KR20050071162A - Layered organoclay composite, method for preparing the same, and polyester nanocomposites prepared using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 층상 유기 점토 화합물, 이의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 폴리에스테르 나노복합재에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 층상 점토와 반응성기를 포함하는 유기화제를 혼합하여 유기화제로 치환된 층상 점토를 제조한 후, 실란 화합물을 첨가하여 제조된 층상 유기 점토 화합물 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 층상 유기 점토 화합물과 폴리에스테르 단량체의 중합 반응을 통해 제조된 점토층의 분산성을 향상시킨 폴리에스테르 나노복합재에 관한 것이다. 본 발명에 따른 폴리에스테르 나노복합재는 열적 안정성, 기계적 강도 및 기체 차단성이 우수하여 필름, 용기, 엔지니어링 플라스틱, 타이어코드 보강재 등의 제조에 사용될 수 있다.The present invention relates to a layered organic clay compound, a method for preparing the same, and a polyester nanocomposite prepared using the same, and more particularly, to a layered clay substituted with an organic agent by mixing an organic agent including a layered clay and a reactive group. After the preparation, the present invention relates to a layered organic clay compound prepared by adding a silane compound and a method for preparing the same. The present invention also relates to a polyester nanocomposite having improved dispersibility of a clay layer prepared through a polymerization reaction of the layered organic clay compound and a polyester monomer. Polyester nanocomposite according to the present invention is excellent in thermal stability, mechanical strength and gas barrier properties can be used in the manufacture of films, containers, engineering plastics, tire cord reinforcement and the like.

Description

층상 유기 점토 화합물, 이의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 폴리에스테르 나노복합재 {Layered organoclay composite, method for preparing the same, and polyester nanocomposites prepared using the same}Layered organic clay compound, method for preparing the same, and polyester nanocomposite prepared using the same {Layered organoclay composite, method for preparing the same, and polyester nanocomposites prepared using the same}

본 발명은 층상 유기 점토 화합물, 이의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 폴리에스테르 나노복합재에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 층상 점토와 반응성기를 포함하는 유기화제를 혼합하여 유기화제로 치환된 층상 점토를 제조한 후, 실란 화합물을 첨가하여 제조된 층상 유기 점토 화합물 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 층상 유기 점토 화합물과 폴리에스테르 단량체의 중합 반응을 통해 제조된 점토층의 분산성을 향상시킨 폴리에스테르 나노복합재에 관한 것이다.The present invention relates to a layered organic clay compound, a method for preparing the same, and a polyester nanocomposite prepared using the same, and more particularly, to a layered clay substituted with an organic agent by mixing an organic agent including a layered clay and a reactive group. After the preparation, the present invention relates to a layered organic clay compound prepared by adding a silane compound and a method for preparing the same. The present invention also relates to a polyester nanocomposite having improved dispersibility of a clay layer prepared through a polymerization reaction of the layered organic clay compound and a polyester monomer.

고분자 나노복합재는 층상 구조를 갖는 점토 광물을 나노 크기의 판상 기본 단위로 박리하여 고분자 수지에 분산시킴으로써, 기존 고분자의 열적 특성, 기계적 특성, 기체 차단성 등을 획기적으로 향상시킨 새로운 개념의 소재이다.Polymer nanocomposite is a new concept material that dramatically improves the thermal, mechanical and gas barrier properties of existing polymers by peeling clay minerals having a layered structure into nano-sized plate-based units and dispersing them in polymer resin.

이러한 물성 향상은 점토 광물의 구조가 판상으로 되어 있어 종횡비가 크고 고분자와 상호 작용할 수 있는 면적이 크기 때문이다. 그러나, 층상의 점토 광물이 친수성이어서 소수성을 가지는 고분자와 잘 섞이지 않아 점토 광물의 층 사이로 고분자의 삽입이 용이하지 않기 때문에, 층상 점토를 고분자 수지에 박리 및 분산시키는 것은 그리 간단하지 않다. 따라서, 대개는 알킬암모늄 등의 유기화제를 점토 층 사이에 삽입시켜 판 사이의 간격을 넓혀 고분자 수지의 침투를 용이하게 하여 나노복합재를 제조하게 된다.This property improvement is due to the fact that the clay mineral has a plate-like structure, which has a large aspect ratio and a large area that can interact with the polymer. However, since the layered clay mineral is hydrophilic and does not mix well with the hydrophobic polymer and the insertion of the polymer between the layers of the clay mineral is not easy, it is not so simple to peel and disperse the layered clay into the polymer resin. Therefore, organic compounds such as alkylammonium are usually inserted between the clay layers to widen the gap between the plates to facilitate the penetration of the polymer resin to produce nanocomposites.

점토 광물을 나노 크기의 판상 기본 단위로 박리하여 고분자 수지에 분산시키는 방법으로는 용액법, 컴파운딩법 및 중합법이 있으며, 이들 중 컴파운딩법과 중합법은 80년대부터 기초 연구가 진행되어 현재 미국, 일본을 비롯한 서구 선진국에서 상업화가 이루어진 기술이다.Methods of separating clay minerals into nano-sized plate-shaped basic units and dispersing them in polymer resin include solution method, compounding method, and polymerization method. Among them, compounding and polymerization methods have been studied in the US since the 1980s. The technology has been commercialized in Western countries, including Japan.

용액법은 유기 점토를 고분자 용액에 침지시켜 용매가 점토의 층간에 침투하여 점토 층들을 분산시키고 건조과정 중에 고분자 수지에 점토 층들이 분산되도록 하는 방법이다. 그러나, 용액법은 고분자를 용해할 수 있는 용매가 매우 제한적이고, 또한 이를 회수해야 하는 어려움이 있다.The solution method is a method in which an organic clay is immersed in a polymer solution so that a solvent penetrates between layers of clay to disperse the clay layers and to disperse the clay layers in the polymer resin during the drying process. However, the solution method has a very limited solvent capable of dissolving the polymer, and also has a difficulty in recovering it.

또한, 컴파운딩법은 기계적 혼합에 의하여 용융상태의 고분자를 점토 층 사이에 삽입시키고 분산시키는 기술이다. 이 방법은 제조공정이 용이하고 비용이 저렴한 반면, 고분자 내에 점토 층들의 분산이 용이하지 않아 나노복합재의 물성 향상에는 제한이 따르게 된다.In addition, compounding is a technique of inserting and dispersing molten polymer between clay layers by mechanical mixing. While this method is easy and inexpensive to manufacture, it is difficult to disperse the clay layers in the polymer, thereby limiting the improvement of physical properties of the nanocomposite.

한편, 중합법은 점토 광물의 층 사이에 단량체를 삽입시키고 중합 반응을 수행하여 고분자 내에 점토 층들을 분산시키는 기술이다. 이 방법은 반응 초기에 유기 점토와 단량체가 혼합됨으로써 점토 층 사이로 단량체의 삽입이 용이하여 고분자 내에 점토 층들이 완전 박리된 나노복합재의 제조가 가능하다.Meanwhile, the polymerization method is a technique of dispersing clay layers in a polymer by inserting a monomer between layers of clay minerals and performing a polymerization reaction. This method is easy to insert the monomer between the clay layer by mixing the organic clay and the monomer at the beginning of the reaction, it is possible to manufacture a nanocomposite material in which the clay layers completely peeled in the polymer.

폴리에스테르 나노복합재의 제조에 있어서, 우선적으로 층상 점토의 표면 및 층간 성질을 폴리에스테르와 친화적으로 개질하여 층상 유기 점토(layered organoclay)를 제조하는 과정이 필요하다. 점토 광물 층간에 위치한 무기 양이온을 소수성의 유기 양이온으로 치환하여 층상의 유기 점토를 제조하는 것이 가장 널리 사용되는 방법이다. 점토 층간에 삽입된 유기 양이온은 점토의 층 사이를 증가시켜 단량체 또는 고분자가 점토 층 사이로 용이하게 삽입될 수 있게 할 뿐만 아니라, 점토 광물과 폴리에스테르 수지와의 상용성을 향상시키는 역할도 할 수 있다.In the production of polyester nanocomposites, first of all, a process of producing a layered organoclay by modifying the surface and interlayer properties of the layered clay with the polyester in a friendly manner is required. The production of layered organic clay by substituting inorganic cations located between layers of clay minerals with hydrophobic organic cations is the most widely used method. Organic cations intercalated between clay layers can increase the interlayers of clay to facilitate the insertion of monomers or polymers between the clay layers, as well as to improve compatibility with clay minerals and polyester resins. .

층상의 유기 점토를 제조하기 위해 가장 널리 사용되는 유기화제는 암모늄 이온이다. 암모늄 이온은 다양한 종류의 아민들로부터 쉽게 유도되기 때문에, 간단한 과정을 거쳐 제조되거나, 저렴한 가격에 구입할 수 있다는 장점을 갖고 있다. 그러나, 암모늄 이온은 약 200℃에서 열분해가 시작되어 다시 본래의 친수적인 성질로 되돌아가게 된다. 이러한 낮은 열안정성으로 인해 암모늄 이온으로 치환된 유기 점토는 200℃ 이상의 가공온도를 필요로 하는 폴리에스테르 수지와의 나노복합재 제조용으로는 적합하지 않다. 또한, 중합 또는 압출시에 나노복합재가 변색되거나 분해되어 물성이 저하되는 단점도 발생하게 된다. 따라서, 높은 가공 온도를 필요로 하는 폴리에스테르 나노복합재를 제조하기 위해서는 우수한 열적 안정성을 갖는 층상 유기 점토의 제조가 필수적이다.The most widely used organizing agent for producing layered organic clay is ammonium ions. Since ammonium ions are easily derived from various kinds of amines, they have the advantage that they can be prepared through simple processes or can be purchased at low prices. However, ammonium ions begin pyrolysis at about 200 ° C. and return to their original hydrophilic properties. Due to this low thermal stability, organic clays substituted with ammonium ions are not suitable for the production of nanocomposites with polyester resins requiring processing temperatures of 200 ° C or higher. In addition, the nanocomposites are discolored or decomposed during polymerization or extrusion, resulting in a deterioration in physical properties. Thus, in order to produce polyester nanocomposites requiring high processing temperatures, the preparation of layered organic clays with good thermal stability is essential.

국제공개특허 제98/10012호에는 높은 용융 공정 온도를 갖는 용융성 고분자 및 유기포스포늄 양이온을 점토의 층간에 삽입하여 높은 열안정성을 나타내는 층상 유기 점토를 용융 혼합하는 유기 점토-고분자 혼합물이 기재되어 있으며, 국제공개특허 제00/78540호 및 국제공개특허 제00/78855호에는 탄소수 8 이상의 직쇄 또는 측쇄상 알킬기를 치환기로 갖는 포스포늄 이온 등으로 치환된 층상 유기 점토를 열가소성 고분자와 용융 혼합하여 나노복합재를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 상기 공개특허들에 사용된 포스포늄 이온은 열적 안정성이 우수한 반면, 지방족 탄화수소로만 구성되어 있기 때문에 극성의 고분자와의 반응에 의해 나노복합재를 제조하는데 어려움이 있었다.International Publication No. 98/10012 discloses an organic clay-polymer mixture in which a molten polymer having a high melting process temperature and an organic phosphonium cation are inserted between layers of clay to melt-mix a layered organic clay exhibiting high thermal stability. International Publication No. 00/78540 and International Publication No. 00/78855 disclose that nano-layered organic clay substituted with phosphonium ions having a linear or branched alkyl group having 8 or more carbon atoms as a substituent is melt-mixed with a thermoplastic polymer. A method of making a composite is described. However, while the phosphonium ions used in the above patents have excellent thermal stability, but are composed only of aliphatic hydrocarbons, it is difficult to prepare nanocomposites by reaction with polar polymers.

따라서, 폴리에스테르 수지와 같이 극성의 반응성기를 갖는 고분자와의 나노복합재를 제조하기 위해서는 높은 열안정성을 가짐과 동시에, 극성 고분자와의 친화력이 우수한 층상 유기 점토에 대하여 연구가 더욱 필요하다.Therefore, in order to manufacture nanocomposites with polymers having polar reactive groups, such as polyester resins, research on layered organic clays having high thermal stability and excellent affinity with polar polymers is required.

이에 본 발명자들은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위고, 열적 안정성, 기계적 강도 및 기체 차단성이 우수한 폴리에스테르 나노복합재를 얻기 위하여 연구검토한 결과, 반응성기를 갖는 포스포늄 유기화제 및 실란 화합물을 이용하여 층상 유기 점토 화합물을 얻을 수 있었으며, 이를 이용하여 우수한 물성을 갖는 폴리에스테르 나노복합재를 얻을 수 있었고, 이에 기초하여 본 발명은 완성되었다.In order to solve the problems of the prior art, the present inventors have studied and studied to obtain a polyester nanocomposite having excellent thermal stability, mechanical strength and gas barrier properties, and as a result, a phosphonium organic agent and a silane compound having a reactive group were used. It was possible to obtain a layered organic clay compound by using, it was possible to obtain a polyester nanocomposite having excellent physical properties by using this, the present invention was completed based on this.

따라서, 본 발명의 목적은 열적 안정성이 우수하고 폴리에스테르 수지와 높은 친화력을 갖는 층상 유기 점토 화합물의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 층상 유기 점토 화합물을 제공하는데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for preparing a layered organic clay compound having excellent thermal stability and high affinity with a polyester resin, and a layered organic clay compound prepared by the above method.

또한 본 발명의 다른 목적은 점토 층의 분산성이 향상되어 열적 안정성, 기계적 강도 및 기체 차단성이 우수한 폴리에스테르 나노복합재를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a polyester nanocomposite having excellent thermal stability, mechanical strength and gas barrier properties by improving the dispersibility of the clay layer.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 층상 유기 점토 화합물의 제조방법은, 층상 점토, 및 반응성기를 함유하는 유기화제를 층상 점토의 양이온 교환 능력에 대하여 0.1 내지 5배의 몰 당량으로 첨가하여 유기화제로 치환된 층상 점토를 제공하는 단계; 및 실란 화합물을 층상 점토의 양이온 교환 능력에 대하여 0.1 내지 5배의 몰 당량으로 첨가하여 교반시키는 단계를 포함하여 이루어진다.The method for producing a layered organic clay compound according to the present invention for achieving the above object is, by adding an organic agent containing a layered clay and a reactive group in a molar equivalent of 0.1 to 5 times the cation exchange capacity of the layered clay, Providing a layered clay substituted with; And adding and stirring the silane compound in a molar equivalent of 0.1 to 5 times the cation exchange capacity of the layered clay.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 층상 유기 점토 화합물은 전술한 제조방법에 의해 제조된다.The layered organic clay compound according to the present invention for achieving the above object is prepared by the above-described manufacturing method.

또한, 상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폴리에스테르 나노복합재는, 폴리에스테르 단량체 100중량부에 대하여 전술한 방법에 의해 제조된 층상 유기 점토 화합물 0.1∼20중량부를 첨가하여 폴리에스테르 단량체를 중합 반응시켜 제조된다.In addition, the polyester nanocomposite according to the present invention for achieving the above another object is polymerized polyester monomer by adding 0.1 to 20 parts by weight of the layered organic clay compound prepared by the above-described method with respect to 100 parts by weight of polyester monomer It is made by reaction.

이하, 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

전술한 바와 같이, 본 발명은 (가) 층상 점토, 및 (나) 반응성기를 포함하는 유기화제를 혼합하여 유기화제로 치환된 층상 점토를 제조한 후, (다) 실란 화합물을 첨가하여 제조된다.As described above, the present invention is prepared by mixing (a) layered clay and (b) an organic agent including a reactive group to prepare a layered clay substituted with an organic agent, and then adding (c) a silane compound.

(가) 층상 점토(A) layered clay

본 발명에서 사용가능한 층상 점토는, 100∼5,000㎛의 폭과 길이, 6∼15Å의 두께, 및 100∼5,000의 종횡비를 갖는 판상형 층으로 구성되는 천연 또는 합성 광물이다. 상기 층상 점토의 양이온 교환 능력은 20meq/100g 내지 200meq/100g인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 양이온 교환 능력이 50meq/100g 내지 150meq/100g 인 층상 점토를 사용할 수 있다.The layered clay usable in the present invention is a natural or synthetic mineral composed of a plate-like layer having a width and length of 100 to 5,000 mu m, a thickness of 6 to 15 mm 3, and an aspect ratio of 100 to 5,000. It is preferable that the cation exchange capacity of the layered clay is 20 meq / 100 g to 200 meq / 100 g, and more preferably, a layered clay having a cation exchange capacity of 50 meq / 100 g to 150 meq / 100 g may be used.

상기 층상 점토에는, 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 헥토라이트, 불화헥토라이트, 바이델라이트, 사포나이트, 논트로나이트, 버미큘라이트, 마카다이트, 마이카 및 불소화 마이카 등으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되며, 바람직하게는 몬모릴로나이트를 사용한다.The layered clay is at least one selected from the group consisting of montmorillonite, bentonite, hectorite, fluoride hectorite, bidelite, saponite, nontronite, vermiculite, macadamite, mica and fluorinated mica, and the like. Use montmorillonite.

(나) 반응성기를 포함하는 유기화제(B) organic agents containing reactive groups

본 발명에 따른 반응성기를 포함하는 유기화제는, 300℃ 이상의 온도에서 열분해되지 않고, 실란 화합물 및 폴리에스테르 단량체와 화학 결합이 가능한 반응성기를 하나 이상 포함하는 포스포늄 양이온염으로서, 하기 화학식 1로 표시된다.The organic agent comprising a reactive group according to the present invention is a phosphonium cationic salt containing at least one reactive group capable of chemical bonding with a silane compound and a polyester monomer without thermal decomposition at a temperature of 300 ° C. or higher, and is represented by the following Chemical Formula 1 .

상기 식에서, R1, R2, R3 및 R4는 서로 같거나 다르고, 탄소수 4 내지 40의 지방족 탄화수소이며, R1 내지 R4 중 적어도 하나는 카르복실기, 아민기, 하이드록시기, 에스테르기, 에폭시기, 실라놀기, 카보네이트기 및 이미드기로 이루어진 군으로부터 선택되는 반응성기이다.Wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are the same as or different from each other, and are aliphatic hydrocarbons having 4 to 40 carbon atoms, and at least one of R 1 to R 4 is a carboxyl group, an amine group, a hydroxy group, an ester group, It is a reactive group chosen from the group which consists of an epoxy group, a silanol group, a carbonate group, and an imide group.

(다) 실란 화합물(C) silane compounds

본 발명에서 사용되는 실란 화합물은, 유기 점토의 층간에 존재하는 포스포늄 양이온염의 반응성기와 화학 결합을 할 수 있으며, 또한 중합 반응시 폴리에스테르 단량체와 화학 결합을 함으로써, 점토와 폴리에스테르 수지를 연결하는 커플링제로 작용하게 된다.The silane compound used in the present invention can chemically bond with the reactive group of the phosphonium cation salt present between the layers of the organic clay, and also connect the clay and the polyester resin by chemically bonding the polyester monomer during the polymerization reaction. It acts as a coupling agent.

상기 실란 화합물은 R-SiX3로 특징화될 수 있다. 이 때, R은 반응성기를 갖는 유기작용기이며, X는 가수분해에 의해 실라놀기로 전환될 수 있는 메톡시기 또는 에톡시기를 의미한다. 대표적인 실란 화합물로는 비닐클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 옥타데실트리메톡시실란, 감마아미노프로필트리메톡시실란, 감마아미노프로필트리에톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-비닐벤질아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-페닐-감마아미노프로필트리메톡시실란, 감마글리시독시프로필트리메톡시실란, 감마메타크릴록시프로필트리메톡시실란, 감마메르캅토프로필트리메톡시실란, 감마-아미노프로필페닐디메톡시실란, 감마프로피온아미도 트리메톡시실란, N-트리메톡시실릴프로필-N(베타-아미노에틸)아민, 트리메톡시실릴운데실아민 및 트리메톡시실릴-2-클로로메틸페닐에탄 등을 들 수 있다.The silane compound may be characterized by R-SiX 3 . In this case, R is an organic functional group having a reactive group, X means a methoxy group or an ethoxy group that can be converted to a silanol group by hydrolysis. Representative silane compounds include vinylchlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, gammaaminopropyltrimethoxysilane, gammaaminopropyltriethoxysilane, N- (2-amino Ethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-vinylbenzylaminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-gammaaminopropyltrimethoxysilane, gamma glycidoxypropyl tree Methoxysilane, gamma methacryloxypropyltrimethoxysilane, gamma mercaptopropyltrimethoxysilane, gamma-aminopropylphenyldimethoxysilane, gamma propionamido trimethoxysilane, N-trimethoxysilylpropyl-N (Beta-aminoethyl) amine, trimethoxysilyl undecylamine, trimethoxysilyl-2-chloromethylphenylethane, etc. are mentioned.

본 발명에 따른 층상 유기 점토 화합물을 제조하는 방법을 구체적으로 살펴보면, 우선, 물 또는 물과 알코올의 공용매에 전술한 층상 점토를 분산시켜 현탁액을 만든다. 여기에 상기 반응성기를 포함하는 포스포늄 양이온염을 첨가하여 25∼100℃에서 1∼48시간 동안 충분히 교반한다. 이 혼합액을 원심 분리하여 고형물을 얻은 다음, 물로 수차례 세척하여 잔존 음이온을 제거한 후, 동결 건조시켜 반응성기를 포함하는 포스포늄 양이온염으로 치환된 층상 유기 점토를 얻게 된다.Looking specifically at the method for producing a layered organic clay compound according to the present invention, first, the above-described layered clay is dispersed in water or a co-solvent of water and alcohol to make a suspension. The phosphonium cation salt containing the said reactive group is added here, and it fully stirs for 1 to 48 hours at 25-100 degreeC. The mixed solution is centrifuged to obtain a solid, which is washed several times with water to remove residual anions, and then freeze-dried to obtain a layered organic clay substituted with a phosphonium cation salt containing a reactive group.

상기 유기화제인 포스포늄 양이온염은 상기 층상 점토의 양이온 교환능력에 대하여 0.1 내지 5배의 몰 당량으로 포함되는 것이 바람직하다. 이 때, 포스포늄 양이온염의 함량이 0.1배의 몰 당량 미만이면 치환된 포스포늄 양이온이 너무 적어서 물성 향상을 기대할 수 없고, 함량이 5배의 몰 당량을 초과하면 과다한 포스포늄 양이온이 폴리에스테르 나노복합재 내에서 불순물로 작용하여 물성이 감소하는 문제가 발생할 수 있다.The organic phosphonium cation salt is preferably included in a molar equivalent of 0.1 to 5 times the cation exchange capacity of the layered clay. At this time, if the content of the phosphonium cation salt is less than 0.1 molar equivalent, the substituted phosphonium cation is too small to improve the physical properties, and if the content exceeds the molar equivalent of 5 times, the excess phosphonium cation is the polyester nanocomposite. It may cause a problem of reducing the physical properties by acting as an impurity in the.

또한, 전술한 방법에 의해 얻은 반응성기를 포함하는 포스포늄 양이온염으로 치환된 층상 유기 점토를 다시 물 또는 물과 알코올의 공용매에 분산시켜 현탁액을 제조한다. 여기에 상기 실란 화합물을 첨가하여 25∼200℃에서 1∼48시간 동안 충분히 교반시킨다. 상기 혼합액을 원심 분리하여 고형물을 얻은 다음, 물로 수차례 세척한 후 동결 건조하여 포스포늄 양이온염에 실란 화합물이 결합된 층상 유기 점토를 얻을 수 있다.In addition, a layered organic clay substituted with a phosphonium cationic salt containing a reactive group obtained by the above-described method is further dispersed in water or a cosolvent of water and alcohol to prepare a suspension. The silane compound is added thereto and sufficiently stirred at 25 to 200 ° C. for 1 to 48 hours. The mixture is centrifuged to obtain a solid, which is then washed several times with water and freeze-dried to obtain a layered organic clay in which a silane compound is bonded to a phosphonium cation salt.

상기 실란 화합물은 층상 점토의 양이온 교환 능력에 대하여 0.1 내지 5배의 몰 당량으로 포함되는 것이 바람직하다. 이 때, 실란 화합물의 함량이 0.1배의 몰 당량 미만이면 도입된 실란 화합물이 너무 적어서 물성 향상을 기대할 수 없고, 함량이 5배의 몰 당량을 초과하는 경우에는 실란 화합물간의 반응으로 인해 폴리에스테르 단량체와의 반응이 어려워진다.The silane compound is preferably included in a molar equivalent of 0.1 to 5 times the cation exchange capacity of the layered clay. At this time, if the content of the silane compound is less than 0.1 molar equivalent, the introduced silane compound may be too small to improve the physical properties, and if the content exceeds the molar equivalent of 5 times, the polyester monomer may be due to the reaction between the silane compounds. The reaction with becomes difficult.

또한, 층상 점토 및 유기화제로 치환된 층상 점토는 물 또는 물과 알코올의 공용매에 분산시키게 되는데, 물 또는 물과 알코올의 공용매에 포함되는 층상 점토 또는 유기화제로 치환된 층상 점토의 분산양은 용매 100중량부에 대하여 3∼30중량부로 분산시키는 것이 바람직하다.In addition, the layered clay substituted with the layered clay and the organic agent is dispersed in water or a co-solvent of water and alcohol. The amount of dispersion of the layered clay substituted with the layered clay or the organic agent included in the water or the co-solvent of water and alcohol is It is preferable to disperse | distribute to 3-30 weight part with respect to 100 weight part of solvents.

이와 같이 제조된 본 발명에 따른 층상 유기 점토 화합물은 열적 안정성이 우수하며, 폴리에스테르 수지와 높은 친화력을 갖는다.The layered organic clay compound according to the present invention thus prepared is excellent in thermal stability, and has a high affinity with the polyester resin.

또한, 본 발명에서는 폴리에스테르 단량체 또는 올리고머와, 상기 제조된 층상 유기 점토 화합물을 혼합한 후, 중합 반응을 통하여 폴리에스테르 나노복합재를 제조하게 된다.In addition, in the present invention, after mixing the polyester monomer or oligomer and the layered organic clay compound prepared above, to prepare a polyester nanocomposite through a polymerization reaction.

본 발명에서 사용가능한 폴리에스테르 수지로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되며, 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트이다.As the polyester resin usable in the present invention, at least one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate and copolymers thereof, preferably polyethylene terephthalate to be.

상기 층상 유기 점토 화합물은 폴리에스테르 단량체 100중량부에 대하여 0.1∼20중량부가 사용되며, 바람직하게는 0.5∼10중량부가 사용된다. 상기 층상 유기 점토 화합물의 함량이 0.1중량부 미만이면 층상 유기 점토의 양이 적어서 물성향상이 어렵고, 20중량부를 초과하면 층상 유기 점토의 분산성이 저하되어 물성이 감소하게 된다.0.1-20 weight part of said layered organic clay compound is used with respect to 100 weight part of polyester monomers, Preferably 0.5-10 weight part is used. If the content of the layered organic clay compound is less than 0.1 part by weight, the amount of the layered organic clay is small, so that the physical properties are difficult to increase.

본 발명에서의 폴리에스테르 나노복합재의 중합 공정은 다음과 같다.The polymerization process of the polyester nanocomposite in the present invention is as follows.

(1) 슬러리 반응조에 에틸렌글리콜과 테레프탈산을 일정 몰비, 통상적으로 1 : 1∼1.5의 몰비로 혼합하여 상온에서 교반한다.(1) Ethylene glycol and terephthalic acid are mixed to a slurry reaction tank at a constant molar ratio, usually in a molar ratio of 1: 1 to 1.5, followed by stirring at room temperature.

(2) 이 혼합물을 240∼270℃의 온도범위로 유지되는 DE(direct esterification) 반응조에 약 2∼4시간에 걸쳐 서서히 투입하여 에스테르화 반응을 수행하여 올리고머를 제조한다. 이 때 DE 반응조 내에서 에스테르화 반응을 촉진시키기 위해 투입되는 혼합물과 같은 양의 올리고머를 미리 투입해 둘 수 있다.(2) The mixture is slowly added to a DE (direct esterification) reactor maintained at a temperature in the range of 240 to 270 ° C. over about 2 to 4 hours to effect esterification to prepare an oligomer. At this time, the same amount of oligomer as the mixture added to promote the esterification reaction in the DE reactor can be added in advance.

(3) 제조된 올리고머를 270∼290℃의 온도범위로 유지되는 PC(polycondensation) 반응조로 이송한 후, 상기 층상 유기 점토 화합물을 투입하여 교반시킨다. 상기 층상 유기 점토 화합물은 에틸렌글리콜에 층상 유기 점토와 안티모니트리옥사이드를 첨가한 후, 교반시 초음파를 사용하여 분산성을 향상시킴으로써 준비된다. 중합 반응을 위해 0.3∼0.5Torr 이하로 감압시키며, 약 3∼4시간 동안 중합 반응을 수행한다.(3) After transferring the prepared oligomer to a PC (polycondensation) reactor maintained at a temperature range of 270 ~ 290 ℃, the layered organic clay compound is added and stirred. The layered organic clay compound is prepared by adding layered organic clay and antimony trioxide to ethylene glycol, and then improving dispersibility by using ultrasonic waves when stirring. For the polymerization reaction, the pressure was reduced to 0.3 to 0.5 Torr or less, and the polymerization reaction was performed for about 3 to 4 hours.

(4) 원하는 고유 점도에 도달하였을 때 반응을 중단시킨 후, 배출하여 칩 상태의 나노복합재를 제조한다.(4) When the desired intrinsic viscosity is reached, the reaction is stopped and then discharged to prepare a nanocomposite in chip state.

본 발명에 있어서, 필요에 따라, 폴리에스테르 나노복합재에는 산화방지제, 열안정제, 착색제, 대전방지제, 자외선흡수제, 난연제 등이 첨가될 수 있다.In the present invention, if necessary, an antioxidant, a heat stabilizer, a colorant, an antistatic agent, an ultraviolet absorber, a flame retardant, etc. may be added to the polyester nanocomposite.

하기 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴보지만, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.Although the present invention will be described in more detail with reference to the following examples and comparative examples, these examples are for illustrative purposes only and do not limit the scope of the present invention.

실시예 1Example 1

물 500ml에 몬모릴로나이트 10g을 분산시켜 현탁액을 만들고, 여기에 포스포늄 양이온염인 HOC11H22(C6H5)3P+Cl - 10g을 첨가하여 70℃에서 24시간 동안 충분히 교반하였다. 상기 혼합액을 원심 분리하여 고형물을 얻은 다음 물로 세척한 후, 다시 원심 분리하는 과정을 3회 반복하였다. 얻어진 고형물을 동결 건조하여 분말 형태의 층상 유기 점토를 제조하였다.10 g of montmorillonite was dispersed in 500 ml of water to prepare a suspension, and thereto, phosphonium cationic salt HOC 11 H 22 (C 6 H 5 ) 3 P + Cl - 10 g was added thereto, and the mixture was sufficiently stirred at 70 ° C. for 24 hours. The mixture was centrifuged to obtain a solid, washed with water, and then centrifuged again for three times. The obtained solid was lyophilized to prepare a layered organic clay in powder form.

물 500ml에 상기 제조된 층상 유기 점토 10g을 분산시켜 현탁액을 만들고, 여기에 실란 화합물인 NH2(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH 3)3 2g을 첨가하여 70℃에서 24시간 동안 충분히 교반하였다. 상기 혼합액을 원심 분리하여 고형물을 얻은 다음 물로 세척한 후, 다시 원심 분리하는 과정을 3회 반복하였다. 얻어진 고형물을 동결 건조하여 분말 형태의 층상 유기 점토를 제조하였다.10 g of the layered organic clay prepared above was dispersed in 500 ml of water to prepare a suspension, and 2 g of a silane compound, NH 2 (CH 2 ) 2 NH (CH 2 ) 3 Si (OCH 3 ) 3, was added thereto for 24 hours at 70 ° C. Was stirred sufficiently. The mixture was centrifuged to obtain a solid, washed with water, and then centrifuged again for three times. The obtained solid was lyophilized to prepare a layered organic clay in powder form.

슬러리 반응조에 테레프탈산 8.6kg과 에틸렌글리콜 3.8kg을 혼합하여 상온에서 교반하였다. 이 혼합물을 258℃로 유지되는 DE 반응조에 약 3시간에 걸쳐 서서히 투입하여 에스테르화 반응을 수행하여 올리고머를 제조하였다. 이 때 DE 반응조 내에는 에스테르화 반응을 촉진시키기 위해 투입되는 혼합물과 같은 양의 올리고머를 미리 투입해 두었다. 제조된 올리고머의 절반을 285℃로 유지되는 PC 반응조로 이송한 후, 층상 유기 점토 혼합물을 투입하여 교반하였다. 층상 유기 점토 혼합물은 에틸렌글리콜 1,000g에 상기 제조된 층상 유기 점토 100g과 안티모니트리옥사이드 2.8g을 첨가한 후, 교반시 초음파를 사용하여 분산성을 향상시켰다. 중합 반응을 위해 0.5Torr 이하로 감압시키고 약 3시간 동안 중합 반응을 수행하였다. 고유 점도가 0.63dL/g에 도달하였을 때 반응을 중단한 후, 배출하여 본 발명에 따른 칩 상태의 나노복합재를 제조하였다. 제조된 폴리에스테르 나노복합재의 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.8.6 kg of terephthalic acid and 3.8 kg of ethylene glycol were mixed and stirred at room temperature in the slurry reactor. The mixture was slowly added to the DE reactor maintained at 258 ° C. over about 3 hours to carry out an esterification reaction to prepare an oligomer. At this time, the same amount of oligomer as the mixture introduced to promote the esterification reaction was previously added into the DE reactor. Half of the prepared oligomer was transferred to a PC reactor maintained at 285 ° C., and then a layered organic clay mixture was added and stirred. In the layered organic clay mixture, 100 g of the layered organic clay prepared above and 2.8 g of antimony trioxide were added to 1,000 g of ethylene glycol, and then the ultrasonic wave was used to improve dispersibility. For the polymerization reaction, the pressure was reduced to 0.5 Torr or lower and the polymerization reaction was performed for about 3 hours. The reaction was stopped when the intrinsic viscosity reached 0.63 dL / g, and then discharged to prepare a nanocomposite in a chip state according to the present invention. Evaluation of physical properties of the prepared polyester nanocomposite is shown in Table 1 below.

실시예 2Example 2

물 500ml에 몬모릴로나이트 10g을 분산시켜 현탁액을 만들고, 여기에 포스포늄 양이온염인 HOC11H22(C6H5)3P+Cl - 10g을 첨가하여 70℃에서 24시간 동안 충분히 교반하였다. 상기 혼합액을 원심 분리하여 고형물을 얻은 다음 물로 세척한 후, 다시 원심 분리하는 과정을 3회 반복하였다. 얻어진 고형물을 동결 건조하여 분말 형태의 층상 유기 점토를 제조하였다.10 g of montmorillonite was dispersed in 500 ml of water to prepare a suspension, and thereto, phosphonium cationic salt HOC 11 H 22 (C 6 H 5 ) 3 P + Cl - 10 g was added thereto, and the mixture was sufficiently stirred at 70 ° C. for 24 hours. The mixture was centrifuged to obtain a solid, washed with water, and then centrifuged again for three times. The obtained solid was lyophilized to prepare a layered organic clay in powder form.

물 500ml에 상기 제조된 층상 유기 점토 10g을 분산시켜 현탁액을 만들고, 여기에 실란 화합물 NH2(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3 )3 2g을 첨가하여 70℃에서 24시간 동안 충분히 교반하였다. 상기 혼합액을 원심 분리하여 고형물을 얻은 다음 물로 세척한 후, 다시 원심 분리하는 과정을 3회 반복하였다. 얻어진 고형물을 상온에서 건조하여 슬러리 형태의 층상 유기 점토를 제조하였다.10 g of the layered organic clay prepared above was dispersed in 500 ml of water to make a suspension, and 2 g of the silane compound NH 2 (CH 2 ) 2 NH (CH 2 ) 3 Si (OCH 3 ) 3 was added thereto at 70 ° C. for 24 hours. Stir enough. The mixture was centrifuged to obtain a solid, washed with water, and then centrifuged again for three times. The obtained solid was dried at room temperature to prepare a layered organic clay in the form of a slurry.

슬러리 형태의 층상 유기 점토를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 본 발명에 따른 폴리에스테르 나노복합재를 제조하였다. 제조된 폴리에스테르 나노복합재의 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.A polyester nanocomposite according to the present invention was prepared in the same manner as in Example 1, except that the layered organic clay in the form of a slurry was used. Evaluation of physical properties of the prepared polyester nanocomposite is shown in Table 1 below.

비교예 1Comparative Example 1

슬러리 반응조에 테레프탈산 8.6kg과 에틸렌글리콜 3.8kg을 혼합하여 상온에서 교반하였다. 이 혼합물을 258℃로 유지되는 DE 반응조에 약 3시간에 걸쳐 서서히 투입하여 에스테르화 반응을 수행하여 올리고머를 제조하였다. 이 때 DE 반응조 내에는 에스테르화 반응을 촉진시키기 위해 투입되는 혼합물과 같은 양의 올리고머를 미리 투입해 두었다. 제조된 올리고머의 절반을 285℃로 유지되는 PC 반응조로 이송한 후, 통상의 층상 점토 혼합물을 투입하여 교반하였다. 상기 층상 점토 혼합물은 에틸렌글리콜 1,000g에 유기화처리되지 않은 몬모릴로나이트 100g과 안티모니트리옥사이드 2.8g을 첨가한 후, 교반시 초음파를 사용하여 분산성을 향상시켰다. 중합 반응을 위해 0.5Torr 이하로 감압시키고 약 3시간 동안 중합 반응을 수행하였다. 고유 점도가 0.63dL/g에 도달하였을 때 반응을 중단한 후, 배출하여 칩 상태의 폴레에스테르 나노복합재를 제조하였다. 제조된 폴리에스테르 나노복합재의 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.8.6 kg of terephthalic acid and 3.8 kg of ethylene glycol were mixed and stirred at room temperature in the slurry reactor. The mixture was slowly added to the DE reactor maintained at 258 ° C. over about 3 hours to carry out an esterification reaction to prepare an oligomer. At this time, the same amount of oligomer as the mixture introduced to promote the esterification reaction was previously added into the DE reactor. Half of the prepared oligomer was transferred to a PC reactor maintained at 285 ° C., and then a conventional layered clay mixture was added and stirred. The layered clay mixture was added to 1,000 g of ethylene glycol and 100 g of unorganized montmorillonite and 2.8 g of antimony trioxide were added, and then ultrasonic dispersion was used to improve dispersibility. For the polymerization reaction, the pressure was reduced to 0.5 Torr or lower and the polymerization reaction was performed for about 3 hours. The reaction was stopped when the intrinsic viscosity reached 0.63 dL / g, and then discharged to prepare a polyester nanocomposite in a chip state. Evaluation of physical properties of the prepared polyester nanocomposite is shown in Table 1 below.

비교예 2Comparative Example 2

상기 실시예 1에서 유기화제로서 HOC11H22(C6H5)3P +Cl- 대신에 C12H25(C6H5)3P +Cl-를 적용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 폴리에스테르 나노복합재를 제조하였다. 제조된 폴리에스테르 나노복합재의 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Except for applying C 12 H 25 (C 6 H 5 ) 3 P + Cl - in place of HOC 11 H 22 (C 6 H 5 ) 3 P + Cl - as the organic agent in Example 1, Polyester nanocomposites were prepared in the same manner as in Example 1. Evaluation of physical properties of the prepared polyester nanocomposite is shown in Table 1 below.

비교예 3Comparative Example 3

물 500ml에 몬모릴로나이트 10g을 분산시켜 현탁액을 만들고, 여기에 포스포늄 양이온염인 HOC11H22(C6H5)3P+Cl - 10g을 첨가하여 70℃에서 24시간 동안 충분히 교반하였다. 상기 혼합액을 원심 분리하여 고형물을 얻은 다음 물로 세척한 후, 다시 원심 분리하는 과정을 3회 반복하였다. 얻어진 고형물을 동결 건조하여 분말 형태의 층상 유기 점토를 제조하였다.10 g of montmorillonite was dispersed in 500 ml of water to prepare a suspension, and thereto, phosphonium cationic salt HOC 11 H 22 (C 6 H 5 ) 3 P + Cl - 10 g was added thereto, and the mixture was sufficiently stirred at 70 ° C. for 24 hours. The mixture was centrifuged to obtain a solid, washed with water, and then centrifuged again for three times. The obtained solid was lyophilized to prepare a layered organic clay in powder form.

슬러리 반응조에 테레프탈산 8.6kg과 에틸렌글리콜 3.8kg을 혼합하여 상온에서 교반하였다. 이 혼합물을 258℃로 유지되는 DE 반응조에 약 3시간에 걸쳐 서서히 투입하여 에스테르화 반응을 수행하여 올리고머를 제조하였다. 이 때 DE 반응조 내에는 에스테르화 반응을 촉진시키기 위해 투입되는 혼합물과 같은 양의 올리고머를 미리 투입해 두었다. 제조된 올리고머의 절반을 285℃로 유지되는 PC 반응조로 이송한 후, 층상 유기 점토 혼합물을 투입하여 교반하였다. 상기 층상 유기 점토 혼합물은 에틸렌글리콜 1,000g에 상기 제조된 층상 유기 점토 100g과 안티모니트리옥사이드 2.8g을 첨가한 후, 교반시 초음파를 사용하여 분산성을 향상시켰다. 중합 반응을 위해 0.5Torr 이하로 감압시키고 약 3시간 동안 중합 반응을 수행하였다. 고유 점도가 0.63dL/g에 도달하였을 때 반응을 중단한 후, 배출하여 칩 상태의 폴리에스테르 나노복합재를 제조하였다. 제조된 폴리에스테르 나노복합재의 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.8.6 kg of terephthalic acid and 3.8 kg of ethylene glycol were mixed and stirred at room temperature in the slurry reactor. The mixture was slowly added to the DE reactor maintained at 258 ° C. over about 3 hours to carry out an esterification reaction to prepare an oligomer. At this time, the same amount of oligomer as the mixture introduced to promote the esterification reaction was previously added into the DE reactor. Half of the prepared oligomer was transferred to a PC reactor maintained at 285 ° C., and then a layered organic clay mixture was added and stirred. In the layered organic clay mixture, 100 g of the layered organic clay and 2.8 g of antimony trioxide were added to 1,000 g of ethylene glycol, and then the ultrasonic wave was used to improve dispersibility. For the polymerization reaction, the pressure was reduced to 0.5 Torr or lower and the polymerization reaction was performed for about 3 hours. The reaction was stopped when the intrinsic viscosity reached 0.63 dL / g, and then discharged to prepare a polyester nanocomposite in a chip state. Evaluation of physical properties of the prepared polyester nanocomposite is shown in Table 1 below.

실시예1Example 1 실시예2Example 2 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 비교예3Comparative Example 3 융점(℃)Melting Point (℃) 255255 255255 255255 254254 255255 결정화 온도(℃)Crystallization temperature (℃) 205205 206206 206206 204204 205205 층간 거리(Å)Interlayer distance 2323 2525 1212 1919 1818 입자 크기(㎛)Particle Size (μm) 0.50.5 0.30.3 1.51.5 1.21.2 1.11.1 분산성(×103/mm2)Dispersibility (× 10 3 / mm 2 ) 256256 342342 6767 7575 7676 굴곡 강도(MPa)Flexural Strength (MPa) 128128 136136 9090 9595 9898 굴곡 탄성율(MPa)Flexural Modulus (MPa) 3,6703,670 3,8503,850 2,8002,800 2,9502,950 2,9402,940 산소투과도(cc/m2·day)Oxygen permeability (cc / m 2 · day) 7676 6262 113113 102102 103103

※ 실시예 및 비교예에서 사용된 물성의 평가방법은 다음과 같다.※ The evaluation method of the physical property used in the Example and the comparative example is as follows.

[물성 평가방법][Property evaluation method]

1) 융점 및 결정화 온도: 시차주사열분석기(DSC)로 측정하였다.1) Melting point and crystallization temperature: measured by differential scanning thermal analyzer (DSC).

2) X-선 회절 실험: 폴리에스테르 나노복합재의 층상 유기 점토 층의 층간 거리를 측정하기 위하여 사용하였다.2) X-ray diffraction experiment: It was used to measure the interlayer distance of the layered organic clay layer of the polyester nanocomposite.

3) 주사전자현미경: 폴리에스테르 나노복합재의 층상 유기 점토 입자의 크기 및 분산성을 고찰하기 위하여 사용하였다.3) Scanning electron microscope: It was used to investigate the size and dispersibility of the layered organic clay particles of the polyester nanocomposite.

4) 투과전자현미경: 폴리에스테르 나노복합재의 층상 유기 점토 층들의 모폴로지를 관찰하기 위하여 사용하였다.4) Transmission electron microscope: It was used to observe the morphology of the layered organic clay layers of the polyester nanocomposite.

5) 굴곡 강도 및 굴곡 탄성율: ASTM D790에 의거하여 시편의 폭은 13mm, 두께 3.4mm, 스팬 길이는 54mm로 한 후, 2mm/min의 속도로 측정하였다. 이 때 측정 온도는 23℃, 상대습도는 55%로 유지하였다.5) Flexural strength and flexural modulus: The width of the specimen was 13 mm, the thickness was 3.4 mm, and the span length was 54 mm according to ASTM D790, and then measured at a speed of 2 mm / min. At this time, the measurement temperature was 23 degreeC and the relative humidity was maintained at 55%.

6) 산소 투과도: 산소 투과도 측정 장치(모콘(Mocon)사 Ox-Tran 2/20)에 이축 연신 필름을 거치한 후, 23℃의 온도에서 24시간 동안 측정하였다. 산소 및 캐리어 가스(질소 98%+수소 2%)의 상대 습도는 55%로 유지하였다.6) Oxygen Permeability: After the biaxially stretched film was placed on an oxygen permeability measuring device (Mocon Ox-Tran 2/20), the measurement was performed at a temperature of 23 ° C. for 24 hours. The relative humidity of oxygen and carrier gas (98% nitrogen + 2% hydrogen) was maintained at 55%.

상기 표 1을 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2의 폴리에스테르 나노복합재는 비교예 1 내지 3의 나노복합재에 비해 층상 유기 점토의 층간 거리가 커서 고분자의 삽입이 용이하며, 또한 분산성이 향상되었고, 우수한 굴곡 탄성율과 낮은 산소투과도를 갖고 있음을 확인되었다.As can be seen through Table 1, the polyester nanocomposites of Examples 1 and 2 according to the present invention has a larger interlayer distance of the layered organic clay compared to the nanocomposites of Comparative Examples 1 to 3 and facilitates the insertion of polymers. In addition, the dispersibility was improved, and it was confirmed that it had excellent flexural modulus and low oxygen permeability.

본 발명에 따른 층상 유기 점토 화합물은 열적 안정성이 우수하며, 폴리에스테르 단량체와의 친화력이 높으며, 본 발명에 따른 폴리에스테르 나노복합재는 열적 안정성, 기계적 강도 및 기체 차단성이 우수하여 필름, 용기, 엔지니어링 플라스틱, 타이어코드 보강재 등의 제조에 사용될 수 있다.The layered organic clay compound according to the present invention has excellent thermal stability, high affinity with a polyester monomer, and the polyester nanocomposite according to the present invention has excellent thermal stability, mechanical strength and gas barrier property, so that films, containers, engineering It can be used in the manufacture of plastics, tire cord reinforcements and the like.

Claims (8)

층상 점토, 및 반응성기를 함유하는 유기화제를 층상 점토의 양이온 교환 능력에 대하여 0.1 내지 5배의 몰 당량으로 첨가하여 유기화제로 치환된 층상 점토를 제공하는 단계; 및Adding a layered clay and an organizing agent containing a reactive group in a molar equivalent of 0.1 to 5 times the cation exchange capacity of the layered clay to provide a layered clay substituted with the organizing agent; And 실란 화합물을 층상 점토의 양이온 교환 능력에 대하여 0.1 내지 5배의 몰 당량으로 첨가하여 교반시키는 단계;Adding and stirring the silane compound in a molar equivalent of 0.1 to 5 times the cation exchange capacity of the layered clay; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 층상 유기 점토 화합물의 제조방법.Method for producing a layered organic clay compound comprising a. 제1항에 있어서, 상기 층상 점토는 20meq/100g 내지 200meq/100g의 양이온 교환 능력을 갖는 것을 특징으로 하는 층상 유기 점토 화합물의 제조방법.The method for preparing a layered organic clay compound according to claim 1, wherein the layered clay has a cation exchange capacity of 20 meq / 100 g to 200 meq / 100 g. 제1항에 있어서, 상기 반응성기를 포함하는 유기화제는 하기 화학식 1로 표시되는 포스포늄 양이온염인 것을 특징으로 하는 층상 유기 점토 화합물의 제조방법:The method of claim 1, wherein the organic agent comprising a reactive group is a phosphonium cation salt represented by the following formula (1). 화학식 1Formula 1 상기 식에서, R1, R2, R3 및 R4는 서로 같거나 다르고, 탄소수 4 내지 40의 지방족 탄화수소이며, R1 내지 R4 중 적어도 하나는 카르복실기, 아민기, 하이드록시기, 에스테르기, 에폭시기, 실라놀기, 카보네이트기 및 이미드기로 이루어진 군으로부터 선택되는 반응성기이다.Wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are the same as or different from each other, and are aliphatic hydrocarbons having 4 to 40 carbon atoms, and at least one of R 1 to R 4 is a carboxyl group, an amine group, a hydroxy group, an ester group, It is a reactive group chosen from the group which consists of an epoxy group, a silanol group, a carbonate group, and an imide group. 제1항에 있어서, 상기 실란 화합물은 비닐클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 옥타데실트리메톡시실란, 감마아미노프로필트리메톡시실란, 감마아미노프로필트리에톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-비닐벤질아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-페닐-감마아미노프로필트리메톡시실란, 감마글리시독시프로필트리메톡시실란, 감마메타크릴록시프로필트리메톡시실란, 감마메르캅토프로필트리메톡시실란, 감마-아미노프로필페닐디메톡시실란, 감마프로피온아미도 트리메톡시실란, N-트리메톡시실릴프로필-N(베타-아미노에틸)아민, 트리메톡시실릴운데실아민 및 트리메톡시실릴-2-클로로메틸페닐에탄으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 층상 유기 점토 화합물의 제조방법.The method of claim 1, wherein the silane compound is vinylchlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, gammaaminopropyltrimethoxysilane, gammaaminopropyltriethoxysilane, N -(2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-vinylbenzylaminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-gammaaminopropyltrimethoxysilane, gamma Glycidoxypropyltrimethoxysilane, gamma methacryloxypropyltrimethoxysilane, gamma mercaptopropyltrimethoxysilane, gamma-aminopropylphenyldimethoxysilane, gamma propionamido trimethoxysilane, N-trimeth Layered organic clay compound, characterized in that at least one selected from the group consisting of oxysilylpropyl-N (beta-aminoethyl) amine, trimethoxysilylundecylamine and trimethoxysilyl-2-chloromethylphenylethane Manufacturing method. 제1항에 있어서, 상기 층상 점토는 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 헥토라이트, 불화헥토라이트, 바이델라이트, 사포나이트, 논트로나이트, 버미큘라이트, 마카다이트, 마이카, 및 불소화 마이카로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 층상 유기 점토 화합물의 제조방법.The method of claim 1, wherein the layered clay is at least one selected from the group consisting of montmorillonite, bentonite, hectorite, hectoride fluoride, Weidelite, saponite, nontronite, vermiculite, macadamite, mica, and fluorinated mica Method for producing a layered organic clay compound, characterized in that. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 제조된 층상 유기 점토 화합물.A layered organic clay compound prepared by the process according to any one of claims 1 to 5. 폴리에스테르 단량체 100중량부에 대하여 제6항에 따른 층상 유기 점토 화합물 0.1∼20중량부를 첨가하여 폴리에스테르 단량체를 중합 반응시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 나노복합재.A polyester nanocomposite, which is prepared by polymerizing a polyester monomer by adding 0.1 to 20 parts by weight of the layered organic clay compound according to claim 6 to 100 parts by weight of a polyester monomer. 제7항에 있어서, 상기 폴리에스테르 단량체는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 나노복합재.The polyester according to claim 7, wherein the polyester monomer is selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, and copolymers thereof. Nanocomposites.
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KR100788498B1 (en) * 2006-08-14 2007-12-24 주식회사 새 한 Polyester reactive organo clay and polyester nano-complex thereof

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