Untitled - KRRI 전자도서관

야 하는데, 코크 입괴의 분포, 입형, 세공구조, 젖음성이 중요한 변수이다.
바인더 피치는 콜타르 피치 또는 석유피치로부터 제조되는데, 일본에서는 콜타르계의
바인더 피치가 널리 사용되고 있고, 미국에서는 석유계 피치도 이용되고 있다.
우수한 바인더는 ① 성형이 용이할 것, ② 성형탄소재가 고밀도로 고강도일 것, ③ 성
형체의 치수제어가 용이할 것, ④ 성형탄소체의 열적 전기적 성질이 우수할 것 등을 만족
시켜야 한다. 또 압출 및 프레스법으로 균일한 성형이 용이하기 위해서는 용융한 바인더
는 필라 탄소와 잘 섞이고, 필라의 균일 충진을 가능하게 하고, 또한 성형 시에 크지 않
는 압력으로 성형되어야 하기 때문에 연화온도, 연화점도가 적당하지 않으면 안 된다. 동
시에 필라의 침강 등의 편재를 제어하기 위해서 액상비중이 높은(필라 탄소에 가깝도록)
것도 필요하다. 성형체(소성전)에도 상당한 강도가 요구되기 때문에 접착제로서의 역할,
필라 탄소표면을 잘 감싸 필라의 세공에도 균일하게 분포하여 충분한 막두께로 응집되어
야 한다. 따라서 원료인 피치인 콜타르 피치는 주로 방향족 환과 알킬기로 구성되어 있음
을 알 수 있다. 콜타르 피치의 미세구조를 SEM분석을 통해 살펴보면 flake 형상이지만
매우 조대하다. 그러나 피치의 경우 탄소계 원소재인 코크와 혼합 시 피치의 연하점 이상
이 150℃에서 수행되어 액상이 되므로 고상입자의 크기가 코크와 차이가 나더라도 균일
하게 혼합하여 성형품을 제조하는데는 문제가 없을 것으로 판단된다.
메소페이즈 피치(mesophase pitch)는 등방성 피치의 용융액 속에서 원래의 피치보다 점
도가 크며 비등방성 조직을 가졌으나 유동성을 가진 이방성 상(anisotropic phase)으로서
초기형성은 lamellae nematic liquid crystal의 형성이며 일단 이러한 구조가 형성되면
liquid crystal 내부에서 중합된 상이다.
메조페이스 피치는 등방성 피치의 열처리(300℃~500℃)를 통해서 얻을 수 있기 때문에
피치의 열처리 중에 일어나는 변화를 고려해 보는 것이 중요하다. 이 변화는 물리적, 화
학적 현상을 포함하며 이들에 대한 연구도 활발히 진행되어 왔다. 피치를 열처리하는 동
안 다응축 방향성 탄화수소(polycondensed aromatic hydrocarbon)가 열분해 및 고분자화
에 의해서 형성되고 특정의 방향성을 갖는 다응축 방향성 탄화수소가 형성된다. 계속적인
열처리에 의해서 구형의 메조페이스는 벌크 메조페이스로 합쳐진다. 이런 벌크 메조페이
스는 약 500℃까지 유동성을 가지고 있어 변형이 가능하다. 메조페이스는 흑연화가 가능
한 탄소 구조로써 판상구조를 갖는 매우 큰 다응축화된 방향족 분자들의 제한적인 집합
체이다. 피치 속에 존재하는 작은 지방성(aliphatic)의 side chain들이 열적으로 분해되면
서 방향족의 free radical들이 생기게 된다. 이런 방향족 free radical들의 결합으로부터 메
조페이스 합성이 시작된다. 메조페이스 단계에서 일어나는 가장 중요한 물리적인 변화는
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