KR100431438B1 - 전이금속 착화합물의 형성을 이용한 유기점토 조성물 및그 제조방법 - Google Patents

전이금속 착화합물의 형성을 이용한 유기점토 조성물 및그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전이금속 착화합물의 형성을 이용한 유기점토 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 층상 점토 광물의 층 사이에 존재하는 양이온을 전이금속 이온으로 치환한 후, 층간에 전이금속과 배위결합을 형성할 수 있는 작용기를 지니는 유기분자들을 삽입시켜 전이금속과의 착화합물을 형성하여 종래 유기점토보다 더 큰 층간거리를 가지고 더 큰 열안정성을 나타내어 높은 용융점이나 유리전이온도를 가지는 고분자의 점토 복합체 제조에 유용하게 사용될 수 있는 유기점토 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

전이금속 착화합물의 형성을 이용한 유기점토 조성물 및 그 제조방법{A ORGANOCLAY COMPOSITION USING FORMATION OF TRANSITION METAL COMPLEXES AND METHODS FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 전이금속 착화합물의 형성을 이용한 유기점토 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 전이금속과 유기분자간의 착화합물 형성을 이용하여 제조된 유기점토 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
예로부터 점토 광물들은 다양한 용도의 흡수제와 페인트 도료, 화장품, 및 의약품의 점성 조절제로 사용되고 있다. 특히, 최근에 와서는 유기점토를 충전제로 사용한 고분자 점토 복합체가 물리적 성질을 크게 향상시킨다는 사실이 알려지면서 이에 적합한 유기 점토의 제조를 위한 다양한 방법들이 시도되고 있다(미국특허 제4,810,734호, 제4,889,885호, 제4,894,411호, 제5,385,776호).
상기 발명들에서의 유기점토는 음전하를 지니는 층간에 나트륨, 칼슘, 마그네슘과 같은 무기 양이온을 지니고 있는 스멕타이트(smectite) 광물로부터 제조된다. 상기 스멕타이트 광물은 주로 Al과 Si로 이루어져 있고 층의 두께는 약 10 Å이며, 층사이의 간격은 층의 두께를 포함하여 약 12 내지 14 Å이다. 상기 스멕타이트 광물 각 층의 표면은 친수성을 띠고 무기 양이온에 의해서 서로 강하게 묶여 있기 때문에 소수성의 고분자들을 층간에 삽입하거나 각각의 층들을 박리하여 고분자 내에 분산시키는 것은 매우 어렵다. 따라서, 점토 광물의 고분자와의 친화성을 높여 고분자 내에서의 분산을 용이하게 하기 위해서는 유기화제를 이용한 점토 광물의 표면처리가 필요하다. 상기 유기화제에 의해 점토 광물의 층간과 표면이 처리되는 생산물들을 유기점토 또는 소수성 점토라고 한다.
종래, 유기점토를 제조하기 위한 방법으로는 층간의 무기 양이온들을 소수성의 탄소사슬을 지닌 유기 양이온으로 치환하는 방법이 가장 일반적으로 사용되고 있으며, 상기 유기 양이온은 주로 4차 암모늄 이온이 사용된다. 이때, 암모늄 이온의 치환은 스멕타이트 층간의 표면을 소수성을 띠게 함으로써, 스멕타이트 층들이 쉽게 박리되어 고분자에 분산되게 하는 역할을 한다. 그러나, 상기 방법으로 제조된 유기점토들은 암모늄 이온의 낮은 열안정성으로 인하여 높은 용융점이나 유리전이온도를 가지는 고분자와의 복합체용으로 사용할 수 없는 제약성을 지니고 있을 뿐 아니라, 고분자 복합체 가공시 복합체가 변색되는 문제를 초래하기도 한다. 상기 암모늄 이온 치환에 의한 유기점토의 제조에 관한 기술들은 M. Ogawa 등이 기술한 방법("Preparation of Inorganic-Organic Nanocomposites through Intercalation of Organoammonium Ions into Layered Silicates",Bull. Chem. Soc. Jpn., 1997,70, 2593)에 잘 설명되어 있다.
본 발명은 상기 종래 기술에서의 문제점을 고려하여, 종래 유기점토보다 더 큰 층간거리를 가지고 더 큰 열안정성을 나타내어 높은 용융점이나 유리전이온도를 가지는 고분자의 점토 복합체 제조에 유용하게 사용될 수 있는 유기점토 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 유기점토의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 유기점토의 제조과정의 도해를 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명의 실시예와 종래 비교예의 유기점토 제조과정을 비교하여 나타낸 것이고,
도 3은 비교예에서 제조된 유기점토의 X-선 회절도이고,
도 4는 비교예와 실시예의 열중량 분석결과를 비교한 그래프이고,
도 5는 실시예에서 제조된 유기점토의 X-선 회절도이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여,
소수성 유기점토 조성물에 있어서,
층상 점토 광물의 층 사이에 전이금속 양이온과 소수성 유기화합물과의 착화합물을 포함하는 유기점토 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은
(a) 전이금속 염이 용해되어 있는 물 또는 물과 알코올의 혼합용매에 층상 점토 광물을 분산시켜 점토 광물의 층 사이의 양이온이 전이금속 양이온으로 치환된 점토 광물을 제조하는 단계; 및
(b) 상기 전이금속 양이온이 치환된 점토 광물내에 소수성 유기화합물을 첨가하여 전이금속 양이온과 유기화합물의 착화합물을 형성하는 단계
를 포함하는 유기점토의 제조방법을 제공한다.
이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 이온 치환반응을 통해서 주로 알칼리 금속이나 알칼리 토금속으로 구성되는 스멕타이트 점토의 층간의 양이온들을 전이금속 양이온으로 치환한 후, 전자주개 작용기와 친유성(소수성) 탄소사슬을 동시에 가지는 유기화합물과 반응시켜 착화합물을 형성함으로써, 새로운 형태의 유기점토를 제조하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명에서는 종래 유기점토보다 향상된 성질을 가지는 유기점토를 얻기 위해, 스멕타이트 점토 층간에 위치한 양이온들이 쉽게 치환되는 특성과 전이금속이 유기분자와의 배위결합을 통해서 착화합물을 형성하는 성질을 이용한다.
본 발명에서 제조된 유기점토의 층간에 위치한 전이금속 양이온은 정전기적 인력에 의해서 점토 층의 표면에 달라붙어 있으며, 배위 결합을 통해 층간에 삽입되는 소수성 유기화합물의 분자들과 결합하여 착화합물을 형성한다.
이때, 소수성 유기화합물의 전자주개 작용기는 층간의 전이금속과의 배위결합을 통해서 유기분자들을 층간에 고정시키는 역할을 하며, 소수성 탄소사슬은 층간의 간격을 크게 증가시키고 점토 층 표면의 성질을 소수적으로 만드는 역할을 한다. 이러한 본 발명의 유기점토의 제조 과정의 도해는 도 1과 같다.
본 발명에 의해서 제조된 유기점토는 종래 암모늄 양이온 치환방법에 의해제조된 동일한 유기 함량을 가지는 유기점토와 비교하여 더 큰 층간 간격을 보인다. 이는 종래 방법으로 제조된 유기 점토 내에서는 암모늄 이온의 탄소 사슬들이 최밀 충진을 하기 위한 사슬형태를 가지고 있지만, 본 발명의 유기점토 내에 존재하는 유기분자들은 전이금속과의 결합을 위한 분자구조의 제한으로 인해 탄소 사슬들이 최밀 충진을 하지 못하기 때문이다. 이러한 층간 간격의 확대는 고분자 분자들의 층간 삽입을 더욱 용이하게 한다.
또한, 본 발명의 유기점토는 종래 방법으로 제조되는 유기점토에 비해 더 높은 온도에서 분해되기 시작하므로 높은 용융점이나 유리전이온도를 가지는 고분자와의 복합체 제조 및 가공에 유용하다. 본 발명에서 유기점토의 열안정성의 향상은 암모늄 이온의 열안정성 보다 우세한 전이금속 착화합물의 열안정성에 기인할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 원료물질은 천연 또는 합성의 층상 점토 광물이 사용될 수 있다. 특히, 천연 점토광물과 합성 점토광물이 2:1의 형태를 갖는 점토광물로서 양이온 치환 능력이 50 ∼ 120 meq/100g 인 스멕타이트(smectite) 광물을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 상기 스멕타이트 광물의 구체적 예는 몬트모릴로나이트(montmorillonite), 벤토나이트(bentonite), 헥토라이트(hectorite), 불화헥토라이트(fluorohectorite), 사포나이트(saponite), 베이델라이트(beidelite), 논트로나이트(nontronite), 스티븐사이트(stevensite), 버미큘라이트(vermiculite), 볼콘스코이트(volkonskoite), 마가다이트(magadite), 케냐라이트(kenyalite) 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 상기 스멕타이트광물은 층을 이루는 구성원소인 알루미늄(Al)이나 규소(Si)가 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 또는 철(Fe)과 같은 원소로 이질동상 치환됨으로써 격자층에 음전하를 띠게 되며, 이를 상쇄하기 위하여 층간에 양이온을 지닌다. 일반적으로 스멕타이트 점토들은 물이나 알코올에 의해 층간이 크게 팽창하며 층간에 존재하는 양이온들은 물이나 알모올에 녹아있는 다른 양이온으로 쉽게 치환된다.
본 발명에서 사용하는 전이금속 염은 1주기, 2주기, 3주기, 또는 4주기 전이금속의 양이온 중 1 종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 전이금속의 양이온이 1주기 전이금속 또는 2주기 전이금속의 1가, 2가, 3가, 또는 4가의 양이온으로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 것으로, 물, 알코올 또는 이들의 혼합용매에 쉽게 용해되는 것이 더욱 바람직하다. 상기 1주기 전이금속은 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu 및 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 사용한다. 상기 2주기 전이금속은 Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag 및 Cd으로 이루어진 군으로부터 선택되는 사용한다.
본 발명에서 전이금속 양이온들은 유기분자들과의 배위결합을 통해서 다양한 형태와 배위수를 가지는 착화합물을 형성한다. 착화합물을 형성하는 유기분자들은 일반적으로 전이금속 양이온에 전자를 제공할 수 있는 극성의 전자주개 작용기를 가진다.
본 발명은 전이금속 양이온이 층간에 삽입되어 있는 점토 광물을 액상의 유기물이나 유기분자가 녹아 있는 용액으로 처리하여 층간에 착화합물이 형성되도록 유도한다. 본 발명에서 사용하는 소수성 유기화합물은 고립 전자쌍을 가지는 질소, 산소, 황, 인, 또는 비소를 포함하는 1 종 이상의 전자주개 작용기와 탄소수 5 내지 30의 탄소사슬을 1 종 이상 포함하는 소수성 사슬을 포함한다.
상기 유기화합물 내의 전자주개 작용기는 점토 층간에 위치하고 있는 전이금속과 배위결합을 형성하여 유기분자를 점토 층간에 고정되도록 하는 역할을 하며, 수소성 탄소사슬은 점토 층 표면의 소수성을 증가시키는 역할을 한다. 이러한 전자주개 작용기로는 아민, 카르보닐, 알코올, 에스테르, 산, 포스핀, 아르신(arsine), 시아나이드(cyanide), 이소시아나이드(isocyanide), 술폰 및 이들의 유도체나 또는 질소, 산소, 인, 또는 황을 포함하는 헤테로 사이클 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택하는 것이 바람직하며, 특히 지방족 아민, 방향족 아민, 포스핀, 아르신 및 이들의 유도체로부터 이루어진 군으로부터 선택하여 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에서 유기점토 층간에 형성되는 착화합물의 배위수는 얻어진 유기 점토 내의 전이금속의 함량과 유기물의 함량으로부터 유추할 수 있으며, 사용된 전이금속과 유기분자의 종류뿐만 아니라 처리한 유기분자의 양 및 반응 시간에 따라서 1에서 6까지 다양하게 얻을 수 있다. 종래 암모늄 치환방법에 의해서 유기점토를 제조할 경우 점토의 양이온 치환 능력보다 적은 양의 암모늄 이온을 치환하여 모든 양이온이 암모늄 이온으로 치환된 층간과 전혀 치환되지 않은 층간이 동시에 존재하기 때문에 양이온이 부분적으로 치환된 균일한 층간들을 가지는 유기점토를 제조할 수 없었다. 이와 달리, 본 발명은 점토내의 모든 층간이 같은 양의 유기 분자로 균일하게 처리되어진 유기점토를 얻을 수 있으며 반응을 시작하는 용액내의 유기 분자의 양과 반응시간을 변화시킴으로써, 층간의 유기 함량을 쉽게 조절할 수 있는 특징을 가지고 있다.
상기 유기점토의 층간 간격은 X-선 회절 실험을 통해 측정할 수 있다. X-선 회절분석에 의하면, 본 발명에 따른 유기 점토는 종래 암모늄 양이온 치환 방법에 의해 제조된 동일한 유기함량을 가지는 유기점토와 비교하여 5 Å에서 15 Å의 더 큰 층간 간격을 보인다. 이는 본 발명에 의해 제조된 유기점토가 종래 방법으로 제조된 유기점토보다 층간에 빈 공간을 더 많이 갖는 것을 의미하며, 따라서 고분자 분자들의 점토 층간에의 삽입을 더 용이하게 한다.
또한, 종래 유기점토 층간의 암모늄 이온들은 180 ∼ 200 ℃에서 열분해되기 때문에 이보다 높은 온도에서 고분자와 가공할 경우 유기점토가 친유성을 잃게되어 고분자 내에서의 분산이 어려워질 뿐만 아니라 열분해에 의해서 생성되는 저분자량의 유기 물질들이 고분자 내에 잔존함으로써 고분자 복합체가 착색되고 물리적 성질이 저하되는 결과를 초래하였다. 이에 반해, 본 발명에서 제조되는 유기점토는 종래 유기점토의 열분해 시작 온도보다 50 ∼ 100 ℃ 정도 높은 250 ∼ 300 ℃에서 분해되기 시작하며 따라서 높은 용융점이나 유리분해온도를 가지는 고분자와의 복합체 제조에 유리하다.
이러한 본 발명의 유기점토 제조방법을 설명하면 하기와 같다.
본 발명에서 과량의 전이금속 염이 녹아 있는 물 또는 물과 알코올의 혼합용액에 스멕타이트 광물을 분산시킨 후 다시 고형체를 분리함으로써, 점토 광물 층간에 존재하는 양이온을 전이금속 양이온으로 치환한다.
따라서, 본 발명은 전이금속 염을 물 또는 물과 알코올의 혼합용매에 용해시킨 후 점토 광물(바람직하게는 스멕타이트 광물)을 분산시켜 현탁액을 만들고 상온에서 1 ∼ 20 시간 동안 교반한다. 이때, 상기 전이금속 염의 사용량은 반응하고자 하는 점토 광물의 양이온 치환 능력에 대하여 4 내지 20배의 몰당량 만큼 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 현탁액을 원심분리하거나 여과하여 고형물을 얻은 후 물이나 알코올로 씻고 동결 건조하거나 공기 중에서 건조하여 전이금속이 층간에 삽입되어진 점토 광물을 제조한다.
그런 다음, 상기 전이금속 양이온이 층간에 삽입되어 있는 점토광물내에 소수성 유기화합물을 첨가하여 3시간 내지 4일 동안 교반한다. 그리고, 현탁액을 원심분리하거나 여과하여 고형물을 얻은 후 물이나 알코올로 씻고 동결 건조하거나 공기 중에서 건조하여 유기점토를 제조할 수 있다. 이때, 상기 소수성 유기화합물은 반응하고자 하는 점토광물내의 전이금속에 대하여 0.1 내지 30배의 몰당량 만큼 사용하고, 이를 알코올 또는 유기용매에 용해시켜 사용하거나 액상의 유기화합물을 그대로 첨가하여 착화합물을 형성시킨다.
이렇게 얻어진 유기점토의 층간거리는 X-선 회절 실험을 통하여 결정하며, 원소분석 및 열중량분석을 통하여 유기 점토내의 유기물 함량과 열분해 시작온도를 결정한다.
본 발명에서 제조된 상기 유기점토는 폴리올레핀계, 폴리아크릴레이트계, 폴리스티렌계, 폴리비닐클로라이드(PVC)계, 폴리에스테르계, 폴리이미드계, 불화플라스틱(fluoroplastic)계, 폴리아미드계, 폴리에테르이미드계, 폴리 아릴렌 에테르(poly arylene ethers)계, 폴리카보네이트계, 및 폴리케톤계 등의 고분자 복합체 제조에 응용할 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 실시예와 비교예의 유기점토 제조방법은 도식화된 도 2를 통하여 더욱 쉽게 비교할 수 있다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들만으로 한정하는 것은 아니다.
[비교예 1]
(디옥타데실디메틸암모늄이 층간에 치환된 몬트모릴로나이트의 제조)
70 ℃의 물과 에탄올의 1:1 혼합물 500 g에 10 g의 염화 디옥타데실디메틸암모늄(Dioctadecyldimethylammonium chloride, [(C18H36NH2)2(CH3)2N]+Cl-)을 용해시킨 후, 10 g의 몬트모릴로나이트(montmorillonite)를 첨가하여 현탁액을 제조하고 8시간 동안 70 ℃에서 교반하였다. 현탁액을 상온으로 식힌 후, 원심분리하여 고형체를 분리하고 분리된 고형체를 다시 500 ㎖의 증류수에 넣어 현탁액을 만들고 다시 원심분리하여 고형체를 얻는 과정을 4번 반복하였다. 얻어진 고형체를 500 ㎖의 끓는 에탄올에 가하여 현탁액을 제조하고 여과한 후 고형체를 얻는 과정을 4번 반복하였다. 이렇게 얻어진 고형체를 500 ㎖의 물로 씻은 후 얼려서 동결건조하였다.
건조된 생성물의 C, H, N 원소분석과 X-선 회절분석을 실시하여 유기물의 함량을 하기 표 1에 나타내었다.
표 1에서 비교예의 유기물의 함량은 40 %이며, X-선 회절 분석을 통하여 확인한 생성물의 층간거리는 23 Å이었다. 열중량분석법(TG, Thermal Gravimetry)를 이용하여 측정한 분해 시작 온도는 약 200 ℃이었다. 상기 비교예의 X-선 회절분석결과는 도 3에 나타내었고, 열중량분석 결과는 도 4에 나타내었다.
[제조예 1]
(Cu2+양이온이 치환된 몬트모릴로나이트의 제조)
5 g의 황산구리(Cuprous sulfate, CuSO4) 400 ㎖의 증류수에 녹여 제조한 0.05 M의 황산구리 수용액에 5 g의 몬트모릴로나이트를 조금씩 첨가하여 현탁액을 만들고, 4시간 동안 상온에서 교반하였다. 현탁액을 원심분리하여 고형체를 얻는 과정을 4번 반복하였다. 이렇게 얻어진 고형체를 얼린 후 동결건조하였다.
ICP 질량분석을 통해 층간 양이온의 98% 이상이 Cu2+양이온으로 치환되었음을 확인하였다. 건조된 생성물의 X-선 회절분석을 통해 알 수 있는 층간거리는 12.5 Å로 반응물과 거의 같음을 알 수 있었다. 생성물의 X-선 회절분석 결과는 도 5에 나타내었다.
[실시예 1]
([Cu(C18H36NH2)4]2+가 층간에 형성된 몬트모릴로나이트의 제조)
60 ℃의 에탄올 500 ㎖에 30 g의 스티아릴아민(steary amine, octadecylamine, C18H36NH2)을 녹이고 상기 제조예 1에서 제조된 Cu2+양이온이 치환된 몬트모릴로나이트를 조금씩 넣어 현탁액을 만든 후 48시간 동안 교반하면서 환류시켰다. 현탁액을 여과하여 고형체를 분리한 후 60 ℃의 에탄올 500 ㎖로 씻었다. 얻어진 고형체를 공기중에서 건조하였다.
건조된 생성물의 C, H, N 원소분석과 X-선 회절분석을 실시하여 유기물의 함량을 하기 표 1에 나타내었다.
표 1에서 실시예의 유기물의 함량은 34 %로 Cu2+당 스티아릴아민 4개의 분자가 배위결합된 [Cu(C18H36NH2)4]2+가 형성되었음을 예상할 수 있다. X-선 회절 분석을 통하여 생성물의 층간 거리는 34 Å으로 반응물에 비해서 크게 증가하였으며 비슷한 유기함량을 가지는 비교예에서 제조된 유기 점토에 비하여 13 Å이 더 큼을 알 수 있다. 열중량 분석법을 이용하여 측정한 분해 시작온도는 약 250 ℃로 같은 조건에서 측정된 비교예의 분해 시작 온도에 비해서 50 ℃ 높은 것을 알 수 있다. 생성물의 X-선 회절 분석 결과는 도 5에 나타내었다.
[제조예 2]
(Zn2+양이온이 치환된 몬트모릴로나이트의 제조)
4.3 g의 초산구리 이수화물(Zinc acetate dihydrate, (CH3CO2)2Znㆍ2H2O)를 400 ㎖의 증류수에 녹여 제조한 0.05 M의 초산구리 수용액에 5 g의 몬트모릴로나이트를 조금씩 첨가하여 현탁액을 만들고, 상기 제조예 1과 같은 과정을 통해 Zn2+양이온이 치환된 몬트모릴로나이트를 제조하였다.
ICP 질량분석을 통해 층간 양이온의 98% 이상이 Zn2+양이온으로 치환되었음을 확인하였다. 건조된 생성물의 X-선 회절분석을 통해 알 수 있는 층간거리는 13.5 Å로 반응물과 거의 같음을 알 수 있다.
[실시예 2]
([Zn(C18H36NH2)4]2+가 층간에 형성된 몬트모릴로나이트의 제조)
상기 실시예 1과 같은 방법으로 실시하되, 상기 제조예의 2의 Zn2+양이온이 치환된 몬트모릴로나이트를 사용하여 [Zn(C18H36NH2)4]2+가 층간에 형성된 몬트모릴로나이트를 제조하였다.
건조된 생성물의 C, H, N 원소분석과 X-선 회절분석을 실시하여 유기물의 함량을 하기 표 1에 나타내었다.
표 1에서 실시예의 유기물의 함량은 41 %로 Zn2+당 스티아릴아민 5개의 분자가 배위결합된 [Zn(C18H36NH2)4]2+가 형성되었음을 예상할 수 있다. X-선 회절 분석을 통하여 생성물의 층간 거리는 37 Å으로 반응물에 비해서 크게 증가하였으며 비슷한 유기함량을 가지는 비교예에서 제조된 유기 점토에 비하여 13 Å이 더 큼을알 수 있다. 열중량 분석법을 이용하여 측정한 분해 시작온도는 약 270 ℃로 같은 조건에서 측정된 비교예의 분해 시작 온도에 비해서 70 ℃ 높은 것을 알 수 있다
구 분 유기 함량 층간 간격 열분해 시작온도
비교예 40 % 23 Å 200 ℃
실시예 1 34 % 34 Å 250 ℃
실시예 2 41 % 37 Å 270 ℃
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서 제조된 유기점토는 층상 점토 광물의 층 사이에 존재하는 양이온을 전이금속 이온으로 치환한 후 전이금속과 배위결합을 형성할 수 있는 작용기를 지니는 유기분자들을 층간에 삽입시켜 층간에서 전이금속과의 착화합물을 형성함으로써, 종래 유기점토보다 더 큰 층간거리를 가지고 더 큰 열안정성을 나타내어 높은 용융점이나 유리전이온도를 가지는 고분자의 점토 복합체 제조에 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 층상 점토 광물의 층 사이에 전이금속 양이온과 소수성 유기화합물과의 착화합물을 포함하며, 4차 암모늄 이온을 포함하지 않고 층간간격이 34 Å 이상이며, 열분해 온도가 250 ∼ 350 ℃인 소수성 유기점토 조성물
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 층상 점토 광물이 80 내지 150 meq/100g의 양이온 치환 능력을 가지는 스멕타이트 광물인 것을 특징으로 하는 유기점토 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전이금속의 양이온이 1주기 전이금속 또는 2주기 전이금속의 1가, 2가, 3가, 또는 4가의 양이온으로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 유기점토 조성물.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 1주기 전이금속이 Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu 및 Zn으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기점토 조성물.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 2주기 전이금속이 Y, Zr, Nb, Mo, Tc, Ru, Rh, Pd, Ag 및 Cd으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 유기점토 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 소수성 유기화합물이 전자주개 작용기 및 1 종 이상의 소수성 탄소사슬을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기점토 조성물.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 전자주개 작용기가 지방족 아민, 방향족 아민, 포스핀, 아르신 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 유기점토 조성물.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 소수성 탄소사슬은 탄소수가 5 내지 30인 것을 특징으로 하는 유기점토 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 착화합물의 배위수가 1 내지 6인 것을 특징으로 하는 유기점토 조성물.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 소수성 유기점토의 유기물 함량이 25 %이상인 것을 특징으로 하는 유기점토 조성물.
  11. (a) 전이금속 염이 용해되어 있는 물 또는 물과 알코올의 혼합용매에 층상 점토 광물을 분산시켜 점토 광물의 층 사이의 양이온이 전이금속 양이온으로 치환된 점토 광물을 제조하는 단계; 및
    (b) 상기 전이금속 양이온이 치환된 점토 광물내에 소수성 유기화합물을 첨가하여 전이금속 양이온과 유기화합물의 착화합물을 형성하는 단계
    를 포함하는 유기점토의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 (a)의 층상 점토 광물은 80 내지 150 meq/100g의 양이온 치환 능력을 가지는 스멕타이트 광물인 것을 특징으로 하는 유기점토의 제조방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 (a)의 전이금속 염은 점토 광물의 양이온 치환 능력에 대하여 4 내지 20배의 몰당량으로 사용하는 것을 특징으로 하는 유기점토의 제조방법.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 (b)의 소수성 유기화합물은 점토광물내의 전이금속에 대하여 0.1 내지 30배의 몰당량으로 사용하는 것을 특징으로 하는 유기점토의 제조방법.
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