Graphene is a nanofiller with outstanding mechanical, electrical, and gas barrier properties because it is considered a carbon nanofiller which has a two dimensional structure with a one-atom-thick planar sheet of sp2 bonded carbon atoms that are densely packed in a honeycomb crystal lattice. Graphene-based polymer composites have attracted attention among the various applications of graphene because of their extraordinary electrical, mechanical, thermal, and gas barrier properties, which can be achieved using very low graphene loadings. However, the performance of graphene-based polymer composites is limited by the problem of graphene’s low dispersibility in polymer matrices, and particularly in non-polar polymers. This low dispersibility occurs, because graphene tends to aggregate due to its strong $\pi - \pi$ and van der Waals interactions. In this thesis we prepared and characterized poly(propylene)/graphene nanoplatelet (PP)/(GNP) nanocomposites, using PP-grafted thermally reduced graphene oxide (TRGO) as a compatibilizer to enhance mechanical , electrical, gas barrier and melt strength properties. In chapter 2, we optimized the synthesis of the compatibilizers by controlling the temperature of the reduction of graphene oxide. And chapter 3, we synthesized the PP-g-TRGO for compatibilizer of PP/GNP nanocomposites. In chapter 4, we fabricated the PP/PP-g-TRGO/GNP nanocomposites by and characterized the crystallinity and mechanical, electrical, gas barrier and melt strength properties by melt blending method. The crystallinity, mechanical, electrical, gas barrier and melt strength properties of PP/GNP nanocomposites were enhanced by the presence of only 0.1 wt.% PP-g-TRGO compatibilizer.
그래핀은 우수한 기계적/전기적 특성 및 기체투과성을 지닌 나노충진제로 탄소 이중결합을 지니고 있는 벌집 격자 구조의 2차원 구조로 이루어져있다. 그래핀은 이러한 우수한 특성으로 인해 고분자/그래핀 복합체를 포함한 다양한 분야의 적용에 주목 받아 왔다. 그러나, 그래핀의 낮은 분산도로 인해 고분자/그래핀 복합체의 특성 향상은 한계를 지니고 있으며, 특히 비극성 고분자의 경우 그 한계는 더욱 두드러진다. 그래핀의 낮은 분산도는 그래핀 간의 파이파이 상호작용으로 인한 응집으로 인한 것으로 본 연구에서는 폴리프로필렌이 그라프트된 열적 환원된 그래핀을 상용화제로 사용하여 폴리프로필렌/그래핀 나노복합체의 기계적/전기적 특성 및 기체 차단성을 향상시키고자 하였다. 챕터 2에서는 그래핀의 열적 환원, 챕터 3에서는 상용화제로 사용되는 폴리프로필렌이 그라프트된 열적 환원 그래핀의 합성, 챕터 4에서는 상용화제가 첨가된 폴리프로필렌/그래핀 나노복합체의 용융혼합법에 의한 제조 및 특성 변화의 연구를 진행하였다. 이러한 연구를 통해 0.1중량%의 낮은 상용화제 함량에도 높은 결정화도와 우수한 기계적/전기적 특성, 기체 차단 특성 및 용융 장력을 지니는 폴리프로필렌/그래핀 나노복합체의 제조에 성공하였다.
