Talc와 Oil이 첨가된 Polystyrene/Styrene-Butadiene Copolymer 블렌드의 물성 연구 = Properties of Polystyrene/Styrene-Butadiene Copolymer blends with Talc and Oil

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 가구용 필름 물질의 친환경 재료 개발을 위하여 High impact polystyrene (HIPS)을 기반으로 Styrene-butadiene copolymer (SBC) 및 Talc와 Oil을 블렌딩하여 보다 더 높은 인장 변형률을 가지는 복합 소재를 만들었다. HIPS는 스티렌에 폴리부타디엔을 첨가하여 내충격성을 강화시킨 제품으로 가격이 저렴하고 플라스틱 수지 중 가장 가공이 쉽고 높은 굴절률을 갖고 있어 가전제품, 일상잡화 및 식품용기에 널리 사용되는 친환경 범용 수지다. 기존의 가구용 필름 수지로 연질 Poly vinyl chloride (Flexible PVC)가 많이 사용되는데 PVC에 포함된 다양한 첨가제 중 부드럽게 만들어주는 가소제가 사용됨으로써 유해화학 물질을 발생시키는 단점을 가지고 있다. 따라서 연질 PVC를 대체할 수 있는 높은 인장 변형률을 가지는 친환경 소재를 개발하기 위하여 HIPS/SBC/Talc/Oil 블렌드를 기반으로 여러 가지 조합으로 블렌딩한 후, 제조한 블렌드 수지의 Oil 함량, HIPS 함량, HIPS/SBC 혼합 비율 및 HIPS/SBC/Talc 혼합 비율별 물성 특성을 분석하기 위하여 사출기와 Sheet 제작용 Extruder를 이용하여 Density, DMA 및 Tensile Test 분석용 시편을 제작하였다. Density 측정을 통하여 블렌드가 Recipe대로 제조되었는지 확인하였고, 인장 특성을 확인하기 위하여 만능재료시험기(UTM)을 이용하여 Yield strength 및 Elongation at Yeild를 확인하였고, 열적 특성을 확인하기 위하여 DSC 및 TGA 분석을 수행하였으며, 동적 점탄 특성을 확인하기 위하여 DMA를 이용하여 Storage modulus 및 유리전이 온도를 측정하였다. 본 실험에서 개발한 HIPS/SBC/Talc/Oil 블렌드는 HIPS 대비 상당히 개선된 연성을 보였다. 이를 통해 기존의 가구용 필름 수지의 단점을 보완하는 대체물질로 사용될 것으로 기대할 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Blends of high impact polystyrene (HIPS) and styrene-butadiene copolymer (SBC) with talc and oil have been studied to develop an eco-friendly material with high yield strain for furniture film. HIPS is a polystyrene (PS) copolymerized with a few percents of butadiene rubber in order to increase impact resistance of PS. It is an eco-friendly versatile and economical resin that is widely used in electronics, appliance and food containers because it is easy to process and thermoform among plastic resins. Poly vinyl chloride (PVC) is widely used as a film resin for a furniture film. Flexible PVC using plasticizers can be used in various ways in industrial products, Plasticizers soften the PVC to make it flexible and bendable, however, they are among the most widely researched of all chemical substances. Therefore, HIPS/SBC blend with Talc and Oil was prepared with the various ratio to develop eco-friendly and economical materials with high yield strain to replace flexible PVC. Density was measured to verify that the blends were prepared according to recipe. Tensile yield strain was measured by using Universal Testing Machine (UTM) to evaluate tensile properties, and DSC and TGA analysis were performed to verify thermal properties. Storage modulus and glass transition temperature were measured by using DMA to determine the dynamic viscoelastic properties. The developed HIPS/SBC/Talc/Oil blend in this study showed significantly improved softness compared to HIPS. Therefore, it can be expected to be used as a eco-friendly substitute material to replace flexible PVC for furniture film.

목차 (Table of Contents)

• 초 록 1
• 제 1 장 서론 2
• 제 2 장 이론적 배경 4
• 2. 1 연질 Poly Vinyl Chloride (Flexible PVC) 4
• 2. 2 PVC　유해성 5
• 2. 3 Polystyrene (PS) 7
• 2. 4 Styrene-Butadiene Copolymer (SBC) 8
• 2. 5 PS/SBC 폴리머 블렌드 8
• 2. 6 무기 충전제 (Filler) 13
• 2. 7 윤활제 (Lubricant) 13
• 2. 8 Tensile Test (Stress-Strain Curve – Yield Point) 13
• 2. 9 동적 점탄 특성 (Dynamic Mechanical Analysis) 16
• 제 3 장 실 험 19
• 3. 1 실험 재료 19
• 3. 2 실험 방법 21
• 3. 2. 1 HIPS/SBC/Talc/Oil 블렌드의 제조 21
• 3. 2. 2 시편 제조 23
• 3. 3 측정 24
• 3. 3. 1 Density 24
• 3. 3. 2 Thermogravimetric Analysis (TGA) 24
• 3. 3. 3 Differential Scanning Calorimetry (DSC) 24
• 3. 3. 4 Tensile Test (Stress-Strain Curve) 25
• 3. 3. 5 Dynamic Mechanical Analysis (DMA) 25
• 제 4 장 결과 및 고찰 26
• 4. 1 블렌드 함량 확인 26
• 4. 2 열적 특성 평가 (DSC & TGA) 28
• 4. 2. 1 Oil 함량에 따른 열적 특성 변화 28
• 4. 2. 2 HIPS 함량에 따른 열적 특성 변화 31
• 4. 2. 3 HIPS/SBC 혼합 비율에 따른 열적 특성 변화 34
• 4. 2. 4 HIPS/SBC/Talc 혼합 비율에 따른 열적 특성 변화 37
• 4. 3 인장 특성 평가 (Tensile Test) 40
• 4. 3. 1 Oil 함량에 따른 인장 특성 변화 40
• 4. 3. 2 HIPS 함량에 따른 인장 특성 변화 42
• 4. 3. 3 HIPS/SBC 혼합 비율에 따른 인장 특성 변화 44
• 4. 3. 4 HIPS/SBC/Talc 혼합 비율에 따른 인장 특성 변화 46
• 4. 4 동적 점탄 특성 평가 (DMA) 48
• 4. 4. 1 Oil 함량에 따른 동적 점탄 특성 변화 48
• 4. 4. 2 HIPS 함량에 따른 동적 점탄 특성 변화 50
• 4. 4. 3 HIPS/SBC 혼합 비율에 따른 동적 점탄 특성 변화 52
• 4. 4. 4 HIPS/SBC/Talc 혼합 비율에 따른 동적 점탄 특성 변화 54
• 제 5 장 결 론 56
• 참 고 문 헌 57
• abstract 60