나노 복합재 부식방지 코팅제 Nano Particles, Huge Effects 이 영철 한국생산기술연구원

나노 복합재의 차단성

Montmorillonite(MMT)의 전자현미경 사진 자연에 존재하는 층상 점토 중 한가지

Layered Silicates Structure with Alkylammonium Surfactants MMT와 유기화된 MMT의 구조 Exchangeable cation (Na+ or Li+) 1.00 0.66 0.34 1.76 1.10 N+ Layered Silicates Structure Al, Fe, Mg, Li O (Unit: nm) with Alkylammonium Surfactants

Intercalation(층간투입)의 mechanism Intermolecular interactions Silicate layer Polymer Intercalant • Structures of Intercalant • Packing Density of Intercalant • Mixing Conditions ( Temp., Time, ….)

Intercalation 과 Exfoliation Monomer or Polymer Layered clay

Epoxy 수지(코팅제, 페인트 원료) Diglycidyl Ether of Bisphenol A(DGEBA) 1,3-Phenylenediamine(PDA) 4,4’-Methylenedianiline(MDA) 4,4’-Diaminodiphenyl sulfone(DDS)

점토(MMT)의 Aspect Ratio ///////////////////////////////// ~ 0.1nm 원자 단분자 (에폭시, 경화제등 케미칼) ~ 1nm 50,000 nm 고분자 (플라스틱) ~ 10nm 0.7nm ///////////////////////////////// 0.3nm /////////////////////////////////

점토(MMT)와 화학물질의 크기 50 Km 1 m

Montmorillonite(MMT) * Silica tetrahedral and alumina octahedral sheet * Diameter : 10,000 – 50,000 nm * Thickness : 200 nm ( ~ 200 layers)

MMT의 분산 20 nm DGEBA-DDS-C18 clay (x 300K)

X-ray Diffraction Patterns 경화반응진행에 따른 실시간 X-ray Diffraction Patterns SAXD Patterns (PAL Source) of DGEBA-PDA-C18 clay (5phr) at Isothermal 75 ℃ Relative Intensity 2 θ

Clay(5phr) 분산확인을 위한 TEM-Mapping TEM : Transmission Electron Microscopy

Clay(MMT) 함량에 따른 강판 내식성 Clay 함량이 4.5% 일때 제일 높은 내식성을 보임 Clay (X) Clay 함량 변화 288hr 624hr 792hr이상 720hr Blank 2.5phr 4.5phr 6.5phr < 생기원, 42℃> POSCO Epoxy PU 멜라민 경화제 Ⅱ DDS Clay (X) Clay 함량변화 216hr 408hr Blank 2.5phr 4.5phr 6.5phr < 광양> Clay 함량이 4.5% 일때 제일 높은 내식성을 보임

강판 코팅제의 산소투과도

나노복합재 방열성 코팅제 Carbon Black(CB) 금속 powder Clay(SCP. Cloisite 30B) 방열성이 우수한 나노복합재형 코팅제 개발 Binder 금속 powder (Ave. 3um) 평가항목 Clay 분산 정도(XRD) 내식성(SST) 전도성 가공성 방열성 내지문성 층상구조의 Clay

금속 Powder 분산 확인을 위한 SEM-Mapping Mapping of metal powder 3 Coated steel Mapping of metal powder 3 SEM : Scanning Electron Microscopy

초음파에 의한 Clay 직경 감소 Ultrasonic generator <Cloisite 30B 분말, Ave. : 6.42um> High pressure High Temperature <고방청 수지/30B(5phr) : 초음파 10분, Ave. : 2.12um >

나노복합재 방열성 코팅제 생산공정 경화 냉각 Resin coating <코팅액> <코팅액> 방열성 복합코팅된 강판 강판

전도성 및 차단성이 우수한 나노복합재 코팅제 - 전자기기의 고성능화 및 소형화로 정전기, 전자기파, 발열에 의한 수명 단축 및 오작동 발생 증가 전자기기의 전자파 차폐, 정전기 분산 및 금속의 부식방지를 동시에 수행할 수 있는 고기능성 코팅제 개발 필요성 증가 우주 항공산업등 첨단분야에서 전도성-차단성 코팅제의 필요성 증가

Resistance Spectrum for Methods of Making Plastics Conductive Surface Resistance (ohms/sq) 1 Description Method 1012-1014 Insulating Migrating antistatics, polymers 104-1010 Dissipative ICPs, IDPs 102-104 Conductive Carbon black-based compounds 101-10-6 Highly conductive EMI compounds, metals 1measure of surface resistivity (ohms/square). Source : BCC Research(March, 2008)

Carbon-Nanotubes                                                                 Fig. 2. Structure of carbon-nanotube

MWNT 함량에 따른 표면전기저항 (강판 코팅제)

SEM of Carbon-Nanotube in Matrix No MWNT MWNT content : 1 vol% MWNT contents : 3 vol% MWNT contents : 5 vol% MWNT contents : 7 vol% MWNT contents : 10 vol% MWNT contents : 15 vol%

Clay/Plastic 나노복합재  Toyota Central R&D Lab Inc.(日): Automobile Timing-belt Cover(Clay/Nylon)  Ube Ind.(日): Food Packaging (with Nylon and Polyester) Montel North America & General Motors(美): Automobile Door and Rear Panel Ford Motors(美): Interior and Exterior Automobile Applications (Clay/PP) ICI Polyester(英): Clear Barrier Film (with Polyester) Industrial Technology Research Institute(Taiwan): Gas Barrier Materials Electrical or Electronic parts, Airplane interior, Fuel Tanks