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기능성 향상을 위한 복합재료의 계면연구: 실란커플링 에이전트에 의한 표면처리와 계면구조

전문가 제언: ○ 고분자의 물성 중 내열성, 강도 등의 물성을 향상시키기 위해 각종 충전재를 사용한다. 예를 들면 섬유, 유리섬유, 유리비드, 탈크, 마이카, 탄소분말 등 용도에 따라 다양한 충전재를 사용하고 있다.

○ 이들 중 무기물 특히 금속산화물들이 많이 사용된다. 고분자와 각종 충전재는 성질이 크게 달라 계면이 완전히 붙지 않는 경우가 대부분이다. 이럴 경우 계면의 미세 틈이 크랙의 시발점이 되어 물성이 나빠진다.

○ 고분자 매트릭스와 충전재가 밀착되고 강한 결합을 해야만 충전재 본연의 역할을 다할 수 있다. 이런 목적을 위해 커플링 에이전트를 사용한다. 커플링 에이전트에도 종류가 많지만 가장 많이 사용되는 것이 실란커플링 에이전트이다.

○ 이미 상업적으로 수많은 실란커플링 에이전트가 사용되고 있지만 매트릭스 고분자와 충전재의 계면에 실란커플링 에이전트가 어떤 구조를 하며 역할을 하는지에 대한 내용은 아직 모르는 것이 더 많다. 이는 충전재와 매트릭스 고분자의 계면이 몇 개의 분자 층으로 된 박막이면서 매트릭스에 묻혀있어서 관찰하기가 힘들기 때문이다.

○ 본고에서도 충전재 표면에 커플링 에이전트가 어떤 구조를 하고 있는지 AFM을 통해 개략적인 정도만 관찰한 정도이다. 그것도 진정한 고분자와 충전재의 계면을 본 것이 아니고 충전재만을 커플링 에이전트 용액에 처리한 표면을 관찰한 것으로 한계가 있다.

○ 고분자와 충전재로 된 복합체의 물성을 향상시키기 위해서는 계면에서 커플링 에이전트가 어떤 화학결합을 하고 있고 그 밀도는 얼마인지, 물리적 결합, 계면의 두께 및 구조 등과 복합체 물성관계를 알아야 한다.

○ 이를 위해서는 현재의 분석, 평가방법으로는 한계가 있다. 먼저 새로운 분석방법이 개발되어야 할 것이다. 아직은 분석에 어려움이 많으나 많은 관심이 이 분야에 모아지고 있으므로 가까운 장래에 좋은 결과들이 나올 것으로 기대된다.

저자: Kazuya Nagata
자료유형: 학술정보