KR20200013510A - Preparation of mica/epoxy nanocomposite for electrical insulation material and its composition - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a manufacturing method of a mica/epoxy nanocomposite. Disclosed are: a method for manufacturing a mica/epoxy nanocomposite, wherein a silane-based polyamine organic agent penetrates into an interlayer of mica to change the interlayer atmosphere to organically lipophilic, the silane and mica monolayer are chemically bonded, and the organic mica is dispersed in an epoxy resin, followed by curing; and a mica/epoxy nanocomposite composition for electrical insulating materials manufactured by dispersing the organic mica in an epoxy resin.

Description

전기절연재료용 마이카/에폭시 나노 복합재료 제조법 및 조성물{Preparation of mica/epoxy nanocomposite for electrical insulation material and its composition}Preparation and composition of mica / epoxy nanocomposite for electrical insulation materials {Preparation of mica / epoxy nanocomposite for electrical insulation material and its composition}

본 발명은 마이카/에폭시 나노 복합재료 제조법에 관한 것으로, 실란계 다가 아민계 유기화제를 마이카의 층간에 침투시켜서 층간 분위기를 친유성으로 유기화한 후 실란과 마이카 단일층이 화학결합하게 하고, 유기화된 마이카를 에폭시 수지 중에 분산시킨 후 경화시켜서 마이카/에폭시 나노 복합재료를 제조하는 방법과, 상기 유기화 마이카를 에폭시 수지 중에 분산시켜서 제조한 전기 절연재료용 마이카/에폭시 나노 복합재료 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing mica / epoxy nanocomposites, in which a silane-based polyamine-based organic agent is penetrated into the layers of mica to organicize the interlaminar atmosphere to be lipophilic, and then the silane and mica single layer are chemically bonded and organicized. The present invention relates to a method for producing a mica / epoxy nanocomposite material by dispersing mica in an epoxy resin and then curing, and a mica / epoxy nanocomposite composition for electric insulation material prepared by dispersing the organic mica in an epoxy resin.

에폭시 수지는 1940년대 중반부터 mold-type transformer, current transformer(CT), potential transformer(PT), metering out-fit(MOF), gas insulated switchgear(GIS), 라인 포스트 애자 및 전선 혼 등의 고체 전기 절연재료 분야에서 사용되어 왔다. Epoxy resins have been used since the mid-1940s for solid electrical insulation, including mold-type transformers, current transformers (CT), potential transformers (PT), metering out-fit (MOF), gas insulated switchgear (GIS), line post insulators, and wire horns. It has been used in the field of materials.

에폭시 수지의 절연 특성을 향상시키기 위해서 실리카, 알루미나, 마이카 등과 같은 무기물들을 도입하여 복합화한 재료가 사용되고 있으며, 복합화의 목적은 제품의 원가 절감은 물론 유전 특성, 절연파괴 특성 및 부분방전 특성 등과 같은 전기적 특성, 인장강도, 굴곡강도 및 충격강도 등과 같은 기계적 특성, 치수안정성, 열피로, 열충격 및 열분해 등과 같은 열적 특성들을 향상시키기 위해서이다.In order to improve the insulation properties of epoxy resins, composite materials using inorganic materials such as silica, alumina, and mica are used.The purpose of the compounding is to reduce the cost of the product, as well as electrical properties such as dielectric properties, dielectric breakdown characteristics, and partial discharge characteristics. To improve mechanical properties such as properties, tensile strength, flexural strength and impact strength, dimensional stability, thermal fatigue, thermal shock and thermal decomposition.

에폭시 수지에 마이카를 도입하여 나노 복합재료를 제조하는 절차는 다음과 같다. 먼저, 천연 마이카를 수십 마이크로 크기의 입자로 분쇄한다. 이 마이크로 크기의 마이카는 아래 SEM 사진에서와 같이 다층 구조로 되어 있으며, 이 SEM 사진에서 마이카 한 겹 두께는 0.1 μm 정도이다. 이것의 구조를 더 자세히 들여다보면 1 nm 정도의 두께를 갖는 수십 겹의 나노 층상구조로 이루어져 있고, 층간 사이에는 K+ 양이온이 존재한다.The procedure for preparing nanocomposites by introducing mica into an epoxy resin is as follows. First, natural mica is ground to particles of several tens of microns. This micro-sized mica has a multilayer structure as shown in the SEM image below, and the mica thickness in this SEM image is about 0.1 μm. Looking more closely at its structure, it consists of dozens of layers of nano-layered structures with a thickness of about 1 nm, with K + cations between the layers.

Figure pat00001
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그리고 수십 겹의 나노 마이카 층간 거리를 떨어뜨려서 개별 입자로 분리하기 위해서 친수성을 갖는 마이카 층간 분위기를 다가 양이온성 유기화제를 침투시켜서 소수성으로 유기화한다.The hydrophilic mica intercalating atmosphere is infiltrated with hydrophobicity to penetrate a polyionic cationic organizing agent in order to separate the mica nano-layers by separating the distance between the layers.

또한, 여기서 사용되는 유기화제들은 마이카 층간을 소수성으로 유기화하는 기능은 물론 개별 입자로 분리된 나노 마이카들과 에폭시 수지를 화학결합시킬 수 수 있는 실란 커플링제 기능을 갖는 것을 사용한다.In addition, the organic agents used herein use a function of organicizing the mica layers hydrophobicly as well as having a silane coupling agent function capable of chemically bonding the nano mica and the epoxy resin separated into individual particles.

그리고 상기 유기화된 마이카를 에폭시 수지에 분산시키면 에폭시 수지가 소수성의 마이카 층간으로 침투하면서 경화가 일어나게 되어 마이카/에폭시 나노 복합체를 형성하게 된다.In addition, when the organicized mica is dispersed in an epoxy resin, the epoxy resin penetrates into the hydrophobic mica layer to form a mica to form a mica / epoxy nanocomposite.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 다가 양이온성 실란계 유기화제를 마이카의 층간에 침투시켜서 층간 분위기를 친유성으로 유기화한 후 실란과 마이카 단일층이 화학결합하게 하고, 유기화된 마이카를 에폭시 수지 중에 분산시킨 후 경화시킴으로서 마이카/에폭시 나노 복합재료를 제조하는 방법을 제공하는 것에 있다.The technical problem to be solved by the present invention is to penetrate the polyvalent cationic silane-based organizing agent between the layers of the mica to organicize the interlaminar atmosphere to lipophilic, and then to make the silane and the mica single layer chemically bond, the organic mica epoxy resin It is to provide a method for producing a mica / epoxy nanocomposite by dispersing in the form and curing.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 유기화 마이카를 에폭시 수지 중에 분산시켜서 제조한 전기 절연재료용 마이카/에폭시 나노 복합재료 조성물을 제공하는 것에 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a mica / epoxy nanocomposite composition for an electric insulation material prepared by dispersing the organic mica in an epoxy resin.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면(one aspect)에 따른 마이카/에폭시 나노 복합재료 제조법은, 1단계: 마이카 층간의 유기화 단계, 2단계: 실란계 유기화제와 마이카 단일층간 실란 결합 단계 및 3단계: 마이카/에폭시 나노 복합화 단계를 수행한다. 상기 1단계: 마이카 층간의 유기화 단계에서는 에탄올/증류수 혼합액에 실란계 다가 아민 화합물을 녹이고, 초산을 혼합하여 아민과 반응시켜서 4차 암모늄염화시킨 후 마이카를 투입한다. 그리고 초음파를 가하면 마이카 층간의 K+ 이온과 4차 암모늄염 (양이온) 사이의 양이온 교환 반응에 의해 유기화제가 마이카 층간에 침투하여 층간 분위기를 유기화시킨다. 이어서 상기 2단계: 실란계 유기화제와 마이카 단일층간 실란 결합 단계에서는 상기 유기화 단계 중에 초산을 추가로 투입함으로서 실란 결합제를 가수분해 시켜서 실란올을 형성시키고, 이 실란올과 마이카 단일층 표면의 실란올이 축합반응하여 물을 잃고 Si-O-Si 결합을 하게 된다. 그리고 3단계: 마이카/에폭시 나노 복합화 단계에서는 상기 2단계에서 제조된 유기화 마이카를 에폭시 수지 중에 투입하고 초음파를 가하면 에폭시가 마이카 층간으로 침투하면서 층간 거리를 확장시키면서 경화반응이 진행되어서 마이카/에폭시 나노 복합체를 형성한다.According to one aspect of the present invention for achieving the above technical problem, a method for manufacturing a mica / epoxy nanocomposite may include a step 1: an organic step between mica layers, a step 2: a silane organic organizing agent and a mica monolayer silane coupling step, and Step 3: Perform the mica / epoxy nanocomposite step. In the step 1: organicization of the mica layer, the silane-based polyamine compound is dissolved in an ethanol / distilled water mixture, acetic acid is mixed, reacted with an amine, and quaternary ammonium chloride is added. When the ultrasonic wave is applied, the organic agent penetrates between the mica layers by the cation exchange reaction between the K + ions between the mica layers and the quaternary ammonium salt (cation) to organicize the interlaminar atmosphere. Subsequently, in step 2, the silane coupling step between the silane-based organizing agent and the mica monolayer, an additional acetic acid is added during the organicization step to hydrolyze the silane binder to form silanol, and silanol on the surface of the silanol and mica monolayer This condensation reaction results in the loss of water and Si-O-Si bonds. Step 3: In the mica / epoxy nanocompositing step, when the organicized mica prepared in step 2 is added to the epoxy resin and subjected to ultrasonic waves, the epoxy penetrates into the mica layer and the curing reaction proceeds while extending the distance between the mica / epoxy nanocomposites. To form.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 절연재료용 마이카/에폭시 나노 복합체 조성물은 에폭시 수지 100 중량부와 경화제 100 중량부 혼합액에 상기 2단계에서 제조된 유기화 마이카 0.5~10 중량부의 비율로 제조한 것이다.The mica / epoxy nanocomposite composition for insulating materials according to the present invention for achieving the above another technical problem is prepared in a ratio of 0.5 to 10 parts by weight of the organic mica prepared in step 2 to 100 parts by weight of an epoxy resin and 100 parts by weight of a curing agent. It is.

본 발명에서 제안하는 마이카/에폭시 나노 복합재료 중에는 판상의 마이카 나노 입자가 에폭시 수지 중에 분산되어 있으면서 절연파괴의 원인이 되는 전자 흐름을 차단하는 장벽으로 작용하여 에폭시 수지의 절연파괴 강도를 크게 개선하는 효과가 있다.In the mica / epoxy nanocomposite proposed in the present invention, plate-shaped mica nanoparticles are dispersed in the epoxy resin and act as a barrier to block the flow of electrons that cause insulation breakdown, thereby greatly improving the dielectric breakdown strength of the epoxy resin. There is.

또한 실란계 유기화제의 실란올과 마이카 단일층 표면의 실란올이 축합반응하여 Si-O-Si 결합을 함으로서 계면특성이 개선되기 때문에 절연파괴 강도가 크게 증가하는 효과도 있다.In addition, since the interfacial properties are improved by the condensation reaction of silanol of the silane-based organic agent and silanol on the surface of the mica single layer, the dielectric breakdown strength is greatly increased.

도 1은 본 발명에 따른 마이카/에폭시 나노 복합체를 제조하는 과정의 일 실시 예를 나타낸다.
도 2는 <실시예 1>에서 제조한 유기화 마이카의 열중량 분석 결과를 나타낸다. (a)는 미처리 마이카이고, (b)는 유기화 마이카의 열중량 분석 결과이다.
도 3은 <실시예 1>에서 경화된 마이카/에폭시 나노 복합체에서 에폭시 매트릭스 중에 분산된 마이카의 TEM 사진이다. (a)는 미처리 마이카/에폭시 계의 TEM(투과 전자현미경) 사진이고, (b)는 유기화 마이카/에폭시 계의 TEM 사진이다.
도 4는 <실시예 3>에서 경화된 유기화 마이카/에폭시 나노 복합체의 절연강도 값을 그래프로 나타낸 것이다.
Figure 1 shows an embodiment of the process for producing a mica / epoxy nanocomposite according to the present invention.
Figure 2 shows the thermogravimetric analysis of the organic mica prepared in <Example 1>. (a) is an untreated mica, and (b) is a result of thermogravimetric analysis of an organic mica.
3 is a TEM photograph of mica dispersed in an epoxy matrix in the mica / epoxy nanocomposite cured in <Example 1>. (a) is a TEM (transmission electron microscope) photograph of an untreated mica / epoxy system, and (b) is a TEM photograph of an organic mica / epoxy system.
FIG. 4 is a graph showing the dielectric strength value of the organicized mica / epoxy nanocomposite cured in <Example 3>.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. DETAILED DESCRIPTION In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings that describe exemplary embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명에 따른 마이카/에폭시 나노 복합재료를 제조하는 과정의 일 실시 예를 나타낸다. Figure 1 shows an embodiment of the process for producing a mica / epoxy nano composite material according to the present invention.

상기 1단계: 마이카 층간의 유기화 단계(110)에서는 반응 용기에 에탄올 30 중량부와 증류수 70 중량부를 혼합한 용액 100 중량부에 실란계 다가 아민 화합물을 0.2~2 중량부를 녹인 후 pH = 7이 되도록 초산을 투입한다. 그러면 실란계 다가 아민 화합물의 아민기가 초산과 반응하여 4차 암모늄염(양이온)을 형성시킨다. 그리고 여기에 마이카를 2~20 중량부를 투입하고 초음파를 1~5시간 가하면 마이카 층간의 K+ 이온과 4차 암모늄염 (양이온) 사이의 양이온 교환 반응에 의해 유기화제가 마이카 층간에 침투하여 층간 분위기를 유기화시킨다.In the first step: the organic phase between the mica layer 110 to dissolve 0.2 to 2 parts by weight of the silane-based polyamine compound in 100 parts by weight of a solution of 30 parts by weight of ethanol and 70 parts by weight of distilled water in a reaction vessel to pH = 7 Inject acetic acid. The amine group of the silane polyvalent amine compound then reacts with acetic acid to form quaternary ammonium salts (cations). Then, 2 ~ 20 parts by weight of mica is added and ultrasonic wave is applied for 1 ~ 5 hours, and the organic agent penetrates between mica layers by cation exchange reaction between K + ions between mica layers and quaternary ammonium salt (cation) to create an interlayer atmosphere. Organic.

이어서 상기 2단계: 실란계 유기화제와 마이카 단일층간 실란 결합 단계(120)에서는 상기 유기화학 1단계(110)의 조건을 유지하면서 pH = 4~6이 되도록 초산을 추가로 투입하고 3~5시간 유지함으로서 실란 결합제를 가수분해 시켜서 실란올을 형성시키고, 이 실란올과 마이카 단일층 표면의 실란올이 축합반응하여 물을 잃고 Si-O-Si 결합을 하게 됨으로서 다가 양이온성 실란계 유기화제 처리된 마이카를 얻는다. 반응이 완료된 후 에탄올로 2회 연속 원심분리 세척한 후 110℃, 진공 오븐에서 건조하여 보관 한다. Then step 2: In the silane coupling step 120 between the silane-based organic agent and the mica monolayer additionally added acetic acid so that pH = 4 ~ 6 while maintaining the conditions of the organic chemistry step 1 (110) and 3 to 5 hours By maintaining the hydrolysis of the silane binder to form a silanol, the silanol and the silanol on the surface of the mica monolayer condensation reaction to lose water and the Si-O-Si bond to the polyvalent cationic silane-based organic agent treated Get Mica After the reaction was completed, washed twice consecutively centrifuged with ethanol and then dried at 110 ℃, vacuum oven and stored.

그리고 상기 3단계: 마이카/에폭시 나노 복합화 단계(130)에서는 에폭시 수지 100 중량부에 경화제 100 중량부와 상기 2단계에서 제조된 유기화 마이카(120) 0.5~10 중량부를 혼합하고, 120oC에서 3시간 경화시켜서 마이카/에폭시 나노 복합체를 형성한다.In the step 3: mica / epoxy nanocompositing step 130, 100 parts by weight of the curing agent and 0.5-10 parts by weight of the organic mica 120 prepared in step 2 are mixed with 100 parts by weight of the epoxy resin, and 3 at 120 ° C. Time cure to form the mica / epoxy nanocomposite.

상기 1단계: 마이카 층간의 유기화 단계(110)에서 사용되는 실란계 다가 아민 화합물은, 3-(2-Aminoethylamino)-propyldimethoxymethylsilane, 3-(2-Aminoethylamino)-propyltrimethoxysilane, 3-(2-Aminoethylamino)- propyltriethoxysilane, [3-(6-Aminohexylamino)-propyl]trimethoxysilane, 1-(6-Aminohexylamino)-methyltriethoxysilane 등 중 에서 선택된 1종인 것일 수 있고, 그 사용량은 실란계 다가 아민 0.2~2 중량부당 마이카 2~20 중량부이다.Step 1: The silane-based polyamine compound used in the organicization step 110 of the mica layer, 3- (2-Aminoethylamino) -propyldimethoxymethylsilane, 3- (2-Aminoethylamino) -propyltrimethoxysilane, 3- (2-Aminoethylamino)- It may be one selected from propyltriethoxysilane, [3- (6-Aminohexylamino) -propyl] trimethoxysilane, 1- (6-Aminohexylamino) -methyltriethoxysilane, etc. The amount of the mica is 2-20 to 0.2 to 2 parts by weight of the silane-based polyvalent amine. Parts by weight.

이 하에서는 본 발명을 실시 예를 통하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples.

<실시예 1> <Example 1>

상기 1단계(110)에서 반응용기에 에탄올 60g과 증류수 140g을 혼합하고, 실란계 다가 아민 화합물, 3-(2-Aminoethylamino)-propyldimethoxymethylsilane을 1.0g 녹인 후 pH = 7이 되도록 초산을 투입한다. 그리고 여기에 마이카 10g을 투입하고 초음파를 3시간 가하면 마이카 층간의 K+ 이온과 4차 암모늄염 (양이온) 사이의 양이온 교환 반응에 의해 유기화제가 마이카 층간에 침투하여 층간 분위기를 유기화시킨다. In step 1 (110), 60 g of ethanol and 140 g of distilled water are mixed in the reaction vessel, 1.0 g of a silane-based polyamine compound, 3- (2-Aminoethylamino) -propyldimethoxymethylsilane is dissolved, and then acetic acid is added to pH = 7. In addition, 10 g of mica is added thereto, and ultrasonic waves are added for 3 hours. The organic agent penetrates the mica layers by organic cation exchange reaction between K + ions and quaternary ammonium salts (cations) between mica layers to organicize the interlaminar atmosphere.

이어서 상기 2단계(120)에서는 상기 1단계(110)의 조건을 유지하면서 pH = 5가 되도록 초산을 추가로 투입하고 3시간 유지함으로서 다가 양이온성 실란계 유기화제 처리된 마이카를 얻는다. 반응이 완료된 후 에탄올로 2회 연속 원심분리 세척한 후 110℃, 진공 오븐에서 건조하여 보관 한다. Subsequently, in the second step 120, acetic acid is added to maintain pH = 5 while maintaining the conditions of the first step 110 and maintained for 3 hours to obtain a mica treated with a polyvalent cationic silane-based organic agent. After the reaction was completed, washed twice consecutively centrifuged with ethanol and then dried at 110 ℃, vacuum oven and stored.

그리고 상기 3단계(130)에서는 고리형 지방족 에폭시 수지 diglycidyl 1,2-cyclohexane dicarboxylate 100g에 상기 2단계에서 제조된 유기화 마이카(120) 4g을 혼합한 후, 초음파를 사용하여 1시간 동안 처리함으로써 유기화 마이카를 분산시킨다. 그리고, 고리형 지방족 산무수물 경화제 1,2-cyclohexane dicarboxylicanhydride 100g 및 3차 아민 촉진제 benzyldimethyl amine 1g을 섞고120oC에서 3시간 경화시켜서 마이카/에폭시 나노 복합체를 형성한다.In step 3 (130), 4 g of the organic mica 120 prepared in step 2 is mixed with 100 g of a cyclic aliphatic epoxy resin diglycidyl 1,2-cyclohexane dicarboxylate, and then treated with ultrasonic waves for 1 hour to form an organic mica. Disperse Then, 100 g of cyclic aliphatic acid anhydride curing agent 1,2-cyclohexane dicarboxylicanhydride and 1 g of tertiary amine accelerator benzyldimethyl amine are mixed and cured at 120 ° C. for 3 hours to form a mica / epoxy nanocomposite.

도 2는 미처리 마이카와 <실시예 1>의 2단계(120)에서 제조된 다가 양이온성 실란계 유기화제 처리된 마이카의 열중량 분석 결과를 나타낸다. (a)는 미처리 마이카의 온도변화(Temperature, ℃)에 따른 중량손실(Weight loss, %) 변화를 나타내고, (b)는 다가 양이온성 실란계 유기화제 처리된 마이카의 중량손실의 변화를 각각 나타낸다. 미처리 마이카의 중량손실은 0.24 중량%로 수분이 증발함에 기인하며, 다가 양이온성 실란계 유기화제 처리된 마이카의 중량손실은 7.14 중량%이므로 다가 양이온성 실란계 유기화제 처리된 마이카에 부착된 유기물 함량은 6.9 중량%이다. Figure 2 shows the results of thermogravimetric analysis of the untreated mica and the mica treated with the polyvalent cationic silane-based organic agent prepared in step 120 of <Example 1>. (a) shows the change in weight loss (%) according to the temperature change (Temperature, ℃) of the untreated mica, and (b) shows the change in the weight loss of the mica treated with a polyvalent cationic silane-based organic agent, respectively. . The weight loss of untreated mica is 0.24% by weight due to evaporation of water, and the weight loss of mica treated with polyvalent cationic silane-based organizing agent is 7.14% by weight. Is 6.9% by weight.

도 3은 <실시예 1>의 3단계(130)에서 제조된 마이카/에폭시 복합체 중에 분산된 마이카의 TEM(투과 전자 현미경) 결과이다. (a)는 미처리 마이카의 TEM 사진이고, (b)는 다가 양이온성 실란계 유기화제 처리된 마이카의 TEM 사진이다. 유기화제 처리된 경우의 층간 거리가 미처리된 경우에 비해 층간 거리가 크게 증가된 것을 볼 수 있다. 3 is a TEM (transmission electron microscope) result of mica dispersed in the mica / epoxy composite prepared in step 130 of <Example 1>. (a) is a TEM photograph of an untreated mica, and (b) is a TEM photograph of a mica treated with a polyvalent cationic silane-based organic agent. It can be seen that the interlayer distance in the case of the organic agent treatment is significantly increased compared to the case of the untreated treatment.

<실시예 2>  <Example 2>

1단계(110)에서의 실란계 다가 아민 화합물을 5가지 종류, 즉 3-(2-Aminoethylamino)-propyldimethoxymethylsilane, 3-(2-Aminoethylamino) -propyltrimethoxysilane, 3-(2-Aminoethylamino)-propyltriethoxysilane, [3-(6-Aminohexylamino)-propyl]trimethoxysilane, 1-(6-Aminohexylamino)- methyltriethoxysilane으로 각각 변화시킨 것을 제외하고는, 2단계(120)와 3단계(130)의 모든 화합물 및 반응조건 등이 <실시예 1>과 동일하다. Five kinds of silane-based polyamine compounds in the first step (110), namely 3- (2-Aminoethylamino) -propyldimethoxymethylsilane, 3- (2-Aminoethylamino) -propyltrimethoxysilane, 3- (2-Aminoethylamino) -propyltriethoxysilane, [3 Except for changing to-(6-Aminohexylamino) -propyl] trimethoxysilane and 1- (6-Aminohexylamino) -methyltriethoxysilane, all compounds and reaction conditions of step 2 (120) and step 3 (130) were carried out. Same as Example 1>.

각각의 실란계 다가 아민 화합물이 표면처리에 미치는 영향을 평가하기 위해서 열중량 분석을 통해 각각의 유기물 부착량을 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다. In order to evaluate the effect of each silane-based polyamine compound on the surface treatment, the amount of organic matter adhesion was measured by thermogravimetric analysis, and the results are shown in Table 1.

실란계 다가 아민의 종류 Types of Silane-based Polyamines 부착량 (중량%)Amount of adhesion (% by weight) 3-(2-Aminoethylamino)-propyldimethoxymethylsilane
3-(2-Aminoethylamino)-propyltrimethoxysilane
3-(2-Aminoethylamino)-propyltriethoxysilane
[3-(6-Aminohexylamino)-propyl]trimethoxysilane
1-(6-Aminohexylamino)-methyltriethoxysilane
3- (2-Aminoethylamino) -propyldimethoxymethylsilane
3- (2-Aminoethylamino) -propyltrimethoxysilane
3- (2-Aminoethylamino) -propyltriethoxysilane
[3- (6-Aminohexylamino) -propyl] trimethoxysilane
1- (6-Aminohexylamino) -methyltriethoxysilane
6.90
5.81
5.27
4.83
5.63
6.90
5.81
5.27
4.83
5.63

표 1을 참조하면 실란계 다가 아민 화합물로 3-(2-Aminoethylamino)- propyldimethoxymethylsilane를 사용할 경우 그 부착량이 가장 높음을 알 수 있다. Referring to Table 1, when the 3- (2-Aminoethylamino) -propyldimethoxymethylsilane is used as the silane-based polyamine compound, the adhesion amount is the highest.

<실시예 3> <Example 3>

<실시예 1>의 3단계(130)에서 제조한 마이카/에폭시 나노 복합재료의 절연파괴 강도를 측정하였다. 여기서 에폭시/경화제 100 중량부에 대한 마이카의 함량을 0~3 중량부 변화시켜서 절연파괴용 시험편을 제조하는 것을 제외하고는 모든 화합물 및 경화조건이 <실시예 1>의 3단계(130)과 동일하다. 원형 에폭시의 절연파괴 강도는 58.56 kV/2 mm이었고, 유기화 마이카 2 중량부를 도입한 복합체의 절연파괴 강도는 63.20 kV/2 mm이었다.The dielectric breakdown strength of the mica / epoxy nanocomposite prepared in step 3 of < Example 1> was measured. Here, all compounds and curing conditions are the same as in Step 3 (130) of <Example 1>, except for preparing a specimen for breakdown by changing the content of mica to 0 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of epoxy / hardener. Do. The breakdown strength of the circular epoxy was 58.56 kV / 2 mm, and the breakdown strength of the composite in which 2 parts by weight of the organic mica was introduced was 63.20 kV / 2 mm.

<실시예 4> <Example 4>

다양한 종류의 실란계 다가 아민 화합물로 유기화 처리된 마이카를 도입한 에폭시 나노 복합재료의 절연파괴 강도를 측정하였다. 여기서는 사용된 마이카는 <실시예 2>에서 제조된 5가지의 유기화 마이카를 사용하는 것을 제외하고는 모든 화합물 및 경화조건이 <실시예 1>의 3단계(130)과 동일하며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.The dielectric breakdown strength of the epoxy nanocomposite containing mica organically treated with various silane-based polyamine compounds was measured. Here, the mica used is the same as in step 3 (130) of all compounds and curing conditions of <Example 1> except for using the five organic mica prepared in <Example 2>, the results are shown in Table 2 is shown.

실란계 다가 아민의 종류 Types of Silane-based Polyamines Scale Parameter
[kV/2mm]
Scale Parameter
[kV / 2mm]
Shape Parameter Shape Parameter
3-(2-Aminoethylamino)-propyldimethoxymethylsilane
3-(2-Aminoethylamino)-propyltrimethoxysilane
3-(2-Aminoethylamino)-propyltriethoxysilane
[3-(6-Aminohexylamino)-propyl]trimethoxysilane
1-(6-Aminohexylamino)-methyltriethoxysilane
3- (2-Aminoethylamino) -propyldimethoxymethylsilane
3- (2-Aminoethylamino) -propyltrimethoxysilane
3- (2-Aminoethylamino) -propyltriethoxysilane
[3- (6-Aminohexylamino) -propyl] trimethoxysilane
1- (6-Aminohexylamino) -methyltriethoxysilane
63.20

61.97

59.58

60.17

61.80
63.20

61.97

59.58

60.17

61.80
65.15

80.62

83.14

89.54

63.21
65.15

80.62

83.14

89.54

63.21

표 2를 참조하면 실란계 다가 아민 화합물로 3-(2-Aminoethylamino)- propyldimethoxymethylsilane를 사용할 경우 절연파괴강도가 가장 높음을 알 수 있다. Referring to Table 2, it can be seen that the dielectric breakdown strength is the highest when 3- (2-Aminoethylamino) -propyldimethoxymethylsilane is used as the silane-based polyamine compound.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직 한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야 에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다 양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다. In the above description, the technical idea of the present invention has been described together with the accompanying drawings. However, the present invention has been described by way of example and is not intended to limit the present invention. In addition, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and imitations can be made without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

Claims (4)

에탄올/증류수 혼합액에 실란계 다가 아민 화합물을 녹이고, pH=7이 되도록 초산을 혼합한 후 초음파를 가하여 실란계 다가 아민 양이온 유기화제가 마이카 층간에 침투하여 층간 분위기를 유기화시키는 1단계;
상기 1단계 유기화 단계 중에 초산을 추가로 투입함으로서 실란 결합제를 가수분해 시켜서 실란올을 형성시키고, 이 실란올과 마이카 단일층 표면의 실란올이 축합반응하여 물을 잃고 Si-O-Si 결합을 하게 되는 2단계;
그리고 상기 2단계에서 제조된 유기화 마이카를 에폭시 수지 중에 투입하고 초음파를 가하면 에폭시가 마이카 층간으로 침투하면서 층간 거리를 확장시키면서 경화반응이 진행되어서 마이카/에폭시 나노 복합체를 제조하는 방법.
Dissolving the silane-based polyamine compound in an ethanol / distilled water mixture, mixing acetic acid to pH = 7, and applying ultrasonic wave to penetrate the mica-based polyamine amine cationizing agent into the mica layer to organicize the interlaminar atmosphere;
In addition to the addition of acetic acid during the first step of the organic phase, the silane binder is hydrolyzed to form silanol, and the silanol on the surface of the mica monolayer condenses to lose water and to form Si-O-Si bonds. Two steps;
And When the organic mica prepared in step 2 is added to the epoxy resin and the ultrasonic wave is applied, the epoxy penetrates into the mica layer while the curing reaction proceeds while extending the interlayer distance to produce a mica / epoxy nanocomposite.
제1항에서, 실란계 다가 아민 화합물은, 3-(2-Aminoethylamino)-propyldimethoxy methylsilane, 3-(2-Aminoethylamino)-propyltrimethoxysilane, 3-(2-Aminoethylamino)- propyltriethoxysilane, [3-(6-Aminohexylamino)-propyl]trimethoxysilane, 1-(6-Aminohexy lamino)- methyltriethoxysilane 등 중에서 선택된 1종인 것.

The method of claim 1, wherein the silane-based polyamine compound is 3- (2-Aminoethylamino) -propyldimethoxy methylsilane, 3- (2-Aminoethylamino) -propyltrimethoxysilane, 3- (2-Aminoethylamino) -propyltriethoxysilane, [3- (6-Aminohexylamino ) -propyl] trimethoxysilane, 1- (6-Aminohexy lamino)-methyltriethoxysilane or the like.

상기 실란계 다가 아민 화합물의 사용량은 실란계 다가 아민 0.2~2 중량부당 마이카 2~20 중량부인 것을 특징으로 하는 유기화 마이카 합성방법.
The amount of the silane-based polyvalent amine compound is organic mica synthesis method, characterized in that 2 to 20 parts by weight of mica per 0.2 to 2 parts by weight of silane-based polyamine.
고리형 지방족 에폭시 100 중량부;
고리형 지방족 산무수물 경화제 100 중량부;
청구항 제1항과 제2항에 기재된 유기화 마이카 0~3 중량부의 비율로 제조한 것을 특징으로 하는 마이카/에폭시 나노 복합체 조성물.
100 parts by weight of cyclic aliphatic epoxy;
100 parts by weight of a cyclic aliphatic acid anhydride curing agent;
A mica / epoxy nanocomposite composition prepared in a proportion of 0 to 3 parts by weight of the organic mica according to claim 1.
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