Influence of Organic Modifier on Thermal and Mechanical Properties of Layered Double Hydroxide-Polymer Nanocomposites

Abstract

Layered double hydroxide-polymer nanocomposites have been prepared via solution blending method. In order to change the hydrophilic surface of layered double hydroxide (LDH) to be hydrophobic for improving the compatibility with hydrophobic polymer such as polypropylene (PP）and ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), we modified layered double hydroxide by incorporating anionic surfactants such as (dodecylsufate (DS), dodecylbenzene sulfonate (DBS), lauric acid (LA), palmitic acid (PA), stearate (SA), lauryl phosphate (LP)) with electrostatic interaction. The structure of nanohybrids have been characterized by powder X-ray diffraction (PXRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), Scanning electron microscope (SEM) and Thermogravimetric analysis (TGA). The organo-LDHs are well stabilized in the interlayer of LDH from the XRD and FT-IR analyses. SEM images present plate-like morphology of LDH particles. In addition, the content and thermal behavior of organics in the interlayer of LDH are determined by TG analysis. For LDH-polymer nanocomposties, XRD and TEM results show that organo-LDHs are well dispersed in polymer matrix. According to thermogravimetic analysis, it is found that the thermal stability of nanocomposites is different extent improved after blending with various kinds of organo-LDHs. From the tensile test study, it is proven that LDH is potential nanofiller for enhancing mechanical strength of polymer.;고분자/층상형수산화물(LDH) 나노복합체는 용액혼합법으로 합성한다. Compatibility 향상을 위해 폴리프로필렌 (PP)와 에틸렌초산비닐 (EVA) 같은 소수성 고분자로 LDH의 친수성 표면을 소수성 표면으로 바꾸었다. 고분자/층상형수산화물 (LDH) 나노복합체는 다양한 계면활성제 (dodecylsufate (DS), dodecylbenzene sulfonate (DBS), lauric acid (LA), palmitic acid (PA), stearic acid (SA), lauryl phosphate (LP))와 LDH를 공동 침전 방법으로 합성한다. 명확하게 말하자면 고분자/층상형수산화물 복합체는 고분자 화합물의 내열성, 항장력 및 탄성률 강화를 목표로 할 뿐만 아니라 고분자와LDH사이의 호환성을 증가시키고 LDH의 층간층거리를 확대하기 위해서 이용되었다. 뿐만 아니라 합성된 고분자/층상형수산화물과 폴리프로필렌（PP）, 에틸렌초산비닐 (EVA)과 용액혼합법으로 혼합된다. 합성된 나노 하이브리드의 구조는 powder X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), Scanning electron microscope (SEM) and Thermogravimetric analysis (TGA)을 이용하여 분석하였다. XRD 와 FT-IR패턴을 통하여 다양한 계면활성제가 LDH층 사이에 안정화되어 있음을 확인하였다. SEM image를 통해 LDH가 판상모양을 하고 있는 것을 보여준다. 게다가 열분석을 통해 유기물의 함량 및 thermal behavior를 확인하였다. 게다가 분산된 정도를 고분자/층상형수산화물 복합체의 XRD와 TEM분석으로 확인했다. 열분석을 통해 고분자/층상형수산화물 나노하이브리드의 양에 따라 열적안정성의 차이가 나는 것을 확인했다. 그리고 인장력 실험을 통해 고분자의 기계적강도를 높이는 것을 확인하였다. 모든 결과를 통해 고분자/층상형수산화물 복합체는 nanofiller로서 잠재력있는 재료로 증명되었다.