KR102209966B1 - Polyamide composite materials containing nanochitosan fiber in acqueous solution and method for preparing the same - Google Patents

Polyamide composite materials containing nanochitosan fiber in acqueous solution and method for preparing the same Download PDF

Info

Publication number
KR102209966B1
KR102209966B1 KR1020190112374A KR20190112374A KR102209966B1 KR 102209966 B1 KR102209966 B1 KR 102209966B1 KR 1020190112374 A KR1020190112374 A KR 1020190112374A KR 20190112374 A KR20190112374 A KR 20190112374A KR 102209966 B1 KR102209966 B1 KR 102209966B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nanochitosan
composite material
polyamide
molded article
dispersed
Prior art date
Application number
KR1020190112374A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박제영
오동엽
황성연
차현길
탄하오람
전현열
탕홍트란
엄영호
Original Assignee
한국화학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국화학연구원 filed Critical 한국화학연구원
Priority to KR1020190112374A priority Critical patent/KR102209966B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102209966B1 publication Critical patent/KR102209966B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/26Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/28Preparatory processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/005Reinforced macromolecular compounds with nanosized materials, e.g. nanoparticles, nanofibres, nanotubes, nanowires, nanorods or nanolayered materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/045Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with vegetable or animal fibrous material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02Fibres or whiskers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L5/00Compositions of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08L1/00 or C08L3/00
    • C08L5/08Chitin; Chondroitin sulfate; Hyaluronic acid; Derivatives thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L77/00Compositions of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L77/06Polyamides derived from polyamines and polycarboxylic acids

Abstract

The present invention relates to nanochitosan fibers dispersed in an aqueous solution, a polyamide polymerization composition comprising the same, a polyamide composite material prepared by polymerizing the same, and a method for preparing the same. More specifically, the present invention can provide a polyamide polymerization composition in which nanochitosan fibers are dispersed in an aqueous solution, and improve mechanical properties such as tensile strength of the composite material prepared by polymerization thereof. Accordingly, the present invention provides a new polyamide composite material, in which nanochitosan fibers are dispersed, and which has remarkable mechanical properties, and a method for preparing the same.

Description

수용액상에 분산된 나노키토산 섬유와 이를 포함하는 폴리아미드 복합소재 및 이의 제조방법{POLYAMIDE COMPOSITE MATERIALS CONTAINING NANOCHITOSAN FIBER IN ACQUEOUS SOLUTION AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}Nanochitosan fiber dispersed in aqueous solution, polyamide composite material containing the same, and manufacturing method thereof {POLYAMIDE COMPOSITE MATERIALS CONTAINING NANOCHITOSAN FIBER IN ACQUEOUS SOLUTION AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}

본 발명은 용액캐스팅 또는 용융 혼련에 의해 제조되는 나노키토산 섬유가 분산된 폴리아미드 복합소재에 비하여 현저히 향상된 기계적 물성을 갖는 새로운 나노키토산-폴리아미드 복합소재 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 나노키토산 섬유와 디아민계 화합물이 분산된 수용액상과 디카복실산계 화합물이 분산된 유기용액상을 함께 계면중합하여 인장강도와 같은 기계적 물성을 향상시킬 수 있는 새로운 복합소재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a novel nano-chitosan-polyamide composite material having remarkably improved mechanical properties compared to the polyamide composite material in which nano-chitosan fibers are dispersed, prepared by solution casting or melt-kneading, and a manufacturing method thereof. More specifically, a new composite material capable of improving mechanical properties such as tensile strength by interfacial polymerization of an aqueous solution in which nanochitosan fibers and a diamine-based compound are dispersed and an organic solution in which a dicarboxylic acid-based compound is dispersed, and a method for manufacturing the same. About.

폴리아미드 복합소재는 대한민국 등록특허 제10-0375244호와 같이 용액 캐스팅 방법을 통해 필름으로 제조 되고 있다. 복합소재 제작 시, 단순히 폴리아미드 와 섬유나 필러 등을 유기용매상에서 혼합하여 용액 캐스팅 하는 방법으로 제조한 복합소재는 기계적 물성의 향상에 한계가 있다. 따라서, 기계적 물성을 현저히 상승시킬 수 있는 폴리아미드 복합소재의 제조방법에 대한 개발이 필요하다.The polyamide composite material is manufactured into a film through a solution casting method as in Korean Patent Registration No. 10-0375244. When manufacturing a composite material, a composite material manufactured by simply mixing polyamide and fiber or filler in an organic solvent and casting a solution has a limit in improving mechanical properties. Therefore, there is a need to develop a method for manufacturing a polyamide composite material that can significantly increase mechanical properties.

대한민국 등록특허공보 제10-0375244호(2003.02.25.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-0375244 (2003.02.25.)

종래 폴리아미드와 섬유나 필러 등과 같은 강화제를 유기용매상에서 혼합하여 용액캐스팅 법으로 제조된 폴리아미드 복합소재는 기계적 물성의 한계를 가진다. 따라서 본 발명자들은 이러한 기계적 물성의 한계를 극복하기 위하여 폴리아미드 중합 시 디아민계 화합물과 함께 나노키토산 섬유를 분산시킨 수용액상과 디카복실산계 화합물이 분산된 유기용액상을 함께 계면중합하여 새로운 나노키토산-폴리아미드 복합소재를 제조하였다. 이로써 친수성 그룹인 -OH 및 -NH2 를 가진 나노키토산이 수용액 상에 고르게 분산되어 종래 용액캐스팅법으로 제작된 복합소재보다 분산성이 향상되고, 이로 인해 인장강도와 같은 기계적 물성을 현저하게 상승시킬 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다. Conventionally, a polyamide composite material prepared by a solution casting method by mixing polyamide and a reinforcing agent such as fiber or filler in an organic solvent has limitations in mechanical properties. Therefore, in order to overcome these limitations of mechanical properties, the present inventors have interfacially polymerized an aqueous phase in which nanochitosan fibers are dispersed together with a diamine compound and an organic solution phase in which a dicarboxylic acid-based compound is dispersed during polyamide polymerization. A polyamide composite material was prepared. As a result, nanochitosan having hydrophilic groups -OH and -NH 2 is evenly dispersed in the aqueous solution, and the dispersibility is improved than that of the composite material produced by the conventional solution casting method, thereby remarkably increasing mechanical properties such as tensile strength. It was found that the present invention was completed.

즉, 본 발명은 나노키토산 섬유와 디아민계 화합물이 분산된 수용액상과 디카르복실산계 화합물을 분산시킨 유기용액상을 함께 계면중합하여 기계적 물성이 현저히 향상된 새로운 나노키토산-폴리아미드 복합소재와 이를 제조하는 방법 및 이로부터 제조된 성형체를 제공하는데 목적이 있다. That is, the present invention is a novel nano-chitosan-polyamide composite material with remarkably improved mechanical properties by interfacial polymerization of an aqueous solution in which nanochitosan fibers and a diamine compound are dispersed, and an organic solution phase in which a dicarboxylic acid-based compound is dispersed. It is an object to provide a method and a molded article produced therefrom.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는 One aspect of the present invention for achieving the above object

a) 나노키토산 섬유, 디아민계 화합물 및 염기성 화합물을 포함하는 수분산액을 제조하는 단계;a) preparing an aqueous dispersion containing nanochitosan fibers, a diamine-based compound, and a basic compound;

b) 상기 수분산액과 디카르복실산계 화합물을 포함하는 유기용액을 계면중합 시켜 나노키토산이 분산된 폴리아미드 수지를 제조하는 단계;b) interfacial polymerization of the aqueous dispersion and an organic solution including a dicarboxylic acid compound to prepare a polyamide resin in which nanochitosan is dispersed;

를 포함하는 폴리아미드 복합소재의 제조방법을 제공하는 것이다. It is to provide a method for producing a polyamide composite material comprising a.

본 발명의 또 다른 양태는, Another aspect of the present invention,

상기 나노키토산 섬유와 디아민계 화합물이 분산된 수용액상과 디카르복실산계 화합물이 분산된 유기용액상을 계면중합하여 제조된 폴리아미드 복합소재를 성형하여 제조된 성형체로서,As a molded article manufactured by molding a polyamide composite material prepared by interfacial polymerization of the nanochitosan fiber and an aqueous solution in which a diamine-based compound is dispersed and an organic solution in which a dicarboxylic acid-based compound is dispersed,

상기 성형체는 ASTM D638에 따른 인장강도가 하기 식 1을 만족하는 성형체를 제공하는 것이다.The molded article is to provide a molded article whose tensile strength according to ASTM D638 satisfies Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

Figure 112019093321798-pat00001
Figure 112019093321798-pat00001

상기 식 1에 있어서,In Formula 1,

상기 TS0는 용액캐스팅법으로 제조된 나노키토산을 포함하는 폴리아미드 복합소재를 성형한 성형체의 인장강도(MPa)이고, 상기 TS1은 나노키토산 섬유와 디아민계 화합물이 분산된 수용액상과 디카르복실산계 화합물이 분산된 유기용액상을 계면중합하여 제조된 폴리아미드 복합소재를 성형한 성형체의 인장강도(MPa)이다.TS 0 is the tensile strength (MPa) of a molded article formed of a polyamide composite material containing nanochitosan prepared by a solution casting method, and TS 1 is an aqueous solution in which nanochitosan fibers and diamine compounds are dispersed It is the tensile strength (MPa) of a molded article obtained by molding a polyamide composite material prepared by interfacial polymerization of an organic solution phase in which an acid-based compound is dispersed.

상기 본 발명의 어느 한 양태 중 하나에서, 나노키토산 섬유를 수용액상에 분산하여 단량체 단계에서부터 제조한 폴리아미드 복합소재는 종래 유기용매에 폴리아미드 중합체와 나노키토산 섬유를 분산하여 용액캐스팅법으로 제조한 복합소재 보다 인장강도와 같은 기계적인 물성이 현저히 우수하다. In one aspect of the present invention, the polyamide composite material prepared from the monomer stage by dispersing nanochitosan fibers in an aqueous solution is prepared by solution casting by dispersing a polyamide polymer and nanochitosan fibers in a conventional organic solvent. Mechanical properties such as tensile strength are significantly better than composite materials.

이하 첨부된 도면들을 포함한 구체예 또는 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 참조일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현 될 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples or examples including the accompanying drawings. However, the following examples are only a reference for describing the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and may be implemented in various forms.

또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.In addition, unless otherwise defined, all technical and scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. The terms used in the description herein are merely for effectively describing specific embodiments, and are not intended to limit the invention.

본 발명에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the present invention, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.In addition, the singular form used in the specification and the appended claims may be intended to include the plural form unless otherwise indicated in the context.

본 명세서에서 다른 설명이 없는 한, 본 발명에 사용된 용어 “디카르복실산계 화합물”은 카르복실기 2개를 갖춘 2염기산으로 디카르복실레이트, 디카르복실산 에스테르 등을 포함한다.Unless otherwise stated in the present specification, the term "dicarboxylic acid compound" used in the present invention is a dibasic acid having two carboxyl groups and includes dicarboxylate, dicarboxylic acid ester, and the like.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는,One aspect of the present invention for achieving the above object,

a) 나노키토산 섬유, 디아민계 화합물 및 염기성 화합물을 포함하는 수분산액을 제조하는 단계;a) preparing an aqueous dispersion containing nanochitosan fibers, a diamine-based compound, and a basic compound;

b) 상기 수분산액과 디카르복실산계 화합물을 포함하는 유기용액을 계면중합 시켜 나노키토산이 분산된 폴리아미드 수지를 제조하는 단계;b) interfacial polymerization of the aqueous dispersion and an organic solution including a dicarboxylic acid compound to prepare a polyamide resin in which nanochitosan is dispersed;

를 포함하는 폴리아미드 복합소재의 제조방법을 제공하는 것이다. It is to provide a method for producing a polyamide composite material comprising a.

본 발명의 또 다른 양태는, Another aspect of the present invention,

상기 나노키토산 섬유와 디아민계 화합물이 분산된 수용액과 디카르복실산계 화합물이 분산된 유기용액상을 계면중합하여 제조된 폴리아미드 복합소재를 성형하여 제조된 성형체로서,As a molded article manufactured by molding a polyamide composite material prepared by interfacial polymerization of an aqueous solution in which the nanochitosan fiber and a diamine compound are dispersed and an organic solution phase in which a dicarboxylic acid compound is dispersed,

상기 성형체는 ASTM D638에 따른 인장강도가 하기 식 1을 만족하는 성형체를 제공하는 것이다.The molded article is to provide a molded article whose tensile strength according to ASTM D638 satisfies Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

Figure 112019093321798-pat00002
Figure 112019093321798-pat00002

상기 식 1에 있어서,In Formula 1,

상기 TS0는 용액캐스팅법으로 제조된 나노키토산을 포함하는 폴리아미드 복합소재를 성형한 성형체의 인장강도(MPa)이고, 상기 TS1은 나노키토산 섬유와 디아민계 화합물이 분산된 수용액상과 디카르복실산계 화합물이 분산된 유기용액상을 계면중합하여 제조된 폴리아미드 복합소재를 성형한 성형체의 인장강도(MPa)이다.TS 0 is the tensile strength (MPa) of a molded article formed of a polyamide composite material containing nanochitosan prepared by a solution casting method, and TS 1 is an aqueous solution in which nanochitosan fibers and diamine compounds are dispersed It is the tensile strength (MPa) of a molded article obtained by molding a polyamide composite material prepared by interfacial polymerization of an organic solution phase in which an acid-based compound is dispersed.

일 양태에서, 나노키토산 섬유와 디아민계 화합물이 도입된 수용액상과 디카르복실산계 화합물이 도입된 유기용액상과의 계면 중합에 의해 제조된 폴리아미드 복합소재는 용액캐스팅법으로 제조된 폴리아미드 복합소재에 비하여 나노키토산 섬유의 분산성이 향상될 뿐만 아니라 나노키토산 섬유의 표면의 -NH2가 중합에 참여하여 화학적으로 결합되어 기계적 물성이 향상된 복합소재를 제공할 수 있다. In one aspect, the polyamide composite material prepared by interfacial polymerization between the nanochitosan fiber and an aqueous solution containing a diamine compound and an organic solution containing a dicarboxylic acid compound is a polyamide composite prepared by a solution casting method. Compared to the material, not only the dispersibility of the nanochitosan fiber is improved, but -NH 2 on the surface of the nanochitosan fiber participates in polymerization and is chemically bonded to provide a composite material with improved mechanical properties.

일 양태에서, 상기 나노키토산 섬유는 평균직경이 2 내지 200 ㎚이고, 길이가 50 ㎚ 내지 10 ㎛인 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.In one aspect, the nanochitosan fibers may have an average diameter of 2 to 200 nm and a length of 50 nm to 10 μm, but are not limited thereto.

일 양태에서, 상기 폴리아미드 수지는 하기 화학식 1의 반복단위를 포함하는 폴리아미드 복합소재의 제조방법을 제공할 수 있다.In one aspect, the polyamide resin may provide a method of manufacturing a polyamide composite material including the repeating unit of Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112019093321798-pat00003
Figure 112019093321798-pat00003

(상기 화학식 1에서, 상기 A는 C1-C20의 지방족 탄화수소에서 선택되고, B는 C2-C20의 지방족 탄화수소에서 선택된다.) (In Formula 1, A is selected from C1-C20 aliphatic hydrocarbons, and B is selected from C2-C20 aliphatic hydrocarbons.)

일 양태에서, 상기 폴리아미드 복합소재는 하기 식 1을 만족하는 인장강도 증가율을 갖는 것일 수 있다. In one aspect, the polyamide composite material may have a tensile strength increase rate satisfying Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

Figure 112019093321798-pat00004
Figure 112019093321798-pat00004

상기 식 1에 있어서,In Formula 1,

상기 TS0는 용액캐스팅법으로 제조된 나노키토산을 포함하는 폴리아미드 복합소재의 인장강도(MPa)이고, 상기 TS1은 나노키토산 섬유와 디아민계 화합물이 분산된 수용액상과 디카르복실산계 화합물이 분산된 유기용액상을 계면중합하여 제조된 폴리아미드 복합소재의 인장강도(MPa)이다.TS 0 is the tensile strength (MPa) of a polyamide composite material containing nanochitosan prepared by a solution casting method, and TS 1 is an aqueous solution in which nanochitosan fibers and a diamine compound are dispersed, and a dicarboxylic acid compound is This is the tensile strength (MPa) of a polyamide composite material prepared by interfacial polymerization of a dispersed organic solution phase.

본 발명의 또 다른 양태는, 상기 나노키토산 섬유와 디아민계 화합물이 분산된 수용액과 디카르복실산계 화합물이 분산된 유기용액상을 계면중합하여 제조된 폴리아미드 복합소재를 성형하여 제조된 성형체로서,Another aspect of the present invention is a molded article manufactured by molding a polyamide composite material prepared by interfacial polymerization of an aqueous solution in which the nanochitosan fiber and a diamine compound are dispersed and an organic solution phase in which a dicarboxylic acid compound is dispersed,

상기 성형체는 ASTM D638에 따른 인장강도가 하기 식 1을 만족하는 성형체일 수 있다.The molded article may be a molded article whose tensile strength according to ASTM D638 satisfies Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

Figure 112019093321798-pat00005
Figure 112019093321798-pat00005

상기 식 1에 있어서,In Formula 1,

상기 TS0는 용액캐스팅법으로 제조된 나노키토산을 포함하는 폴리아미드 복합소재를 성형한 성형체의 인장강도(MPa)이고, 상기 TS1은 나노키토산 섬유와 디아민계 화합물이 분산된 수용액상과 디카르복실산계 화합물이 분산된 유기용액상을 계면중합하여 제조된 폴리아미드 복합소재를 성형한 성형체의 인장강도(MPa)이다.TS 0 is the tensile strength (MPa) of a molded article formed of a polyamide composite material containing nanochitosan prepared by a solution casting method, and TS 1 is an aqueous solution in which nanochitosan fibers and diamine compounds are dispersed It is the tensile strength (MPa) of a molded article obtained by molding a polyamide composite material prepared by interfacial polymerization of an organic solution phase in which an acid-based compound is dispersed.

본 발명의 또 다른 양태에서, 상기 나노키토산 섬유의 크기는 평균직경이 2 내지 200 ㎚이고, 길이가 50 ㎚ 내지 10 ㎛인 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.In another aspect of the present invention, the size of the nanochitosan fibers may have an average diameter of 2 to 200 nm and a length of 50 nm to 10 μm, but is not limited thereto.

본 발명의 또 다른 양태에서, 상기 나노키토산 섬유는 폴리아미드 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 2 중량부로 포함되는 것일 수 있다.In another aspect of the present invention, the nanochitosan fiber may be included in an amount of 0.01 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of polyamide.

본 발명의 또 다른 양태에서, 상기 폴리아미드 수지는 하기 화학식 1의 반복단위를 포함하는 것일 수 있다. In another aspect of the present invention, the polyamide resin may include a repeating unit represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112019093321798-pat00006
Figure 112019093321798-pat00006

(A는 C1-C20의 지방족 탄화수소에서 선택되고, B는 C2-C20의 지방족 탄화수소에서 선택된다.) (A is selected from C1-C20 aliphatic hydrocarbons, and B is selected from C2-C20 aliphatic hydrocarbons.)

이하는 본 발명의 각 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, each configuration of the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일 양태에서, 상기 폴리아미드는 특별히 제한되지 않지만, 아미드 결합으로 연결된 중합체의 총칭을 의미하며, 디아민과 디카르복실산계 화합물을 축합중합하여 얻을 수 있는 폴리아미드를 포함하는 것일 수 있다. 바람직하게는 아디프산과 헥사메틸렌다이아민을 계면중합하여 제조된 나일론 6,6 등일 수 있다. In one aspect of the present invention, the polyamide is not particularly limited, but refers to a generic term for a polymer linked by an amide bond, and may include a polyamide obtained by condensation polymerization of a diamine and a dicarboxylic acid compound. Preferably, it may be nylon 6,6 prepared by interfacial polymerization of adipic acid and hexamethylenediamine.

본 발명의 일 양태인 폴리아미드 복합소재의 제조 방법에서, 상기 a)단계는 수용액상에 나노키토산 섬유와 디아민계 화합물을 투입하여 혼합 및 분산시킬 수 있으며 투입하는 순서는 상관이 없다. 수용액상에 나노키토산 섬유를 혼합 및 분산시키기 용이하다면 혼합방법에 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 상기 a)단계에서 수용액상에 혼합 및 분산 시 초음파 분산 등의 방법을 이용할 수 있다.In the method of manufacturing a polyamide composite material according to an aspect of the present invention, step a) may be mixed and dispersed by adding nanochitosan fibers and a diamine-based compound in an aqueous solution, and the order of addition is irrelevant. If it is easy to mix and disperse the nanochitosan fibers in the aqueous solution, the mixing method is not particularly limited, but for example, a method such as ultrasonic dispersion may be used when mixing and dispersing in the aqueous solution in step a).

또한, 상기 a)단계에서 나노키토산 섬유는 상기 폴리아미드 100 중량부에 대하여, 0.0001 내지 10 중량부를 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 폴리아미드 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 3 중량부 포함할 수 있고, 더 바람직하게는 0.01 내지 2 중량부를 포함할 수 있다. 상기와 같은 범위로 포함할 경우, 우수한 인장강도를 가질 수 있다.In addition, in step a), the nanochitosan fiber may contain 0.0001 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyamide. Preferably, it may contain 0.01 to 3 parts by weight, more preferably 0.01 to 2 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyamide. When included in the above range, it may have excellent tensile strength.

상기 a)단계에서 나노키토산 섬유는 특별히 제한되는 것은 아니지만 평균직경이 2 내지 200 ㎚이고, 보다 좋게는 1 내지 100 ㎚일 수 있다. 또한, 길이가 50 nm 내지 100 ㎛, 보다 좋게는 100 nm 내지 10 ㎛인 섬유일 수 있다. 상기 나노키토산 섬유를 포함할 경우, 분산성이 우수하고 이에 따라 폴리아미드 복합소재의 기계적 물성, 특히 인장강도의 상승효과가 월등하여 바람직하다.The nanochitosan fibers in step a) are not particularly limited, but may have an average diameter of 2 to 200 nm, and more preferably 1 to 100 nm. In addition, it may be a fiber having a length of 50 nm to 100 µm, more preferably 100 nm to 10 µm. When the nano-chitosan fiber is included, the dispersibility is excellent, and accordingly, the mechanical properties of the polyamide composite material, in particular, the synergistic effect of the tensile strength are superior, and thus it is preferable.

상기 b)단계에서 유기용매는 디카르복실산계 화합물을 용해시킬 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않고 사용될 수 있다. 예를 들어, 1,2-디클로로벤젠, 헥산, 펜탄, 사이클로헥산, 헵탄, 옥탄, 사염화탄소, 벤젠, 톨루엔, 다이메틸 설폭사이드, 다이메틸아세트아미드, 메틸피롤리돈 등이 사용될 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.In step b), the organic solvent may be used without particular limitation as long as it can dissolve the dicarboxylic acid-based compound. For example, 1,2-dichlorobenzene, hexane, pentane, cyclohexane, heptane, octane, carbon tetrachloride, benzene, toluene, dimethyl sulfoxide, dimethylacetamide, methylpyrrolidone, etc. may be used, but are limited thereto. It is not.

상기 b)단계에서 디카르복실산계 화합물은 특별히 제한되는 것은 아니지만 탄소수 8 내지 20의 방향족 디카르복실산 및 탄소수 3 내지 20의 지방족 디카르복실산 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 방향족 디카르복실산계 화합물은 예를 들면, 테레프탈산, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 2,7-나프탈렌디카르복실산, 1,4-나프탈렌디카르복실산, 1,4-페닐렌디옥시디아세트산, 1,3-페닐렌디옥시디아세트산, 디펜산, 4,4'-옥시디벤조산, 디페닐메탄-4,4'-디카르복실산, 디페닐술폰-4,4'-디카르복실산, 4,4'-비페닐디카르복실산 등의 방향족 디카르복실산계 화합물 및 이들의 혼합물 등이 될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.The dicarboxylic acid-based compound in step b) is not particularly limited, but may include at least one of an aromatic dicarboxylic acid having 8 to 20 carbon atoms and an aliphatic dicarboxylic acid having 3 to 20 carbon atoms. The aromatic dicarboxylic acid compound is, for example, terephthalic acid, isophthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 2,7-naphthalenedicarboxylic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, 1,4 -Phenylenedioxydiacetic acid, 1,3-phenylenedioxydiacetic acid, diphenic acid, 4,4'-oxydibenzoic acid, diphenylmethane-4,4'-dicarboxylic acid, diphenylsulfone-4,4 Aromatic dicarboxylic acid-based compounds such as'-dicarboxylic acid and 4,4'-biphenyldicarboxylic acid, and mixtures thereof may be used, but are not limited thereto.

상기 지방족 디카르복실산은 예를 들면, 마론산, 디메틸마론산, 숙신산, 글루탈산, 아디프산, 2-메틸아디프산, 트리메틸아디프산, 피메린산, 2,2-디메틸글루탈산, 3,3-디에틸숙신산, 스베르산, 아젤라인산, 세바스산, 운데칸이산, 도데칸이산 등의 지방족 디카르복실산 및 1,4-시클로헥산디카르복실산, 1,3-시클로펜탄디카르복실산 등의 지환식 디카르복실산 등이 될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.The aliphatic dicarboxylic acid is, for example, maronic acid, dimethylmaronic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, 2-methyladipic acid, trimethyladipic acid, pimeric acid, 2,2-dimethylglutalic acid, Aliphatic dicarboxylic acids such as 3,3-diethylsuccinic acid, sveric acid, azelaic acid, sebacic acid, undecanedioic acid, and dodecanedioic acid, and 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, and 1,3-cyclopentane It may be an alicyclic dicarboxylic acid such as dicarboxylic acid, and the like, but is not limited thereto.

본 발명의 일 양태에서, 상기 b)단계에서 제조된 나노키토산이 분산된 폴리아미드 수지를 제조한 후, 성형체를 제조하는 과정을 더 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 특별히 제한되지는 않지만, 예를 들면, 캐스팅 과정을 거쳐 필름으로 제조 될 수 있다. 상기 필름의 두께는 10 내지 500㎛인 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.In one aspect of the present invention, after preparing the polyamide resin in which the nanochitosan prepared in step b) is dispersed, a process of preparing a molded body may be further included. More specifically, although not particularly limited, for example, it may be manufactured into a film through a casting process. The thickness of the film may be 10 to 500㎛, but is not limited thereto.

본 발명의 일 양태에서, 상기 제조된 폴리아미드 복합소재는 하기 식 1을 만족하는 인장강도를 가질 수 있다.In one aspect of the present invention, the prepared polyamide composite material may have a tensile strength that satisfies Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

Figure 112019093321798-pat00007
Figure 112019093321798-pat00007

상기 식 1에 있어서,In Formula 1,

상기 TS0는 용액캐스팅법으로 제조된 나노키토산을 포함하는 폴리아미드 복합소재의 인장강도(MPa)이고, 상기 TS1은 나노키토산 섬유와 디아민계 화합물이 분산된 수용액상과 디카르복실산계 화합물이 분산된 유기용액상을 계면중합하여 제조된 폴리아미드 복합소재의 인장강도(MPa)이다.TS 0 is the tensile strength (MPa) of a polyamide composite material containing nanochitosan prepared by a solution casting method, and TS 1 is an aqueous solution in which nanochitosan fibers and a diamine compound are dispersed, and a dicarboxylic acid compound is This is the tensile strength (MPa) of a polyamide composite material prepared by interfacial polymerization of a dispersed organic solution phase.

바람직하게는 상기 식 1은 115 % 이상을 만족할 수 있다. 더욱이, 나노키토산 섬유와 디아민계 화합물이 분산된 수용액상과 디카르복실산계 화합물이 분산된 유기용액상을 계면중합하여 제조된 폴리아미드 복합소재로 제조할 경우, 상기 식 1은 120 % 이상, 바람직하게는 140 % 이상을 만족할 수 있어 더욱 바람직하다. 상한가는 특별히 제한되는 것은 아니지만 바람직하게는 115 내지 250 % 일 수 있다. 본 발명의 제조방법에 따라 복합소재를 제조하는 경우는, 종래의 유기용매를 사용하여 용액캐스팅 하는 방법에 비하여 과량의 나노키토산 섬유의 사용 없이도 본 발명의 폴리아미드 복합소재는 상기와 같이 우수한 인장강도 증가율을 확보할 수 있다. Preferably, Equation 1 may satisfy 115% or more. Moreover, when prepared from a polyamide composite material prepared by interfacial polymerization of an aqueous solution in which nanochitosan fibers and a diamine-based compound are dispersed and an organic solution in which a dicarboxylic acid-based compound is dispersed, the above formula 1 is 120% or more, preferably It is more preferable because it can satisfy 140% or more. The upper limit is not particularly limited, but may preferably be 115 to 250%. In the case of manufacturing a composite material according to the manufacturing method of the present invention, the polyamide composite material of the present invention has excellent tensile strength as described above, even without the use of an excessive amount of nano-chitosan fibers compared to the conventional solution casting method using an organic solvent. You can secure an increase rate.

본 발명의 일 양태에서, 상기 폴리아미드 복합소재는 상기와 같이 인시츄(in-situ) 공정에서 복합소재를 용이하게 제조할 수 있을 뿐 만 아니라 나노키토산 섬유가 폴리아미드 수지 내에서 고르게 분포함으로써, 용액캐스팅 법으로 제조된 폴리아미드 복합소재 대비 인장강도 같은 기계적 강도를 현저하게 향상시킬 수 있다. In one aspect of the present invention, the polyamide composite material not only can easily manufacture the composite material in the in-situ process as described above, but also the nanochitosan fibers are evenly distributed in the polyamide resin, Compared to the polyamide composite material produced by the solution casting method, mechanical strength such as tensile strength can be remarkably improved.

본 발명의 일 양태에서, 단순히 폴리아미드 중합체와 나노키토산을 물리적으로 혼합시키는 것이 아니고 수용액 상에서 단량체 단계에서부터 분산시킴으로써 분산된 나노키토산이 계면중합 시에 단량체와 함께 가교되어 인장강도가 증가된 폴리아미드 복합소재를 제조할 수 있다.In one aspect of the present invention, a polyamide composite whose tensile strength is increased by crosslinking with a monomer during interfacial polymerization by dispersing the dispersed nanochitosan by dispersing it from the monomer stage in an aqueous solution rather than simply physically mixing the polyamide polymer and nanochitosan. Materials can be manufactured.

본 발명의 또 다른 양태는 상기 나노키토산 섬유와 디아민계 화합물이 분산된 수용액과 디카르복실산계 화합물이 분산된 유기용액상을 계면중합하여 제조된 폴리아미드 복합소재를 성형하여 제조된 성형체로서,Another aspect of the present invention is a molded article manufactured by molding a polyamide composite material prepared by interfacial polymerization of an aqueous solution in which the nanochitosan fiber and a diamine compound are dispersed and an organic solution phase in which a dicarboxylic acid compound is dispersed,

상기 성형체는 ASTM D638에 따른 인장강도가 하기 식 1을 만족하는 성형체일 수 있다.The molded article may be a molded article whose tensile strength according to ASTM D638 satisfies Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

Figure 112019093321798-pat00008
Figure 112019093321798-pat00008

상기 식 1에 있어서,In Formula 1,

상기 TS0는 용액캐스팅법으로 제조된 나노키토산을 포함하는 폴리아미드 복합소재를 성형한 성형체의 인장강도(MPa)이고, 상기 TS1은 나노키토산 섬유와 디아민계 화합물이 분산된 수용액상과 디카르복실산계 화합물이 분산된 유기용액상을 계면중합하여 제조된 폴리아미드 복합소재를 성형한 성형체의 인장강도(MPa)이다.TS 0 is the tensile strength (MPa) of a molded article formed of a polyamide composite material containing nanochitosan prepared by a solution casting method, and TS 1 is an aqueous solution in which nanochitosan fibers and diamine compounds are dispersed It is the tensile strength (MPa) of a molded article obtained by molding a polyamide composite material prepared by interfacial polymerization of an organic solution phase in which an acid-based compound is dispersed.

본 발명의 또 다른 양태에서, 상기 성형체의 나노키토산 섬유의 크기는 평균직경이 2 내지 200 ㎚이고, 길이가 50 ㎚ 내지 10 ㎛인 성형체일 수 있다.In another aspect of the present invention, the size of the nano-chitosan fibers of the molded article may be a molded article having an average diameter of 2 to 200 nm and a length of 50 nm to 10 μm.

본 발명의 또 다른 양태에서, 상기 폴리아미드는 하기와 같은 화학식 1을 포함할 수 있으며, 특별히 제한되지 않지만, 하기와 화학식 1과 같은 폴리아미드를 포함하는 중합 조성물은 복합필름으로 제조하였을 때 인장강도를 현저하게 향상시킬 수 있다. In another aspect of the present invention, the polyamide may include Formula 1 as follows, and is not particularly limited, but the polymer composition including the polyamide represented by Formula 1 below has tensile strength when prepared as a composite film Can be significantly improved.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112019093321798-pat00009
Figure 112019093321798-pat00009

(상기 화학식 1에서, 상기 A는 C1-C20의 지방족 탄화수소에서 선택되고, B는 C2-C20의 지방족 탄화수소에서 선택된다.) (In Formula 1, A is selected from C1-C20 aliphatic hydrocarbons, and B is selected from C2-C20 aliphatic hydrocarbons.)

본 발명의 또 다른 양태에서, 상기 성형체는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 나노키토산 섬유와 디아민계 화합물이 분산된 수용액상과 디카르복실산계 화합물이 분산된 유기용액상을 계면중합한 후 고체 시료로 건조하고 다시 용융 압출, 사출 등의 과정을 거쳐 성형체로 제조될 수 있다.In another aspect of the present invention, the molded article is not particularly limited, for example, after interfacial polymerization of an aqueous solution in which nanochitosan fibers and a diamine-based compound are dispersed and an organic solution in which a dicarboxylic acid-based compound is dispersed. It can be dried as a solid sample and then again melt-extruded or injected into a molded body.

이하 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on Examples and Comparative Examples. However, the following Examples and Comparative Examples are only one example for describing the present invention in more detail, and the present invention is not limited by the following Examples and Comparative Examples.

[물성측정방법][Method of measuring properties]

(1) 인장강도(1) Tensile strength

제조한 폴리아미드 복합소재를 ASTM D638-Type 1 규격의 덤벨모양(Dumbell-shape)으로 용융사출 한 후 만능재료시험기 (UTM 5942, INSTRON)를 사용하여 ASTM D638에 의거하여 인장시험을 하였다.The prepared polyamide composite material was melt-injected in a dumbbell-shape of ASTM D638-Type 1 standard, and then tensile test was performed according to ASTM D638 using a universal testing machine (UTM 5942, INSTRON).

인장강도 증가율(MPa)은 하기 계산식 1을 통해 각 실시예에서 용액 캐스팅법으로 제조된 폴리아미드 복합소재의 인장강도 대비 증가율을 계산하였다. The tensile strength increase rate (MPa) was calculated as compared to the tensile strength of the polyamide composite material prepared by the solution casting method in each example through the following calculation formula 1.

[계산식 1][Calculation 1]

Figure 112019093321798-pat00010
Figure 112019093321798-pat00010

상기 식 1에 있어서,In Formula 1,

상기 TS0는 용액캐스팅법으로 제조된 나노키토산을 포함하는 폴리아미드 복합소재의 인장강도(MPa)이고, 상기 TS1은 나노키토산 섬유와 디아민계 화합물이 분산된 수용액상과 디카르복실산계 화합물이 분산된 유기용액상을 계면중합하여 제조된 폴리아미드 복합소재의 인장강도(MPa)이다.TS 0 is the tensile strength (MPa) of a polyamide composite material containing nanochitosan prepared by a solution casting method, and TS 1 is an aqueous solution in which nanochitosan fibers and a diamine compound are dispersed, and a dicarboxylic acid compound is This is the tensile strength (MPa) of a polyamide composite material prepared by interfacial polymerization of a dispersed organic solution phase.

[합성예 1][Synthesis Example 1]

1,2-dichlorobenzene 200 ml에 염화 아디포일(6.18 g, 33.8 mmol)을 용해한 유기용액을 제조하고, 증류수 400 ml에 헥사메틸렌다이아민(4.31g, 37.1 mmol) 및 NaOH(3.0 g, 75 mmol)를 용해한 수용액을 격렬히 교반하면서, 상기 수용액에 상기 유기용액을 천천히 투입하여 나일론 66을 중합하였다. 그 후, 생성된 나일론 66을 메탄올로 여러번 씻어내고 필터하여 80 ℃에서 12시간 동안 진공건조 하였다. 이후 액체질소에서 10분간 냉각분쇄하여 메탄올에서 30분 동안 초음파 처리하였다. 이 과정을 3번 반복하여 불순물을 제거하였다. To prepare an organic solution in which adipoyl chloride (6.18 g, 33.8 mmol) was dissolved in 200 ml of 1,2-dichlorobenzene, and hexamethylenediamine (4.31 g, 37.1 mmol) and NaOH (3.0 g, 75 mmol) in 400 ml of distilled water While the aqueous solution in which was dissolved was stirred vigorously, the organic solution was slowly added to the aqueous solution to polymerize nylon 66. Thereafter, the produced nylon 66 was washed several times with methanol, filtered, and vacuum dried at 80° C. for 12 hours. After that, it was cooled and pulverized in liquid nitrogen for 10 minutes and sonicated in methanol for 30 minutes. This process was repeated 3 times to remove impurities.

[합성예 2][Synthesis Example 2]

shrimp shell-sourced α-chitin (Sigma Aldrich, USA) 분말 (5 g)을 3 M HCl 수용액 (150 mL)에 담그고, 질소 분위기 하에서 120 ℃에서 3 시간 가열 하였다. 현탁액을 10,000 rpm에서 10 분간 원심 분리 하였다. 상등액을 제거하고 침전물을 탈이온화수(DIW) (150 mL)에 재 분산시켰다. 상기의 산 희석 공정을 3 회 반복 하였다. 그런 다음 현탁액을 pH가 7이 될 때까지 탈이온화수로 투석시켰다. 탈이온화수를 첨가하여 현탁액의 농도를 1 중량%로 조정하였다. 정제 된 현탁액을 동일한 750 W 팁 초음파 처리기로 10 분간 초음파 처리하였다. 수성 키틴나노위스커(chitin nanowhisker, ChW) 현탁액을 동결 건조하였다.Shrimp shell-sourced α-chitin (Sigma Aldrich, USA) powder (5 g) was immersed in 3 M HCl aqueous solution (150 mL) and heated at 120° C. for 3 hours under a nitrogen atmosphere. The suspension was centrifuged for 10 minutes at 10,000 rpm. The supernatant was removed and the precipitate was redispersed in deionized water (DIW) (150 mL). The above acid dilution process was repeated 3 times. The suspension was then dialyzed with deionized water until the pH reached 7. Deionized water was added to adjust the concentration of the suspension to 1% by weight. The purified suspension was sonicated for 10 minutes with the same 750 W tip sonicator. An aqueous chitin nanowhisker (ChW) suspension was lyophilized.

상기 동결 건조 된 ChW (5g)를 30 중량% NaOH 수용액 (100g) 중에서 80 ℃에서 6 시간 동안 가열 하였다. 현탁액의 pH가 감소하지 않을 때 에탄올 (EtOH) (10 ml)을 첨가하여 반응을 종료시켰다. 현탁액을 10,000 rpm에서 10 분간 원심 분리 하였다. 상등액을 제거하고 침전물을 탈이온화수에 재 분산시켰다. 상기 희석 과정을 3 회 반복하고, 현탁액을 pH가 7에 도달 할 때까지 탈이온화수로 투석했다. 정제 된 현탁액을 동일한 팁 초음파 처리기로 10 분간 초음파 처리하고, 현탁액을 동결 건조하여 분말 형태의 나노키토산 섬유를 수득하였다. (나노키토산 섬유의 평균입경은 12 nm, 길이 180 nm)The freeze-dried ChW (5g) was heated at 80° C. for 6 hours in 30 wt% NaOH aqueous solution (100g). When the pH of the suspension did not decrease, ethanol (EtOH) (10 ml) was added to terminate the reaction. The suspension was centrifuged for 10 minutes at 10,000 rpm. The supernatant was removed and the precipitate was redispersed in deionized water. The dilution process was repeated 3 times, and the suspension was dialyzed with deionized water until the pH reached 7. The purified suspension was sonicated for 10 minutes with the same tip sonicator, and the suspension was freeze-dried to obtain nanochitosan fibers in powder form. (The average particle diameter of nanochitosan fibers is 12 nm, length 180 nm)

[실시예 1][Example 1]

인시츄 방법으로 제조되는 폴리아미드 복합소재는 먼저 (A) 증류수 400 ml에 헥사메틸렌다이아민(4.31g, 37.1 mmol)을 넣은 용액에 합성예 2에서 제조된 나노키토산 섬유를 이론적 고분자 수득량 100 중량 대비 0.1 중량부로 투입하여 분산시켰다. 이후, (B) 유기용매 층인 1,2-dichlorobenzene 200 ml에 염화 아디포일(6.18 g, 33.8 mmol)을 분산시킨 후 (A) 용액에 천천히 투입하여 생성된 나일론 66을 메탄올로 여러번 씻어내고 필터하여 80 ℃에서 12시간 동안 진공건조 하였다. 이후 액체질소에서 10분간 냉각분쇄하여 메탄올에서 30분 동안 초음파 처리하였다. 이 과정을 3번 반복하여 불순물을 제거하였다. In the polyamide composite material prepared by the in-situ method, the nanochitosan fiber prepared in Synthesis Example 2 was first added to a solution of (A) 400 ml of distilled water and hexamethylenediamine (4.31 g, 37.1 mmol), and the theoretical polymer yield was 100 weight. It was added and dispersed in 0.1 parts by weight of comparison. Thereafter, (B) adifoyl chloride (6.18 g, 33.8 mmol) was dispersed in 200 ml of 1,2-dichlorobenzene, an organic solvent layer, and then slowly added to the solution (A), the resulting nylon 66 was washed several times with methanol and filtered. Vacuum-dried at 80° C. for 12 hours. After that, it was cooled and pulverized in liquid nitrogen for 10 minutes and sonicated in methanol for 30 minutes. This process was repeated 3 times to remove impurities.

또한 인장강도 증가율을 구하기 위해 본 발명의 인시츄 방법으로 제작한 필름과 대비한 용액캐스팅 법을 이용한 복합필름을 제조하였으며, 용액캐스팅 법으로 제조한 복합필름의 인장강도는 65 MPa이었다. In addition, in order to determine the rate of increase in tensile strength, a composite film was prepared using the solution casting method compared to the film produced by the in-situ method of the present invention, and the tensile strength of the composite film prepared by the solution casting method was 65 MPa.

따라서 표 1에서 보듯이 본 발명의 인시츄 방법으로 폴리아미드 복합소재를 제조하는 경우 인장강도 증가율은 117 % 로서, 현저한 인장강도 증가율을 가짐을 알 수 있다. Therefore, as shown in Table 1, when the polyamide composite material is manufactured by the in-situ method of the present invention, the increase rate of tensile strength is 117%, and it can be seen that it has a remarkable increase rate of tensile strength.

[실시예 2][Example 2]

상기 실시예 1에 있어서, 나노키토산 섬유를 이론적 폴리아미드 고분자 수득량 100 중량부 대비 0.2 중량부로 투입하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였고 동일한 과정으로 용액캐스팅을 이용한 비교복합필름을 제조하여 표 1과 같이 물성의 증가율을 측정하였다.In Example 1, a comparative composite film was prepared using solution casting in the same procedure as in Example 1, except that 0.2 parts by weight of nanochitosan fibers were added to 100 parts by weight of the theoretical polyamide polymer yield. As shown in Table 1, the increase rate of physical properties was measured.

[실시예 3][Example 3]

상기 실시예 1에 있어서, 나노키토산 섬유를 이론적 폴리아미드 고분자 수득량 100 중량부 대비 0.3 중량부로 투입하는 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.In Example 1, it was carried out in the same manner, except that the nanochitosan fiber was added in an amount of 0.3 parts by weight based on 100 parts by weight of the theoretical polyamide polymer yield.

[실시예 4][Example 4]

상기 실시예 1에 있어서, 나노키토산 섬유를 이론적 폴리아미드 고분자 수득량 100 중량부 대비 0.4 중량부로 투입하는 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.In Example 1, the same was carried out except that the nanochitosan fiber was added in an amount of 0.4 parts by weight based on 100 parts by weight of the theoretical polyamide polymer yield.

[비교예 1][Comparative Example 1]

용액캐스팅법을 이용한 폴리아미드 비교복합필름은 합성예 1에서 합성된 폴리아미드를 유기용매(메타-크레졸) 100 중량부 대비 6.5 중량부를 유기용매에 용해시키고, 이에 평균직경이 15 ㎚ 이고, 평균길이가 200 ㎚인 나노키토산 섬유를 폴리아미드의 이론적 수득량 100 중량부 대비 0.3 중량부를 투입하여 용액을 제조한다. 상기 용액을 2시간 동안 초음파 처리하여 나노키토산 섬유를 균일하게 분산시켰다. 이후, 상기 용액을 24시간 동안 방치 후 다시 2시간 동안 초음파 처리하여 분산시키고 필름을 얻기 위해서 유리 페트리 접시 (15mL, per petri dish with diameter of 90 mm = 63.6 ㎠)에 용액을 붓고 5일간 용매를 증발시켰다. 이후 80 ℃에서 24시간 진공 건조시켜 잔류 용매를 제거하여 폴리아미드 복합필름을 제조하였다.The polyamide comparative composite film using the solution casting method dissolves 6.5 parts by weight of the polyamide synthesized in Synthesis Example 1 in an organic solvent relative to 100 parts by weight of an organic solvent (meta-cresol), and has an average diameter of 15 nm and an average length. A solution was prepared by adding 0.3 parts by weight of nanochitosan fibers having 200 nm by weight to 100 parts by weight of the theoretical yield of polyamide. The solution was sonicated for 2 hours to uniformly disperse the nanochitosan fibers. Thereafter, the solution was allowed to stand for 24 hours, and then the solution was dispersed by ultrasonic treatment for 2 hours. To obtain a film, the solution was poured into a glass Petri dish (15 mL, per petri dish with diameter of 90 mm = 63.6 ㎠) and the solvent was evaporated for 5 days. Made it. Thereafter, vacuum drying was performed at 80° C. for 24 hours to remove residual solvent to prepare a polyamide composite film.

함량content 인장강도
(MPa)
The tensile strength
(MPa)
인장강도 증가율
(%)
Tensile strength increase rate
(%)
합성예 1Synthesis Example 1 -- 6161 -- 실시예 1Example 1 0.10.1 7676 117 117 실시예 2Example 2 0.20.2 7878 120 120 실시예 3Example 3 0.30.3 9797 149 149 실시예 4Example 4 0.40.4 106106 163 163 비교예 1Comparative Example 1 0.30.3 6565 --

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 인시츄 법으로 제조된 폴리아미드 복합필름이 용액캐스팅법으로 제조된 비교예 1의 폴리아미드 비교복합필름 대비, 인장강도가 현저하게 증가되는 것을 확인할 수 있었다.As shown in Table 1, it can be seen that the polyamide composite film prepared by the in-situ method according to the present invention has a remarkably increased tensile strength compared to the polyamide composite film of Comparative Example 1 prepared by the solution casting method. there was.

더욱이, 폴리아미드 100 중량부 대비 나노키토산의 함량을 0.1 내지 0.4 중량부 포함하였을 때, 더욱 우수한 기계적 물성 상승효과를 구현할 수 있는 것을 확인하였다.Moreover, when the content of nanochitosan was included in an amount of 0.1 to 0.4 parts by weight relative to 100 parts by weight of polyamide, it was confirmed that more excellent mechanical properties synergistic effect could be realized.

이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The present invention described above is merely exemplary, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will appreciate that various modifications and other equivalent embodiments are possible. Therefore, it will be appreciated that the present invention is not limited to the form mentioned in the detailed description above. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention is limited to the described embodiments and should not be defined, and all things that are equivalent or equivalent to the claims as well as the claims to be described later fall within the scope of the spirit of the present invention. .

Claims (10)

a) 평균직경이 2 내지 200 ㎚인 나노키토산 섬유, 디아민계 화합물 및 염기성 화합물을 포함하는 수분산액을 제조하는 단계;
b) 상기 수분산액과 디카르복실산계 화합물을 포함하는 유기용액을 계면중합 시켜 나노키토산이 분산된 폴리아미드 수지를 제조하는 단계;
를 포함하는 폴리아미드 복합소재의 제조방법.
a) preparing an aqueous dispersion containing nanochitosan fibers having an average diameter of 2 to 200 nm, a diamine-based compound, and a basic compound;
b) interfacial polymerization of the aqueous dispersion and an organic solution including a dicarboxylic acid compound to prepare a polyamide resin in which nanochitosan is dispersed;
Method for producing a polyamide composite material comprising a.
제 1항에 있어서,
상기 b) 단계로부터 제조된 나노키토산이 분산된 폴리아미드 수지를 성형하는 단계를 포함하는 폴리아미드 복합소재의 제조방법.
The method of claim 1,
A method for producing a polyamide composite material comprising the step of molding a polyamide resin in which the nanochitosan prepared in step b) is dispersed.
제 1항에 있어서,
상기 나노키토산 섬유의 길이가 50 ㎚ 내지 10 ㎛인 폴리아미드 복합소재의 제조방법.
The method of claim 1,
The method of manufacturing a polyamide composite material having a length of the nanochitosan fibers of 50 nm to 10 μm.
제 1항에 있어서,
상기 나노키토산 섬유가 폴리아미드 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 2 중량부로 포함되는 폴리아미드 복합소재의 제조방법.
The method of claim 1,
The method for producing a polyamide composite material, wherein the nanochitosan fibers are contained in an amount of 0.01 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of polyamide.
제 1항에 있어서,
상기 폴리아미드 수지는 하기 화학식 1의 반복단위를 포함하는 폴리아미드 복합소재의 제조방법.
[화학식 1]
Figure 112019093321798-pat00011

(상기 화학식 1에서, 상기 A는 C1-C20의 지방족 탄화수소에서 선택되고, B는 C2-C20의 지방족 탄화수소에서 선택된다.)
The method of claim 1,
The polyamide resin is a method for producing a polyamide composite material comprising a repeating unit represented by the following formula (1).
[Formula 1]
Figure 112019093321798-pat00011

(In Formula 1, A is selected from C1-C20 aliphatic hydrocarbons, and B is selected from C2-C20 aliphatic hydrocarbons.)
평균직경이 2 내지 200 ㎚인 나노키토산 섬유와 디아민계 화합물이 분산된 수용액과 디카르복실산계 화합물이 분산된 유기용액상을 계면중합하여 제조된 폴리아미드 복합소재를 성형하여 제조된 성형체로서,
상기 성형체는 ASTM D638에 따른 인장강도가 하기 식 1을 만족하는 성형체.
[식 1]
Figure 112020121675468-pat00012

상기 식 1에 있어서,
상기 TS0는 용액캐스팅법으로 제조된 나노키토산을 포함하는 폴리아미드 복합소재를 성형한 성형체의 인장강도(MPa)이고, 상기 TS1은 나노키토산 섬유와 디아민계 화합물이 분산된 수용액상과 디카르복실산계 화합물이 분산된 유기용액상을 계면중합하여 제조된 폴리아미드 복합소재를 성형한 성형체의 인장강도(MPa)이다.
As a molded article manufactured by molding a polyamide composite material prepared by interfacial polymerization of a nanochitosan fiber having an average diameter of 2 to 200 nm, an aqueous solution in which a diamine compound is dispersed, and an organic solution phase in which a dicarboxylic acid compound is dispersed,
The molded article has a tensile strength according to ASTM D638 that satisfies Equation 1 below.
[Equation 1]
Figure 112020121675468-pat00012

In Formula 1,
TS 0 is the tensile strength (MPa) of a molded article formed of a polyamide composite material containing nanochitosan prepared by a solution casting method, and TS 1 is an aqueous solution in which nanochitosan fibers and diamine compounds are dispersed It is the tensile strength (MPa) of a molded article obtained by molding a polyamide composite material prepared by interfacial polymerization of an organic solution phase in which an acid-based compound is dispersed.
제 6항에 있어서,
상기 성형체의 나노키토산 섬유의 길이가 50 ㎚ 내지 10 ㎛인 성형체.
The method of claim 6,
A molded article having a length of the nanochitosan fibers of the molded article 50 nm to 10 μm.
제 6항에 있어서,
상기 성형체의 폴리아미드 수지는 하기 화학식 1의 반복단위를 포함하는 성형체.
[화학식 1]
Figure 112019093321798-pat00013

(A는 C1-C20의 지방족 탄화수소에서 선택되고, B는 C2-C20의 지방족 탄화수소에서 선택된다.)
The method of claim 6,
The polyamide resin of the molded article comprises a repeating unit represented by the following formula (1).
[Formula 1]
Figure 112019093321798-pat00013

(A is selected from C1-C20 aliphatic hydrocarbons, and B is selected from C2-C20 aliphatic hydrocarbons.)
제 6항에 있어서,
상기 성형체의 나노키토산 섬유는 폴리아미드 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 2 중량부로 포함하는 성형체.
The method of claim 6,
The nano-chitosan fiber of the molded article is a molded article comprising 0.01 to 2 parts by weight based on 100 parts by weight of polyamide.
제 6항에 있어서,
상기 성형체는 수용액에 디아민 화합물이 나노키토산을 도입하여 폴리아미드 복합소재를 제조한 후 다시 용융 압출 또는 사출하여 제조되는 성형체.
The method of claim 6,
The molded article is a molded article manufactured by melt extrusion or injection again after preparing a polyamide composite material by introducing nanochitosan in an aqueous solution of a diamine compound.
KR1020190112374A 2019-09-10 2019-09-10 Polyamide composite materials containing nanochitosan fiber in acqueous solution and method for preparing the same KR102209966B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190112374A KR102209966B1 (en) 2019-09-10 2019-09-10 Polyamide composite materials containing nanochitosan fiber in acqueous solution and method for preparing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190112374A KR102209966B1 (en) 2019-09-10 2019-09-10 Polyamide composite materials containing nanochitosan fiber in acqueous solution and method for preparing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102209966B1 true KR102209966B1 (en) 2021-02-01

Family

ID=74571530

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190112374A KR102209966B1 (en) 2019-09-10 2019-09-10 Polyamide composite materials containing nanochitosan fiber in acqueous solution and method for preparing the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102209966B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100375244B1 (en) 1996-12-19 2003-04-21 주식회사 코오롱 Aromatic polyamide polymer, polymer dope, and method for producing the same
JP2004263028A (en) * 2003-02-28 2004-09-24 Dainippon Ink & Chem Inc Organic and inorganic composite material and method for producing the same
JP2012117019A (en) * 2010-12-03 2012-06-21 Tottori Univ Coating composition containing chitin nanofiber or chitosan nanofiber
JP5186694B2 (en) * 2008-12-26 2013-04-17 国立大学法人鳥取大学 Method for producing chitin nanofiber, composite material and coating composition containing chitin nanofiber, and method for producing chitosan nanofiber, composite material and coating composition containing chitosan nanofiber

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100375244B1 (en) 1996-12-19 2003-04-21 주식회사 코오롱 Aromatic polyamide polymer, polymer dope, and method for producing the same
JP2004263028A (en) * 2003-02-28 2004-09-24 Dainippon Ink & Chem Inc Organic and inorganic composite material and method for producing the same
JP5186694B2 (en) * 2008-12-26 2013-04-17 国立大学法人鳥取大学 Method for producing chitin nanofiber, composite material and coating composition containing chitin nanofiber, and method for producing chitosan nanofiber, composite material and coating composition containing chitosan nanofiber
JP2012117019A (en) * 2010-12-03 2012-06-21 Tottori Univ Coating composition containing chitin nanofiber or chitosan nanofiber

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Journal of Applied Polymer Science, vol.112, pp.1704-1715 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
van den Berg et al. Nanocomposites based on cellulose whiskers and (semi) conducting conjugated polymers
DE69910617T2 (en) A POLYMER / CLAY NANO COMPOSITE CONTAINING A FUNCTIONALIZED POLYMER OR OLIGOMER AND A METHOD FOR PRODUCING THE SAME
EP3131947B1 (en) Thermoplastic composition made from a polyamide polymer obtained from a prepolymer and a chain extender and manufacturing method
EP2488572B1 (en) Method for preparing a recyclable polyamide powder
TWI591094B (en) Fiber-reinforced polyamide resin material
EP2201059B1 (en) High fluidity polyamide
CN100336841C (en) Epoxy resin roughening and curing agent
US10974463B2 (en) Thermoset composite having thermoplastic characteristics
EP2326681B1 (en) Modified polyamide, method for preparing same, and article obtained from said polyamide
EP2257598B1 (en) Polyamide composition
WO2019127417A1 (en) High-strength and easy-to-electroplate polyamide composite material and preparation method therefor
KR102029207B1 (en) Pla composite and preparing method thereof
JP2716562B2 (en) Cold impact resistant thermoplastic molding material
KR101709156B1 (en) Nanocomposite material
KR102209966B1 (en) Polyamide composite materials containing nanochitosan fiber in acqueous solution and method for preparing the same
EP0700972A1 (en) Composite material composed of liquid crystal polymer and thermoplastic polymer and method for producing same
CN1616518A (en) Process for in-situ quiclely preparing crystalline polyester using nano silicon dioxide
JP2018538174A (en) Process for producing fiber reinforced polyamide matrix composites from reactive prepolymer precursor compositions
KR102111241B1 (en) Eco-friendly boundary stone attachment cover with excellent shrinkage and elastic recovery rate and manufacturing method thereof
EP3621749A1 (en) Hybrid thermoplastic composites with long and short fiber materials and natural nanoparticles
EP2448998B1 (en) Modified polyamide, preparation method thereof and article obtained from said polyamide
KR102196125B1 (en) Polyamide resin composition and method thereof
CN116332531A (en) Modified glass fiber, method for modifying glass fiber by using dopamine and reinforced polyamide 6 composite material
KR102209960B1 (en) Polyamide resin composition containing cationized nanochitosan fiber and method for preparing the same
See et al. A reactive core–shell nanoparticle approach to prepare hybrid nanocomposites: effects of processing variables

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant