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폴리머-클레이 나노복합체:고상 폴리머 분쇄방법

전문가 제언: ○ 층상 클레이를 거의 완전하게 박리시키기 위하여 지금까지 여러 방법이 개발되었다. 성공적인 방법으로 화학적 공정을 이용하는 제자리 중합법(in-situ polymerization)과 비화학적 방법을 이용하는 용융혼합법 및 용액법이 개발되었다. 제자리 중합법은 비극성 폴리머(예: PP)에는 한계가 있으며, 용액법은 폴리머를 용해하는 용매에 한계가 있고 용매 제거 등의 약점이 있다. 용융혼합법은 이축 압출기 혹은 인텐시브 믹서 등을 이용하므로 산업적으로 가장 적합한 방법이나 클레이 분산이 충분히 만족스럽지 않다.

○ 종래 용융 압출 기술에서 클레이 박리가 불충분한 것을 본 발명의 고상 전단 분쇄 방법에 의하여 클레이 박리정도를 거의 완전한 수준까지 향상시킬 수 있다고 특허출원인은 주장한다. 원래 폴리머의 고상 전단 분쇄 기술은 여러 가지 비상용성 리사이클 플라스틱 혼합물을 이 방법에 의하여 분쇄시킴으로써 혼합물을 상용화제 없이 용융 가공하여 재사용할 수 있도록 개발한 기술이다. 이 기술은 미국의 Northwestern University의 K. Khait 등이 등록한 특허인데, 이를 발전시켜 폴리머-클레이 나노복합체의 제조에도 적용한 것이다.

○ 본 특허출원에서는 19개 항을 청구하고 있다. 이를 요약하면 비극성 폴리머(예: PP, PE, PS, 프로필렌 공중합체, 에틸렌 공중합체, 전기 폴리머의 혼합물, PMMA, PVA, EVA, Polyhydroxystyrene, Polyvinyl pyridine, Polyacrylamide, Polycaprolactone, PET)에 3～10%의 유기개질 클레이(클레이 함량 40～50%)를 박리, 분산시킨 나노복합체에 대한 것이다. 특기할 것은 상세 발명내역에서는 열거한 바 있는 나일론을 적용 폴리머에 포함하지 않은 점과 나노복합체의 제조방법을 청구하지 않은 점이다.

○ 특허출원에서는 고상 전단 분산기에 대해 기술하지 않았으나 압출기 제조회사인 Berstorff Corporation과 공동 개발한 것으로 보이며, 아직 일반적으로 보급되는 기계는 아닌 것으로 보인다. 이 분산기가 보편화될 수 있다면 폴리머 나노복합체 제조에 전기를 가져올 수 있을 것으로 생각된다.

저자: Northwestern University
자료유형: 특허정보