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열화 열분석에 의한 폴리실록산 나노복합체의 노화거동 연구

전문가 제언: ○ 폴리실록산 [R2SiO]n은 화학적으로 결합력이 큰 실록산기(-Si-O-)의 무기 골격에 유기계의 알킬기가 결합된 유무기 복합 고분자로 분자량이 큰 경우 실리콘 고무로 부른다. PDMS(PolyDiMethylSiloxane)가 대표가 되는 이 고분자는 내열성, 전기절연성 등의 우수한 특성을 가진다. 인장강도나 탄성계수 강성 등의 기계적 특성이 약하여 대표적 강화재인 흄드 실리카와 같은 실리카에 의한 강화가 필요한 고성능 고무이다.

○ 흄드 실리카는 실리콘 고무 산업에 필수적이나 가격이 높고, 나노급 입자들 사이의 응접이 쉬워 커플링제 등의 사용이 필요한 경우가 있고 가공 시의 유해한 환경 등이 문제이다. 점토계 몬모릴로나이트(MMT)와 같은 다른 강화재에 의한 실리카 대체를 위하여 실리콘 고무에 유기개질 몬모릴로나이트(OMMT)의 적용연구가 활발하게 연구되고 있다.

○ 중국 Shanghai의 J.C. Wang 교수 등은 2005년 OMMT의 용액 내 삽입법에 의한 실리콘 고무 시스템에서 1phr OMMT 함유가 3phr 흄드실리카 함유 경우와 기계적 특성이 거의 비슷하다는 연구 결과를 보고하였다. 나노크기의 OMMT가 완전히 박리되었기 때문으로 풀이되었다. 이들은 2007년 OMMT 마스터배치 제조와 이를 고온가황(HTV)의 실리콘고무 가황시스템에 적용한 결과도 보고하였다. OMMT 마스터배치 20% 함유시의 이 고무의 인장강도가 기존의 흄드 실리카 20% 함유시의 인장강도와 거의 비슷하지만 신율은 훨씬 우수함을 보고하였다.

○ 본문에서는 영국 Strathclyde 대학의 연구팀이 유기 점토 Cloisite 6A 함유 실리콘고무 나노복합체의 SATVA(상온 이하 열 휘발분석)에 의한 150℃에서의 노화거동을 보고하고 있다. 노화에 따라 습한 공기환경에서 이 고무시스템의 비산화 안정성은 크게 증가하고 이 때 가장 큰 질량손실이 발생함은 흥미로운데, 친열화물질이 손실되기 때문이다. 노화 시 고리형 올리고머 실록산, ethyl hexanoic 산 및 이의 프로필 에스테르, 물 등이 방출되나, 가수분해, 자기사슬 공격 및 뒤이은 사슬 단말의 재결합은 나노복합체 네트워크의 보다 긴밀한 재구성을 가져오게 한다.

저자: James P. Lewicki, John J. Liggat, Richard A. Pethrick, Mogon Patel, Ian Rhoney
자료유형: 학술정보