분산중합을 이용한 PMMA/NA-MMT 나노 복합체의 제조와 물성

Abstract

고분자의 열적, 기계적 물성을 향상시키기 위해 Montmorillonite(MMT)를 이용한 나노복합체의 제조방법에 관한 연구가 활발이 이루어지고 있다. MMT는 매우 친수성이어 상대적으로 소수성인 고분자사슬이 MMT의 층간으로 효과적인 삽입이 이루어지도록 하기 위해서는 MMT 층간의 금속양이온을 유기암모늄으로 치환하여 사용하는 것이 일반적이다. 최근에는 적절한 surfactant를 이용한 유화중합법에 의해 MMT를 유기화처리하지 않고도 나노복합재 제조가 가능하다고 보고되고 있다. 본 연구에서는 분산중합법을 이용하여 유기화처리하지 않은 Na-MMT를 PMMA에 박리분산시킬 수 있는지를 검토하고자 하였다. 이러한 분산중합을 위한 분산매로는 methanol/H2O 혼합용액을 이용하였고, 분산안정제로써 poly(vinyl pyrrolidone)을 또 중합개시제로써 AIBN을 각각 이용하였다. MMT의 박리정도는 XRD와 TEM을 이용하여 조사하였으며, 동적모듈러스의 변화와 열적안정성의 변화를 각각 DMA와 TGA를 이용하여 확인하였다. 분석 결과, MMT에 고분자수지가 효과적으로 삽입되어 MMT가 나노수준으로 분산되었음을 확인하였으며, Na-MMT의 첨가량이 5 wt %일 때, 상온에서의 storage modulus가 약 2배정도 증가하였으며, 5 % 중량감소가 일어나는 온도가 40℃이상 증가하였음을 확인할 수 있었다.