Graphene can be used as a filler for polymer nanocomposites because of its excellent opto-electronic, mechanical, and thermal properties. Of the various graphene-polymer nanocomposites prepared to date, polycarbonate/graphene nanocomposites are very promising for electrostatic discharge (ESD) and electromagnetic interference (EMI) shielding applications because of their outstanding mechanical, thermal, and electrical properties. To date, conventional melt and solvent mixing methods have been widely used to disperse graphenes in polycarbonate (PC) matrixes. However, graphene has a high specific surface area so irreversibly aggregates or restacks in PC matrixes due to the strong van der Waals forces and π-π stacking interactions between graphene layers. Thus, the homogeneous dispersion of graphene in PC matrixes remains a challenge that must be overcome for commercialization.Here, we report a new method for the highly efficient dispersion of graphene nanosheets (GNS) in PC matrixes in which PC is grafted onto graphene nanosheets (PC-g-MGNS). These PC-g-MGNS nanocomposites are synthesized by grafting hydroxyl-terminated PC onto methylene diphenyl diisocyanate-functionalized graphene nanosheets (MGNS). We demonstrate that the homogeneous dispersion of graphene is achieved with this method, which results in PC-graphene nanocomposites with mechanical and electrical properties that are significantly better than those of conventional solvent-mixed PC-graphene nanocomposites (s-PC/GNS). Furthermore, the electrical conductivity of PC-g-MGNS nanocomposites fully satisfies the ESD/EMI range for MGNS loadings below 1.0 wt %.
그래핀은 우수한 광전자적, 기계적 그리고 열 특성 때문에 고분자 나노복합체의 충전제로 사용될 수 있다. 특히, 그래핀-폴리카보네이트 나노복합체는 뛰어난 기계적, 열 및 전기적 성질 때문에 다양한 응용 분야에 적용 될 수 있다. 하지만 그래핀의 높은 비표면적 그리고 그래핀 간의 강력한 반데르발스 힘과 파이-파이 스태킹 상호인력으로 인하여 폴리카보네이트 내부에서 그래핀이 비가역적으로 응집되거나 재적층 되어 그래핀 본연의 성질을 충분히 활용 할 수 없었다. 본 연구에서는 폴리카보네이트 내부에 그래핀을 효율적으로 분산시키는 새로운 방법에 대해 연구하였다. 그래핀은 메틸렌디페닐디이소시아네이트로 개질 되었으며, 이 개질된 그래핀에 수산화기를 말단기로 갖는 폴리카보네이트를 그래프팅 시켰다. 그 결과 폴리카보네이트 내부에 그래핀이 균일하게 분산되어 종래의 용매 혼합 방법으로 얻어진 나노복합재료 보다 기계적, 전기적 특성이 우수한 그래핀-폴리카보네이트 나노복합체를 얻을 수 있었다.
