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미니 에멀션중합에 의해 나노구조를 가지는 클레이/고분자 나노복합재료 합성

전문가 제언: ○ 입자충전물의 첨가는 복합재료의 원가절감을 위한 것으로 오래 전부터 산업적으로 널리 이용되어 온 공정이나 무기물 충전에 의해 고분자재료의 물리적 특성이 크게 향상되는데 특히 아스펙트비가 높은 클레이와 같은 판상 충전물은 충전제로서의 효과가 높은 것으로 보고되었다. 특히 아미노산으로 처리한 몬모릴로나이트와 같은 나노충전물로 충전한 나일론 6의 클레이/고분자 나노복합재료가 고성능 나노복합재료로서의 우수한 물성을 가지고 있음이 보고된 이후 엘라스토머, 열가소성, 열경화성 수지 등의 고분자 나노복합재료의 개발이 활발하게 추진되고 있다.

○ 고분자 나노복합재료는 용액 중에서 고분자와 충전물을 혼합하거나 단량체와 충전물의 혼합물을 중합한 후 용매를 제거한 후 얻는데 이 재료의 물성은 고분자 매질 내에서 충전제가 균일하게 분산이 어려우며 충전제의 분산을 개선하기 위하여 클레이를 직접 용융고분자에 분산하는 방법이 개발되었으나 클레이의 표면 처리방법, 혼합장치 설계 등의 문제점을 해결할 필요가 있다.

○ 그러므로 단량체와 나노클레이 혼합계에서 물을 매질로 이용하는 비균질 중합계인 에멀션중합이나 미니 에멀션중합을 통하여 직접 고성능의 클레이/고분자 나노복합재료의 합성방법이 제안되었는데 이 방법은 물을 매질로 사용하므로 경제적인 환경문제를 해결하는데 유리한 방법으로 기대되고 있다. 클레이/고분자 나노복합재료의 클레이로는 주로 천연재료인 무기 판상재료인 MMT계가 사용되고 있으나 최근 합성물질인 Laponite가 새로운 충전제로 등장하였다. Laponite는 25㎚ 직경, 0.92㎚의 두께를 가진 판상의 결정으로 MMT만큼 작은 나노결정이다.

○ 본고에서는 Laponite를 충전제로 사용하고 물을 매질로 사용하는 에멀션 및 미니 에멀션의 비균질계 중합을 통하여 고성능 나노복합재료 필름을 개발하기 위한 유럽의 여러 연구그룹이 수행한 흥미로운 연구결과를 소개하고 있다.

저자: Jenny Faucheu
자료유형: 학술정보