Reinforced open cell microstructured foams were prepared by the polymerization of high internal phase emulsions incorporating inorganic thickeners. Organoclays were used as oil phase thickener, and sodium montmorillonite was used as aqueous phase thickener. Rheological properties of emulsions increased as oil phase thickener concentration and agitation speed increased, due to the reduced drop size reflecting both competition between continuous and dispersed phase viscosities and increase of shear force. Drop size variation with thickener concentration could be explained by a dimensional analysis between capillary number and viscosity ratio. Upon the foams polymerized by the emulsions, compression properties, such as crush strength and Young's modulus were measured and compared. Among the microcellular foams, the foam incorporated with an organoclay having reactive group showed outstanding properties. It is speculated that the exfoliated silicate layers inside polystyrene matrix, resulting in nanocomposite foam, are the main reason why this foam has enhanced properties.

무기 점도증진제를 도입한 고내상 에멀션 중합법에 의해 고강도의 열린 기공을 갖는 미세구조 발포체를 제조하였다. 오일상 점도증진제로 유기화 점토를 사용하였고 수용상 점도증진제로는 무처리된 친수성 점토인 천연 몬모릴로나이트를 사용하였다. 고내상 에멀션의 유변물성은 오일상 점도증진제의 농도와 교반속도가 증가할수록 증가하였는데 이는 연속상 점도와 분산상 점도간의 경쟁과 전단력의 증가를 반영하여 액적의 크기를 감소시켰기 때문이었다. 점도증진제 농도에 따른 액적의 크기 변화는 캐필러리 수와 점도비 사이의 무차원 해석으로 설명할 수 있었다. 고내상 에멀션을 중합하여 제조한 발포체를 대상으로 파괴 강도 및 압축 탄성률로 표현되는 압축 물성을 측정하여 비교하였다. 본 연구에서 제조한 미세기공 발포체 중에서 반응성 작용기를 지닌 유기화 점토를 도입한 발포체의 경우 우수한 압축 물성을 보여 주었다. 이는 유기화 점토가 폴리스티렌 매트릭스 내에 박리된 형태로 존재하여 나노복합 발포체를 이루기 때문으로 사료된다.

Keywords: foam; high internal phase emulsion; organoclay; nanocomposite; open cell