블렌드 조성과 상용화제가 폴리프로필렌/ABS 블렌드의 기계적 물성에 미치는 영향 Effects of Blend Composition and Compatibilizer on the Mechanical Properties of Polypropylene/Acrylonitrile-Butadiene-Styrene Blends원문보기
폴리프로필렌(PP)을 포함한 고분자 블렌드에 상용화제를 첨가하여 이축압출기를 통해 시편을 제조하였으며, universal testing machine(UTM), lzod 충격 시험기를 사용하여 물성을 측정하였다. PP/acrylonitrile-butadiene-styrene(ABS) 블렌드의 경우, PP-g-styrene acrylonitrile(PP-g-SAN) 상용화제의 첨가에 의해 기계적 물성이 증가하였으며, ethylene-ethyl acrylate-maleic anhydride(E-EA-MAH-g-SAN) 상용화제의 첨가에 의해서 연성이 증가하는 결과를 나타내었다. PP/ABS/polycarbonate(PC)/Nylon-6,6 블렌드의 경우, ethylene glycidylmethacrylate(E-GMA) 상용화제를 0.5 phr 첨가함에 따라 충격강도가 증가하는 결과를 나타내었다. PP/ABS/PC/Nylon-6,6/poly(methyl methacrylate)(PMMA)/poly(oxymethylene)(POM)/poly(vinyl acetate)(PVC)/poly(butylenes terephthalate)(PBT) 블렌드에서 PP-g-SAN 같은 물리적 상용화제와 E-GMA 와 E-EA-MAH-g-SAN 같은 반응상용화제의 복합적인 작용으로 인해 블렌드의 기계적 물성이 증가된 결과를 나타내었다.
폴리프로필렌(PP)을 포함한 고분자 블렌드에 상용화제를 첨가하여 이축압출기를 통해 시편을 제조하였으며, universal testing machine(UTM), lzod 충격 시험기를 사용하여 물성을 측정하였다. PP/acrylonitrile-butadiene-styrene(ABS) 블렌드의 경우, PP-g-styrene acrylonitrile(PP-g-SAN) 상용화제의 첨가에 의해 기계적 물성이 증가하였으며, ethylene-ethyl acrylate-maleic anhydride(E-EA-MAH-g-SAN) 상용화제의 첨가에 의해서 연성이 증가하는 결과를 나타내었다. PP/ABS/polycarbonate(PC)/Nylon-6,6 블렌드의 경우, ethylene glycidylmethacrylate(E-GMA) 상용화제를 0.5 phr 첨가함에 따라 충격강도가 증가하는 결과를 나타내었다. PP/ABS/PC/Nylon-6,6/poly(methyl methacrylate)(PMMA)/poly(oxymethylene)(POM)/poly(vinyl acetate)(PVC)/poly(butylenes terephthalate)(PBT) 블렌드에서 PP-g-SAN 같은 물리적 상용화제와 E-GMA 와 E-EA-MAH-g-SAN 같은 반응상용화제의 복합적인 작용으로 인해 블렌드의 기계적 물성이 증가된 결과를 나타내었다.
Polymer blends containing polypropylene (PP) with compatibilizers were prepared using twin screw extruder. Physical properties were investigated using universal test machine (UTM) and Izod impact tester. In the PP/acrylonitrilebutadiene-styrene (ABS) blends, mechanical strength was increased with th...
Polymer blends containing polypropylene (PP) with compatibilizers were prepared using twin screw extruder. Physical properties were investigated using universal test machine (UTM) and Izod impact tester. In the PP/acrylonitrilebutadiene-styrene (ABS) blends, mechanical strength was increased with the addition of PP-g-styrene acryloritrile (PP-g-SAN) compatibilizer, and the ductility was increased with the addition of ethylene-ethyl acrylate-maleic anhydride (E-EAMAH-g-SAN) compatibilizer. For the PP/ABS/ polycarbonate (PC)/Nylon-6,6 blends, impact strength was increased with the addition of ethylene glycidylmethacrylate (E-GMA compatibilizer) up to 0.5 phr. In the case of the PP/ABS/PC/Nylon-6,6/poly(methyl methacrylate) (PMMA)/poly(oxymethylene) (POM)/poly(vinyl acetate) (PVC)/poly(butylene terephthalate) (PBT) blends, mechanical properties were increased by the complex compatibilizing effects of PP-g-SAN, E-EA-MAH-g-SAN and E-GMA, respectively.
Polymer blends containing polypropylene (PP) with compatibilizers were prepared using twin screw extruder. Physical properties were investigated using universal test machine (UTM) and Izod impact tester. In the PP/acrylonitrilebutadiene-styrene (ABS) blends, mechanical strength was increased with the addition of PP-g-styrene acryloritrile (PP-g-SAN) compatibilizer, and the ductility was increased with the addition of ethylene-ethyl acrylate-maleic anhydride (E-EAMAH-g-SAN) compatibilizer. For the PP/ABS/ polycarbonate (PC)/Nylon-6,6 blends, impact strength was increased with the addition of ethylene glycidylmethacrylate (E-GMA compatibilizer) up to 0.5 phr. In the case of the PP/ABS/PC/Nylon-6,6/poly(methyl methacrylate) (PMMA)/poly(oxymethylene) (POM)/poly(vinyl acetate) (PVC)/poly(butylene terephthalate) (PBT) blends, mechanical properties were increased by the complex compatibilizing effects of PP-g-SAN, E-EA-MAH-g-SAN and E-GMA, respectively.
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문제 정의
반응상용화제를 사용한 PP/ABS 블렌드의 상용성 변화를 관찰하기 위해. E-EA-MAH-g-SAN 공중합체를 상용화제로 사용한 블렌드를 제조하였다.
본 연구에서는 자동차에 사용되는 고분자의 새활용 기술을 확립하기 위해, 자동차에 사용되는 고분자인 PP/ABS/PCTNylon-6, 6/ PMMA/ 폴리(옥시 메틸런l)(poly(oxy methylene) : POM)/폴리(비닐 클로라이—) (poly(vinyl chloride) : PVC)/PBT 블렌드를 이축압출기를 통해 수행하였으며. 각각의 조성은 Table 1에 나타내었다.
가설 설정
제조하였다. 사출 성형기의 호퍼부분의 온도는 200℃로설정하였고, 노즐부분은 250℃로 설정하였으며, 금형의 온도는 60 ℃를 유지시켰다. 사출압력은 호퍼에서 노즐 방향으로 40, 45 그리고 50 kg/cm?의 순서로 설정하였으며, 보압은 50 kg/cn?로 사출 후 10초간 유지시켰고 배압은 55kg/cm2로 설정하였다.
제안 방법
* 그리고, E-GMA 공중합체에 있는 GMA와 E-EA-MAH-g-SAN 공중합체에 있는 MAH 는 Nylon 6, 6에 함유된 아민(NH, 작용기와 매우 강한 반응성을 보이게 된다. 26 본 연구에서는 E-GMA 공중합체의 적정 첨가량을 확인하기 위해, PP-g-SAN/E-EA-MAH-g-SAN(7.5/2.5 phr) 조성에서 E-GMA의 첨가량을 변화시켜가며 PP/ABS/PC/Nylon-6, 6 블렌드를 제조하였다. Table 6은 PP/ABS/PC/NylonA6/PMMA/POM/PVC/PBT 블렌드 실험의 예비 실험으로 수행된 PP/ABS/PC/Nylon-6, 6 블렌드의 물성 변화를 보여주고 있다.
방지하기 위호!], 상용화제의 전체 첨가량을 10 phr로 고정한 후 PP-g-SANE-EA-MAH-g-SAN 상용화제의 첨가 비율을 0/10, 2.5/7.5, 5/5, 7.5/2.5, 그리고 10/0로 변화시켜가면서 블렌드를 제조하였다. Table 5에서 보면, PP-g-SAN 상용화제의 첨가 비율이 높을수록 인장강도와 골곡강도의 증가가 관찰뇌며, E-EA-MAH-g-SAN 상용화제의 첨가 비율이 높을수록 충격강도와 인장신율의 증가가 관찰된다.
고분자 블렌드 공정은 동방향 이축압출기(내경 : 25 mm, L/D = 42, Leistritz co.)를 사용하였고, 호퍼부분의 온도는 150℃, 배럴부분은 260 t 그리고 다이부분은 280℃ 로 설정하여 실험하였다. 고분자와 상용화제는 드라이 블렌드 공정을 거친 후, 일정한 부피로 압출기의호퍼로 공급하였다.
인장실험의 경우, ASTM D- 638에 의거하여 크로스-헤느 속도(cross-head speed)는 5 mm/min로, 게이지 길이는 50 mm로 설정하였으며, 익스텐션 미터를 사용하여 인장신율도 측정하였다. 굽힘실험의 경우, 3-point 벤딩 방식으로 ASTM D-790에 의거하여 크로스-헤드 속도는 5 mm/min로 설정하였으며, 스팬 길이(span length)는 100 mtn로 고정하여 실험하였다.
만능시험기 (UTM, Instron 4467)를 사용하여 가공된 고분자 블렌드의 인장과 굽힘 물성을 측정하였다. 인장실험의 경우, ASTM D- 638에 의거하여 크로스-헤느 속도(cross-head speed)는 5 mm/min로, 게이지 길이는 50 mm로 설정하였으며, 익스텐션 미터를 사용하여 인장신율도 측정하였다.
E-EA-MAH-g-SAN 공중합체를 상용화제로 사용한 블렌드를 제조하였다. 본 연구는 PP, ABS 외에 Nylon 6, 6과 같은 작용기를 지닌 고분자들의 반응블렌드에 관한 예비실험으로서, ABS 와 상용성을 나타내며 PP와 부분상용성을 나타내는 E-EA-MAH- g-SAN를 상용화제로 사용하였다?' Table 4에 E-EA-MAH-g-SAN 상용화제를 사용한 PP/ABS 블렌드의 기계적 물성을 측정하여 나타내었다. Table 4에서 보면, 5 phr의 상용화제가 첨가되었을 경우 블렌드의 인장강도와 굴곡강도가 증가된 결과를 나타내고 있었으나, 상용화제의 첨가량이 10 phr 이상으로 증가됨에 따라 물성값이 하락하는 경향을 나타내고 있었다.
상용화제로 사용한 PP-g- SAN 공중합체는 PP와 ABS 사이의 상용성을 중가시키고, E-EA- MAH-g-SAN 공중합체의 MAH는 PC 및 Nylon-6, 6과의 반응을 동해 블겐드의 상용성을 증가시키게 된다. 본 연구에서는 고분자든 과의 반응상용성을 더욱 향상시키기 위해 반응상용화제인 E-GMA 를 추가로 첨가하였나.
각각의 조성은 Table 1에 나타내었다. 블렌느의 상용성을 향상시키기 위해 상용화제를 사용하였으며, 만능시험기(universal testing machine : UTM)와 아이조드 임펙트 테스터기(Izod impact tester)를 사용하여 블렌드의 기계적 불성을 측정하였다.
비상용성을 나타내는 PP와 ABS에 상용성을 향상시키기 위해, 두 고분자에 상용성을 나타내는 PP-g-SAN 공중합체를 상용화제로 사용하였다. 이축압출기를 사용하여 PP/ABS 블렌드를 제조하였고, 기계적 물성값의 변화를 Table 3에 나타내었다.
98 J/m로 증가된 결과를 나타내고 있다. 이러한 결과를 바탕으로 PP-g-SAN/E-EA-MAH-^-SAN/E-GMA 공중합체의 혼합 조성을 7.5/2.5/0.5 phr로 고정시켜 PP/ABS/PC/Nykm-6, 6/PMMA/POM/PVC/ PBT 블렌드를 제조하였다.
또한, E-EA-MAH-g-SAN 공중합체는 PP/ABS 블렌드에 연성을 부여하여 충격강도와 인장신율의향상을 나타내고 있었다. 이러한 다른 장점을 가지고 있는 두 상용화제의 장점을 복합적으로 구현하기 위하여 본 실험에서는 PP-g- SAN 상용화제와 E-EA-MAH-g-SAN 상용화제를 혼합하여 첨가한 PP/ABS 블렌드를 제조하였고, 물성값의 변화를 Table 5에 나타내었다.
이러한 다상계 고분자 블렌드를 수행하기 위하여, 앞의 PP/ABS 븐렌드에서 정한 PP-g-SAN/E-EA-MAH-g-SAN 상용화제의 비율을 7.5/ 2.5 wt%로 고정하고 실험을 수행하였다. 상용화제로 사용한 PP-g- SAN 공중합체는 PP와 ABS 사이의 상용성을 중가시키고, E-EA- MAH-g-SAN 공중합체의 MAH는 PC 및 Nylon-6, 6과의 반응을 동해 블겐드의 상용성을 증가시키게 된다.
인장과 굽힘 물성을 측정하였다. 인장실험의 경우, ASTM D- 638에 의거하여 크로스-헤느 속도(cross-head speed)는 5 mm/min로, 게이지 길이는 50 mm로 설정하였으며, 익스텐션 미터를 사용하여 인장신율도 측정하였다. 굽힘실험의 경우, 3-point 벤딩 방식으로 ASTM D-790에 의거하여 크로스-헤드 속도는 5 mm/min로 설정하였으며, 스팬 길이(span length)는 100 mtn로 고정하여 실험하였다.
자동차에서 사용되는 고분자의 종류와 함량비에 따라 PP/ABS/ PC/Nylon-6, 6/PMMA/POM/PVC/PBT 블렌드를 시도하였으며, 본 연구에 사용된 고분자 블렌드의 조성을 Table 2에 나타내었다. 이러한 다상계 고분자 블렌드를 수행하기 위하여, 앞의 PP/ABS 븐렌드에서 정한 PP-g-SAN/E-EA-MAH-g-SAN 상용화제의 비율을 7.
펜들럼 형태(pendulum-type)의 중격 강도 즉정기(TMI, model : 43 ~02, pendulum capacity : 30 kgf cm)를 사용하여, ASTM D-256에 의거하여 블렌드의 충격강도를 상온에서 측정하였다.
대상 데이터
위해. E-EA-MAH-g-SAN 공중합체를 상용화제로 사용한 블렌드를 제조하였다. 본 연구는 PP, ABS 외에 Nylon 6, 6과 같은 작용기를 지닌 고분자들의 반응블렌드에 관한 예비실험으로서, ABS 와 상용성을 나타내며 PP와 부분상용성을 나타내는 E-EA-MAH- g-SAN를 상용화제로 사용하였다?' Table 4에 E-EA-MAH-g-SAN 상용화제를 사용한 PP/ABS 블렌드의 기계적 물성을 측정하여 나타내었다.
본 연구에서 사용한 고분자는 상업적 용도로 사용되어지는 재료를 사용하였으며, 재료에 대한 특성을 Table 2에 나타내었다. 실 힘에 사용된 상용화제는 PP-g-SAN 공중합체(grade : A-3400, NOF Corporation)로서, PP에 SAN이 7 : 3의 중량비율로 그래 포트 되어있는 구조를 지니고 있다.
성능/효과
할 수 있다. 특히, 상용화제의 첨가량이 증가함에 따라 충격강도와 인장신율이 증가하는 경향을 나타내고 있었으며, 이러한 물성값의 증가는 E-EA-MAH#SAN 상용화제는 사용한 블랜"가 PP-g-SAN 상용화제를 사용한 블렌—보나 디 뚜릿하게 나타나고 있었다. E-EA-MAH-g-SAN 공중합체는 낫를 니타내면 상온에서 고무상의 형태로 존재하게 된다.
9 MPa로 증가하는 경향을 나타내고 있다. :z러나, 상용화제의 첨가량이 15 phr 이상으로 증가함에 따라 블렌드의 기계적 불성은 하박하는 결과를 나타내고 있었다.
PP/ABS 블렌에서 PP-g-SAN 상용화제의 첨가량이 10 phr로 증가함에 따라, 블렌느의 상용성이 증가하여 인장강노는 33.1 에서 38.5 MPa로, 굴곡강도는 18.8에서 23.9 MPa로 증가하는 결과를 나타내었다. E-EA-MAH-g-SAN 상용화제를 5 phr 첨가한 PP/ABS 블렌느의 경우, 상용화제 첨가에 따른 연성의 증가로 인해 충격강도는 2.
8 MPa로 증가된 결과를 나타내고 있다. 또한 상용화제가 첨가되지 않은 경우에 비하여 충격강도는 2.35에서 2.73 J/m, 인장신율은 1.75에서 2.03%의 물성 증가를 나타내고 있었다. 이와 같은 결과는 PP-g-SAN 상용화제에 의한 신장강도와 굴곡강도의 증가와, E-EA-MAH-g-SAN 상용화제의 첨가에 따른 충격강도와 인장신율의 증가가 복합적으로 나타난 결과라고 사료되어진다.
작용하여 나타난 결과로 사료되어진다. 특히, 물리적 상용성의 증가는 블렌드의 굴곡강도와 인장강도를 높이는 결과를 나타내고 있었으며, 반응상용화제의 첨가로 인해 블렌드는 기계적 강도의 증가와 더뿍어 연성의 증가를 통해 충격강도나 인장신률이상승하는 결과를 나타내고 있었다.
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