KR100971312B1 - Synthetic method of polyvinylchloride nanocomposite via in situ miniemulsion polymerization - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인시츄 미니 유화중합을 이용한 폴리염화비닐 나노복합체의 합성방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 a)점토 또는 칼슘카보네이트 중 어느 하나의 나노입자와, 공안정제(co-stabilizer)와, 개시제와, 염화비닐 단량체를 혼합하고, 숙성하여 혼합용액을 준비하는 단계; b)혼합용액을 교반하여 나노입자를 얇은 판상으로 분산하는 단계; c)분산된 혼합용액에 계면활성제를 첨가하여 유화(emulsion)하는 단계; 및 d)유화된 혼합용액을 고강도의 균질기로 균일화하고, 미니 유화중합(miniemulsion polymerization)하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method for synthesizing polyvinyl chloride nanocomposites using in situ mini emulsion polymerization, and more specifically, a) nanoparticles of any one of clay or calcium carbonate, co-stabilizer and initiator And, mixing the vinyl chloride monomer, aging to prepare a mixed solution; b) stirring the mixed solution to disperse the nanoparticles into a thin plate; c) emulsifying by adding a surfactant to the dispersed mixed solution; And d) homogenizing the emulsified mixed solution with a high-strength homogenizer, and mini emulsion polymerization.

본 발명에 의하면, 염화비닐 단량체에 나노입자가 균일하게 분산 결합된 폴리염화비닐 나노복합체를 합성할 수 있다.According to the present invention, a polyvinyl chloride nanocomposite in which nanoparticles are uniformly dispersed and bonded to a vinyl chloride monomer can be synthesized.

폴리염화비닐, 나노복합체, 점토, 인시츄, 미니 유화중합 Polyvinyl chloride, nanocomposite, clay, in situ, mini emulsion polymerization

Description

인시츄 미니유화중합을 이용한 폴리염화비닐 나노복합체의 합성방법{Synthetic method of polyvinylchloride nanocomposite via in situ miniemulsion polymerization}Synthetic method of polyvinylchloride nanocomposite via in situ miniemulsion polymerization}

본 발명은 폴리염화비닐 나노복합체의 합성방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 폴리염화비닐에 나노입자를 분산 결합하여 가소성, 점성 및 유동성에 있어서 우수한 물성을 나타내는 폴리염화비닐 나노복합체를 합성하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for synthesizing a polyvinyl chloride nanocomposite, and more particularly to a method for synthesizing a polyvinyl chloride nanocomposite exhibiting excellent physical properties in plasticity, viscosity and fluidity by dispersing and bonding nanoparticles to polyvinyl chloride. It is about.

종래 Solvin, Solvay's joint venture사는 폴리염화비닐(PVC)에 점토 나노입자를 결합한 혁신적인 폴리염화비닐 나노복합체(NanoVin)를 합성하였다. Conventional Solvin and Solvay's joint venture have synthesized an innovative polyvinyl chloride nanocomposite (NanoVin) that combines clay nanoparticles with polyvinyl chloride (PVC).

상기 폴리염화비닐 나노복합체는 가소성(plasticity), 점성(viscosity) 및 유동성(flow)에 있어서 차별화되는 특성을 가진 것으로서, 이러한 유동학적 특성들로 인하여 환경변화를 감지하고 이에 따라 반응하는 물질이다.The polyvinyl chloride nanocomposites have differentiating characteristics in plasticity, viscosity, and flow, and are materials that sense environmental changes and react accordingly due to these rheological properties.

특히, 비 젖음성(non-dripping) 및 유막 감소 특성(shear-thinning)을 나타내고 있어 폴리염화비닐(PVC) 페이스트 용도의 생산물로 이용하기에 적합하다. 여기서, 상기 유막 감소 특성이란 전단응력(shear stress)이 가해졌을 때 물질의 점도가 감소하고, 상기 전단응력이 줄었을 때 상기 점도 수치가 높아지는 특성을 의미한다.In particular, it exhibits non-dripping and shear-thinning properties, making it suitable for use as a product for polyvinyl chloride (PVC) paste applications. Here, the oil film reduction characteristic means that the viscosity of the material decreases when shear stress is applied, and the viscosity value increases when the shear stress decreases.

즉, 상기 폴리염화비닐 나노복합체는 상기와 같은 특성에 의해 인공깃털과 같은 두꺼운 코트에서부터 자동차산업의 차체 등과 같은 분야에 이르기까지 다양한 산업분야에 적용될 수 있는 상업적 가치가 높은 물질이라고 할 수 있다.That is, the polyvinyl chloride nanocomposite can be said to be a material having a high commercial value that can be applied to various industrial fields from a thick coat such as artificial feather to a field such as a car body of the automobile industry by the above characteristics.

그러나 현재에 이르기까지 상기 폴리염화비닐 나노복합체와 관련하여서는 Solvay사의 보고 이외에는 알려진 바가 거의 없다.To date, however, little is known about the polyvinyl chloride nanocomposites other than Solvay's report.

이하, 도 1을 참고하여, 종래 폴리염화비닐 나노복합체의 합성방법에 의해 제조된 폴리염화비닐 나노복합체의 표면입자들을 볼 때, 종래 폴리염화비닐 나노복합체가 종자 유화중합을 이용하여 합성된 것을 알 수 있다.Hereinafter, referring to the surface particles of the polyvinyl chloride nanocomposite prepared by the conventional method of synthesizing the polyvinyl chloride nanocomposite with reference to FIG. 1, it can be seen that the conventional polyvinylchloride nanocomposite was synthesized using seed emulsion polymerization. Can be.

즉, 종자 유화중합은 친수성을 나타내는 천연점토나 친수성을 나타내도록 유기적으로 표면이 개질된 점토가 물에서 얇은 판으로 갈라져 디라미네이트(delaminate) 되고, 얇은 판으로 분산된 상기 점토가 중합과정에서 종자입자의 표면에 흡수되거나 흡착됨으로써 합성이 되는 2단계로 이루어졌다.That is, the seed emulsion polymerization is a natural clay that exhibits hydrophilicity, or clay whose surface is organically modified to exhibit hydrophilicity, split into thin plates in water, delaminates, and the clay dispersed in thin plates is seed particles in the polymerization process. It was composed of two steps that are synthesized by being absorbed or adsorbed on the surface of the.

그러나 계면활성제 미셀(surfactant micelle)에서 성장하는 작은 종자입자들은 순수한 폴리염화비닐로서, 이러한 종래 종자 유화중합에 의한 합성방법을 이용하여 폴리염화비닐 나노복합체를 합성하는 경우에는 점토 판이 폴리염화비닐 모체에서 불균일하게 분산된다는 문제점이 있었다.However, small seed grains grown in surfactant micelles are pure polyvinyl chloride, and in the case of synthesizing polyvinyl chloride nanocomposites using the synthetic method by conventional seed emulsion polymerization, the clay plates are formed in the polyvinyl chloride matrix. There was a problem that it is unevenly distributed.

또한, 상기와 같은 문제점으로 인하여 합성된 폴리염화비닐 나노복합체의 기계적, 유동학적 특성의 향상에 있어서도 악영향을 미친다는 문제점이 있었다.In addition, there is a problem that adversely affects the improvement of mechanical and rheological properties of the polyvinyl chloride nanocomposites synthesized due to the above problems.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 보다 간편하고 균일하게 염화비닐 단량체에 나노입자를 분산 결합시킬 수 있도록 인시츄 미니유화중합을 이용한 폴리염화비닐 나노복합체의 합성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and provides a method for synthesizing polyvinyl chloride nanocomposites using in situ miniemulsion polymerization to disperse and bind nanoparticles to vinyl chloride monomer more simply and uniformly. There is a purpose.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인시츄 미니유화중합을 이용한 폴리염화비닐 나노복합체의 합성방법은, a)점토 또는 칼슘카보네이트 중 어느 하나의 나노입자와, 공안정제(co-stabilizer)와, 개시제와, 염화비닐 단량체를 혼합하고, 숙성하여 혼합용액을 준비하는 단계; b)상기 혼합용액을 교반하여 상기 나노입자를 얇은 판상으로 분산하는 단계; c)분산된 상기 혼합용액에 계면활성제를 첨가하여 유화(emulsion)하는 단계; 및 d)유화된 상기 혼합용액을 고강도의 균질기로 균일화하고, 미니 유화중합(miniemulsion polymerization)하는 단계를 포함한다.Synthesis method of the polyvinyl chloride nanocomposite using the in situ mini-emulsion polymerization of the present invention for achieving the above object, a) nanoparticles of any one of clay or calcium carbonate, co-stabilizer and Preparing a mixed solution by mixing the initiator and the vinyl chloride monomer, and aging; b) stirring the mixed solution to disperse the nanoparticles into a thin plate; c) emulsifying by adding a surfactant to the dispersed mixed solution; And d) homogenizing the emulsified mixed solution with a high-strength homogenizer and mini emulsion polymerization.

상기 a)단계에서, 상기 혼합용액은 2~4시간 동안 숙성하여 부풀어오르도록 하는 것이 바람직하며, 이와 같이 상기 혼합용액을 숙성시킴으로써 후술할 b)분산단계(S120)에서 상기 혼합용액에서 함유된 나노입자가 염화비닐 단량체에서 얇은 판상으로 보다 잘 분산됨으로써 디라미네이션(delamination)될 수 있다.In the step a), the mixed solution is preferably swelled by aging for 2 to 4 hours, by aging the mixed solution as described above b) nano-containing in the mixed solution in the dispersing step (S120) to be described later The particles can be delaminated by better dispersion in thin plates in the vinyl chloride monomer.

여기서, 상기 점토는 몬모릴로나이트, 스멕타이트 및 헥토라이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 몬모릴로나이트를 사용한다. 상기 몬모릴로나이트는 값싸고 구하기 쉬우며 표면의 성질을 쉽게 바꿀 수 있다는 장점이 있다.Here, the clay is preferably any one selected from the group consisting of montmorillonite, smectite and hectorite, more preferably montmorillonite is used. The montmorillonite has the advantage of being cheap and easy to obtain and easily changing the properties of the surface.

또한, 상기 칼슘카보네이트는 표면이 소수성을 나타내도록 처리된 것을 사용하는 것이 보다 바람직하다.In addition, as the calcium carbonate, it is more preferable to use a surface treated to show hydrophobicity.

상기 나노입자는 폴리염화비닐 나노복합체에 있어서 기계적 물성을 강화시켜주는 역할을 하며, 상기 나노입자를 사용하는 경우 기존 폴리염화비닐에 비해 인장강도와 같은 기계적 물성을 개선할 수 있다. 나아가, 상기 점토의 경우 점도조절이 용이하므로 주로 점도를 증가시키는 역할을 하여 코팅 등의 특정한 용도에서 추가적인 점도조절제를 쓰지 않아도 된다는 장점이 있다.The nanoparticles serve to enhance mechanical properties in the polyvinyl chloride nanocomposite, and when the nanoparticles are used, mechanical properties such as tensile strength may be improved as compared to conventional polyvinyl chloride. In addition, in the case of the clay is easy to control the viscosity, mainly serves to increase the viscosity has the advantage of not having to use an additional viscosity modifier in a particular use, such as coating.

또한, 상기 공안정제는 C7 이상의 탄화수소 군은 모두 사용할 수 있는데, 오일과 같이 물에 대한 용해도만 낮으면 사용이 가능하며, 탄화수소 군뿐만 아니라 세틸 알코올(cetyl alcohol)과 같이 탄화수소기가 긴 알코올 군도 상기 공안정제로서 사용이 가능하다.In addition, the co-stabilizer can be used for all hydrocarbon group of C7 or more, so long as the solubility in water, such as oil can be used, not only hydrocarbon group but also hydrocarbon group long hydrocarbon group such as cetyl alcohol (cetyl alcohol) It can be used as a tablet.

상기 공안정제는 폴리염화비닐 나노복합체에 있어서 중합조건에서 모노머 구형 액적을 안정적으로 유지시키는 역할을 하며, 상기 혼합용액은 물과의 용해도가 낮아야하기 때문에 가급적 탄소수가 많은 파라핀을 사용하는 것이 좋지만 C18이 넘어가면 상온에서 고체로 존재하여 상용성이 떨어지므로 C18 이하의 탄소수를 갖는 공안정제를 사용하는 것이 바람직하다.The co-stabilizer plays a role of stably maintaining the monomeric spherical droplets under the polymerization conditions in the polyvinyl chloride nanocomposite, and the mixed solution should have low solubility with water. It is preferable to use a co-stabilizer having a carbon number of C18 or less because it is present as a solid at room temperature and less compatible.

따라서, 보다 바람직하게는 녹는점이 약 18°정도가 되는 헥사데칸을 사용한다.Therefore, more preferably, hexadecane having a melting point of about 18 ° is used.

아울러, 상기 개시제는 소수성 중합 개시제로서, 2,2‘-아조비스이소부티로니트릴(ABIN), 아조비스디메틸발레로니트릴(ABVN)과 같은 아조 화합물 또는 큐멘히드로퍼옥사이드, t-부틸히드로퍼옥사이드, 디큐밀퍼옥사이드, 디-t-부틸퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드 및 라우로인퍼옥사이드 등과 같은 과산화물 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 2,2‘-아조비스이소부티로니트릴와 벤조일퍼옥사이드를 사용할 수 있다.In addition, the initiator is a hydrophobic polymerization initiator, azo compounds such as 2,2'-azobisisobutyronitrile (ABIN), azobisdimethylvaleronitrile (ABVN) or cumene hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide , One or two or more selected from peroxides such as dicumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, benzoyl peroxide and lauroin peroxide may be used, and more preferably 2,2'-azobisiso Butyronitrile and benzoyl peroxide can be used.

또한, 상기 혼합용액은 상기 염화비닐 단량체 100 중량부에 대하여, 상기 나노입자 0.1~15 중량부, 상기 공안정제 0.5~5 중량부 및 상기 개시제 0.01~1 중량부를 함유하는 것이 바람직하다.In addition, the mixed solution preferably contains 0.1 to 15 parts by weight of the nanoparticles, 0.5 to 5 parts by weight of the co-stabilizer and 0.01 to 1 parts by weight of the initiator with respect to 100 parts by weight of the vinyl chloride monomer.

또한, 상기 계면활성제는 음이온계, 비이온계 및 양이온계 계면활성제를 모두 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 음이온계 계면활성제로서 효과적이고 값이 싼 라우릴황산나트륨을 사용한다.In addition, the surfactant may use all of anionic, nonionic and cationic surfactants, and more preferably, sodium lauryl sulfate, which is effective and inexpensive, is used as the anionic surfactant.

또한, 상기 b)단계에서, 상기 혼합용액은 100~20000rpm으로 10~180분 동안 교반하는 것이 바람직하고, 상기 c)단계에서, 분산된 상기 혼합용액에 상기 계면활성제를 100~20000rpm으로 1~60분 동안 서서히 첨가하면서 교반하는 것이 바람직하다.In addition, in step b), the mixed solution is preferably stirred for 10 to 180 minutes at 100 to 20000 rpm, and in step c), the surfactant is dispersed at the mixed solution in a range of 1 to 60 at 100 to 20000 rpm. It is preferred to stir while adding slowly for minutes.

상기 b)단계 및 c)단계에서, 상기 혼합용액의 교반속도가 상기 수치범위보다 높아지면 점도 상승으로 인하여 교반이 어려워진다는 문제점이 있고, 교반속도가 상기 수치범위보다 낮은 경우에는 분산이 잘 이루어지지 않는다는 문제점이 있다.In steps b) and c), when the stirring speed of the mixed solution is higher than the numerical range, the stirring becomes difficult due to the increase in viscosity, and when the stirring speed is lower than the numerical range, dispersion is not performed well. There is a problem.

또한, 상기 d)단계에서, 유화된 상기 혼합용액은 5000~50000rpm으로 10~30분 동안 균일화하고, 54~80℃에서 2~6시간 동안 미니 유화중합하는 것이 바람직하다.In addition, in step d), the mixed solution emulsified is preferably homogenized for 10 to 30 minutes at 5000 ~ 50000rpm, and mini emulsion polymerization for 2-6 hours at 54 ~ 80 ℃.

유화된 상기 혼합용액의 미니 유화중합 시에 교반조건이 상기 수치범위를 벗어나는 경우 경제적인 효율성이 떨어진다는 문제점이 있고, 상기 온도조건의 경우 54℃ 미만에서 미니 유화중합하는 경우 AIBN과 같은 개시제가 분해되지 않는다는 문제점이 있다.In the case of mini emulsion polymerization of the emulsified mixed solution, there is a problem in that the economic efficiency is lowered when the stirring condition is out of the numerical range. There is a problem that is not.

아울러, 미니 유화중합된 상기 혼합용액은 표면에 100~1000nm의 분산된 나노입자가 형성된 것이 바람직하며, 상기 분산된 나노입자의 사이즈가 1000nm보다 큰 경우 나노복합체의 역학상 안정성이 떨어진다는 문제점이 있고, 100nm 미만인 경우 라텍스의 점도가 매우 커진다는 문제점이 있다.In addition, the mini emulsion polymerized mixed solution is preferably formed on the surface of the dispersed nanoparticles of 100 ~ 1000nm, when the size of the dispersed nanoparticles larger than 1000nm there is a problem that the mechanical stability of the nanocomposite is poor In case of less than 100 nm, the viscosity of the latex becomes very large.

상술한 바와 같은 본 발명의 인시츄 미니 유화중합을 이용한 폴리염화비닐 나노복합체의 합성방법은, Synthesis method of polyvinyl chloride nanocomposite using in situ mini emulsion polymerization of the present invention as described above,

첫째, 용기를 옮기며, 합성하지 않고, 하나의 용기 내에서 모든 반응이 수행되는 인시츄 방식으로 이루어지므로 보다 용이하게 폴리염화비닐 나노복합체의 합성을 수행할 수 있다.First, it is possible to carry out the synthesis of the polyvinyl chloride nanocomposite more easily because it is made in an in situ manner in which all the reactions are carried out in one container without carrying out the synthesis.

둘째, 합성된 폴리염화비닐 나노복합체는 균일한 결정핵 생성이 이루어지므로 나노 입자가 염화비닐 단량체에 균일하게 분산되어 기계적, 유동학적으로 우수한 물성을 나타낼 수 있다.Second, since the synthesized polyvinyl chloride nanocomposite is uniform crystal nucleation is formed, the nanoparticles are uniformly dispersed in the vinyl chloride monomer may exhibit excellent mechanical and rheological properties.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various equivalents that may be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be water and variations.

이하, 도 2 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인시츄 미니 유화중합을 이용한 폴리염화비닐 나노복합체의 합성방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of synthesizing a polyvinyl chloride nanocomposite using in situ mini emulsion polymerization according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 5.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인시츄 미니 유화중합을 이용한 폴리염화비닐 나노복합체의 합성방법을 나타낸 블록 흐름도이고, 도 3은 도 2의 폴리염화비닐 나노복합체의 합성방법에 의해 합성된 폴리염화비닐 나노복합체의 사진이고, 도 4는 도 3에 나타낸 폴리염화비닐 나노복합체의 XRD그래프이고, 도 5는 도 3에 나타낸 폴리염화비닐 나노복합체의 TEM사진이다.2 is a block flow diagram illustrating a method of synthesizing a polyvinyl chloride nanocomposite using in situ mini emulsion polymerization according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a synthetic method of the polyvinyl chloride nanocomposite of FIG. It is a photograph of the polyvinyl chloride nanocomposite, FIG. 4 is an XRD graph of the polyvinyl chloride nanocomposite shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a TEM photograph of the polyvinyl chloride nanocomposite shown in FIG.

도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인시츄 미니 유화중합을 이용한 폴리염화비닐 나노복합체의 합성방법은 a)혼합용액 준비단계(S110), b)분산단계(S120), c)유화단계(S130) 및 d)미니 유화중합단계(S140)를 포함한다.Referring to Figure 2, the synthesis method of polyvinyl chloride nanocomposite using in situ mini emulsion polymerization according to an embodiment of the present invention is a) mixed solution preparation step (S110), b) dispersion step (S120), c) Emulsifying step (S130) and d) mini emulsion polymerization step (S140).

우선, 반응기에 나노입자, 공안정제(co-stabilizer) 및 개시제를 담고, 염화비닐 단량체를 천천히 주입하면서 염화비닐 단량체에 나노입자를 분산하여 혼합용액을 준비한다(S110). 이때, 상기 혼합용액은 2~4시간 동안 숙성하여 부풀어오르게 하는 것이 바람직한데, 상기 혼합용액을 숙성하는 경우 이어지는 b)분산단계(S120)에서 나노입자가 보다 용이하게 얇은 판상으로 분산될 수 있다.First, a nanoparticle, a co-stabilizer and an initiator are contained in a reactor, while slowly injecting a vinyl chloride monomer, nanoparticles are dispersed in a vinyl chloride monomer to prepare a mixed solution (S110). In this case, the mixed solution is preferably matured for 2 to 4 hours to swell, and when the mixed solution is aged b) in the subsequent dispersion step (S120), the nanoparticles may be more easily dispersed in a thin plate.

즉, 상기 혼합용액이 준비되면, 이를 기계교반기를 이용하여 교반함으로써 상기 염화비닐 단량체에서 상기 나노입자가 얇은 판상으로 분산되도록 한다(S120). 이러한 분산단계를 디라미네이션(delamination)이라 하며, 상기 혼합용액에서 상기 나노입자는 상기 염화비닐 단량체에서 얇은 판 상 조각으로 분산된다.In other words, when the mixed solution is prepared, the nanoparticles are dispersed in a thin plate by stirring with a mechanical stirrer (S120). This dispersing step is called delamination, and the nanoparticles in the mixed solution are dispersed in thin plate pieces in the vinyl chloride monomer.

다음으로, 분산된 상기 혼합용액에 계면활성제를 첨가하고 유화한다(S130).Next, the surfactant is added and emulsified in the mixed solution dispersed (S130).

상기 계면활성제는 유화제로서 사용되는데, 상기 혼합용액을 담은 반응기와 별도로 준비된 다른 용기에 라우릴황산나트륨(sodium lauryl sulfate; SLS)과 순수가 혼합된 수용액으로 이루어진 계면활성제를 담아 준비하고, 분산된 상기 혼합용액이 담긴 반응기에 상기 계면활성제를 서서히 첨가하면서 상기 혼합용액을 유화한다.The surfactant is used as an emulsifier, prepared by containing a surfactant consisting of an aqueous solution of sodium lauryl sulfate (SLS) and pure water in another vessel prepared separately from the reactor containing the mixed solution, and the dispersed mixture The mixed solution is emulsified while slowly adding the surfactant to the reactor containing the solution.

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이어서, 고강도 균질기(homogenizer)를 이용하여 유화된 상기 혼합용액을 균일화하고, 미니 유화중합함으로써 폴리염화비닐 나노복합체를 합성한다(S140).Subsequently, the polyvinyl chloride nanocomposite is synthesized by homogenizing the mixed solution emulsified using a high strength homogenizer and mini emulsion polymerization (S140).

이하에서는, 본 발명의 인시츄 미니 유화중합을 이용한 폴리염화비닐 나노복합체의 합성방법에 따라 폴리염화비닐 나노복합체를 합성하는 과정을 하기 실시예 1을 참고하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, a process of synthesizing the polyvinyl chloride nanocomposite according to the synthesis method of the polyvinyl chloride nanocomposite using the in situ mini emulsion polymerization of the present invention will be described in more detail with reference to Example 1 below.

실시예Example 1 One

순수(DI water) 315g과 라우릴황산나트륨(sodium lauryl sulfate; SLS) 2.7g이 혼합된 수용액을 계면활성제로서 1L 용량의 제1반응기에 담아 준비하고, Cloisite®20A 5.4g과, 헥사데칸(hexadecane) 2.7ml와, 2,2‘-아조비스이소부티로니트릴(ABIN) 0.06g과, 아조비스디메틸발레로니트릴(ABVN) 0.03g을 혼합한 혼합물을 제2반응기에 담아 준비하였다. 상기 사용된 물질 및 이의 함량을 하기 표 1에 나타내었다.An aqueous solution of 315 g of DI water and 2.7 g of sodium lauryl sulfate (SLS) was prepared as a surfactant in a 1 L first reactor, 5.4 g of Cloisite® 20A and hexadecane. A mixture of 2.7 ml, 0.06 g of 2,2'-azobisisobutyronitrile (ABIN) and 0.03 g of azobisdimethylvaleronitrile (ABVN) was added to the second reactor. The materials used and their contents are shown in Table 1 below.

Figure 112008030555662-pat00001
Figure 112008030555662-pat00001

상기 혼합물이 담긴 제2반응기에 염화비닐 단량체(vinyl chloride monomer)를 천천히 주입하면서 250rpm으로 3시간 동안 숙성하여 혼합용액을 준비한 후, 상기 혼합용액을 1000rpm으로 10분 동안 교반하여 상기 염화비닐 단량체에서 나노 점토인 Cloisite®20A을 얇은 판상으로 분산하였다.After slowly injecting a vinyl chloride monomer into the second reactor containing the mixture, the mixture was aged at 250 rpm for 3 hours to prepare a mixed solution, followed by stirring the mixed solution at 1000 rpm for 10 minutes to form nanoparticles in the vinyl chloride monomer. The clay Cloisite®20A was dispersed in a thin plate.

다음으로, 제2반응기에 분산된 상기 혼합용액을 500rpm으로 서서히 교반하면서 제1반응기에 담긴 상기 계면활성제 용액을 제2반응기에 5분간 서서히 주입하여 유화하였다.Next, while slowly stirring the mixed solution dispersed in the second reactor at 500 rpm, the surfactant solution contained in the first reactor was slowly injected into the second reactor for 5 minutes to emulsify.

이어서, 유화된 상기 혼합용액이 안정적으로 미니 유화중합(miniemulsion polymerization)될 수 있도록 고강도의 균질기(homogenizer, Ultra-Turrax IKA® T25)를 이용하여 22000rpm으로 20분간 균일화한 후, 반응기 온도를 58.5도까지 올리고 4시간 동안 염화비닐 단량체를 중합하여 폴리염화비닐 나노복합체(PVC-clay nanocomposite latex)를 합성하였다.Subsequently, the homogenizer (Ultra-Turrax IKA®) of high strength allows the emulsified mixed solution to be stably mini emulsion polymerization. After homogenizing at 22000 rpm for 20 minutes using T25), the reactor temperature was raised to 58.5 degrees, and polyvinyl chloride monomer was polymerized for 4 hours to synthesize polyvinyl chloride nanocomposite (PVC-clay nanocomposite latex).

상기 실시예 1에 의해 제조된 폴리염화비닐 나노복합체의 사진을 도 3에 나타내었고, 이를 통하여 균일하게 나노 점토가 분산된 폴리염화비닐 나노복합체가 합성되었음을 확인하였다.The photo of the polyvinyl chloride nanocomposite prepared in Example 1 is shown in Figure 3, through which it was confirmed that the polyvinyl chloride nanocomposites in which nano clay is dispersed uniformly.

또한, 도 4에 나타난 바와 같이, XRD를 통하여 실시예 1의 Cloisite®20A는 D001 피크가 2θ에서 3.3°로 나타나 얇은 판 사이의 간격인 26.5nm에 상응하게 나타난 반면에 폴리염화비닐 나노복합체의 피크는 사라졌다는 것을 확인하였다.In addition, as shown in FIG. 4, the Cloisite®20A of Example 1 through XRD showed a D 001 peak of 3.3 ° at 2θ, corresponding to 26.5 nm, which is the spacing between the thin plates, while the polyvinyl chloride nanocomposite of It was confirmed that the peak disappeared.

이것은 나노 점토가 상기 폴리염화비닐 나노복합체에서 완전하게 분산되었다는 것을 의미하는 것으로서, 도 5에는 상기 실시예 1에 의해 제조된 폴리염화비닐 나노복합체의 TEM사진을 나타내었다.This means that the nano clay was completely dispersed in the polyvinyl chloride nanocomposite, and FIG. 5 shows a TEM photograph of the polyvinyl chloride nanocomposite prepared by Example 1. FIG.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated by the limited embodiment and drawing, this invention is not limited by this, The person of ordinary skill in the art to which this invention belongs, Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalent claims.

도 1은 종래 폴리염화비닐 나노복합체의 합성방법에 의해 제조된 폴리염화비닐 나노복합체의 사진이고,1 is a photograph of a polyvinyl chloride nanocomposite prepared by a method of synthesizing a conventional polyvinyl chloride nanocomposite,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인시츄 미니 유화중합을 이용한 폴리염화비닐 나노복합체의 합성방법을 나타낸 블록 흐름도이고,2 is a block flow diagram illustrating a method for synthesizing a polyvinyl chloride nanocomposite using in situ mini emulsion polymerization according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2의 폴리염화비닐 나노복합체의 합성방법에 의해 합성된 폴리염화비닐 나노복합체의 사진이고,3 is a photograph of a polyvinyl chloride nanocomposite synthesized by the method for synthesizing the polyvinyl chloride nanocomposite of FIG.

도 4는 도 3에 나타낸 폴리염화비닐 나노복합체의 XRD그래프이고,4 is an XRD graph of the polyvinyl chloride nanocomposite shown in FIG.

도 5는 도 3에 나타낸 폴리염화비닐 나노복합체의 TEM사진이다.FIG. 5 is a TEM photograph of the polyvinyl chloride nanocomposite shown in FIG. 3.

Claims (7)

a)점토 또는 칼슘카보네이트 중 어느 하나의 나노입자와, 공안정제(co-stabilizer)와, 개시제와, 염화비닐 단량체를 혼합하고, 숙성하여 혼합용액을 준비하는 단계;a) mixing a nanoparticle of any one of clay or calcium carbonate, a co-stabilizer, an initiator, and a vinyl chloride monomer, and aging to prepare a mixed solution; b)상기 혼합용액을 교반하여 상기 나노입자를 얇은 판상으로 분산하는 단계;b) stirring the mixed solution to disperse the nanoparticles into a thin plate; c)분산된 상기 혼합용액에 계면활성제를 첨가하여 유화(emulsion)하는 단계; 및c) emulsifying by adding a surfactant to the dispersed mixed solution; And d)유화된 상기 혼합용액을 고강도의 균질기로 균일화하고, 미니 유화중합(miniemulsion polymerization)하는 단계를 포함하는 인시츄 미니 유화중합을 이용한 폴리염화비닐 나노복합체의 합성방법.d) a method of synthesizing the polyvinyl chloride nanocomposite using in situ mini emulsion polymerization, comprising homogenizing the emulsified mixed solution with a high strength homogenizer and mini emulsion polymerization. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 점토는 몬모릴로나이트, 스멕타이트 및 헥토라이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 인시츄 미니 유화중합을 이용한 폴리염화비닐 나노복합체의 합성방법.The clay is a synthetic method of polyvinyl chloride nanocomposite using in situ mini emulsion polymerization, characterized in that any one selected from the group consisting of montmorillonite, smectite and hectorite. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 공안정제는 헥사데칸인 것을 특징으로 하는 인시츄 미니 유화중합을 이용한 폴리염화비닐 나노복합체의 합성방법.The co-stabilizer is a method of synthesizing polyvinyl chloride nanocomposites using in situ mini emulsion polymerization, characterized in that hexadecane. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 b)단계에서, 상기 혼합용액은 100~20000rpm으로 10~180분 동안 교반하는 것을 특징으로 하는 인시츄 미니 유화중합을 이용한 폴리염화비닐 나노복합체의 합성방법.In the step b), the mixed solution is a method of synthesizing polyvinyl chloride nanocomposite using in situ mini emulsion polymerization, characterized in that for 10 to 180 minutes stirring at 100 ~ 20000rpm. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 c)단계에서, 분산된 상기 혼합용액에 상기 계면활성제를 100~20000rpm으로 1~60분 동안 서서히 첨가하면서 교반하는 것을 특징으로 하는 인시츄 미니 유화중합을 이용한 폴리염화비닐 나노복합체의 합성방법.In the step c), a method of synthesizing the polyvinyl chloride nanocomposite using the in-situ mini emulsion polymerization, characterized in that the stirring is slowly added to the dispersed solution at 100 ~ 20000rpm for 1 to 60 minutes. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 d)단계에서, 유화된 상기 혼합용액은 5000~50000rpm에서 10~30분 동안 균일화하고, 54~80℃에서 2~6시간 동안 미니 유화중합하는 것을 특징으로 하는 인시츄 미니 유화중합을 이용한 폴리염화비닐 나노복합체의 합성방법.In the step d), the mixed solution emulsified poly homogenized by in-situ mini emulsion polymerization, characterized in that homogenization for 10 to 30 minutes at 5000 ~ 50000rpm, mini emulsion polymerization for 2 to 6 hours at 54 ~ 80 ℃ Synthesis method of vinyl chloride nanocomposite. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 미니 유화중합된 상기 혼합용액은 100~1000nm의 분산된 나노입자가 구비된 것을 특징으로 하는 인시츄 미니 유화중합을 이용한 폴리염화비닐 나노복합체의 합성방법.The mini emulsion polymerized mixed solution is a method of synthesizing polyvinyl chloride nanocomposite using in situ mini emulsion polymerization, characterized in that the nanoparticles are dispersed in 100 ~ 1000nm.
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