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PC/ABS 블렌드의 고속전단성형에 따른 모폴로지 변화에 관한 연구
이동욱,용다경,이한기,최석진,유재정,이형일,김선홍,이기윤,이승구 한국화학공학회 2014 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.52 No.3
본 연구에서는 PC/ABS 블렌드를 고속전단성형법을 사용하여 제조하였고 스크류 회전속도와 전단부하시간을 공정변수로 하여 이에 따른 블렌드의 모폴로지 변화를 분석하였다. 블렌드의 모폴로지 및 ABS 분산상의 크기를 주사전자현미경으로 관찰하여 안정한 상 구조와 최적의 물성을 가지는 고속전단성형조건을 확립하였고, 전단응력에 의한 블렌드의 열화 현상을 알아보기 위해 기계적 물성의 변화를 측정하였다. 이 때, 스크류 회전속도는 500 rpm에서 3000 rpm까지 변화시켰으며 전단부하시간은 10초에서 40초까지 주었다. 고속전단성형법을 사용하여 제조한 PC/ABS 블렌드 및고속전단성형을 가하지 않은PC/ABS 컴파운드의 분산상 크기를 명확하게 관찰하기 위하여 블렌드의 단면에 크롬산 수용액을 이용한 에칭공정을 시행하였고 공정 전후의 모폴로지를 비교 분석하였다. 에칭으로 생긴 블렌드 내의 ABS 홀을 이미지 측정 프로그램인 Image J를 이용하여 측정한 결과, 스크류 회전속도에 따라 그 크기가 감소하였으며 특히1000 rpm 이상의 스크류 회전속도 하에서 제조된 PC/ABS 블렌드의 경우, 기계적 물성이 급격하게 감소하여 블렌드의분해가 일어났음을 알 수 있었다. 결과적으로 PC/ABS 블렌드에 1000 rpm의 스크류 회전속도를 가한 경우, 나노미터단위의 분산상을 가지며 가장 안정한 상구조를 관찰할 수 있었고 인장강도 및 신율도 상대적으로 높아서 PC/ABS 블렌드의 최적 고속전단성형조건이라 할 수 있다. The PC/ABS blends were manufactured with high shear rate processing. Changes of the blend morphologywere analyzed according to the screw speed and processing time. To find optimal conditions of the high shear rateprocessing of the PC/ABS blend, blend morphology and size of the dispersed phase, ABS, were observed with a SEM. Also, tensile properties of the PC/ABS blends were measured to investigate the effect of the high shear rate process withthe screw speed of 500 rpm to 3000 rpm for processing times of 10s to 40s. Especially, to observe the dispersed phase ofthe PC/ABS blend clearly, fracture surfaces of the PC/ABS blend were etched with chromic acid solution. As screw speed and processing time increase, dispersed phase size of the PC/ABS blend decreases and mechanical properties of theblend decrease as well. Especially, at screw speed over than 1000 rpm of high shear rate processing, mechanical propertiesof the PC/ABS blends decrease drastically due to the degradation of the blend during the high shear rate processing. Consequently, the optimal condition of screw speed of the high shear processing of the PC/ABS blend is set at 1000rpm,in this study. Under optimal condition, the PC/ABS blend has relatively high mechanical properties with the relativelystable micro-structure having nanometer scale dispersed phase.
지르코니아 나노섬유를 함유한 PAN계 탄소섬유의 제조 및 특성 분석
양지우,유재정,장혜진,용다경,원종성,이승구,Yang, Jee-Woo,Yoo, Jae Jung,Jang, Hae Jin,Yong, Da Kyung,Won, Jong Sung,Lee, Seung Goo 한국섬유공학회 2012 한국섬유공학회지 Vol.49 No.5
There has been steady needs for the PAN based carbon fibers, which have high thermal insulation properties and high mechanical properties. Thus, in this study, low thermal conductive PAN carbon fibers were prepared by using zirconia nanofibers, which were prepared from the electrospinning and sol-gel synthesis of zirconium oxide. Wet spun PAN fibers containing the zirconia nanofibers were stabilized and carbonized in order to prepare the composite carbon fibers. Based on the characterization results using scanning electron microscope (SEM), FT-IR, thermo-gravimetric analysis (TGA), and thermal conductivity measurement, the optimal conditions of composite carbon fibers were established. In addition, the thermal conductivity of prepared composite carbon fibers was reduced considerably by the effects of zirconia nanofiber inclusions.
고속전단에 의한 폴리카보네이트/ABS 블렌드의 열분해 및 기계적 특성 연구
유재정(Jae Jung Yoo),용다경(Da Kyoung Yong),이한기(Han Ki Lee),김대식(Dae Sik Kim),이형일(Hyung Il Lee),김선홍(Sun Hong Kim),이기윤(Kee Yoon Lee),이승구(Seung Goo Lee) 한국고분자학회 2014 폴리머 Vol.38 No.4
Polycarbonate (PC)/acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) 블렌드를 고속전단압축성형기로 1000rpm 이상의 소크류 속도로 압출하여 전단속도와 전단시간에 따른 PC/ABS 블렌드의 열분해와 기계적 특성을 조사하였다. 고속전단조건으로 스크류 회전속도를 1000에서 3000rpm 범위에서 조절하였고, 전단부하시간은 10에서 40초로 변화를 주었다. 그 결과, 2000 rpm 이상의 고속전단을 통해 얻어진 시편의 경우, 고분자의 열분해의 발생으로 열분해 시작 온도가 낮아졌다. 스크류 회전속도와 전단부하시간에 따라 열분해에 의하여 시편의 인장강도와 신율이 낮아지는 결과를 얻었다. 이러한 PC/ABS 블렌드의 고속전단 조건에 따라 기계적 특성이 크게 변화하였으며 특히, 신율이 고속전단에 크게 영향을 받았다. Polycarbonate (PC) and acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) blends were prepared using a high shear extruder to investigate thermal decomposition and mechanical properties with shear rate and shear time. In this experiment, high shear rate, from 1000 to 3000 rpm, in blending process was applied for 10to 40 sec, respectively. At high shear rate over than 2000 rpm, the initial decomposition temperature was dropped significantly compared to a com-pounded sample because of thermal decomposition of the blend by high shear. Consequently, high shear processing gave an important effect on the mechanical and thermal properties of the PC/ABS blend In particular, elongation of the blend decreased significantly with shear rate.
고속 전단 가공에서 페놀계와 인산계 산화방지제에 의한 PC/ABS 블렌드의 물성 변화 연구
이한기 ( Han Ki Lee ),김선홍 ( Seon Hong Kim ),이형일 ( Hyung Il Lee ),유재정 ( Jae Jung Yoo ),용다경 ( Da Kyoung Yong ),최석진 ( Seok Jin Choi ),이승구 ( Seung Goo Lee ),이기윤 ( Kee Yoon Lee ) 한국화학공학회 2014 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.52 No.2
Polycarbonate/Acrylonitrile-Butadiene-Styrene(PC/ABS) 블렌드의 분해효과를 조사하기 위해 고전단 압출 성형기의스크류 회전속도와 전단시간의 함수로 PC/ABS의 물성변화에 영향을 미치는 산화방지제의 효과를 연구하였다. 인산계산화방지제로 Tris-(2,4-di-tert-butyl-phenyl phosphate) (이후 A1로 명명) and Bis(2,4-dicumylphenyl) pentaerythritoldiphosphite(이후 A3로 명명)가 사용되었고, 페놀계 산화방지제는 Octadecyl 3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate(이후 A2로 명명)가 사용되었다. 열적 물성은 TGA를 통해 측정되었고 고속 전단 가공 후 크게 감소하였다. 산화방지제 A3가 포함된 PC/ABS 블렌드는 다른 산화방지제에 비해 스트레스로 유발된 degradation과, 열적 degradation이지연되었다. 고속 전단 가공 후 UTM을 사용한 기계적 물성 또한 산화방지제 종류에 따라 각각 감소하였고, 특히, 신율의 경우 크게 감소하는 거동이 나타난 것에 비해 인장강도의 변화는 매우 적었다. 스크류 회전속도 1000 rpm, 전단부하 시간 20초 조건에서의 신율로 예를 들면, 고속 전단 가공하기 전 신율인 148%에서 A1은 91.6%, A2는 63%, A3은 131%로 감소하였다. 형태학적 물성을 알기 위해 SEM을 사용하여 PC/ABS의 분산상을 조사하였고, 스크류 회전속도와 하중이 작용한 기간이 증가함에 따라 그 크기 분포가 감소하였다. 따라서, 세 종류 산화방지제 모두 고속 전단 가공에서 스트레스로 유발되는 PC/ABS 블렌드의 degradation을 억제하고, 그 효과는 A3가 가장 뛰어난 것을 확인하였다. The effects of antioxidants on the properties of Polycarbonate/Acrylonitrile-Butadiene-Styrene(PC/ABS)blends were studied for the functions of the screw speed and loaded duration of high shear rate processing in order to investigate the degradation for PC/ABS blends. Tris-(2,4-di-tert-butyl-phenyl phosphate) (A1) and Bis(2,4-dicumylphenyl) pentaerythritol diphosphite (A3) as phosphite antioxidants and Octadecyl 3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate(A2) as a phenolic antioxidant are used. The thermal properties were detected by TGA and severely decreased, after the processing. The stress-induced and thermal degradation for PC/ABS blends with the antioxidant A3 was retarded better than the others. By using UTM, the mechanical properties also showed individually decreased according to the antioxidants, after the processing, especially, the elongations showed considerable decline behaviors, while the tensile strengths of PC/ABS blends changed very little. For example, in the operating conditions of 1000rpm of screw speed and 20 seconds of loaded period, the elongations decreased from 148% before the processing, to 91.6% with the A1, to63% with the A2 and to 131% with the A3 after the processing, respectively. In order to get the morphological properties, the size distributions of the dispersed phases for PC/ABS were investigated by SEM analysis and tended to decrease, as the screw speed and loaded period of the processing increased. Therefore, we confirmed that the antioxidantA3 was the best of all of three to inhibit the stress-induced degradation of PC/ABS blends during the high shear rate processing.