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용융압출에 의한 EPDM/유기점토의 고성능 나노복합재

전문가 제언: ○ 통상 고분자 나노복합재는 고분자의 기계적 특성을 향상시킬 뿐만 아니라 기체 차단성을 향상시키고 난연성, 열안정성, 내화학약품성, 그리고 저장탄성계수 향상에 의한 치수안정성 등을 개선시킨다. 이러한 장점은 밀도증가가 별로 없고 빛 투과성을 저하시키지 않고 가능하다.

○ 몬모릴로나이트(MMT)계의 점토는 층상 규산염을 가지고 있는데 이의 Na, Ca 등의 양이온을 알킬암모늄이온 등의 양이온으로 이온교환하면 점토의 표면에너지를 낮추어 친유기성으로 된다. 이는 층상 규산염 사이에 고분자의 삽입을 가능케 하고, 이들 규산염의 고분자 내 박리 분산은 유무기 일체의 새로운 특성을 지닌 나노복합재를 만든다.

○ 강도 부족에 항상 시달리는 EPDM은 골격에 극성기가 없어 극성 친유기점토와 상용성이 부족하여 EPDM 나노 복합재 개발이 늦었다. 2002년 A. Usukai 등은 상용화제 없이 용융압출 후 가황에 의해 EPDM-유기점토 나노복합재 특성을 향상시켜, 인장강도가 순수 EPDM의 2배, 저장탄성계수 향상, 가스 투과도 30% 감소를 보고하였다.

○ 2005년 Harbin Institute of Technology에서는 상용성 부족을 기초 상용화제인 MAH-g-EPDM과 유기점토와의 새로운 상용화제 가칭 OC-MAH-g-EPDM을 만들어 해결하였다. 이를 EPDM에 약 20phr 정도 가하여 여러 물성을 향상시켰다. 두 공정 모두 용융압출법을 사용하였다. 더 나아가 새로운 상용화제 없이 MAH-g-EPDM, EPDM, 소량의 유기점토를 한꺼번에 직접 용융 압출하여 먼저와 비슷한 물성의 경제성 있는 기술 개발을 보고하였다.

○ 본문은 베이징 대학에서 상용화제가 필요 없는 EPDM-반응성 유기점토의 용융압출식 나노복합재 제법을 개발하여 소개한 것으로 진일보한 기술이다. 동일한 충전재 함량 3phr에서 용융압출법에 의한 유기점토와의 나노복합재 인장강도가 12.3MPa로 순수 EPDM의 5배, 카본블랙과의 복합재보다 4배였다. 동일한 충전재 함량 15phr의 EPDM에서도 카본블랙 경우보다 유기점토 나노복합재의 인장강도가 훨씬 크다. 유기나노점토 소량과 카본블랙과의 겸용은 효과적인 강화법이 될 것이다.

저자: Peiyao Li, Lanlan Yin, Guojun Song, Jin Sun, Li Wang, Hailong Wang
자료유형: 학술정보