KR20120128736A - 친수성을 띄는 고분자 나노복합체 제조방법 및 그 복합체 - Google Patents

친수성을 띄는 고분자 나노복합체 제조방법 및 그 복합체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 흡습성이 강한 나노충진제 (유기화층상점토판 (clay, 이하 클레이로 표기한다)) 가 완전히 박리된 상태로 고분자 수지내에 분산된 나노복합체를 제조하여 소수성인 고분자의 흡습성을 증가시키는 방법에 관한 것으로서, 이는 (1)유기계면활성제 또는 점토판과 고분자 수지간의 유기 상용화제를 압출기 또는 내부혼합기(internal mixer) 내에서 먼저 혼합하고 (2) 이 혼합체를 알갱이(pellet)로 만든 후 이를 반응기 내에 충진하고 여기에 액화된 이산화탄소 (또는 다른 액화 기체)를 주입하여 액화된 기체가 분산된 점토내에 충분히 함침 된 후 (3) 이를 압력이 제거 된 공간으로 순식간에 방출함으로써 친수성의 점토판이 층별로 완전히 박리화 된 나노 복합체를 제조하고 (4) 이를 다시 압축하여 완전히 박리된 친수성 나노입자가 고분자 수지내에 분산된 친수성고분자복합체 필름를 제조하는 공정 및 그 나노복합체에 관한 것이다.

Description

친수성을 띄는 고분자 나노복합체 제조방법 및 그 복합체{Hydophilic polymer nanocomposite preparation and its composite}
일반적으로 극성 그룹을 띄지 않는 고분자들은 대체로 소수성을 나타낸다. 그러나 응용분야에 따라서는 이들 고분자들의 친수성이 요구되기도 한다. 고분자들의 고유 소수성은 고분자구조를 바꾸지 않는 한 그 자체로는 변화되기가 어려우므로 본 발명에서는 친수성을 가지는 충진제들을 고분자 모체수지내에 소량이지만 나노수준에서 고르게 분산 시켜 전체 고분자 복합체의 친수성을 증가시키고자 한다. 고분자 나노복합체는 분산상이 마이크론 이하의 크기를 갖는 복합재료로서 기존의 복합재료보다 월등히 우수한 기계적, 물리적 성능을 나타내는 재료이다. 충진제를 나노크기로 고분자수지내에 분산시키면 접촉 표면적이 훨씬 커지게 되고 그에따라 기계적 특성, 차단 특성, 열적 특성, 난연성등이 뚜렷이 향상된다. 기계적 특성의 경우는 향상된 강도, 치수안정성, 강도계수, 열변형온도, 내충격성, 내부식성등을 포함하며 첨단산업소재의 요구에 부응할 수 있는 소재 및 부품을 제조하는데 쓰이게 된다. 향상된 기계적 특성을 지님으로써 지금보다 더 작고 가볍지만 더 강하고 물성이 향상된 부품을 제조하여 제조원가를 줄이고 수율을 높일 수 있다. 고분자재료를 나노수준의 충진제와 혼합하여 복합재료를 만듦으로써 특성을 향상시키는 방법은 잘 알려져 있다. 예로써 박리된 실리케이트나 나노미터 두께의 점토판을 고분자내에 충진시킬경우 기존의 충진제들 보다 훨씬 적은 양으로도 충분한 특성을 나타내며 (미국특허 6469073) 이는 나노수준의 충진제가 분산될 때 증가된 표면적으로 인하여 고분자 모체수지와 충분히 접합되기 때문이다. 이러한 나노복합체를 제조하기 위하여 많이 연구된 소재는 알루미늄 실리케이트 점토들로써 몬모릴로나이트가 그 대표적인 예이다
자연상태에서 점토(클레이)는 판상의 입자들이 층간의 이온정전기력 및 반데어발스 인력으로 층층이 쌓인 형태를 이루고 있다. 층간거리는 1nm로써 일반적인 고분자들의 선회반경보다 작다. 따라서 특별한 상호작용이 없으면 큰 고분자분자가 층간으로 들어가기에는 엔트로피 장애가 크다 (V. Ginzburg등 Macromolecules, 2000, 33, 1089). 또 대부분의 클레이들은 친수성을 보이는 반면 많은 고분자들은 소수성을 나타내게 된다. 따라서 이들 친수성을 보이는 클레이들을 고분자 수지내에 나노 수준에서 고르게 분산시키면 소량의 첨가로써 전제 고분자수지의 친수성을 증가시킬 수 있다. 일반적으로 점토입자들은 친수성이어서 소수성의 고분자와는 서로 상용성이 없으므로 이들의 분산을 돕기위하여 점토입자들을 유기 양이온 화합물로 처리하게되면 고분자와의 상용성이 증대된다. 이를 이용하여 점토입자들을 유기 양이온으로 처리한 후 고분자 단량체를 함침시키고 중합을 시켜서 점토판들이 고분자 내에 분산되는 나노복합체를 만드려는 시도는 활발히 이루어 져 왔다(Kojima, J. Mat. Res. 8, 1185, 1189). 그러나 단량체를 클레이 입자내에 함침시킨 후 고분자로 중합시키는 과정은 부분적인 박리는 이루어져도 이론적 예상치만큼의 완전한 박리가 일어나지 않을 뿐 아니라 고분자의 중합이 어려운 부작용을 동반하기도 한다. 특히나 복잡한 합성과정을 필요로 하는 폴리프로필렌의 경우는 클레이가 존재하는 상태에서의 중합은 불가능하다. 최근들어 초임계유체나 유사임계상태의 유체 (아임계유체)의 높은 용해도를 이용하여 고분자를 중합하는 연구들이 이루어져 왔다. 초임계 또는 유사임계유체를 이용하면 합성되는 고분자의 정제과정이 단순해지며 제조된 고분자용액을 코팅이나 미세입자제조에 응용할 경우 임계유체의 기화로 인하여 환경친화적인 공정이 된다. 이들 임계유체를 이용하는 공정은 복합재료를 만드는데에도 응용되기 시작했다 (미국특허 649073, 미국특허 2002/008233). 일반적으로 모든 기체들은 임계온도 및 임계압력 이상의 조건에서는 초임계유체가 된다. 일반적인 액체나 기체에 비하여 이들 초임계유체들의 장점은 단순히 압력과 온도를 바꿈으로써 특성을 조절할 수 있다는 것이다. 예로써 초임계유체는 액체처럼 밀도를 일정하게 유지하면서 액체보다 높은 분산도와 낮은 점도를 갖는 것이 가능하다. 초임계유체를 이용하여 층상실리케이트 구조화합물을 층간분리시키거나 (미국특허 649073, 미국특허 2002/008233) 부분 박리 시키는 방법이 개발되었다(미국특허 64690973) 그러나 다른 여러공정들이 부분적으로는 층상구조 실리케이트(클레이 입자)를 박리시키거나 분할 할 수 있었지만 실제로 완전한 층상박리를 이룬 경우는 거의 없었다.
따라서 친수성인 실리케이트나 클레이 나노입자의 응집체들을 고분자수지 내에 완전히 박리된 구조를 갖게 함으로써 전체 고분자 수지의 친수성을 증가시키는 나노복합체를 개발할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 일반적으로 소수성인 고분자를 친수성 충진제를 고르게 분산시켜 제조된 고분자복합체의 친수성을 증가시키는 공정 및 그 고분자복합체를 제조하고자 하는 것이다. 이를 위하여 친수성 층상구조를 가지는 친수성 실리케이트(클레이)의 화합물을 유화제 또는 상용화제와 혼합하여 이들 유기성분이 층상구조나 응집체 내부에 스며들게 하여 이를 고분자 모체수지와 압출기 또는 내부혼합기(internal mixer)에서 혼합한후 이를 잘라서 알갱이로 만들고 이를 가압 반응기내에서 초임계 또는 아임계상태의 고압유체를 가하여 유체가 층간으로 침투하여 입자표면에 흡착된 후 반응기의 압력을 순간적으로 낮추어 방출시킴으로서 흡착된 초임계(또는 아임계)유체가 급격히 팽창함으로써 층상구조및 응집체간의 사이를 벌려서 나노입자가 고분자 모체수지내에 개개의 층층이 완전히 박리되고 이 사이를 고분자분자들이 채움으로써 분산된 입자판들이 다시 응집이 되지 않게 하여 나노입자가 고분자 모체수지내에 완전히 박리된 채 분산되며 나노입자의 넓은 표면적으로 인하여 고분자 모체수지와 강하게 접합됨으로써 이상적인 나노복합체의 특성을 구현할 수 있으며 동시에 친수성이 강화된 고분자 나노복합체 및 나노발포체를 제조하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적 및 장점은 이하의 본 발명에관한 보다 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 일반적으로 소수성인 고분자를 친수성 충진제를 고르게 분산시켜 제조된 고분자복합체의 친수성을 증가시키는 공정 및 그 고분자복합체에 관한 것이다. 극성 그룹을 띄지 않는 고분자들은 대체로 소수성을 나타낸다. 그러나 응용분야에 따라서는 이들 고분자들의 친수성이 요구되기도 한다. 고분자들의 고유 소수성은 고분자구조를 바꾸지 않는 한 그 자체로는 변화되기가 어려우므로 본 발명에서는 친수성을 가지는 충진제들을 고분자 모체수지내에 소량이지만 나노수준에서 고르게 분산 시켜 전체 고분자 복합체의 친수성을 증가시키고자 한다. 여기에 사용되는 충진제의 나노수준의 분산기술은 층상의 충진제 입자가 완전히 박리된 후 고분자 모체수지 내에 균일하게 분산시키는 것이다. 보다 자세하게는 모체수지인 고분자수지와 충진제간의 상용화제를 먼저 클레이 입자내에 혼합하여 층상충진제(클레이)가 부분 박리된 구조를 만들며 이 부분 박리된 복합체를 고온고압하의 유체에 함침시켜서 유체분자가 점토표면과 고분자사이에 또는 점토층간으로 스며든 후 압력을 급격히 낮춤으로써 유체분자가 급격히 팽창하여 발포체를 이루면서 이 때 클레이의 층상이 완전히 벌어지게되고 분리된 입자판이 고분자 수지내에 균일하게 분산되며 이렇게 제조된 고분자 복합수지는, 친수성 나노입자가 균일하게 분산되어 있어서 그 자체로 쓰일 때 보다 친수성을 띄므로 이를 다시 압출 시켜서 다른 성형품을 제조하더라도 그 제품은 친수성을 가지게하는 공정 및 그 성형품에 관한 것이다.
상기한 본 발명의 목적은 50중량% 미만 (바람직하게는 20중량% 미만 더 바람직하게는 5중량% 미만)의 클레이 입자를 같은 중량 (바람직하게는 20중량% 미만 더 바람직하게는 5중량% 미만 더 바람직하게는 1중량% 미만)의 유화제 또는 상용화제와 혼합기내에서 혼합한 후 이를 사출하여 입자로 만들거나 필름으로 만든 후 이를 가압반응기내에서 초임계 또는 아임계상태의 유체를 흡수 시킨후 이를 상압 또는 저압상태의 용기 내로 분사하여 팽창시킨 발포체를 만들고 이를 모체수지의 융점보다 높은 온도에서 혼련압출기를 통하여 압출하거나 압출가공기에 압착하여 필름을 만듦으로써 달성된다. 상용화제는 클레이입자를 부분 박편화시키는 역할을 하며 가압유체는 부분 박리된 클레이가 분산된 복합체 내에서 클레이입자들 표면과 고분자분자 사이에 흡착된 후 이들이 저압의 대기상태로 방출될 때 급격히 팽창되어 클레이 점토판을 완전히 박리시켜서 발포체 내에서 분산이 이루어짐으로써 달성된다. 생성된 발포체 내의 클레이 입자의 분포상태는 주사전자현미경과 투과전자현미경, 소각X선 산란장치를 이용하여 측정 하였다. 이들 나노복합체 제조후 이들을 압출기에서 눌러서 필름으로 만든 후 제조 된 필름의 수분투과율을 측정하여 (Mocon사의 제조필름의 친수성 여부를 판단하였다.
전술한 클레이 입자로는 몬모릴로나이트나 벤토나이트, 카올리나이트, 마이카, 헥토라이트, 스티븐사이트, 버미큘라이트, 할로사이트, 볼콘사이트, 마가나이트, 케냐라이트 등의 클레이 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 한다. 상용화제는 고분자주쇄 또는 측쇄에 유기화된 클레이의 이온그룹과 서로 상호작용을 가짐으로써 클레이의 층간을 벌려주는 역할을 함과 동시에 고압의 발포유체가 이들 벌려진 클레이 사이로 들어가서 클레이 표면에 쉽게 흡착될 수 있도록 작용한다. 상기의 고분자는 대부분의 범용 또는 엔지니어링 플라스틱들이 사용될 수 있다. 예로써 고밀도폴리에틸렌,저밀도폴리에틸렌, 폴리카보네이트,폴리올레핀탄성체,폴리부틸렌테레프탈레이트,에틸렌바이닐아세테이트,폴리우레탄수지,아크릴로나이트릴-부타디엔,스티렌,에폭시 수지등도 포함될 수 있다.
특허목적을 달성하는데 있어서 중요한 공정변수는 유체의 압력과 온도이다. 초임계유체의 경우 일정 고온 고압의 한계를 넘어선 상태에 도달하여 액체와 기체가 구분 안되는 상태이나 본 특허에 사용된 상기한 고압유체는 발포시 사용되는 기체로써 그 상태가 초임계상태든 그이하인 아임계 상태든 다 사용할 수 있다. 초임계유체의 경우 용해도 및 분산도가 매우 높고 일반유체와는 다른 특성을 나타낸다. 본 발명에서는 통상적인 압력용기 (오토클레이브)를 사용하여 여기에 가압된 유체를 첨가한다. 본 발명의 실시예에서는 환경친화적이고 비교적 다루기 쉬워 널리 사용되는 고압고온하의 이산화탄소 CO2를 사용하였으나 이외에도 물,암모니아등도 사용될 수 있다. 이하 본 발명은 다음과 같은 실시예로써 더욱 상세히 기술하고자 한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 예시에 지나지 않으며 본 발명이 이들 실시예에 국한되는 것이 아님을 명시하고자 한다.
본 발명의 예에서는 폴리올레핀계 플라스틱으로써 대표적인 범용수지인 폴리프로필렌의 공중합체를 사용하였고 클레이 재료로써는 싸던클레이사의 몬모릴로나이트를 사용하였다. 본 발명에 사용되는 열가소성 수지들은 모든 열가소성수지를 사용할 수 있으며 이하 본 발명은 다음과 같은 실시예로써 더욱 상세하게 기술하고자 한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 예시에 지나지 않으며 본 발명이 이들 실시예에 국한되는 것이 아님을 명시하고자 한다.
본발명의 실시예 1과 실시예 2에서 제조된 입자들의 파단면을 주사전자현미경으로 관찰해 보면 두 경우 모두 발포가 비교적 균일하게 이루어졌음을 알 수있다 (제1도) 여기서보면 클레이 입자의 첨가없이 그냥 발포 시켰을 경우 아임계 상태(135oC sub)의 발포보다 초임계 상태(130oC sup 와 120oC sup)의 경우 더 작은 발포체를 이룸을 알 수 있는데 이는 초임계상태에서 더 많은 균질 기핵이 형성되었음을 의미한다. 제조된 세 경우 모두 클레이 입자가 첨가되었을 경우 더 작은 발포체를 이룸을 알 수 있으며 이는 클레이 입자가 발포체 역할을 하기 때문이다. 클레이 입자가 첨가된 경우 엮시 초임계상태가 아임계상태보다 더 작고 균일한 발포체를 이룸을 알 수 있다.
클레이 입자의 분포 상태는 소각X선 산란과 투과전자현미경을 이용하여 확인할 수 있다. 본발명에서 사용된 클레이의 2θ 특성피크는 약 3.7도에서 나타난다(제2도 (a)) 상용화제인 무수말레인산이 추가된 폴리프로필렌을 클레이와 섞으면 클레이의 특성피크가 더 낮은 각도에서 나타나는데 (제2도(b)) 이는 브래그법칙에 따르면 층간 간격이 넓어짐을 뜻하며 통상적인 클레이 입자의 층간분리의 증표를 나타낸다. 피크의 강도는 클레이 층들의 박리정도가 진행됨에 따라 더 낮게 나타난다. 이 층간분리된 클레이 혼합체를 폴리프로필렌 공중합체와 섞은 후 이를 발포시키게 되면 제3도의 메카니즘에 따라 폴리머와 클레이 사이에 흡착되어 있던 유체가 압력방출에 따라 팽창하게 되며 이 때 클레이 입자들이 완전히 분리하게 된다. 이들의 X선 분석 결과를 보면 클레이의 특성피크가 완전히 사라졌음을 알 수 있다. 이는 클레이 입자의 층간분리가 완전히 일어나서 클레이 입자가 완전히 박리되었음을 의미한다. 분산된 클레이 입자들의 상태는 투과 전자 현미경을 보면 직접 확인할 수 있는데 이를 제4도에 도시하였다. 순수 클레이 입자의 경우 그림 4(a) 에서 보면 수백내지 수천층의 판상구조가 응집되어 있는것을 알 수 있으며 두께: 단면길이의 축비가 매우 큼을 확인할 수 있다. 부분 층간분리된 (무수말레익산이 첨가된 폴리프로필렌 과 섞은 클레이) 입자의 경우 클레이가 분산은 되어 있지만 여러층들이 같이 있는데 (제4도(b)) 반하여 이를 발포시킨 발포체의 단면을 보면 클레이 입자들이 완전히 분리된 상태로 있음을 알 수 있다(제4도(c, d, e)). 투과전자 현미경 사진으로 보면 단층의 클레이 입자들이 보이며 이는 초임계유체를 사용하는 경우나 아임계유체를 사용하나 확실히 분산되어 있음을 알 수 있다. 일부 클레이 입자들은 박리된 층들이 멀리 떨어지지 않고 일정거리 내에 같이 있지만 비규칙적으로 정열되지 않은 상태로 있음으로서 특성피크가 나타나지 않게 된다. 이렇게 특성피크가 사라질 정도로 완전 박리된 클레이 입자들은 클레이가 17중량%까지 섞여도 각각의 단층구조로 분리될 수 있다. 실시예 3에서 완전 분리된 클레이를 함유하는 발포체를 마스터배치로 하여 다시 폴리프리필렌 공중합체와 혼합하여 압출공정을 한번 더 거치게 되면 분산되어 있던 클레이 입자들이 다시 응집하여 일부는 규칙적인 구조를 가지게 되어 사라졌던 특성피크가 다시 나타나게 된다 (제2도(e)) 이의 투과전자현미경 사진을 보면 클레이 입자들이 다시 응집된 응집체와 여전히 박리된 상태로 있는 두 형태가 같이 공존함을 알 수 있다 (제4도 (e)). 제조된 입자들의 수분투과율을 보면 (제 5 도) 친수성의 클레이입자들이 박리가 완전하게 고르게 분산되어 있기 ??문에 발포체를 가압하여 생성한 필름의 수분 투과율이 증가하고 또 클레이 함량이 증가할 수록 더 높아지는 것을 알 수 있다. 즉 수분투과율이 증가했다는 것은 이들 복합필름 자체의 친수성이 증가됨을 뜻하며 순수 폴리프로필렌 공중합체에 비하 1중량%의 클레이가 첨가되었을 경우 초임계유체를 이용한 발포체의 경우 40%이상 증가하는 것을 알 수 있다. 완전 분산된 클레이 함유 초임계 발포체의 재압축 필름의 경우 보다 친수성이 증가된 나노복합체를 제조할 수 있게 된다.
도1은 제조된 발포체의 주사전자현미경사진이다. (첫째줄) 아임계 상태(135oC,8.5MPa)의 유체를 이용한 발포 (순수 폴리프로필렌 공중합체, 0.2중량%의 클레이 함유 복합체, 1중량%의 클레이 함유 복합체) (둘째줄) 초임계상태(130oC,7MPa)의 유체를 이용한 발포 (순수 폴리프로필렌 공중합체, 0.2중량%의 클레이 함유 복합체, 1중량%의 클레이 함유 복합체) (셋째줄) 초임계상태(125oC,8.5MPa)의 유체를 이용한 발포 (순수 폴리프로필렌 공중합체, 0.2중량%의 클레이 함유 복합체, 1중량%의 클레이 함유 복합체)
도2는 소각 X선 산란스펙트럼이다. (a) 클레이 (특성피크는 2θ가 약 3.70에서 나타난다.) (b) 무수말레인산과 혼합하여 층간분리가 일어난 혼합체 (c) 1중량%의 클레이를 함유하는 아임계상태(135oC,7MPa)에서 발포된 혼합체 (d) 1중량%의 클레이를 함유하는 초임계상태(125oC,8.5MPa)에서 발포된 혼합체 (e) (d)의 발포체를 폴리프로필렌 공중합체와 이축압출기에서 혼합후 압출된 압출체
도3은 클레이-폴리프로필렌 공중합체의 발포기구 모식도이다.
도4는 클레이-폴리프로필렌 공중합체의 나노복합발포체의 투과전자현미경 사진이다. (a) 클레이 (특성피크는 2θ가 약 3.70에서 나타난다.) (b) 무수말레인산과 혼합하여 부분 층간분리가 일어난 혼합체 (c) 1중량%의 클레이를 함유하는 아임계상태(135oC,7MPa)에서 발포된 혼합체 (d) 1중량%의 클레이를 함유하는 초임계상태(125oC,8.5MPa)에서 발포된 혼합체 (e) (d)의 발포체를 폴리프로필렌 공중합체와 이축압출기에서 혼합후 압출된 압출체
도5는 클레이와 혼합된 폴리프로필렌 공중합체의 수분투과율그래프이다. (1) 폴리프로필렌 공중합체 (2) 폴리프로필렌 공중합체-클레이 혼합체 (상용화제 포함 비발포체) (3) 폴리프로필렌 공중합체-클레이 0.2중량% 혼합체 (상용화제 비포함) (4) 폴리프로필렌 공중합체-클레이 0.2중량% 발포체
실시예 1.
상용화제인 무수말레인산이 첨가된 폴리프로필렌과 클레이 (몬모릴로나이트 20A)를 중량비로 1~3:1 (바람직하게는 2:1)의 비로 섞어 내부교반기에서 200oC 에서 10분간 혼합하여 혼합체를 만든다. 이 혼합체를 폴리프로필렌 공중합체 (폴리프로필렌-에틸렌 부타디엔 3중 공중합체)와 함께 전체 혼합체에서 클레이가 차지하는 함량분율에 따라 적절한 분율이 되도록 적정 무게비로 섞은 후 이축 또는 일축 압출기에서 폴리프로필렌 가공온도 (200~220oC)에서 압출하고 절단하여 입자를 만든다. 제조된 입자를 반응기 내에 넣고 여기에 고온고압 (초임계 상태)의 유체를 주입한다. 일정시간 후에 배출구를 개방하면 급격한 압력감소가 일어나면서 입자내에 흡수되어 있던 유체가 팽창하여 발포체를 이루며 이때 고분자와 클레이 입자 표면 사이에 흡착되어 있던 유체가 팽창하게 되면서 클레이의 박리를 야기하여 클레이가 완전 박리되어 고분자 발포체 내에 균일하게 분산되게 된다. 이들의 분산상태를 주사전자 현미경, 투과전자현미경 및 소각X선 산란 장치를 이용하여 측정하였다.
실시예 2.
실시예 1의 혼합시료를 발포시킬 때 이산화탄소 유체를 아임계상태에서 반응기 내로 주입한 후 배출구를 개방하여 급격한 압력감소가 일어나면서 입자내에 흡수되어 있던 유체가 팽창하여 발포체를 이루게 되며 실시예 1과 동일한 메카니즘에 의해 클레이 입자가 분산되게 된다. 실시예 1과 동일하게 주사전자 현미경, 투과전자현미경 및 소각X선 산란 장치를 이용하여 측정하였다.
실시예 3.
실시예 1에서 제조된 발포체를 폴리프로필렌 수지와 1:10의 비로 섞은후 압출기내에서 폴리프로필렌 압출조건과 동일한 조건으로 압출하고 잘라서 프로필렌 복합체를 제조하였다.

Claims (8)

  1. 유기 또는 무기 결정성 및 비결정성 고분자내에 30중량% (바람직하게는 10중량%, 더 바람직하게는 5중량% 이하의) 친수성 충진제 (증상충진제인 클레이,탈크(운모), 그라펜 및 기타 친수처리되었거나 친수성을 띄는 탄소나노튜브, 칼슘카보네이트, 풀러렌 등)를 내부혼합기 나 압출기 등을 통하여 일차 혼합한 후 이 복합체를 작은 입자로 만들고 이 입자들을 가압반응기 내에넣고 여기에 충분한 압력과 고온상태 (초임계 상태 또는 아임계상태)의 유체를 함침시킨 후 반응기의 압력을 순식간에 방출 시킴으로써 충진 입자와 고분자 사이에 흡착 또는 용해되어 있던 유체가 급격히 팽창하게 되어 충진제 입자들을 분산시킴으로써 친수성의 충진제가 고분자 모체수지내에 균일하게 분산되어 전체 친수성이 증가된 유-무기 복합체를 제조하는 방법 및 그 복합체
  2. 청구항 1에서 고분자 모체수지와 충진제가 서로 잘 섞이도록 5중량% 이하 (바람직하게는 1중량% 이하)의 고분자와 친수성 충진제간의 상용화제를 함유하는 고분자 복합체
  3. 청구항 1의 충진제가 친수성인 판상형태의 입자들이 응집되어 있는 것 (클레이 또는 그라파이트, 다층그라펜, 친수성 탈크(운모))을 특징으로하는 고분자복합체 제조공정 및 그 복합체
  4. 청구항 1의 충진제가 이온처리된 입자들로 이루어진 것을 특징으로하는 고분자복합체
  5. 청구항 1의 충진제가 친수성을 띄는 나노스멕타이트 클레이 (몬모릴로나이트, 벤토나이트, 카오리나이트, 사포나이트, 헥토라이트, 베이델라이트, 할로사이트, 버미큘라이트, 마가다이트, 석코나이트, 볼콘스코이트 및 케냐라이트 등) 또는 이들의
    혼합물로 이루어 진 나노복합체 및 그 제조 방법
  6. 청구항 3의 상용화제가 친유기 계면활성제, 지방족 아민, 지르코늄 산화물, 실란, 도데실트리메틸암모늄, 아민페닐벤젠, 알킬암모늄염, 알킬인산염 그리고 이들의 혼합체로 이루어진 것을 특징으로 하는 고분자복합체 및 생성된 고분자 발포체
  7. 청구항 1 또는 청구항 6의 고분자복합체를 재 가공하여 얻어진 친수성 나노복합필름 또는 그 성형품
  8. 청구항 1 또는 청구항 6 또는 청구항 12의 분산된 친수성 충진제가 나노크기차원(두께)를 갖는 것을 특징으로하는 나노복합 발포체 및 그 나노복합체 성형품.



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