총설 : 엘라스토머 나노복합체(1)

방대석 ( Dae Suk Bang ),계형산 ( Hyoung San Kye ),조을룡 ( Ur Ryong Cho ),민병각 ( Byung Gak Min ),신경철 ( Kyung Chul Shin ) 한국고무학회 2009 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.44 No.1

유리섬유/나일론 6 복합재료의 계면특성에 미치는 Chloropropyl 말단기를 가진 실란결합체 농도의 영향

조동환,윤숙향,방대석,김준경,임순호,박민,Cho, Donghwan,Yun, Suk Hyang,Bang, Dae-Suk,Kim, Junkyung,Lim, Soonho,Park, Min 한국접착및계면학회 2004 접착 및 계면 Vol.5 No.1

본 연구에서는 사슬말단에 chloropropyl 유기관능그룹을 가지고 있는 실란결합체인 3-chloropropyltrimethoxysilane(CTMS)을 사용하여 여러 농도에서 유리섬유 표면에 사이징 처리하여 유리섬유/나일론 6 및 유리직물/나이론 6 복합재료를 제조하였다. 단섬유 microbonding 시험에 의한 유리섬유/나일론 6 복합재료의 계면전단강도와 short-beam 전단시험과 동역학적 열특성 분석 방법을 통하여 유리직물/나일론 6 복합재료의 층간전단강도 및 저장탄성률에 미치는 결합체 농도의 영향을 각각 조사하였다. CTMS 결합제의 농도가 증가할수록 복합재료의 계면특성이 향상되었다. 결합제의 농도 변화에 대한 유리섬유강화 나일론 6 복합재료의 계면전단강도, 층간전단강도, 층간파단양상 그리고 저장탄성률 등 각 특성 변화의 경향이 서로 일치하였다. In this work, glass fiber/nylon 6 and woven glass fiber/nylon 6 composites have been fabricated using glass fiber reinforcements sized with 3-chloropropyltrimethoxysilane(CTMS) having a chloropropyl organo-functional group in the molecular chain end. The interfacial shear strength of glass fiber/nylon 6 composite was measured using a single fiber microbonding test and the interlaminar shear strength and the storage modulus of woven glass fabric/nylon 6 composites were measured using a short-warn shear test and a dynamic mechanical analysis, respectively, informing the effect of the concentration of CTMS on the properties. With increasing CTMS concentration, the interfacial properties of the composites were improved. The results on the interfacial shear strength, interlaminar shear strength, interlaminar failure pattern, and storage modulus with varying the CTMS concentration agree with each other.

화공안전분야 : 목분-HDPE 복합체의 난연성 및 기계적 성질

신백우 ( Baeg Woo Shin ),방대석 ( Dae Suk Bang ),송영호 ( Young Ho Song ),정국삼 ( Kook Sam Chung ) 한국안전학회(구-한국산업안전학회) 2012 한국안전학회지 Vol.27 No.1

Wood-plastic composites represents a growing class of materials used by the residential construction industry and furniture industry. In this study, the effect of flame retardants on the flammability and mechanical properties of wood flour-high density polyethylene(HDPE) composites were studied. we were manufactured wood flour-HDPE composites by modular intermeshing co-rotating twin screw extruder with L/D ratio of 42. The flame retardant properties were used limiting oxygen index(LOI) and mechanical properties were measured by universal testing machine(UTM). The Morphological analysis of composites were analyzed by Scanning electron microscope(SEM). It was found that Ammonium polyphosphate can effectively reduce the flammability of the wood flour-HDPE composites. Marginal reduction in the mechanical properties of the composites was found with addition of flame retardants. SEM images showed that the coupling agent improved wood flour-HDPE interfacial bonding.

이축 압출기를 이용하여 제조된 PMMA/MWNT 복합체의 특성 분석

우종석 ( Jong Seok Woo ),방대석 ( Dae Suk Bang ),이건웅 ( Geon Woong Lee ),계형산 ( Hyoung San Kye ),신경철 ( Kyung Chul Shin ) 한국고무학회 2007 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.42 No.3

최근 들어 전기적, 기계적 성질이 우수한 다중벽탄소나노튜브(Multi-Walled Carbon Nanotubes)/고분자 복합재료에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 본 연구에서는 모듈라 치합형 동방형 회전 이축 압출기(Modular Intermeshing Co-Rotating Twin Screw Extruder, L/D=42)를 이용하여 PMMA/MWNT 복합체를 제조하였다. 이렇게 제조된 PMMA/MWNT 복합체의 표면저항을 측정한 결과 MWNT의 함량이 4 wt% 일 때 104 Ω/sq를 나타내어 전자파차폐(Electronic Magnetic Interference) 물질로 응용할 수 있는 가능성을 확인 하였다. 그리고 열중량 분석기 (Thermogravimetric Analysis), 시차주사열량계(Differential Scanning Calorimeter)를 이용한 열적 특성, 주사전자현미경(Scanning Electron Microscopy)을 통하여 형태학적 변화를 분석하였다. 또한 유변학적 특성을 알아보기 위해 용융흐름지수(Melt Flow Index)를 측정하였다. MWNTs have been widely investigated due to unique properties of such as good electrical conductivity and thermal stability in polymer composites industries. This paper established the procedure to fabricate PMMA/MWNT composites by a modular intermeshing co-rotating twin screw extruder with L/D ratio of 42. The electrical properties of PMMA/MWNT composites with different content of MWNT have been investigated. A sheet resistance percolation was observed at 4 wt% of MWNT for the melt processed composites. Sheet resistance of PMMA/MWNT composite film containing 4 wt% of MWNT was nearby 104 Ω/sq and this shows the possibility of potential application to EMI (Electronic Magnetic Interference) shielding materials. The characteristics of composites were analyzed by TGA, DSC, and SEM. In addition, MFI (Melt Flow Index) has been measured to analyze the rheological property.

모듈라 치합형 동방향회전 이축 스크류식 압출기를 이용한 폐 XLPE의 재활용

오수석 ( Soo Seok Oh ),방대석 ( Dae Suk Bang ),이종근 ( Jong Keun Lee ) 한국고무학회 2004 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.39 No.2

본 연구에서는 폐기되는 고전압용 전선으로부터 얻어질 수 있는 XLPE(crosslinked polyethylene)의 재활용에 관하여 고찰하였다. XLPE 스크랩 및 폐기들의 분쇄를 위해 약 100??이하부터 약 1000??까지 입자크기의 조절이 가능한 두 종류의 분쇄기를 사용하였다. 모듈라 치합형 동방향회전 이축 스크류식 압출기(modular intermeshing co-rotating twin screw extruder)를 이용하여 폐 XLPE의 조성, 폐 XLPE의 입자크기 및 종류, 스크류 조합, 매트릭스 수지의 종류(LDP, HDPE, PP, PS) 조건을 변화시키면서 배합물을 제조하호 그들의 기계적 및 유변학적 특성과 파단면을 조사하였다. 일반적으로 내외 전도층을 포함한 폐 XLPE 배합률의 충격강도는 내외 전도층을 제외한 배합물보다 충격강도가 작은 것으로 나타났다. 또한, XLPE의 함량이 증가하고 입자크기가 작아 질수록 배합물의 충격강도가 증가하였다. 특히, LDPE의 경우 XLPE를 약 80 wt%까지 충전하여도 정상조건의 압출공정이 가능하였다. 스크류조합에 따른 배합물의 충격강도는 니딩디스크 블록(kneading disc block)의 수가 많을수록 논은 값을 나타내었다. 전체적으로 XLPE의 양이 증가할수록 배합물의 용융점도가 증가하였으나, 압출 전단속도 범위에서shear thinning 경향을 나타내었다. 폐 XLPE를 범용 고분자수지와 흔합할 경우, LDPE, HDPE, PP 및 PS 모든 배합물에서 충격강도가 증가하였다. 특히, PS/XLPE 배합물의 경우에는 충격강도가 2 배정도 향상되는 효과를 보여주었다. The recycling of waste XLPE(crosslinked polyethylene), which is a major source of scraps from high voltage power transmission cables, has been discussed. The waste XLPE scraps were ground into fine powder with various sizes from less than 100?? up to about 1000?? using two types of tailor-made pulverizers. The compounds were prepared in a modular intermeshing co-rotating twin screw extruder at various conditions such as different compositions, types and powder sizes of waste XLPE, screw configurations and various polymer matrices (LDPF, HDPE, PP, PS). The mechanical and rheological properties and the fracture surface of the compounds were investigated. It was found that an improved impact strength was obtained from the compound with white XLPE powder pulverized from the scraps without outer/inner semi-conductive layers. Generally, the impact strength increases with the content of XLPE but decreases with the size of XLPE. Especially for LDPE, the extrusion was possible up to 80 wt% loading of XLPE. Also, the impact strength increases with the number of kneading disc blocks in the given screw configurations. The melt viscosity of the compounds increases with increasing XLPE loading. However, the higher shear thinning behavior of the compounds at common shear rates implies proper processibility of the compounds. In addition, the impact strength for other polymer matrices used increases with XLPE and it is noticeable that the impact strength of PS/XLPE (80/20 wt%) compound was improved twice that of pure PS.

표면처리에 따른 도전성 은입자/실리콘 복합 페이스트의 응력-변형율 거동 및 전기비저항 특성

이건웅 ( Geon Woong Lee ),방대석 ( Dae Suk Bang ),박민 ( Min Park ),조동환 ( Dong Hwan Cho ) 한국복합재료학회 2004 Composites research Vol.17 No.5

유리섬유,나일론 6 복합재료의 계면특성에 미치는 Chloropropyl 말단기를 가진 실란결합제 농도의 영향

조동한 ( Dong Hwan Cho ),윤숙향 ( Suk Hyang Yun ),방대석 ( Dae Suk Bang ),김준경 ( Jun Kyung Kim ),임순호 ( Soon Ho Lim ),박민 ( Min Park ) 한국 접착 및 계면학회 2004 접착 및 계면 Vol.5 No.1

이축 압출공정을 이용한 Wood Polymer Composite의 제조 및 특성 분석

이종혁 ( Jong Hyeok Lee ),이병갑 ( Byung Gab Lee ),박기훈 ( Ki Hun Park ),방대석 ( Dae Suk Bang ),지광환 ( Kwang Hwan Jhee ),신민철 ( Min Cheol Sin ) 한국고무학회 2011 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.46 No.3

Wood Polymer Composite(WPC)는 우수한 물성 및 가공성과 더불어 자원재활용 및 벌목규제 대응 등의 환경적인 측면에서 각광을 받고 있는 재료이다. 본 연구에서는 이축스크류식 치합형 압출기를 이용하여 상용화 WPC를 제조하였다. WPC의 물성에 영향을 미치는 세 가지 주요 실험 변수 즉 목분의 함량, coupling agent의 함량 그리고 목분의 전처리 영향을 자세히 관찰하였다. 목분의 함량에 따른 WPC의 물성변화는 목분함량이 증가함에 따라 인장강도와 열안정성이 감소하고, 수분흡수성이 증가하는 것이 관찰되었다. PP-g-MA 첨가 시 기계적 물성은 향상되고, 수분흡수성이 감소하는 것이 관찰되었다. 목분을 전처리하여 제조한 시편에서는 가장 높은 인장강도의 향상을 나타냈지만, 셀룰로스의 결정구조 변화로 수분흡수성이 증가하는 것이 확인되었다. Wood Polymer Composite (WPC) has attracted a great deal of attention in environmental industries due to renewable resources, processability, excellent physical properties and logging regulations for application to housing units and engineering construction materials. In this study, commercial WPCs were prepared by using a modular intermeshing co-rotating twin screw extruder. The effect of three main factors such as wood flour contents, coupling agent concentrations and pre-treatment of wood flour on the properties of WPCs was extensively investigated. It was found that tensile strength and thermal stability were decreased with increasing wood flour contents whereas the water absorption was increased. Addition of maleic anhydride grafted polypropylene (PP-g-MA) into WPC exhibited better physical properties. On the contrary, the water absorption was slightly decreased with PP-g-MA. Finally the sample, which was prepared with pre-treated wood flour, represented the highest tensile strength. However, the water absorption of the sample was increased due to the transition of crystalline structure of cellulose.

목분-HDPE 복합체의 발연특성

신백우(Shin, Baeg-Woo),송영호(Song, Young-Ho),이종혁(Lee, Jong-Hyeok),방대석(Bang, Dae-Suk),정국삼(Chung, Kook-Sam) 한국화재소방학회 2011 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2011 No.추계

본 연구에서는 목분 및 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 복합체의 연소시 화재위험성을 살펴보기 위하여 연기밀도 실험장치와 연소가스 측정장치를 이용하여 연기밀도 특성 및 CO 발생량을 살펴보았다. 또한 난연제 4종류를 첨가한 목분-HDPE 복합체와의 발연특성을 비교 분석함으로써 난연제의 억연효과를 살펴보았다. 그 결과 무기난연제인 수산화마그네슘(MDH)을 함유한 복합체가 가장 낮은 최대연기밀도(Dm)값을 나타내었으며 CO 발생량 또한 가장 낮았다.

탄소나노튜브와 스테인레스강 단섬유를 함유한 폴리프로필렌 복합체의전기저항 및 기계적 특성

정종기(Jong Ki Jung),박기훈(Ki Hun Park),방대석(Dae Suk Bang),오명훈(Myung Hoon Oh),김봉석(Bong Seok Kim),이종근(Jong Keun Lee) 한국고분자학회 2014 폴리머 Vol.38 No.2

본 연구에서는 이축 스크류식 압출기를 이용하여 폴리프로필렌(PP)에 도전성 필러인 다중벽 탄소나노튜브(MWNT)와 스테인레스강 단섬유(SSF)를 첨가하여 복합체를 제조하였으며, 이에 대한 표면저항 및 기계적 특성을조사하였다. 표면저항을 측정한 결과 PP/MWNT에 소량의 SSF를 첨가하였을 때 더 낮은 MWNT 함량에서percolation threshold가 나타났다. 그리고 제조된 복합체에 대한 인장시험 결과 순수 PP와 비교해서 파괴점 신장률은 감소하였으나 탄성률과 강도는 증가하였다. 또한 동역학분석을 통하여 MWNT와 SSF 복합체의 저장탄성률과tan δ에 미치는 영향을 조사하였으며, SEM을 이용하여 필러들의 모폴로지 및 복합체의 파단면을 관찰하였다. Polypropylene (PP) composites containing conductive multi-walled carbon nanotube (MWNT) and stainless steel short fiber (SSF) were manufactured using a twin screw extruder and characterized their surface resistivity and mechanical properties in this work. Surface resistivity measurements showed that the percolation threshold appeared at a lower MWNT loading when a small amount of SSF was added to PP/MWNT composites. Tensile modulus and strength of the composites increased but elongation-at-break decreased greatly compared to pure PP. Also, the effects of MWNT and SSF on storage modulus and tan δ from dynamic mechanical analysis for the composites were examined, and the morphologies of fractured surface and the fillers were observed using a scanning electron microscope.