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폴리프로필렌 기반 자기강화 복합재료의 기계적물성 및 난연성 연구

Study on Mechanical Properties and Flame Retardancy of Polypropylene Based Self-reinforced Composites

Composites research = 복합재료, v.30 no.3, 2017년, pp.223 - 228  

이동우 (Department of Mechanical Engineering, Changwon National University) ,  박승빈 (Department of Mechanical Engineering, Changwon National University) ,  송정일 (Department of Mechanical Engineering, Changwon National University)

초록
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본 연구에서는 폴리프로필렌(PP), 폴리프로필렌 직조섬유를 이용하여 자기강화 복합재료를 제조하고, 자기강화 복합재료에 암모늄 폴리포스페이트(APP) 및 키토산을 첨가하여 난연 자기강화 복합재료를 개발하였으며, 시험을 통하여 기계적 특성 및 난연성을 확인하였다. 시험결과, 자기강화 복합재료의 기계적 강도는 PP에 비해 크게 향상되었으나, 난연제를 첨가하는 양이 증가함에 따라 강도가 점차 감소하였다. 두 난연제 중에서는 키토산을 첨가한 자기강화복합재료가 APP를 첨가한 자기강화복합재료에 비하여 우수한 강도를 보였다. 난연성의 경우, APP를 첨가할 경우, 키토산을 첨가하는 것 보다 더욱 우수하였다. 본 연구의 결과는 자동차 및 포장산업에서 경량화 및 재활용을 위하여 응용이 가능할 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The article explains about development of flame retardant self-reinforced composites (FR-SRC) through compression molding technique by utilizing Polypropylene (PP), Ammonium polyphosphate (APP) and chitosan. The effect of APP and chitosan on mechanical, thermal and flame retardant properties in FR-S...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 동일한 상(phase)을 지닌 PP와 PP 직조섬유를 자기강화 복합재료(SRC)를 제조하였으며, 난연제인 키토산과 APP를 SRC에 첨가하고 그 영향을 알아보고자 하였다.
  • 본 연구에서는 PP 기지재에 PP 직조섬유를 보강하여 계면접착력을 향상시킨 PP 복합재료인 자기강화복합재료(Selfreinforced composites, SRC)에 두 종류의 난연제 암모늄 폴리포스페이트(Ammonium polyphosphate, APP)와 키토산(Chitosan)을 각각 첨가하여 난연 자기강화복합재료(Flame retardancy self-reinforced composites, FR-SRC)를 제작하고, 기계적 특성 및 난연 특성을 평가하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
난연제의 첨가가 의무화되고 있는 산업은? 최근 국내·외에서는, 화재 확산을 방지 및 예방하고자 하는 차원에서 건축, 가구, 전선(cable), 차량, 수송분야 등 화재의 위험성을 내포하고 있는 다양한 산업에서 난연제의 첨가가 점차 의무화되고 있다[1-5]. 특히 과거에는 화재예방의 필요성에 대한 인식이 부족하여 관련 연구가 부족하였으나, 산업의 발달과 제품의 고급화로 인하여 고분자, 가연성재료의 사용이 날로 증가되면서 그에 따라 화재의 발생비율이 증가하였으며, 화재에 의한 피해도 증가하고 있는 실정이다.
유해한 난연제를 첨가하면 어떠한 부정적 결과 나타날 수 있는가? 그러나, 유해한 난연제 고분자 재료에 첨가된 경우, 화재에 의하여 연소할 때 발생하는 유독가스가 환경문제로 떠오르고 있으며, 인명피해와 같은 매우 큰 대형사고로도 이어질 수 있다. 소재의 난연성을 향상시킴과 동시에 난연제의 독성문제를 해결하기 위하여, 외국에서는 난연 복합재료의 안전성, 난연성 등 성능향상에 대한 연구가 꾸준히 진행되어 오고 있다.
키토산 첨가 시 SRC의 강도가 APP첨가 시의 강도보다 높은 이유는? 키토산과 APP의 첨가량에 따른 SRC의 강도를 비교한 경우, 난연제를 많이 첨가할수록 SRC의 강도가 감소하는것을 확인할 수 있었으며, 이는 난연제 입자가 SRC 내부에서 불순물의 역할을 하기 때문이다. 그러나, 키토산을 첨가하였을 때의 강도저하는 APP에 비하여 작았으며, 이는 키토산 입자의 크기가 APP 입자의 크기보다 더 작기 때문이다.
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참고문헌 (11)

  1. Atta ur, R.S., Prabhakar, M.N., and Song, J.I., "Development of Biowaste Encapsulated Polypropylene Composites: Thermal, Optical, Dielectric, Flame Retardant, Mechanical, and Morphological Properties," Polymer Composites, Vol. 38, No, 2, 2015, pp. 236-243. 

  2. Lee, B.E., Kim, J., Kang, B.S., and Song, W.J., "Numerical Study of the Formability of Fiber Metal Laminates Based on Self-reinforced Polypropylene," Transactions of Materials Processing, Vol. 22, No. 3, 2013, pp. 150-157. 

  3. Cabrera, N., "Recyclable All-polypropylene Composites: Concept, Properties and Manufacturing," Technische Universiteit Eindhoven, 2004, pp. 188. 

  4. Prabhakar, M.N., Atta ur, R.S., and Song, J.I., "A Review on the Flammability and Flame Retardant Properties of Natural Fibers and Polymer Matrix Based Composites," Composites Research, Vol. 28, No. 2, 2015, pp. 29-39. 

  5. Chen, J.C., Wu, C.M., Pu, F.C., and Chiu, C.H., "Fabrication and Mechanical Properties of Self-reinforced Poly(ethylene terephthalate) Composites," eXPRESS Polymer Letters, Vol. 5, No. 3, 2011, pp. 228-237. 

  6. Lee, S.H., "A Study on the Fire Safety of Polypropylene Powder Coatings with Flame Retardant," Journal of the Korean Society of Safety, Vol. 28, No. 6, 2013, pp. 17-22. 

  7. Lv, P., "Flammability and Thermal Degradation of Flame Retarded Polypropylene Composites Containing Melamine Phosphate and Pentaerythritol Derivatives," Polymer Degradation and Stability, Vol. 12, No. 3, 2005, pp. 523-534. 

  8. Houshyar, S., and Shanks, R.A., "Tensile Properties and Creep Response of Polypropylene Fibre Composites with Variation of Fibre Diameter," Polymer International, Vol. 53, No. 11, 2004, pp. 1752-1759. 

  9. Bledzki, A.K., Ries, A., and Pabmann, D., "Functional Graded Self-reinforced Polypropylene Sheets," Polimery, Vol. 56, 2011, pp. 369-374. 

  10. Stark, N.M., White, R.H., Mueller, S.A., and Osswald, T.A., "Evaluation of Various Flame Retardants for Use in Wood Flour-polyethylene Composites," Polymer Degradation and Stability, Vol. 95, No. 9, 2010, pp. 1903-1910. 

  11. Chai, M.W., Bickerton, S., Bhattacharyya, D., and Das, R., "Influence of Natural Fibre Reinforcements on the Flammability of Bio-derived Composite Materials," Composites Part B: Engineering, Vol. 43, No. 7, 2012, pp. 2867-2874. 

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