Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.20, No.5, 493-499, October, 2009
탄소나노튜브와 나노클레이를 포함하는 폴리스티렌 및 스티렌계 공중합체 나노복합재료의 물성에 관한 연구
Study on the Properties of Polystyrene and Styrenic Copolymer Containing Carbon Nanotubes and Nanoclay
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초록
본 실험에서는 탄소나노튜브(CNT) 및 나노클레이(clay)가 포함된 폴리스티렌(PS) 및 스티렌계 공중합체 나노복합재료의 물성에 대해 연구하였다. 스티렌계 공중합체의 공단량체(comonomer)로는 vinylbenzyl trimethyl ammonium chloride (VTAC)를 사용하여 스티렌/VTAC 공중합체(SVTAC)를 유화중합에 의해 제조하였다. 이와 같이 제조한 폴리스티렌 및 SVTAC 공중합체 에멀젼에 CNT와 clay를 종류 및 함량을 변화시키면서 혼합하는 방법으로 나노복합재료를 제조하였다. PS/CNT 나노복합재료 보다 공단량체를 첨가하여 제조한 SVTAC/CNT 나노복합재료가 더 높은 전기 전도도를 나타내었다. 또한 유화중합시 유화제의 함량을 증가시켜서 제조한 경우에 더 좋은 전기 전도도를 얻을 수 있었다. 이것은 공단량체와 유화제가 CNT 분산 및 전기전도에 긍정적으로 작용하였기 때문이라 생각된다. 나노복합재료 내에서의 CNT의 분산을 알아보기 위하여 TEM을 사용하여 분석한 결과 comonomer의 첨가 및 유화제의 함량이 나노복합 재료 내에서 CNT의 최종 분산에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 또한 열적 및 동역학적 물성들을 DSC와 DMA로 측정하여 comonomer 및 유화제의 함량, clay 및 CNT의 첨가가 나노복합체의 물성에 어떠한 영향을 주는지에 대해 조사하였다.
The properties of polystyrene and styrenic copolymer nanocomposites containing carbon nanotubes (CNT) and nanoclays were studied. Polystyrene and styrenic copolymer containing styrene and vinylbenzyl trimethylammonium chloride (SVTAC) were synthesized by emulsion polymerization. Polystyrene/CNT/clay and SVTAC/CNT/clay nanocomposites with various concentrations of CNT and different types of clay were prepared via mixing of polystyrene emulsion and clay. SVTAC/CNT nanocomposites showed a better electrical conductivity than PS/CNT nanocomposites. Nanocomposites with more surfactant during polymerization showed a better electrical conductivity than the ones with less surfactant. These indicated the positive effect of comonomer and surfactant on the electrical conductivity. Transmission electron microscopy (TEM) was used to analyze the state of CNT dispersion. TEM results showed that CNT loading, comonomer composition and amount of surfactant affected the final dispersion of CNT in nanocomposites. In order to confirm the effects of CNT loading, comonomer composition and the amount of surfactant on the thermal and dynamic mechanical properties, DSC and DMA analyses were conducted.
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