폴리우레탄/clay 나노복합재료의 제조 및 물성에 관한 연구

Abstract

유기화 clay를 polytetramethyleneglycol(PTMG)에 혼합한 후 trifunctional polyisocyanate로 경화시킴으로써 polyurethane(PU)/clay 나노복합재료를 제조할 수 있었다. 제조된 나노복합재료에 있어 clay의 첨가량이 20wt%일 때, 인장강도, 인장탄성율 및 파단신율이 2배 이상 증가되었으며, 필름의 투명성이 유지되는 것을 알 수 있었다. DMTA와 TGA분석결과로부터 이들 나노복합재료의 저장탄성율 및 열적안정성이 증가되었으며, 유리전이온도는 약간 상승하는 것이 관찰되었다. 파단면 분석결과 분산된 clay 입자가 크랙성장을 효과적으로 방해하여 파괴강도를 향상시킬수 있음을 알았다. 한편, PU/clay 나노복합재료 제조에 있어 최대의 강화효과를 얻기 위해서는 clay의 초기층간거리와 층간의 유기화제의 농도가 최적값을 가져야 한다고 판단되었다. Polyurethane/clay nanocomposites were prepared from polytetramethyleneglycol (PTMG), trifunctional polyisocianate and long-chain onium ion exchanged montmorillonite. When clay content is 20wt%, the PU/clay nanocomposite become a transparent film and showed a two-fold increase in tensile strength, modulus and elongation at break compared to the unfilled PU. Also thermal decomposition temperature, dynamic storage modulus was greatly enhanced, and the temperature at which tan δis maximum ws increased in the PU/organoclay nanocomposite. Fracture surface of the PU/clay composite observed by SEM indicated an enhancement of fracture resistance. It was judged that the initial gallery height and modifier content in the silicate layers should have an optimum value for the maximum reinforcement of the composite.