• 산업진흥연구
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• 제9권1호
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• pp.31-38
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• 2024

본 연구에서는 층상 실리케이트계 나노복합소재 감습막제조를 통하여 그 특성을 평가하였다. 나노복합소재 제조를 위하여 나노물질로 4급 암모늄염으로 유기화 처리된 층상 실리케이트 물질인 Cloisite^®, Bentone^®으로 선정하였다. 유기화 처리된 montmorillonite/hectorite 점토 첨가 습도센서는 RH(%)증가에 따라 임피던스는 감소하였다. Cloisite^® 습도센서의 경우 Bentone^® 38 습도센서에 비해 임피던스 직진성 및 히스테리시스는 다소 우수하였다. 임피던스는 Bentone^® 38을 첨가한 센서가 Cloisite^® 첨가형 센서와 비교해 가장 낮게 나타났다. Cloisite^® 첨가형 센서를 각각 비교하면 유기화 처리된 물질의 친수성 영향에 따라 감습 특성이 다르게 나타나는 것을 확인하였다. 응답 속도는 친수성 특징에 따라 Cloisite^® 93A가 느려지는 경향을 나타냈으며, 이 결과 역시 친수성 유기물에 의한 수분 증발 속도 차이에 의한 것으로 사료된다. 이상의 결과를 바탕으로 유기화된 층상 실리케이트계 물질을 이용한 감습막은 기존의 고분자계 감습막과 비교해 감습특성은 다소 낮게 나타났으나 공중합, 가교구조화, 등 복잡한 공정 없이 안정성이 우수하고 간단한 공정으로 감습막 제조가 가능하여 경제성이 우수한 습도센서 응용이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국세라믹학회지
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• 제51권1호
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• pp.7-10
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• 2014

Abalone shell is composed of 95 wt% $CaCO_3$ platelets and 5 wt% of a protein-rich organic matrix which acts as an adhesive layer, connecting aragonite tablets, thus maintaining the structural integrity of the composite. By mimicking abalone shell, we prepared a silicate plate/polymer nanocomposite by infiltrating PMMA between silicate layers and warm-pressing them at $200^{\circ}C$ for 1 h under 15 tons to make organic-inorganic composite materials. To examine the organic-inorganic composite materials after the warm-pressing procedure, the composite sample was analyzed with FE-SEM and TG. The bending strengths and densities of the composites prepared by a silicate plate and PMMA after the warm-pressing process were ~140 MPa and 1.5, respectively.

• 폴리머
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• 제29권4호
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• pp.375-379
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• 2005

생분해성 고분자인 poly(L-lactic acid) (PLLA)에 판상구조의 몬모릴로나이트(montmorillonite, MMT)를 첨가하여 필름형태의 나노복합재료를 제조하고, 무기나노입자의 첨가유무와 가수분해 전후의 열적 특성, 점탄성 특성, 모폴로지 등을 조사하였다. PLLA/MMT 나노복합재료의 XRD 분석결과와 TEM 사진으로부터 MMT 입자가 PLLA에 박리 및 분산되어 있음을 확인하였으며, 가수분해가 진행됨에 따라 U 결정 영역의 상대적인 양이 증가하므로 용융에너지 (${\Delta}H_m$가 더 필요함을 알 수 있었다. MMT를 첨가한 경우에 MMT가 강화제 역할을 하기 때문에 저장탄성률이 더 높은 값을 가졌는데, 이는 PLLA를 나노복합화하였을 때 인장강도, 충격강도 등의 기계적 물성이 증가한다는 이전의 연구와도 잘 일치하였다. 또한. 가수분해 전/후의 SEM사진으로부터, 표면에 스피노달(spinodal) 분해에 의한 거칠고 원형의 구멍들이 생겼음을 관찰할 수 있었으며, 가수분해가 진행됨에 따라 나노복합재료는 원형의 구멍들의 크기가 가수분해전보다 더 커졌을 뿐 원래의 형상을 유지하였다. 본 연구를 통하여 PLLA/MMT나노복합재료의 생분해 속도와 열적, 기계적 특성의 조절 가능성을 제시하였다.

• 폴리머
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• 제29권5호
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• pp.451-456
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• 2005

폴리이미드 나노복합재의 나노충전제를 설계함에 있어 가장 중요한 요소는 나노충전제의 내열성 및 매트릭스 고분자인 폴리이미드와의 상용성이다. 본 연구에서는 두 가지의 요소를 만족시키기 위하여, 알킬사슬을 가지며 말단기가 아민인 올리고 아믹산을 설계하였고 이를 이용하여 층상 실리케이트의 표면을 개질하는 연구를 수행하였다. 분자량이 2000g/mol로 조절되고 말단기가 아민인 올리고 아믹산을 제조하였고 이후 이온 교환반응을 통하여 고내열 친유기 층상 무기소재를 제조하였다. 본 연구에서 제조된 고내열 친유기 층상 무기물은 TGA로 분석한 결과 초기분해 온도가 $280^{\circ}C$ 이상이었으며, XRD로 분석한 결과, 개질하지 않은 층상 무기물에 비해 최소 $4{\AA}$ 이상의 층간거리 증가를 나타내었다. 또한 이들의 나노복합필름의 경우 X선 실험을 통해 친유기성 층상 무기물이 고르게 분산되어 있음을 알았으며, 친유기성 층상 무기물의 함량이 증가함에 따라 CTE 역시 최대 $26\%$ 감소함을 TMA실험 결과를 통해 확인하였다.

• Macromolecular Research
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• 제13권5호
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• pp.418-426
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• 2005

One-pack cross-linkable nanocomposites of waterborne methyl ethyl ketoxime (MEKO)-blocked aromatic polyurethane dispersion (BPUD) reinforced with organoclay (quaternary ammonium salt of Cloisite 25A) were synthesized by the acetone process using 4,4'-methylenedi-p-phenyl diisocyanate (MDl), poly(tetramethylene) glycol (PTMG), dimethylol propionic acid (DMPA), and methyl ethyl ketoxime (MEKO). Particle size, viscosity, and storage stability of these nanocomposites were investigated. TEM and XRD studies confirmed that the silicate layers of organophilic clay were exfoliated and intercalated at a nanometer-scale in the BPUD matrix.

• Macromolecular Research
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• 제14권2호
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• pp.179-186
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• 2006

In the present work, low density polyethylene (LDPE)/aliphatic polyester (APES)/organoclay ternary nanocomposites were prepared. In particular, the effect of a compatibilizer, polyethylene-graft-maleic anhydride (PE-g-MAH), on the morphology and properties of the ternary nanocomposites was investigated. LDPE/APES/organoclay nanocomposites were prepared through melt intercalation method using two different kinds of organoclay. The dispersibility of silicate clays in the nanocomposites was investigated by X-ray diffraction and atomic force microscopy. The ternary nanocomposites showed higher tensile properties than the LDPE/APES blend did. The dispersibility and properties of nanocomposites containing Cloisite 30B were better than those of the nanocomposites containing Cloisite 20A. Unlike Cloisite 20A, hydroxyl groups in the intercalants in Cloisite 30B interlayer underwent a certain polar interaction with the carboxyl group of APES, favoring the intercalation of APES chains and the formation of LDPE/APES/Closite 30B nanocomposites. However, the introduction of the polar hydroxyl groups also enhanced the interaction with the silicate surface at the same time, thereby rendering somewhat difficult the replacement of the surface contacts by LDPE chains, and impeding the extensive intercalation and further exfoliation of Cloisite 30B in the LDPE/APES matrix. The compatibilizer enhanced the intercalation of the polymer chain inside the clay gallery and thus improved the mechanical properties of the ternary nanocomposites. Rheological measurements of the nanocomposites via frequency sweep experiment indicated a certain interaction between the clay platelet and the polymer molecules in the melted state.

• 폴리머
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• 제31권5호
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• pp.379-384
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• 2007

본 연구는 열안정성을 향상시킨 무기나노 분말충전 나노복합재료를 우레탄 중합방법으로 제조하였다. 나노복합재료의 구조와 표면 특성은 XRD와 FT-IR을 통하여 알아보았고, 열안정성은 TGA와 DSC를 통하여 알아보았으며, SEM을 이용하여 복합재료의 모폴로지를 관찰하였다. 복합재료의 기계적 물성은 UTM을 사용하여 측정하였다. 실험 결과, MMT를 충전한 나노복합재료의 층간거리가 $7.5{\AA}$ 증가하였고, Silica 내 Si-O기에 의해 $1038cm^{-1}$에서 새로운 피크가 나타났다. 또한 열안정성과 기계적 물성도 폴리우레탄 매트릭스보다 향상된 것을 확인할 수 있었다.

• Macromolecular Research
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• 제17권10호
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• pp.797-806
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• 2009

The mechanical and thermal behaviors of polyamide-6/clay nanocomposites were studied using the continuum-based, micromechanical models such as Mori-Tanaka, Halpin-Tsai and shear lag. Mechanic-based model prediction provides a better understanding regarding the dependence of the nanocomposites' reinforcement efficiency on conventional filler structural parameters such as filler aspect ratio ($\alpha$), filler orientation (S), filler weight fraction (${\Psi}_f$), and filler/matrix stiffness ratio ($E_f/E_m$). For an intercalated and exfoliated nanocomposite, an effective, filler-based, micromechanical model that includes effective filler structural parameters, the number of platelets per stack (n) and the silicate inter-layer spacing ($d_{001}$), is proposed to describe the mesoscopic intercalated filler and the nanoscopic exfoliated filler. The proposed model nicely captures the experimental modulus behaviors for both intercalated and exfoliated nanocomposites. In addition, the model prediction of the heat distortion temperature is examined for nanocomposites with different filler aspect ratio. The predicted heat distortion temperature appears to be reasonable compared to the heat distortion temperature obtained by experimental tests. Based on both the experimental results and model prediction, the reinforcement efficiency and heat resistance of the polyamide-6/clay nanocomposites definitely depend on both conventional (${\alpha},\;S,\;{\Psi}_f,\;E_f/E_m$) and effective (n, $d_{001}$) filler structural parameters.

• Macromolecular Research
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• 제14권2호
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• pp.132-139
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• 2006

The dispersion of organoclay in ethylene propylene diene terpolymer (EPDM) matrix was correlated with the rheological and swelling properties of nanocomposites. X-ray diffraction pattern (XRD) and transmission electron microscopic (TEM) analysis exhibited the disordered-intercalated structure of EPDM/organoclay nanocomposite. The extent of the disordered phase increased with increasing organoclay content up to a limiting value of 3 wt% after which equilibrium tended towards intercalation. The dispersion effect of organoclay in EPDM matrix was clarified by the physicochemical properties like rheological response and swelling thermodynamics in toluene. The increase in viscoelastic properties of EPDM nanocomposite with increasing organoclay content up to 3 wt%, followed by a subsequent decrease up to 4 wt%, was correlated in terms of the disordered and ordered states of the dispersed nano-clay sheets. Swelling measurements revealed that the change in entropy of the swelling increased with the increase in disorder level but decreased with the increase in intercalation level of organoclay in the disordered-intercalated nanocomposite. The increase in solvent uptake was comparable with the free volume in EPDM matrix upon inclusion of silicate particles, whereas the inhibition in solvent uptake for higher organoclay loading was described by bridging flocculation.

• 공업화학
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• 제16권3호
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• pp.422-426
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• 2005

가시광선에 의해 활성화되는 치아수복용 고분자 나노복합체를 제조하고 이들의 주요 물성을 고찰하였다. 복합체 제조에 사용한 충진재는 barium silicate와 나노 크기의 fumed silica가 혼합된 하이브리드 충진재를 사용하였으며 bisphenol A glycerolate methacrylate와 triethyleneglycol dimethacrylate로 구성되는 resin matrix와의 계면력 향상을 위해 실란 결합제로 표면을 소수성으로 처리하였다. 제조된 고분자 나노복합체의 기계적 물성을 평가한 결과, 나노 충진재가 첨가됨에 따라 내마모성이 향상되었다. 그러나 중합수축률 값은 나노 충진재 함량에 관계없이 3 vol% 이하로 거의 일정하였으며 광조사가 끝난 후에도 중합수축은 지속적으로 일어남을 알 수 있었다. 또한 복합체의 색차는 나노 충진재 함량이 늘어남에 따라 근소한 차이로 증가되었다.