In this study, we have examined the exfoliation behavior of layered clay during in-situ polymeriztion with styrene by using real-time XRD analysis. The 4C1 beam line at the Pohang Accelerator Laboratory (PAL) was used for this study. Different exfoliation behaviors have been shown to depend on the cation exchange capacity (CEC) of clay and the chemical structure of organic modifiers. For 10A-MMT and 15A-MMT having high CEC, no peak shifts were observed on real-time XRD analysis during polymerization. However, 2θ for 25A-MMT and VDAC-MMT, each having low CEC's as well as aromatic benzene moieties and vinyl groups, respectively, decreased as polymerization time increased.

본 연구에서는 폴리스티렌/점토 나노복합재료를 스티렌 단량체를 이용한 in-situ 중합법으로 제조하면서, 여러가지 유기화제로 처리한 점토들의 박리거동을 실시간 XRD 분석을 통해 확인하였다. 실시간 XRD 실험은 포항 가속기 연구소의 4CI 빔라인에서 수행되었다. 사용된 점토의 양이온 교환능과 유기화제의 구조에 의해서 서로 다른 박리거동을 보여주었다. 양이온교환능이 높은 10A-MMT와 15A-MMT의 경우, 스티렌 단량체의 중합과정중 점토의 특성피크 위치는 변화가 없었다. 하지만, 양이온교환능이 상대적으로 낮고 벤질그룹 혹은 비닐그룹을 포함하고 있는 점토들(25A-MMT와 VDAC-MMT)의 경우, 중합초기 점토의 특성피크가 중합시간이 증가함에 따라 점진적으로 저각도쪽으로 움직이며 점토층간 박리현상이 진행되는 것을 확인하였다.

Keywords: nanocomposite; polystyrene; real-time XRD; exfoliation; in-situ polymerization