Researches on PP/Clay nanocomposite have recently focused on the uniform dispersion of modified clay particles. Because, the uniform dispersion correlates with their mechanical and physical properties.
To study the effect of HMDA on PP nanocomposite, three different types of organic clay were prepared. Cloisite®20A was just simply mixed with HMDA under shearing condition in Brabender mixer. HMDA group was successfully penetrated into silicate layers. As a results, d-spacing of obtained nanocomposites was increased.
Polypropylene/Clay nanocomposites were prepared by compounding with modified PP and amine-treated clay. Nanocomposites were made in two different method. One method is non-equimolar relation between amine content in silicate layers and maleic-anhydride group on modified PP, the other is equimolar relation between them.
From the FT-IR spectra, reaction between amine group and maleic-anhydride group was confirmed. In non-equimolar method, the characteristic peak of maleic-anhydride group was disappeared appearing the new peak of amide and imide linkage. On the other hands, equimolar method shows an appreciable characteristic peak of maleic-anhydride group, amide and imide linkage. It means the reaction was not completed. Because, non-equimolar method has an enough amine content on silicate surface, but equimolar method has a lack of amine on their surface. The effects of organoclays on the properties of the nanocomposites such as the morphology, dynamic mechanical properties, crystal structure and crystallization behavior, glass transition temperature, thermal stability and tensile properties were investigated and analyzed. Whether the reaction between them is completed or not, nanocomposites with amine-treated clays shows an enhanced properties compared to those with non amine-treated clays(Cloisite®20A). From the TEM analysis, nanocomposites with amine-treated clays shows a better dispersibility compared to those in same method with Cloisite®20A.
층상 실리케이트 속으로 헥사 메틸렌 다이아민을 삽입하여 새로운 형태의 유기화 점토를 제조하였으며, 이를 이용하여 폴리프로필렌/점토 나노 복합체를 제조하였다. 나노 복합체의 제조에는 용융삽입법을 이용하였으며, 아민 그룹의 효과를 보기 위하여, 아민 함량이 7wt%[7C], 14wt%[14C]인 점토를 제조하였다. 아민 처리된 점토는 브라벤더 믹서를 이용하여 아민이 용융상태를 유지할 수 있는 온도에서 역학적 하중을 주어 제조하였다. 순수 Cloisite®20A[0C]의 경우도 새로 제조된 점토와 같은 조건을 맞추기 위해 동일한 조건 하에서 역학적 하중을 주었다. 실제적으로 아민이 점토층 안의로 침투 하였는지 알기 위해 XRD를 통하여 확인하였으며, 이를 이용하여 아민이 실제적으로 층안으로 들어갔다는 것을 확인 할 수 있었다. 이렇게 제조된 유기화 점토 중 7wt%[7C]의 경우는 아민 함량과 말레산 무수물을 당량비로 맞추어 복합체를 제조하는데 사용하였으며, 14wt%[14C]의 경우 아민과 말레산 무수물사이에 비(非)당량비로 복합체를 만드는데 사용하였다.
아민이 처리된 점토를 이용하여 변성 폴리프로필렌 내에 존재하는 말레산 무수물에 비해 과량으로 첨가하여 제조한 복합체의 경우 대부분의 층상 실리케이트가 폴리프로필렌 매트릭스 내에서 잘 분산이 되어있는 것을 알 수 있었다. 이는 그 효과가 미약하기는 하지만 당량비로 제조된 복합체의 경우에도 영향력을 주는 것으로 판단된다. 실제적으로 FT-IR 결과로부터 아민이 처리된 점토를 이용할 경우 변성PP내에 존재하던 말레산 무수물들과 아민이 서로 상호반응을 하여 아미드와 이미드 결합을 형성하는 것을 알 수 있었다. 이때 아민이 과량으로 들어간 경우에는 말레산 무수물들과 관련된 특성피크가 완전히 사라지게 되나, 당량으로 넣은 경우에는 일정량의 말레산 무수물 특성피크를 관찰 할 수 있었다. 이는 아민이 과량으로 들어간 경우 표면에 존재하는 자유 아민이 많기 때문에 반응이 완결이 되나, 당량의 경우에는 표면에 존재하는 아민이 적기 때문이다. 아민이 첨가된 점토를 이용 비당량비로 제조한 나노 복합체의 경우 XRD결과로부터 층간 거리가 상당히 넓어진 것을 발견할 수 있었으며, 실제로 TEM 사진의 결과와 일치하는 것을 확인 할 수 있었다. 또한, 당량비로 제조된 나노 복합체의 경우도 그렇지 않은 경우에 비해 층간 거리가 다소 증가하였으며, 점토입자가 보다 더 고르게 분포되어있는 것을 볼 수 있었다. 이러한 분산상의 차이는 물성증가와 큰 관계가 있으며, 실제적으로 아민으로 처리된 점토를 이용하여 만든 나노 복합체의 경우는 그렇지 않은 경우에 비해서 물성향상이 더 크게 일어났다. 이는 층상 실리케이트 내에 도입된 아민 그룹과 변성 폴리프로필렌내에 존재하는 말레산 무수물과의 상호 작용으로 인하여 점토 입자들이 좀 더 잘 분산이 될 수 있었기 때문이다.
