[논문]여러종류 분산법을 이용한 에폭시-층상실리케이트 나노콤포지트 구조적특성

박재준; 김정호; 오충연; 박현수; 박기룡; 백관현

여러종류 분산법을 이용한 에폭시-층상실리케이트 나노콤포지트 구조적특성
Morphology Characteristics of Epoxy-Layered Silicate Nanocomposites using Various Types Dispersion Methode 원문보기

박재준 (중부대학교 전기전자공학과) , 김정호 (중부대학교 전기전자공학과) , 오충연 (중부대학교 전기전자공학과) , 박현수 (중부대학교 전기전자공학과) , 박기룡 (중부대학교 전기전자공학과) , 백관현 (두원공과대학)

본 연구는 에폭시-층상실리케이트 나노콤포지트 분산을 위해 여러 분산기법을 적용한 경우이다. 층상실리케이트는 층상과 층상사이로 고분자체인의 삽입으로 층과 층사이가 팽창되어 지는 특성을 갖고 있다. 층상실리케이트 나노콤포지트가 완전한 박리가 일어나게 되면 전반적인 물성의 향상이 동반 상승되는 특성을 갖고 있다. 이런 이유로 homogenizer를 이용한 분산특성실험에서는 삽입되는 정도만을 확인할수있었고, 최적 시간/속도특성을 구할수 있었다. 또한 초음파 분산법으로 나노콤포지트가 박리가 일어나는 경우 존재하였고, 그 조건에 대한 최적특성을 구할 수 있었다.

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문제 정의

효과적 혼합을 위해서 초음파 발생기를 갖는 설치된 특별하게 강력한 믹서가 사용되어졌다. 그래서 melt 처리에 도움된 초음파는 유익한 여러 가지 고분자-clay 나노콤포지트을 생산하는 층상실리케이트의 응집된 클레이 효과적 intercalation 와 exfoliation를 얻기 위해 기대 된 것이다.
본 연구는 여러 가지 종류의 분산기술을 이용하여 에폭시-층상실리케이트 나노콤포지트의 분산 즉, 삽입과 박리의 특성연구를 위해 3가지 분산기법에 대한 특성을 연구하기위해 나노콤포지트 샘플을 제조하였다. 그와같은 나노콤포지트 분산특성을 연구하기위해 해석기법으로 X-Ray Diffraction을 이용하였다.

제안 방법

에폭시-유기화된 층상실리케이트_5wt%을 충진시킨 나노콤포지트를 제조하였다. Homogenizer의 분산속도 4가지(4000, 6000, 10000, 15000rpm)를 통하여 제조된 나노콤포지트를 XRD특성을 연구하였다. 6000, 10000, 15000RPM의 경우는 d-spacing은 약간의 차이는 존재하지만 큰 차이는 나타나지 않았다.
현재의 연구에서 homogenizer의 rpm적용속도를 통하여 우리는 분산에 필요한 최적의 적용속도를 6000rpm으로 평가하였다. homogenizer의 RPM적용시간에 최적의 분산조건을 연구하기위하여 유기화된 층상실리케이트 5wt%를 동일한 조건으로 하여 적용시간을 10, 20, 30, 60분 4가지의 시간으로 구분하였다. XRD분석 결과를 그림3에서 나타내었다.
현재의 연구에서 homogenizer의 rpm적용속도를 통하여 우리는 분산에 필요한 최적의 적용속도를 6000rpm으로 평가하였다. homogenizer의 RPM적용시간에 최적의 분산조건을 연구하기위하여 유기화된 층상실리케이트 5wt%를 동일한 조건으로 하여 적용시간을 10, 20, 30, 60분 4가지의 시간으로 구분하였다.

이론/모형

본 연구는 여러 가지 종류의 분산기술을 이용하여 에폭시-층상실리케이트 나노콤포지트의 분산 즉, 삽입과 박리의 특성연구를 위해 3가지 분산기법에 대한 특성을 연구하기위해 나노콤포지트 샘플을 제조하였다. 그와같은 나노콤포지트 분산특성을 연구하기위해 해석기법으로 X-Ray Diffraction을 이용하였다. 연구된 결과 다음과 같은 결과를 얻었다.

성능/효과

1. homogeizer을 이용한 분산기법으로 rpm 속도와 적용시간에 대한 연구결과로서 4가지 적용 rp족m 속도에서 최적의 조건은 6000rpm임을 알 수있었다. 또한 적용시간은 4가지 시간조건 중 60분이 우수한 결과를 얻을 수 있었다.
2. ultrasonics을 분산기법으로 적용한 경우 5가지 시간조건(10,20,30,60,120분)에서 분산결과 60분 이상에서는 박리된 결과를 얻을 수 있었다.
원형에 비하여 29Å이 저각 쪽으로 이동되었다. 또한 4000rpm의 경우는 층상간격이 적게 벌어진 경우로 6000rpm이상의 경우와 비교하여 볼 때 약 15Å이 작은 삽입이 이루어진 결과를 나타내었다. 이는 어느 일정속도를 가하였을 때 층상나노입자의 층간에 고분자 측쇄의 삽입이 더욱 이루어진 것으로 여겨진다.
homogeizer을 이용한 분산기법으로 rpm 속도와 적용시간에 대한 연구결과로서 4가지 적용 rp족m 속도에서 최적의 조건은 6000rpm임을 알 수있었다. 또한 적용시간은 4가지 시간조건 중 60분이 우수한 결과를 얻을 수 있었다. 그러나 homogenizer의 경우 층간사이 삽입은 가능하지만 박리는 일어나지 못한 결과이다.

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