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알킬오늄의 열분해와 PET 나노복합체의 물성에 미치는 영향

전문가 제언: ○ 유기개질 층상 실리케이트(유기점토)의 열안정성은 합성수지 나노복합체의 가공에 결정적이며, 나노복합체의 물성에도 핵심적인 역할을 한다. 본 연구에서는 열안정성이 높은 계면활성제인 alkyl phosphonium, alkyl pyridinium 및 dialkyl imidazolium을 개질제(클레이 층간 삽입제)로 사용하여 친유성 유기점토를 제조하였으며, 개질제와 유기점토의 열분해와 이들이 PET 나노복합체의 물성에 미치는 영향을 연구하였다.

○ 상업적으로 공급되는 유기점토는 각 합성수지의 특성에 적합하도록 특정 개질제를 사용하고 있는데, 이들 개질제는 대부분 4차알킬암모늄의 염이다. 그러나 4차알킬암모늄 염은 열안정성이 낮아 합성수지 나노복합체의 용도개발에서, 특히 열안정성이 낮은 합성수지와 가공온도가 높은 합성수지의 나노복합체 제조에서, 문제점으로 제기되어 있다. 이를 해결하기 위하여 다방면으로 열안정성이 높은 개질제와 유기점토가 학문적으로 그리고 산업적으로 개발되고 있다. 본 보고서도 이러한 연구개발의 한 결과이다.

○ 본 연구에서는 개질제와 그 유기점토의 열분해 특성을 TGA 분석뿐 아니라 MS를 이용하여 열분해로 발생되는 분해물질을 온도별로 분석하였으며, 유기점토의 열분해와 그 나노복합체의 여러 물성(예; 나노분산, 색)에 미치는 영향을 연구한 것이 하나의 특징이다. 또 나노복합체의 결정화에 미치는 영향을 심층적으로 연구하였다. PET와 P-MMT, Py-MMT 혹은 Im-MMT와의 나노복합체의 열안정성이 순수 PET에 비하여 불활성 기체 하에서는 상당히 개선되지만, 공기 중에서는 별로 개선되지 않는 것으로 나타났다. 이것은 독특한 현상인 것으로 생각된다.

○ 국내에서도 열안정성이 높은 개질제 및 유기점토에 관한 연구가 활발하여 등록특허(예; 열안정성이 우수한 암모늄계 나노클레이 및 이를 이용한 내열성이 우수한 열가소성 수지 나노 복합체)와 논문(예; 내열성 유기화 점토를 이용한 PET 나노복합체 섬유)이 소수지만 발표되어 있다. 시판되고 있는 유기점토보다 열안정성이 향상된 유기점토가 향후 우리 연구진에 의해 개발되기를 기대한다.

저자: Karen Stoeffler, Pierre G. Lafleur, Johanne Denault
자료유형: 학술정보