KR101144042B1

KR101144042B1 - 폴리올레핀／클레이 나노복합재 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101144042B1
Application number: KR1020050112492A
Authority: KR
Inventors: 이춘수; 조재영; 남병욱; 배진우
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-11-23
Filing date: 2005-11-23
Publication date: 2012-07-03
Also published as: KR20070054470A

Abstract

본 발명은 폴리올레핀／클레이 나노복합재 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 감마선이 조사된 유기화된 클레이, 폴리올레핀 및 라디칼 개시제를 컴파운딩하여, 상기 유기화된 클레이를 감마선을 조사하여 형성된 라디칼과 폴리올레핀이 라디칼 개시제에 의해 형성된 라디칼이 공유결합하여 제조된 나노복합재는 종래 상용화제의 사용 없이 골고루 분산될 뿐만 아니라 상용화제에 의한 물성 저하 문제를 개선하면서 동시에 클레이의 박리가 효과적으로 수행되는 폴리올레핀／클레이 나노복합재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

폴리올레핀, 클레이, 나노복합재, 감마선, 개질, 공유결합, 분산

Description

폴리올레핀／클레이 나노복합재 및 이의 제조방법{Polyolefin／Clay Nanocomposites and Preparing Method thereof}

도 1은 나노복합재 컴파운딩 과정에서의 반응 모식도를 나타낸 것이다.

도 2는 실시예 1 ～ 4 및 비교예 1 ～ 3으로부터 제조된 나노복합재의 XRD를 나타낸 것이다.

클레이 분산 고분자 나노복합재의 제조 기술은 실리케이트 층상 구조의 클레이를 나노 스케일의 시트상의 기본 단위로 박리하여 고분자 매트릭스에 분산시켜 열변형 온도, 강도, 내연성, 기체 및 액체 차단성 등의 물성 향상을 유도하는 역할을 수행하는 것으로 널리 알려져 있다.

클레이의 기본단위인 판상 실리케이트는 크기가 약 10 ～ 20 ㎛이고, 두께는 약 1 ㎚ 정도이며, 판과 판 사이의 거리도 약 1 ㎚이다. 판상 실리케이트 상호간의 강력한 반데르 발스 인력으로 인하여 고분자 메이트릭스에 박리 분산시키기가 난이하며, 주로 저분자량의 유기화제(intercalant)를 실리케이트 층상구조 사이에 삽입시킨 유기화 클레이를 이용하여 고분자의 침투를 용이하게 하여 줌으로써 클레이를 분산시킨다.

클레이의 실리케이트층을 벌리고 고분자를 삽입시킴으로써 실리케이트층을 박리시키기 위해서는 이온교환을 통한 클레이의 유기화가 필요하다. 실리케이트 층간의 양이온을 유기화제 양이온으로 치환시키면 유기화제의 친유성 부분은 층간을 벌리고 고분자 등 유기물과의 상호작용을 할 수 있게 하는 역할을 한다. 유기화제로는 아민(amine) 화합물 혹은 암모늄염(ammonium salt)들이 사용되는데 유기화제의 종류에 따른 박리 및 팽윤 거동에 대한 연구가 다수 진행되어 왔다.

클레이 분산 방법은 매트릭스 수지에 따라 다양하게 연구되어 오고 있다. 자동차용 고분자 재료로 사용량이 증가하고 있는 폴리프로필렌의 경우, 상용화제를 이용한 컴파운딩법, 클레이 층간에 중합촉매를 삽입시켜 중합하는 방법[Advanced Materials., 14, 128 (2002); 대한민국 등록특허 제445237호], 반응전구체를 클레 이 판상에 삽입시켜 라디칼 개시제와 함께 혼합하여 클레이 표면에 폴리프로필렌을 그래프팅시켜 분산시키는 방법[Polymer, 42, 10013 (2001); Composites Science and Technology, 64, 1383 (2004)] 등이 알려져 있다.

상용화제를 이용한 컴파운딩법(용융반응)의 경우, 폴리프로필렌은 극성기가 없기 때문에 박리형 나노복합재를 제조하기 위해 폴리프로필렌에 무수 말레인산 (maleic anhydride, MA)이 그래프트(graft)된 PP-g-MA(maleic anhydride grafted polypropylene)를 상용화제로 주로 사용한다. 그러나, 박리형 나노복합체를 제조하기 위해서는 상당한 양의 상용화제(MA-g-PP)를 투입해야 하며, 이는 클레이의 박리에는 효과적이지만 충격강도 등의 물성 저하를 가져오는 단점으로 작용하고 있다.

이에, 본 발명자들은 상기와 같은 상용화제 사용으로 인한 물성 저하 등의 문제를 개선하기 위하여, 상기 상용화제의 사용을 배제하면서, 고분자 매트릭스의 물성 저하를 최소화 및 클레이의 박리효과를 증진시키는 나노복합재를 제시하고자 한다.

그 결과, 유기화된 클레이의 표면에 감마선을 조사하여 형성된 라디칼과, 폴리올레핀에 라디칼 개시제를 첨가하여 형성된 라디칼이 공유결합(covalent bond)한 폴리올레핀-클레이 나노복합재는, 종래에 상용화제를 사용한 나노복합재에 비해 클레이에 전단력이 많이 가해진다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명은 상용화제의 배제하에서도, 클레이가 효과적으로 박리되며, 물성이 유지되는 폴리올레핀/클레이 나노복합재를 제공하는 데 그 목적이 있다

본 발명은 유기화된 클레이의 표면에 감마선을 조사하여 형성된 라디칼과, 폴리올레핀에 라디칼 개시제를 첨가하여 형성된 라디칼이 공유결합(covalent bond)된 폴리올레핀-클레이 나노복합재에 그 특징이 있다

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 종래 물성 저하를 가져오나 고분자 화합물과 클레이와의 상용성을 향상시키기 위하여 필수적으로 사용되던 상용화제의 사용이 배제된 조건하에서, 클레이가 효과적으로 박리되며, 물성이 유지되는 폴리올레핀/클레이 나노복합재에 관한 것이다. 종래의 상용화제 대신에 유기화된 클레이에 감마선을 조사하여 라디칼을 발생시키고, 고분자인 폴리올레핀과 라디칼 개시제로부터 형성된 라디칼이 공유결합을 형성하여 골고루 분산된다.

본 발명에 따른 폴리올레핀-클레이 나노복합재의 제조방법은 먼저, 층상구조를 갖는 유기화된 클레이를 건조한 다음, 진공 또는 불활성 가스하에서 30 ～ 100 kGy의 감마선을 조사하는 단계와, 상기 감마선이 조사된 클레이와 폴리올레핀을 3 ～ 30 : 70 ～ 97 중량비로 혼합하고, 상기 클레이와 폴리올레핀 총량에 대하여 라디칼 개시제를 0.1 ～ 1.0 중량%를 용융 반응하는 단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 유기화된 클레이는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 유기화제에 의한 유기화방법에 의해 제조되어 진다.

상기 클레이는 층상 구조를 가지며 고분자 내에서 나노 분산이 가능한 몬모릴로나이트(montmorillonite), 헥토라이트(hectorite), 사포나이트(saponite), 사우코나이트(sauconite), 버미쿨라이트(vermiculite), 마가디이트(magadiite), 케냐이트(kenyaite) 및 카올리나이트(kaolinite), 투링자이트(thuringite)로 이루어지는 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포함하며, 이 층상 단위입자들은 나노 크기 물질이다.

이러한 클레이는 유기화제에 의해 친유기화 되어지는 바, 친유기화제로는 옥틸암모늄, 데실암모늄, 도데실암모늄, 헥사데실암모늄, 옥타데실암모늄 및 디메틸수소화탈로우암모늄으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물 등이 사용될 수 있다.

이러한 유기화제는 클레이에 대하여 10 ～ 50 중량% 사용하는 바, 상기 사용량이 10 중량% 미만이면 유기화제에 라디칼이 생기는 것이 미약하여 나노복합재를 박리하는데 문제가 있고, 50 중량%를 초과하는 경우에는 클레이 대비 유기화제의 양이 너무 많이 들어가 나노복합재의 열적 물성 저하라는 문제가 있으므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

상기에서 제조된 유기화된 클레이를 70 ～ 90 ℃ 에서 24시간 건조한 뒤 진공상태 혹은 질소가스 등 불활성가스가 충진된 상태에서 감마선을 조사한다. 이때, 감마선은 30 ～ 100 kGy정도로 조사한다. 상기 감마선 조사량이 30 kGy미만이면 유기화 클레이에 라디칼 생성량이 작아 폴리올레핀의 그래프팅 효과가 미 미하며, 100 kGy을 초과하는 경우에는 라디칼 생성량이 과다하여 유기화제 간의 가교가 발생할 확률이 높아 클레이가 폴리올레핀에 그래프팅되는 효과가 적어서 분산 효과가 작아지는 문제가 있다.

본 발명에서 용융 컴파운딩 단계는 감마선을 조사한 유기화 클레이, 폴리올레핀, 라디칼 개시제를 동시에 컴파운딩(용융반응)하여 나노복합재를 제조하거나, 또는 감마선을 조사한 유기화 클레이, 폴리올레핀, 라디칼 개시제를 컴파운딩하여 마스터배치(masterbatch)를 제조한 후, 상기 마스터배치를 폴리올레핀과 다시 컴파운딩하여 나노복합재를 제조하는 방법으로 진행할 수 있다.

다음 도1에 나타낸 바와 같이, 컴파운딩 과정에 감마선이 조사된 유기화 클레이와 폴리올레핀, 라디칼 개시제를 함께 용융 컴파운딩하여 클레이에 폴리올레핀이 직접 그라프팅 되도록 하여 클레이와 폴리올레핀이 공유결합을 이루게 되며, 이는 클레이에 가해지는 용융전단력을 향상시켜 폴리올레핀 매트릭스 내에 클레이를 보다 효과적으로 분산시키게 된다.

본 발명에서 사용하는 폴리올레핀은 주로 폴리프로필렌 및 프로필렌-에틸렌 공중합체를 사용하는 것이 바람직하다. 프로필렌 단독 중합체인 호모폴리머(homopolymer), 프로필렌을 에틸렌, 부틸렌, 옥텐, 등의 공단량체와 공중합시킨 랜덤코폴리머(random copolymer), 호모폴리머에 에틸렌-프로필렌-고무(ethylene-propylene-rubber)가 블렌딩된 블록공중합체로 이루어진 군에서 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포함한다. 상기 공중합체의 경우 에틸렌의 함량이 20% 이하인 것이 바람직하며, 20%를 초과하는 경우 컴파운딩 과정에서 가교가 일어나 클레이를 분산시키는 효과가 감소된다.

상기 감마선이 조사된 클레이와 폴리올레핀을 3 ～ 30 : 70 ～ 97 중량비로 혼합하는 바, 상기 폴리올레핀의 사용량이 70 중량비 미만이면 전단력이 감소하여 클레이를 분산시키는 효과가 감소하는 문제가 발생하고 97 중량비를 초과하는 경우에는 물성향상 효과가 미미한 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 라디칼 개시제로는 디큐밀퍼옥사이드(dicumyl peroxide), 벤조일퍼옥사이드(benzoyl peroxide), 2,5-디메틸헥산-2,5,디-(3차-부틸퍼옥사이드)(2,5-dimethyl hexane -2,5,-di(tert-butyl peroxide)), 비스(4-3차-부틸사이클로헥실)퍼옥시디카보네이트(bis(4-tert-butylcyclohexyl)peroxy dicarbonate), 3차-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트(tert-butyl peroxy-2-ethylhexanoate)등의 군에서 1 종 또는 2종이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 클레이와 폴리올레핀 총량에 대하여 라디칼 개시제를 0.1 ～ 1.0 중량%를 사용하는 바, 상기 사용량이 0.1 중량% 미만이면 나노복합재의 박리 정도가 감소하고 1.0 중량%를 초과하는 경우에는 폴리올레핀의 산화에 의한 물성 저하의 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 컴파운딩 온도는 160 ～ 240 ℃가 바람직하며, 160 ℃ 미만에서는 폴리올레핀이 충분히 용융되지 않아 균일하게 섞이지 않으며, 240 ℃ 초과할 경우에는 폴리올레핀의 사슬절단이 가속화되어 균일하게 섞이지 않는다.

한편, 마스터 배치를 제조할 때에는 상기 감마선이 조사된 클레이와 폴리올 레핀을 20 ～ 50 : 50 ～ 80 중량비로 혼합하고, 상기 클레이와 폴리올레핀 총량에 대하여 라디칼 개시제를 0.1 ～ 1.0 중량%를 혼합하여 마스터 배치를 제조한다.

상기 폴리올레핀의 사용량이 50 중량비 미만이면 전단력이 감소하여 클레이를 분산시키는 효과가 감소하는 문제가 발생하고, 80 중량비를 초과하는 경우에는 물성향상 효과가 미미한 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

이후에, 상기 마스터 배치 15 ～ 60 중량%와 폴리올레핀 40 ～ 85 중량%를 컴파운딩 과정을 수행하는 바, 컴파운딩 온도는 상기와 동일하다. 상기 마스터배치의 사용량이 15 중량% 미만이면 클레이 함량이 낮아져 물성향상이 미미하고 60 중량%를 초과하는 경우에는 클레이 함량이 증가하여 가격이 상승되면서도 오히려 물성이 감소하는 문제가 발생하므로 상기 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라 최종적으로 제조된 나노복합재는 전체 복합재에 대하여 클레이의 함량이 3 ～ 30중량% 함유된 것이 바람직하며, 상기 함유량이 3 중량% 미만에서는 물성향상이 미미하며, 30 중량% 초과 사용하면 경제적으로 불리하게 된다.

이외에, 본 발명의 목적이 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 물성을 개선하기 위하여 첨가제, 예를 들면 산화방지제, 착색제, 이형제, 윤활제, 광안정제, 고무와 같은 다양한 첨가제를 추가로 함유할 수 있으며, 이들 첨가제의 사용량은 원하는 최종 용도 및 특성을 포함한 다양한 요인에 따라 적절히 조정되어 적용될 수 있다.

이상에서 제조된 폴리올레핀/클레이 나노복합재는 폴리올레핀계/탈크 복합재 료나 폴리올레핀계/유리섬유 복합재료를 대체하여 카울탑커버, 도어트림, 필라트림, 바디사이드몰딩, 등의 자동차 내외장 플라스틱 부품에 적용될 수 있다.

이하, 본 발명은 실시 예를 통하여 더욱 구체적으로 설명되나, 본 발명이 이러한 실시 예에 의하여 제한되는 것은 아니다.

제조예 : 감마선 조사된 클레이의 제조

제조예 1

디메틸 수소화 탈로우 암모늄(dimethyl hydrogenated tallow ammonium)으로 유기화된 몬모릴로나이트(미국 Southern Clay Products Inc.의 Cloisite 20A) 을 진공오븐에서 24시간 동안 80 ℃에서 건조하였다.

상기 진공오븐에서 건조된 유기화 클레이를 경질유리 시험관에 넣고 99.999 %의 고순도로 퍼징(purging) 하면서 동시에 탈가스화(degassing)를 10분 동안 수행하였다. 이 시편을 드라이 아이스로 채워진 박스(box)에 보관하여 12 시간 내에 감마선을 조사하였다. 이때, 감마선의 선속은 1 ～ 10 kGy/h 사이의 값으로 설정하여 총 50 kGy 가 조사되도록 하였다.

실시예 1 ～ 4 및 비교예 1 ～ 4 : 나노복합재의 제조

실시예 1

나노복합재를 제조하기 전에 폴리올레핀은 진공 오븐에서 24 시간 동안 80 ℃에서 건조시켰다. 상기 제조예 1에서 제조한 감마선이 조사된 클레이/폴리프로필렌 = 5/95 (중량비)의 비율로 Haake Rheomix 600, Haake Rheocord 90 system을 사용하여 180 ℃에서 10 분 동안 회전속도 50 rpm으로 컴파운딩하여 나노복합재를 제조하였다.

실시예 2

나노복합재를 제조하기 전에 폴리올레핀은 진공 오븐에서 24 시간 동안 80 ℃에서 건조시켰다. 상기 제조예 1에서 제조한 감마선이 조사된 클레이/폴리프로필렌/라디칼 개시제 = 5/95/0.1 (중량비)의 비율로 Haake Rheomix 600, Haake Rheocord 90 system을 사용하여 180 ℃에서 10 분 동안 회전속도 50 rpm으로 컴파운딩하여 나노복합재를 제조하였다.

실시예 3

나노복합재를 제조하기 전에 폴리올레핀은 진공 오븐에서 24 시간 동안 80 ℃에서 건조시켰다. 상기 제조예 1에서 제조한 감마선이 조사된 클레이/폴리올레핀 = 30/70 (중량비)의 비로 컴파운딩하여 마스터배치를 제조한 뒤 다시 마스터배치/폴리올레핀 = 17/83 (중량비)의 비율로 컴파운딩하여 최종적으로 매트릭스에 클레이가 5% 함유된 나노복합재를 제조하였다.

상기 마스터배치와 최종 나노복합재는 Haake Rheomix 600, Haake Rheocord 90 system을 사용하여 180 ℃에서 10 분 동안 회전속도 50 rpm으로 제조하였다.

실시예 4

나노복합재를 제조하기 전에 폴리올레핀은 진공 오븐에서 24 시간 동안 80 ℃에서 건조시켰다. 상기 제조예 1에서 제조한 감마선이 조사된 클레이/폴리올레핀/라디칼 개시제 = 30/70/0.1 (중량비)의 비로 컴파운딩하여 마스터배치를 제조한 뒤 다시 마스터배치/폴리올레핀 = 17/83 (중량비)의 비율로 컴파운딩하여 최종적으로 매트릭스에 클레이가 5% 함유된 나노복합재를 제조하였다. 상기 마스터배치와 최종 나노복합재는 Haake Rheomix 600, Haake Rheocord 90 system을 사용하여 180 ℃에서 10 분 동안 회전속도 50 rpm으로 제조하였다.

비교예 1

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 감마선을 조사하지 않고 디메틸 수소화 탈로우 암모늄(dimethyl hydrogenated tallow ammonium)으로 유기화된 몬모릴로나이트 (미국 Southern Clay Products Inc.의 Cloisite 20A)를 이용하여 나노복합재를 제조하였다.

비교예 2

상기 실시예 3과 동일하게 실시하되, 감마선을 조사하지 않고 디메틸 수소화 탈로우 암모늄(dimethyl hydrogenated tallow ammonium)으로 유기화된 몬모릴로나이트 (미국 Southern Clay Products Inc.의 Cloisite 20A)를 이용하여 나노복합재 를 제조하였다.

비교예 3

상기 실시예 3과 동일하게 실시하되, 감마선을 조사하지 않고 디메틸 수소화 탈로우 암모늄(dimethyl hydrogenated tallow ammonium)으로 유기화된 몬모릴로나이트(미국 Southern Clay Products Inc.의 Cloisite 20A)와 폴리올레핀대신 상용화제(MA-g-PP)를 이용하여 마스터배치를 제조하고 폴리올레핀과 다시 컴파운딩하여 나노복합재를 제조하였다.

시험예 1 : 나노복합재의 구조 관찰

상기 실시예 1 ～ 4 및 비교예 1 ～ 3에서 제조된 나노복합재의 구조 관찰을 위하여 클레이의 박리 유무를 확인하기 위해 X선 회절 분석(x-ray diffraction, XRD)를 사용하였다. 층상 화합물의 층간 거리 (d)는 결정에서 회절이 일어나기 위한 본질적인 조건을 나타내는 Bragg's law (d sin)를 이용하여 구할 수 있다. 입사된 X선은 결정, 다시 말해서 일정한 층간 간격을 갖는 물질에 의해 특정한 방향으로 회절빔을 형성하고, 투과빔과 회절빔의 각이 2?인 회절각으로 측정하였다. 이때, X선 회절 분석기로는 MacScience사의 Guinier focusing 카메라가 장착된 M18XHF-SRA 모델을 사용하였다. 상기 제조된 나노복합재는 압축기를 이용하여 두께 0.3 mm의 시편을 제조하였고 분석 조건이 40 kV 전압, 30 mA 전류에서 CuKα radiation (=1.5406 Å)을 사용하여 2 °/min의 주사 속도로 2θ = 1.2°～ 10° 범위에서 0.02° 간격으로 측정하여 다음 도 2에 나타내었다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 상용화제를 사용하지 않고 감마선으로 조사된 유기화 클레이를 사용하여 제조한 나노복합재한 경우 기존의 상용화제를 사용한 나노복합재의 분산성과 비슷하게 향상되었음을 알 수 있었다.

시험예 2 : 나노복합재의 열안정성 측정

폴리올레핀과 제조된 나노복합재의 열안정성을 열중량 분석 (thermogravimetric analysis, TGA)을 통해 확인하였다. 이때, 사용된 열중량 분석기로는 TA사의 TA 2050 모델을 사용하였다. 질소 분위기 하에서 30 ℃에서부터 850 ℃까지 10 ℃/min의 승온 속도를 유지하면서, 각각 재료의 열분해되는 형태를 관찰하여 결과를 다음 표 1에 나타내었다.

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 나노복합재 제조를 통해 폴리올레핀의 열안정성이 향상되었으며, 종래의 나노복합재인 비교예1 ～ 2보다 감마선으로 조사된 유기화 클레이를 적용한 실시예 1 ～ 4의 경우의 열안정성이 더욱 향상됨을 확인하였다. 또한, 비교예 3은 유기화된 클레이와 통상의 상용화제를 사용한 것으로 열안정성이 폴리올레핀 보다는 증가하였지만, 상용화제를 쓰지 않고 제조한 실시예보다는 열안정성이 감소한 것을 확인할 수 있었다.

시험예 3 : 나노복합재의 기계적 성질 측정

폴리프로필렌과 제조된 나노복합재의 인장 특성들을 측정하였다.

ASTM D-638 시험방법으로 Lloyd사의 LR10K 모델의 만능 시험기 (Universal testing machine, UTM)을 이용하여 인장탄성률(tensile modulus), 인장강도(tensile strength), 파단신률(elongation at break)을 측정하였다.

기계적 물성은 각 종류당 7개의 시편에 대하여 측정하여 평균값을 취하였으며, 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 나노복합재의 제조를 통해 폴리올레핀의 인장탄성률 및 인장강도가 향상되었으며, 종래 비교예 1 ～ 2의 나노복합재 보다 감마선으로 조사된 유기화 클레이를 사용하여 제조한 실시예 1 ～ 4의 나노복합재에서 그 효과가 증가함을 알 수 있었다.

나노복합재의 파단신률은 폴리프로필렌에 비해 감소하는 경향을 보였지만, 파단신률이 감소하는 경향은 기능성 클레이를 적용한 나노복합재가 기존의 나노복합재 보다 덜함을 확인할 수 있었다.

또한, 비교예 3은 유기화된 클레이와 통상의 상용화제를 사용한 것으로 폴리올레핀보다 인장탄성률 및 인장강도가 향상되었지만, 상용화제를 쓰지 않고 제조한 실시예 보다는 덜 하였고 파단신률 역시 더 급격히 떨어지는 것을 확인을 확인할 수 있었다.

상기에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 감마선을 조사한 클레이와 폴리올레핀 고분자 및 라디칼개시제를 용융 반응하여, 상기 클레이에서 형성된 라디칼과, 라디칼 개시제에 의한 폴리올레핀 고분자의 라디칼이 공유결합을 형성하도록 유도하여 클레이에 전단력이 많이 가해질 수 있도록 한 새로운 폴리올레핀/클레이 나노복합재로서, 상기 나노복합재는 폴리올레핀계/탈크 복합재료나 폴리올레핀계/유리섬유 복합재료를 대체하여 카울탑커버, 도어트림, 필라트림, 바디사이드몰딩, 등의 자동차 내외장 플라스틱 부품의 경량화에 효과가 있다.

Claims

디메틸 수소화 탈로우 암모늄으로 유기화된 몬모릴로나이트의 표면에 감마선을 조사하여 형성된 라디칼과, 폴리올레핀에 라디칼 개시제를 첨가하여 형성된 라디칼이 공유결합(covalent bond)된 것을 특징으로 하는 폴리올레핀-몬모릴로나이트 나노복합재.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 유기화된 몬모릴로나이트는 나노복합재에 대하여 3 ～ 30 중량% 함유된 것을 특징으로 하는 폴리올레핀-몬모릴로나이트 나노복합재.
제 1항에 있어서, 상기 폴리올레핀은 폴리프로필렌 단독, 프로필렌과 에틸렌, 부틸렌 및 옥텐 중에서 선택된 공단량체가 중합된 랜덤공중합체 및 폴리프로필렌에 에틸렌-프로필렌 고무가 블렌딩된 블록공중합체 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폴리올레핀-몬모릴로나이트 나노복합재.
디메틸 수소화 탈로우 암모늄으로 유기화된 몬모릴로나이트를 건조한 다음, 진공 또는 불활성 가스하에서 30 ～ 100 kGy의 감마선을 조사하는 단계와,

상기 감마선이 조사된 몬모릴로나이트와 폴리올레핀을 3 ～ 30 : 70 ～ 97 중량비로 혼합하고, 상기 몬모릴로나이트와 폴리올레핀 총량에 대하여 라디칼 개시제를 0.1 ～ 1.0 중량%를 용융 반응하는 단계

를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리올레핀-몬모릴로나이트 나노복합재의 제조방법.
디메틸 수소화 탈로우 암모늄으로 유기화된 몬모릴로나이트를 건조한 다음, 진공 또는 불활성 가스하에서 30 ～ 100 kGy의 감마선을 조사하는 단계,

상기 감마선이 조사된 몬모릴로나이트와 폴리올레핀을 20 ～ 50 : 50 ～ 80 중량비로 혼합하고, 상기 몬모릴로나이트와 폴리올레핀 총량에 대하여 라디칼 개시제를 0.1 ～ 1.0 중량%를 혼합하여 마스터 배치를 제조하는 단계, 및

상기 마스터 배치 15 ～ 60 중량%와 폴리올레핀 40 ～ 85 중량%를 용융 반응하는 단계

를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리올레핀-몬모릴로나이트 나노복합재의 제조방법.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 용융 반응시 온도는 160 ～ 240 ℃ 범위내에서 수행하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀-몬모릴로나이트 나노복합재의 제조방법.
청구항 1 내지 4 중에서 선택된 어느 하나의 폴리올레핀-몬모릴로나이트 나노복합재를 함유한 성형품.