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폴리머 나노복합체 제조공정-초임계유체 이용법

전문가 제언: ○ 폴리머 나노복합체 제조에는 폴리머 기질에 나노입자를 균일하게 분산, 분포시키는 것이 극히 중요하여 그동안 여러 방법이 개발되어 왔으나 아직도 과제로 남아 있다. 본 발명의 핵심은 이와 같은 개선노력의 한 결과로써 초임계유체를 이용하여 폴리머를 팽윤시킴으로써 나노입자가 쉽게 박리, 분산되도록 하는 기술이다. 또 나노입자를 투입하는 대신 초임계유체 존재 하에서 나노입자의 전구체를 투입하여 이를 가수분해 및 축합반응을 일으킴으로써 나노입자가 제자리에서 제조되고(in-situ synthesis) 동시에 폴리머 기질에 분산되도록 하는 기술이다.

○ 폴리머 나노복합체의 제조방법에는 용액법, 제자리 중합법, 용융혼합법이 주로 이용되는데, 산업적으로는 압출기 등을 이용하는 용융혼합법이 가장 현실적으로 편리하나 나노입자의 분산이 용이하지 않은 단점이 있다. 용액법은 나노입자의 분산은 용이한 대신 폴리머를 용해하는 용매에 한계가 있고, 사후 용매의 분리가 문제이다. 본 발명 공정은 초임계유체로 폴리머를 팽윤시킨다는 점에서 용액법과 유사하지만, 용액법에 비하여 그 소요량이 적다. 한편 나노입자를 제자리에서 제조하여 분산시킨다는 점에서 독특한 나노복합체 제조방법이라 하겠다.

○ 본 특허출원에서는 10개의 청구사항을 주장하였는데 이를 요약하면 폴리머 나노복합체 제조공정, 이 공정으로 제조한 제품(폴리머 나노복합체) 및 폴리머 가공에 이 제품을 사용하는 것이 청구되었다. 또 제조공정에 투입되는 열가소성수지의 종류, 초임계유체의 종류, 금속/절반금속의 산화물 및 그 전구체의 종류, 초임계유체와 공동으로 용매를 사용하는 것이 청구되었다. 졸-겔 방법에 의한 나노복합체 제조방법 및 특허가 2005년 이후 보고된 바 있어 본 발명의 독창성이 어느 정도 인정받을지 관심사항이다.

○ 일반적으로 산화물계 나노입자는 나노클레이 혹은 탄소나노튜브에 비하여 나노복합재료의 물성에 미치는 효과가 적은 편이다. 본 발명에 의한 나노복합체의 물성이 다른 나노입자에 비하여 어느 정도 개선되는지 앞으로 연구대상이라 하겠다.

저자: BASF SE
자료유형: 특허정보