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초록
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PEIT는 옥수수와 같은 재생 가능한 자원에서 유래한 isosorbide monomer를 이용하여 bio-contents를 함유하고 있는 PET이다. 하지만 isosorbide contents가 향상될수록 기계적물성이 감소하는 단점이 있다. 본 연구에서는 우수한 기계적 물성을 가지고 있는 polycarbonate를 이용하여 PEIT의 단점을 보완하고, 또한 PEIT를 이용하여 PC의 인장신율 향상을 통해 성형가공성을 개선하고자 하였다. 이축압출기를 통해 제조한 PEIT/PC 블렌드에서 polycarbonate가 모폴로지, 유리전이온도거동, 열적안정성 및 기계적 물성에 미치는 영향을 확인하기 위해 FE-SEM, DMA, TGA, UTM 및 Izod impact tester를 통하여 분석을 수행하였다. 이로써 우수한 기계적 물성을 가진 polycarbonate는 PEIT와 상용성이 있음을 확인하였으며, 특히 PEIT25PC75 조성에서 열적 안정성 및 기계적 특성의 향상이 뛰어난 것을 알 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Poly(ethylene-co-isosorbide terephthalate) (PEIT) is interest in polymer which has isosorbide monomer that is renewable resources such as corn. However, there is important drawback which is low mechnical properties as increasing isosorbide contents. In this study, polycarbonate used to make up for d...

주제어

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제안 방법

  • DMA는 –10℃에서 200℃까지 2℃/min의 승온 속도로 측정하였으며, TGA는 30℃에서 800℃까지 10℃/min의 승온 속도로 질소분위기에서 측정하였다.
  • 블렌드의 도메인을 관찰하기 위하여 JEOL 社의 FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope, JSM-7500F)을 사용하였다. FE-SEM 시편은 액체질소에 급랭하여 파단한 후 백금 코팅하여 시편의 단면을 관찰하였다.
  • PEIT와 PC사이의 열적거동 변화를 관찰하기 위하여 DMA (Perkin Elmer, DMA 8000)의 damping peak를 이용하여 블렌드의 유리전이온도 거동을 관찰하였다. 또한, TGA (Perkin Elmer, TGA4000)를 통하여 블렌드의 열적 안정성을 측정하였다.
  • 사출 성형기를 이용하여 얻어진 시편을 UTM(Universal Testing Machine, Tinius olsen, H5K-T)을 이용하여 ASTM D638 규격에 따라 인장강도와 인장신율을 동일 조건하에서 5회 측정하였다. 또한, ASTM D256의 규격에 의거하여 제조된 아이조드 충격강도 시편을 노칭 성형기로 Notch한 다음 Izod 충격시험기 (Izod impact tester, QM 700A, Korea)를 이용하여 충격강도를 동일 조건하에서 5회 측정 후 평균값을 취하였다.
  • PEIT와 PC사이의 열적거동 변화를 관찰하기 위하여 DMA (Perkin Elmer, DMA 8000)의 damping peak를 이용하여 블렌드의 유리전이온도 거동을 관찰하였다. 또한, TGA (Perkin Elmer, TGA4000)를 통하여 블렌드의 열적 안정성을 측정하였다. DMA는 –10℃에서 200℃까지 2℃/min의 승온 속도로 측정하였으며, TGA는 30℃에서 800℃까지 10℃/min의 승온 속도로 질소분위기에서 측정하였다.
  • 본 연구에서는 PEIT내 isosorbide 모노머의 mol%에 따른 기계적 물성 감소를 polycarbonate를 이용하여 강인성을 증가함으로서 기계적 물성이 개선된 PEIT/PC 블렌드를 이축압출기를 이용하여 제조하였고, FE-SEM, DMA, TGA, UTM 및 IZOD 충격강도 시험기를 이용하여 모폴로지, 열적 및 기계적 특성을 측정하였다.
  • 사출 성형기를 이용하여 얻어진 시편을 UTM(Universal Testing Machine, Tinius olsen, H5K-T)을 이용하여 ASTM D638 규격에 따라 인장강도와 인장신율을 동일 조건하에서 5회 측정하였다. 또한, ASTM D256의 규격에 의거하여 제조된 아이조드 충격강도 시편을 노칭 성형기로 Notch한 다음 Izod 충격시험기 (Izod impact tester, QM 700A, Korea)를 이용하여 충격강도를 동일 조건하에서 5회 측정 후 평균값을 취하였다.
  • 용융블렌딩법을 이용하여 무게 조성비 PEIT/PC 100/0, 75/25, 50/50, 25/75, 0/100으로 블렌드를 제조하였다. 제조에 사용된 장비는 Bautek 社의 BA-19 이축압출기 (L/D=40, 19Φ, co-rotating)를 사용하였으며, 200℃(hopper)에서 260℃(die)의 배럴 온도에서 200rpm의 속도로 제조하였다.
  • 제조에 사용된 장비는 Bautek 社의 BA-19 이축압출기 (L/D=40, 19Φ, co-rotating)를 사용하였으며, 200℃(hopper)에서 260℃(die)의 배럴 온도에서 200rpm의 속도로 제조하였다. 제조하여 얻어진 샘플을 진공오븐에서 24시간 건조 후 기계적 물성 측정을 위해 흥화기계공업의 HVM25VS를 이용하여 사출 성형으로 표준 시편을 만들었다.

대상 데이터

  • 본 연구에 사용된 poly(ethylene-co-isosorbide terephthalate)(PEIT)는 SK Chemical 社의 Ecozen T-120 (Isosorbide contents=15mol%)을 사용하였으며, polycarbonate는 LOTTE Chemical 社의 HOPELEX P-1150 (Low viscosity, MI=15g/10min at 300℃,1.2kg)을 사용하였다.
  • 제조에 사용된 장비는 Bautek 社의 BA-19 이축압출기 (L/D=40, 19Φ, co-rotating)를 사용하였으며, 200℃(hopper)에서 260℃(die)의 배럴 온도에서 200rpm의 속도로 제조하였다.

이론/모형

  • 블렌드의 도메인을 관찰하기 위하여 JEOL 社의 FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope, JSM-7500F)을 사용하였다. FE-SEM 시편은 액체질소에 급랭하여 파단한 후 백금 코팅하여 시편의 단면을 관찰하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
PEIT이란? PEIT는 옥수수와 같은 재생 가능한 자원에서 유래한 isosorbide monomer를 이용하여 bio-contents를 함유하고 있는 PET이다. 하지만 isosorbide contents가 향상될수록 기계적물성이 감소하는 단점이 있다.
글루코스는 무엇인가? 옥수수와 같은 재생 가능한 자원에서 파생된 글루코스는 isosorbide 모노머로 전환이 가능하며, Poly(ethyleneo-isosorbide terephthalate) (PEIT)는 isosorbide 모노머를 이용한 코폴리에스터이다[1].
PEIT의 단점은? PEIT는 옥수수와 같은 재생 가능한 자원에서 유래한 isosorbide monomer를 이용하여 bio-contents를 함유하고 있는 PET이다. 하지만 isosorbide contents가 향상될수록 기계적물성이 감소하는 단점이 있다. 본 연구에서는 우수한 기계적 물성을 가지고 있는 polycarbonate를 이용하여 PEIT의 단점을 보완하고, 또한 PEIT를 이용하여 PC의 인장신율 향상을 통해 성형가공성을 개선하고자 하였다.
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참고문헌 (13)

  1. J. A. Douglas, F. C. Larry, U. Sophie, "Process for making poly(ethylene-co-isosorbide) terephthalate polymer", US Patent 6,646,577 B1, 2003. 

  2. V. K. Joseph, L. Yuanfeng, "Ester-modified dicarboxylate polymers", US Patent 6,737,481 B1, 2004. 

  3. J. A. Douglas, N. G. Robin, E. P. Donald, "Poly(1,3-propylene-co-1,4:3,6-dianhydro-D-sorbitol terephthalate) and manufacturing process", US Patent 2003-0232960 A1, 2003. 

  4. H. R. Kricheldorf, G. Behnken, "Influence of isosorbide on Glass-Transition Temperature and Crystallinity of Poly(butylene terephthalate)", Journal of Macromolecular Science, Part A: Pure and Applied Chemistry, vol.44, pp.679-684, 2007. DOI: http://dx.doi.org/10.1080/10601320701351128 

  5. R. Sablong, R. Duchateau, C. Koning, G. Wit, G. de, Es, D. s. Van, Kolewijn, "Incorporation of isosorbide into poly(butylene terephthalate) via solid-state polymerization", Biomacromolecules, vol.9, pp.3090-3097, 2008. DOI: http://dx.doi.org/10.1021/bm800627d 

  6. B. A. J. Noordover, V. G. van Staalduinen, R. Duchateau, C. E. Koning, B. van, M. Mak, A. Heise, A. E. Frissen, J. van Haveren, "Co-and terpolyesters based on isosorbide and succinic acid for coating applications: Synthesis and characterization", Biomacromolecules, vol.7, pp.3406-3416, 2006. DOI: http://dx.doi.org/10.1021/bm060713v 

  7. J. Haveren, E. a. Oostveen, F. Micciche, B. a. J. Noordover, C. E. Koning, R. a. T. M. Benthem, a. E. Frissen, J. G. J. Weijnen, "Resins and additives for powder coatings and alkyd paints, based on renewable resources", Journal of Coatings Technology and Research, vol.4, pp.177-186, 2007. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s11998-007-9020-5 

  8. R. M. Gohil, "Properties and strain hardening character of polyethylene terephthalate containing Isosorbide", Polymer Engineering & Science, vol.49, pp.544-553, 2009. DOI: http://dx.doi.org/10.1002/pen.20840 

  9. G. Khanarian, F. Charbonneau, B. Witteler, E. Johnson, G. Lee, B. Sandor, V. Nelson, "SHEETS FORMED FROM POLYESTERS INCLUDING ISOSORBIDE", EP Patent 1,085,976 B1, 2001. 

  10. O. Fuch, J. Brandrup, EH. Immergut, "Polymer handbook 3rd ed", New York: John Wiley and Sons, pp. VII/524-6, 1989 

  11. D. W. V. Krevelen, "Properties of polymers", Elsevier Publishers, 1990. 

  12. M. O. Jang, S. B. Kim, B. U. Nam, "Transesterification effect on miscibility polycarbonate/poly(butylene adipate-co-terephthalate)blends", Polymer Bulletin, vol.68, pp.287-298, 2012. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s00289-011-0630-9 

  13. I. Aravind, A. Boumod, Y. Grohens, S. Thomas, "Morphology, Dynamic Mechanical, Thermal, and Crtstallization Behaviors of Poly(trimethylene terephthalate)/Polycarbonate Blends", Industrial & Engineering Chemistry Research, vol.49, pp.3873-3882, 2010. DOI: http://dx.doi.org/10.1021/ie901767y 

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