Applied Chemistry for Engineering (공업화학)

The Korean Society of Industrial and Engineering Chemistry (한국공업화학회)
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Fluoro-illite/polypropylene Composite Fiber Formation and Their Thermal and Mechanical Properties

불소화 일라이트/폴리프로필렌 복합섬유 형성 및 열 및 기계적 특성

  • Jeong, Euigyung (Department of Fine Chemical Engineering and Applied Chemistry, BK21-E2M, Chungnam National University) ;
  • Lee, Young-Seak (Department of Fine Chemical Engineering and Applied Chemistry, BK21-E2M, Chungnam National University)
  • 정의경 (충남대학교 정밀응용화학과) ;
  • 이영석 (충남대학교 정밀응용화학과)
  • Received : 2011.04.14
  • Accepted : 2011.05.17
  • Published : 2011.10.10
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Abstract

This study investigated illite/polypropylene (PP) composite filament formation via melt-spinning and evaluated their physical properties to prepare functional fibers using natural materials. When composite filaments were formed, the composite filaments exhibited smaller fiber diameters compared to that of neat PP filament because of the lubricant effect of illite induced by its layered structure. Moreover, fluorination effect increased interfacial affinity and dispersion in the polymer, resulting in smaller diameter of fluorinated illite/PP composite filament, which was 2/3 of the neat PP filament diameter. Addition of raw and fluorinated illite improved thermal stability of illite/PP composite filament. Raw illite/PP composite filament cannot be used for a practical application, because it broke during drawing process, whereas the fluorinated illite/PP composite filament can be used for a practical application, because it exhibited similar tensile strength of the neat PP filament and 50% increased modulus. Even with improved illite/PP interfacial affinity and illite dispersion in the polymer, illite/PP composite filament formed microcomposite, because non-expandable illite had strongly bound layers, resulting in only a little illite exfoliation and PP intercalation into illite.

본 연구에서는 천연물을 이용한 기능성 섬유를 제조하기 위하여 미처리 및 불소화 일라이트를 첨가하여 일라이트/PP 복합섬유를 용융방사로 제조하고 그 물리적 특성을 고찰하였다. 복합필라멘트 형성 시 층상구조를 가지는 일라이트의 윤활특성으로 순수 PP 필라멘트에 비해 복합필라멘트의 직경이 감소하는 현상이 나타났으며, 불소화의 효과로 인한 계면 친화성 향상 및 분산성 향상으로 불소화 일라이트/PP 복합필라멘트의 직경이 순수 PP 필라멘트의 2/3 정도로 감소하였다. 미처리 및 불소화 일라이트 모두 일라이트/PP 복합필라멘트의 열안정성을 향상시키는 효과가 있는 것으로 확인되었다. 또한, 미처리 일라이트/PP 복합필라멘트는 연신 공정을 거칠 때 절사가 발생하여, 복합섬유로서 활용될 수 없었으나, 불소화 일라이트/PP 복합필라멘트는 연신 후 순수 PP 필라멘트와 비슷한 인장강도를 가지고, 50% 정도 증가한 탄성률을 가지는 것으로 보아 복합섬유로서 사용될 수 있음을 확인할 수 있었다. 일라이트/PP 복합필라멘트를 형성 시, 불소화를 통하여 일라이트/PP간의 계면 친화성이 향상되고 고분자 내 분산성은 향상이 되었으나, 층간 결합력이 강한 비팽윤성 일라이트 고유의 성질로 인하여 일라이트의 박리나 PP의 일라이트 내 층간삽입이 충분히 발생하지 않은 것으로 보아 나노복합체가 아닌 마이크로 복합체를 형성하는 것으로 여겨진다.

Keywords

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