(57)【要約】本記載は、炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子及びその製造方法に係り、より詳細には、炭素ナノ物質０．１〜１５重量％、多環芳香族炭化水素誘導体０．０２５〜３０重量％、及び熱可塑性高分子５５〜９９．８７５重量％を含み、前記炭素ナノ物質と多環芳香族炭化水素誘導体はπ−π相互作用（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）で結合されており、前記多環芳香族炭化水素誘導体は熱可塑性高分子と共有結合で結合されていることを特徴とする炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子に関する。  本記載によれば、引張強度、引張弾性率（ｔｅｎｓｉｌｅ  ｍｏｄｕｌｕｓ）、電磁遮蔽効果及び帯電防止効果などに優れた炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子及びその製造方法を提供する効果がある。【選択図】なし
2015530455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素ナノ物質０．１〜１５重量％、多環芳香族炭化水素誘導体０．０２５〜３０重量％及び熱可塑性高分子５５〜９９．８７５重量％を含み、
前記炭素ナノ物質と前記多環芳香族炭化水素誘導体はπ−π相互作用で結合されており、前記多環芳香族炭化水素誘導体と前記熱可塑性高分子は共有結合で結合されている、炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子。
【請求項２】
前記炭素ナノ物質は、単一壁炭素ナノチューブ、二重壁炭素ナノチューブ、多重壁炭素ナノチューブ、グラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ）及び炭素ナノファイバーからなる群から選択された１つ以上である、請求項１に記載の炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子。
【請求項３】
前記多環芳香族炭化水素誘導体は、２〜５の縮合されたベンゼン環（ｆｕｓｅｄ  ｂｅｎｚｅｎｅ  ｒｉｎｇ）を含む、請求項１に記載の炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子。
【請求項４】
前記多環芳香族炭化水素誘導体は、前記高分子と反応性の官能基を含む、請求項１に記載の炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子。
【請求項５】
前記官能基は、トリアルキルアザニウム基（ｔｒｉａｌｋｙｌ  ａｚａｎｉｕｍ  ｇｒｏｕｐ）、カルボン酸基（ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ａｃｉｄ  ｇｒｏｕｐ）、アシルクロライド基（ａｃｙｌｃｈｌｏｒｉｄｅ  ｇｒｏｕｐ）、ヒドロキシル基（ｈｙｄｒｏｘｙｌ  ｇｒｏｕｐ）、アミド基（ａｍｉｄｅ  ｇｒｏｕｐ）、及びエステル基（ｅｓｔｅｒ  ｇｒｏｕｐ）からなる群から選択された１つ以上である、請求項４に記載の炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子。
【請求項６】
前記熱可塑性高分子は、アミド系重合体、エステル系重合体、アクリレート系重合体、ポリケトン系重合体、ビニル系重合体、スチレン系重合体、ポリオレフィン及びポリフェニレンエーテルからなる群から選択された１つ以上である、請求項１に記載の炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子。
【請求項７】
前記炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子は、押出物である、請求項１に記載の炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子。
【請求項８】
ａ）炭素ナノ物質１〜４０重量％、多環芳香族炭化水素誘導体（ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ  ａｒｏｍａｔｉｃ  ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）１〜４０重量％、及び溶媒２０〜９８重量％を機械式撹拌機で撹拌して、炭素ナノ物質にピレン誘導体を結合させる工程と、ｂ）多環芳香族炭化水素誘導体が結合された炭素ナノ物質を高分子ペレットにコーティングする工程とを含む、炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子の製造方法。
【請求項９】
炭素ナノ物質０．１〜１５重量％、多環芳香族炭化水素誘導体（ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ  ａｒｏｍａｔｉｃ  ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）０．０２５〜３０重量％、高分子ペレット１０〜９９．７７５重量％、及び溶媒０．１〜４５重量％を攪拌して、多環芳香族炭化水素誘導体と炭素ナノ物質の結合体がコーティングされた高分子ペレットを製造する工程を含む、炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子の製造方法。
【請求項１０】
前記コーティングされた高分子ペレットを溶融及び押出する工程をさらに含む、請求項８又は９に記載の炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子の製造方法。
【請求項１１】
前記炭素ナノ物質は、炭素ナノチューブ、グラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ）及び炭素ナノファイバーからなる群から選択された１つ以上である、請求項８又は９に記載の炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子の製造方法。
【請求項１２】
前記多環芳香族炭化水素誘導体は、２〜５の縮合されたベンゼン環（ｆｕｓｅｄ  ｂｅｎｚｅｎｅ  ｒｉｎｇ）を含む、請求項８又は９に記載の炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子の製造方法。
【請求項１３】
前記多環芳香族炭化水素誘導体は、前記高分子と反応性の官能基を含む、請求項８又は９に記載の炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子の製造方法。
【請求項１４】
前記官能基は、トリアルキルアザニウム基（ｔｒｉａｌｋｙｌ  ａｚａｎｉｕｍ  ｇｒｏｕｐ）、カルボン酸基（ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ａｃｉｄ  ｇｒｏｕｐ）、アシルクロライド基（ａｃｙｌｃｈｌｏｒｉｄｅ  ｇｒｏｕｐ）、ヒドロキシル基（ｈｙｄｒｏｘｙｌ  ｇｒｏｕｐ）、アミド基（ａｍｉｄｅ  ｇｒｏｕｐ）、及びエステル基（ｅｓｔｅｒ  ｇｒｏｕｐ）からなる群から選択された１つ以上である、請求項１３に記載の炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子の製造方法。
【請求項１５】
前記熱可塑性高分子は、アミド系重合体、エステル系重合体、アクリレート系重合体、ポリケトン系重合体、ビニル系重合体、スチレン系重合体、ポリオレフィン及びポリフェニレンエーテルからなる群から選択された１つ以上である、請求項８又は９に記載の炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子の製造方法。
【請求項１６】
前記溶媒は、水、エタノール、メタノール及びＴＨＦからなる群から選択された１つ以上である、請求項８又は９に記載の炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子の製造方法。
【請求項１７】
前記溶媒は、クロロホルム、トルエン及びベンゼンからなる群から選択された１つ以上である、請求項８又は９に記載の炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子の製造方法。
【請求項１８】
請求項８又は９に記載の炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子の製造方法により製造された、炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本記載は、炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子及びその製造方法に係り、より詳細には、引張強度（ｔｅｎｓｉｌｅ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）、引張弾性率（ｔｅｎｓｉｌｅ  ｍｏｄｕｌｕｓ）、電磁遮蔽効果及び帯電防止効果などに優れた炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子及びその大量生産が可能な製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素ナノ物質は、機械的性質、電気的選択性及び電界放出特性などが非常に優れているので、ナノスケールの電子デバイス、センサ、高機能性複合材などの様々な分野に応用することができる。
【０００３】
特に、前記ナノ複合材は、炭素ナノ物質の粒子サイズがナノスケールであるので、これを高分子マトリックス上によく分散させれば、非常に少ない投入量で高分子のいかなる物性の損失もなしに、強度や耐摩耗性などの機械的性能と電気的性能を大きく向上させることができる。
【０００４】
しかし、予想される炭素ナノ物質複合材の優れた性質にもかかわらず、現在まで製造された炭素ナノ物質複合材の機械的性能や電気的性能は期待に大きく達していない。これは、大きく‘炭素ナノ物質の分散’と‘炭素ナノチューブと高分子の相溶性（ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ、ａｄｈｅｓｉｏｎまたはｗｅｔｔｉｎｇ）’という２つの原因から起因する。
【０００５】
炭素ナノ物質は、物質間の強い静電気的引力によって高分子マトリックス上に均一に分散させることが難しい。最近、炭素ナノ物質の効果的な分散のために、超音波で処理する方法などが開発されて多く使用されているが、超音波の強度と時間によって炭素ナノ物質に損傷を与えるため、優れた性質と特性を維持することが難しく、特に大量生産に適用できないという問題がある。
【０００６】
また、炭素ナノ物質は、現在使用されている表面処理されたガラス繊維（Ｇｌａｓｓ  ｆｉｂｅｒ）または炭素繊維（Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ）などと比較するとき、汎用熱可塑性高分子との相溶性が著しく劣る。これは、炭素ナノチューブの表面に熱可塑性高分子と相互作用することができる部分がないからであり、これを解決するために、酸処理を通じた表面処理あるいはπ−π相互作用を用いた非共有結合物質をコーティング（ｃｏａｔｉｎｇ）する方法が提案されたが、複雑な工程過程及び高価な物質価格のため、商用化が難しいという欠点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような従来技術の問題点を解決するために、本記載は、引張強度、引張弾性率（ｔｅｎｓｉｌｅ  ｍｏｄｕｌｕｓ）、電磁遮蔽効果及び帯電防止効果などに優れた炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子及びその大量生産が可能な製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
本記載の上記目的及びその他の目的は、以下に説明された本記載によって全て達成することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本記載は、炭素ナノ物質０．１〜１５重量％、多環芳香族炭化水素誘導体（ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ  ａｒｏｍａｔｉｃ  ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）０．０２５〜３０重量％及び熱可塑性高分子５５〜９９．８７５重量％を含み、前記炭素ナノ物質と多環芳香族炭化水素誘導体は、π−π相互作用（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）で結合されており、前記多環芳香族炭化水素誘導体は、熱可塑性高分子と共有結合（ｃｏｖａｌｅｎｔｂｏｎｄ）で結合されていることを特徴とする炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子を提供する。
【００１０】
また、本記載は、ａ）炭素ナノ物質１〜４０重量％、多環芳香族炭化水素誘導体１〜４０重量％、及び溶媒２０〜９８重量％を機械式撹拌機で撹拌して、炭素ナノ物質にピレン誘導体を結合させる工程と、ｂ）多環芳香族炭化水素誘導体が結合された炭素ナノ物質を高分子ペレットにコーティングする工程とを含むことを特徴とする、炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
上記で説明したように、本記載によれば、引張強度、引張弾性率（ｔｅｎｓｉｌｅ  ｍｏｄｕｌｕｓ）、電磁遮蔽効果及び帯電防止効果などに優れた炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子及びその大量生産が可能な製造方法を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ｐｒｉｓｔｉｎｅ ＭＷＣＮＴ、ＰＢＡがπ−π相互作用で結合されたＭＷＣＮＴ（実施例１）、ＰＢＣがπ−π相互作用で結合されたＭＷＣＮＴ（実施例２）、及びナイロン６，６−ｇ−ピレンがπ−π相互作用で結合されたＭＷＣＮＴ（実施例２）に対するＥＳＣＡ（ＸＰＳ）スペクトルである。  前記ＰＢＡがπ−π相互作用で結合されたＭＷＣＮＴは、ｐｒｉｓｔｉｎｅ ＭＷＣＮＴに比べてＯ1sピークが高く検出され、ＰＢＣがπ−π相互作用で結合されたＭＷＣＮＴは、Ｃｌ2pピークが検出されることを通じて、ＭＷＣＮＴの表面に非共有結合（π−π相互作用）による反応基の導入が成功的に行われたことがわかる。  また、ナイロン６，６−ｇ−ピレンがπ−π相互作用で結合されたＭＷＣＮＴは、Ｃｌ2pピークなしに、Ｎ1sピークのみ検出されることを通じて、ＭＷＣＮＴの表面に非共有結合（π−π相互作用）による高分子の導入が成功的に行われたことがわかる。
【図２】ナイロン６，６とｐｒｉｓｔｉｎｅ ＭＷＣＮＴを混合押出（比較例２）した後、これをギ酸（ｆｏｒｍｉｃ  ａｃｉｄ）で処理した後に撮影したＳＥＭ写真、及びナイロン６，６−ｇ−ピレンがπ−π相互作用で結合されたＭＷＣＮＴを押出した後（実施例２）、これをギ酸で処理した後に撮影したＳＥＭ写真である。  前記ナイロン６，６とｐｒｉｓｔｉｎｅ ＭＷＣＮＴを混合押出（比較例２）した後、これをギ酸（ｆｏｒｍｉｃ  ａｃｉｄ）で処理した場合、ＭＷＣＮＴの表面に付いていたナイロン６，６が全て除去されて、ｐｒｉｓｔｉｎｅ ＭＷＣＮＴの状態のような薄い糸の形態が観察されるが、ナイロン６，６−ｇ−ピレンがπ−π相互作用で結合されたＭＷＣＮＴを押出した後、これをギ酸で処理した場合には、ナイロン６，６−ｇ−ピレンがＭＷＣＮＴの表面にそのまま残って、直径が太く、表面が滑らかなバー（ｂａｒ）の形態が観察される。これを通じて、ナイロン６，６−ｇ−ピレンとＭＷＣＮＴとがπ−π相互作用で強く結合されていることを確認することができる。  本記載のナイロン６，６−ｇ−ピレンは、ナイロン６，６とピレン誘導体とが反応して結合（共有結合）された化合物を意味する（ここで、ｇは、Ｃｏｖａｌｅｎｔ ｂｏｎｄでｇｒａｆｔｉｎｇされたことを意味する）。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本記載を詳細に説明する。
【００１４】
本記載の炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子は、炭素ナノ物質０．１〜１５重量％、多環芳香族炭化水素誘導体０．０２５〜３０重量％及び熱可塑性高分子５５〜９９．８７５重量％を含み、前記炭素ナノ物質と多環芳香族炭化水素誘導体はπ−π相互作用（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）で結合されており、前記多環芳香族炭化水素誘導体は熱可塑性高分子と共有結合（ｃｏｖａｌｅｎｔ  ｂｏｎｄ）で結合されていることを特徴とする。
【００１５】
前記炭素ナノ物質は、一例として、単一壁炭素ナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）、二重壁炭素ナノチューブ（ＤＷＣＮＴ）、多重壁炭素ナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）、グラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ）及び炭素ナノファイバーからなる群から選択された１種以上であってもよい。
【００１６】
また、前記炭素ナノ物質は、一例として、０．１〜１０重量％、あるいは０．１〜５重量％であってもよく、この範囲内で、電気伝導度及び機械的物性の増加効果がある。
【００１７】
前記多環芳香族炭化水素誘導体は、一例として、縮合されたベンゼン環（ｆｕｓｅｄ  ｂｅｎｚｅｎｅ  ｒｉｎｇ）が２〜５個、３〜５個、あるいは３〜４個であり、この範囲内で、炭素ナノ物質とのπ−π相互作用（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）が大きいという効果がある。
【００１８】
前記多環芳香族炭化水素誘導体は、一例として、前記高分子と反応することができる官能基を含有する。
【００１９】
前記官能基は、一例として、トリアルキルアザニウム基（ｔｒｉａｌｋｙｌ  ａｚａｎｉｕｍ  ｇｒｏｕｐ）、カルボン酸基（ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ａｃｉｄ  ｇｒｏｕｐ）及びアシルクロライド基（ａｃｙｌｃｈｌｏｒｉｄｅ  ｇｒｏｕｐ）、ヒドロキシル基（ｈｙｄｒｏｘｙｌ  ｇｒｏｕｐ）、アミド基（ａｍｉｄｅ  ｇｒｏｕｐ）、エステル基（ｅｓｔｅｒ  ｇｒｏｕｐ）からなる群から選択された１種以上であり、この範囲内で、高分子と反応及び共有結合の形成が可能であるという効果がある。
【００２０】
前記多環芳香族炭化水素誘導体は、一例として、０．１〜１０重量％、あるいは０．１〜５重量％であってもよく、この範囲内で、炭素ナノ物質との結合が効果的である。
【００２１】
前記炭素ナノ物質と多環芳香族炭化水素誘導体との重量比は、一例として、１：０．１〜１：１．５、１：０．２〜１：０．９、または１：０．３〜１：０．７であり、この範囲内で、引張強度、弾性率及び電気伝導度に優れるという効果がある。
【００２２】
前記熱可塑性高分子は、一例として、アミド系重合体、エステル系重合体、アクリレート系重合体、ポリケトン系重合体、ビニル系重合体、スチレン系重合体、ポリオレフィン及びポリフェニレンエーテルからなる群から選択された１種以上であってもよい。
【００２３】
前記アミド系重合体は、一例として、ポリアミド、ポリイミド及びポリエーテルエステルアミドからなる群から選択された１種以上であってもよい。
【００２４】
前記エステル系重合体は、一例として、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリ（エステル）ウレタン及びポリエーテルエステルからなる群から選択された１種以上であってもよい。
【００２５】
前記アクリレート系重合体は、一例として、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、またはこれらの混合であってもよい。
【００２６】
前記ポリケトン系重合体は、一例として、ポリアリールエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、またはこれらの混合であってもよい。
【００２７】
前記ビニル系重合体は、一例として、ポリビニルクロライド、ポリビニリデンフルオライド、またはこれらの混合であってもよい。
【００２８】
前記スチレン系重合体は、一例として、ポリスチレン、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体、スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレン共重合体及びスチレン−ブタジエン共重合体からなる群から選択された１種以上であってもよい。
【００２９】
また、前記熱可塑性高分子は、一例として、４０〜９９．９重量％、７０〜９９．９重量％、あるいは９０〜９９．９重量％であり、この範囲内で、押出及び射出工程の量産性に優れるという効果がある。
【００３０】
本記載の炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子は、一例として、押出物であり、この場合、マスターバッチ形態であって、運搬が容易であり、様々な応用が可能である。
【００３１】
本記載の炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子の製造方法は、ａ）炭素ナノ物質１〜４０重量％、多環芳香族炭化水素誘導体（ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ  ａｒｏｍａｔｉｃ  ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）１〜４０重量％、及び溶媒２０〜９８重量％を機械式撹拌機で撹拌して、炭素ナノ物質にピレン誘導体を結合させる工程と、ｂ）多環芳香族炭化水素誘導体が結合された炭素ナノ物質を高分子ペレットにコーティングする工程とを含むことを特徴とする。この場合、大量生産が容易であるという効果がある。
【００３２】
前記ａ）工程は、一例として、炭素ナノ物質１０〜３０重量％、多環芳香族炭化水素誘導体（ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ  ａｒｏｍａｔｉｃ  ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）１０〜３０重量％、及び溶媒４０〜８０重量％を機械式撹拌機で撹拌して、炭素ナノ物質にピレン誘導体を結合させる工程であってもよく、この範囲内で、多環芳香族炭化水素誘導体が炭素ナノ物質に一定にコーティングされるという効果がある。
【００３３】
また、本記載の炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子の製造方法は、ｉ）炭素ナノ物質０．１〜１５重量％、ｉｉ）多環芳香族炭化水素誘導体（ｐｏｌｙｃｙｃｌｉｃ  ａｒｏｍａｔｉｃ  ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）０．０２５〜３０重量％、及びｉｉｉ）高分子ペレット１０〜９９．７７５重量％の物理的な固定によって、多環芳香族炭化水素誘導体と炭素ナノ物質との結合体がコーティングされた高分子ペレットを製造する工程を含むことを特徴とする。この場合、大量生産が容易であり、押出工程時に炭素ナノ物質を粉塵状態で投入することより投入が容易であるという効果がある。
【００３４】
前記物理的固定は、一例として、溶液状態で撹拌して行われてもよい。
【００３５】
前記物理的固定はまた、溶液状態に追加的な熱エネルギーを印加して行われてもよい。
【００３６】
前記物理的固定はまた、酸素プラズマ（Ｏ2）を用いて行われてもよい。
【００３７】
前記物理的固定はまた、超音波撹拌によって行われてもよい。
【００３８】
前記物理的固定はまた、機械式撹拌機（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｍｉｘｅｒ）で撹拌して衝撃エネルギーを印加することによって行われてもよい。特に、前記機械的撹拌機を用いて衝撃エネルギーを印加することが、多量の炭素ナノ物質に均一に固定が可能であるという効果がある。
【００３９】
前記機械的撹拌機は、具体例として、メカニカルスターラー（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｔｉｒｒｅｒ）、マグネチックスターラー（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｓｔｉｒｒｅｒ）、ホモジナイザー（ｈｏｍｏｇｅｎｉｚｅｒ）、ボールミル装備（ｂａｌｌ−ｍｉｌｌ）、内部で混合可能なあらゆる形態のミキサー（ｍｉｘｅｒ）などを使用することができる。
【００４０】
更に他の例として、前記物理的固定は、ジルコニアボール及び高分子ペレットから選択された１種以上の固相物質下で行うことが、衝撃エネルギーの印加を付加することができるという利点を提供する。
【００４１】
前記物理的固定は、無溶媒下で行われてもよく、あるいは溶媒下で行われてもよい。
【００４２】
前記溶媒は、一例として、０．１〜３０重量％または０．１〜２０重量％であり、この範囲内で、炭素ナノ物質の結合体が高分子ペレット上に効果的にコーティングされる。この場合、ｉ）〜ｉｉｉ ）成分の合計１００重量％を満たすために、前記ｉｉｉ）高分子ペレットの含量を２５〜９９．７７５重量％または３５〜９９．７７５重量％に調節することができる。
【００４３】
前記ｉ）炭素ナノ物質と溶媒との重量比は、一例として、１：０．１〜１：１０、１：０．５〜１：８、または１：２〜１：５であり、この範囲内で、炭素ナノ物質の結合体が高分子ペレット上に効果的にコーティングされるという効果がある。
【００４４】
本記載の炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子の製造方法は、一例として、多環芳香族炭化水素誘導体と炭素ナノ物質との結合体がコーティングされた高分子ペレットを溶融及び押出する工程をさらに含むことができ、この場合、炭素ナノ物質が高分散されたマスターバッチペレットを製造することができるので、炭素ナノ物質の適用が必要な様々な応用分野への使用が可能であるという効果がある。
【００４５】
前記炭素ナノ物質は、一例として、炭素ナノチューブ、グラフェン（ｇｒａｐｈｅｎｅ）及び炭素ナノファイバーからなる群から選択された１種以上である。
【００４６】
前記多環芳香族炭化水素誘導体は、一例として、縮合されたベンゼン環（ｆｕｓｅｄ  ｂｅｎｚｅｎｅ  ｒｉｎｇ）が２〜５個、３〜５個、あるいは３〜４個であり、この範囲内で、炭素ナノ物質とのπ−π相互作用（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）が最もよく起こるという効果がある。
【００４７】
前記多環芳香族炭化水素誘導体は、一例として、前記高分子と反応することができる官能基を含有する。
【００４８】
前記官能基は、一例として、トリアルキルアザニウム基（ｔｒｉａｌｋｙｌ  ａｚａｎｉｕｍ  ｇｒｏｕｐ）、カルボン酸基（ｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ａｃｉｄ  ｇｒｏｕｐ）及びアシルクロライド基（ａｃｙｌｃｈｌｏｒｉｄｅ  ｇｒｏｕｐ）、ヒドロキシル基（ｈｙｄｒｏｘｙｌ  ｇｒｏｕｐ）、アミド基（ａｍｉｄｅ  ｇｒｏｕｐ）、エステル基（ｅｓｔｅｒ  ｇｒｏｕｐ）からなる群から選択された１種以上であってもよく、この場合、種類に応じて、様々な熱可塑性高分子と特定の条件で共有結合を形成することができるという効果がある。
【００４９】
前記多環芳香族炭化水素誘導体は、一例として、１−ピレン−ブチリルコリン（１−ｐｙｒｅｎｅ−ｂｕｔｙｒｙｌｃｈｏｌｉｎｅ；ＰＢＣ）、１−ピレン−酪酸（１−ｐｙｒｅｎｅ−ｂｕｔｙｒｉｃ  ａｃｉｄ；ＰＢＡ）及びその他の合成可能なピレン重合体から選択された１種以上であってもよく、この場合、種類に応じて、様々な熱可塑性高分子と特定の条件で共有結合を形成することができるという効果がある。
【００５０】
前記熱可塑性高分子は、一例として、アミド系重合体、エステル系重合体、アクリレート系重合体、ポリケトン系重合体、ビニル系重合体、スチレン系重合体、ポリオレフィン及びポリフェニレンエーテルからなる群から選択された１種以上であってもよく、これについての具体例は、先に記載した通りである。
【００５１】
前記ポリアミドは、一例として、ナイロン４．６、ナイロン６、ナイロン６．６、ナイロン６．１０、ナイロン７、ナイロン８、ナイロン９、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン４６、ＭＸＤ６、無定形ポリアミド及び共重合ポリアミドからなる群から選択された１種以上であってもよい。
【００５２】
前記共重合ポリアミドは、一例として、前記残りのポリアミドのうち２つ以上のポリアミドの単量体を含んで重合された共重合体である。
【００５３】
前記溶媒は、一例として、前記高分子ペレットを溶かさない有機溶媒または無機溶媒であってもよい。
【００５４】
他の例として、前記溶媒は、水、エタノール、メタノール及びＴＨＦからなる群から選択された１種以上であってもよく、この場合、アミド系重合体を溶解させないと共に、炭素ナノ物質をよく分散させるという効果がある。
【００５５】
更に他の例として、前記溶媒は、クロロホルム、トルエン及びベンゼンからなる群から選択された１種以上であってもよい。
【００５６】
本記載の炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子は、本記載の炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子の製造方法により製造されることを特徴とする。
【００５７】
以下、本記載の理解を助けるために好適な実施例を提示するが、下記の実施例は、本記載を例示するものに過ぎず、本記載の範疇及び技術思想の範囲内で様々な変更及び修正が可能であることは当業者にとって明らかであり、このような変形及び修正が添付の特許請求の範囲に属することも当然なものである。
【００５８】
［実施例］
【００５９】
下記の実施例及び比較実施例において用いられた各成分及び添加剤の仕様は、次の通りである。
【００６０】
（Ａ）ポリアミド樹脂
韓国ＬＧ化学社のＬＵＭＩＤ ＧＰ−１０００Ｂを用いた。
【００６１】
（Ｂ）炭素ナノチューブ
５〜３０ｎｍの平均外径と１〜２５μｍの平均長さを有する多重壁炭素ナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）であるＮａｎｏｃｙｌ社のＮＣ−７０００製品を用いた。
【００６２】
［実施例１〜２及び比較例１〜５］
【００６３】
下記表１に記載された通りにそれぞれの成分及び重量を各ｍｉｘｉｎｇ方法によって混合した後、これを二軸押出機（Ｌ／Ｄ＝４２、Φ＝４０ｍｍ）でポリアミド樹脂と共に２８０℃の条件で押出して、ペレットを製造した。製造されたペレットを射出機から射出温度２８０℃の条件で射出して、試片を製造した。製造された試片を２３℃、相対湿度５０％下で４８時間放置した後、米国の標準測定方法であるＡＳＴＭ規格に従って物性及び電気伝導性を測定し、下記の表１に示す。
【００６４】
製造されたピレン誘導体と熱可塑性高分子との共有結合はＥＳＣＡ（ＸＰＳ）を用いて確認した。このとき、ピレン誘導体とポリアミドとの結合は、ポリアミドのアミン基あるいはアミド（ａｍｉｄｅ）結合によるＮ1sピークを通じて確認した。
【００６５】
［実施例３］
【００６６】
上記実施例１において、溶媒としてメタノールの代わりに水を用いたこと以外は、上記実施例１と同様の方法で試片を製造し、物性及び電気伝導性を測定して、下記の表２に示す。
【００６７】
［試験例］
【００６８】
上記実施例１〜３及び比較例１〜６で製造された試片の特性を下記の方法で測定し、その結果を下記の表１及び２に示した。
【００６９】
＊製造効率：一般的なＬａｂスケールの機械的撹拌機（容量：４ｋｇ）と超音波処理装備（容量：５００ｇ）を用いてそれぞれ一日に処理して製造することができるサンプルの量で測定した。
【００７０】
＊引張強度（Ｔｅｎｓｉｌｅ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）、引張弾性率（Ｔｅｎｓｉｌｅ  ｍｏｄｕｌｕｓ）：ＡＳＴＭ Ｄ６３８規格に従って、３．２ｍｍの厚さの試片の引張強度及び引張弾性率を評価した。
【００７１】
＊表面固有抵抗（Ω／cm）：ＰＩＮＩＯＮ社のＳＲＭ−１００を用いてＡＳＴＭ Ｄ２５７に従っ
て試片の表面抵抗を測定した。
【００７２】
＊電磁波遮蔽（ｄＢ）：ＡＳＴＭ Ｄ４９３５に従って１ＧＨｚの領域で３ｍｍの試片の電磁波遮蔽性能を測定した。
【００７３】
【表１】
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【００７４】
【表２】
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【００７５】
上記表１に示したように、本記載の炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子（実施例１〜３）は、ピレン（ｐｙｒｅｎｅ）誘導体を含有していない場合（比較例１〜３）及び溶媒を過剰使用した場合（比較例４）と比較して、機械的強度、電気伝導性及び電磁波遮蔽効果に優れていることが確認できた。
【００７６】
また、本記載の炭素ナノ物質が結合された熱可塑性高分子（実施例１〜３）は、超音波撹拌機を使用した場合（比較例５）と比較して、製造効率が５万倍以上大きいことが確認できた。
【００７７】
参考に、超音波処理装備の場合、機械的撹拌機とは異なり、その規模（容量）を増加させるのに限界があり、規模を増加させることが可能であるとしても、超音波の特性上、均一な撹拌が難しくなるという問題が発生し得る。
【００７８】
また、比較例４のように溶媒を過剰投入する場合、炭素ナノ物質同士が凝集する傾向が生じ、結果的に、ポリマーペレットと均一な反応を導き出すことが難しいため、物性が減少することがあり、比較例５のように超音波が使用される場合、超音波処理過程で炭素ナノ物質の長さが減少して引張強度が多少低下することがある。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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