초록 ▼

첨단 산업의 발달로 인하여 기존의 고분자 재료보다 더욱 물리적 특성및 기계적 강도가 우수하며 높은 충격 강도를 지니는 고성능 엔지니어링 플라스틱의 필요성이 절실해지고 있다. 본 연구에서는 고성능 내충격성 엔지니어링 플라스틱의 개발 및 이에 관한 기초 연구를 목적으로 내열성이 우수한 고성능 에폭시 수지의 강인화 및 응력 완화에 관한 연구, 상분리가 일어나는 고분자 알로이의 거식적 변형, 미시적 변형 및 파괴 거동을 조사하여 강인화 기구 및 변형 기구를 규명하는 연구 및 고분자 사용화제를 이용하여 비상용성 고분자 블랜드의 모포로지를

첨단 산업의 발달로 인하여 기존의 고분자 재료보다 더욱 물리적 특성및 기계적 강도가 우수하며 높은 충격 강도를 지니는 고성능 엔지니어링 플라스틱의 필요성이 절실해지고 있다. 본 연구에서는 고성능 내충격성 엔지니어링 플라스틱의 개발 및 이에 관한 기초 연구를 목적으로 내열성이 우수한 고성능 에폭시 수지의 강인화 및 응력 완화에 관한 연구, 상분리가 일어나는 고분자 알로이의 거식적 변형, 미시적 변형 및 파괴 거동을 조사하여 강인화 기구 및 변형 기구를 규명하는 연구 및 고분자 사용화제를 이용하여 비상용성 고분자 블랜드의 모포로지를 조절하여 상용성 및 물성을 개선하는 연구등 개발가능성이 높으면서 아울러 기초적인 이론을 정립할 수 있는 연구를 행하였다.
본 연구를 통하여 세부 과제별로 다음과 같은 결과를 얻었다.
에폭시 수지의 강인화 및 응력완화
TGDDM/DDS에폭시계의 강인화제로 PEI를 사용할 때에는 경화온도의 조저로 부터 모포로지의 변화를 유도하여 파괴 인성의 증가를 극대화 할 수 있었으며, 실리콘 고무로는 α,ω-(aminophenoxypropyl)poly(dimethylsiloxane-co-diphenylsiloxane)s을 합성하였고, 최적의 강인한 효과를 나타내는 조성과 분자량을 찾아내었다. 또한 core/shell 고무를 이용한 연구로 부터 에폭시 수지의 가교 밀도 및 고무 입자의 크기에 따른 강인화 메카니즘 및 강인화도에 미치는 영향을 알 수 있었다. 에폭시 수지의 응력 완화에서는 경화조건, 코팅두께 및 첨가제에 의한 열 응력의 거동에 대한 연구로 부터 열 응력을 최소화할 수 있는 첨가제 및 경화조건을 제시하였다.
다상 고분자 물질의 강인화에 관한 연구
두 고분자의 블랜드 조건에 따라 매트릭스와 domain이 ductile/brittle, brittle/ductile하게 되는 경우의 미세 변형 및 파괴 거동의 연구로 부터 상분리가 일어난 고분자 알로이의 파괴 거동은 매트릭스와 domain 의 구성 고분자 및 계면 접착려과 밀접한 연관성을 가짐을 알 수 있었다. 다음으로 상분리된 PMMA 알로이에서 분산상 입장의 탄성율이 알로이의 강인화도 및 강인화 메카니즘에 미치는 영향을 관찰한 결과, 분산상이 고무상으로 되는 온도 영역에서 파괴 인성이 급격히 증가하는 전이 영역이 존재하며 이때의 강인화 메카니즘은 shear yielding임을 알 수 있었다. 또한 poly(n-butylacrylate)가 graft된 macromonomer와 다른 비닐 단량체를 공중합시켜 상분리된 고분자 알로이를 제조할 경우 macromonomer의 함량, 개시제의 농도 및 반응 온도의 조저로 부터 상분리된 모포로지 조절이 가능함을 알았다.
상용화제를 이용한 고분자 블랜드의 개질에 관한 연구
비 상용성 블랜드인 PS/PI 계에서의 상분리 현상을 광산란 장치와 hot-stage microscope를 사용하여 관찰한 결과, 상분리 속도는 확산속도(D)와 열역학적 인자(α)에 의해 결정되며 상분리 진행온도다 낮아질면 분자가 확산되는 매질의 점도가 커져 D가 작아지고 두 상간의 농도차이와 chemical potential의 농도 구배가 커져 상분리 속도가 느려짐을 알 수 있었다. 또한 동일한 온도에서 조성을 달리할 경우의 분산상의 성장 속도는 medium의 점도 차이에 따른 D에 의해 크게 달라짐을 알았다. 또한 PS/PI 블랜드에 SI diblok copolymer를 상용화제로 첨가한 경우, 일정 조성, 일정 온도에서 SI의 농도의 증가는 계면 장력을 감소시켜 분산상의 성장속도가 느려지고, SI의 분자량이 낮아 micro separation temperature가 상분리 진행 온도 보다 낮은 경우에는 SI가 계면에 있지 못하고 분자 상태로 섞여 상용화 효과가 없음을 알 수 있었다. 또한, 이사의 실험 결과들과 고분자 블랜드의 상불리 진행 속도에 관련된 여러 이론과 비교하여 그 이론에 대한 검증을 하였다.

Abstract ▼

High performance engineering plastics with better physical properties, mechanical properties, and higher impact-resistance are seriously needed due to researches wee conducted for the development of high performace and impact-resistance engineering plastics. Toughening and stress relaxation of hig

High performance engineering plastics with better physical properties, mechanical properties, and higher impact-resistance are seriously needed due to researches wee conducted for the development of high performace and impact-resistance engineering plastics. Toughening and stress relaxation of high performance epoxy rsins, micro- and macro-deformation and fracture behavior of phase-separated polymer alloy for investigating the toughening and deformation mechanisms, and morphology contro of incompatible polymer blends with polymeric compatabilizer for improving the compatibility and mechanical properties.
The following results were obtained with subdivided subjects.
When PEI was added a toughening agent in TGDDM/DDS epoxy systems, the fracture toughness could be maximized by adjusting the morphology with curing temperature. As silicone rubbers, α,ω-(amionphenoxypropyl)poly-(dimethylsiloxane-co-diphenylsiloxane)s were synthesized and optimum compositions and molecular weight of silicone rubbers were investigated in order to have maximum toughness. With home-made core/shell structured rubber, the effects of rubber particle size and toughening mechanisms were studied depending on the cross-linking density of epoxy resins. Also, the effects of curing schedule, coating thickness,a nd additives were examined to reduce the thermal stress of epoxy resin/aluminum joints.
Toughening of multiphase polymeric materials
In the first part of the study, microdeformation and fracture behavior of phase separated polymer alloy, i.e. ductile inclusion in brittle matirx and brittle inclusion in ductile matrix, have been studied using thin film. It was found that fracture behavior of phase-separated polymer alloy had intimate correlations with the kinds of polymers in domain/matrix and their interfacial strength. In the second part, from the study on effects of the modulus of dispersed phase on the toughness and toughening mechanism of phase-separated polymer alloy, it was coucluded that the fracture toughness abrubtly increased in the temperature range where the dispersed phase changed from glassy to rubbery state. In the last part, from the study on the copolymerization of poly(n-butyl acrylate) grafted macromonomer with vinyl momomers, phase-separated morphology could be controlled with the content of macromonomer, initiator content and reaction temperature.
A Study on the modification of polymer blend by the use of polymeric compatabilizer
Poly(styrene-b-polyisoprene) (SI) was added as a compatabilizer into the immiscible polymer blend, polystyrene(PS) and polyisoprene(PI). By using a light scattering apparatus and a hot-stage microscope, the phase separation kinetics were investigated. The addition of block copolymer reduced the interfacial tension between domain and matrix, decreased the domain size and retarded the phase-separation rate. The separation rate was determined by the diffusion rate of diffusing molecules and the thermodynamic factors. The block copolymer with the various total molecular weight and the block length ratio were used to examine the effect of molecular structure. The phase separation was retarded with the increase of SI concentration. It was found that experimental results showed good agreememts with the theoretical predictions.

목차 Contents

• 1장 서론...10
• 2장 연구방법...11
• 1절 제1세부과제-에폭시 수지의 강인화 및 응력완화...11
• 2절 제2세부과제-다상 고분자 물질의 강인화에 관한 연구...11
• 3절 제3세부과제-고분자 상용화제를 이용한 고분자 블랜드의 개질에 관한 연구...12
• 3장 결과 및 고찰...13
• 1절 에폭시 수지의 강인화 및 응력완화...13
• 2절 다상 고분자 물질의 강인화에 관한 연구...14
• 3절 고분자 상용화제를 이용한 구분자 블랜드의 개질에 관한 연구...15
• 4절 결론...17
• 목차...19
• 1장 서론...20
• 2장 연구방법...22
• 1절 에폭시 수지의 강인화...22
• 1.열가소성 수지에 의한 다관능성 에폭시 수지의 강인화...24
• 2.실리콘 고무에 의한 다관능성 에폭시 수지의 강인화...25
• 3.Core/shell 입자를 이용한 에폭시 수지의 강인화 메카니즘에 관한 연구...28
• 2절 에폭시 수지의 응력 완화...31
• 3장 결과 및 고찰...35
• 1절 에폭시 수지의 강인화...35
• 1.열가소성 수지에 의한 다관능성 에폭시 수지의 강인화...35
• 2.실리콘 고무에 의한 다관능성 에폭시 수지의 강인화...38
• 3.Core/shell 입자를 이용한 에폭시 수지의 강인화 메카니즘에 관한 연구...42
• 2절 에폭시 수지의 응력 완화...46
• 4장 결론...53
• 5장 참고 문헌...55
• 목차...152
• 서론...154
• 1차 년도-Polyarylate 와 Polystyrene 으로 이루어진 고분자 알로이의 미세 변형 및 파괴 거동...156
• 1.서론...157
• 2.실험...159
• 2.1.시약...159
• 2.2.용액 블랜딩 및 열분석...159
• 2.3.인장 실험용 시편의 제조...159
• 2.4.인장 실험...159
• 2.5.전자현미경 관찰...159
• 3.결과 및 고찰...161
• 3.1.유리 전이 온도 및 Morphology...161
• 3.2.미세 변형 및 파괴 거동...161
• 4.결론...166
• 5.참고문헌...167
• 2차 년도-강인화된 Poly(methylmethacrylate)에서 입자의 탄성률이 강인화도에 미치는 영향...179
• 1.서론...180
• 2.실험...182
• 2.1.시약...182
• 2.2.유화중합...182
• 2.3.가교화된 고분자 입자의 제조...182
• 2.4.시편 제조...182
• 2.5.동적 점탄성 측정...183
• 2.6.파괴 인성 측정...183
• 2.7.파괴 표면 및 변형 부분 관찰...184
• 3.결과 및 고찰...185
• 3.1.동적 점탄성 및 고분자 알로이의 Morphology...185
• 3.2.딱딱한 분산상이 함유된 경우...186
• 3.3.온도의 영향...187
• 3.4.변형 및 강인화 메카니즘...188
• 4.결론...191
• 5.참고문헌...192
• 3차 년도-Macromonomer를 이용한 내충격성 엔지니어링 플라스틱의 개발...206
• 1.서론...207
• 2.실험...209
• 2.1.재료...209
• 2.2.고분자 알로이의 제조...209
• 2.3.상분리 동력학 조사...209
• 2.4.Morphology 관찰...210
• 3.결과 및 고찰...211
• 3.1.상분리 동력학...211
• 3.2.Morphology...214
• 4.결론...216
• 5.참고문헌...217
• 목차...232
• 1.서론...233
• 2.연구방법...236
• 2.1 PS/PI 블렌드의 상평형도...236
• 2.2 블록 공중합물이 첨가되지 않은 PS/PI 블렌드의 상분리 현상 ...249
• 2.3 블록 공중합물이 첨가된 PS/PI 블렌드의 상분리 현상...257
• 3.결과...265
• 3.1 PS와 PI사이의 interaction energy density 의 실험적 측정 및 블렌드의 상평형도...265
• 3.2 PS/PI 블렌드의 상분리 현상...272
• 3.3 PS/PI/SI 블렌드의 상분리 현상...276
• 4.고찰...285
• 4.1 상분리 속도에 관한 이론적 검증...285
• 4.2 상용화제의 역할에 관한 이론적 검증...298
• 5.결론...307
• 6.참고문헌...309