| 초록 |
고분자/실리케이트의 나노복합체 (polymer layered silicate nanocomposite)에 대한 연구는 일본 Toyota Motor 중앙연구소에서 나일론/실리케이트 나노복합체를 처음으로 상용화함에 따라 본격화되었다. 탄소 섬유나 유리 섬유와 같은 기존의 충진제보다 적은 양(~5%)을 사용하면서도 우수한 인장 강도, 인장 모듈러스, 치수 안정성, 기체 투과능 감소, 열적 안정성 및 자기 소화기능 등 많은 장점이 보고되었다. 이러한 장점 때문에 많은 고분자/층상 실리케이트 나노복합체의 제조에 관한 연구가 활발히 진행중이다. 고분자/층상 실리케이트 나노복합체를 성공적으로 제조하기 위해서는 고분자가 층상 실리케이트내에 적절하게 삽입되어야만 한다. 층상 실리케이트는 강한 극성을 가지므로, 극성을 가지지 않는 고분자와는 상용성이 거의 없다. 따라서, 고분자와의 상용성을 위하여 양이온 교환 반응을 통해 실리케이트 층간에 유기화제를 미리 삽입한 후, 고분자를 층간에 성공적으로 삽입하는 연구가 많이 이루어졌다. 그러나, poly(ethylene oxide)와 같은 극성 고분자는 층상 실리케이크를 변성 시키지 않고서도 직접 삽입법에 의해 나노 복합체의 제조가 가능하다. 일반적으로 고분자/실리케이트의 나노복합체 제조에 있어서 선형구조를 가지는 고분자가 주로 사용되어 왔다. 3차원적 망상구조를 가지는 열경화성수지는 나노복합체의 제조가 불가능한 것으로 여겨졌으나, 최근 epoxy수지를 이용한 박리형(exfoliated) 나노복합체의 제조가 보고 되었다.페놀수지는 반응조건에 따라 1단계 경화메카니즘을 가지는 레졸형 페놀수지와 경화제를 사용해서 경화시키는 2단계 경화메카니즘을 가지는 노볼락형 페놀수지로 나뉠 수 있다. 레졸형 페놀수지는 다른 고분자와는 달리 선형구조가 아닌 3차원 구조여서 약 1nm 정도의 실리케이트 층간에 삽입되는 것이 쉽지 않았다. 그러나, 노볼락형 페놀수지는 레졸형 페놀수지와는 달리 경화제를 넣지 않을 경우에는 열가소성 성질을 가지고, 선형으로 만들 수 있어서 최근에 이런 구조의 수지를 이용하여 층상 실리케이트층간에 성공적으로 페놀수지를 삽입시키는 연구가 보고 되었다. 본 연구에서는 3차원 구조이지만 극성을 가지면서 분자량이 작아 실리케이트 층간에 삽입이 보다 용이한 저분자량 레졸형 페놀수지를 층상 실리케이트와 혼합한 후 나노복합체를 제조하였으며, 나노복합체의 특성을 살펴보았다. |
