We described a polymer grafting technique for surface treatment of illite clay minerals and examined the dispersion-improving behavior of surface-treated illite in organic solvents. For polymer grafting on illite surfaces, illite was first treated with silane agents to provide primary amine groups on its surfaces and was subsequently reacted with polyethylene-graft-maleic anhydride for PE grafting on illite surfaces. PE-grafted illite was characterized using Fourier transform near-infrared spectroscopy, solid-state nuclear magnetic resonance spectroscopy, powder X-ray diffraction, and thermogravimetric analysis. Dispersion behaviors of PE-grafted illite were examined in distilled water and xylene. PE-grafted illite formed precipitates in distilled water, whereas native hydrophilic illite exhibited good dispersion stability. In contrast, in xylene, PE-grafted illite exhibited excellent dispersion behavior, but native illite was precipitated. The excellent dispersion behavior of PE-grated illite in xylene was also confirmed by monitoring scattered light intensities, which were estimated by dynamic light scattering analyses.

본 연구에서는 일라이트(illite) 점토광물의 표면을 고분자 그래프팅으로 개질하는 기술 및 표면개질된 일라이트의 유기용매상 분산거동 증진에 대한 연구를 진행하였다. 일라이트 표면개질을 위한 첫 단계로, 실란화 기술을 이용해 일라이트 표면에 일차 아민기를 도입하였고, 연속적으로 무수말레산(maleic anhydride, MAH)이 그래프트 공중합된 폴리에틸렌(polyethylene, PE)과의 표면반응을 통해 PE가 표면 그래프팅된 일라이트를 제조하였다. PE의 일라이트 표면 그래프팅은 적외선분광법, 고체핵자기공명분광법, 분말 X선 회절기법 및 열중량분석법을 사용하여 확인하였다. PE로 표면개질된 일라이트의 용액상 분산거동은 증류수 및 xylene에서 평가하였다. 수상에서 일라이트 원재료는 우수한 분산특성을 보였으나, PE로 표면개질된 일라이트는 침전거동을 보였다. 이 현상은 일라이트 표면 소수성 PE의 그래프팅에 기인한 것으로 사료된다. 반면, xylene에 분산 시 일라이트 원재료는 낮은 분산특성을 보이는 것에 반해, PE로 표면개질된 일라이트는 xylene에 용해가 가능한 표면 PE의 존재로 인해 우수한 분산특성을 보였다. 이러한 우수한 유기용매상 분산특성은 동적광산란을 이용한 용매상 산란강도 실험을 통해 추가로 입증할 수 있었다.

Keywords: illite, surface modification, polyethylene, dispersion