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PC/ABS 블렌드의 고속전단성형에 따른 모폴로지 변화에 관한 연구
Study on the Morphology of the PC/ABS Blend by High Shear Rate Processing 원문보기

Korean chemical engineering research = 화학공학, v.52 no.3, 2014년, pp.382 - 387  

이동욱 (HYUNDAI MOTOR GROUP, 자동차부문 연구개발본부, 고분자재료연구팀) ,  용다경 (충남대학교 유기소재.섬유시스템공학과) ,  이한기 (HYUNDAI MOTOR GROUP, 자동차부문 연구개발본부, 고분자재료연구팀) ,  최석진 ((주)현대엔지비, 기술개발팀) ,  유재정 (충남대학교 유기소재.섬유시스템공학과) ,  이형일 (충남대학교 고분자공학과) ,  김선홍 (충남대학교 고분자공학과) ,  이기윤 (충남대학교 고분자공학과) ,  이승구 (충남대학교 유기소재.섬유시스템공학과)

초록
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본 연구에서는 PC/ABS 블렌드를 고속전단성형법을 사용하여 제조하였고 스크류 회전속도와 전단부하시간을 공정 변수로 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 및 고속전단성형을 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 특히 1000 rpm 이상의 스크류 회전속도 하에서 제조된 PC/ABS 블렌드의 경우, 기계적 물성이 급격하게 감소하여 블렌드의 분해가 일어났음을 알 수 있었다. 결과적으로 PC/ABS 블렌드에 1000 rpm의 스크류 회전속도를 가한 경우, 나노미터 단위의 분산상을 가지며 가장 안정한 상구조를 관찰할 수 있었고 인장강도신율도 상대적으로 높아서 PC/ABS 블렌드의 최적 고속전단성형조건이라 할 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The PC/ABS blends were manufactured with high shear rate processing. Changes of the blend morphology were analyzed according to the screw speed and processing time. To find optimal conditions of the high shear rate processing of the PC/ABS blend, blend morphology and size of the dispersed phase, ABS...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 PC/ABS 블렌드에 고전단을 가함으로써 발생하는 모폴로지의 변화와 이에 따른 블렌드 내의 분산상 크기를 명확하게 보기 위하여 ABS를 선택적으로 에칭하여 PC/ABS 블렌드 내 ABS 분산상의 크기를 좀 더 용이하게 측정할 수 있었다. PC/ABS 블렌드에 전단을 가하지 않은 경우, 크기가 약 1 μm인 비교적 큰 분산상을 가지며 500 rpm에서 3000 rpm까지의 고전단을 20초 동안 가할 경우, 분산상이 점점 감소하는 경향성을 보여 상용성이 증가하였다는 것을 알 수 있다.
  • 본 연구에서는, PC/ABS 블렌드 내 마이크로미터 단위 이하의 ABS 분산상을 얻기 위하여 전단응력을 높이는 고속전단성형을 이용하였으며, 압출기 내 스크류의 속도와 그 안에서의 전단부하시간을 변수로 하여 이에 따른 모폴로지의 관찰 및 분산상의 크기와의 관계를 고찰하였다. 또한, 고속전단성형공정을 거친 PC/ABS 블렌드의 기계적 물성 변화를 측정하였다.
  • 또한, 고속전단성형공정을 거친 PC/ABS 블렌드의 기계적 물성 변화를 측정하였다. 최종적으로, 상용화제를 포함하지 않고도 안정적인 상 구조를 가지며 최적의 기계적 물성을 갖는 PC/ABS 블렌드의 고전단 압출성형기에서의 스크류 회전속도 및 전단부하시간에 대한 조건을 결정하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
폴리카보네이트의 장점은 무엇인가? 서로 다른 두 고분자의 공유결합으로 연결되지 않은 물리적인 혼합으로 제조된 공중합체를 블렌드라고 하며, 이는 단독으로 사용하기에는 부족한 물성을 서로 보완함으로써 비용절감 및 물성향상의효과를 가져올 수 있는 효율적인 방법이다[1-3]. 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC)는 일반적으로 블렌드에 활발하게 응용되는 대표적인 고분자로 범용 엔지니어링 플라스틱 중 투명성이 좋으며 양호한 내열성 및 치수안정성 등의 특성을 가지고 있으나, 내화학성 및유동성, 내충격성이 낮아 단독으로 사용할 경우 물성에 제한이 따르게 된다. 따라서 PC는 내충격성과 가공성이 우수한 아크릴로-니트릴 -부타디엔(Acrylonitrile-butadiene-styrene, ABS)과의 블렌드를 통하여 물성을 보완할 수 있으며 실제로 PC/ABS 블렌드는 상업적으로 활발하게 응용되고 있는 소재이다.
폴리카보네이트의 낮은 내충격성과 유동성을 보강하기 위한 방법은 무엇인가? 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC)는 일반적으로 블렌드에 활발하게 응용되는 대표적인 고분자로 범용 엔지니어링 플라스틱 중 투명성이 좋으며 양호한 내열성 및 치수안정성 등의 특성을 가지고 있으나, 내화학성 및유동성, 내충격성이 낮아 단독으로 사용할 경우 물성에 제한이 따르게 된다. 따라서 PC는 내충격성과 가공성이 우수한 아크릴로-니트릴 -부타디엔(Acrylonitrile-butadiene-styrene, ABS)과의 블렌드를 통하여 물성을 보완할 수 있으며 실제로 PC/ABS 블렌드는 상업적으로 활발하게 응용되고 있는 소재이다. 그러나 대부분의 고분자들은 불완전한 상용성을 가지며 물리적 혼합 중에 전단응력이 낮은 부분에서 분산상의 응집(coalescene) 현상이 일어나 블렌드의 상분리가 일어나게 되는데 특히, 분산상의 크기가 클 경우, 불안정한 상구조로인해 블렌드의 기계적 성질 저하 현상을 가져온다[4-8].
블렌드란 무엇인가? 서로 다른 두 고분자의 공유결합으로 연결되지 않은 물리적인 혼합으로 제조된 공중합체를 블렌드라고 하며, 이는 단독으로 사용하기에는 부족한 물성을 서로 보완함으로써 비용절감 및 물성향상의효과를 가져올 수 있는 효율적인 방법이다[1-3]. 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC)는 일반적으로 블렌드에 활발하게 응용되는 대표적인 고분자로 범용 엔지니어링 플라스틱 중 투명성이 좋으며 양호한 내열성 및 치수안정성 등의 특성을 가지고 있으나, 내화학성 및유동성, 내충격성이 낮아 단독으로 사용할 경우 물성에 제한이 따르게 된다.
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참고문헌 (11)

  1. Utracki, L. A., "Polymer Alloys and Blends," Handbook of Polym Sci and Technol., 121-201(1989). 

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  11. Lombardo, B. S., Keskkula, H. K. and Paul, D. R., "Influence of ABS Type on Morphology and Mechanical Properties of PC/ ABS Blends," J. Appl. Polym. Sci., 54(11), 1697-1720(1994). 

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