HONG C. H.;LEE Y. B.;JHO J. Y.;NAM B. U.;HWANG T. W.
International Journal of Automotive Technology
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제6권6호
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pp.665-670
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2005
Nanocomposites of polypropylene with organically modified clays were compounded on a twin-screw extruder by two-step melt compounding of three components, i.e., polypropylene, maleic anhydride grafted polypropylene (PP-g-MA), and organically modified clay. The effect of PP-g-MA compatibilizers, including PH-200, Epolene-43, Polybond-3002, Polybond-3200, with a wide range of maleic anhydride (MA) content and molecular weight was examined. Morphologies of nanocomposites and their mechanical properties such as stiffness, strength, and impact resistance were investigated. X-ray diffraction patterns showed that the dispersion morphology of clay particles seemed to be determined in the first compounding step and the further dispersion of clays didn't occur in the second compounding step. As the ratio of PP-g-MA to clay increased, the clay particles were dispersed more uniformly in the matrix resin. As the dispersibility of clays was enhanced, the reinforcement effect of the clays increased, however impact resistance decreased.
본 연구에서는 아크릴과 소량의 스티렌 모노머에 나노클레이인 순수한 몬모릴로나이트(Pristine monmorillonite: PM) 또는 개질된 몬모릴로나이트(30B 또는 25A)를 첨가한 후 비수계 분산(NAD) 중합에 의해 환경친화성 아크릴/나노클레이 NAD수지 복합재료를 제조하고 나노클레이가 이 NAD 수지의 중합물성 및 복합재료의 물리적 물성에 주는 영향에 대해 연구하였다. 중합 후의 NAD 수지의 입자 균일성 측면에서 나노클레이는 초기에 안정제와 함께 투입하는 것이 유리하였고 중합된 NAD수지의 고형분, 산가, 점도 결과에서는 유기화제로 개질된 25A를 첨가할 경우가 다른 나노클레이를 첨가할 경우보다 좋은 물성을 주는 것으로 나타났다. 25A첨가 NAD수지는 GPC 측정시 분자량의 증가와 다분산지수의 감소로도 좋은 물성이 확인되었다. 나노클레이 25A가 수지내에 잘 분산된 것은 XRD결과에서 나노클레이의 층간거리 증가로 확인 되었고 열적 물성 측정 결과와 동적 기계적 물성 측정에서도 나노클레이 25A를 포함한 NAD 수지의 유리전이온도가 가장 높게 나타났으며 저장 탄성율 또한 25A경우가 가장 우수한 것으로 관찰되었다. 따라서 비수계 분산중합에 의해 아크릴/나노클레이 NAD수지를 제조할 경우에는 나노클레이로 25A를 첨가하는 것이 가장 좋은 물성을 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 층상실리케이트에 Octylamine(OA), Dodecylamine(DA), Dimethyldodecylamine(DDA), Octadecylamine(ODA)와 같은 아민류을 사용하여 Organo-montmorillonite(MMT)를 합성한 후 Natural Rubber(NR)와 혼합하여 NR/MMT 나노복합체를 제조하였다. Organo-MMT 및 NR/MMT 나노복합체의 층간거리는 XRD를 사용하여 측정하였으며 NR/MMT 나노복합체의 모폴로지는 SEM을 통하여 관찰하였다. Organo-MMT의 구조분석은 FT-IR을 사용하였다. NR/MMT 나노복합체의 표면 자유에너지, 가황특성, 인장강도, 모듈러스 및 경도는 Contact angle meter, ODR, UTM 및 경도계로 관찰하였다. FT-IR 구조분석으로 MMT 층간에 알킬암모늄 이온의 도입을 확인하였다. 스코치 시간과 적정 가황 시간은 Organo-MMT를 사용한 경우에 단축되었다. NR/DDA-MMT 나노복합체의 표면 자유에너지와 인장강도가 가장 컸다. NR/ODA-MMT 나노복합체의 경도는 가장 컸다.
Clay 분산 유/무기 나노복합재 제조기술은 실리케이트 층상구조의 점토광물을 나노 스케일의 시트상의 기본 단위로 박리(exfoliation)하여 고분자수지에 분산시킴으로써 범용 고분자의 낮은 기계적 물성의 한계를 엔지니어링 플라스틱 수준으로까지 올리고자 하는 것으로서, 기존의 무기 충진재 및 강화재의 입자크기(〉1 $\mu\textrm{m}$)를 나노 스케일까지 분산시켜 기존 무기물 충진 복합재의 단점을 한층 보완하는 것을 목표로 하고 있어 성능 및 원가 면에서 매우 유리한 방법으로 21세기의 복합재료 생산시장의 판도에 상당한 변화를 가져오게 할 수 있는 핵심기술이라 할 수 있다. (중략)
Clay-dispersed nanocomposites have been prepared by simple melt-mixing of two components, styrenic polymers with different content of functional groups and two different organophilic clays (Cloisite(R) 25A and Cloisite(R)30A) with a twin screw extruder. Dispersibility of 10-$\AA$-thick silicate layers of clay in the hybrid was investigated by using an X-ray diffraction method and a transmission electron microscope. It was found that if the interaction force between intercalant and matrix polymer is attractive, the matrix polymer intercalates more rapidly into the gallery of silicate layers. The faster intercalation of matrix polymer leads to the better dispersibility of silicate layers in the matrix polymer.
Superabsorbent hydrogel (SAH) is a lightly crosslinked hydrophilic functional polymer material comprising a flexible chain structure, which can absorb and retain high amounts of water or aqueous fluids even under high pressure. Therefore, it is important to improve their characteristics such as absorption performance, residual monomer content, and water permeability. SAH nanocomposites were prepared using clay mineral as an inorganic filler and the influence of post-treatment processes such as quenching and aging process on their properties was studied. In addition, surface-crosslinking process was applied to improve the absorption performance associated with mechanical properties and water permeability. The structure of the SAH was characterized using attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction analysis, and scanning electron microscopy.
Clay suspensions in liquid polymers exhibit a time-dependent behaviour that includes viscoelastic as well as thixotropic features. Because of the presence of interacting clay platelets, particulate networks can develop, which are broken down during flow and rebuild upon cessation of the flow. Here, the use of thixotropic techniques in probing flow-induced structures in nanocomposites is explored with data on a hectorite-poly(isobutylene) model system. By means of fast stress jump measurements the hydrodynamic contributions to the steady state stresses are determined as well as those caused by the stretching of the clay floes. Flow reversal measurements do not provide a clear indication of flow-induced anisotropy in the present case. The recovery of the clay microstructure upon cessation of flow is followed by means of overshoot and dynamic measurements. The development of a particulate network is detected by the appearance and growth of a low frequency plateau of the storage moduli. The modulus-frequency curves after various rest times collapse onto universal master curves, regardless of the pre-shear history or temperature. The scaling factors for this master curve are the crossover parameters. The crossover moduli are nearly a linear function of the crossover frequency, the relation being identical for recovery after shearing at different shear rates. This function depends, however, on temperature.
천연고무(NR) 라텍스의 원심분리 농축과정의 부산물인 고농도 단백질 함유 스킴 천연고무라텍스(SNRL)를 이용한 고무/점토 나노복합체의 새로운 제조방법을 제시하였다. SNRL과 26% 아크릴로니트릴 함량의 NBR 라텍스의 혼합물에 수분산 유기화 점토(OC)를 첨가하여 혼합하고, 건조 후에 밀혼합과 가황공정을 거쳐 NR/아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR) 나노복합체를 제조하였다. X-선 회절(XRD) 연구를 통하여 제조된 NR/NBR 블렌드 나노복합체는 층간 삽입이 높은 삽입형과 일부 박리형을 나타내는 것으로 밝혀졌고, 특히 NBR 상이 많은 블렌드에서 그 효과는 더 크게 나타났다. 동적기계적 거동 분석결과 NBR 상이 높은 블렌드가 상용성이 더 높은 것으로 나타났다. NR/NBR 25/75 블렌드가 가장 우수한 기계적 강도를 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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