An approach to fabricate mechanically and thermally enhanced high-density polyethylene (HDPE)/boehmite nanocomposite film is explored. Polymeric nanocomposite films comprising HDPE and boehmite nanoparticles are prepared by melt blending and subsequently irradiated with electrons. The surface of the boehmite nanoparticles were treated with silane coupling agent containing alkyl chains so that the surface-treated boehmite is covered with alkyl chains. Accordingly, the surface-treated boehmite nanoparticles are dispersed to a high degree in the HDPE matrix, and are entangled with a polyethylene chain, thereby reinforcing the amorphous region of the composite film. Electron irradiation of surface-treated boehmite/HDPE nanocomposite film causes crosslinking not only at the interface between alkyl chains on the boehmite but also the polyethylene itself. Synergetic effects of silane treatment of boehmite nanoparticles and crosslinking by electron irradiation are discussed along with the enhanced the mechanical and thermal properties.
본 연구에서는 기계적, 열적 물성이 향상된 폴리에틸렌/보헤마이트 나노복합재 필름을 제작하는 접근법에 대해 살펴본다. 고밀도 폴리틸렌과 보헤마이트 나노입자를 포함하는 고분자 나노복합재 필름을 용융 혼련법으로 제조한 후, 전자빔을 조사한다. 보헤마이트 나노입자의 표면을 알킬 사슬을 함유하는 실란 커플링제로 처리하여, 실란 커플링제와 결합된 보헤마이트 나노입자의 표면이 알킬 사슬로 덮이도록 한다. 이로 인해, 폴리에틸렌 매트릭스 내의 표면처리된 보헤마이트 나노입자가 고도로 분산되며, 보헤마이트 나노입자 표면의 알킬 사슬과 폴리에틸렌 사슬의 얽힘이 발생해 복합재 필름의 비정질 영역이 강화된다. 전자빔 조사를 통해, 특히 얽힘이 발생한 부분에서 가교로 인한 공유결합이 형성되어 계면 결합력이 크게 강화되며, 폴리에틸렌 자체에서도 가교가 유발된다. 보헤마이트 나노입자의 실란 처리와 전자빔 조사에 의한 가교로 인한 시너지 효과는 나노복합재 필름 내에 견고한 네트워크 구조를 형성하며, 이로 인한 기계적, 열적 물성의 향상에 대해 논의된다.
