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반결정성 고분자 매트릭스와 층상 규산염 점토의 나노복합재료 특성과 도전 과제

전문가 제언: ○ 점토광물인 스멕타이트(smectite)는 이방성이 큰 이차원 공간을 가지며, 친수성과 팽윤성을 나타내는 규산염이다. 대표적인 스멕타이트에는 montmorillonite, beidellite, saponite, hectorite와 stevensite 등이 알려져 있다. 스멕타이트는 유기분자를 흡착 및 포위하고, 흡착한 유기분자의 반응촉매로 작용하는 특징을 가지고 있다. 점토/고분자 나노복합재료는 종래의 복합재료와 비교하여 점토 첨가량이 수 %의 영역에서 역학적 성질이나 가스투과 특성이 크게 향상될 수 있다. 자동차, 포장, 전기전자재료 등의 많은 분야에서 급속한 응용이 진행되고 있다.

○ 본 문헌에서는 규산염 층을 포함하는 고분자 매트릭스의 결정화 현상에 대하여 다루고 있다. 대표적으로 폴리아미드와 폴리에틸렌옥사이드와 같은 친수성 고분자와 폴리프로필렌과 같은 친유성 고분자를 대상으로 하였다. 점토가 매트릭스의 결정화 거동에 미치는 영향을 검토하였다. 특히 점토판의 존재 하에서 매트릭스의 반결정 모포로지 측면에 대하여 강조하고 있다.

○ 박리형 나노복합재료로 폴리아미드(PA)계 나노복합재료가 처음 개발되었고1990년대 일본의 도요다 중앙연구소 그룹에 의하여 PA6/montmorillonite 복합재료가 실용화되었다. 폴리올레핀 계통의 재료는 자동차 분야에 응용이 기대되고 있으며, 폴리프로필렌(PP)계 나노복합재료가 많이 연구되고 있다. 점토/에폭시 나노복합재료도 많은 기초연구 보고가 있었으며, 금후 실용화가 증가할 것으로 생각된다. 이외에 생분해성 고분자의 폴리유산, 폴리스틸렌, 폴리에스테르, 흡수성 고분자, 폴리이미드, 페놀수지, 기타 광경화성 고분자 등이 검토되고 있다.

○ 고분자 재료에서 부가가치가 높은 플라스틱 제품은 거의 복합재료로 생산되고 있다. 또한 고비강도, 고비탄성의 나노복합재료 개발이 진행되고 있으며 시장의 다양한 요구에 의해 점점 고도화되고 있다. 시장의 요구 때문에 물질, 재료, 합성프로세스 및 가공 공정 등 각 방면에서 다양한 연구가 진행되고 있다. 고도한 복합화 기술 구축에 따라 내구성, 신뢰성, 안전성 면에서 우수한 나노복합재료가 개발될 것으로 생각된다.

저자: Charef Harrats, Gabriel Groeninckx
자료유형: 학술정보