Park, Hye-Mi;Kim, Tae-Woo;Hwang, Seong-Ju;Choy, Jin-Ho
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제27권9호
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pp.1323-1328
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2006
Mesoporous nickel intercalated aluminosilicate nanohybrid has been synthesized through a recombination reaction between the colloidal suspension of exfoliated montmorillonite nanosheets and aqueous nickel acetate solution. According to powder X-ray diffraction and field emission-scanning electron microscopic analyses, the intercalation of nickel species expands significantly the basal spacing of the host montmorillonite clay and the crystallites of the intercalation compound are assembled to form a house-of-card structure. $N_2$ adsorption-desorption isotherm measurements with BJH pore analyses clearly demonstrated that the porosity of the intercalate originates mainly from mesopores (diameter $\sim50\;\AA$) formed by the house-of-card type stacking of clay crystallites. From FT-IR and X-ray absorption spectroscopic analyses, it becomes certain that intercalated nickel ion is stabilized in an isolated $NiO_6$ octahedral unit. The present mesoporous intercalation compound is expected to be applicable as efficient catalysts or absorbents.
A chromia-pillared clay has been prepared by ion exchange type intercalation reaction between the sodium ion in montmorillonite and the trimeric chromium oxyformate (TCF) ion, and by subsequent heat-treatment. The structural and thermal properties have been systematically studied by thermal analysis, powder XRD, IR spec-troscopy, and XAS. The gallery height of~6.8 $\AA$ upon intercalation of the TCF ion suggests that the $Cr_3O$ plane is parallel to the aluminosilicate layers. Even though the basal spacing of TCF intercalated clay decreases slightly upon heating, the layer structure was retained up to $550^{\circ}C$ as confirmed by XRD and TG/DTA. Ac-cording to the EXAFS spectroscopic analysis, it is identified that the (Cr-Cr) distance of 3.28 $\AA$ between vertex-linked CrO6 octahedra in TCF splits into 2.64 $\AA$, 2.98 $\AA$, and 3.77 $\AA$ due to the face-, edge-, and corner-shared CrO6 octahedra after heating at $400^{\circ}C$, implying that a nano-sized chromium oxide phase was stabilized within the interlayer space of clay.
본 연구에서는 마그네슘 이온 및 (3-aminopropyl)triethoxysilane (APTES)으로 표면에 amine group이 부착된 아미노클레이를 합성(AC)함과 동시에 천연 화합물인 프로폴리스 및 황련 추출물을 클레이 시트 사이에 삽입한 클레이를 합성(PIAC, CIAC)하였다. 주사전자현미경, 입도 분석법, FT-IR, TGA 및 XRD를 통해 클레이의 합성 및 천연 화합물의 삽입을 확인하였고, 특히 XRD data에서 천연 화합물의 삽입에 따른 층간거리(d-space)를 분석함으로써 명확하게 그 특성을 결정하였다. 또한 천연 화합물이 삽입된 클레이인 PIAC 및 CIAC의 경우 삽입되지 않은 아미노클레이(AC)에 비해 항균성이 향상된 것을 최소저해농도(MIC) 분석을 통해 확인하였다.
고분자/층상실리케이트 나노복합체(polymer/layeres silicate nanocomposite, PLSNs) 필름은 보통 내부층을 나트륨과 같은 양이온을 이용한 이온교환을 통해 유기화된 clay로 만든 재료의 새로운 형태이다. 이것은 중합법, 용액법, 그리고 용융법과 같은 다양한 방법으로 제조할 수 있으며, 열경화성, 열가소성이나 탄성고분자와 같은 넓은 범위의 고분자를 기질로 사용할 수 있다. PLSNs 필름은 고분자 사슬이 일정한 간격으로 쌓여있는 실리케이트에 삽입하여 간격을 넓히는 삽입형과 각각의 실리케이트 층이 고분자 기질에 불균일하게 분산되어 형성하는 박리형 두 가지 형태의 구조를 얻을 수 있다. 이러한 새로운 분야의 재료는 보통 5 wt$\%$ 이하의 소량의 clay 함유만으로도 향상된 기계적, 열적 특성을 얻을 수 있다. 그리고 clay의 함유량이 증가할수록 기체 투과경로인 tortuosity가 증가하여 기체 투과도가 감소한다.
일반적으로 탄성체는 특히 고무는 단일성분으로 충분한 물성과 gas barrier성을 나타내지 못하고, 카본블랙과 실리카 등 보강제를 첨가하여 사용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 기체 투과성을 낮추기 위해 층상구조를 갖는 점토광물의 일종인 유기실리케이트와 NBR, Ionomer, SEBS (Styrene Ethylene Butadien styrene Copolymer)의 유기탄성체를 이용하여 유기탄성체-clay 나노복합재료 막을 용융법으로 제조하였다. 유기탄성체-clay 나노복합재료 막의 기체 투과 특성은 가압 기체투과장치를 이용하여 실온에서 일정 압력을 유지하며 이산화탄소($CO_2$), 산소($O_2$), 질소($N_2$)가스의 기체투과도를 측정하였다. 유기탄성체-clay 나노복합재료 막은 clay자체의 도입과 층간거리의 확대로 기체분자의 tortuosity를 증가시켜서 기체투과도를 저하시키는 것을 확인하였다.
Layered silicate was synthesized at hydrothermal condition from silica adding to various materials. Nano-clay was synthesized by intercaltion of various amine compounds into synthetic layered silicate. The products were analysed by XRD, SEM, and FT-IR in order to examine the condition of synthesis and intercalation. From the results, it was confirmed that kaolinite was synthesized from precipitated silica and gibbsite at $220^{\circ}C$ during 10 days, and hetorite was synthesized from silica sol at $100^{\circ}C$ during 48 h. Na-Magadiite was synthesized from silica gel at $150^{\circ}C$ during 72 h, and Na-kenyaite was synthesized from silica gel at $160^{\circ}C$ during 84 h. Nano-clay was prepared using synthetic layered silicate intercalated with various amine compounds. Kenyaite was easily intercalated by various organic compounds, and has the highest basal-spacing value among other layered silicates. Basal-spacing was changed according to the length of alkyl chain of amine comopounds. Polymer can be easily intercalated by dispersion with large space of interlayer. Finally, epoxy/nano-clay nanocomposite can be easily prepared.
알킬암모늄 브로마이드로부터 몬모릴로나이트 ($Na^{+}$-MMT)를 개질하여 2종류의 polyamic acid (BPDA-PPD, BTDA-ODA/MPD)를 삽입 후, 열이미드화 반응으로부터 폴리이미드/clay 나노복합재료를 제조하였다. 제조된 나노복합재료를 XRD로 관찰한 결과, 층간에 유기물질로 치환 되어 있는 MMT에 polyamic acid를 삽입하였을 경우 치환되어 있는 알킬 암모늄 양이온의 사슬 길이에 따라 MMT의 실리케이트의 층간거리가 증가하였다. 그리고 polyamic acid (PAA)가 삽입된 MMT를 승온하여 폴리이미드 복합재료를 제조한 결과 알킬 암모늄 양이온의 사슬길이와 PAA 종류에 상관없이 실리케이트의 층간 간격이 약 13.2 $\AA$이었으며, XRD와 TEM을 통하여 폴리이미드 매트릭스 내에 몬모릴로나이트의 실리케이트층이 규칙적으로 분산되어 있는 삽입형 (intercalated ) 나노복합재료임을 확인하였다. 그리고 복합재료의 열안정성을 TGA로 관찰 결과 폴리이미드 복합재료는 순수한 폴리이미드보다 열안정성이 약간 향상됨을 확인하였다. 그리고 동적 기계적 특성을 조사한 결과 나노복합재료가 폴리이미드보다 1.2~l.8배 저장탄성율이 증가됨을 확인하였다.
고분자-점토 나노복합재는 적은 양의 점토 함유만으로도 물리적, 기계적 특성 등의 물성 증대 효과를 기대할 수 있다 고분자-점토 나노복합재의 일반적인 제조방법으로는 층간 삽입법과 직접 중합법으로 나눌 수 있다. 본 연구에서는 디알릴테레프탈레이트와 1,3-부탄디올을 단량체조 하여 알릴 에스터 예비 중합체를 합성하고, 점토를 이용하여 층간 삽입법과 직접 중합법으로 나노복합재를 제조하여 점토의 함량, 경화조건, 점토의 혼합 방법에 따른 특성을 분석하였다. 실리케이트 층간 거리는, 30B-점토를 이용하여 직접 중합법으로 제조하였을 때, 40$\AA$ 이상으로 가장 넓게 나타났다. 이는 유기화제의 작용기 (-OH)와 단량체가 실리케이트의 층 사이에서 에스터 교환 반응을 일으켜, 층간 거리가 증가하였기 때문이다. 또한 기계적 특성과 열적 특성 확인으로 점토의 분산 정도가 복합재의 물성 향상의 중요한 인자임을 확인할 수 있었다.
This paper presents a study on the dispersion effect of the X-Ray diffraction, glass transition and DMA properties of organic modifier clay/epoxy nanocomposites produced in a homogenizer. Several experiments were conducted including different types of dispersion condition with varying processing conditions such as homogenizer rotor speed and applied time of homogenizer. The effects of these variables on the dispersion properties of nanocomposites were then studied. In order to fully understand the experimental results, a X-ray diffraction, DSC and DMA were used to investigate the effect of above mentioned variables on microstructure and intercalation/exfoliation of organic modifier clay/epoxy nanocomposites. The results from this work could be used to determine the best processing condition to obtain appropriate levels of d-spacing, glasss transition temperature and storage modulus in organic modifier clay/epoxy nanocomposites.
Characteristics of Ham Pyong clay and clay-organic complexes were investigated by means of geological exploration, chemical analysis, X-ray diffraction, differential thermal analysis, electron microscopy, thermal mechanical analysis, cation exchange capacity and viscosity measurement. The results are as follows; 1) This caly is a transported clay which has black and white colors, and the amounts of deposit are estimated about 1, 600, 000M/T. 2) The major mineral phases identified by X-ray diffraction are kaolinite, sericite and halloysite and the minor phases are quartz and feldspar, these mineral phases can be seperated very easily by the elutriation method. 3) It was supposed that the black colored clay involved a certain clay-organic complexs by the mechanism of intercalation as well as surface absorption. 4) The clay-organic complexes in clay seemed to improve dispersity, to increase the fluidity of clay-water slips, to decrease the firing shrinkage and to promote the thermo-chemical reaction at temperature range up to 50$0^{\circ}C$, but not to effect on the resulted firing color.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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