이 논문에서는 폴리프로필렌/열방성 액정고분자 블렌드에 관한 연구 결과를 나타냈다. 기존의 연구에서 주로 쓰인 액정고분자 (Thermotropic Liquid Crystalline Polymer, TLCP)는 용융점이 대부분 270o0 이상으로 가공은 적어도 300oC 이상에서 가능하기 때문에, PP와의 블렌드 시 PP의 열분해를 피할 수 없다. 이 때문에 원하는 정도의 물성을 얻기 위해서는 과량의 TLCP를 첨가하여야 한다. 이 연구에서 고온용 TLCP 대신 융점이 220oC 정도 되는 새로운 TLCP를 사용하여 블렌드를 제조하였고, 그 특성을 관찰하였다. 연구 결과 기존 PP/TLCP 블렌드와 비교해 동등 이상의 물성을 보임을 관찰할 수 있었고, 이로서 새로운 저온용 TLCP가 PP의 강화제로 사용될 수 있음을 알 수 있었다.
이 논문에서는 폴리프로필렌/열방성 액정고분자 블렌드에 관한 연구 결과를 나타냈다. 기존의 연구에서 주로 쓰인 액정고분자 (Thermotropic Liquid Crystalline Polymer, TLCP)는 용융점이 대부분 270o0 이상으로 가공은 적어도 300oC 이상에서 가능하기 때문에, PP와의 블렌드 시 PP의 열분해를 피할 수 없다. 이 때문에 원하는 정도의 물성을 얻기 위해서는 과량의 TLCP를 첨가하여야 한다. 이 연구에서 고온용 TLCP 대신 융점이 220oC 정도 되는 새로운 TLCP를 사용하여 블렌드를 제조하였고, 그 특성을 관찰하였다. 연구 결과 기존 PP/TLCP 블렌드와 비교해 동등 이상의 물성을 보임을 관찰할 수 있었고, 이로서 새로운 저온용 TLCP가 PP의 강화제로 사용될 수 있음을 알 수 있었다.
In this paper, we present a study on the polypropylene/thermotropic liquid crystalline polymer blends. In previous researches, the blends are fabricated at very high temperatures, at least 300oC, since the TLCPs investigated in most studies have melting temperatures higher than 270oC. As a consequen...
In this paper, we present a study on the polypropylene/thermotropic liquid crystalline polymer blends. In previous researches, the blends are fabricated at very high temperatures, at least 300oC, since the TLCPs investigated in most studies have melting temperatures higher than 270oC. As a consequence, the thermal degradation of PP can not be avoidable. In order to obtain high physical properties, the excess amount of TLCP must be added. In this study, a new type of TLCP was used in the PP/TLCP blends. Since the new TLCP has a melting point of 220oC, the blending can be performed at much lower temperature than the previous studios. The new PP/TLCP shows similar or somewhat higher physical properties than those of the previous studies. It is proved that the new TLCP can be used as a reinforcement material in PP based blends.
In this paper, we present a study on the polypropylene/thermotropic liquid crystalline polymer blends. In previous researches, the blends are fabricated at very high temperatures, at least 300oC, since the TLCPs investigated in most studies have melting temperatures higher than 270oC. As a consequence, the thermal degradation of PP can not be avoidable. In order to obtain high physical properties, the excess amount of TLCP must be added. In this study, a new type of TLCP was used in the PP/TLCP blends. Since the new TLCP has a melting point of 220oC, the blending can be performed at much lower temperature than the previous studios. The new PP/TLCP shows similar or somewhat higher physical properties than those of the previous studies. It is proved that the new TLCP can be used as a reinforcement material in PP based blends.
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문제 정의
이 연구에서는 이를 개선하기 위하여 용융점이 낮은 TLCP (Tm : 220℃)를 사용하여 PP/TLCP 블렌드를 제조하여 그 특성을 관찰하였다. 또한 PP-MAH가 이 연구에서 사용된 PP/TLCP 블렌드의 상용화제로 사용될 수 있는지를 검토하였다.
이 연구에서는 이를 개선하기 위하여 용융점이 낮은 TLCP (Tm : 220℃)를 사용하여 PP/TLCP 블렌드를 제조하여 그 특성을 관찰하였다. 또한 PP-MAH가 이 연구에서 사용된 PP/TLCP 블렌드의 상용화제로 사용될 수 있는지를 검토하였다.
제안 방법
블렌드 제조: 상용화제의 함량에 따른 PP/TLCP 블렌드 물의 특성을 관찰하기 위하여 표 1에 나타낸 것과 같은 조성으로 블렌드를 제조하였다. 표 1에 나타낸 바와 같이 (PP + PP-MAH)/TLCP의 조성을 무게비 70/30 으로 고정시켰으며, 상용화제 PP-MAH의 양을 블렌드 전체에 대하여 2, 5, 10, 15, 20 wt%로 변화시켰다.
이 연구에서 쓰인 상용화 시스템은 반응 상용화 계로 PP-MAH의 maleic anhysride기와 TLCP의 에스터기가 교환반응에 의하여 계면에서 상용화제가 in-situ로 형성되는 시스템이다. 블렌드를 제조하기 전에 시료를 80℃로 유지되는 온풍 건조기에서 하루정도 건조시킨 후 19 mm 직경의 이축 압출기 (Bautek model BA-19)에서 블렌드를 제조하였다. 압출 온도는 240℃, 스크류 회전 속도는 200 rpm 이었다.
(morphology)를 나타내었다. 상 구조는 사출 성형된 시편을 액체 질소 하에서 사출 시의 흐름 방향으로 파단시킨 후 관찰하였다. [그림 3]은 사출 시편에서 표면에 가까운 스킨층이고 그림 4는 중심에 위치한 코어 영역에서의 이미지를 상용화제로 쓰인 PP-MAH의 첨가량에 따라 나타내었다.
블렌드를 제조하였다. 표 1에 나타낸 바와 같이 (PP + PP-MAH)/TLCP의 조성을 무게비 70/30 으로 고정시켰으며, 상용화제 PP-MAH의 양을 블렌드 전체에 대하여 2, 5, 10, 15, 20 wt%로 변화시켰다. 이 연구에서 쓰인 상용화 시스템은 반응 상용화 계로 PP-MAH의 maleic anhysride기와 TLCP의 에스터기가 교환반응에 의하여 계면에서 상용화제가 in-situ로 형성되는 시스템이다.
대상 데이터
상용화제로 쓰인 PP-MAH 공중합체는 중합반응 시 무수말레인산 (Maleicanhydride, MAH) 이 공중합 된 제품으로 M* AID] 5 wt. % 공중합 된 분말 형태의 제품을 사용하였다. 사용된 PP-MMH도 용융 그라프트된 PP-g-MAH 와 같은 구조를 보이나, 개시 제가 없어 브렌드 시 분자량의 저하가 거의 없고, 중합에 의하여 제조되었기 때문에 용융 그라프트 방식의 한계인 2%의 그라프트율 보다 월등히 높은 5 wt.
압출 온도는 240℃, 스크류 회전 속도는 200 rpm 이었다. 인장시편은 사출형 압출 혼련장치(금성자동화산업사(주)) 를 사용하여 사출 온도는 250℃에서 제조하였다.
재료: 본 연구에서 사용된 열방성 액정고분자는 hydroxybenzoate (HBA), hydroxynaphtanoate (HNA), terephthalate, hydroquinone (HQ) 으로 이루어진 4중 랜덤 공중합체이다. (제조사 Ticona, 상품명 RD501, Tm : 22 0D HBA, HNA, terephthalate로 이루어진 고분자는 강직한 구조로 인해 높은 탄성률과 용융점을 가지나 여기에 유연한 HQ를 공중합 시켜 용융점을 낮춘 그레이드가 RD501 이다.
성능/효과
그런데, 이 연구에서 사용된 RD501 의 경우에는 상대적으로 낮은 온도인 240℃에서 혼련이 가능하기 때문에 열분해가 훨씬 적었을 것으로 추정된다. 따라서 이 연구에서 제조된 블렌드의 물성이 기존 연구의 블렌드보다 높은 물성을 얻었을 것으로 생각할 수 있다. 이로써 PP/TLCP 블렌드 시 TLCP를 낮은 의 TLCP로 대처]가능성을 확인할 수 있었다.
따라서 이 연구에서 제조된 블렌드의 물성이 기존 연구의 블렌드보다 높은 물성을 얻었을 것으로 생각할 수 있다. 이로써 PP/TLCP 블렌드 시 TLCP를 낮은 의 TLCP로 대처]가능성을 확인할 수 있었다.
이상의 연구 결과를 종합하면, 기존에 사용된 고온용 TLCP대신 용융점이 낮아 저온에서도 가공이 가능한 새로운 TLCP 및 중합형 PP-MAH를 상용화제로 사용하여 제조된 PP/TLCP 블렌드는 기존의 복합재료에 비해 동등 이상의 물성을 보여주었고, 따라서 융점이 낮은 RD501 이 PP 복합재료의 강화제로 우수한 성질을 보임을 확인할 수 있었다.
저온용 TLCP를 사용하여 PP/TLCP 블렌드를 제조한 결과 기존에 주로 쓰이던 고온용 TLCP에 비해 동등 이상의 물성을 보임을 관찰할 수 있었다. 이는 블렌드 시 압출 온도를 기존 연구에 비해 60℃ 이상 낮출 수 있기 때문에 PP를 열분해를 피할 수 있는 점과 새로 시도된 중합용 PP-MAH 공중합체의 고효율 때문임을 알 수 있었
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