1,2-PBD/MWNT 나노복합체의 열적·기계적 물성 및 결정화 거동

Abstract

다중벽카본나노튜브(MWNT)와 말레이미드기를 갖는 POSS(polyhedral oligomeric silsesquioxane)나노입자를 클로로포름에서 초음파 가진으로 혼합하여 표면에 POSS 나노입자가 결합된 MWNT를 제조하였다. POSS 나노입자의 결합에 의한 CNT표면특성변화는 XPS에 의한 원소분석 및 라만분석분광법으로 확인할 수 있었으며, POSS 나노입자로 개질된 CNT는 클로로포름, THF 및 아세톤 등의 유기용매에서 수개월동안 분산안정성을 유지하였다. 이렇게 유기용매 상에 분산된 POSS로 개질된 CNT를 TEM으로 관찰한 결과 CNT 나노튜브들이 완전히 박리된 형태임을 알 수 있었다. POSS 나노입자가 결합된 MWNT를 열가소성탄성체인 syndiotactic 1, 2-polybutadiene(1,2-PBD)과 용액블렌딩하여 CNT 함량이 0.1, 0.3, 0.5wt%인 1,2-PBD/MWNT 나노복합체를 제조하였다. 제조된 나노복합체에서 POSS로 개질한 MWNT는 1,2-PBD 매트릭스에 완전히 박리된 형태로 분산되었음을 TEM으로 확인하였으며, 인장시험, 동적점탄성시험 결과 소량(0.5wt%)의 CNT 첨가에 의해 1,2-PBD의 고유특성인 고무탄성을 감소시키지 않으면서 매트릭스 고분자 대비 탄성계수는 29%, 인장강도는 37%, 상온에서 저장탄성율은 36% 증가시킬 수 있음을 알 수 있었다. 용융상태로부터 비등온냉각과정에서의 결정화 거동을 DSC를 이용한 Avrami 분석법과 Ozawa 분석법으로 분석한 결과 MWNT 입자가 기핵제 역할을 함으로 1,2-PBD 매트릭스 수지의 결정화속도가 증가되고, 결정화에 필요한 활성화 에너지 또한 증가되었으나, CNT에 의한 결정화메커니즘의 변화는 수반되지 않음을 알 수 있었다.