 하는 구배고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법.Wherein R 1 is aryl or a carbon number of from 1 to 20 linear or branched alkyl, N (R 1) two of R 1 eseo 2 are connected to each other; and a heterocyclic ring comprising 5, 6, or 7 atoms Dispersion method of carbon nanotubes using a gradient polymer. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브(SWCNT; single-walled carbon nanotube), 이중벽 탄소나노튜브(DWCNT; double-walled carbon nanotube), 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT; multi-walled carbon nanotube) 또는 다발형 탄소나노튜브(rope carbon nanotube) 중에 하나인 것을 특징으로 하는 구배고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법.The carbon nanotubes are single-walled carbon nanotubes (SWCNTs), double-walled carbon nanotubes (DWCNTs), multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) or bundles. Dispersion method of carbon nanotubes using a gradient polymer, characterized in that one of the type carbon nanotubes (rope carbon nanotube). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전이금속 화합물을 구성하는 상기 전이금속(Mt n+)은 Cu1+, Cu2+, Fe2+, Fe3+, Ru2+, Ru3+, Cr2+, Cr3+, Mo0, Mo+, Mo2+, Mo3+, W2+, W3+, Rh3+, Rh4+, Co+, Co2+, Re2+, Re3+, Ni0, Ni+, Mn3+, Mn4+, V2+, V3+, Zn+, Zn2+, Au+, Au2+, Ag+ 및 Ag2+로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고,The transition metal (M t n + ) constituting the transition metal compound is Cu 1+ , Cu 2+ , Fe 2+ , Fe 3+ , Ru 2+ , Ru 3+ , Cr 2+ , Cr 3+ , Mo 0 , Mo + , Mo 2+ , Mo 3+ , W 2+ , W 3+ , Rh 3+ , Rh 4+ , Co + , Co 2+ , Re 2+ , Re 3+ , Ni 0 , Ni + , Mn 3+ , Mn 4+ , V 2+ , V 3+ , Zn + , Zn 2+ , Au + , Au 2+ , Ag + and Ag 2+ , and any one selected from the group consisting of 상기 X는 할로겐, 탄소수 1 내지 6인 알콕시, (SO4)1/2, (PO4)1/3, (HPO4)1/2, (H2PO4), 트리플레이트, 헥사플루오로포스페이트, 메탄설포네이트, 아릴설포네이트, SeR1, CN 및 R2CO2 로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이며,X is halogen, alkoxy having 1 to 6 carbon atoms, (SO 4 ) 1/2 , (PO 4 ) 1/3 , (HPO 4 ) 1/2 , (H 2 PO 4 ), triflate, hexafluorophosphate , Methanesulfonate, arylsulfonate, SeR 1 , CN and R 2 CO 2 It is any one selected from the group consisting of, 상기 R1은 아릴 또는 탄소수가 1 내지 20인 직쇄 또는 분지상 알킬기이고, R2는 H 또는 탄소수 1 내지 6인 직쇄 또는 분지상 알킬기이며, n은 전이금속의 형식전하로서 0≤n≤7인 것을 특징으로 하는 구배고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법.R 1 is aryl or a straight or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, R 2 is H or a straight or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, n is a formal charge of a transition metal, and 0 ≦ n ≦ 7. Dispersion method of carbon nanotubes using a gradient polymer, characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 분산 단계에서,The method of claim 1, wherein in the dispersing step, 상기 제2 용매는 라디칼 전이 반응(radical transfer reaction)을 일으키지 않는 용매로서, 벤젠, 톨루엔, 아니솔, 디클로로벤젠과 같은 방향족류, 알콜류, 물, THF, 아세톤 및 에틸 아세테이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 구배고분자를 이용한 탄소나노튜브의 분산 방법.The second solvent is a solvent that does not cause a radical transfer reaction, any one selected from the group consisting of aromatics such as benzene, toluene, anisole, dichlorobenzene, alcohols, water, THF, acetone and ethyl acetate Dispersion method of carbon nanotubes using a gradient polymer, characterized in that the. 제1항, 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 분산 방법으로 제조된 탄소나노튜브 분산용액.A carbon nanotube dispersion solution prepared by the dispersion method according to claim 1.
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