In this research, polymer blend/carbon nanotube composites fabricated by melt compounding has been studied. The main objective of the thesis is to prepare conductive polyamide 6,6/poly(p-phenylene ether/multi-walled carbon nanotube (PA66/PPE/MWCNT) composites with the minimal amount of MWCNT loading, aiming for $10^{-6}$ S/cm of electrical conductivity.
In chapter 2, morphological characteristics and electrical conductivities of PA66/PPE/MWCNT ternary nanocomposites were investigated. The MWCNTs was modified by a $^{60}Co$ gamma ray (γ-ray) irradiation under a dry condition and $O_2$ atmosphere, which introduces oxygen-containing functional groups on surfaces of the MWCNTs in order to provide better compatibility with hydrophilic PA66 phase. It was observed that the MWCNTs are selectively located in continuous PA66 matrix, whereas PPE domains are almost free from the MWCNTs. Since the PA66 consists a continuous phase and the MWCNTs are selectively located in the PA66 phase, electrical conductivities of PA66/PPE/MWCNT ternary composites are higher than those of PA66/MWCNT binary composites at same MWCNT content. Raising processing temperature and mixing time were observed to be effective to improve electrical conductivities by enhancement of MWCNT dispersion. The enhancement by changing processing condition is comparable to that by γ-ray irradiation, as far as PA66/PPE/MWCNT ternary composites containing 1 wt. % of MWCNT are concerned. However, a few reports have insisted that high temperature and long process time may cause thermal degradation, leading to decreases in mechanical properties. Thus, it is concluded that γ-ray irradiation on MWCNTs is a better way to enhance the dispersion of MWCNTs, since there is no risk of thermal degradation and deterioration of mechanical properties of the polymeric components.
본 연구에서는 용융혼합법으로 제조된 고분자 블렌드/탄소나노튜브 복합재료를 주제로 선정하였다. 연구의 궁극적인 목적은 정전기분산 용도로 적합한 전도성 폴리아마이드6,6/폴리 파라페닐렌이써/다중벽 탄소 나노튜브 삼원복합재를 최소한의 탄소나노튜브 함량을 적용하여 얻어내는 것이다.
제 2장에서는 폴리아마이드6,6/폴리파라페닐렌이써/다중벽 탄소 나노튜브 삼원 복합재의 형태학적 특성과 전기전도도를 연구하였다. 건조한 산소 분위기에 놓인 다중벽 탄소나노튜브에 다양한 조사량의 코발트60 감마선을 조사하여, 산소를 포함하는 작용기를 탄소나노튜브의 표면에 결합시킴으로써 친수성 폴리아마이드 상과의 상용성 향상을 도모하였다. 형태학적 특성을 관찰된 바에 의하면, 대부분의 다중벽 탄소나노튜브는 폴리아미드 연속상에 선택적으로 위치하였고, 폴리파라페닐렌이써 상에서는 존재하지 않았다. 연속상에 다중벽 탄소나노튜브가 선택적으로 분산됨으로써 동일한 함량의 다중벽 탄소나노튜브를 혼합하였음에도 불구하고 폴리아마이드 6,6/폴리파라페닐렌이써/다중벽 탄소나노튜브 삼원복합재가 폴리아마이드 6,6/다중벽 탄소나노튜브 이원복합재에 비해 우수한 전기전도도를 가졌다. 한편 가공온도를 높이거나 혼합시간을 늘임으로써 다중벽 탄소나노튜브의 분산을 향상시켜 전기전도도가 증가하는 현상을 관찰하였다. 1 질량퍼센트의 탄소나노튜브가 혼합된 삼원복합재에서, 5 도의 가공온도증가와 5 분의 혼합시간증가는 감마선을 쪼이는 효과에 상당한 전기전도도 향상을 보였다. 그러나 최근까지 보고된 폴리아마이드의 열적 특성 연구결과에 따르면, 이러한 가공조건의 변화는 폴리아마이드의 열적 분해를 야기하고, 결과적으로 기계적 물성이 훼손될 우려가 있음을 시사한다. 따라서 열에 의한 손상을 수반할 우려가 없는 감마선 조사가 가공조건의 변화에 비해 더 적절한 수단이라는 결론을 내렸다.
