KR20170063173A - 고분자 복합체 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 루테늄(Ru)을 포함한 고체 촉매를 액상 난연제에 분산하여 촉매 분산액을 형성하는 단계; 및 상기 촉매 분산액와 노보넨계 단량체를 50℃ 내지 250℃에서 반응시키는 고분자 합성 단계를 포함하고, 상기 노보넨계 단량체 대비 상기 액상 난연제 및 상기 고체 촉매를 특정의 비율로 사용하는 고분자 복합체 제조 방법에 관한 것이다.

Description

고분자 복합체 제조 방법{PREPARATION METHOD FOR POLYMER COMPLEX}
본 발명은 고분자 복합체 제조 방법에 관한 것이다.
고분자 복합재는 기존 스틸에 비해 경량화가 가능하면서 비강도 및 비강성이 우수하기 때문에 그 사용 및 용도의 범위가 지속적으로 넓어지고 있다. 기존에는 유리섬유 보강재를 이용한 에폭시 복합재는 일반 산업용으로 널리 사용되었고 탄소섬유를 보강재로 사용한 복합재는 항공/우주, 국방등의 용도로 제한되어 사용되었다. 하지만, 최근의 환경문제와 대두하여 운송수단의 경량화가 큰 이슈로 부곽되고 공정기술의 발달로 탄소섬유의 가격이 하락하면서 탄소 복합재에 대한 관심이 지속적으로 높아지고 있는 상황이다. 복합재의 보강재는 대부분 유리섬유와 탄소섬유 일축배향 및 직조형태로 이용되고 있으며 충진재(matrix) 소재로는 에폭시, 폴리우레탄등이 사용되고 있다.
에폭시 수지는 접착성이 우수하고, 경화된 후에 기계적 성질뿐만 아니라 내화학성, 내열성, 전기 절연성등이 우수하기 때문에 일반 산업에서 다양하게 적용되고 있다. 이 수지는 분자 내에 에폭시기를 가지는 올리고머 형태의 주제와 이를 반응시켜 연결할 수 있는 아민계의 경화제로 이루어져 있다. 이런 경화 구조로 인해 섬유와 같은 보강재 사용시 그로 인한 보강 효과가 뛰어나다는 장점이 있다. 하지만, 이러한 장점에도 불구하고 열가소성 올레핀 수지에 비해 높은 가격 그리고 높은 비중으로 인한 경량화 한계등이 문제점으로 제시되고 있다. 또한 경화까지 걸리는 시간이 평균 2시간 이상 걸리고 수작업 및 복잡한 형상에서 사용이 제한되는 문제점이 있고, 이로 인하여 제품의 대량생산이 어렵기 때문에 공정비용과 제조원가 상승의 원인이 된다. 이런 문제를 해결하기 위해 에폭시를 대처하기 위한 다양한 화합물들이 연구되고 있는데 그 중 Dicyclopentadiene(DCPD)에 Ru계 촉매를 사용하여 경화시킨 poly-DCPD가 낮은 제품 가격, 빠른 경화 시간, 에폭시 대비 낮은 비중 특성으로 인하여 많은 연구가 진행되고 있다.
Polydicyclopentadiene(pDCPD)의 원료가 되는 Dicyclopentadiene(DCPD)는 나프타(Naphtha) 및 Gas oil을 증기분해 (steam cracking) 하여 에틸렌과 함께 생성되는 C5 증류분에서 cyclopentadiene의 이량체(dimer)형태로 생성된다. 일반적인 나프타 크래커에서 분리된 C5 증류분에는 DCPD가 약 20% 정도로 존재하고 그 순도에 따라 다양한 용도로 사용된다. 예를 들면, 70~85%의 순도에서는 석유수지 및 불포화 폴리에스테르 수지등에 사용되며, 90~95%의 순도에서는 EPDM 탄성재료로 사용된다. 초고순도(95~99%)의 DCPD는 분자내에 있는 두개의 ring 구조에 있는 이중결합을 이용한 개환중합반응(Ring Open Metathesis Polymerization, ROMP)이 이루어 질 수 있는데 이 반응을 이용한 사출성형인 RIM(reaction injection molding) 및 RTM(resin transfer molding)으로 제품 생산에 이용할 수 있다. pDCPD는 기존 에폭시 수지가 가지는 단점들 예를 들면 낮은 toughness, 긴 경화시간, 높은 수지 가격을 해결 할 수 있는 비에폭시계 경화성 수지이다.
따라서, 에폭시 수지 대신 DCPD를 이용한 경화반응으로 생성된 poly-DCPD를 이용한다면 에폭시와 동등한 물성을 유지 하면서 에폭시의 단점으로 지적되는 toughness 하락을 효과적으로 개선할 수 있는 비에폭시계 열경화성 수지로 이용할 수 있다. 또한 에폭시에 비해 poly-DCPD는 약 10%의 낮은 밀도를 가지고 있고 빠른 경화 속도로 향후 자동차 공정 및 부품에 적용될 경우 생산성 개선 및 무게 절감으로 인한 공정비용절감 그리고 연비 향상 효과까지 기대할 수 있다.
현재 DCPD는 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo)계열의 금속을 포함한 액상 촉매를 사용하여 RIM공정으로 polyDCPD로 제조가 가능하지만, 상기 액상 촉매는 대기중에 취약하여 반드시 질소분위기를 조성해야 하고, 유리 섬유 또는 탄소섬유 등의 보강재에 존재하는 공기 등으로 인해 고분자 복합재 제조에는 적용하기 어려운 한계가 있다.
이에 따라, 대기 조건에서도 디시클로로펜타디엔 단량체의 가교가 가능한하여 Ru계열의 고체 촉매가 사용되고 있으나, 상기 Ru계열의 고체 촉매는 고체 상태의 DCPD 단량체와 균일한 혼합이 용이하지 않으며, 상기 Ru계열의 고체 촉매를 사용하는 경우 합성되는 고분자와 유리 섬유 또는 탄소섬유 등의 보강재 간의 결합력을 높이기 위한 추가 수단이 필요하다는 한계가 있다.
본 발명은, 추가적인 공정이나 첨가제의 적용 없이 대기 조건 하에서도 노보넨계 단량체를 균질하고 효율적으로 중합할 수 있을 뿐만 아니라, 난연성 등의 부가적인 특성이 용이하게 부여하고 강성 보강재와의 결합력을 향상시킬 수 있는 고분자 복합체 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 명세서에서는, 루테늄(Ru)을 포함한 고체 촉매를 액상 난연제에 분산하여 촉매 분산액을 형성하는 단계; 및 상기 촉매 분산액와 노보넨계 단량체를 25℃ 내지 250℃에서 반응시키는 고분자 합성 단계를 포함하고, 상기 노보넨계 단량체 100중량부 대비 상기 액상 난연제 0.5 내지 15 중량부 및 상기 고체 촉매 0.01 내지 1중량부를 사용하는, 고분자 복합체 제조 방법이 제공된다.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 고분자 복합체 제조 방법에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 명세서에서, '고분자 복합체'는 고분자 수지 자체, 또는 고분자 수지와 난연제 등의 기타 첨가제가 포함된 복합체, 또는 고분자 수지와 강성 보강재를 포함한 복합체, 또는 이들의 조합을 모두 포함하는 의미이다.
발명의 일 구현예에 따르면, 루테늄(Ru)을 포함한 고체 촉매를 액상 난연제에 분산하여 촉매 분산액을 형성하는 단계; 및 상기 촉매 분산액와 노보넨계 단량체를 25℃ 내지 250℃에서 반응시키는 고분자 합성 단계를 포함하고, 상기 노보넨계 단량체 100중량부 대비 상기 액상 난연제 0.5 내지 15 중량부 및 상기 고체 촉매 0.01 내지 1중량부를 사용하는, 고분자 복합체 제조 방법이 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo)계열의 금속을 포함한 액상 촉매를 사용하여 폴리디사이클로펜다디엔 고분자 복합체를 제조하는 방법이나 Ru계열의 고체 촉매를 사용하는 경우에는 일정한 한계가 있었다.
이에, 본 발명자들은 루테늄(Ru)을 포함한 고체 촉매와 노보넨계 단량체를 사용하여 고분자 복합체를 제조하는 방법에 대한 연구를 진행하여, 소정의 액상 난연제에 루테늄(Ru)을 포함한 고체 촉매를 우선 분산시켜서 촉매 분산액을 형성하고, 상기 촉매 분산액에 노보넨계 단량체를 첨가하여 중합을 하면, 추가적인 공정이나 첨가제의 적용 없이 대기 조건 하에서도 노보넨계 단량체를 균질하고 효율적으로 중합할 수 있을 뿐만 아니라 난연성 등의 부가적인 특성이 용이하게 부여하고 강성 보강재와의 결합력을 향상시킬 수 있는 고분자 복합체가 제공될 수 있다는 점을 실험을 통하여 확인하였다.
구체적으로, 상기 고분자 복합체 제조 방법에서는 액상 난연제가 루테늄(Ru)을 포함한 고체 촉매를 원활하게 분산시켜 액상으로 유지되며, 상기 액상으로 유지되는 촉매 분산액이 디시클로로펜타디엔 단량체와 균일하게 혼합되어 중합됨으로서, 높은 함침성을 바탕으로 우수한 기계적 물성뿐만 아니라 난연성능이 발현되는 폴리디시클로로펜타디엔 복합체를 제공할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 고분자 복합체 제조 방법에서는 상기 노보넨계 단량체 100중량부 대비 상기 액상 난연제 0.5 내지 15 중량부 및 상기 고체 촉매 0.01 내지 1중량부를 사용할 수 있다.
상기 노보넨계 단량체 대비 상기 액상 난연제의 함량이 너무 작은 경우, 상기 제조되는 고분자 복합체의 기계적 물성이나 난연성이 충분히 확보되기 어려울 수 있다. 또한, 상기 노보넨계 단량체 대비 상기 액상 난연제의 함량이 너무 높은 경우, 상기 제조되는 고분자 복합체의 기계적 물성이 오히려 크게 저하될 수 있다.
상기 노보넨계 단량체 대비 상기 고체 촉매의 함량이 너무 작은 경우, 상기 노보넨계 단량체로부터 중합이 충분히 일어나지 않아서, 상기 제조되는 고분자 복합체의 기계적 물성이 충분히 확보되기 어려울 수 있다. 또한, 상기 노보넨계 단량체 대비 상기 고체 촉매의 함량이 너무 높은 경우, 상기 제조되는 고분자 복합체의 기계적 물성이 오히려 크게 저하될 수 있다.
상기 촉매 분산액은 상기 액상 난연제 100중량부 대비 상기 고체 촉매 0.1 내지 10중량부를 포함할 수 있다.
상기 액상 난연제는 상기 고분자 복합체에 난연성을 부여하는 역할을 하면서도, 상기 고체 촉매의 균질하게 분산시키는 분산매의 역할을 하여, 상기 상기 노보넨계 단량체로부터 고분자가 보다 균질하고 효율적으로 중합이 될 수 있게 한다.
상기 액상 난연제 상기 고체 촉매의 함량이 과다하게 높아지는 경우, 상기 형성되는 촉매 분산액의 균질성이 저하될 수 있고, 이에 따라 상기 고분자 합성 단계의 효율이 오히려 저하될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 루테늄(Ru)을 포함한 고체 촉매를 액상 난연제에 분산하여 촉매 분산액을 형성할 수 있는데, 이때, 교반을 진행할 경우에는 5 내지 100℃의 온도 조건에서 교반 속도는 50 내지 500 rpm으로 하여 1분 내지 24시간 동안 진행할 수 있다.
상기 교반 및 혼합이 완료되면, 노보넨계 단량체와 혼합하기 전까지 혼합액을 별도의 용기에 보관할 수 있다.
상기 루테늄(Ru)을 포함한 고체 촉매는 그럽스 촉매(Grubbs' catalyst)를 포함할 수 있으며, 구체적으로 2세대 그럽스 촉매를 사용할 수 있다.
상기 액상 난연제는 할로겐 원자를 함유하는 할로겐 함유 난연제, 할로겐 비함유 인산에스테르계 난연제 및 할로겐 비함유 폴리인산계 난연제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 액상 난연제는 트리클로로에틸 포스페이트(trichloroethyl phosphate), 트리스(2-클로로이소프로필) 포스페이트 [tris(2-chloroisopropyl) phosphate], 트리 페닐 포스페이트[triphenyl phosphate], 트리스(2-클로로에틸)포스페이트[tris(2-chloroethyl) phosphate], 트리메틸포스페이트, 트리에틸포스페이트, 트리부틸포스페이트, 트리이소부틸포스페이트, 트리페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 트리크실레닐포스페이트, 크레실디페닐포스페이트 및 크레실디2,6-크실레닐포스페이트으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 노보넨계 단량체는 디시클로펜타디엔 단량체(DCPD)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 노보넨계 단량체는 카르복시알킬기 및 시아노기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 친수성 작용기를 1이상 포함한 노르보넨계 단량체를 더 포함할 수 있다.
상기 디시클로펜타디엔 단량체 및 카르복시알킬기 및 시아노기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 친수성 작용기를 1이상 포함한 노르보넨계 단량체 간의 고리열림 복분해 중합반응(ring opening metathesis polymerization)을 통하여 상기 폴리디시클로펜타디엔 고분자가 합성될 수 있다.
상기 디시클로펜타디엔 단량체에 포함되는 두 개의 이중결합이 루테늄계 촉매에 의해 열리면서 다른 이중결합들과 반응하여 중합이 일어나고 3차원적인 구조로 중합이 일어나면서 crosslinking이 형성되면서 경화반응이 진행된다.
또한, 상기 카르복시알킬기 및 시아노기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 친수성 작용기를 1이상 포함한 노르보넨계 단량체는 디시클로펜타디엔 단량체와 동일한 방식으로 중합 반응에 참여하는데, 다만 상기 친수성 작용기를 1이상 포함한 노르보넨계 단량체가 1개의 이중 결합을 포함하기 때문에 합성 결과 선형의 반복 단위나 세그먼트 또는 선형의 고분자를 형성하게 된다.
상술한 카르복시알킬기 및 시아노기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 친수성 작용기를 1이상 갖는 노르보넨계 반복 단위를 도입하여 얻어진 폴리디시클로펜타디엔 고분자를 사용하면, 강성 보강재와의 상용성을 크게 향상시킬 수 있으면서도 최종 제조되는 폴리디시클로로펜타디엔 복합체가 낮은 밀도를 가지면서도 우수한 기계적 강도, 높은 굴곡강도 및 굴곡탄성률을 가질 수 있다.
한편, 상기 촉매 분산액와 상기 노보넨계 단량체를 50℃ 내지 250℃에서 반응시키면 고분자가 합성될 수 있다.
상기 촉매 분산액와 상기 노보넨계 단량체는 별도의 교반장치 혹은 고압(0~200 bar) 혼합장치를 이용하여 혼합하고 중합 반응을 진행할 수 있다. 상기 중합 반응은 25℃ 내지 250℃에서 진행될 수 있다.
상기 합성되는 고분자는 1,000 내지 1,000,000의 수평균분자량, 또는 2,000 내지 800,000의 수평균분자량을 가질 수 있다. 상기 합성되는 고분자의 수평균분자량이 너무 낮으면 최종 제품의 기계적 물성이 충분히 확보되기 어려울 수 있으며, 상기 합성되는 고분자의 수평균분자량이 너무 높으면 최종 제품의 굴곡 강도 및 굴곡 탄성율 등이 저하될 수 있다.
한편, 상기 고분자 복합체 제조 방법은 상기 고분자 합성 단계에서 얻어진 고분자에 강성 보강재를 함침하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 고분자에 강성 보강재를 함침하는 단계의 구체적인 내용이 한정되는 것은 아니며, 예들 들어 통상적으로 알려진 강성 보강재 함침 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 합성된 고분자를 강성 보강재가 위치한 반응기나 금형에 주입하는 방법 등으로 강성 보강재를 함침할 수 있다.
상기 고분자 복합체에서 상기 고분자 100중량부 대비 상기 강성 보강재 0.1 중량부 내지 70중량부, 또는 0.01 내지 30 중량부를 포함할 수 있다.
상기 강성 보강재의 함량이 너무 작으면 최종 제품의 기계적 물성 등이 충분히 확보되기 어려울 수 있다. 또한, 상기 강성 보강재의 함량이 너무 크면, 상기 고분자 복합체 중에서 강성 보강재가 뭉치는 현상이 발생할 수 있으며 최종 제품의 밀도가 크게 높아질 수 있다.
상기 강성 보강재의 구체적인 예로는, 그래핀(Graphene), 흑연, 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 폴리에틸렌 섬유, PAN 섬유, 아릴레이트섬유, PEEK섬유, 탈크, 운모, 글래스버블, 휘스커 또는 이들의 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다.
상기 탄소 섬유는 0.1mm 내지 100 mm, 또는 1 내지 50 mm의 길이를 갖는 탄소 단섬유 또는 탄소 연속 섬유일 수 있다.
또한, 상기 탄소 섬유는 0.1μm 내지 20 μm, 또는 1μm 내지 10 μm 의 단면 직경을 가질 수 있다. 이러한 탄소 섬유는 폴리아크리로니트릴(PAN) 섬유 또는 피치 섬유를 1000 내지 3000℃로 소성하여 얻어질 수 있다.
상기 탄소 섬유의 표면에는 에폭시 화합물, 페놀 화합물, 폴리에스테르, 비닐 에스테르 및 폴리우레탄 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물이 결합될 수 있다.
상기 탄소 섬유는 통상적으로 알려지거나 시판 중인 제품을 사용할 수 있다. 예를 들어 상기 탄소 섬유로는 1.70 g/㎤ 내지 1.90 g/㎤의 밀도를 갖는 탄소 섬유를 사용할 수 있다. 또한, 상기 탄소 섬유의 단위 길이당 중량이 200g/1000m내지 4,000g/1000m일 수 있다.
상기 고분자 합성 단계에서 얻어진 고분자는 상대적으로 높은 기계적 물성 및 난연성을 가질 수 있으며, 구체적으로 상기 고분자는 ASTM D638에 의한 인장 강도가 60 Mpa이상이고, UL94 TEST 기준 인화 비율이 50% 이하일 수 있다.
본 발명에 따르면, 추가적인 공정이나 첨가제의 적용 없이 대기 조건 하에서도 디시클로로펜타디엔 단량체를 균질하고 효율적으로 중합할 수 있을 뿐만 아니라, 난연성 등의 부가적인 특성이 용이하게 부여하고 강성 보강재와의 결합력을 향상시킬 수 있는 고분자 복합체 제조 방법이 제공될 수 있다.
구체적으로, 상기 고분자 복합체 제조 방법에서는 액상 난연제가 루테늄(Ru)을 포함한 고체 촉매를 원활하게 분산시켜 액상으로 유지되며, 상기 액상으로 유지되는 촉매 분산액이 디시클로로펜타디엔 단량체와 균일하게 혼합되어 중합됨으로서, 높은 함침성을 바탕으로 우수한 기계적 물성뿐만 아니라 난연성능이 발현되는 폴리디시클로로펜타디엔 복합체를 제공할 수 있다.
발명을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 발명의 구현예를 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 및 비교예 : 고분자 복합체의 제조]
하기 표1에 기재된 함량으로 액상 난연제에 그럽스 촉매를 첨가하고 25℃의 온도 조건에서 100 rpm의 교반 속도로 1시간 가량 교반하면서 촉매 분산액을 제조하였다.
그리고, 상기 촉매 분산액에 하기 표1에 기재된 함량으로 디시클로펜타디엔 단량체를 첨가하고, 25℃의 온도 조건에서 100 rpm의 교반 속도로 1시간 가량 혼합하였다.
그리고, 상기 디시클로펜타디엔 단량체가 첨가된 촉매 분산액을 약 200℃의 온도에서 경화 시켰다.
반응 단량체 촉매 분산액
Dicyclopentadiene 5-Norbornene-2-endo-acetic acid Tris(chloroisopropyl) phosphate Grubb's 2nd Generation catalyst
실시예1 25g 1.25g 25mg (0.1wt%)
실시예2 25g 2.5g 25mg (0.1wt%)
실시예3 24.75g 0.25g 2.5g 25mg (0.1wt%)
비교예1 25g 5g 25mg (0.1wt%)
비교예2 25g - - 25mg (0.1wt%)
실시예 4
상기 실시예1과 동일한 함량으로 액상 난연제에 그럽스 촉매를 첨가하고 25℃의 온도 조건에서 100 rpm의 교반 속도로 1시간 가량 교반하면서 촉매 분산액을 제조하였다.
그리고, 상기 촉매 분산액에 상기 실시예1과 동일한 함량으로 디시클로펜타디엔 단량체를 첨가하고, 25℃의 온도 조건에서 100 rpm의 교반 속도로 1시간 가량 혼합하였다.
그리고, 25cmX35cm(가로*세로)의 탄소섬유(각각의 섬유의 직경: 약 5 내지 7 ㎛, Toray T700, 24K 적용) 직물을 금형에 넣고, 상기 디시클로펜타디엔 단량체가 첨가된 촉매 분산액을 상기 금형에 주입하고, 약 200℃의 온도에서 경화 시켰다.
실시예 5
사용한 성분의 함량을 실시예2와 동일하게 한 점을 제외하고는 실시예4와 동일한 방법으로 고분자 복합체를 제조하였다.
비교예3
사용한 성분의 함량을 비교예2와 동일하게 한 점을 제외하고는 실시예4와 동일한 방법으로 고분자 복합체를 제조하였다.
[ 실험예 : 실시예 및 비교예의 고분자 복합체에 대한 물성 평가]
1. 인장강도 테스트
상기 실시예 및 비교예에서 각각 얻어진 고분자 복합체로부터 ASTM Type 5 규격의 인장 시편을 제조한 이후에, ASTM D638에 의거하여 시편의 인장강도를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표2에 나타내었다.
Tensile strength(Mpa)
실시예1 86
실시예2 82
비교예1 38
비교예2 57.5
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1 및 2에서 얻어진 고분자 복합체가 비교예 1 및 2에서 얻어진 고분자 복합체에 비하여 상대적으로 높은 인장 강도를 갖는다는 점이 확인되었다.
특히, 상기 노보넨계 단량체 100 중량부 대비 상기 액상 난연제 5 내지 10 중량부를 사용한 실시예 1 및 2의 고분자 복합체가 상기 노보넨계 단량체 100 중량부 대비 상기 액상 난연제 20 중량부를 사용한 비교예1에 비하여 보다 높은 인장 강도를 확보한다는 점이 확인되었다.
2. 난연성 테스트
난연성 특성을 나타내기 위해 UL94 TEST를 기반으로 하는 난연 특성 TEST를 진행 하였다.
구체적으로, 상기 실시예 및 비교예에서 각각 얻어진 고분자 복합체로부터 1.25*12.5* 0.3cm의 크기(가로*세로*두게)로 시편을 가공하여, 양끝 2.5cm를 표기하고 우측 2.5cm가 타기 시작한 시점으로부터 시간을 측정하였다. 75초 후 TEST를 종료하고, 시편의 중앙지점인 7.5cm에서 탄 거리를 함량별로 비교 하였다. 해당 TEST는 각각 5회씩 진행한 뒤 평균값을 도출하였다.
측정 길이
(cm)		 잔여
시편길이(cm)		 인화 비율(%)
[(측정길이-잔여시편길이)/측정길이X100]
실시예1 7.5 4.1 45.3
실시예2 7.5 6.5 13.3
비교예1 7.5 7.1 5.3
비교예2 7.5 2.5 66.6
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1 및 2에서 얻어진 고분자 복합체는 실시예 1 및 2의 고분자 복합체는 인화 비율이 50% 이하가 되며, 비교예 2에서 얻어진 고분자 복합체에 비하여 상대적으로 높은 난연성을 갖는다는 점이 확인되었다.

Claims (10)

  1. 루테늄(Ru)을 포함한 고체 촉매를 액상 난연제에 분산하여 촉매 분산액을 형성하는 단계; 및
    상기 촉매 분산액와 노보넨계 단량체를 25℃ 내지 250℃에서 반응시키는 고분자 합성 단계를 포함하고,
    상기 노보넨계 단량체 100중량부 대비 상기 액상 난연제 0.5 내지 15 중량부 및 상기 고체 촉매 0.01 내지 1중량부를 사용하는, 고분자 복합체 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 촉매 분산액은 상기 액상 난연제 100중량부 대비 상기 고체 촉매 0.1 내지 10중량부를 포함하는, 고분자 복합체 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 루테늄(Ru)을 포함한 고체 촉매는 그럽스 촉매(Grubbs' catalyst)를 포함하는, 고분자 복합체 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 액상 난연제는 할로겐 원자를 함유하는 할로겐 함유 난연제, 할로겐 비함유 인산에스테르계 난연제 및 할로겐 비함유 폴리인산계 난연제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 고분자 복합체 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 액상 난연제는 트리클로로 에틸 포스페이트(trichloroethyl phosphate), 트리스 (2- 클로로 이소 프로필) 포스페이트 [tris(2-chloroisopropyl) phosphate], 트리 페닐 포스페이트[triphenyl phosphate], 트리스(2-클로로에틸)포스페이트[tris(2-chloroethyl) phosphate], 트리메틸포스페이트, 트리에틸포스페이트, 트리부틸포스페이트, 트리이소부틸포스페이트, 트리페닐포스페이트, 트리크레실포스페이트, 트리크실레닐포스페이트, 크레실디페닐포스페이트 및 크레실디2,6-크실레닐포스페이트으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 고분자 복합체 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 노보넨계 단량체는 디시클로펜타디엔 단량체(DCPD)를 포함하는, 고분자 복합체 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 노보넨계 단량체는 카르복시알킬기 및 시아노기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 친수성 작용기를 1이상 포함한 노르보넨계 단량체를 더 포함하는, 고분자 복합체 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 합성 단계에서 얻어진 고분자에 강성 보강재를 함침하는 단계를 더 포함하는, 고분자 복합체 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 강성 보강재는 그래핀(Graphene), 흑연, 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 폴리에틸렌 섬유, PAN 섬유, 아릴레이트섬유, 탈크, 운모, 글래스버블, 휘스커 및 PEEK섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 고분자 복합체 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 합성 단계에서 얻어진 고분자는 ASTM D638에 의한 인장 강도가 60 Mpa이상이고, UL94 TEST 기준 인화 비율이 50% 이하인,
    고분자 복합체 제조 방법.
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