KR101163115B1 - Method for manufacturing silane-MMT-reinforced high performance nanocomposites - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내부 이온을 제거한 몬모릴로나이트(MMT)의 표면특성을 고분자 수지와 최적합하게 유도하기 위해 실란계 화합물로 표면처리한 후 강화제로 사용한 실란-몬노릴로나이트 강화 고강도 나노복합재의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따라 제조된 나노복합재는 범용 복합재에 비해 낮은 강화제 함량에도 불구하고 높은 기계적 물성을 나타내기 때문에 각종 엔지니어링 플라스틱 분야에 유용하게 이용될 수 있다.The present invention relates to a method for producing a silane-mononolylonite-reinforced high strength nanocomposite used as a reinforcing agent after surface treatment with a silane-based compound to optimally induce surface characteristics of montmorillonite (MMT) from which internal ions are removed. As the nanocomposite prepared according to the present invention exhibits high mechanical properties despite low reinforcing agent content compared to general-purpose composites, it may be usefully used in various engineering plastics fields.
나노복합재, 실란, 몬노릴로나이트(MMT), 고강도 Nanocomposites, Silanes, Monnolylonite (MMT), High Strength
Description
본 발명은 실란-몬모릴로나이트 강화 고강도 나노복합재의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부 이온을 제거한 몬모릴로나이트(MMT)의 표면특성을 고분자 수지와 최적합하게 유도하기 위해 실란계 화합물로 표면처리한 후 강화제로 사용한 나노복합재료 및 그의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a silane-montmorillonite-reinforced high-strength nanocomposite, and more particularly, after surface-treatment with a silane-based compound to induce the surface characteristics of montmorillonite (MMT) from which internal ions have been removed optimally with a polymer resin. It relates to a nanocomposite material used as a reinforcing agent and a method for producing the same.
몬모릴로나이트(Montmorillonite, MMT), 헥토라이트(hectorite) 및 스파나이트(spanite)와 같은 마이카 형태(mica type)의 실리케이트는 적당한 삽입/박리 특성을 가지고 있고, 이러한 클레이(clay)는 작은 입자크기의 층상광물이기 때문에 고분자 강화 재료로서 나노 스케일의 복합재료 분야에서 활발한 연구가 진행되고 있다.Mica-type silicates, such as Montmorillonite (MTT), hectorite, and spanite, have moderate insertion / peel properties, and these clays are small particle layered minerals. For this reason, active research is being conducted in the field of nanoscale composite materials as polymer reinforcing materials.
나노복합재료의 경우, 층상광물은 유기 고분자에 정전기적 인력을 작용하여 분산 및 접착 등이 용이하지 않으므로 고분자의 첨가제로 사용하기 위해서는 친수성을 지니는 클레이 표면 개질이 필수적이다. 따라서, 층상광물을 이용한 나노복합재료의 물성을 향상시키기 위해 양이온 교환으로 표면을 개질하는 연구가 많이 보 고되었다.In the case of nanocomposite materials, layered minerals do not easily disperse and adhere due to electrostatic attraction to organic polymers, so that hydrophilic clay surface modification is essential for use as additives for polymers. Therefore, many studies have been reported to modify the surface by cation exchange to improve the physical properties of nanocomposites using layered minerals.
한편, 일반적으로 고분자 기지로 사용되는 에폭시 수지(EP)는 반응성이 있는 에폭사이드기의 영향으로 단량체로부터 중합체를 형성하는데 많은 반응 메카니즘이 알려져 있으며, 높은 인장강도와 탄성률, 우수한 내열성 및 내약품성, 전기적 특성, 그리고 치수 안정성 등의 물성을 갖고 있어서 코팅 컴파운드, 구조용 접착제, 절연재료, 전자부품, 강화 플라스틱, 고기능성 복합재료의 매트릭스 수지 등이 사용되고 있다.On the other hand, epoxy resins (EP), which are generally used as polymer bases, are known to have many reaction mechanisms for forming polymers from monomers under the influence of reactive epoxide groups, and have high tensile strength and elastic modulus, excellent heat resistance and chemical resistance, and electrical properties. Coating compounds, structural adhesives, insulating materials, electronic components, reinforced plastics, matrix resins of high-functional composite materials, etc. are used because of their properties and properties such as dimensional stability.
고분자 나노복합재료는 하나 또는 그 이상의 나노 충전재(또는 강화제)와 고분자 매트릭스로 구성되어 다양한 재료 설계가 가능하다는 장점이 있으며, 기존 일반 복합재료에서 기대하지 못하는 높은 기계적, 열적, 전기적 특성이 발현되기도 한다.Polymer nanocomposites are composed of one or more nano fillers (or reinforcing agents) and polymer matrices, which have the advantage of designing a variety of materials, and exhibit high mechanical, thermal, and electrical properties not expected from conventional composite materials. .
또한, 기계적 강도에 있어서는 기본적으로 나노 충전재와 고분자 수지의 특성에 영향을 받으나 응력전달은 강화제와 고분자 매트릭스의 계면을 통해 일어나게 되므로 나노복합재료의 기계적, 기능적 물성은 나노 충전재의 양, 입자크기, 표면성질, 제조공정의 조업 변수 등에 영향을 받으며, 특히 충전재/고분자 매트릭스 사이의 계면접착력 또는 경계층의 성질에 큰 영향을 받는다.In addition, the mechanical strength of the nanocomposite is basically influenced by the properties of the nano filler and the polymer resin, but the stress transfer occurs through the interface between the reinforcing agent and the polymer matrix, so that the mechanical and functional properties of the nanocomposite material, the particle size, It is influenced by the surface properties, operating parameters of the manufacturing process and the like, and particularly by the interface adhesion between the filler / polymer matrix or the properties of the boundary layer.
물리화학적으로 고체상 표면 또는 계면 특성은 두 가지 서로 다른 조성 사이에서 일어나는 분자간의 인력성(molecular interaction properties)과 동일시 할 수 있으며, 이를 표면 자유에너지(Gibbs surface free energy) 또는 과잉 자유에너지(excess free energy)라 일컫는다. 이러한 계면에서의 결합은 분자간 력(intermolecular force)과 표면 자유에너지의 관점에서 기술될 수 있고, 고체의 표면 자유에너지를 측정하는데 이용되는 방법 중 접촉각 측정방법은 여러 공정 과정에서 일어나는 고체의 흡착(adsorption), 젖음(wetting), 및 접착(adhesion) 현상 등을 예측가능하게 한다.Physically and chemically, solid surface or interface properties can be equated with molecular interaction properties between two different compositions, which can be described as Gibbs surface free energy or excess free energy. It is called). Bonding at this interface can be described in terms of intermolecular force and surface free energy, and the contact angle measurement method used to measure the surface free energy of a solid is the adsorption of solids that occurs in various processes. ), Wetting, adhesion phenomenon and the like are predictable.
접촉각은 주로 젖음성(wettability)을 측정하는데 이용되며, 이러한 젖음성 등을 이용하여 고체 물질의 친수성(hydrophilicity)과 소수성(hydrophobicity) 등의 물성을 측정할 수 있다.The contact angle is mainly used to measure wettability, and the wettability may be used to measure physical properties such as hydrophilicity and hydrophobicity of a solid material.
실리카, 운모, 카본블랙, 탈크, 금속분말이나 금속박판과 같은 판상이나 입상의 충전재들은 고분자 기재에 충전시킬 경우, 충전재/고분자 기재간의 계면 균열(crack) 발생이나 분산성의 저하 등에 의해 인장강도, 충격강도, 또는 굴곡강도 등과 같은 복합재료의 고유물성을 저하시킨다. Plate-like or granular fillers such as silica, mica, carbon black, talc, metal powder or thin metal plates, when filled in a polymer substrate, may cause tensile strength and impact due to the occurrence of interfacial cracks between the filler and the polymer substrate or deterioration of dispersibility. It lowers the intrinsic properties of the composite material such as strength or flexural strength.
복합재료의 기계적, 기능적 물성 향상을 위해 열표면처리, 표면코팅(무기질 또는 유기질 코팅) 및 커플링제 처리(실란 또는 티탄산염(titanate)) 등과 같은 충전제 또는 고분자 표면처리를 사용하였다.In order to improve the mechanical and functional properties of the composite material, fillers or polymer surface treatments such as thermal surface treatment, surface coating (inorganic or organic coating) and coupling agent treatment (silane or titanate) were used.
MMT와 같은 층상형 충전제(filler)를 이용한 복합재료는 MMT 내부의 나트륨(Na+) 이온을 제거하고 이를 다시 산 또는 염기성으로 처리하여 고분자와 복합재료를 만드는 방법들이 개발되었다. 그러나, 이러한 방법은 MMT와 고분자와의 물리적 엉킴에 의한 복합화는 이루어질 수 있으나 MMT와 고분자 계면의 낮은 결합력으로 인해 약간의 충격에도 그 계면에서 결함이 쉽게 발생한다.Composite materials using layered fillers, such as MMT, have been developed to remove the sodium (Na + ) ions in MMT and process them back to acid or basic to make polymers and composites. However, this method can be complexed by physical entanglement between MMT and polymer, but defects easily occur at the interface even with a slight impact due to the low bonding strength of the MMT and polymer interface.
결국 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명의 주된 목적은 내부 이온을 제거한 몬모릴로나이트(MMT)의 표면특성을 고분자 수지와 최적합하게 유도하기 위해 실란계 화합물로 표면처리한 후 강화제로 사용한 나노복합재료 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.After all, the present invention was devised to solve the above problems, the main object of the present invention after surface treatment with a silane-based compound in order to optimally induce the surface properties of montmorillonite (MMT) removed the internal ions and polymer resin The present invention provides a nanocomposite material used as a reinforcing agent and a method of manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내부 이온을 제거한 몬모릴로나이트(MMT)를 실란계 화합물로 표면처리한 후 강화제로 사용하여 제조된 실란-MMT 강화 고강도 나노복합재를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a silane-MMT reinforced high-strength nanocomposite prepared by treating montmorillonite (MMT) from which internal ions have been removed with a silane compound and then using it as a reinforcing agent.
또한, 본 발명은 (1) 몬모릴로나이트(MMT)의 내부 Na+ 이온을 이온교환반응을 통해 제거하고; (2) 상기 내부 이온이 제거된 몬모릴로나이트(MMT)를 실란계 화합물로 표면처리하고; 및 (3) 상기 표면처리된 몬모릴로나이트(MMT)를 강화제로 사용하여 고분자 나노복합재를 제조하는; 단계를 포함하는 실란-MMT 강화 고강도 나노복합재의 제조방법을 제공한다. In addition, the present invention (1) to remove the internal Na + ions of montmorillonite (MMT) through an ion exchange reaction; (2) surface-treating montmorillonite (MMT) from which the internal ions have been removed with a silane compound; And (3) preparing the polymer nanocomposite using the surface-treated montmorillonite (MMT) as a reinforcing agent; It provides a method for producing a silane-MMT reinforced high strength nanocomposite comprising the step.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 실란 화합물로 표면처리된 몬모릴로나이트(MMT)를 제조하기 위하여, 먼저 몬모릴로나이트(MMT)는 내부의 Na+ 이온을 제거하는 것이 바람직하다.In order to prepare montmorillonite (MMT) surface treated with the silane compound of the present invention, first, it is preferable that montmorillonite (MMT) removes Na + ions therein.
이때, 내부 이온의 제거는 양이온 교환반응으로 제거할 수 있는데, 구체적으로는 도데실아민(dodecylamine)을 물에 녹인 다음 여기에 진한 염산을 첨가하여 합성한 도데실암모늄클로라이드(dodecylammonium chloride)와 물에 미처리 MMT를 분산시켜 제조한 현탁액을 혼합하여 교반 후 원심분리기를 이용하여 여과시키고, 여과된 MMT를 뜨거운 물에 넣고 교반하여 다시 원심분리기로 여과하는 과정을 통해 가능하며, 도데실암모늄 이온이 치환된 MMT(DA-MMT)를 얻을 수 있다.At this time, the removal of the internal ions can be removed by a cation exchange reaction, specifically, dodecylamine dissolved in water, and then added to the dodecylammonium chloride and water synthesized by adding concentrated hydrochloric acid to the water The suspension prepared by dispersing the untreated MMT is mixed and filtered using a centrifuge, and the filtered MMT is put into hot water, stirred, and filtered again by a centrifuge, and the dodecyl ammonium ion is substituted. MMT (DA-MMT) can be obtained.
또한, 상기 과정을 수회 반복하여 남아있는 아민과 염소 이온을 완전히 제거하고, 열풍식 건조오븐에서 충분히 건조시킨 다음 저온 분쇄기(freezer mill)로 분쇄하여 다음 과정에 이용하는 것이 좋다.In addition, the above process is repeated several times to completely remove the remaining amine and chlorine ions, sufficiently dried in a hot air drying oven, and then pulverized with a freezer mill for use in the next process.
상기와 같이 제조된 DA-MMT는 비닐(vinyl), 에폭시(epoxy), 스티릴(styryl), 메타아크릴옥시(methacryloxy), 아크릴옥시(acryloxy), 아미노(amino), 클로로프로필(chloropropyl), 설피도(sulfido), 이소시아네이토(isocyanato) 등을 주요 관능기로 가지는 실란(silane) 화합물, 바람직하게는 γ-아미노프로필트리에톡시실란(γ-amino propyl triethoxy silane, APS), γ-글리시독시프로필메톡시실란(γ-glycidoxy propyl methoxy silane, GPS), 및 γ-메타아크릴옥시 프로필 트리메톡시실란(γ-methacyrloxy propyl trimethoxy silane, MPS) 중에서 선택되는 실란계 화합물을 사용하여 표면처리 한다. DA-MMT prepared as described above is vinyl, epoxy, styryl, methacryloxy, acryloxy, amino, chloropropyl, sulphi Silane compounds having islands, isocyanato and the like as main functional groups, preferably γ-amino propyl triethoxy silane (APS), γ-glyci Surface treatment is performed using a silane compound selected from doxypropylmethoxysilane (γ-glycidoxy propyl methoxy silane, GPS), and γ-methacyrloxy propyl trimethoxysilane (MPS).
표면처리를 위해 실란 화합물은 물, 메탄올, 에탄올, 부탄올 등과 같은 C1 내지 C4의 저급 알코올의 극성용매 또는 이들의 약 1 : 0.1 내지 1 : 10의 혼합비를 갖는 혼합용매에 0.01 내지 10중량%, 바람직하게는 0.1 내지 1.0중량%의 농도로 용해하여 사용하는 것이 좋다.For the surface treatment, the silane compound is preferably 0.01 to 10% by weight in a polar solvent of C1 to C4 lower alcohol such as water, methanol, ethanol, butanol and the like or a mixed solvent having a mixing ratio of about 1: 0.1 to 1:10. Preferably it is used by dissolving at a concentration of 0.1 to 1.0% by weight.
너무 낮은 농도의 실란 화합물 용액은 전체적인 처리시간을 증가시켜 비효율적이며, 너무 높은 처리 농도는 잔여 실란 화합물을 MMT 표면에 잔류시켜 추후 복합재를 제작할 때 결함의 요인으로 작용될 수 있다.Too low concentrations of the silane compound solution increase the overall treatment time, which is inefficient, and too high treatment concentrations can cause residual silane compounds to remain on the MMT surface, causing defects in later composite fabrication.
상기 농도로 제어된 실란 화합물은 아세트산을 이용하여 pH를 1.0 내지 6.5, 바람직하게는 pH 3.0 내지 pH 5.0으로 적정한 후 사용하는 것이 좋다. 너무 낮은 pH는 MMT 표면에 균열을 발생시켜 결함의 요인으로 작용될 수 있고, 너무 높은 pH는 산도가 너무 낮아 처리 효율의 감소를 가져오기 때문이다.The concentration-controlled silane compound is preferably used after titrating the pH to 1.0 to 6.5, preferably pH 3.0 to pH 5.0 using acetic acid. Too low a pH can cause cracks in the surface of the MMT, which can be a source of defects. Too high a pH can lead to a decrease in treatment efficiency.
이렇게 실란 화합물로 표면처리 된 몬모릴로나이트(MMT)는 고분자 기지로 에폭시와 같이 소수성을 가지는 고분자 수지를 사용하여, 바람직하게는 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지 등의 열경화성 수지를 선택하여 초음파 장치를 이용해 배합하는 것이 좋다. 표면처리 시 MMT 층간 사이에 다량의 공기가 함유될 수 있는데, 상기 공기층이 제거되지 않은 채 복합재료를 제조하면 결함의 원인이 될 수 있기 때문에 초음파 장치로 공기를 제거하는 것이 바람직하다.The montmorillonite (MMT) surface-treated with a silane compound is preferably a thermosetting resin such as epoxy resin, polyester resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, etc. It is good to select and mix using an ultrasonic apparatus. When the surface treatment may contain a large amount of air between the MMT layer, it is preferable to remove the air by the ultrasonic device because the manufacturing of the composite material without removing the air layer may cause defects.
이후, 교반을 계속하면서 승온 속도를 10℃/분으로 하여 고분자 나노복합재를 제조한다. 나노복합재 제조시 MMT의 함량은 0.1 내지 30중량%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1 내지 10중량%가 좋다.Thereafter, the polymer nanocomposite is prepared at a temperature increase rate of 10 ° C./min while continuing stirring. In the preparation of the nanocomposite, the content of MMT is preferably 0.1 to 30% by weight, more preferably 1 to 10% by weight.
MMT의 함량이 너무 낮은 경우에는 기계적 강도의 증가에 큰 영향을 미치지 않으며, 반대로 과량 함유된 경우에는 고분자 수지간의 결합력을 떨어뜨리게 된다.If the MMT content is too low, it does not have a significant effect on the increase in the mechanical strength, on the contrary, if it is contained in an excessive amount, the bonding strength between the polymer resins is reduced.
본 발명은 또한 본 발명의 고분자 나노복합재가 목적하는 특성에 손상을 주지 않는 범위로 통상적으로 나노복합재 제작시 사용되는 분산제, 경화제 및/또는 내후성제 등을 추가로 포함할 수 있다.The present invention may further include a dispersing agent, a hardening agent and / or a weathering agent, and the like, which are generally used in fabricating the nanocomposite in a range that does not impair the desired properties of the polymer nanocomposite of the present invention.
본 발명은 실란 화합물로 표면처리된 몬모릴로나이트(MMT)를 사용하여 제조된 실란-MMT 강화 고강도 나노복합재 및 그 제조방법을 제공하는 효과가 있다.The present invention has the effect of providing a silane-MMT reinforced high-strength nanocomposite prepared using montmorillonite (MMT) surface-treated with a silane compound and a method of manufacturing the same.
본 발명에 따라 제조된 실란-MMT 강화 고분자 나노복합재는 범용 복합재에 비해 낮은 강화제 함량에도 불구하고 높은 기계적 물성을 나타내기 때문에 각종 엔지니어링 플라스틱 분야에 유용하게 이용될 수 있다.Since the silane-MMT reinforced polymer nanocomposite prepared according to the present invention exhibits high mechanical properties despite low reinforcement content compared to general-purpose composites, it may be usefully used in various engineering plastics fields.
또한, 본 발명에 따른 방법은 충전제로서 MMT와 같이 층상형 광물이나 기타 친수성 표면을 가지는 소재를 사용하여 고강도 나노복합재를 제조하는 것이 가능하다.In addition, the method according to the invention makes it possible to produce high strength nanocomposites using materials having layered minerals or other hydrophilic surfaces such as MMT as fillers.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these examples are for illustrative purposes only and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these examples.
측정예 1. 표면자유에너지 측정Measurement Example 1. Measurement of surface free energy
본 발명에서는 실란 화합물로 표면처리된 몬모릴로나이트(MMT)의 표면자유에 너지를 접촉각 측정법으로, 젖음액(wetting liquids)을 떨어뜨린 후 형성된 각은 5초 이내에 측정하였다.In the present invention, the surface free energy of montmorillonite (MMT) treated with the silane compound was measured by contact angle measurement, and the angle formed after dropping the wetting liquids was measured within 5 seconds.
이때, 접촉각 측정을 위해 사용된 젖음액은 증류수와 디요오도메탄(diiodomethane)이며, 각 시편에 대해 10번 이상 접촉각을 측정한 후 그 평균값을 취하였다.At this time, the wet liquid used for the contact angle measurement is distilled water and diiodomethane (diiodomethane), the contact angle was measured more than 10 times for each specimen and the average value was taken.
측정예 2. 기계적 강도 측정Measurement Example 2. Mechanical Strength Measurement
임계 응력 세기 인자(critical stress intensity factor, KIC)는 MMT의 무게 함량비에 따라서 각각 10개의 SENB(Single Edge Notched Bending) 시편을 준비한 후 Instron Flexural test(Instron Model 1125, LLOYD Instruments, USA)를 사용하여 ASTM D 5045-91a에 준해 측정하였으며 50×10×5 ㎜의 크기로 절단하였다.The critical stress intensity factor (K IC ) was prepared using 10 Instron Flexural Test (Instron Model 1125, LLOYD Instruments, USA) after preparing 10 single edge notched bending (SENB) specimens according to the weight ratio of MMT. Was measured according to ASTM D 5045-91a and cut to a size of 50 × 10 × 5 mm.
또한, 지지대간 거리와 시편 두께와의 비(span-to-depth ratio)는 4 : 1로 고정하고, cross-head speed는 1 ㎜/분으로 유지하였다.In addition, the span-to-depth ratio between the support and the specimen thickness was fixed at 4: 1, and the cross-head speed was maintained at 1 mm / min.
준비예 1. DA-MMT 제조Preparation Example 1.DA-MMT Preparation
도데실아민(dodecylamine) 10 g을 1 ℓ의 물에 녹인 다음 여기에 진한 염산 (35%)을 10 ㎖ 첨가하여 합성한 도데실암모늄클로라이드(dodecylammonium chloride, DA)에 1 ℓ의 물에 미처리 몬모릴로나이트(MMT) 10 g을 분산시켜 제조한 현탁액을 혼합하여 24 시간 동안 교반 후 원심분리기를 이용하여 여과시키고, 여과 된 MMT를 뜨거운 물에 넣고 1 시간 교반하여 다시 원심분리기로 여과하는 과정을 통해 가능하며, 도데실암모늄 이온이 치환된 MMT(DA-MMT)를 제조하였다.10 g of dodecylamine was dissolved in 1 L of water, and then 10 ml of concentrated hydrochloric acid (35%) was added to dodecylammonium chloride (DA). The suspension prepared by dispersing 10 g of MMT) was mixed, stirred for 24 hours, filtered using a centrifuge, filtered MMT was added to hot water, stirred for 1 hour, and filtered through a centrifuge again. MMT substituted with dodecyl ammonium ion (DA-MMT) was prepared.
상기 과정을 수회 반복하여 남아있는 아민과 염소 이온을 완전히 제거한 다음 열풍식 건조오븐에서 24 시간 건조시키고, 저온 분쇄기(freezer mill)로 분쇄하여 다음 실험에 이용하였다.The process was repeated several times to completely remove the remaining amine and chlorine ions, and then dried in a hot air drying oven for 24 hours, and then ground in a freezer mill to use in the next experiment.
실시예 1.Example 1.
상기에서 제조한 DA-MMT 10 g을 500 ㎖ γ-아미노프로필트리에톡시실란(γ-amino propyl triethoxy silane, APS) 용액(pH 3, 0.1중량%)에서 1시간 동안 처리하여 APS-MMT를 제조한 후, 120℃에서 건조하여 데시케이터에 보관하였다.10 g of DA-MMT prepared above was treated in 500 ml γ-amino propyl triethoxy silane (APS) solution (pH 3, 0.1 wt%) for 1 hour to prepare APS-MMT. It was then dried at 120 ° C. and stored in a desiccator.
에폭시 수지에 상기의 APS-MMT를 1.0중량%를 첨가한 후 경화제를 서서히 첨가하면서 완전히 용해시킨 다음 대류오븐에서 승온속도 5℃/분으로 하고 200℃에서 경화하여 APS-MMT/에폭시 복합재를 제조하였다.APS-MMT / epoxy composite was prepared by adding 1.0 wt% of the above-mentioned APS-MMT to the epoxy resin, completely dissolving the curing agent slowly, and then adding the curing agent at a heating rate of 5 ° C./min in a convection oven and curing at 200 ° C. .
이렇게 제조된 APS-MMT의 표면 자유에너지 및 APS-MMT/에폭시 복합재의 기계적 강도(KIC)를 측정한 후 그 결과를 표 1에 나타내었다.The surface free energy of the APS-MMT thus prepared and the mechanical strength (K IC ) of the APS-MMT / epoxy composite were measured, and the results are shown in Table 1.
실시예 2.Example 2.
DA-MMT 10 g을 500 ㎖ γ-아미노프로필트리에톡시실란(APS) 용액(pH 4, 0.5중량%)에서 1시간 동안 처리하여 APS-MMT를 제조한 후, 120℃에서 건조하여 데시케 이터에 보관하였다.10 g of DA-MMT was treated in 500 ml γ-aminopropyltriethoxysilane (APS) solution (pH 4, 0.5% by weight) for 1 hour to prepare APS-MMT, and then dried at 120 ° C. in a desiccator Stored in.
에폭시 수지에 상기의 APS-MMT를 2.0중량%를 첨가한 후 경화제를 서서히 첨가하면서 완전히 용해시킨 다음 대류오븐에서 승온속도 5℃/분으로 하고 200℃에서 경화하여 APS-MMT/에폭시 복합재를 제조하였다.APS-MMT / epoxy composite was prepared by adding 2.0 wt% of the above-mentioned APS-MMT to the epoxy resin, completely dissolving the curing agent slowly, and then heating at 5 ° C./min in a convection oven and curing at 200 ° C. .
실시예 3.Example 3.
DA-MMT 10 g을 500 ㎖ γ-아미노프로필트리에톡시실란(APS) 용액(pH 5, 1.0중량%)에서 1시간 동안 처리하여 APS-MMT를 제조한 후, 120℃에서 건조하여 데시케이터에 보관하였다.10 g of DA-MMT was treated in 500 ml γ-aminopropyltriethoxysilane (APS) solution (pH 5, 1.0 wt%) for 1 hour to prepare APS-MMT, and then dried at 120 ° C. Stored in.
에폭시 수지에 상기의 APS-MMT를 5.0중량%를 첨가한 후 경화제를 서서히 첨가하면서 완전히 용해시킨 다음 대류오븐에서 승온속도 5℃/분으로 하고 200℃에서 경화하여 APS-MMT/에폭시 복합재를 제조하였다.APS-MMT / Epoxy composite was prepared by adding 5.0 wt% of the APS-MMT to the epoxy resin, completely dissolving the curing agent gradually, and then heating at a rate of 5 ° C./min in a convection oven and curing at 200 ° C. .
실시예 4.Example 4.
DA-MMT 10 g을 500 ㎖ γ-아미노프로필트리에톡시실란(APS) 용액(pH 5, 1.0중량%)에서 1시간 동안 처리하여 APS-MMT를 제조한 후, 120℃에서 건조하여 데시케이터에 보관하였다.10 g of DA-MMT was treated in 500 ml γ-aminopropyltriethoxysilane (APS) solution (pH 5, 1.0 wt%) for 1 hour to prepare APS-MMT, and then dried at 120 ° C. Stored in.
에폭시 수지에 상기의 APS-MMT를 10.0중량%를 첨가한 후 경화제를 서서히 첨가하면서 완전히 용해시킨 다음 대류오븐에서 승온속도 5℃/분으로 하고 200℃에서 경화하여 APS-MMT/에폭시 복합재를 제조하였다.After adding 10.0% by weight of the APS-MMT to the epoxy resin and completely dissolving the curing agent slowly, the temperature was increased to 5 ° C./min in a convection oven and cured at 200 ° C. to prepare an APS-MMT / epoxy composite. .
실시예 5.Example 5.
DA-MMT 10 g을 500 ㎖ γ-메타아크릴옥시 프로필 트리메톡시실란(γ-methacyrloxy propyl trimethoxy silane, MPS) 용액(pH 3, 0.1중량%)에서 1시간 동안 처리하여 MPS-MMT를 제조한 후, 120℃에서 건조하여 데시케이터에 보관하였다.10 g of DA-MMT was treated in 500 ml γ-methacyrloxy propyl trimethoxy silane (MPS) solution (pH 3, 0.1 wt%) for 1 hour to prepare MPS-MMT. , Dried at 120 ° C and stored in a desiccator.
에폭시 수지에 상기의 MPS-MMT를 1.0중량%를 첨가한 후 경화제를 서서히 첨가하면서 완전히 용해시킨 다음 대류오븐에서 승온속도 5℃/분으로 하고 200℃에서 경화하여 MPS-MMT/에폭시 복합재를 제조하였다.MPS-MMT / epoxy composite was prepared by adding 1.0% by weight of MPS-MMT to the epoxy resin, completely dissolving the curing agent slowly, and then heating at 5 ° C./min in a convection oven and curing at 200 ° C. .
실시예 6.Example 6.
DA-MMT 10 g을 500 ㎖ γ-메타아크릴옥시 프로필 트리메톡시실란(MPS) 용액(pH 4, 0.5중량%)에서 1시간 동안 처리하여 MPS-MMT를 제조한 후, 120℃에서 건조하여 데시케이터에 보관하였다.10 g of DA-MMT was treated in 500 ml γ-methacryloxy propyl trimethoxysilane (MPS) solution (pH 4, 0.5 wt%) for 1 hour to prepare MPS-MMT, and then dried at 120 ° C. Stored in a caterer.
에폭시 수지에 상기의 MPS-MMT를 2.0중량%를 첨가한 후 경화제를 서서히 첨가하면서 완전히 용해시킨 다음 대류오븐에서 승온속도 5℃/분으로 하고 200℃에서 경화하여 MPS-MMT/에폭시 복합재를 제조하였다.MPS-MMT / epoxy composite was prepared by adding 2.0% by weight of MPS-MMT to the epoxy resin, completely dissolving the curing agent slowly, and then heating at a rate of 5 ° C./min in a convection oven and curing at 200 ° C. .
실시예 7.Example 7.
DA-MMT 10 g을 500 ㎖ γ-메타아크릴옥시 프로필 트리메톡시실란(MPS) 용액(pH 5, 1.0중량%)에서 1시간 동안 처리하여 MPS-MMT를 제조한 후, 120℃에서 건 조하여 데시케이터에 보관하였다.10 g of DA-MMT was treated in 500 ml γ-methacryloxy propyl trimethoxysilane (MPS) solution (pH 5, 1.0 wt%) for 1 hour to prepare MPS-MMT, and then dried at 120 ° C. Stored in desiccator.
에폭시 수지에 상기의 MPS-MMT를 5.0중량%를 첨가한 후 경화제를 서서히 첨가하면서 완전히 용해시킨 다음 대류오븐에서 승온속도 5℃/분으로 하고 200℃에서 경화하여 MPS-MMT/에폭시 복합재를 제조하였다.MPS-MMT / Epoxy composite was prepared by dissolving 5.0% by weight of MPS-MMT in the epoxy resin, completely dissolving the curing agent slowly, and then heating at a rate of 5 ° C./min in a convection oven and curing at 200 ° C. .
실시예 8.Example 8.
DA-MMT 10 g을 500 ㎖ γ-메타아크릴옥시 프로필 트리메톡시실란(MPS) 용액(pH 5, 1.0중량%)에서 1시간 동안 처리하여 MPS-MMT를 제조한 후, 120℃에서 건조하여 데시케이터에 보관하였다.10 g of DA-MMT was treated in 500 ml γ-methacryloxy propyl trimethoxysilane (MPS) solution (pH 5, 1.0 wt%) for 1 hour to prepare MPS-MMT, and then dried at 120 ° C. Stored in a caterer.
에폭시 수지에 상기의 MPS-MMT를 10.0중량%를 첨가한 후 경화제를 서서히 첨가하면서 완전히 용해시킨 다음 대류오븐에서 승온속도 5℃/분으로 하고 200℃에서 경화하여 MPS-MMT/에폭시 복합재를 제조하였다.MPS-MMT / epoxy composite was prepared by adding 10.0% by weight of MPS-MMT to the epoxy resin, completely dissolving the curing agent slowly, adding the curing agent at a heating rate of 5 ° C./min, and curing at 200 ° C. in a convection oven. .
실시예 9.Example 9.
DA-MMT 10 g을 500 ㎖ γ-글리시독시프로필메톡시실란(γ-glycidoxy propyl methoxy silane, GPS) 용액(pH 3, 0.1중량%)에서 1시간 동안 처리하여 GPS-MMT를 제조한 후, 120℃에서 건조하여 데시케이터에 보관하였다.After preparing 10 g of DA-MMT in 500 ml γ-glycidoxy propyl methoxy silane (GPS) solution (pH 3, 0.1 wt%) for 1 hour to prepare GPS-MMT, Dry at 120 ° C. and store in desiccator.
에폭시 수지에 상기의 GPS-MMT를 1.0중량%를 첨가한 후 경화제를 서서히 첨가하면서 완전히 용해시킨 다음 대류오븐에서 승온속도 5℃/분으로 하고 200℃에서 경화하여 GPS-MMT/에폭시 복합재를 제조하였다.After adding 1.0% by weight of the GPS-MMT to the epoxy resin and completely dissolving the curing agent slowly, the temperature was raised to 5 ° C./min in a convection oven and cured at 200 ° C. to prepare a GPS-MMT / epoxy composite. .
실시예 10.Example 10.
DA-MMT 10 g을 500 ㎖ γ-글리시독시프로필메톡시실란(GPS) 용액(pH 4, 0.5중량%)에서 1시간 동안 처리하여 GPS-MMT를 제조한 후, 120℃에서 건조하여 데시케이터에 보관하였다.10 g of DA-MMT was treated in 500 ml γ-glycidoxypropylmethoxysilane (GPS) solution (pH 4, 0.5 wt%) for 1 hour to prepare GPS-MMT, and then dried at 120 ° C. to desiccate Stored in the ruins.
에폭시 수지에 상기의 GPS-MMT를 2.0중량%를 첨가한 후 경화제를 서서히 첨가하면서 완전히 용해시킨 다음 대류오븐에서 승온속도 5℃/분으로 하고 200℃에서 경화하여 GPS-MMT/에폭시 복합재를 제조하였다.After adding 2.0 wt% of the above GPS-MMT to the epoxy resin and completely dissolving the curing agent slowly, the temperature was raised to 5 ° C./min in a convection oven and cured at 200 ° C. to prepare a GPS-MMT / epoxy composite. .
실시예 11.Example 11.
DA-MMT 10 g을 500 ㎖ γ-글리시독시프로필메톡시실란(GPS) 용액(pH 5, 1.0중량%)에서 1시간 동안 처리하여 GPS-MMT를 제조한 후, 120℃에서 건조하여 데시케이터에 보관하였다.10 g of DA-MMT was treated in 500 ml γ-glycidoxypropylmethoxysilane (GPS) solution (pH 5, 1.0 wt%) for 1 hour to prepare GPS-MMT, and then dried at 120 ° C. to desiccate Stored in the ruins.
에폭시 수지에 상기의 GPS-MMT를 5.0중량%를 첨가한 후 경화제를 서서히 첨가하면서 완전히 용해시킨 다음 대류오븐에서 승온속도 5℃/분으로 하고 200℃에서 경화하여 GPS-MMT/에폭시 복합재를 제조하였다.After adding 5.0 wt% of the GPS-MMT to the epoxy resin and completely dissolving the curing agent slowly, the temperature was raised to 5 ° C./min in a convection oven and cured at 200 ° C. to prepare a GPS-MMT / epoxy composite. .
실시예 12.Example 12.
DA-MMT 10 g을 500 ㎖ γ-글리시독시프로필메톡시실란(GPS) 용액(pH 5, 1.0중량%)에서 1시간 동안 처리하여 GPS-MMT를 제조한 후, 120℃에서 건조하여 데시케 이터에 보관하였다.10 g of DA-MMT was treated with 500 ml γ-glycidoxypropylmethoxysilane (GPS) solution (pH 5, 1.0 wt%) for 1 hour to prepare GPS-MMT, and then dried at 120 ° C. to desiccate Stored in the data.
에폭시 수지에 상기의 GPS-MMT를 10.0중량%를 첨가한 후 경화제를 서서히 첨가하면서 완전히 용해시킨 다음 대류오븐에서 승온속도 5℃/분으로 하고 200℃에서 경화하여 GPS-MMT/에폭시 복합재를 제조하였다.GPS-MMT was added to 10.0% by weight of the above-mentioned epoxy resin and completely dissolved while slowly adding a curing agent. Then, the temperature was raised to 5 ° C./min in a convection oven and cured at 200 ° C. to prepare a GPS-MMT / epoxy composite. .
비교예 1.Comparative Example 1
DA-MMT 10 g을 500 ㎖ γ-아미노프로필트리에톡시실란(APS) 용액(pH 2, 0.01중량%)에서 1시간 동안 처리하여 APS-MMT를 제조한 후, 120℃에서 건조하여 데시케이터에 보관하였다.10 g of DA-MMT was treated in 500 ml γ-aminopropyltriethoxysilane (APS) solution (pH 2, 0.01 wt%) for 1 hour to prepare APS-MMT, and then dried at 120 ° C. Stored in.
에폭시 수지에 상기의 APS-MMT를 0.1중량%를 첨가한 후 경화제를 서서히 첨가하면서 완전히 용해시킨 다음 대류오븐에서 승온속도 5℃/분으로 하고 200℃에서 경화하여 APS-MMT/에폭시 복합재를 제조하였다.APS-MMT / epoxy composite was prepared by adding 0.1 wt% of the APS-MMT to the epoxy resin, completely dissolving the curing agent slowly, and then heating at a rate of 5 ° C./min in a convection oven and curing at 200 ° C. .
비교예 2.Comparative Example 2
DA-MMT 10 g을 500 ㎖ γ-글리시독시프로필메톡시실란(GPS) 용액(pH 6, 2.0중량%)에서 1시간 동안 처리하여 GPS-MMT를 제조한 후, 120℃에서 건조하여 데시케이터에 보관하였다.10 g of DA-MMT was treated with 500 ml γ-glycidoxypropylmethoxysilane (GPS) solution (pH 6, 2.0 wt%) for 1 hour to prepare GPS-MMT, and then dried at 120 ° C. to desiccate Stored in the ruins.
에폭시 수지에 상기의 GPS-MMT를 15.0중량%를 첨가한 후 경화제를 서서히 첨가하면서 완전히 용해시킨 다음 대류오븐에서 승온속도 5℃/분으로 하고 200℃에서 경화하여 GPS-MMT/에폭시 복합재를 제조하였다.GPS-MMT was added to the epoxy resin in an amount of 15.0% by weight, and then completely dissolved while slowly adding a curing agent. The temperature was raised to 5 ° C./min in a convection oven and cured at 200 ° C. to prepare a GPS-MMT / epoxy composite. .
단, 상기의 결과는 10회 이상 측정한 결과를 평균하여 얻은 값이다.However, the above result is a value obtained by averaging the result measured 10 times or more.
상기 표 1은 본 발명에 따라 제조된 실란-MMT의 표면에너지와 실란-MMT/에폭시 복합재의 기계적 강도(KIC) 값을 나타낸 것으로, 표면자유에너지의 증감에 따라 기계적 물성인 KIC의 증감도 이루어지는 것을 확인할 수 있다. 이는 실란계 화합물로 표면처리된 MMT와 고분자 기지 간의 계면결합력이 실란계 화합물로 표면처리된 MMT의 표면자유에너지에 준하여 증감한다는 것을 의미한다.Table 1 illustrates the mechanical strength (K IC) values of the surface energy and -MMT silane / epoxy composite material of the silane -MMT made according to the present invention, the increase and decrease of mechanical properties of K IC in accordance with the increase or decrease in the surface free energy of FIG. It can be confirmed that it is done. This means that the interfacial bonding force between the MMT surface-treated with the silane-based compound and the polymer matrix increases or decreases based on the surface free energy of the MMT surface-treated with the silane-based compound.
이상, 본 발명의 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다. As described above, specific portions of the contents of the present invention have been described in detail, and for those skilled in the art, these specific techniques are merely preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereto. Will be obvious. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090114711A KR101163115B1 (en) | 2009-11-25 | 2009-11-25 | Method for manufacturing silane-MMT-reinforced high performance nanocomposites |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090114711A KR101163115B1 (en) | 2009-11-25 | 2009-11-25 | Method for manufacturing silane-MMT-reinforced high performance nanocomposites |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110058055A KR20110058055A (en) | 2011-06-01 |
| KR101163115B1 true KR101163115B1 (en) | 2012-07-06 |
Family
ID=44393596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090114711A KR101163115B1 (en) | 2009-11-25 | 2009-11-25 | Method for manufacturing silane-MMT-reinforced high performance nanocomposites |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101163115B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101867938B1 (en) | 2016-12-30 | 2018-07-17 | 주식회사 효성 | Polyketone and nano clay composition having improved long-term heat resistance |
-
2009
- 2009-11-25 KR KR1020090114711A patent/KR101163115B1/en active IP Right Grant
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| L. Le Pluart et al. The Journal of Adhesion. 2002, Vol. 78, pp. 645-662* |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101867938B1 (en) | 2016-12-30 | 2018-07-17 | 주식회사 효성 | Polyketone and nano clay composition having improved long-term heat resistance |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20110058055A (en) | 2011-06-01 |
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