무기나노입자(Clay, POSS)를 함유한 Poly(ether-block-amide)(PEBAX)나노복합체의 열적, 기계적, 유변학적 특성

Abstract

다중블록공중합체인 Poly(ether-b-amide)(PEBAX)에 유기화 클레이인 Closite 30B(C30B) 또는 Trisilanolphenyl-polyhedral oligomeric silsesquioxane(TSP-POSS)를 각각 1, 3, 5 wt% 첨가한 나노복합체를 내부혼합기(internal mixer)를 이용한 용융혼합으로 제조하였으며, 제조된 나노복합체의 미세구조 및 동적기계적 물성, 열적안정성, 내화학성, 가스차단성, 유변학적 특성을 조사하였다. Poly(ether-b-amide)로는 hard segment/soft segment의 함량비가 각각 15/85와 63/37인 Arkema社의 PEBAX2533과 PEBAX6333을 사용하였다. PEBAX2533/클레이 나노복합체의 경우 전형적인 박리형 나노복합체임을 XRD, TEM 분석으로부터 확인하였다. DMA, DSC 분석결과 PEBAX2533 및 PEBAX2533/클레이 나노복합체 모두 하드세그먼트와 소프트세그먼트에 해당하는 유리전이온도가 각각 나타남으로써 상분리구조임을 나타내었다. 이와 같은 복합체에서 클레이 첨가량이 증가함에 따라 PEBAX2533의 고유 특성인 고무탄성을 유지하면서, 저장탄성률(storage modulus), 탄성계수(Young’s modulus), 인장강도(tensile strength) 및 열안정성, 내화학성, 가스차단성이 효과적으로 향상됨을 알 수 있었다. PEBAX/oranoclay 나노복합체의 용융상태의 점탄성거동을 advanced reometric expansion system (ARES)를 이용하여 살펴본 결과, 일반적으로 고분자/클레이 나노복합체에서 관찰되는 것과 같은 solid-like behavior 및 전단묽음 현상이 뚜렷하게 나타남을 관찰할 수 있었다. PEBAX6333/클레이 나노복합체의 경우에도 클레이가 나노수준으로 박리됨을 알 수 있었으며 PEBAX2533/클레이 나노복합체와 같은 유변학적 특성을 나타냈지만 PEBAX2533/클레이에서와 같은 수준의 보강효과는 나타나지 않았다. 한편, PEBAX/POSS 복합체의 경우는 POSS 첨가량이 증가됨에 따라 탄성계수, 인장물성 및 전온도범위에서의 저장탄성율이 매트릭스의 물성대비 감소되었으며, 또한, 용융점도의 저하가 일어남을 관찰할 수 있었다. 이로부터 POSS는 PEBAX에 대해 가소제 역할을 하는 것으로 판단 되었다.