폴리케톤(PK, polyketone)은 높은 용융점을 갖는 반결정 물질로 인성, 강도, 화학적 안정성이 뛰어나 자동차 산업에서 금속을 대체하는 엔지니어링 플라스틱 재료로서 각광 받고 있다. 고부가가치 제품의 개발을 위해서 클레이와 같은 무기나노입자를 보강재로 첨가함으로써 활용도를 높이기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 클레이는 대부분 실리카와 같은 구형의 무기입자와 달리 ...
폴리케톤(PK, polyketone)은 높은 용융점을 갖는 반결정 물질로 인성, 강도, 화학적 안정성이 뛰어나 자동차 산업에서 금속을 대체하는 엔지니어링 플라스틱 재료로서 각광 받고 있다. 고부가가치 제품의 개발을 위해서 클레이와 같은 무기나노입자를 보강재로 첨가함으로써 활용도를 높이기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 클레이는 대부분 실리카와 같은 구형의 무기입자와 달리 종횡비가 큰 판상구조를 이루고 있으며, 판상구조의 클레이를 이용하여 나노복합체를 제조하는 경우, 충진제와 고분자간 접촉 면적이 넓어져 충진 효과가 기존 복합체에 비해 훨씬 커진다. 따라서 클레이를 이용한 고분자 기반 나노복합체는 다른 무기입자에 비해 비교적 적은 양을 첨가하여 강도를 저하시키지 않는 동시에 높은 인장강도, 모듈러스, 열 안정성을 얻을 것으로 고려된다.이러한 클레이는 고분자의 구조에 따른 극성 차이에 따라 유기화제를 이용하여 클레이를 개질한 유기화 클레이를 사용한다. 본 연구에서는 폴리케톤/클레이 나노복합체를 제조하는데 있어서 용융공정을 사용하였다. 클레이는 2종류를 사용하였으며 각각 친수성 유기화제로 처리된 Cloisite 30B와 소수성 유기화제로 처리된 Cloisite 20A를 사용하였다. 그리고 열안정제 도입을 통해 폴리케톤의 열변형을 억제하며 그에 따른 클레이의 분산정도의 차이를 확인하는 시도를 하였다. XRD와 TEM 측정방법을 통해 친수성 유기화제로 처리된 폴리케톤/30B 복합체가 친유성 유기화제로 처리된 폴리케톤/20A 복합체보다 고분자 클레이 층간 삽입이 더 잘 이루어진 결과를 확인할 수 있었다. 그리고 고온에서 장시간 체류 시 알돌 축합 반응이 발생하는 폴리케톤/30B 나노복합체에 열안정제를 도입함으로써 폴리케톤의 열변형 정도를 크게 제한 시켰기 때문에 실리케이트의 층간 거리의 변화가 두드러지게 나타났고 박리에 가까운 구조를 확인할 수 있다. 추가적으로 폴리케톤/20A 복합체에 비하여 폴리케톤/30B 복합체가 기계적 물성 향상에 더 효과적임을 확인할 수 있었다. 이러한 현상은 앞서 층간 간격의 변화에서 살펴본 것처럼 친수성 30B와 소수성 20A 사이의 폴리케톤과의 친화도 차이에 따른 층상 실리케이트의 박리 및 분산도 차이가 반영된 결과로 해석된다.
폴리케톤(PK, polyketone)은 높은 용융점을 갖는 반결정 물질로 인성, 강도, 화학적 안정성이 뛰어나 자동차 산업에서 금속을 대체하는 엔지니어링 플라스틱 재료로서 각광 받고 있다. 고부가가치 제품의 개발을 위해서 클레이와 같은 무기나노입자를 보강재로 첨가함으로써 활용도를 높이기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 클레이는 대부분 실리카와 같은 구형의 무기입자와 달리 종횡비가 큰 판상구조를 이루고 있으며, 판상구조의 클레이를 이용하여 나노복합체를 제조하는 경우, 충진제와 고분자간 접촉 면적이 넓어져 충진 효과가 기존 복합체에 비해 훨씬 커진다. 따라서 클레이를 이용한 고분자 기반 나노복합체는 다른 무기입자에 비해 비교적 적은 양을 첨가하여 강도를 저하시키지 않는 동시에 높은 인장강도, 모듈러스, 열 안정성을 얻을 것으로 고려된다.이러한 클레이는 고분자의 구조에 따른 극성 차이에 따라 유기화제를 이용하여 클레이를 개질한 유기화 클레이를 사용한다. 본 연구에서는 폴리케톤/클레이 나노복합체를 제조하는데 있어서 용융공정을 사용하였다. 클레이는 2종류를 사용하였으며 각각 친수성 유기화제로 처리된 Cloisite 30B와 소수성 유기화제로 처리된 Cloisite 20A를 사용하였다. 그리고 열안정제 도입을 통해 폴리케톤의 열변형을 억제하며 그에 따른 클레이의 분산정도의 차이를 확인하는 시도를 하였다. XRD와 TEM 측정방법을 통해 친수성 유기화제로 처리된 폴리케톤/30B 복합체가 친유성 유기화제로 처리된 폴리케톤/20A 복합체보다 고분자 클레이 층간 삽입이 더 잘 이루어진 결과를 확인할 수 있었다. 그리고 고온에서 장시간 체류 시 알돌 축합 반응이 발생하는 폴리케톤/30B 나노복합체에 열안정제를 도입함으로써 폴리케톤의 열변형 정도를 크게 제한 시켰기 때문에 실리케이트의 층간 거리의 변화가 두드러지게 나타났고 박리에 가까운 구조를 확인할 수 있다. 추가적으로 폴리케톤/20A 복합체에 비하여 폴리케톤/30B 복합체가 기계적 물성 향상에 더 효과적임을 확인할 수 있었다. 이러한 현상은 앞서 층간 간격의 변화에서 살펴본 것처럼 친수성 30B와 소수성 20A 사이의 폴리케톤과의 친화도 차이에 따른 층상 실리케이트의 박리 및 분산도 차이가 반영된 결과로 해석된다.
Polyketone(PK) is semicrystalline thermoplastic and a class of polymer of great current interest, due to their excellent properties like fast crystallization, excellent mechanical, chemical resistance and barrier properties over a wide temperature range. Clay is found naturally in layered silicate s...
Polyketone(PK) is semicrystalline thermoplastic and a class of polymer of great current interest, due to their excellent properties like fast crystallization, excellent mechanical, chemical resistance and barrier properties over a wide temperature range. Clay is found naturally in layered silicate structure with high surface area and high aspect ratio. Their crystal structure consists of layers made up of two silica tetrahedrally coordinated silicon atoms fused to an edge shared octahedral sheet of either aluminum or magnesium hydroxide. Isomorphic substitution within the layers generates negative charges that are counterbalanced by alkali and alkaline earth cations. In this study, PK/organoclay composites have been prepared through melt compounding, two kinds of organoclays, Cloisite 30B, Cloisite 20A with and without heat stabilizer. A highly intercalated morphology was achieved for PK/30B composite as evidenced by XRD and TEM measurement and limited intercalation state for PK/20A composite. PK/30B composites where the interaction between PK with clay is via hydrogen bonding, the silicate layers are highly intercalated and uniformly dispersed in the PK matrix. Furthermore, when heat stabilizer was added, the degree of intercalation of PK through silicate gallery of 30B was much more significantly enhanced due to the suppression of thermal deformation of PK chains at high temperature. The mechanical examinations also evidenced that much more dissociation of silicate layer of organoclay and their more homogeneous distribution in the PK matrix can be accomplished when hydrophilic interaction between PK and organoclay can be given.
Polyketone(PK) is semicrystalline thermoplastic and a class of polymer of great current interest, due to their excellent properties like fast crystallization, excellent mechanical, chemical resistance and barrier properties over a wide temperature range. Clay is found naturally in layered silicate structure with high surface area and high aspect ratio. Their crystal structure consists of layers made up of two silica tetrahedrally coordinated silicon atoms fused to an edge shared octahedral sheet of either aluminum or magnesium hydroxide. Isomorphic substitution within the layers generates negative charges that are counterbalanced by alkali and alkaline earth cations. In this study, PK/organoclay composites have been prepared through melt compounding, two kinds of organoclays, Cloisite 30B, Cloisite 20A with and without heat stabilizer. A highly intercalated morphology was achieved for PK/30B composite as evidenced by XRD and TEM measurement and limited intercalation state for PK/20A composite. PK/30B composites where the interaction between PK with clay is via hydrogen bonding, the silicate layers are highly intercalated and uniformly dispersed in the PK matrix. Furthermore, when heat stabilizer was added, the degree of intercalation of PK through silicate gallery of 30B was much more significantly enhanced due to the suppression of thermal deformation of PK chains at high temperature. The mechanical examinations also evidenced that much more dissociation of silicate layer of organoclay and their more homogeneous distribution in the PK matrix can be accomplished when hydrophilic interaction between PK and organoclay can be given.
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