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촉매성 난연 나노복합체

전문가 제언: ○ 이 연구에서는 폴리머 나노복합체의 열분해 및 연소 중에 탄소 나노튜브(CNT)와 POSS(polyhedral oligomeric silsesquioxane)의 화학적 작용을 다루었다. 본문에서 연구진은 특정 폴리머-나노필러 시스템은 고온에서 나노필러에 의해 유도된 촉매적 효과로 인해 폴리머의 열안정과 연소속도 및 열방출량의 감소를 가져올 수 있는 화학적 효과를 나타낼 수 있다고 주장한다.

○ 본문에 의하면 CNT는 산소 하에서 폴리에틸엔(PE)으로부터 산화 탈수소를 촉진하여 탄소 차르의 안정한 표면층을 형성하며, 이 층이 효과적인 산소 차단층 역할을 한다. 금속을 함유하는 POSS도 폴리프로필렌(PP)에 나노 분산되었을 때 비슷한 작용을 한다. 이런 작용은 CNT/PP, CNT/폴리부텐 및 유기-POSS/PP 나노복합체에서 단순한 물리적 작용만 나타낸 것과는 대조적이다.

○ 폴리머 나노복합체의 난연 효과는 분명히 있지만 폴리머의 종류에 따라서 또 나노필러의 종류에 따라서 난연 효과가 다르게 나타나므로 이에 대한 메커니즘을 규명하려는 노력은 수 없이 많았다. 그렇지만 서로 다르게 나타나는 난연 효과를 하나의 메커니즘으로 말하기는 어렵다고 본다. 폴리머에 혹은 나노필러에 따라 분해 생성물이 다를 수 있고 가교결합을 유도할 수도 있으며 궁극적으로 차르 형성의 촉매 역할을 할 수도 있으므로 서로 다른 메커니즘이 작용한다고 볼 수도 있다.

○ 본문에서는 물리적 작용만 하는 나노복합체 시스템과 화학적 또는 촉매적 작용이 공존하는 나노복합체 시스템으로 구분하려 시도하였다. 그러나 이렇게 엄격히 구별하는 것은 무리일 수도 있다. 왜냐하면 어느 한 작용이 다른 작용에 비하여 강약의 차이가 있을 뿐이고 두 가지가 다 나타날 수도 있기 때문이다.

○ 여하튼 나노필러와 폴리머와의 화학적 상호작용을 심층 이해한다면, 폴리머를 난연화하기 위한 나노필러의 선택과 맞춤식 구조 설계를 할 수 있을 것이다. 또 다른 난연제와의 최적 조합을 선택하는 데 크게 기여하고 폴리머의 난연화 기술혁신을 촉진시키리라고 본다.

저자: Alberto Fina, Sergio Bocchini, Giovanni Camino
자료유형: 학술정보