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유기 몬모릴로나이트 마스터배치 제조와 HTV 실리콘고무 가황시스템에의 적용

전문가 제언: ○ 마이크로 크기 무기질의 고분자 매트릭스 내 분산 한계에서 비롯된 상 분리로 인한 복합재의 기계적 특성 등의 한계는 나노 무기질 사용에 의한 나노복합재의 등장을 보게 되었다. 나노복합재 중 가장 활발한 연구는 몬모릴로나이트(MMT)란 층상 규산염을 가진 나노점토를 이용한 것으로 상당한 진전이 있다. 이들 층상 규산염 사이에 고분자의 층간삽입(intercalation)이 가능하도록 유기 처리된 몬모릴로나이트(OMMT)는 박리되어(exfoliated) 고분자 매트릭스 내에 대부분 분산되는 것이다.

○ 지금까지 OMMT를 폴리프로필렌, 나일론 등의 플라스틱에 수% 첨가하여 가열변형이나 인장특성, 인성(toughness), 저장 모듈러스 등을 향상시키는 기술이 계속 상업화되고 있다. 한편 고무에도 OMMT가 사용되어 탄성 에폭시와 폴리우레탄 고무에서 인성과 인장특성을 향상시키고, 니트릴고무에 저장 모듈러스를 증대시키고 있다.

○ 180℃로 가장 내열성이 우수한 실리콘고무(SR)의 약점인 인장특성 향상에 지금까지 사용되던 고가의 퓸드 실리카(fumed silica) 대체 연구가 발표되고 있다. 본문의 저자인 중국 Shanghai 대학의 J.C. Wang 등은 부가형 액체 실리콘고무에서 2005년 이를 보고하였다. 저자는 퓸드 실리카를 1942년 개발하여 이의 세계적 제조사가 된 독일의 Degussa사(지금은 Evonik사)의 Aerosil이란 상명을 피하기 위하여 세계적으로 생소한 aerosilica란 이름을 본문에서 사용하고 있다.

○ 저자는 고온가황형 실리콘고무(HTV-SR)에서 OMMT의 SR에의 분산 문제를 해결하기 위하여 특수한 층간삽입제(유기 개질제)를 개발하였다. 톨루엔에 녹인 SR에 OMMT를 분산시켜 마스터배치(MB)를 만드는 용액 삽입 기술을 개발한 내용을 소개하고 있다. 이 기술로 OMMT의 마스터배치 20% 함유 시 최고 인장특성을 보이며 비마스터 배치 방식보다 인장강도와 신장률은 각각 1.5배, 0.9배였다. 에어로 실리카 20% 함유한 경우보다 인장강도는 거의 비슷하지만 신장률은 매우 우수하다.

○ 인성이나 저장 모듈러스 값이 궁금하지만, 마스터배치 제조 시 톨루엔에 녹여 건조시키는 방식은 환경이나 생산성면에서 개선이 필요하다.

저자: Jincheng Wang, Yuehui Chen
자료유형: 학술정보