PA66/GF소재의 가공, 계면결합 및 물성증가에 아연이온이 미치는 영향

김광제(Kwang-Jea Kim) 한국고분자학회 2021 폴리머 Vol.45 No.1

유리섬유가 첨가된 폴리아미드66의 가공과 소재 간의 계면접착력에 아연이온이 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 아연이온이 첨가됨에 따라 폴리아미드66의 유리섬유와의 계면접착력이 증가함을 전자주사현미경으로 확인하였으며, 이에 따른 기계적 물성들(인장강도, 인장탄성률, 굴곡강도 및 충격강도)이 증가함을 관찰하였다. 아연이온의 첨가 양이 낮을 경우에는 물성의 증가는 현저하지 않았으나 농도가 증가하면서 물성의 최대값을 관찰하였다. 아연이온이 폴리아미드와 유리섬유와의 계면접착력의 증가에 미치는 기전에 대하여 고찰하였다. The processing and the effects of zinc ion on interfacial adhesion between PA66 and glass fiber were investigated. Addition of the zinc ion increased the interfacial adhesion between two materials and this was observed by using a scanning electron microscope (SEM), and also increased mechanical properties (e.g. tensile strength, tensile modulus, flexural strength, and impact strength) of the composite. At low zinc ion concentration, the effect was not significant; however, as the concentration increases it showed a maximum tensile strength. The improvement mechanism of interfacial adhesion properties between polyamide and glass fibber by zinc ion was reviewed.

양기능성실란(TESPD)이 실리카함유 복합소재에 미치는 영향

김광제 ( Kwang Jea Kim ) 한국고무학회 2009 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.44 No.2

양기능성실란(TESPD)이 실리카가 함유된 NR복합소재에 첨가되었을시 그에따른 가교특성, 가공정도, 물리적 특성들에 미치는 영향을 조사하였다. TESPD를 첨가한 NR복합소재는 TESPD가 실리카표면과 고무의표면을 화학적으로 결합하여 3차원적인 구조를 형성함으로해서 가교도가 증가하였고, 이에따라 기계적강도가 증가하였다. 이 복합소재는 또한 TESPD를 첨가하지 않은 소재와 비교했을시 가공성이 증가하는것을 보여주었다. Organo bifunctional silane (TESPD) is added into silica containing NR and its effects are investigated with respect to the vulcanization properties, the processability, and the physical properties. The addition of the TESPD into silica filled NR compound increases the degree of crosslinking by formation of a strong 3-dimensional network structure with silica surface via coupling reaction, which results in an improved mechanical property. It also improves the processabilities compared to the Control compound.

1 - 나프톨 술폰산 이성체의 합성 및 혼합물의 분석에 관한 연구

손주환,김광제,이승렬 ( Joo Hwan Sohn,Kwang Jea Kim,Seung Yeell Lee ) 한국유화학회 1989 한국응용과학기술학회지 Vol.6 No.2

1-naphthol-2-sulfonic acid and 1-naphthol-4-sulfonic scid were synthesized under the dissolution of 1-naphthol in 2-nitrotoluene with stirring 98.08-90% sulfuric acid at 5-95℃ for 1-5 hours. As the reaction temperatures and the reaction time were raised, the yield of 2-sulfonate was decreased, while that of 4-sulfonate was increased. But we could not observe the tendency to the various reaction concentrations of sulfuric acids. The mixtures of two isomeric 1-naphtholulfonic acids in excess concentrated sulfuric acids was quantitatively determinded by using multlcomponent spectrophotomeric analysis method on the basis of the ultraviolet absorption peak of the sulfonic acids. The standard deviation in this method was ±2.6, and the above method seem to be rapid and accurate.

Concentration Effects on Improved Mechanical Properties of Chopped Kenaf Fiber Filled Polypropylene Composite

오정석,이성훈,김광제,Oh, Jeong-Seok,Lee, Seong-Hoon,Kim, Kwang-Jea The Rubber Society of Korea 2011 엘라스토머 및 콤포지트 Vol. No.

The effects of chopped kenaf fiber concentration on mechanical property of polypropylene (PP) composite are investigated. The addition of kenaf increased the tensile strength, flexural modulus, impact strength, specific gravity, and HDT, while decreased the elongation%, flexural strength, and melt flow index. The increase of mechanical properties is due to increased surface area contacting between fiber and polymer matrix and fiber-fiber interaction. Volatile extractives in the kenaf seemed to decrease the interfacial adhesion between kenaf surface and PP. 일정한 길이로 분쇄한 케냐프섬유를 일정한 비율로 PP수지에 복합화하여 섬유의 함량에 따른 기계적특성을 조사하였다. 케냐프 섬유의 함량이 증가할수록 인장강도, 굴곡탄성률, 충격강도, 비중, 열변형온도가 증가하는 경향을 나타내었으나 신장률, 굴곡강도, 용융유동지수는 감소하는 경향을 나타내었다. 기계적물성증가의 원인은 섬유와 PP간의 계면접촉면적의 증가와 섬유간의 연결간섭으로 고찰되었다. 케냐프섬유내에 존재하는 증발성추출물질이 PP와 의 계면접착에 있어서 감소에 영향을 미치는 것으로 고려된다.

수분 및 온도가 폴리아미드66/유리섬유 복합소재의 재결정화 및 물성변화에 미치는 영향

김성민(Sung Min Kim),김광제(Kwang-Jea Kim) 한국고분자학회 2015 폴리머 Vol.39 No.6

수분 및 온도가 폴리아미드66/유리섬유 복합소재의 재결정화 조건 및 물성에 미치는 영향을 관찰하였다. 시편을 수분에 노출 후 건조온도(23, 100, 150, 200 ℃)와 시간(0~7시간)을 변수로 기계적 물성변화를 측정하였다. 인장과 굴곡특성은 수분노출 후 감소하였지만 건조온도와 시간이 증가할수록 수분함량이 감소하면서 기계적 물성이 회복되는 것을 관찰하였다. 이는 소재가 수분을 흡수하였을 시, 수분이 소재 내에서 분자 사슬간의 결합력을 감소시켜서 첫째, 가소제 역할을 하여 분자 사슬의 유동성이 증가하고, 둘째, 아미드 사슬의 재결정화에 유리하게 작용하여 물성을 증가시킨 것으로 판단된다. 이에 대해 폴리아미드66/유리섬유 복합소재의 재결정화에 있어서 건조온도와 수분이 작용하는 메커니즘에 대하여 논의하였다. The mechanical properties of polyamide66(PA66)/GF composite were investigated with respect to moisture exposure, drying temperature (23, 100, 150, 200 ℃), and drying time (0~7 h). The tensile and flexural strength of the composite decreased after moisture exposure; however, they were recovered as the drying temperature and time increased, respectively. The sorption of moisture on amide chain reduced the interfacial interaction between amide chains, and then first, acted as a softening agent, which resulted in increased mobility of the amide chain, and second, helped recrystallization of amide chain, which resulted in increased mechanical property. We discussed the mechanism of recrystallization of PA66/GF composite with respect to drying temperature and moisture exposure.

실란 구조가 실리카 복합소재 내 구조발달 상호계숙(α_c)에 미치는 영향

김성민(Sung Min Kim),김광제(Kwang Jea Kim) 한국고분자학회 2014 폴리머 Vol.38 No.4

극성을 띠고있어 응집되는 성향이 카본블랙에 비해 강한 실리카의 분산도는 고무 복합소재의 물성을 좌우하는 중요한 요소이다. Wolff는 입자간 상호계수(a(F))를 도입하여 충전제간의 구조발달을 최초로 표현하였다. 하지만, 양기능성 실란의 도입에 따라 형성되는 3차원 구조발달을 표현할 수 없었다. 후에 이를 보완하기 위하여 Wolff의 표현은 복합소재 내 a(F)를 포함하는 구조발달 상호계수 a(C)로 확장되어 표현되었지만, 실험적으로 이 표현을 증명한 연구는 없었다. 이 논문은 구조발달 상호계수인 a(C)를 a(F)(실리카-실리카간 구조발달 상호계수), a(FP)(실리카-실란-고무간 구조발달 상호계수), a(P)(고무-고무간 구조발달 상호계수)로 고려하여 단기능성 및 양기능성 실란으로 처리된 실리카가 함유된 복합소재를 실험에 의해 최초로 표현하였다. 구조가 다른 실란들(PTES, OTES, TESPD, TESPT)을 이용하여 구조발달 상호계수 a(C)를 구성하는 a(F), a(FP), a(P)의 수치들 측정하고 계산하였다. TESPT가 첨가된 복합소제의 a(C)의 값은 1.64이며, 이를 구성하고 있는 a(F), a(FP), a(P)는 각각 0.99, 0.31, 0.34로 나타났다. Due to the polar characteristics of silica compared to carbon black, the degree of silica disperstion, which affects the mechanical properties of rubber compounds, is an important issue. Wolff first introduced the in-rubber strucutre of particles a(F) to express the structure development in the compoinds; however, with the introduction of bifunctional silanes, his theory could not explain the 3-dimensionanl network structure of the compounds. Later his theory was expanded to express the composite interaction parameter (in-rubber structure of the compound) (a(c)), which included Wolff`s filler-filler interaction parameter (a(F)), however, there was no reported experimental result proving the theory. This research first experimentally expressed the in-rubber structure of the compound a(c) (=a(F) + a(FP)(filler-silane-rubber inter-action parameter)+a(p)(rubber-rubber interaction parameter)) upon mono-and bifunctional silane treated silica filled nat-ural rubber (NR) compounds. Using different structure silanes, i.e. PTES, OTES, TESPD, and TESPT, the a(c) value of each compound was measured and calculated. The a(c) value of TESPT treated silica filled compound was 1.64, which cpmposed of a(F) (0.99). a(FP) (0.31), and a(P) (0.34).

실란농도가 실리카/천연고무 복합소재의 실리카 입자간 상호 관계 계수 (αF)에 미치는 영향의 비교

김성민 ( Sung Min Kim ),장미경 ( Mi Kyeong Jang ),최창용 ( Chang Yong Choi ),나재운 ( Jae Woon Nah ),김광제 ( Kwang Jea Kim ) 한국고무학회 2012 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.47 No.1

실리카가 충전된 천연고무 복합소재 내에서 실란 함량의 증가가 실리카간의 구조 발달 상수 (αF)에 미치는 영향을 비교하였다. 동일한 실리카양 (10, 20, 30, 40phr)에서 실란의 함량 (2, 4, 6, 8, 10, 12%)이 증가할수록 αF값이 증가하는 경향이 나타났다. 이는 실란내 존재하는 황이 가교에 참여하였기 때문인 것으로 판단된다. 또한 실란 함량이 같은 조건에서 실리카양이 증가할수록 αF값이 증가하였는데 이는 실리카 간 상호관계가 증가하였기 때문인 것으로 판단된다. The silica-silica interaction parameter (αF) of the silane treated silica filled natural rubber (NR) compound was investigated. As silane (TESPT) concentration increased from 2 to 12% (2, 4, 6, 8, 10, 12%), the αF value increased at the same silica concentration (10, 20, 30, and 40phr). It seemed the sulfur atoms in TESPT acted as a crosslinking agent in the compound. As silica concentration increased from 10 to 40phr, the αF value increased at the same silane concentration due to increased silica-silica interaction.

아연이온이 포함된 ZDBC 촉진제가 실리카로 충전된 천연고무 복합소재의 가황 및 물성에 미치는 영향

김성민(Sung Min Kim),김광제(Kwang Jea Kim) 한국고분자학회 2014 폴리머 Vol.38 No.3

아연이온이 포함된 thiuram 구조를 가진 zinc dibutyldithiocarbamate(ZDBC)와 아연이온을 포함하고 있지 않은 thiuram계 촉진제인 tetramethylthiuram disulfide(TMTD), dipentamethylenethiuramtetrasulfide(DPTT)를 실리카가 충전된 천연고무에 첨가하여 가황특성 및 기계적 물성(모듈러스, 인장강도, 신장률)에 미치는 영향을 비교 평가하였다. ZDBC는 가장빠른 반응개시시간(t10)과 높은 보강성(R.I.), 그리고 marching거동을 보였다. 메커니즘을 고찰하고 제시하였다. Zinc ion containing thiuram type accelerator zinc dibutyldithiocarbamate(ZDBC) was compared to other thiuramtype accelerators (tetramethylthiuram disulfide (TMTD) anddipentamethylenethiuram tetrasulfide (DPTT)) in silica fillednatural rubber (NR) compound upon vulcanization and mechanicalproperties (modulus, tensile strength, and elongation %). ZDBC added compound showed the fastest cure time (t10) andthe highest reinforcement index (R.I.) among them and showeda marching behavior. The mechanism was reviewed and a newmechanism was proposed.

Intermeshing Rotor의 구조가 SBR/BR 합성고무 복합소재의 실리카 분산에 미치는 영향의 비교

김성민(Sung Min Kim),김광제(Kwang Jea Kim) 한국고분자학회 2012 폴리머 Vol.36 No.5

실리카로 충전된 SBR(styrene butadiene rubber)/BR(butadiene rubber) 합성고무 복합소재에 대해서 가공기기 의 구조가 실리카 분산에 미치는 영향을 파악하기 위해 주사전자 현미경(SEM-scanning electron microscope)을 이용하여 컴파운드의 모폴로지를 관찰하였다. Internal mixer 내에서 intermeshing rotor와 tangential rotor에 의해 배합된 컴파운드를 비교한 결과, intermeshing rotor에 의해 가공되었을 경우 실리카 입자가 더 고르게 분산 및 분포되었음을 관찰하였다. Rotor의 geometry 차이에 의해 intermeshing rotor가 tangential rotor보다 더 큰 전단력(shear)을 컴파운드에 전달하여 실리카 입자를 효과적으로 분산 및 분배시킨 것으로 판단된다. The effects of mixing geometry (intermeshing vs. tangential rotor) for the dispersion and distribution of silica agglomerates in SBR/BR compound were investigated. Silica dispersion and distribution were found to be better with the intermeshing rotor compared to the tangential rotor. It was concluded that the intermeshing rotor compared to the tangential rotor delivered a higher shear stress due to interlocked rotor geometry to silica agglomerates leading to better dispersity and distribution of silica in the agglomerates.

실리카-실란이 클로로부틸 방진고무 복합소재의 기계적 물성 증가에 미치는 영향

김성민(Sung Min Kim),김광제(Kwang-Jea Kim) 한국고분자학회 2015 폴리머 Vol.39 No.1

클로로부틸(CIIR) 방진고무 복합소재 내에서 실리카-실란이 기계적 물성과 점탄성에 미치는 영향을 평가하였다. 실리카-실란이 첨가된 경우, 방진고무의 핵심물성 중 하나인 인열강도는 13%, 파단 신장률은 14%씩 각각 증가하였다. 그 외 인장강도 및 경도 등은 비슷한 값을 보였다. 점탄성 관찰로부터 인열강도 및 파단 신장률의 증가는 실리카-실란의 첨가에 의한 복합소재 내 실리카와 클로로부틸간 3차원 사슬구조의 형성에 따른 것으로 판단되었다. 인열강도 및 파단 신장률의 향상에 관한 메커니즘을 논의하였다. The effects of silica-silane in CIIR vibration isolation compound were investigated regarding mechanical and dynamic properties. Addition of silica-silane in the compound resulted in higher tear resistance strength and elongation at break than the control, which was increased by 13% and 14%, respectively. Other values such as tensile strength and hardness did not show significant changes. Viscoelastic property results supported that the improvement of tear resistance strength and elongation at break resulted from the formation of 3-dimensional network structure between silica and CIIR. The mechanism of the tear resistance strength and elongation at break improvement was discussed.