KR20080086470A - 고무 및 변형된 층상 이중 수산화물을 포함하는 나노복합체물질, 이의 제조 방법 및 이의 용도 - Google Patents

고무 및 변형된 층상 이중 수산화물을 포함하는 나노복합체물질, 이의 제조 방법 및 이의 용도 Download PDF

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로빈 윈터스
하이모 톤내르
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아크조 노벨 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 고무 및 변형된 층상 이중 수산화물을 포함하는 나노복합체 물질에 관한 것으로서, 유기 음이온의 적어도 일부는 제2 관능기를 통해 고무에 화학적으로 연결되는, 제1 관능기 및 제2 관능기를 갖는 전하-균형 유기 이온(charge-balancing organic ion); 및/또는 적어도 하나의 알콕시실란기는 층상 이중 수산화물에 화학적으로 연결되고 적어도 하나의 반응성기는 고무에 화학적으로 연결되는, 적어도 하나의 알콕시실란기 및 적어도 하나의 반응성기를 갖는 실란 커플링제(silane coupling agent)를 포함한다. 또한, 본 발명은 나노복합체 물질 또는 이의 전구물질을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

고무 및 변형된 층상 이중 수산화물을 포함하는 나노복합체 물질, 이의 제조 방법 및 이의 용도{NANOCOMPOSITE MATERIAL COMPRISING RUBBER AND MODIFIED LAYERED DOUBLE HYDROXIDE, PROCESS FOR ITS PREPARATION AND USE THEREOF}
본 발명은 폴리머 및 변형된 층상 이중 수산화물(modified layered double hydroxide)을 포함하는 나노복합체 물질의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 나노복합체 물질에 관한 것이다.
나노복합체 물질의 제조 방법은 당분야에 공지되어 있다. WO 99/35185, US 6,812,273, DE 198 36 580 및 US 2003/0114699에서는 다양한 폴리머 매트릭스에 사용되는 유기 변형된 층상 이중 수산화물의 용도를 기술하고 있다. 그러나, 상기 문헌에서는 폴리머 매트릭스가 고무라고는 언급하지 않았다.
JP 2004/284842에서는 할로겐-함유 폴리머에 사용되는 트리아진 디티올 및/또는 트리티올 화합물로 변형된 LDH의 용도가 개시되어 있다. 상기 문헌에 기술된 트리아진 디티올 및 트리티올 화합물은 가교제로서 제공되며, 이들은 할로겐-함유 폴리머용 가교제로 사용하기에 특히 적당하다. 상기 티올 화합물은 LDH로 통상 용이하게 혼입될 수 없으며 고무의 제한된 수에 대해서만 사용될 수 있다.
본 발명의 목적은 고무를 포함하는 나노복합체 물질에 개선된 물리적 특성을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 하기를 포함하며, 고무 및 변형된 층상 이중 수산화물을 포함하는 나노복합체 물질에 의해서 달성된다:
유기 음이온의 적어도 일부가 제2 관능기를 통해 고무에 화학적으로 연결되는, 제1 관능기 및 제2 관능기를 갖는 전하-균형 유기 이온(charge-balancing organic ion); 및/또는
알콕시실란기는 층상 이중 수산화물에 화학적으로 연결되며 반응성기는 고무에 화학적으로 연결되는, 적어도 하나의 알콕시실란기 및 적어도 하나의 반응성기를 갖는 실란 커플링제(silane coupling agent).
상기 나노복합체 물질은 종래의 나노복합체 물질과 비교하여 개선된 열안정성, 양호한 치수 안정성, 개선된 인열 강도, 개선된 스크래치 저항성(scratch resistance), 증가된 난연성(flame resistance) 및/또는 개선된 강도 대 중량비(strength-to-weight ratio)를 갖는다. 또한, 상기 물질은 기체 및/또는 액체, 가령 질소, 이산화탄소, 산소, 수증기 및 탄화수소에 대한 침투성(permeability)이 감소된다. 본 발명의 나노복합체 물질에 존재하는 LDH는 폴리머의 중합에 사용되는 첨가제 또는 개시제의 부산물을 추가로 흡착하고/하거나 흡수할 수 있다. 또한, 본 발명의 나노복합체 물질은 본 발명의 클레이를 포함하지 않는 정미한(neat) 고무 물질과 비교하여 파단 연신율(elongation at break) 및 파단 강도(strength at break)가 개선되는 것을 보여준다. 또한, 고무 나노복합체 물질은 일정한 힘에서 변형(deformation) 중에 동적 특성[예컨대, 더 낮은 탄젠트 델타(tan delta)]이 더 좋아지므로, 고무 물질을 포함하는 타이어가 열발생이 적어져서 구름 저항(rolling resistance)이 적어지는 개선된 점탄성(viscoelastic property)을 보인다. 상기 용어 "탄젠트 델타(tan delta)"는 당분야의 통상의 지식을 가진 사람에게 공지되어 있으며, 손실 모듈러스(loss modulus, G') 대 저장 모듈러스(storage modulus, G")의 비율로서 정의된다.
본 발명의 명세서에서, 용어 "나노복합체 물질(nanocomposite material)"은 적어도 하나의 성분이 0.1~100 nm 범위의 적어도 하나의 치수를 갖는 무기 상(inorganic phase)을 포함하는 복합체 물질을 나타낸다. 또한, 용어 "고무 나노복합체 물질(rubber nanocomposite material)"은 고무를 포함하는 나노복합체 물질을 나타낸다.
본 발명의 명세서에서, 용어 "전하-균형 유기 이온(charge-balancing organic ion)"은 결정질 LDH 시트중에 정전기 전하 부족을 보충하는 유기 이온을 나타낸다. LDH가 전형적으로 층상 구조를 갖는 경우, 전하-균형 유기 이온은 스택된 LDH 층의 층간, 가장자리 또는 외부면에 위치할 수 있다. 스택된 LDH 층의 층간내 위치한 유기 이온은 삽입 이온(intercalating ions)이라 한다. 전하-균형 유기 이온으로 처리된 LDH는 유기친수성으로 바뀌고, "유기클레이(organoclays)"라고 한다.
상기 스택된 LDH 또는 유기클레이는 예를들면 폴리머 매트릭스에서 박리 또는 박락될 수 있다. 본 발명의 명세서에서, 용어 "박리(delamination)"는 LDH 구조의 적어도 일부 층을 제거(de-layering)하여 부피당 더 많은 개개의 LDH 시트를 포함하는 물질을 수득함으로써 LDH 입자의 평균 스택 정도가 감소되는 것으로 정의된다. 용어 "박락(exfoliation)"은 완전한 박리를 의미하며, 예를 들면 LDH 시트에 수직 방향으로 주기성(periodicity)이 사라지므로, 매질내 개개의 층들의 임의 분산액을 만들어서 스택 순서가 없어진다.
LDH의 삽입으로 불리는 LDH의 팽윤 또는 팽창은 X-선 회절(XRD)에 의해서 관찰될 수 있으며, 기본 반사[예를 들면, d(001) 반사]의 위치는 층들 사이의 거리의 지표이며 삽입시에 거리가 증가되기 때문이다.
평균 스택 정도의 감소는 사라질 때까지 XRD 반사의 확장(broadening)으로서 관찰될 수 있거나, 또는 기본 반사(001)의 비대칭성을 증가시킴으로써 관찰될 수 있다.
완전 박리, 예를 들면 박락의 특징화는 분석 과제가 남아 있으며, 그러나 통상적으로 원래 LDH로부터 비(非)-(hk0) 반사가 완전하게 사라질 수 있다.
층의 순서 및 박리 정도는 투과전자현미경(transmission electron microscopy, TEM)에 의해서 추가로 시각화될 수 있다.
본 발명의 LDH는 당분야의 통상의 지식을 가진 사람에게 공지된 LDH일 수 있다. 전형적으로, 상기 LDH는 팽창되거나 또는 팽윤될 수 있는 미네랄 LDH이다. 상기 LDH는 시트사이에 끼워진 전하-균형 음이온을 갖는 전하를 띤 결정질 시트를 포함하는 층상 구조(이를 개개의 LDH 층이라 함)를 갖는다. 본 발명의 명세서에서 용어 "팽창(expand)" 및 "팽윤(swell)"은 전하를 띤 결정질 시트들 사이의 거리가 증가되는 것을 나타낸다. 팽창가능한 LDH는 적당한 용매, 예컨대 물에서 팽윤될 수 있으며, 전하-균형 이온을 다른 (유기) 전하-균형 이온으로 교환함으로써 추가로 팽창 및 변형될 수 있으며, 변형은 당분야에서 삽입으로 알려져 있다.
LDH로 나타내는 변형된 층상 이중 수산화물은 하기 화학식 I에 해당하는 층상 구조를 갖는다:
Figure 112008045612640-PCT00001
상기 화학식 I에서, M2+는 2가 금속 이온, 예컨대 Zn2+, Mn2+, Ni2+, Co2+, Fe2+, Cu2+, Sn2+, Ba2+, Ca2+ 및 Mg2+이며, M3+은 3가 금속 이온, 예컨대 Al3+, Cr3+, Fe3+, Co3+, Mn3+, Ni3+, Ce3+ 및 Ga3+이고, m 및 n은 m/n이 1 내지 10이 되는 값을 가지며, b는 0 내지 10 범위의 값을 갖는다. X는 당분야의 통상의 지식을 가진 사람에게 공지된 적당한 음이온일 수 있다. 통상, X는 하기에 예시된 무기 음이온 및/또는 제2 관능기를 갖거나 또는 갖지 않는 유기 음이온이다. 본 발명의 하나의 실시양태에서, X는 제1 관능기 및 제2 관능기를 갖는 전하-균형 유기 이온 또는 당분야의 통상의 지식을 가진 사람에게 공지된 다른 음이온이며, 단 삽입 이온의 적어도 일부는 제1 관능기 및 제2 관능기를 갖는 유기 이온에 의해서 형성된다. 당분야의 통상의 지식을 가진 사람에게 공지된 다른 음이온의 예로는 히드록시드, 카르 보네이트, 비카르보네이트, 니트레이트, 클로라이드, 브로마이드, 설포네이트, 설페이트, 비설페이트, 바나데이트, 텅스테이트, 보레이트, 포스페이트, 주상 음이온(pillaring anions), 예컨대 HVO4 -, V2O7 4-, HV2O12 4-, V3O9 3-, V10O28 6-, Mo7O24 6-, PW12O40 3-, B(OH)4 -, B4O5(OH)4 2-, [B3O3(OH)4]-, [B3O3(OH)5]2- HBO4 2-, HGaO3 2-, CrO4 2- 및 케긴-이온(Keggin-ions)을 포함한다. 또한, 다른 음이온은 제2 관능기를 포함하지 않는 유기 음이온, 예컨대 모노카르복실산, 디카르복실산, 폴리카르복실산, 포스폰산, 설페이트산 및 설폰산을 포함한다.
본 발명의 LDH는 히드로탈사이트 및 히드로탈사이트형 음이온성 LDH를 포함한다. 상기 LDH의 예로는 히드로탈사이트 및 히드로탈사이트형 물질, 메익스너라이트(meixnerite), 마나스사이트(manasseite), 파이로오라이트(pyroaurite), 쇠그레나이트(sjoegrenite), 스티치타이트(stichtite), 바베론나이트(barberonite), 타코바이트(takovite), 리베사이트(reevesite) 및 데사우텔사이트(desautelsite)가 있다. 바람직한 LDH는 히드로탈사이트이며, 이는 하기 화학식 II에 해당하는 층상 구조를 갖는 LDH이다:
Figure 112008045612640-PCT00002
상기 화학식 II에서, m 및 n은 m/n이 1 내지 10, 바람직하게는 1 내지 6이 되는 값을 가지며, b는 0 내지 10, 통상 2 내지 6 범위의 값, 종종 약 4의 값을 갖 는다. X는 상기에 정의된 바와 같은 전하-균형 이온이다.
m/n은 2 내지 4, 더 특히 3에 근접한 값인 것이 바람직하다.
LDH는 당분야, 예를들면 Cavani 등 (Catalysis Today, 11 (1991), pp. 173-301) 또는 Bookin 등 (LDHs and LDH Minerals, (1993), Vol. 41(5), pp. 558-564)에 기술된 바와 같은 결정 형태일 수 있다. LDH가 히드로탈사이트인 경우, 상기 히드로탈사이트는 예를들면 3H1, 3H2, 3R1 또는 3R2 스태킹을 갖는 폴리타입(polytype)일 수 있다.
LDH-계 유기클레이내 개개의 LDH 층들 사이의 거리는 본 발명에 따른 유기 음이온, 예컨대 카르보네이트 이온을 포함하지 않는 종래의 LDH의 층들 사이의 거리보다 통상 더 크다. 바람직하게, 본 발명에 따른 LDH내 층들 사이의 거리는 적어도 1.0 nm, 더 바람직하게는 적어도 1.5 nm, 가장 바람직하게는 적어도 2 nm이다. 개개의 층들 사이의 거리는 상기에 기술된 바와 같이 X-선 회절을 사용하여 측정될 수 있다.
본 발명에 따른 전하-균형 유기 이온은 제1 관능기 및 제2 관능기를 포함한다. 제1 관능기는 LDH와 반응할 수 있는 음이온성기이다. 상기 제1 관능기의 예로는 카르복실레이트, 설페이트, 설포네이트, 니트레이트, 포스페이트 및 포스포네이트이다. 상기 제2 관능기는 고무 또는 고무 전구물질과 화학적 연결을 형성할 수 있다. 상기 제2 관능기의 예로는 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 히드록실, 클로라이드, 브로마이드, 아민, 에폭시, 티올, 비닐, 디설파이드, 폴리설파이드, 카 르바메이트, 암모늄, 설폰산, 설핀산, 설포늄, 포스포늄, 포스핀산, 이소시아네이트, 히드라이드, 이미드, 니트로소벤질, 디니트로소벤질, 페놀, 아세톡시 및 무수물이 있다. 유기 음이온은 통상 적어도 2개의 탄소 원자, 바람직하게는 적어도 6개의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 적어도 8개의 탄소 원자, 가장 바람직하게는 적어도 10개의 탄소 원자를 포함하며, 통상 1,000개 이하의 탄소 원자, 바람직하게는 500개 이하의 탄소 원자, 가장 바람직하게는 100개 이하의 탄소 원자를 포함한다.
본 발명에 따른 적당한 유기 음이온의 예로는 8-아미노 옥타노에이트, 12-아미노 도데카노에이트, 3-(아크릴로일옥시)프로파노에이트, 4-비닐 벤조에이트, 8-(3-옥틸-2-악시라닐) 옥타노에이트 및 불포화 지방산-유래된 유기 음이온, 예컨대 올레에이트 및 불포화 탤로우 산-유래된 음이온을 포함한다.
또한, 상기 유기 음이온 또는 제2 관능기를 포함하지 않는 다른 유기 음이온을 1 이상 포함하는 본 발명의 LDH를 사용하는 것이 게획되었다. 상기 다른 유기 음이온의 예로는 당분야에 공지되어 있으며, 모노카르복실레이트, 디카르복실레이트, 폴리카르복실레이트, 설포네이트, 포스포네이트 및 설페이트를 포함한다.
통상, 본 발명에 따른 변형된 LDH내 삽입 이온의 전체 양의 적어도 10%는 본 발명의 유기 음이온에 기여할 것이다. 삽입 이온의 전체 양의 바람직하게는 적어도 30%, 더 바람직하게는 적어도 60%, 가장 바람직하게는 적어도 90%는 유기 음이온이다.
본 발명의 LDH는 적어도 하나의 알콕시실란기 및 적어도 하나의 반응성기를 갖는 실란 커플링제를 사용하여 변형될 수 있으며, 상기 알콕시실란기는 층상 이중 수산화물에 화학적으로 연결되고, 상기 반응성기는 고무에 화학적으로 연결된다. 상기 반응성기는 상기에 정의된 제2 관능기와 동일한 기일 수 있다. 상기 실란 커플링제의 예로는 비스(3-트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드(Si69
Figure 112008045612640-PCT00003
, Degussa제), 비스(3-트리에톡시실릴프로필) 디설파이드, 감마-머캅토프로필트리메톡시실란(SiSiB
Figure 112008045612640-PCT00004
PC2300, PCC제) 및 3-옥타노일티오-1-프로필-트리에톡시실란(NXTTM, GE제)이 있다.
실란 커플링제의 양은 적어도 일부의 변형된 LDH가 나노복합체 물질내 고무에 화학적으로 연결되는 것이다. 상기 고무는 실리콘 고무 이외의 고무인 경우, 실란 커플링제의 양은 변형된 LDH의 전체 중량을 기준으로 하여 적어도 0.5 중량%, 바람직하게는 적어도 1 중량%, 가장 바람직하게는 적어도 5 중량%이며, 실란 커플링제의 양은 변형된 LDH의 전체 중량을 기준으로 하여 50 중량% 이하, 바람직하게는 40 중량% 이하, 가장 바람직하게는 30 중량% 이하이다.
고무는 실리콘 고무인 경우, 실란 커플링제의 양은 변형된 LDH의 전체 중량을 기준으로 하여 적어도 10 중량%, 바람직하게는 적어도 20 중량%, 가장 바람직하게는 적어도 30 중량%이며, 실란 커플링제의 양은 변형된 LDH의 전체 중량을 기준으로 하여 99 중량% 이하, 바람직하게는 90 중량% 이하, 가장 바람직하게는 80 중량% 이하이다. 본 발명의 실시양태에서, 상기 LDH는 실란 커플링제로 변형되고 전하-균형 유기 음이온, 특히 상기에 정의된 바와 같은 제1 및 제2 관능기를 포함하 는 유기 음이온을 추가로 포함한다.
나노복합체 물질내 본 발명의 LDH의 양은 나노복합체 물질의 전체 중량을 기준으로 0.01-75 중량%, 더 바람직하게는 0.05-60 중량%, 더욱더 바람직하게는 0.1-50 중량%이다.
본 발명의 고무-LDH 나노복합체 물질은 당분야에 통상적으로 사용되는 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 첨가제의 예로는 안료, 염료, UV-안정화제, 열-안정화제, 산화방지제, 충전제[예컨대, 히드록시-아파타이트, 실리카, 실란 커플링제, 상용화제(compatibilizers), 오일, 왁스, 카본 블랙, 유리 섬유, 폴리머 섬유, 비(非)삽입 클레이, 및 다른 무기 물질], 방염제, 가소제, 유동 변형제, 가교제 및 탈기제가 있다. 또한 통상 사용되는 첨가제는 증량 오일(extender oil)이 있다. 고무에 상기 혼합물을 첨가하기 이전에 증량 오일과 변형된 LDH를 혼합하는 것이 계획되었다. 상기는 변형된 LDH를 오일에 분산시키고, 고무로 더 용이하고 더 균일하게 혼합할 수 있는 장점을 갖는다.
상기 선택적 부가물 및 이들의 상응하는 양은 필요에 따라 선택될 수 있다.
또한, 본 발명은 고무 또는 고무 전구물질과, 제1 관능기 및 제2 관능기를 갖는 전하-균형 유기 이온 및/또는 적어도 하나의 알콕시실란기 및 적어도 하나의 반응성기를 갖는 실란 커플링제를 포함하는 변형된 층상 이중 수산화물을 포함하는 마스터배치(masterbatch), 예컨대, 고농도 첨가제 프리믹스에 관한 것으로서, 마스터배치의 전체 중량을 기준으로 하여, 변형된 층상 이중 수산화물의 양은 10 중량% 내지 70 중량%이며, 고무의 양은 30 중량% 내지 90 중량%이다. 바람직하게, 변형 된 LDH의 양은 마스터배치의 전체 중량을 기준으로 하여 15 중량% 내지 75 중량%이며, 고무 또는 고무 전구물질의 양은 25 중량% 내지 85 중량%이다. 상기 마스터배치는 박리 또는 박락된 본 발명의 LDH를 포함할 수 있다, 그러나, 상기 마스터배치에서 LDH가 완전히 박리되지 않는 경우, 추가의 박리를 원한다면 고무계 나노복합체 물질을 수득하기위해서 고무 및/또는 다른 고무 또는 폴리머와 마스터배치를 혼합하는 때에 이후의 단계에서 추가의 박리를 실시할 수 있다. 부가적으로 또는 선택적으로, 변형된 LDH의 유기 음이온의 적어도 일부는 제2 관능기를 통해서 고무 또는 고무 전구물질에 화학적으로 연결될 수 있다.
또한, 본 발명은 고무 전구물질 또는 본 발명에 따른 나노복합체 물질의 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 하기의 단계를 포함한다:
(a1) 변형된 층상 이중 수산화물을, 선택적으로는 제1 용매와 혼합하여, 1 이상의 폴리머 및 선택적으로 제2 용매를 포함하는 고무 전구물질에 첨가하는 단계; 또는
(a2) 변형된 층상 이중 수산화물을, 선택적으로는 제1 용매와 혼합하여, 1 이상의 고무 전구물질 모노머 및 선택적으로 제2 용매를 포함하는 고무 조성물에 첨가하고, 상기 모노머를 중합하여 고무 전구물질을 형성하는 단계;
(b) 선택적으로, 가교제의 존재하에 고무 전구물질을 가교하여 나노복합체 물질을 형성하는 단계; 및
(c) 선택적으로, (a1), (a2) 및 (b) 단계 중 하나를 실시하는 중 또는 실시한 이후에 제1 및 제2 용매 중 1 이상을 제거하는 단계.
본 발명의 방법은 2개의 선택적 (a1) 단계 및 (a2) 단계를 포함한다. 단계 (a1)에서, 제1 용매와 선택적으로 혼합된 변형된 LDH를 변형된 입자체 물질과 고무 전구물질사이에서 일어나는 반응이 일어나지 않는 고무 전구물질로 첨가될 수 있다. 선택적으로, 변형된 LDH의 첨가는 유기 음이온의 적어도 일부가 제2 관능기를 통해 고무 전구물질과 반응하는 조건하에 실시된다. 단계 (a1)으로부터 기인된 조성물을 경화시에, 고무 전구물질과 반응하지 않은 남아있는 유기 음이온은 상기 고무에 적어도 일부가 화학적으로 연결될 수 있다.
(a2) 단계에서, 제1 용매와 선택적으로 혼합된 변형된 LDH는 1 이상의 고무 전구물질 모노머에 첨가되며, 상기 모노머는 이후에 중합된다. 선택된 중합 조건 및 유기 음이온에 따라, 유기 음이온의 적어도 일부가 제2 관능기를 통해서 이의 중합동안 모노머와 반응하여 LDH를 고무 전구물질에 화학적으로 연결시킨다. 선택적으로, 제2 관능기를 포함하는 유기 음이온의 적어도 일부는 (b) 단계에서 전구물질의 경화시에 고무 전구물질과 반응하여 변형된 LDH를 고무 조성물에 화학적으로 연결시킬 수 있다.
유기 변형된 LDH의 박락 및/또는 박리는 (a1), (a2) 및 (b) 단계 중 하나에서 일어날 수 있다.
본 발명의 방법의 하나의 실시양태에서, 변형된 LDH 또는 마스터배치는 고무 전구물질에 첨가되고, 고무 전구물질은 액체가 되는 온도에서 유지된다. 상기의 방법으로, LDH 또는 마스터배치는 제1 또는 제2 폴리머에서 용이하게 혼합되어, 짧은 시간안에 폴리머를 통해 나노미터크기의 LDH 입자의 분포를 균일하게 하여 공정 을 더욱 경제적으로 만든다. 혼합 및/또는 배합 단계는 배치 공정, 예컨대 밴버리 믹서(Banbury mixer), 또는 투롤 밀(two-roll mill), 또는 연속 모드, 예컨대 튜브 반응기(tube reactor), 압출기, 예컨대 (공-회전) 이축 또는 단축 압출기 또는 버스 혼련기(Buss Kneader)(단축 압출기와 교환됨) 및 플라우 믹서(plow mixer)에서 실시할 수 있다.
본 발명의 명세서에서, 용어 "배합(compounding)"은 마이크로미터 크기의 변형된 LDH 입자의 적어도 일부를 나노미터 크기의 입자로 전환하기위해서 폴리머계 혼합물에 충분한 전단 응력과 함께 적용되는 혼합 작용을 나타낸다. 상기 전단 응력은 밴버리 혼합기 또는 압출기에서 폴리머계 혼합물을 혼합함에 의해서 적용될 수 있다.
본 발명의 방법에 사용된 변형된 LDH는 (a1) 단계 또는 (a2) 단계에서 첨가되기 이전에 크기를 감소시킬 수 있다. 변형된 LDH는 20 ㎛ 이하의 d50 값 및 50 ㎛ 이하의 d90 값을 가질 수 있다. 바람직하게, d50 값은 15 ㎛ 이하이며 d90 값은 40 ㎛ 이하이고, 더 바람직하게 d50 값은 10 ㎛ 이하이며 d90 값은 30 ㎛ 이하이고, 더욱 바람직하게 d50 값은 8 ㎛ 이하이며 d90 값은 20 ㎛ 이하이고, 가장 바람직하게 d50 값은 6 ㎛ 이하이며 d90 값은 10 ㎛ 이하이다. 입자 크기 분포는 당분야의 통상의 지식을 가진 사람에게 알려져 있는 방법을 사용하여, 예컨대 DIN 13320에 따른 레이저 회절(laser diffraction)을 사용하여 측정될 수 있다. 더 작은 입자 크기 분포를 갖는 LDH를 사용하면 고무 나노복합체 물질을 통해 변형된 LDH가 더 잘 혼합될 뿐만 아니라 변형된 LDH가 더 용이하게 박락 및/또는 박리될 수 있다.
본 발명의 방법에 사용되기에 적당한 변형된 LDH의 입자 크기 분포는 LDH와 같은 무기 물질의 입자 크기를 감소시키는 것에 대해 당분야에 공지된 방법에 의해서 수득될 수 있다. 상기 방법의 예로는 습식 밀링(wet milling) 및 건식 밀링(dry milling)이 있다. 선택적으로, 상기 변형된 LDH는 WO 02/085787에 예시된 바와 같이 변형된 LDH의 제조 중에 생성될 수 있다.
본 발명의 방법에 사용되는 제1 및 제2 용매는 본 방법에 사용되기에 적당한 용매일 수 있으며 당분야의 통상의 지식을 가진 사람에게 공지되어 있다. 상기 제1 및/또는 제2 용매는 동일하거나 또는 상이할 수 있으며 유기 변형된 LDH 뿐만 아니라 고무 전구물질, 이의 모노머 및/또는 수득된 나노복합체 물질과 상용성이 있는 용매인 것이 바람직하다.
제1 및/또는 제2 용매는 알콜, 예컨대 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 및 n-부탄올; 케톤, 예컨대 메틸 아밀 케톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 및 시클로헥사논; 에스테르, 예컨대 에틸 아세테이트 및 부틸 아세테이트; 불포화 아크릴 에스테르, 예컨대 부틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 헥사메틸렌 디아크릴레이트, 및 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트; 방향족 및 비방향족 탄화수소, 예컨대 헥산, 석유 에테르, 톨루엔 및 크실렌; 및 에테르, 예컨대 디부틸 에테르, 테트라히드로푸란(THF), 및 메틸 tert-부틸 에테르(MTBE)를 포함한다.
본 발명의 방법에 의해서 제조된 고무 전구물질은 경화 또는 가황시에 고무로 전환될 수 있는 고무의 전구물질이다. 상기 고무 전구물질 뿐만 아니라 이로부 터 형성된 고무는 당분야의 통상의 지식을 가진 사람에게 공지되어 있다.
고무의 예로는 천연 고무(NR), 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 폴리이소프렌(IR), 폴리부타디엔 또는 부틸 고무(BR), 폴리이소부틸렌 고무(IIR), 할로겐화 폴리부타디엔 고무, 할로겐화 폴리이소부틸렌 고무, 니트릴 부타디엔 고무(NBR), 수소화 니트릴 부타디엔 고무, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 및 유사한 (수소화) 스티렌 블록 코폴리머(SBS, 수소화 SIS, 수소화 SBS), 폴리(에피클로로히드린) 고무 (CO, ECO, GPO), 실리콘 고무(Q), 클로로프렌 고무(CR), 에틸렌 프로필렌 고무(EPM), 에틸렌 프로필렌 디엔 고무(EPDM), 불소 고무(FKM), 에틸렌-비닐아세테이트 고무(EVA), 비닐 부타디엔 고무, 할로겐화 부틸 고무, 폴리아크릴 고무(ACM), 폴리노르보르넨(PNR), 폴리우레탄, 및 폴리에스테르/에테르 열가소성 엘라스토머를 포함한다. 바람직한 고무는 천연 고무, SBR, EPDM, 할로겐화 부틸 고무, 부타디엔 고무, 및 실리콘 고무이다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 고무는 실리콘 고무이다. 실리콘 고무의 제조는 당분야의 통상의 지식을 가진 사람에게 공지되어 있으며, 예를들면 Chapters 3, 4 and 5 of Silicones, Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, Inc., online posting date: December 20, 2002에 기술되어 있다. 본질적으로, 실리콘의 제조는 모노머의 중합을 통해 진행되어 실리콘 전구물질을 형성한 후, 실리콘 전구물질은 가교되어 실리콘을 형성한다. 본 발명의 방법에 사용된 실리콘 전구물질은 당분야의 통상의 지식을 가진 사람에게 공지되어 있다. 상기 실리콘 전구물질은 액체인 것이 바람직하며, 그러므로 상기 변형된 입자체 물질과 제1 용매의 혼합물은 실리콘 전구물질을 통해 입자체 물질의 균질하고 균일한 분포를 수득하기위해서 전구물질과 용이하게 혼합될 수 있다.
본 발명의 방법의 또다른 실시양태에서, (a1) 단계 또는 (a2) 단계에서 수득된 실리콘 전구물질이 경화되어 실리콘, 예컨대 실리콘 고무 또는 실리콘 발포 고무를 형성한다. 상기 경화로 인하여 가교된 폴리디오르가노실록산 사슬로 구성된 3차원 네트워크 구조를 형성한다. 통상, 경화는 퍼옥시드-유발 자유 라디칼 공정을 통해, VIII족 금속(예컨대, Pt 및 Ru) 착체 또는 지지된 VII족 금속 촉매를 사용하여 히드로실릴화 부가 공정(hydrosilylation addition processes)을 통해, 또는 축합 반응을 통해서 실시된다. 상기 경화 공정의 예로는 Chapter 5, "Silicone Network Formation" of Silicones, Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, Inc., online posting date: December 20, 2002에 기술되어 있다. 실리콘 전구물질의 경화시에, 실리콘 고무 또는 고무 발포체가 수득될 수 있다.
본 발명의 고무 조성물은 타이어 제품, 예컨대 그린 타이어(green tyres), 트럭 타이어, 트랙터 타이어, 오프더로드 타이어(off-the-road tyres) 및 항공기 타이어(aircraft tyres), 겨울용 타이어 제품, 라텍스 제품[장갑, 콘돔, 풍선, 카테테르, 라텍스실(latex thread), 폼(foam), 카펫 배킹(carpet backings) 및 고무 코이어 및 헤어(rubberized coir and hair)를 포함함], 풋웨어 제품(footwear), 토목 공학 제품(civil engineering products), 예컨대 교좌장치(bridge bearings), 고무-금속-적층된 베어링(rubber-metal-laminated bearings), 벨트 및 호스 제품, 비(非)타이어 자동차 용도[엔진 마운트(engine mounts), 고무 베어링(rubber bearings), 시일(seals), 쇠고리(grommets), 워셔(washers) 및 부트(boots)를 포함함], 와이어 및 케이블 제품, 및 파이프 시일, 의학용 마개(medical closures), 롤러, 소형 고형 타이어, 국내용 및 시판용 기기용 장착물(mountings for domestic and commercial appliances), 고무 볼(rubber balls) 및 터빙(tubing), 밀킹 인플레이션(milking inflations) 및 기타 농업계 용도에 적당하게 사용될 수 있다.
고무 조성물이 본 발명에 따른 변형된 입자체 물질 및 실리콘 고무를 포함하는 실리콘 조성물인 경우, 상기 고무 조성물은 압력-민감성 접착제, 플라스틱 하드코트 및 페이퍼 이형 코팅을 포함하는 코팅 제품, 텍스타일 및 헤어케어 용도를 포함하는 섬유 피니싱 용도, 실란트, 접착제, 캡슐화제 및 태양전지 장치에 적당하게 사용될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 변형된 층상 이중 수산화물이 타이어, 특히 차량용 타이어용 고무 조성물에 사용된다. 상기 고무 조성물내 고무는 타이어에 종래에 사용된 고무일 수 있다. 상기 고무의 예로는 천연 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 비닐-부타디엔 고무 및 할로겐화 부틸 고무이다. 또한, 상기 고무들의 혼합물이 통상 사용된다.
본 발명에 따른 고무 조성물은 카본 블랙 또는 침강 실리카와 같은 무기 충전제가 종래에 사용된 타이어의 일부에 사용될 수 있다. 특히, 고무 조성물은 언더트래드(undertread) 또는 트래드 베이스(tread base), 트래드(tread), 사이드월(sidewall), 림 쿠션(rim cushion), 내부층(inner layer), 카캐스(carcass), 에 이펙스(apex), 비드(bead) 및 벨트층(belt layer)에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 변형된 입자체 물질과, 카본 블랙 및 침강 실리카와 같은 종래의 무기 충전제를 배합하여 사용할 수 있다. 변형된 층상 이중 수산화물을 사용하여 고무 조성물에서 무기 충전제의 전체 양을 감소시킬 수 있으며, 유사하거나 또는 개선된 기계적 특성을 유지시킨다. 타이어에 본 발명의 고무 조성물을 사용하여 타이어의 기계적 특성 및 동적 특성을 개선시킬 수 있으며, 예를들면 타이어의 상이한 부분에서 상이한 고무들사이에 또는 고무와 금속(예를 들면 금속 코드에서) 사이에, 또는 고무와 섬유사이의 결합 또는 접착을 추가로 개선시킬 수 있다. 트래드에 사용된 고무, 통상 용액 SBR 고무는 더 저렴한 고무, 예컨대 에멀젼 SBR 고무로 대체될 수 있으며, 상기 트레드의 기계적 또는 동적 특성이 손실되지 않는다. 또한, 본 발명의 변형된 LDH에 의해서 고무는 개선된 천공 저항(puncture resistance)을 갖는다.
바람직한 실시양태에서, 변형된 층상 이중 수산화물은 가황성기(vulcanizable group)를 포함하는 커플링제(coupling agent) 또는 가황성기를 갖는 유기 음이온에 의해서 변형된다. 상기 커플링제는 실란 커플링제, 예컨대, 비스(3-트리에톡시실릴프로필) 테트라설파이드(Si69®, Degussa제), 비스(3-트리에톡시실릴프로필)디설파이드, 감마-머캅토프로필 트리메톡시실란(SiSiB® PC2300, PCC제) 및 3-옥타노일티오-1-프로필트리에톡시실란(NXT™, GE제)일 수 있다. 가황성 유기 음이온의 예로는 12-히드록시스테아르산, 12-클로로스테아르산, 12-아미노도데카노산, 에폭시화 지방산, 머캅토프로피온산, 올레산, 콘쥬게이트화 불포화 지방산, 디티오디프로피온산, p-히드록시벤조산 및 말레이미도프로피온산이 있다.
상기 변형된 층상 이중 수산화물의 잇점은 타이어, 특히 그린 타이어를 제조하는데 요구되는 시간이 감소된다는 것이다. 더욱이, 경화되지 않은 타이어 뿐만 아니라 최종 타이어의 치수 안정성이 향상될 것이다. 종래의 공정에서, 침강 실리카가 커플링제, 가령 비스(3-트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드를 갖는 고무에 첨가되며, 고무 조성물을 고온에서 반응시켜서 생성된 에탄올이 제거되며, 경화되지 않은 타이어가 수득된 후, 더 높은 온도에서 경화하여 가황을 개시하고 타이어를 형성한다. 타이어 제조에서 본 발명의 변형된 층상 이중 수산화물, 특히 가황성기를 갖는 커플링제로 변형된 층상 이중 수산화물을 사용하면 커플링제가 입자체 물질에 이미 부착되어 에탄올이 형성되지 않으며, (그린) 타이어의 제조 속도를 향상시킬 수 있는 공정 시간을 감소시키는 잇점을 갖는다. 변형된 층상 이중 수산화물와 종래의 충전제, 가령 침강 실리카의 배합물이 사용되는 경우, 커플링제는 혼합물에 개별적으로 첨가되어 침강 실리카와 반응할 수 있다. 변형된 층상 이중 수산화물을 적당한 용매(물을 전혀 포함하지 않거나 거의 포함하지 않음)내 (콜로이드성) 현탁액의 형태로 고무에 첨가되거나 또는 증량 오일내에 또는 고형물로서 첨가될 수 있다. 증량 오일 또는 고형물의 경우에, 용매가 제거될 필요가 없으므로, 공정 시간을 추가로 감소시키고 공정 안전성을 향상시킨다.
또한, 본 발명은 태양 전지 장치에 사용되는 본 발명에 따른 고무 조성물의 용도에 관한 것이다. 바람직한 실시양태에서, 고무 조성물 중의 고무는 투명 고무이다. 투명 고무는 가시광에 투명한 고무이다. 상기 투명 고무의 예로는 폴리우레탄, 에틸렌 비닐-아세테이트 고무 및 실리콘 고무이다. 바람직하게, 투명 고무 는 실리콘 고무이다. 태양 전지 장치는 당분야에 공지된 태양 전지 장치일 수 있다. 상기 태양 전지 장치의 예로는 결정질 Si 태양 전지, 비정질 실리콘 태양 전지, 결정질 실리콘 박막 태양 전지, 및 예를들면 CdTe, CuInSe2, Cu(In, Ga)(Se, S)2 (CIGS라고 함)에 기초한 화합물 반도체 태양 전지, 및 그래첼(Graetzel) 전지가 있다. 더 상세하게는 F. Pfisterer ("Photovoltaic Cells", Chapter 4: "Types of Photovoltaic Cells," Ullmann's Encyclopedia of Industrial Technology, online posting date: June 15, 2000)에 개시되어 있다.
태양 전지 장치에 사용되는 고무 조성물은 상기 장치내에서 2개의 가지런히 놓인 층들을 연결하기위해 제공될 수 있다. 본 발명의 고무 조성물의 잇점은 가시광에 투명하며, 광이 전기 에너지로 전환되는 전지 부분에 도달되기 이전에 고무 조성물을 통해 빛이 통과하는 위치에서 적용할 수 있다. 또한 고무 조성물은 태양 전지 장치를 기판, 예컨대 플레이트 또는 지붕 타일에 연결하기위해 제공될 수 있다. 상기 경우에, 고무 조성물은 투명하지 않다. 통상, 고무 조성물은 종래의 고무 조성물에 대해 향상된 기계적 특성을 나타낸다.
본 발명의 하나의 실시양태는 후면 전극(back electrode), 광기전력층(photovoltaic layer), 정면 전극(front electrode) 및 투명 상부층(transparent top layer)을 포함하는 태양 전지 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 고무 조성물의 층이 정면 전극과 투명 상부층사이에 존재한다. 상기에 기술된 바와 같이, 고무 조성물의 고무는 투명 고무인 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 고무는 실리콘 고무이다. 고무 조성물은 투명 상부층과 정면 전극에 대한 접착제 또는 결합층으로 제공된다. 상기 향상된 기계적 특성에 의해, 고무 조성물의 접착력 및 인열 강도가 증가되며, 사용시 태양 전지 장치는 노출된 기후와 다른 기계적 힘에 더 잘 견딜 수 있다. 결과적으로, 태양 전지 장치의 수명이 증가된다. 더우기, 본 발명의 고무 조성물은 가시광에 투명하며, 가시광 파장의 범위 또는 초과하는 범위, 예컨대 400 nm 내지 800 nm의 크기를 갖는 입자를 갖는 고무 조성물을 포함하는 태양 전지 장치와 비교하여 광 수득율(light yield) 및 태양 에너지 회수율(solar energy recovery)이 개선된다.
후면 전극, 광기전력층, 정면 전극 및 투명 상부층을 포함하는 태양 전지 장치가 당분야의 통상의 지식을 가진 사람에게 공지되어 있다. 통상, 후면 전극, 광기전력층, 정면 전극 및 투명 상부층을 다른 것의 상부에 층으로 제공한다. 태양 전지 장치의 더 상세한 기재는 EP 1 397 837 및 EP 1 290 736에 개시되어 있으며, 후면 전극, 광기전력층, 정면 전극 및 투명 상부층에 대한 특정 기재는 참고문으로 본원에 통합된다.
본 발명은 하기 실시예에 의해서 설명된다.
본 실시예에서, 시판되는 포화 지방산 혼합물 및 불포화 지방산 혼합물을 구매하여 사용하였다. 포화 지방산 혼합물은 Kortacid® PH05, 팔미트산과 스테아르산의 혼합물이며, 이는 Akzo Nobel Chemicals의 회사인 Oleochemicals GmbH에서 공급된다. 불포화 지방산 혼합물은 Kortacid® PZ05, 증류 팔미트산 오일이며, Akzo Nobel Chemicals의 회사인 Oleochemicals GmbH에서 공급된다.
실시예 1
50 g의 산화마그네슘(Zolitho® 40, Martin Marietta Magnesia Specialties LLC제) 및 39 g의 알루미늄 삼수화물(Alumill F505)이 648 g의 탈염수에 혼합되고 평균 입자 크기(d50)가 2.5 ㎛가 되도록 분쇄된다. 상기 슬러리를 고속 교반기를 갖춘 오일-가열된 오토클레이브로 공급하고, 80 ℃로 가열된다. 그 후, 102 g의 Kortacid® PH05가 15분의 기간에 걸쳐서 오토클레이브에 첨가된다. 첨가 이전에, 지방산 혼합물을 80 ℃로 가열된다. 산 첨가 이후에, 오토클레이브를 닫고, 170 ℃로 가열하고 여기서 1시간동안 유지한다. 그 후, 오토클레이브를 약 40 ℃로 냉각하고, 수득된 슬러리를 제거한다. 그 후, 상기 슬러리를 약 10분동안 2,000 rpm으로 원심분리한다. 액체를 따라버리고, 고형물을 80 ℃의 오븐에서 한밤동안 진공하에 건조시킨다.
지방산 혼합물을 포함하는 수득된 히드로탈사이트형 클레이를 X-선 회절로 분석하여 갤러리내 간격(inter-gallery spacing) 또는 d-간격(d-spacing)을 측정한다. 상기에서 제조된 바와 같이 히드로탈사이트형 클레이의 XRD 패턴은 적은 히드로탈사이트-관련 비(非)-(hk0) 반사를 나타내며, 이는 음이온성 클레이의 삽입을 나타낸다. 상기 삽입은 29 Å의 특징적인 d(001)값을 나타낸다.
실시예 2
변형된 층상 이중 수산화물이 실시예 1에 따라 제조되며, 단 Kortacid® PZ05가 Kortacid® PH05 대신에 사용된다.
실시예 3
실시예 1의 변형된 층상 이중 수산화물은 Hosokawa Alpine 50 ZPS circoplex multi-processing mill을 사용하여 분쇄된다. 수득된 분말은 DIN 13320에 따라 측정하여 1.7 ㎛의 d50 값 및 3.4 ㎛의 d90 값을 갖는다.
실시예 1의 분말 변형된 LDH 50 중량% 및 Vistalon® 2504N (EPDM 고무 전구물질, ExxonMobil제)의 50 중량%를 포함하는 마스터배치가 제조된다. 상기 EPDM 고무 전구물질을 개방된 투롤 밀[Dr Collin two-roll mill - 직경 110 mm 길이 250 mm의 치수 및 0.2-5 mm로부터 설정된 가변 닙(variable nip)]에 공급되며, 이후 분말 변형된 LDH를 10분에 걸쳐서 첨가한다. 투롤밀은 1.2의 마찰 인자(friction factor)를 갖는 50-70 ℃의 온도에서 작동된다. 수득된 마스터배치는 60 ℃ 및 50 rpm에서 30분동안 내부 배치 혼합기에서(롤러 로터를 포함하는 60 CC 혼합 챔버 Rheomix® 600을 갖춘 Rheocord® 9000) 동일한 고무 전구물질로 희석한다. 상기 방법으로, 실시예 1의 변형된 LDH의 양을 다양하게 한 3개의 시료, 예를들면 EPDM 고무 전구물질 및 변형된 LDH의 전체 중량을 기준으로 하여 변형된 LDH를 4 중량%, 6 중량% 또는 8 중량%가 제조된다. 상기 시료들은 실시예 3A(4 중량%), 3B(6 중량%) 및 3C(8 중량%)로 나타내었다.
투롤 밀에서, 약 50 g의 각각의 시료가 1.35 g의 디쿠밀 퍼옥시드(Perkadox® BC-ff, Akzo Nobel제)와 혼합한다. 투롤 밀은 1.2의 마찰 인자를 갖는 50-70 ℃의 온도에서 작동한다.
이와 같이 수득된 혼합물을 최종적으로 EPDM 고무의 나노복합체 물질을 수득하기위해서 15분동안 170 ℃ 및 400 kN에서 2 mm 두께의 시트로 압축 성형한다.
참고로, EPDM 고무는 상기 방법을 사용하여 제조되며, 단 변형된 LDH가 고무로 첨가되지 않는다.
실시예 4
실시예 3의 절차를 반복하지만, 단 실시예 2의 변형된 LDH가 실시예 1의 변형된 LDH 대신에 사용되며, 분쇄 분말은 DIN 13320에 따라 측정하여 1.7 ㎛의 d50 값 및 3.4 ㎛의 d90 값을 갖는다. 상기 시료는 실시예 4A(4 중량%), 4B(6 중량%) 및 4C(8 중량%)로 나타내었다.
인장 시험 및 인열 강도 시험은 각각 ISO 37-2 및 ISO 34에 따라 Zwick Z010 인장 시험기(tensile tester)에서 실시하였다. EPDM 고무를 포함하는 다양한 나노복합체 물질의 결과가 하기 표 1에 개시되어 있다.
Figure 112008045612640-PCT00005
상기 표로부터, 실시예 4A, 4B 및 4C의 EPDM 고무 나노복합체 물질(본 발명에 따름)은 각각 실시예 3A, 3B 및 3C의 나노복합체 물질(본 발명에 따르지 않음)과 비교하여 개선된 물리적 특성, 특히 개선된 파단 응력 및 인열 강도를 나타내는 것으로 추론된다.

Claims (8)

  1. 고무 및 변형된 층상 이중 수산화물(layered double hydroxide)을 포함하는 나노복합체 물질(nanocomposite material)로서,
    유기 음이온의 적어도 일부가 제2 관능기를 통해 고무에 화학적으로 연결되는, 제1 관능기 및 제2 관능기를 갖는 전하-균형 유기 이온(charge-balancing organic ion); 및/또는
    적어도 하나의 알콕시실란기는 층상 이중 수산화물에 화학적으로 연결되고 적어도 하나의 반응성기는 고무에 화학적으로 연결되는, 적어도 하나의 알콕시실란기 및 적어도 하나의 반응성기를 갖는 실란 커플링제(silane coupling agent)를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노복합체 물질.
  2. 제 1 항에 있어서,
    아크릴레이트, 메타크릴레이트, 히드록실, 클로라이드, 아민, 에폭시, 티올, 비닐, 디설파이드, 폴리설파이드, 카르바메이트, 암모늄, 설폰산, 설핀산, 설포늄, 포스포늄, 포스핀산, 이소시아네이트, 머캅토, 히드록시페닐, 히드라이드, 아세톡시 및 무수물로 구성된 그룹으로부터 선택된 제2 관능기를 포함하는 전하-균형 이온을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노복합체 물질.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    변형된 층상 이중 수산화물은 전하-균형 이온으로서 유기 음이온을 추가로 포함하며, 상기 유기 음이온은 고무에 물리적으로만 연결되는 것을 특징으로 하는 나노복합체 물질.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    고무는 천연 고무, SBR, EPDM, 할로겐화 부틸 고무, 부타디엔 고무 및 실리콘 고무로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 나노복합체 물질.
  5. 고무 또는 고무 전구물질 및 변형된 층상 이중 수산화물을 포함하는 마스터배치(masterbatch)로서,
    제1 관능기 및 제2 관능기를 갖는 전하-균형 유기 이온 및/또는 적어도 하나의 알콕시실란기 및 적어도 하나의 반응성기를 갖는 실란 커플링제를 포함하며, 마스터배치의 전체 중량에 기준하여, 변형된 층상 이중 수산화물의 양은 10 중량% 내지 70 중량%이고 고무의 양은 30 중량% 내지 90 중량%인 것을 특징으로 하는 마스터배치.
  6. 고무 전구물질 또는 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 나노복합체 물질의 제조 방법으로서,
    (a1) 변형된 층상 이중 수산화물을, 선택적으로는 제1 용매와 혼합하여, 1 이상의 폴리머 및 선택적으로 제2 용매를 포함하는 고무 전구물질에 첨가하는 단 계; 또는
    (a2) 변형된 층상 이중 수산화물을, 선택적으로는 제1 용매와 혼합하여, 1 이상의 고무 전구물질 모노머 및 선택적으로 제2 용매를 포함하는 고무 조성물에 첨가하고, 상기 모노머를 중합하여 고무 전구물질을 형성하는 단계;
    (b) 선택적으로, 가교제의 존재하에 고무 전구물질을 가교하여 나노복합체 물질을 형성하는 단계; 및
    (c) 선택적으로, (a1), (a2) 및 (b) 단계 중 하나를 실시하는 동안 또는 실시한 이후에 제1 용매 및 제2 용매 중 1 이상을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 나노복합체 물질을 타이어에 사용하는 나노복합체 물질의 용도로서,
    고무는 바람직하게는 천연 고무 또는 SBR인 것을 특징으로 하는 나노복합체 물질의 용도.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 나노복합체 물질을 태양 전지 장치에 사용하는 나노복합체 물질의 용도로서,
    고무는 실리콘 고무인 것을 특징으로 하는 나노복합체 물질의 용도.
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