The structural analysis, thermal and mechanical properties, and morphology of outdoor silicone rubber-modified epoxy/clay nanocomposites with various nanoclays were investigated using XRD, TEM, TGA, DMA, UTM, impact tester, and SEM. Nanocomposites were prepared by reacting cycloaliphatic epoxy resin with silicone rubber containing an amine group and an anhydrous curing agent, and then mixing them with nanoclay. All properties increased when a small amount of nanoclay was added to the epoxy resin. The results of structural analysis showed that the nanocomposite using 20A (hereafter C20A) had the best exfoliation state, and the ash content and thermal stability (IPDT) in TGA were excellent in the order of C30B > C20A. In dynamic mechanical analysis (DMA), the storage modulus (E') was the highest for C20A @ C10A below Tg. The flexural strength and elastic modulus were the highest for C30B, whereas the flexural elongation at break and impact strength were the highest for C20A. There was no significant difference in mechanical and thermal properties according to the type of nanoclay, but among them, C20A showed excellent balance in heat resistance, mechanical flexibility, and impact strength. The morphology observation results showed that a rough surface was created when the nanocomposite was fractured, which absorbed the impact energy. Therefore, it is thought that by adding a small amount of 20A nanoclay to an outdoor silicone rubber-modified alicyclic epoxy resin, an epoxy composite with excellent weather resistance as well as improved thermal and mechanical properties can be manufactured.

여러 가지 나노클레이에 대해 옥외용 실리콘 고무 개질 에폭시/클레이 나노복합체의 구조분석, 열적, 기계적 물성 및 모폴로지를 XRD, TEM, TGA, DMA, UTM, impact tester, SEM을 이용하여 조사하였다. 지환형 에폭시 수지에 아민기를 포함하는 실리콘 고무, 무수 경화제를 반응시키고 나노클레이를 혼합시켜 나노복합체를 제조하였다. 에폭시 수지에 나노클레이를 소량 첨가하였을 때 모든 물성이 증가하였다. 구조분석결과 20A를 사용한 나노복합체 (이하 C20A)의 박리상태가 가장 좋았으며 TGA에서 회분량과 열안정성(IPDT)은 C30B > C20A 순으로 우수하였다. 동력학적분석(DMA)에서는 저장탄성율(E')은 T_g 이하에서는 C20A @ C10A가 제일 컸다. 굴곡강도와 탄성율은 C30B가 가장 높은 반면에 굴곡파단신율과 충격강도는 C20A가 가장 높았다. 나노클레이 종류에 따른 기계적, 열적 물성의 큰 차이는 없었으나 그 중 C20A가 내열성, 기계적 유연성, 충격강도 등이 균형있게 우수하였다. 모폴로지를 관찰한 결과 나노복합체가 파단될때 거친 표면을 생성하여 충격 에너지를 흡수하였다고 판단되었다. 이에 옥외용 실리콘 고무 개질 지환형 에폭시수지에 20A 나노클레이를 소량 첨가함으로써 우수한 내후성은 물론 개선된 열적, 기계적 특성을 갖는 에폭시 복합체를 제조할 수 있으리라 사료된다.

Keywords: silicone rubber, epoxy nanocomposite, nanoclay, weatherable, improved mechanical properties.