clay/polyimide 나노복합재료의 합성

소개글

clay/polyimide 나노복합재료의 합성에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 서 론
1.1 나노복합체란?
1.2 나노복합소재의 활용
2. 본 론
2.1 나노복합체의 합성기술
2.2 나노 복합체의 구조
2.3 삽입형 폴리이미드 나노복합체 합성법
2.4 박리형 폴리이미드 나노복합체 합성법
2.5 삽입 및 박리형 폴리이미드의 나노복합체의 기계적 성질 비교

3. 결 론

본문내용

존의 방법으로 제조할 수 없었던 박리형 나노복합체를 제조 할 수 있었다. 이를 열이미드화 시킨 결과를 그림10에 나타내었다 역시 그림에서 보는 것과 같이 MMT의 특성피크를 관찰 할 수 없는 박리형 폴리이미드 나노복합체가 제조되었음을 알 수 있었다. 박리형 나노복합체를 확인하는 다른 방법으로는 TEM이 있으며 기존의 삽입형 폴리이미드 나노복합체와 박리형 폴리이미드 나노복합체를 각각 TEM으로 관찰하여 그림11로 나타났다.
그림9 XRD patterns of dried polyamic acid films prepared with 2 wt% (a)m-PDA-MMT, (b)p-PDA-MMT, (b)HMDA-MMT, (d)p-PDA/sa-MMT
그림10 XRD patterns of polyimide films prepared with 2 wt% (a)m-PDA-MMT, (b)p-PDA-MMT, (b)HMDA-MMT, (d)p-PDA/sa-MMT
그림 11 TEM micrographs of polyimide nanocomposites prepared with 5 wt%
(a)sa-MMT, (b)p-PDA/sa-MMT, (c)p-PDA-MMT, (d)HMDA-MMT
그림11에서 보는 것과 같이 (a)는 기존의 보고된 것과 같이 sa-MMT를 이용하여 제조한 나노복합체인데 실리케이트 층이 몇 겹으로 뭉쳐져 있는 삽입형 나노복합체임을 보여주고 있다. (b)∼(d)의 경우는 디아민으로 치환시킨 MMT를 이용하여 제조한 폴리이미드 나노복합체로서 실리케이트가 단일층으로 폴리이미드 매트릭스에 분산되어 있은 박리형 폴리이미드 나노복합체임을 보여주고 있다.
2.5 삽입형과 박리형 폴리이미드 나노복합체의 기계적 성질 비교
삽입형과 박리형 폴리이미드 나노복합체의 기계적 성질을 비교하면 표1에서 나타낸 것과 같이 순수한 폴리이미드와 삽입형 폴리이미드 나노복합체의 기계적 특성의 변화는 거의 없을 뿐만 아니라 MMT의 양에 따른 기계적 특성의 변화에도 영향이 거의 없음을 알 수 있다. 그러나 박리형 폴리이미드 나노복합체의 경우 MMT의 양이 증가함에 따라 기계적 물성이 증가가 확연히 들어나고, 또한 MMT의 양에 많은 영향이 있음을 알 수 있다.
표1 Mechanical Properties of Intercalation & Exfoliated Polyimide Nanocomposite
삽입형 나노복합체의 경우는 고분자 매트릭스에 분산되어 있는 MMT가 몇 겹으로 뭉쳐져 있기 때문에 일반적으로 고분자 매트릭스에 분산되어 있은 무기물과 비슷한 거동을 하기 때문에 MMT에 의한 고분자의 물성에는 거의 영향이 없음을 알 수 있다. 그러나 박리형 나노복합체의 경우 고분자 매트릭스에 나노 크기로 분산되어 있어 우선 실리케이트의 종횡비가 크며, 나노복합체 제조시 MMT를 유기기로 치환되었기 때문에 실리케이트의 표면이 친유성으로서 고분자와의 친화력이 우수하며, 그리고 나노크기로 분산되어 있은 실리케이트가 고분자에 의하여 둘러 싸여 서로 엉켜져 있어 무기-유기 복합재료에서와 같이 무기물과 유기물의 계면에서의 탈착이 일어나지 않기 때문에 MMT가 증가함에 따라 기계적 물성이 우수한 것으로 사료된다.
) S. G. Lyu, D. Y. Park, Y. S. Kim, Y. C. Lee, and G. S. Sur,
polymer(korea), 26, 3 (2002)
3. 결 론
Clay 분산 유/무기 나노복합체 제조 기술은 기존의 무기 충전제/강화제의 입자 크기를 나노 스케일까지 분산시켜 기존의 무기물 충전 복합체의 단점을 한층 보완시키고자 하는 목표로 하고 있으며, 성능/원가 면에서 매우 유리한 방법으로 21세기의 복합재료 생산시장의 판도에 상당한 변화를 가져오게 할 수 있는 핵심기술로 판단되고 있다.
또한 경제성 및 기술적인 문제를 고려할 경우 컴파운딩법이 유리할 것으로 생각되며 현재 전세계의 연구 동향도 컴파운딩법에 의한 clay 분산 유/무기 나노복합체 제조 기술의 연구와 또한 용융법과 컴파운딩법을 겸한 합성법 등 합성법들을 다시 합성시키는 연구에도 이르고 있다. 그렇지만 당분간은 삽입 및 박리의 정확한 원인 규명에 초점이 맞추어져 있다. 국내의 clay 분산 유/무기 나노복합재료 제조 기술은 아주 미미한 상태라고 생각되며 현재 선진국과 점토광물의 이해 및 분리 정제, 그리고 유기화제의 설계, 제조공정 등에서 상당한 열세를 보인다.
그러나 앞으로 국내에서도 점토광물의 박리, 분산 기술이 확보되어 컴파운딩법에 의한 clay 분산 유/무기 나노복합체 제조 기술이 성공적으로 진행되면, 국내 중소 컴파운딩 업체의 투자를 유도할 수 있는 분야의 산업이고 따라서 국내 고분자 컴파운딩 기술의 향상에도 영향을 미치리라 생각된다. 또한 앞에서 언급한 기술들은 자연히 발전할 전망이 있어 이에 대한 산업이 국내에서도 태동 될 것이라 생각된다. 따라서 우선적으로 선행되어야 할 것은 clay의 이해 및 박리, 분산 기술의 확보에 있고 이에 대한 기술은 조만간에 선진국과 대등할 것이라 생각된다. 이의 해결과 동시에 고분자수지의 강도와 강성도, gas와 liquid의 투과 억제력, 방염성, 내마모성, 고온안전성을 한층 높인 열가소성수지, 일러스토머, 코팅제, 선진복합재료의 개발을 통하여 21세기의 신소재 연구개발에 한 중심축을 이룰 것이라 여겨진다.
< Nanocomposite >
) D. Y. Park, S. G. Lyu, Y. C. Lee, G. S. Sur,
Applied Chemistry, 4, 2 (2000)
) J. H. Lee, Y. J. Yoo, K. Y. Choi,
NICE 21, 3 (2003)
) 특허공개번호 10-2002-19693
클레이 분산 고분자 수지 나노복학재의 제조방법
한국과학기술 연구원
) 특허공개번호 10-2001-100279
삽입형 나노복합체 제조 방법
한국 화학연구원
) 특허공개번호 10-2001-77251
고결정성 폴리이미드계 나노복합체 및 그의 제조 방법
한국 과학기술원
) 특허공개번호 10-2001-12708
나노복합체
네덜란제 오르가니자티에, 포오르 토에게파스트
4. 참고 문헌

키워드

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