다양한 구조의 방향족 아민으로 개질된 친유기성 MMT의 제조와 이를 이용한 폴리이미드 나노복합필름의 특성

한승산; 최길영; 임승순; 김용석; Seung San Han; Kil-Yeong Choi; Seung Soon Im; Yong Seok Kim

Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.17, No.2, 177-182, April, 2006

Preparation of Organophilic MMT Modified with Various Aromatic Amines and Characterization of Polyimide Nanocomposite Films

한승산, 최길영 ¹, 임승순 , 김용석 ^{1, †}

한양대학교 섬유고분자공학과
¹한국화학연구원 고분자나노소재연구팀

Seung San Han, Kil-Yeong Choi¹, Seung Soon Im , and Yong Seok Kim^{1, †}

Department of Fiber and Polymer Engineering, Hanyang University, Seoul 133-791, Korea
¹Polymeric Nanomaterials Laboratory, Korea Research Institute of Chemical Technology, Daejeon 305-600, Korea

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초록

본 연구는 층상 실리케이트의 한 종류인 MMT (Montmorillonite) 표면의 금속이온을 이온 교환반응에 의해 다양한 구조를 가지고 있는 방향족 암모늄염으로 치환함으로써 내열성이 우수한 친유기성 MMT의 제조 및 이를 이용한 폴리이미드(polyimide) 나노복합재의 특성에 관한 것이다. 도입된 개질제의 구조는 내열성 및 반응성을 고려하여 아민기 및 서로 다른 종류의 알킬기가 도입된 방향족 아민을 설계하였으며, 이를 효과적으로 합성하였다. 합성된 개질제와 MMT와의 이온교환반응을 통하여 표면이 유기화된 친유기성 MMT를 제조하였다. 합성된 친유기성 MMT의 XRD 분석으로부터 층간 거리가 최대 3.3 Å증가된 것을 확인할 수 있었으며, 초기 열분해 온도는 275℃로서 우수한 내열성을 나타내었다. 폴리아믹산과 제조된 친유기성 MMT와의 복합화를 통하여 폴리아믹산 나노복합용액을 제조하였으며, 이를 탈수 고리화하여 폴리이미드/친유기성 MMT 나노복합필름을 제조하였다. WAXD를 통하여 친유기성 MMT의 분산도를 파악하였으며 또한 친유기성 MMT의 함량에 따른 폴리이미드 나노복합필름의 기계적 특성 변화를 연구하였다.

In this work, we have prepared organophilic MMT having thermal stability by ion exchange reaction of various aromatic ammonium salts with MMT containing sodium ion. The organic modifiers having alkyl side chains and amine functional group were successfully synthesized by effectively introducing the surfaces of MMT via ion exchange reaction to form organophilic MMTs with a view to improve the reactivity and thermal stability. The WAXD patterns of organophilic MMT showed the more increased gallery spacing by 3.3 Å than that of the pristine MMT and also the onset of initial decomposition of organophilic MMT was 275℃ as determined by a thermogravimetric analysis. The polyimide (PI) nanocomposite films based on poly(amic acid) and organophilic MMT were prepared by a solution blending followed by cyclodehydration reaction. We have investigated the dispersity of organophilic MMTs in PI matrix by using WAXD and the effect of the organophilic MMT content on the mechanical properties of PI nanocomposite films was studied.

Keywords:layered silicate;organophilic MMT;polyimide (PI);nanocomposite

[References]