KR100869590B1 - Polyvinyl chloride nano composite and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 염화비닐수지 나노복합체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 박리된 층상 실리케이트를 염화비닐수지 내에 균일하게 분포하게 함으로써 굴곡강도, 충격강도 및 열 안정성이 우수한 염화비닐수지 나노복합체 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vinyl chloride resin nanocomposite, and more particularly, to a vinyl chloride resin nanocomposite having excellent flexural strength, impact strength and thermal stability by uniformly dispersing the exfoliated layered silicate in the resin. It is about.
염화비닐수지(polyvinyl chloride, PVC)는 소재의 경질형태나 연질형태에 따라 필름, 벽판, 시트, 파이프 등 다양한 용도로 폭넓게 사용되고 있다. 염화비닐수지에 가소제를 가하지 않거나 또는 소량 가하여 성형 가공한 것을 경질 염화비닐수지(rigid polyvinyl chloride resin)라고 하며, 염화비닐수지 100 중량부에 대하여 가소제 30 내지 50 중량부 가한 것을 연질 염화비닐수지(flexible polyvinyl chloride resin)라고 한다. Polyvinyl chloride (PVC) is widely used in various applications such as films, wallboards, sheets, and pipes, depending on the hard or soft form of the material. Molded plasticizer is added to the vinyl chloride resin, or a small amount of plasticizer is called rigid polyvinyl chloride resin, and 30 to 50 parts by weight of the plasticizer is added to 100 parts by weight of the vinyl chloride resin. polyvinyl chloride resin).
이중 경질 PVC의 경우 가격이 저렴하고, 시공이 용이하며 내화학성이 뛰어나 주변의 화학성 물질에 의한 부식이 취약한 환경에서의 배관제 용도로 많이 사용되고 있다. 그러나, 종래의 배수관의 이음관이나 지하횡주 배관의 소재로 쓸 경우, 경질 PVC는 취성(brittleness)이 있는 열가소성 중합체이기 때문에, 높은 압력을 견디지 못한다. In the case of the double PVC, the price is cheap, easy to construct and excellent in chemical resistance has been widely used as a piping agent in an environment that is vulnerable to corrosion by the surrounding chemicals. However, when used as a material for joint pipes of underground drain pipes or underground transverse pipes, rigid PVC is not a brittle thermoplastic polymer, and thus does not withstand high pressure.
이러한 기존 고분자 유기 소재의 한계를 극복할 수 있고 구성 소재간, 그리고 기능간의 시너지 효과 지닐 수 있는 유기-무기 나노복합체는 나노기술과 고분자로 대표되는 유기재료가 결합된 신소재이다. 이러한 유기-무기 나노복합체는 기능성을 담당하는 나노크기의 무기 충진재(filler)를 고분자 매트릭스에 분산시켜 고분자수지가 본래 가지고 있는 물리적 성질을 향상시키거나 기존에 가지지 못하였던 새로운 성질을 부여할 수 있는 것으로 알려져 있다.The organic-inorganic nanocomposites that can overcome the limitations of the existing polymer organic materials and have synergistic effects between constituent materials and functions are new materials in which nanotechnology and organic materials represented by polymers are combined. Such organic-inorganic nanocomposites can disperse nano-sized inorganic fillers in the polymer matrix to improve the physical properties of the polymer resin or to impart new properties that the polymer resin did not have. Known.
일반적으로 수돗물은 상하수도 배관이나 지하배관을 통하여 이동되며, 이들의 배관제 들은 통상적으로 주철관과 PVC관으로 이루어져있다. In general, tap water is moved through water and sewage pipes or underground pipes, and their pipes are usually composed of cast iron pipes and PVC pipes.
주철관의 경우는 기계적 강도가 상당하지만, 오랜 시간이 지나면 부식이 잘되어 내부에 녹이 생길 뿐 아니라 슬러지들이 엉켜있기 때문에 통수율이 떨어진다. 그리고, 녹이 슬게 되면 높은 하중이나 충격이 가해질 경우 쉽게 파손되어 빈번하게 수리나 교체가 요구됨에 따라 비용이 많이 들 수 있다. In the case of cast iron pipes, the mechanical strength is considerable, but after a long time, the corrosion rate is good, not only the rust inside, but also the sludge is entangled, so the water flow rate decreases. And, if the rust is rusted easily when a high load or impact is applied, it may be expensive to require frequent repair or replacement.
최근에는 PVC 소재에 메타크릴레이트-부타디엔-스티렌(MBS)계 등의 개질제 를 혼합하여 굴곡 및 충격강도를 보강하는 소재를 제조하기 시작하였으나, 그 소재들은 성형성 및 내후성 등이 떨어짐을 보였다. In recent years, PVC materials have been started to manufacture materials to reinforce flexural and impact strength by mixing modifiers such as methacrylate-butadiene-styrene (MBS), but these materials show poor moldability and weather resistance.
따라서 MBS계의 보강제를 사용하게 될 경우, 고무계의 낮은 유리전이온도 (glass transition temperature, Tg)의 영향으로 내충격성을 증가시킬 수 있지만, 자외선에 약하고, 압출기 내에서 저항이 커지는 문제점이 발생하는 문제점이 있다.Therefore, when the MBS-based reinforcing agent is used, the impact resistance can be increased by the influence of the low glass transition temperature (Tg) of the rubber system, but it is weak to ultraviolet rays and causes a problem of increasing resistance in the extruder. There is this.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기존의 염화비닐수지 보다 우수한 굴곡강도, 충격강도 및 열 안정성을 갖는 염화비닐수지 나노복합체 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a vinyl chloride resin nanocomposite having a higher flexural strength, impact strength, and thermal stability than a conventional vinyl chloride resin, and a method of manufacturing the same.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에서는 염화비닐수지(polyvilyl chloride, PVC) 및 층상 실리케이트(layered silicate)를 포함하는 염화비닐수지 나노복합체를 제공한다.In order to solve the above technical problem, an aspect of the present invention provides a vinyl chloride resin nanocomposite comprising a polyvinyl chloride (PVC) and layered silicate.
본 발명의 다른 측면에서는 염화비닐수지 및 층상 실리케이트를 준비하는 단계; 및 상기 염화비닐수지와 상기 층상실리케이트를 혼련하는 단계;를 포함하는 염화비닐수지 나노복합체의 제조방법을 제공한다.In another aspect of the present invention, preparing a vinyl chloride resin and a layered silicate; And a step of kneading the vinyl chloride resin and the layered silicate.
상술한 바와 같이 본 발명에 있어서 염화비닐수지 나노복합체는 박리된 층상 실리케이트를 염화비닐수지 내에 균일하게 분포시킴으로써 기존의 경질 염화비닐수 지와 비교하여 보다 우수한 굴곡강도, 충격강도 및 열안정성을 보여 주므로 건축자재로 사용이 가능하고, 특히 기존의 주철배관을 대체할 수 있는 효과가 있다.As described above, in the present invention, the vinyl chloride resin nanocomposite uniformly distributes the exfoliated layered silicate in the vinyl chloride resin, thereby showing better flexural strength, impact strength, and thermal stability as compared with the conventional hard vinyl chloride resin. It can be used as a building material, and in particular, it can replace the existing cast iron pipe.
나노복합체의 특성을 결정하는 무기 충진재(filler)로는 금속 나노입자, 나노 크기의 구형 또는 판상 구조의 적층 형태를 지닌 세라믹 성분, 그리고 플러렌이나 탄소 나노튜브로 대표되는 나노 크기의 신탄소계 재료 등 다양한 물질들이 연구되고 있다.Inorganic fillers that determine the properties of nanocomposites include metal nanoparticles, nano-sized spherical or plate-like stacks of ceramic components, and nano-sized new carbon-based materials represented by fullerenes or carbon nanotubes. Are being studied.
그러나 분자단위로 다양한 화학반응을 하는 유기성분과는 달리 무기 충진재(filler)는 나노 크기에서 안정한 상태로 만들기가 쉽지가 않으며 만드는 공정에 많은 노력이 소요된다.However, unlike organic components that perform various chemical reactions on a molecular basis, inorganic fillers are not easy to make stable at nano size, and a lot of effort is required in the manufacturing process.
나노복합체 제조에는 사용되는 층상 실리케이트의 형태, 이온교환능력, 전하밀도 그리고 실리케이트 층 사이로 침투하는 유기물과의 친화도가 중요한 요인이다. 통상적으로 분자 사이에는 극성분자는 극성 분자와, 그리고 비극성 분자는 비극성 분자와 친화력을 가지는 것으로 알려져 있다. In the preparation of nanocomposites, the shape of the layered silicates used, ion exchange capacity, charge density, and affinity with the organic material penetrating between the silicate layers are important factors. In general, it is known that polar molecules have affinity with polar molecules, and nonpolar molecules have affinity with nonpolar molecules.
고분자에 어느 정도 포함된 극성기는 고분자 사슬이 실리케이트층 사이로 삽입해 들어가는데 도움을 주나 너무 많은 양의 극성기는 오히려 방해가 된다고 알려져 있고 열역학적으로 안정한 상태에서의 박리 구조 획득은 대단히 어려우면서도 많은 비용을 필요로 한다. The polar groups contained in the polymer to some extent help the polymer chain to be inserted between the silicate layers, but too much polar groups are known to be hindered, and obtaining a peeled structure in a thermodynamically stable state is very difficult and expensive. do.
따라서 본 발명은 박리된 층상 실리케이트를 염화비닐수지 내에 균일하게 분 포하게 함으로써 인장강도, 굴곡강도, 충격강도 및 열 안정성 등이 우수한 염화비닐수지 나노복합체를 제공하고 박리된 층상 실리케이트를 염화비닐수지 내에 균일하게 분포하게 하는 것을 가능하게 하는 염화비닐수지 나노복합체의 제조방법을 제공하고자 한 것이다.Accordingly, the present invention provides a vinyl chloride resin nanocomposite having excellent tensile strength, flexural strength, impact strength and thermal stability by uniformly dispersing the peeled layered silicate in the vinyl chloride resin, and the peeled layered silicate in the vinyl chloride resin. It is an object of the present invention to provide a method for preparing a vinyl chloride resin nanocomposite that enables uniform distribution.
본 발명의 일 측면에 따르면, 염화비닐수지 나노복합체는 염화비닐수지 (polyvilyl chloride, PVC) 및 층상 실리케이트(layered silicate);를 포함한다. According to an aspect of the present invention, the vinyl chloride resin nanocomposite includes polyvinyl chloride (PVC) and layered silicate;
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 염화비닐수지 나노복합체는 염화비닐수지 100중량부에 대하여 1 내지 15중량부의 탈크를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the vinyl chloride resin nanocomposite may further include 1 to 15 parts by weight of talc based on 100 parts by weight of vinyl chloride resin.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 본 발명에 의한 염화비닐 수지 나노복합체를 포함하는 배관재를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a piping material comprising the vinyl chloride resin nanocomposite according to the present invention.
이하, 본 발명에 따른 염화비닐수지 나노복합체의 각 성분에 대하여 자세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, each component of the vinyl chloride resin nanocomposite according to the present invention will be described in detail.
(a) 염화비닐수지 (a) vinyl chloride resin
염화비닐수지는 저렴한 가격, 우수한 물리적, 화학적 특성과 캘린더링, 압출, 사출 등에서의 우수한 가공 특성 때문에 건축재에서 생활용품에 이르기까지 폭 넓은 용도로 사용되는 대표적인 범용 플리스틱이다.Vinyl chloride resin is a typical general purpose plastic that is used in a wide range of applications from building materials to household goods because of its low price, excellent physical and chemical properties, and excellent processing properties in calendering, extrusion and injection.
경질 염화비닐수지는 경질 파이프로서 수도배관, 화학공장용 배관, 공업재료, 건축재료인 골판, 타일등에 사용되며, 연질 염화닐수지는 필름이나 시트로 하여 포장용, 보자기, 가방, 신발, 레인코트 등에 사용되고, 필름은 자외선을 잘 투과함으로 농업용 비닐하우스로서 다량 사용된다. 염화비닐 수지를 전선, 케이블의 피복에 사용하면 고무피복보다 우수하다. 즉, 불연성이 우수하며, 내노화성, 내산화성, 내유성, 내화학약품성, 내수성, 내연성 등이 우수하다.Hard vinyl chloride resin is used as a hard pipe for water pipes, chemical plant piping, industrial materials, and corrugated boards and tiles as building materials. Soft vinyl chloride resin is used as a film or sheet for packaging, furnishings, bags, shoes, raincoats, etc. The film is used in large quantities as an agricultural vinyl house because it transmits ultraviolet rays well. When vinyl chloride resin is used to coat wires and cables, it is superior to rubber coating. That is, it is excellent in nonflammability, and excellent in aging resistance, oxidation resistance, oil resistance, chemical resistance, water resistance and flame resistance.
(b) 층상실리케이트(b) layered silicate
층상실리케이트(layered silicate)는 점토광물로서 1g당 평균 800 평방미터의 매우 넓은 표면적을 갖고 대략 두께 1nm, 길이 30nm 내지 1000nm 정도의 매우 얇은 시트가 수십에서 수백장 정도 적층된 구조를 지니고 있다.Layered silicate is a clay mineral with a very large surface area of 800 square meters per gram on average and has a structure of several tens to hundreds of very thin sheets of approximately 1 nm in thickness and 30 nm to 1000 nm in length.
층상 실리케이트의 구조적 특성을 살펴보면, 자연계에는 층상구조를 가지는 무기화합물의 종류가 다양하게 존재하며, 이 중에서 층상 실리케이트(phyllosilicate), 즉 점토(clay) 계열이 다양한 반응성과 공간 확장능력으로 나노복합체 연구의 주된 대상이었다. The structural characteristics of the layered silicates show that there are various kinds of inorganic compounds having a layered structure in nature, and among them, the layered silicates, that is, the clay series, have various reactivity and spatial expansion capabilities. It was the main object.
층상 실리케이트의 기본 구조는 사면체(tetrahedral) 구조의 실리카 층과 8면체(octahedral) 구조의 알루미나 층의 조합으로 이루어져 있는데 두 층사이의 히드록시(-OH) 관능기의 축합반응을 거쳐서 카올리나이트(kaolinite) 구조가 생성된다. The basic structure of the layered silicate is composed of a tetrahedral silica layer and an octahedral alumina layer, and the kaolinite structure is obtained through the condensation reaction of hydroxy (-OH) functional groups between the two layers. Is generated.
실리카(Silica) 층과 알루미나(alumina) 층이 1:1로 구성되어 있는 카올리나이트와 달리 2:1인 실리케이트 경우는 내부의 음전하량 정도에 따라 피로필라이트-탈크(pyrophylite-talc), 스멕타이트(smectite), 버미큐라이트 (vermiculite), 일라이트(illite), 미카(mica) 등으로 분류된다. 이 중에서 몬모릴로나이트 (montmorillonite), 사포나이트(saponite) 그리고 헥토라이트 (hectorite)로 대표되는 스멕타이트 계열이 삽입 성향을 갖는 것으로 알려져 있다. Unlike kaolinite, which consists of a silica layer and an alumina layer of 1: 1, the silicate of 2: 1 has pyrophylite-talc and smectite depending on the amount of negative charge inside. ), Vermiculite, illite, mica and the like. Of these, the smectite family represented by montmorillonite, saponite and hectorite is known to have an insertion tendency.
도 1은 몬모릴로나이트의 결정구조를 보여주는 도면이다. 1 is a view showing a crystal structure of montmorillonite.
도 1에서와 같이, 몬모릴로나이트의 결정구조(10)는 피로필라이트 (pyrophyllite)의 구조에 기초하고 있는 것으로 알려져 있는데, 피로필라이트 구조에서 팔면체(14) 층의 Al3+ 이온 대신에 Mg2 +, Fe2 +, Fe3 + 이온이, 사면체(12) 층에서는 Si4 + 이온 대신에 Al3 + 이온이 등방치환(isomorphous substitution)된 구조이다. As shown in Figure 1, the
따라서 전체적으로 음전하를 띠고 있으며 이때 치환된 정도에 따라 몬모릴로나이트의 순수 전하량이 다르게 나타난다. 천연 상태의 몬모릴로나이트에는 전하의 평형을 맞추기 위하여 실리케이트 층 사이(16)에 Ca2 +, K+, Na+와 같은 양전하가 존재하여 전체적으로 전기적 균형을 이루게 된다. 한편 층상 실리케이트에는 이온의 존재와 함께 표면에 매우 많은 양의 극성기가 존재하여 친수성이 매우 커서 층간에는 항상 물분자가 존재하므로 각 층들이 쌓이면 외층(interlayer) 또는 갤러리(gallery)라 불리는 일정한 반데르발스(van der Waals) 간격이 형성된다.Therefore, the overall charge is negative, and the pure charge of montmorillonite is different depending on the degree of substitution. Montmorillonite natural state, and the positive charges, such as Ca 2 +, K +, Na + between the
본 발명에 사용되는 상기 층상 실리케이트는 몬모릴로나이트 (montmorillonite), 사포나이트 (saponite) 또는 헥토라이트 (hectorite)를 사용할 수 있고 이에 한정하는 것은 아니며 보다 바람직하게는 몬모릴로나이트를 사용하는 것이 좋다. 상기 물질을 단독으로 또는 2 이상 혼합하여 사용하는 것이 가능하다. The layered silicate used in the present invention may use montmorillonite, saponite or hectorite, but is not limited thereto. More preferably, montmorillonite is used. It is possible to use these substances alone or in admixture of two or more.
본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 몬모릴로나이트는 층상 간 Na+를 포함하는 몬모릴로나이트, 층상간 K+를 포함하는 몬모릴로나이트, 층상간 Ca2 +를 포함하는 몬모릴로나이트, 층상간 하기 화학식 1로 표시되는 유기물을 포함하는 몬모릴로나이트 또는 층상간 하기 화학식 2로 표시되는 유기물을 포함하는 몬모릴로나이트를 사용할 수 있고 더욱 바람직하게는 층상간 Na+를 포함하는 몬모릴로나이트를 사용하는 것이 좋다. 상기 물질을 단독으로 또는 2 이상 혼합하여 사용하는 것이 가능하다. According to another preferred embodiment of the present invention, the montmorillonite is montmorillonite containing interlayer Na + , montmorillonite containing interlayer K + , montmorillonite containing interlayer Ca 2 + , interlayer represented by the following formula (1) Montmorillonite containing organic matter or montmorillonite containing organic matter represented by the following formula (2) may be used, and more preferably, montmorillonite containing Na + between layers may be used. It is possible to use these substances alone or in admixture of two or more.
[화학식 1][Formula 1]
여기서, R1은탄소수 12 내지 36의 알킬기, 탄소수 12 내지 36의 알케닐기, 탄소수 12 내지 36의 포화지방산 또는 탄소수 12 내지 36의 불포화지방산이다.R 1 is an alkyl group having 12 to 36 carbon atoms, an alkenyl group having 12 to 36 carbon atoms, a saturated fatty acid having 12 to 36 carbon atoms, or an unsaturated fatty acid having 12 to 36 carbon atoms.
[화학식 2][Formula 2]
여기서, R2 및 R3는 각각 독립적으로 탄소수 12 내지 36의 알킬기, 탄소수 12 내지 36의 알케닐기, 탄소수 12 내지 36의 포화지방산 또는 탄소수 12 내지 36 의 불포화지방산이다.R 2 and R 3 are each independently an alkyl group having 12 to 36 carbon atoms, an alkenyl group having 12 to 36 carbon atoms, a saturated fatty acid having 12 to 36 carbon atoms, or an unsaturated fatty acid having 12 to 36 carbon atoms.
여기서, 지방산(fatty acid)은 사슬 모양 모노카르복시산을 말하며, 지방을 가수분해하면 생기기 때문에 이러한 이름이 붙었다. 보통 생체 내에서는 글리세롤이나 고급 알코올과 에스테르를 만들고 있으며, 유리한 지방산으로서 존재하는 양은 극히 적다. 글리세롤과의 에스테르를 지방, 고급 알코올과의 에스테르를 납(蠟)이라고 한다. 생물에서 발견되는 지방산은 대부분 탄소수가 짝수이고 노르말사슬 모양이며, 카르복시기는 끝에 달려 있다. 탄소사슬이 포화되어 있는 것에서는 팔미트산, 스테아르산이 중요한 것이다. 불포화인 것은 올레산이 거의 모든 지방에 함유되어 있고, 또 리놀레산, 리놀렌산은 식물성 기름에서 볼 수 있다. Here, fatty acid refers to a chain-shaped monocarboxylic acid, and is named because of the hydrolysis of fat. Normally in vivo, they make esters with glycerol or higher alcohols, and very little is present as a beneficial fatty acid. An ester with glycerol is called a lead and an ester with a higher alcohol. Fatty acids found in living organisms are mostly even-numbered and normal-chained, with carboxyl groups at the ends. In the saturated carbon chain, palmitic acid and stearic acid are important. Unsaturated oleic acid is found in almost all fats, and linoleic acid and linolenic acid are found in vegetable oils.
올레산(oleic acid)의 화학식은 C17H33COOH 이다. 중성지방의 구성성분인 지방산의 종류에 따라 포화 지방산, 불포화 지방산으로 분류되고, 불포화 지방산은 탄소 이중 결합의 수에 따라 단가(mono) 불포화 지방산, 다가(poly) 불포화 지방산으로 분류된다. 올레산은 탄소원자 사이에 이중결합을 1개만 가지고 있는 단가 불포화지방산에 속한다.The chemical formula of oleic acid is C 17 H 33 COOH. Saturated fatty acids and unsaturated fatty acids are classified according to the kinds of fatty acids which are constituents of triglycerides, and unsaturated fatty acids are classified into monounsaturated fatty acids and polyunsaturated fatty acids according to the number of carbon double bonds. Oleic acid is a monovalent unsaturated fatty acid with only one double bond between carbon atoms.
스테아르산 (stearic acid)은 탄소수 18의 포화 고급지방산으로 화학식은 C18H36O2이다. 글리세롤과의 에스테르로서 널리 동식물계의 유지(油脂)나 인지질(燐脂質)에 함유되어 있고 천연으로는 가장 다량으로 존재하는 지방산이다.Stearic acid is a saturated higher fatty acid with 18 carbon atoms and has the formula C 18 H 36 O 2 . As an ester with glycerol, it is a fatty acid widely contained in fats and oils and phospholipids of animal and plant systems and present in a large amount in nature.
팔미트산(palmitic acid)의 화학식은 CH3(CH2)14COOH이다. 물에는 녹지 않으나 알코올이나 에테르에는 녹는다. 스테아르산, 올레산과 함께 동식물계에 널리 분 포하며, 대부분의 유지에 함유되어 있는데, 특히 목랍(木蠟)이나 팜핵유에 다량으로 함유되어 있다.The chemical formula of palmitic acid is CH 3 (CH 2 ) 14 COOH. It is insoluble in water but soluble in alcohol and ether. Along with stearic acid and oleic acid, it is widely distributed in the flora and fauna, and is contained in most fats and oils, especially in large amounts of bark and palm kernel oil.
본 발명의 또 다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 염화비닐수지 나노복합체는 층상 실리케이트 사이에 염화비닐수지가 삽입된 형태인 것이 바람직하다. According to another preferred embodiment of the present invention, the vinyl chloride resin nanocomposite is preferably in the form of a vinyl chloride resin is inserted between the layered silicate.
도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 층상 실리케이트(22)를 사용한 염화비닐수지 나노복합체(20)에서, 층상 실리케이트는(22)는 나노크기로 박리되어 염화비닐수지(24) 내에서 균일하게 분포하는 것을 요구한다. Referring to FIG. 2, in the vinyl
한편, 염화비닐수지(24)의 입장에서 보면 분자량이 매우 크고, 고분자 사슬 사이의 엉킴(entanglement) 현상으로 분자운동성이 매우 낮으며 분자의 크기가 커서 층상 실리케이트(22)의 나노시트 사이의 미소한 빈 공간으로 염화비닐수지(24)의 분자사슬을 삽입(intercalation)하는 것이 용이하지 않다. 또한 실리케이트 시트 간에 존재하는 강력한 반데르발스(van der Waals) 인력으로 인하여 층간 거리를 증대시키고자 하는 경우 상당히 큰 엔탈피 증가를 감수해야 한다.On the other hand, from the standpoint of the
따라서 층상 실리케이트(22)가 균일하게 분산되는 염화비닐수지 나노복합체(20) 제조기술은 층상 실리케이트(22)의 적층된 구조를 얼마나 효과적으로 각각의 나노시트 단위로 박리(exfoliation) 시킬 수 있는 지에 달린 문제이다.Therefore, the manufacturing technique of the vinyl
본 발명에 의한 염화비닐수지 나노복합체는 염화비닐수지(24) 매트릭스내에서 층상 실리케이트를 분리하고 층상 실리케이트(22) 사이로 염화비닐수지(24)가 침투하여 박리된 층상 실리케이트(22)가 염화비닐수지(24)내에 균일하게 존재할 수 있다. In the vinyl chloride resin nanocomposite according to the present invention, the layered silicate (22) is separated from the layered silicate in the matrix of the vinyl chloride resin (24) and the vinyl chloride resin (24) penetrates between the layered silicates (22). It may be uniformly present in (24).
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 상기 염화비닐수지 나노복합체는 층상 실리케이트 사이에 염화비닐수지가 삽입된 형태인 것이 좋다.According to a preferred embodiment of the present invention, the vinyl chloride resin nanocomposite is preferably in the form of a vinyl chloride resin is inserted between the layered silicate.
이와 같이, 상기 층상 실리케이트가 박리되어 염화비닐수지가 박리된 층상실리케이트 사이로 삽입되어 균일하게 섞이게 되면 염화비닐수지 나노복합체의 굴곡강도, 충격강도 및 열 안정성의 향상을 가져오게 된다.As such, when the layered silicate is peeled off and the vinyl chloride resin is inserted into the separated layered silicate, the mixture is uniformly mixed, resulting in improvement in flexural strength, impact strength, and thermal stability of the vinyl chloride resin nanocomposite.
본 발명에 사용되는 상기 층상 실리케이트는 염화비닐수지 100중량부에 대하여 0.5 내지 10중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1 내지 6중량부를 포함하는 것이 좋다. 상기 층상 실리케이트의 함량이 염화비닐수지 100중량부에 대하여 0.5중량부 미만이면 박리된 층상 실리케이트 사이로 염화비닐수지가 충분히 섞이지 못해 염화비닐수지 나노복합재의 굴곡강도 및 충격강도의 향상이 작아 바람직하지 못하며, 10중량부를 초과하면 염화비닐수지 매트릭스내에 실리케이트가 균일하게 섞이지 못하고 실리케이트가 서로 응집되어 염화비닐수지 나노복합체의 굴곡강도 및 충격강도의 감소가 일어나므로 바람직하지 못하다. The layered silicate used in the present invention preferably contains 0.5 to 10 parts by weight, and more preferably 1 to 6 parts by weight, based on 100 parts by weight of the vinyl chloride resin. When the content of the layered silicate is less than 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the vinyl chloride resin, the vinyl chloride resin is not sufficiently mixed between the peeled layered silicates, and thus the bending strength and the impact strength of the vinyl chloride resin composite are not improved, which is undesirable. If it exceeds 10 parts by weight, the silicate is not uniformly mixed in the vinyl chloride resin matrix, and the silicates are agglomerated with each other, so that the bending strength and impact strength of the vinyl chloride resin composite are reduced, which is not preferable.
(C) 탈크(C) talc
일명 활석이라고 하며, 고무, 의약, 도금, 살충제, 난연제, 충전제 등으로 사용되는 무색 또는 회색 분말로 Mg3H2(SiO3)4의 분자식을 가진다. 백색도가 우수한 수화 마그네슘 실리케이트 광물로 순수한 탈크는 경도 1이며 결정은 소수성을 띠는 판상의 구조를 하고 있다. It is called talc and is a colorless or gray powder used as rubber, medicine, plating, insecticide, flame retardant, filler, etc., and has a molecular formula of Mg 3 H 2 (SiO 3 ) 4 . Hydrated magnesium silicate mineral with excellent whiteness. Pure talc has a hardness of 1 and the crystal has a hydrophobic plate-like structure.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 염화비닐수지 나노복합체는 염화비닐수지 100중량부에 대하여 탈크 1 내지 15중량부를 더 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 탈크 3 내지 10중량부를 더 포함하는 것이 좋다. 상기 탈크를 염화비닐수지 100중량부에 대하여 1중량부 미만으로 사용하는 경우에는 염화비닐 수지 나노복합체의 열충격 저항성, 강성(stiffness) 및 가공성이 감소하여 바람직하지 못하고, 15중량부를 초과하여 사용하는 경우에는 취성(brittleness)이 증가하고 충격강도가 감소하여 바람직하지 않다. According to a preferred embodiment of the present invention, the vinyl chloride resin nanocomposite may further include 1 to 15 parts by weight of talc based on 100 parts by weight of vinyl chloride resin, and more preferably 3 to 10 parts by weight of talc. It is good. When the talc is used in an amount less than 1 part by weight based on 100 parts by weight of the vinyl chloride resin, the thermal shock resistance, stiffness and workability of the vinyl chloride resin nanocomposite decrease, which is undesirable. It is not desirable because of its increased brittleness and reduced impact strength.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 상기 염화비닐수지 나노복합체를 포함하는 배관재를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a piping material comprising the vinyl chloride resin nanocomposite.
도 3은 본 발명에 따른 염화비닐수지 나노복합체의 제조방법을 개략적으로 도시한 공정흐름도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 염화비닐수지 나노복합체의 제조방법은 염화비닐수지 및 층상실리케이트를 준비하는 단계(S10); 및 상기 염화비닐수지 및 상기 층상실리케이트를 혼련하는 단계;를 포함한다. Figure 3 is a process flow diagram schematically showing a method for producing a vinyl chloride resin nanocomposite according to the present invention. Referring to Figure 3, the vinyl chloride resin nanocomposite manufacturing method according to the present invention comprises the steps of preparing a vinyl chloride resin and a layered silicate (S10); And kneading the vinyl chloride resin and the layered silicate.
본 발명에 의한 염화비닐수지 나노복합체의 제조방법은 우선 염화비닐수지 및 층상 실리케이트를 제공한다(S10).The method for producing a vinyl chloride resin nanocomposite according to the present invention first provides a vinyl chloride resin and a layered silicate (S10).
여기서, 본 발명에 사용되는 상기 층상 실리케이트는 몬모릴로나이트 (montmorillonite), 사포나이트 (saponite) 또는 헥토라이트 (hectorite)를 사용할 수 있고 이에 한정하는 것은 아니며 보다 바람직하게는 몬모릴로나이트를 사용하는 것이 좋다. 상기 물질을 단독으로 또는 2 이상 혼합하여 사용하는 것이 가능하다. Here, the layered silicate used in the present invention may use montmorillonite, saponite or hectorite, but is not limited thereto. More preferably, montmorillonite is used. It is possible to use these substances alone or in admixture of two or more.
본 발명의 다른 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 몬모릴로나이트는 층상 간 Na+를 포함하는 몬모릴로나이트, 층상간 K+를 포함하는 몬모릴로나이트, 층상간 Ca2 +를 포함하는 몬모릴로나이트, 층상간 상기 화학식 1로 표시되는 유기물을 포함하는 몬모릴로나이트 또는 층상간 상기 화학식 2로 표시되는 유기물을 포함하는 몬모릴로나이트를 사용할 수 있고 더욱 바람직하게는 층상간 Na+를 포함하는 몬모릴로나이트를 사용하는 것이 좋다. 상기 물질을 단독으로 또는 2 이상 혼합하여 사용하는 것이 가능하다. According to another preferred embodiment of the present invention, the montmorillonite is montmorillonite including interlaminar Na + , montmorillonite including interlaminar K + , montmorillonite containing interlaminar Ca 2 + , interlayer represented by Formula 1 Montmorillonite containing organic matter or montmorillonite containing the organic material represented by
본 발명에 사용되는 상기 층상 실리케이트는 염화비닐수지 100중량부에 대하여 0.5 내지 10중량부를 포함하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1 내지 6중량부를 포함하는 것이 좋다.The layered silicate used in the present invention preferably contains 0.5 to 10 parts by weight, and more preferably 1 to 6 parts by weight, based on 100 parts by weight of the vinyl chloride resin.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 염화비닐수지 나노복합체는 염화비닐수지 100중량부에 대하여 탈크 1 내지 15중량부를 더 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 탈크 3 내지 10중량부를 더 포함하는 것이 좋다.According to a preferred embodiment of the present invention, the vinyl chloride resin nanocomposite may further include 1 to 15 parts by weight of talc based on 100 parts by weight of vinyl chloride resin, and more preferably 3 to 10 parts by weight of talc. It is good.
상기 염화비닐수지 및 상기 층상 실리케이트를 준비한 후 상기 염화비닐수지와 상기 층상 실리케이트를 혼련한다(S20).After preparing the vinyl chloride resin and the layered silicate, the vinyl chloride resin and the layered silicate are kneaded (S20).
도 4를 참조하면, 염화비닐수지(44) 및 층상 실리케이트(42)를 혼련하는 단계에서 상기 층상 실리케이트(42)는 박리되고 상기 염화비닐수지(44)는 박리된 층상 실리케이트(42) 사이로 삽입되어 염화비닐수지 나노복합체가 형성된다. 이러한 혼련하는 단계에서 혼련온도 및 교반속도가 중요한 요소가 된다.Referring to FIG. 4, in the step of kneading the
상기 혼련하는 단계는 175 내지 195℃ 범위의 온도에서 혼련하는 것이 바람 직하다. 혼련하는 온도가 175℃ 미만인 경우에는 층상 실리케이트와 염화비닐수지가 균일하게 섞이지 않아 바람직하지 않으며, 195℃를 초과하는 경우에는 염화비닐수지의 열분해가 일어나서 바람직하지 못하다. The kneading step is preferably kneading at a temperature in the range of 175 to 195 ℃. If the kneading temperature is less than 175 ° C., the layered silicate and the vinyl chloride resin are not uniformly mixed, which is not preferable. If the temperature is higher than 195 ° C., thermal decomposition of the vinyl chloride resin occurs, which is not preferable.
또한, 상기 혼련하는 단계는 50 내지 80rpm 범위의 교반속도에서 혼련하는 것이 바람직하다. 교반속도가 50rpm 미만인 경우에는 염화비닐수지와 층상 실리케이트가 용이하게 섞이지 않아 바람직하지 않고, 80rpm을 초과하는 경우에는 염화비닐수지에 높은 압력이 가해지고 염화비닐수지의 분자량 감소가 발생할 수 있어 바람직하지 않다. In addition, the kneading step is preferably kneaded at a stirring speed in the range of 50 to 80rpm. If the stirring speed is less than 50rpm, the vinyl chloride resin and the layered silicate are not easily mixed, and if the stirring speed exceeds 80rpm, the high pressure is applied to the vinyl chloride resin and the molecular weight decrease of the vinyl chloride resin may occur. .
[실시예]EXAMPLE
[[ 실시예Example 1 내지 3] 1 to 3] 염화비닐수지Vinyl chloride resin 나노복합체의 제조 Preparation of Nanocomposites
중량평균 분자량이 79500g/mol인 염화비닐수지, Na+ 몬모릴로나이트 또는 유기화된 몬모릴로나이트, 및 탈크를 아래 표 1에 따른 배합비에 따라 토요세키사가 제조한 인터널믹서인 No. 655 라보플리스토밀(Laboplastomill)를 통해 190℃에서 5분 동안 60rpm으로 혼련하여 염화비닐수지 나노복합체를 제조하였다. A vinyl chloride resin having a weight average molecular weight of 79500 g / mol, Na + montmorillonite or organicized montmorillonite, and talc were manufactured by Toyoseki Co., Ltd. according to the mixing ratio according to Table 1 below. A vinyl chloride resin nanocomposite was prepared by kneading at 60 ° C. for 5 minutes at 190 ° C. using 655 laboplastomill.
[[ 비교예Comparative example ] 경질 Hard 염화비닐수지의Of vinyl chloride resin 제조 Produce
중량평균 분자량이 79500g/mol인 염화비닐수지 및 탈크를 아래 표 1에 따른 배합비에 따라 토요세키사가 제조한 인터널믹서인 No. 655 라보플리스토밀 (Laboplastomill)를 통해 190℃에서 5분 동안 60rpm으로 혼련하여 염화비닐수지를 제조하였다. The vinyl chloride resin and talc having a weight average molecular weight of 79500 g / mol were prepared according to the mixing ratio according to Table 1 below. A vinyl chloride resin was prepared by kneading at 60 rpm for 5 minutes at 190 ° C. through 655 laboplastomill.
아래 표 1의 비교예는 기존의 경질 PVC 제조에 따른 조성비이며, 실시예 1 내지 3은 본 발명을 위한 PVC 나노복합체를 제조하기 위하여 배합한 조성비를 나타낸다. The comparative example of Table 1 below is the composition ratio according to the conventional rigid PVC production, Examples 1 to 3 show the composition ratio blended to prepare a PVC nanocomposite for the present invention.
[표 1] 실시예 1 내지 3 및 비교예의 조성비TABLE 1 Composition ratios of Examples 1 to 3 and Comparative Examples
유기화된 몬모릴로나이트 1: 층상간 하기 화학식 3의 유기물을 포함하는 몬모릴로나이트Organized montmorillonite 1: Montmorillonite comprising an organic material of formula
유기화된 몬모릴로나이트 2: 층상간 하기 화학식 4의 유기물을 포함하는 몬모릴로나이트Organized Montmorillonite 2: Interlaminar Montmorillonite Including Organics of
[화학식 3][Formula 3]
여기서, T는 탄소수 14 내지 18의 지방산이다.Here, T is a C14-18 fatty acid.
[화학식 4][Formula 4]
여기서, T는 탄소수 14 내지 18의 지방산이다.Here, T is a C14-18 fatty acid.
가. [end. [ 실시예Example 1 내지 3] 및 1 to 3] and 비교예의Comparative Example 인장강도The tensile strength , , 굴곡강도Flexural strength 및 충격강도의 측정 And impact strength measurement
인장강도는 ASTM D 638에 의거하여 시편 두께 2mm, 측정속도 50mm/min으로 측정하였다. 굴곡강도는 ASTM D 790에 의거하여, 두께 3mm, 길이 80mm, 폭 10mm 의 시편으로 측정하였다. 충격강도는 ASTM D 256에 의거하여 두께 3mm의 시편으로 측정하였다. Tensile strength was measured according to ASTM D 638 at a specimen thickness of 2 mm and a measurement speed of 50 mm / min. Flexural strength was measured with a specimen of thickness 3mm, length 80mm, and width 10mm according to ASTM D 790. Impact strength was measured with a specimen of thickness 3mm in accordance with ASTM D 256.
[표 2] 실시예 1 내지 3 및 비교예의 인장 및 굴곡, 충격 강도 시험 결과TABLE 2 Tensile and flexural and impact strength test results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples
상기 표 2에서 나타난 바와 같이, 실리케이트 중 Na+ 몬모릴로나이트를 사용하였을 때, 높은 굴곡강도 및 충격강도의 PVC 나노복합체를 얻을 수 있었다. 이는 PVC와 Na+ 몬모릴로나이트와의 상용성이 가장 우수하고, PVC 사슬이 실리케이트 내에 층간 삽입되어, 실리케이트 중 Na+ 몬모릴로나이트가 잘 분산되었음을 확인할 수 있는 결과였다. 실시예 2 및 3의 경우는 굴곡강도가 상승하였다. As shown in Table 2, when Na + montmorillonite in the silicate was used, a PVC nanocomposite of high bending strength and impact strength could be obtained. This was the result of the best compatibility between PVC and Na + montmorillonite, and the PVC chain was intercalated into the silicate, so that the Na + montmorillonite in the silicate was well dispersed. In Examples 2 and 3, flexural strength was increased.
[[ 실시예Example 1, 4] [ 1, 4] [ NaNa ++ 몬모릴로나이트 함량에 따른 According to montmorillonite content 염화비닐수지Vinyl chloride resin 나노복합체 제조] Nanocomposite Manufacturing]
중량평균 분자량이 79500g/mol인 염화비닐수지, Na+몬모릴로나이트 및 탈크를 아래 표 3에 따른 배합비에 따라 토요세키사가 제조한 인터널믹서인 No. 655 라보플리스토밀(Laboplastomill)를 통해 190℃에서 5분 동안 60rpm으로 혼련하여 염화비닐수지 나노복합체를 제조하였다. A vinyl chloride resin having a weight average molecular weight of 79500 g / mol, Na + montmorillonite and talc were prepared according to the mixing ratio according to Table 3 below. A vinyl chloride resin nanocomposite was prepared by kneading at 60 ° C. for 5 minutes at 190 ° C. using 655 laboplastomill.
[표 3] 실시예 5, 6의 조성비 Table 3 Composition ratios of Examples 5 and 6
가. 물성측정을 위한 시편의 제조end. Preparation of Specimen for Measurement of Physical Properties
상기 혼련하여 얻은 염화비닐수지 나노복합체의 물성을 측정하기 위하여 190℃로 온도가 조절된 핫프레스(hot press)에서 두께 2mm의 몰드를 사용하여 2분간 예비가열한 후 1분간 4500psi의 압력을 주어 쉬트를 제작하여 물성측정용 시편을 제작하였다. In order to measure the physical properties of the kneaded vinyl chloride resin nanocomposite using a mold having a thickness of 2mm at a temperature controlled to 190 ℃ hot preheating for 2 minutes using a mold of 2mm thick and pressurized at 4500psi for 1 minute To prepare a test piece for measuring the physical properties.
나. [I. [ 실시예Example 1, 4]의 1, 4] 인장강도The tensile strength , , 굴곡강도Flexural strength 및 충격강도의 측정 And impact strength measurement
인장강도, 굴곡강도 및 충격강도는 상기 실시예 1 내지 3과 동일한 방법으로 측정하였다.Tensile strength, flexural strength and impact strength were measured in the same manner as in Examples 1 to 3.
아래의 표4은 Na+ 몬모릴로나이트의 함량에 따른 PVC 나노복합체(실시예 1, 4)와 경질 PVC(비교예)에 따른 인장, 굴곡 및 충격 강도 시험의 결과를 나타내고 있다. Table 4 below shows the results of tensile, flexural and impact strength tests of PVC nanocomposites (Examples 1 and 4) and rigid PVC (comparative examples) according to the Na + montmorillonite content.
[표 4] 실시예 1, 4 및 비교예의 인장 및 굴곡, 충격 시험 결과Table 4 Tensile, flexural and impact test results of Examples 1 and 4 and Comparative Examples
상기 표 4에서 나타난 바와 같이 염화비닐수지 100중량부에 대하여 Na+ 몬모릴로나이트의 함량이 3.3중량부인 PVC 나노복합체(실시예 1)의 경우, 그 물성이 가장 우수함을 보였다. 염화비닐수지 100중량부에 대하여 Na+ 몬모릴로나이트의 함량이 5.6중량부인 PVC 나노복합체(실시예 4)의 경우, PVC 내의 실리케이트 함량이 많아져서 PVC 내의 실리케이트의 분산을 저해하여 실리케이트가 응집되므로 실시예 1에 비하여 물성의 하락을 보였다고 생각할 수 있었으며, 비교예에 비하여 우수한 굴곡강도와 충격강도를 보였다.As shown in Table 4, the PVC nanocomposite (Example 1) having a content of Na + montmorillonite of 3.3 parts by weight based on 100 parts by weight of vinyl chloride resin showed the best physical properties. In the case of the PVC nanocomposite (Example 4) having a content of 5.6 parts by weight of Na + montmorillonite with respect to 100 parts by weight of vinyl chloride resin (Example 4), since the silicate content is increased due to the increase in the silicate content in the PVC, the silicate is aggregated. Compared with the comparative example, it could be considered that the physical properties were decreased compared to the comparative example, and showed excellent flexural strength and impact strength.
다. X-선 All. X-ray 회절(X-ray diffraction, XRD)실험X-ray diffraction (XRD) experiment
나노사이즈의 실리케이트의 분산 정도를 확인하기 위하여 XRD 실험을 하였다. 도 5는 Na+ MMT 몬모릴로나이트의 X-선회절(XRD) 실험결과 그래프이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 Na+ MMT 몬모릴로나이트를 포함하는 염화비닐수지 나노복합체의 X-선회절(XRD) 실험결과 그래프이다. XRD experiments were conducted to determine the degree of dispersion of the nano-size silicates. 5 is a graph showing the X-ray diffraction (XRD) test results of Na + MMT montmorillonite, and FIG. 6 is an X-ray diffraction pattern of the vinyl chloride resin nanocomposite including Na + MMT montmorillonite according to an embodiment of the present invention. ) It is a graph of experiment result.
도 5를 참조하면, 층상으로 적층된 Na+ MMT의 고유한 피크를 2θ값인 7.1° 에서 볼 수 있었다. 한편, 도 6을 참조하면, Na+ MMT 나노 복합체에서는 층상으로 적층된 Na+ MMT의 고유한 피크를 2θ값인 7.1°에서 피크를 볼 수 없었다. 따라서 PVC 매트릭스 내에서 Na+ MMT가 박리되어 잘 분산되었다고 생각할 수 있었다. 이러한 XRD결과는 인장강도, 굴곡강도 및 충격강도의 결과와 잘 일치하였다.Referring to FIG. 5, the inherent peaks of Na + MMT stacked in layers were seen at 7.1 °, which is a 2θ value. Meanwhile, referring to FIG. 6, in the Na + MMT nanocomposite, the inherent peak of Na + MMT layered in layers was not seen at 7.1 °, which is a 2θ value. Therefore, it was thought that Na + MMT was peeled off and dispersed well in the PVC matrix. These XRD results were in good agreement with the results of tensile strength, flexural strength and impact strength.
도 7은 유기화된 몬모릴로나이트의 X-선회절(XRD) 실험결과 그래프이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기화된 몬모릴로나이트를 포함하는 염화비닐수지 나노복합체의 X-선회절(XRD) 실험결과 그래프이다.7 is a graph showing the results of X-ray diffraction (XRD) experiments of the organic montmorillonite. The result graph.
도 7을 참조하면, 실시예 2에 사용한 층상으로 적층된 유기화된 MMT의 고유한 피크를 2θ값인 4.8°에서 볼 수 있었다. 한편, 도 6을 참조하면, 유기화된 MMT 나노 복합체에서는 2θ값인 4.8°에서 피크를 볼 수 없었다. 따라서 PVC 매트릭스 내에서 층상으로 적층된 유기화된 MMT가 박리되어 잘 분산되었다고 생각할 수 있었다. 이러한 XRD결과는 기계적 물성의 결과와 잘 일치하였다.Referring to FIG. 7, the inherent peaks of the layered organic MMT used in Example 2 were seen at 4.8 °, the value of 2θ. Meanwhile, referring to FIG. 6, in the organicized MMT nanocomposite, no peak was observed at 4.8 °, which is a 2θ value. Therefore, it was thought that the organicized MMT laminated in the lamellae layer in the PVC matrix was peeled off and well dispersed. These XRD results are in good agreement with the mechanical properties.
라. 열중량분석(la. Thermogravimetric analysis thermogravimericthermogravimeric analysisanalysis , , TGATGA ))
제조한 염화비닐수지 나노복합체의 열안정성을 구하기 위하여 온도변화에 따른 실시예 1, 4 및 비교예의 염화비닐수지 나노복합체의 무게변화를 TGA로 측정하였다. In order to determine the thermal stability of the prepared vinyl chloride resin nanocomposites, the weight change of the vinyl chloride resin nanocomposites of Examples 1, 4 and Comparative Examples was measured by TGA.
도 9는 본 발명의 실시예 1, 4의 염화비닐수지 나노복합체와 비교예에 따른 염화비닐수지의 열중량분석 (TGA) 실험결과 그래프이다. 곡선(a)는 비교예의 TGA실험결과이고 곡선(b)는 실시예 1의 실험결과이다. 도 9를 참조하면, 염화비닐수 지의 열분해가 염화비닐수지 나노복합체 보다 40℃ 낮은 온도에서 발생하였다. 따라서 염화비닐수지 나노복합체의 열안정성이 염화비닐수지보다 훨씬 우수함을 알 수 있었다.9 is a graph showing the results of thermogravimetric analysis (TGA) of vinyl chloride resin nanocomposites and comparative examples of the vinyl chloride resin nanocomposites of Examples 1 and 4 of the present invention. Curve (a) is the TGA test result of the comparative example and curve (b) is the test result of Example 1. Referring to FIG. 9, pyrolysis of the vinyl chloride resin occurred at 40 ° C. lower than that of the vinyl chloride resin nanocomposite. Therefore, the thermal stability of the vinyl chloride nanocomposite was much better than that of the vinyl chloride resin.
이와 같이, 본 발명에서는 층상 실리케이트를 사용하여 염화비닐수지 나노복합체를 제조하였으며, 본 발명에 의한 염화비닐수지 나노복합체의 경우, 기존의 경질 염화비닐수지와 비교하여 우수한 인장강도, 굴곡강도, 충격강도 및 열안정성이 우수한 나노복합체와 그 제조방법을 제공할 수 있었다. As described above, in the present invention, the vinyl chloride resin nanocomposite was prepared using the layered silicate, and in the case of the vinyl chloride resin nanocomposite according to the present invention, the tensile strength, the bending strength, and the impact strength were superior to those of the conventional hard vinyl chloride resin. And it was possible to provide a nanocomposite having excellent thermal stability and its manufacturing method.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.The present invention is not limited to the above embodiments, and many variations are possible by those skilled in the art within the spirit of the present invention.
도 1은 몬모릴로나이트의 결정구조를 보여주는 도면이다.1 is a view showing a crystal structure of montmorillonite.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 염화비닐수지 나노복합체의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.2 is a view showing a schematic structure of a vinyl chloride resin nanocomposite according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 염화비닐수지 나노복합체의 개략적인 제조 공정도이다.Figure 3 is a schematic manufacturing process of the vinyl chloride resin nanocomposite according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 염화비닐수지 나노복합체의 제조공정에 의한 염화비닐수지 나노복합체 성분의 구조적 변화를 개략적으로 나타내는 도면이다.4 is a view schematically showing a structural change of the vinyl chloride resin nanocomposite component by the manufacturing process of the vinyl chloride resin nanocomposite according to an embodiment of the present invention.
도 5는 Na+ MMT 몬모릴로나이트의 X-선회절(XRD) 실험결과 그래프이다.Figure 5 is a graph of the X-ray diffraction (XRD) experimental results of Na + MMT montmorillonite.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 Na+ MMT 몬모릴로나이트를 포함하는 염화비닐수지 나노복합체의 X-선회절(XRD) 실험결과 그래프이다.Figure 6 is a graph of the X-ray diffraction (XRD) test results of the vinyl chloride resin nanocomposite containing Na + MMT montmorillonite according to an embodiment of the present invention.
도 7은 유기화된 몬모릴로나이트의 X-선회절(XRD) 실험결과 그래프이다.Figure 7 is a graph of the X-ray diffraction (XRD) experimental results of the organic montmorillonite.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기화된 몬모릴로나이트를 포함하는 염화비닐수지 나노복합체의 X-선회절(XRD) 실험결과 그래프이다.FIG. 8 is a graph showing X-ray diffraction (XRD) test results of a vinyl chloride resin nanocomposite including organicated montmorillonite according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 염화비닐수지 나노복합체와 비교예에 따른 염화비닐수지의 열중량분석(TGA) 실험결과 그래프이다.9 is a graph showing the results of thermogravimetric analysis (TGA) of vinyl chloride resin nanocomposites according to an embodiment of the present invention and a vinyl chloride resin according to a comparative example.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
20 염화비닐수지 나노복합체20 vinyl chloride resin nanocomposites
22 층상 실리케이트22 layered silicate
24 염화비닐수지24 vinyl chloride resin
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