Abstract
Clay-loaded polypropylene (PP) nanocomposites were fabricated via melt-compounding of two molecular weight ($M_w$) PPs (140 and 410 kg/mol) and octadecylammine-treated clay (C18MMT), with the assistance of maleic anhydride-grafted PP(PP-MAH), respectively, at $170^{\circ}C$ and $190^{\circ}C$. At both melt-compounding temperatures, the low-$M_w$ PP tends to easily diffuse into silicate layers, especially in the presence of the mobile PP-MAH, resulting in a marked increase in silicate layer spacing (above 58 $\AA$), when compared to 27 $\AA$ in the high-$M_w$ PP-based system. Due to relatively lower melt-viscosity of the low-$M_w$ PP-based system, however, there existed quasi-stacked clay aggregates with a thickness of 60~80 nm, while the high-$M_w$ PP-based nanocomposites showed relatively homogeneous dispersion of clays. The different morphologies are mainly related to changes in the viscoelastic properties of PPs, dependent on the processing temperature and their $M_{w}s$. The slight differences in nanocomposites induce discernible crystallization and mechanical behaviors. High-$M_w$ PP-based nanocomposites containing 1~3 wt% C18MMT showed improvement in both tensile strength and modulus, while maintaining the inherent ductility of pure PP.
아미노실란 처리된 점토를 제조하여, 이를 분자량이 서로 다른 폴리프로필렌(140 kg/mol과 410 kg/mol) 과 상용화제인 무수말레인산 그래프트 폴리프로필렌(50 kg/mol)과 함께 $170^{\circ}C$ 및 $190^{\circ}C$에서 용융혼합법으로 각각의 폴리프로필렌/점토 나노복합체를 제조하였다. 무수말레인산 그래프트 폴리프로필렌과 용융혼합과정에서 낮은 분자량의 폴리프로필렌은 점토 층 사이로 쉽게 침투하여 층간 거리를 58 $\AA$ 이상으로 증가시키지만, 첨가된 점토는 60~80 nm 두께의 응집체로 나노복합체 내에 분산상을 이룬다. 이와 달리 높은 분자량의 폴리프로필렌 기반 나노복합체에서는 점토는 27 $\AA$로 낮은 박리 정도를 보이며, 전반적으로 고른 점토 분산상을 형성한다. 분자 량 및 용융혼합공정의 차이에 따른 폴리프로필렌/점토 나노복합체의 미세 모폴로지 차이로 기계적 물성 및 결정 화거동이 관찰되었으며, 분자량 410(kg/mol)인 폴리프로필렌은 개질된 점토를 1~3 wt% 첨가함으로써 순수 폴 리프로필렌의 연성특성을 유지하면서 향상된 인장강도와 탄성률을 보였다.
