Preparation of HDPE/Nylon 11, 12 Blends and Its Barrier Properties

Abstract

본 논문은 범용 폴리올레핀계 수지인 HDPE의 가스 및 수증기 차단성을 증대시키고자 HDPE와 폴리아미드계 저융점 nylon 11 또는 nylon 12를 블렌드하여 보틀형태의 성형품으로 제조하였다. 또한 HDPE와 nylon 11 또는 nylon 12의 상용성을 증대시키기 위해 열중합법과 감마선 조사를 통해 상용화제를 제조하였다. 제조된 상용화제의 FT-IR과 원소분석을 통해 공중합율을 확인한 결과 열중합으로 제조한 상용화제에 있어서 maleic ahhydride의 함량 증가에 따라 높은 공중합율을 나타냈으며, 반면에 25~100KGy 사이의 감마선 조사량은 공중합율에 영향을 주지 않음을 확인하였다. 블렌드 보틀의 열적 특성을 DSC를 통해 확인한 결과, HDPE에 비해 용융온도가 4~6℃ 상승하는 것을 확인할 수 있었다. SEM을 통해 블렌드 보틀의 표면형태를 확인한 결과 상용화제로 EPDM을 사용한 블렌드 보틀의 외/내부 표면이 상용화제로 maleic anhydride를 공중합한 HDPE를 사용한 블렌드 보틀보다 더 거칠은 표면형태를 확인할 수 있었다. 이 결과를 통해 HDPE와 nylon 11 또는 nylon 12를 블렌드함에 있어서 maleic anhydride를 공중합한 HDPE가 상용화제로 보다 효과적임을 확인하였다. 또한 인장강도에 있어서는 상용화제의 공중합율이 높을수록 nylon 11 또는 nylon 12와의 블렌드에 있어서 성능을 개선시킴을 확인하였다. 산소와 이산화탄소의 차단성에 있어서는 maleic anhydride를 공중합한 HDPE를 상용화제로 사용한 블렌드가 EPDM을 사용한 블렌드에 비해 차단성능이 뛰어남을 확인하였다. 수증기 차단성에 있어서는 HDPE / nylon 11 블렌드가 HDPE / nylon 12 블렌드에 비해 효과적임을 확인할 수 있었다.; To improve the gas barrier property of HDPE, the high gas barrier resins such as nylon 11 and 12 were blended with HDPE. In this study, to improve the compatibility between the HDPE and nylon 11 and 12, the compatibilizer was prepared by melt free radical grafting and gamma-irradiation grating and the gas and water vapor permeabilities of blended resin were measured after preparing bottles. The graft of the maleic anhydride and acrylic acid on HDPE were confirmed using FT-IR spectra and elemental analysis. In the melt free radical grafting, higher composition of maleic anhydride give the higher grafting ratio. However, irradiation dose of gamma-ray had no effect on grafting ratio. Thermo-oxidative degradation behavior of the compatibilizer sustained the similar thermal stability after grafting. In the blend of HDPE and nylon 11 and 12, the melting temperature increased about 4~6 ℃ in comparison with pure HDPE. In the morphologies of the bottle, blend samples containing ethylene propylene diene rubber (EPDM) as a compatibilizer showed the rougher outer/inner surfaces morphology in comparison with blend samples with maleic anhydride, indicating that maleic anhydride grafted HDPE compatibilizer was more effective than EPDM. The tensile strength increased with the graft ratio of compatibilizer in blends containing nylon 11 and 12. In addition, the tensile strength of blend containing the nylon 12 was superior to the blend with nylon 11. In the gas permeability of bottles, O₂ and CO₂ permeability of bottle containing EPDM showed higher permeability in comparison with bottle containing maleic anhydride grafted HDPE. Water vapor barrier property of HPDE/nylon 11 blends was more effective than that of HDPE/nylon 12 blends.