TPU/EVA 블렌드의 상용성에 따른 수분흡수 특성 연구

김남균 부산대학교 대학원 2022 국내석사

열가소성 엘라스토머(Thermoplastic elastomer, TPE)인 폴리우레탄(Thermoplastic polyurethane, TPU)은 고무의 탄성과 가황 공정이 불필요하여 혼련 공정의 간소화로 성형 가공이 용이한 열가소성 플라스틱 수지의 우수한 가공성을 동시에 발현하는 소재이자, 재활용이 가능하다는 장점으로 고무 소재의 대체 신소재로 주목받고 있다. 그러나 강한 극성을 띠는 우레탄기에 의해 수분흡수율이 높아 습윤한 환경에 취약하다는 단점을 지니고 있다. 본 연구에서는 이를 해결하고자 수분흡수율이 낮고 타 수지와 친화성이 높은 Ethylene vinyl acetate(EVA)와 블렌드 하였고, 이때 낮은 상용성을 개선하기 위해 말레산 무수물이 그라프트 된 EVA-g-MAH(Maleic anhydride)를 상용화제로 사용하여 TPU/EVA 블렌드의 특성을 평가하였다. 그 결과, 기계적, 열적, 유변학적, 형태학적 특성 분석을 통해 EVA-g-MAH 함량에 따른 상용성의 척도를 판단할 수 있었으며, 함량이 10phr 일 때 계면 간의 장력 감소 및 접착력의 향상으로 상용성과 분산성이 가장 우수하여 수분흡수율 및 기계적 물성이 개선되는 결과를 확인할 수 있었다. 그러나 EVA-g-MAH가 10phr 이상 첨가 시 극성인 MAH로 인해 수분흡수율이 증가하는 경향을 보였다. 또한 가소제 역할을 하거나, 독립적인 상으로 거동하여 상용성을 저하했고 그 결과, 기계적 물성이 감소하는 한계를 보였다. 본 연구에서는 이를 개선하고자 엘라스토머의 물성 보강을 목적으로 사용되는 실리카 필러를 매트릭스와 필러 사이 상용성을 더욱 증진하고, 소수성을 부여하는 실란 커플링제로 표면 개질하여 첨가하였다. 이에 따른 컴파운드의 특성을 분석한 결과, 실란 커플링제로 표면 개질된 실리카 필러의 도입에 따라 매트릭스와 필러 간 상용성이 증가하여 수분흡수율의 감소와 기계적 물성이 향상되는 결과를 보였다. 그러나 실란 커플링제가 적정 함량 이상 (3phr) 첨가되었을 때 가소제 역할로 분산성이 저하되고 그 결과, 기계적 물성의 감소와 수분흡수율이 증가하는 결과를 보였다. 키워드: TPU, EVA, 수분흡수율, MAH, 실란 커플링제, 상용성

R-744/오일 혼합물의 상용성 및 증기압에 관한 실험적 연구

최희성 國民大學校 大學院 2004 국내석사

기존의 CFC(Chloro Fluoro Carbon)/HCFC(Hydro Chloro Fluoro Carbon) 및 HFC(Hydro Fluoro Carbon) 냉매는 오존층 파괴 및 지구 온난화에 큰 영향을 미치기 때문에 이를 대신 할 수 있는 환경 친화적인 대체 냉매에 대하여 많은 연구가 진행 중이다. 이러한 문제에 대한 근본적인 해결책은 자연에 존재하는 물질을 냉매로 사용하는 것이다. 여러 자연 냉매 중 이산화탄소는 안정성이 뛰어나고, 무취, 무독하고 부식성이 없으며, 연소 및 폭발성이 없는 물질로서 냉매 회수가 필요 없는 여러 가지 장점을 가지고 있어 관심이 높아지고 있다. 새로운 대체냉매를 적용하기에는 여러 가지 문제점을 내포하고 있는데 그 중 가장 심각한 문제가 대체냉매를 이용하는 시스템에 적합한 냉동기유를 개발하는 것이다. 냉동기유가 냉동시스템에 사용되는데 있어서 기본적으로 갖추어야 할 조건 중 냉매와 오일이 혼합되었을 때, 그 혼합물의 상용성 자료와 증기압 특성은 오일을 선정하는데 매우 중요한 요소이다. 압축기내에서 냉동기유와 냉매의 분리는 접촉 불량을 일으켜 압축기 고장의 원인이 될 수 있으므로 기본적으로 냉매와 냉동기유는 서로 상용성이 있어야 한다. 본 연구에서는 이산화탄소/오일 혼합물의 상용성 자료와 증기압 특성을 제시하고자 한다. 실험을 수행하기 위해서 평형셀, 온도 제어장치, 진공펌프, 정밀 저울, 온도계, 압력계 그리고 이산화탄소 용기로 실험 장치를 구성하였다. 오일은 광유, AB, PAO, PAG, POE 오일을 사용하였다. 실험 조건은 오일 농도 5, 20, 30, 50% wt이고 -10℃에서 10℃까지 온도 범위에서 측정하였다. 이산화탄소/광유, AB, PAO, PAG 오일 혼합물의 상용성 특성은 온도에 따라서 이층상태로 분리되어 비상용성을 보이는 반면에 이산화탄소/POE 오일 혼합물은 모든 실험 조건에서 투명한 상태가 되어서 상용성이 좋다는 것을 알 수 있었다. 이산화탄소/광유, AB, PAO, PAG 오일 혼합물의 증기압 특성은 오일 농도에 따라서 크게 영향을 받지 않아서 무시할 수 있고 이산화탄소/POE 오일 혼합물의 증기압 특성은 농도가 증가함에 따라 혼합물의 증기압은 낮아짐을 알 수 있었다. The challenge of the requirement to develop completely non ozone-depleting refrigeration and air-conditioning systems is a main reason to study this experiment. The other reason is the next environmental problem on the horizon, the global warming issue. Because of the ozone layer depletion and the global warming effect by HCFC/HFC refrigerant, recently carbon dioxide (CO_(2), R-744) has become a very popular issue in application to refrigeration and air conditioning systems as a natural refrigerant. In the refrigeration and air conditioning systems, the compressor needs the lubricant oil necessarily. This lubricant must return to the compressor in a reasonable time and must have adequate fluidity at low temperatures. The lubricant should remain miscible with the refrigerant for good lubricant return. Oil return in a refrigeration system usually depends on both physical factors (system design) and chemical factors (mixing of the refrigerant and lubricant). The oil which is blown out of the compressor will be carried through the system by the refrigerant, then returned to the compressor through line. The chemical miscibility of the refrigerant-lubricant pair is a good indicator of how well the refrigerant will help move the oil around the system. The lubricant should not be considered alone, because it functions as a lubricant-refrigerant mixture. An experimental study has been carried out to investigate miscibility and the vapor pressure of refrigerant R-744 in the presence of lubricant oil. This is of particular interest in the selection of the lubricant oil for the compressor of a refrigeration system or an air conditioning system using the refrigerant R-744. The experimental set-up consists of the equilibrium cell, measuring devices, the vacuum pump, the constant temperature bath and relevant connecting pipes made of stainless steel. Five lubricant oils, such as mineral oil(Naphthenic), AB(Alkyl Benzene) oil, PAO(Poly Alpha Olefin) oil, PAG(Poly Alkylene Glycol) oil and POE(Polyol Ester) oil are considered in the present study. Test runs were conducted with the oil concentration range form 5 to 50% wt and the temperature range from -10 to 10℃ with 2℃ intervals. The results showed with the miscibility as visualization and correlated with the vapor pressure for the individual test components.

NR/EPDM Blend의 상용성 조절에 관한 연구

이헌 전남대학교 대학원 1998 국내석사

비상용계로 알려진 Natural Rubber(NR)와 ethylene propylene diene terpolymer(EPDM)를 조성고분자로 하여 blend를 제조함에 있어서, 상호작용을 하는 반응성 상용화제를 도입하여 조성고분자간의 상용성을 증대하였다. 반응성 상용화제로는 maleic anhydride(MAH)를 사용하였고, 조성 고분자에 그라프트된 MAH 상호간의 반응에는 ethanolamine(EA)을 사용하여 Imidization 및 Esterification을 유도하였다. 반응성 상용화제인 MAH와 조성고분자간의 graft반응 및 Imidization은 FT-IR로 확인 하였다. NR 및 EPDM에 MAH의 graft 반응은 BPO를 개시제로 하여 용액그라프트법을 이용하였으며, blend시 조성고분자인 NR과 EPDM에 graft된 반응성 상용화제의 함량을 변화 시켰다. NR/EPDM Blend시 조성 고분자에 그라프트된 상용화제의 관능기의 화학적 결합에 의한 조성간 반응을 유도하여 결합력에 의한 상용성 조절 효과를 예측 하였다. NR과 EPDM의 조성비 및 반응성 상용화제의 함량을 달리하여 블렌드를 제조 하였다. 화학적 결합력의 조성 고분자간에 미치는 영향을 고찰하기 위하여 밀도, 팽윤비, 인장강도 등의 물성을 측정 하였으며, DSC, TGA, DMA로 관찰하였다. NR과 EPDM의 함량을 일정하게 유지하며 반응성 상용화제의 함량을 달리하여 제조한 blend는 반응성 상용화제의 함량이 증가함에 따라 기계적 성질이 증가 하였으며, 조성간 반응에 의하여 밀도 증가 및 용매에 대한 평윤도의 감소 현상을 볼수 있으며, NR과 EPDM의 조성을 달리하여 제조한 시편에서 60/40의 조성비에서 물성이 우수함을 볼수 있었으며 조성 고분자에 그라프트 된 MAH 및 EA와의 화학적 결합에 의한 상용성의 증대로 인하여 향상된 물성 거동을 보였다. 본 연구 결과 NR과 EPDM의 두 조성 고분자에 조성간 반응이 가능한 상호 반응성 상용화제를 첨가 함으로써 비상용계로 널리 알려진 NR/EPDM의 blend에서 상분리 현상을 억제 하며, 전체적인 물성 및 몰폴로지의 향상됨을 알수 있었다. The characteristic of blends between natural rubber(NR) and ethylene propylene diene terpolymer (EPDM) were investigated as a study EPDM composite materials. Maleic anhydride(MAH) and Ethanolamine(EA) were selected as a reactive compatibilizer between NR and EPDM, the each reaction between reactive compatibilizer and matrix polymer were confirmed with FT-IR. Maleic anhydride and ethanolamine reacted imidization and esterification. Maleic anhydrie grafted natural rubber(NR-g-MAH) and maleic anhydride grafted EPDM(EPDM-g-MAH) were synthesized with benzoyl peroxide(BPO) in toluene at 80℃ and derivariate hydroxyl terminated maleimide with imidization. Maleic anhydride and ethanolamine were rested chemical reaction. After reaction, NR/EPDM blend get compatibility. Density was increased by chemical reaction of compatabilizer. Mechanical properties improved and sweling ratio was lowered with increasing the reactive compatibilizer. In DSC, Tg was gether between Tg of NR and Tg of EPDM. TGA was showed increasing thermal stability because of imidization. In DMA, We observed increasing compatability between two polymers. From the above Results, the general properties of NR/EPDM Blend were improved, because of the improved compatibility triggered by chemical bonding with reactive compatibilizer.

Nylon 6-Ionomer 블렌드의 상용성에 관한 연구

한경하 崇實大學校 大學院 1989 국내석사

PET 초극세사 제조를 위한 PET/PS의 상용성, 방사성 및 방사섬유의 형태학

차동환 全南大學校 1995 국내석사

폴리에틸렌 테레프탈레이트[poly(ethylene terephthate), PET] 초극세사 제조를 위해 PET와 세 종류의 아탁틱 폴리스티렌(atactic polystyrene, a-PS)의 상용성, 방사성 및 방사섬유의 형태학에 대해 연구하였다. 열분석을 통해 PET/a-PS계가 전형적인 비상용계임을 확인하였고, Mini-Max Molder를 사용하여 블렌드 시료를 제조하고 혼합비에 따른 형태학을 조사하였다. 블렌드 시료의 연속상과 분산상의 거동은 사용된 고분자의 용융점도비와 혼합비에 따라 변하였다. PET와 a-PS를 칩상태로 혼합하여 방사한 결과 방사전단속도에서 PET의 용융점도에 가장 가까운 a-PS를 사용한 경우 방사성이 양호하여 권취가 가능하였고, 중량비 4/6(PET/a-PS)까지 PET 피브릴을 형성하였다. 방사 전단속도에서 PET의 용융점도와 가장 큰 차이를 보이는 a-PS는 중량비 5/5까지 PET 피브릴을 형성하고 있었으나 방사시 구형태와 섬유형태 부분으로 용융절단 현상을 나타내어 방사가 불가능하였다. 이로부터 PET와 a-PS의 용융점도비가 1에 가까울수록 방사성이 증가함을 확인하였고, PET에 대한 a-PS의 용융점도가 낮을 수록 이들의 블렌드 섬유에서 PET 피브릴을 형성하는 PET의 한계분율이 증가함을 확인하였다. 방사한 블렌드 섬유를 권취하여 a-PS 성분을 제거한 후 추출한 PET 극세사의 직경은 약 0.5∼1㎛ 였으나 그 크기는 일정하지 않았다. In preparation of PET ultra-fine fibers, the compatibility and the spinnability of PET/a-PS, and the morphology of the fibers spun were studied, The PET/a-PS blends were examined as an uncompatible system on the basis of thermal analysis. The component with higher viscosity and/or lower weight fraction preferred to be dispersed in PET/a-PS blend. The spinnability was maximum when the viscosity ratio of PET/a-PS approached 1 at the shear rate of the spinning. PET fibril could be obtained from the lower weight concentration of PET than 50% in a-PS. The diameter of the PET fibril formed was in the range of 0.5∼1㎛.

생분해성을 가지는 Pullulan/Poly(vinyl alcohol) Blends의 상용성과 물성에 관한 연구

崔爀 檀國大學校 2001 국내석사

포장용 범용 플라스틱의 폐기 후 처리 문제와 생분해성 고분자 재료의 높은 가격 문제를 동시에 해결할 수 있는 경제성을 지닌 환경 친화적인 고분자 포장재료를 개발하고자, pullulan/poly(vinyl alcohol) blends를 물을 용매로 한 다양한 구성비의 용액 blending방법을 사용하여 제조하였다. Blends 제조에는 완전 분해성을 가지며 다양한 용도로의 이용이 가능한 pullulan과 비교적 저렴하고 pullulan과 유사한 필름 형성 능력을 갖는 수용성 고분자인 poly(vinyl alcohol) (PVA)를 사용하였다. 제조된 blends의 상용성, 열적, 기계적 성질 및 생분해성을 differential scanning calorimetry, scanning dedctron microscopy (SEM), fourier-transform infrared (FT-IR) spectroscopy, 그리고 토양매몰시험으로 각각 살혀보았다. 그 결과, pullulan/PVA blends는 전 조서엥 걸쳐 하나의 유리전이온도를 보이는 우수한 상용성을 나타냄을 알 수 있었으며, FT-IR 및 SEM 분석 등을 통해 이를 확인하였다. 또한 제조된 blends는 pullulan 함량 증가에 따라 용융온도 및 열분해온도 값이 감소하였는데 그 값들은 대체로 범용 고분자 재료로서 응요하기에 적당한 값들이었으며 기계적 강도는 pullulan 함량이 증가할수록 크게 향상되었다. Blends의 생분해도는 pullulan/PVA=75/25 blend의 경우 95%, pullulan/PVA=50/50인 경우 65%, pullulan/PVA=25/75인 경우에는 약 35% 정도 생분해가 일어남을 알 수 있었다. 따라서 본 실험에서 제조한 pululan/PVA blends는 고가의 완전 분해성 물질인 pullulan에 비교적 저가의 PVA 고분자를 첨가하여 제조한 것으로 pullulan의 가격적인 담점을 다소 보완함으로써 향후 라미네이션물 또는 각종 포장재 등과 같은 환경 친화적 물성이 요구되는 플라스틱 재료로 사용할 수 있는 가능성을 가지고 있음을 확인하였다. 주용어: 풀루란, 폴리비닐알콜, 용액, 토양매몰, 상용성 In order to overcome the disposal problem of commercial plastics for packaging applications and cost disadvantages of biodegradable polymeric materials, we prepared and investigated the properties of the environmentally friendly blend of microbially syntthesized pullulan and water soluble poly(vinyl alcohol) (PVA) polymers. Pullulan/PVA blend with a variety of weight ratio were prepared using solution blending system with water as a solvent. Differential scanning calorimetry, scanning electron microscopy, fourier transform infra-red spectroscopy, universal tensile machine, and soil burial composting test were respectively used to investigate the miscibility, thermal properties, mechanical properties, and biodegradability of blends. From these analyses, it was discovered that pullulan/PVA blends showed single Tg between those of polymers and it was quitely agreed with theoretical value calculated from Fox equation. Therefore, it was concluded that pullulan/PVA blends showed a completely miscible system. In addition, with incresing pullulan content in blends, Tm and Td values consistently decreased and the biodegradability of pullulan.PVA blends as well as mechanical properties were dramatically increased with increasing pullulan content in blends. Key words:pullulan, poly(vinyl alcohol), solution, composting, miscible

고분자 블랜드의 상용성에 대한 열역학적 예측 : 단일중합체와 공중합체의 상용성에 대한 공중합체 조성비의 효과

공융두 서울大學校 大學院 1983 국내석사

Miscibility and performance of acrylic pressure sensitive adhesives

김현중 The University of Tokyo 1995 해외박사

점착제란 가벼운 손의 압력으로 간단하게 접착하는 접착제의 일종이다. 이들 점착제품은 우리 신변 주위와 산업분야에서 대량으로 사용되고 있다. 점착제의 구조와 물성을 조절함으로써 여러 종류의 성능을 갖는 제품이 개발되고 있지만, 점착현상에 관한 기초적 연구는 충분히 진행되어 있지 못하고 있는 실정에 있다. 본 연구에서는 점착특성에 미치는 점착제의 구조와 물성에 관한 연구의 일환으로 점착제가 구성하는 고분자와 암사물인 점착부여수지제와의 상용성과 점착특성과의 상관 관계를 규명하고자 한다. 우선 점착제 성분간의 상용성을 조사하기 위하여 아크릴계 공중합체와 점착부여수지제와의 상용성과 상태도를 계통적으로 규명했다. 상용성의 판단은 점탄성측정기인 Rheovibron, DSC 및 육안관찰에 의해서 행하였다. 아크릴산(AA)을 포함하지 않는 브틸아크릴레이트/Superester A-75 브렌드계의 상태도는 전형적인 LCST형이었다. 그러나, 아크릴산이 3%가되면 완전히 상용해 버린다. 아크릴산이 5%가 되면 상태도는 UCST형으로 변화된다. 그리고 아크릴산의 비율이 증가하면 UCST형태를 유지하면서 상용범위는 좁게 되어버린다. 이와같은 상용거동은 Flory-Huggins의 카이-파라메터의 공중합체 조성-의존성을 평균장 근사치에 의해 정성적으로 해석할 수 있었다. 다음에는 점착특성의 하나인 점착력과 상용성과의 상관관계를 조사하였다. 완전히 상용하고 있는 브렌드계에서는 점착부여수지의 농도가 증가함에 따라서 유리전이 온도가 계통적으로 상승하며, 점착력 측정시의 온도와 유리전이 온도와의 차를 도표로 나타내면 어느정도 원활한 합성곡성이 얻어진다. 이것은 접착부여수지제의 농도에 의해서 점착제의 유리전이 온도와 점탄성이 변화하고, 이것이 접착력에 반영하는 것을 의미한다. 그러나, 전 농도 및 전 온도범위내에서 상분리하고 있는 브렌드계에 대해서 같은 그래프를 취하면 원활한 합성곡선이 얻어지지 못함을 알수 있으며, 그 절대값은 점착부여수지제의 증가와 함께 저하하는 것을 알았다. 이 경우 점착력은 기본적으로 매트릭스상의 물성에 의존하고, 점착부여수지제는 단지 충전재로써 작용하여 점착력의 절대값을 저하시키고 있음을 알았다. 택(tack)은 매우 가벼운 힘으로 짧은 시간에 피착제에 접착하는 점착제 특유의 성질이다. 프로부택은 온도가 상승함에 따라서 저하하며, 속도의 증가에 따라 증가하는 경향을 갖고 있다. 이들 온도-속도 의존성에 환산변수법을 적용시켜 합성곡선을 구했다. 완전히 상용하고 있는 브렌드계에서는 합성곡선이 점착부여수지의 증가함에 따라 합성곡선은 낮은 속도에 이동함을 알 수 있었다. 그러나, 완전히 상분리하고 있는 브렌드계에서는 점착력에서의 거동과 마찬가지로 점착부여수지제가 증가함에도 불구하고 저하했다. 점착특성의 또 다른 하나로 점착력의 전단응력에 대한 저항시간을 측정하는 방법으로 평가되는 보지력(保持力)이 있다. 완전히 상용하고 있는 브렌드계에서는 점착부여수지제의 증가와 함께 합성곡선도 장시간쪽으로 이동함을 알 수 있는 반면, 완전 상분리하고 있는 브렌드계에서는 장시간쪽으로 이동은 하지만 그정도는 완전 상용계와 다르게 매우 작은 양이 이동함을 알 수 있었다.

Polymer/Organoclay nanocomposites of various polymer systems : homo polymer, miscible polymer blend and triblock copolymer = Organoclay와 단일 고분자, 상용성 고분자 블렌드, 삼중 블록 공중합체의 나노복합재료에 관한 연구

이충호 仁荷大學校 大學院 2003 국내박사

Hansen solubility parameter를 통한 W/O형 자외선차단 제형의 유화 안정성에 관한 연구

김동희 성균관대학교 일반대학원 2021 국내석사

자외선차단 제형은 내수성이 중요하므로 수상이 유상에 분산되는 Water-in-Oil (W/O) 에멀션으로 만드는 것이 바람직하다. 이 경우에는 오일 특유의 무겁고 끈적이는 사용감 때문에 이를 보완하는 방법으로 실리콘계 오일을 사용한다. 이러한 오일은 유기 자외선차단제와의 상용성이 낮아 에멀션의 안정성에 문제가 되고 있다. 본 연구에서는 자외선차단 제형의 W/O 에멀션에서 다양한 오일들 간의 상용성을 Hansen Solubility Parameter(HSP)를 이용하여 수치적으로 도출하였다. HSP는 물질의 분산, 극성 및 수소 결합을 나타내는 지표로 물질 간의 상용성을 판단하는데 유용하다. 다양한 오일과 계면활성제의 종류를 선정하여 W/O 에멀션을 제조하고 그 종류와 조합에 따른 결과 및 HSP와의 관계를 분석하였다. 제조한 에멀션의 시간에 따른 점도 변화, 유화 입자 변화, 온도변화에 따른 에멀션의 안정성을 조사하여 도출한 HSP 수치와의 상관관계 또는 일치성을 고찰하였다. HSP를 이용하여 안정한 에멀션의 조합, 즉 오일과 계면활성제의 종류 선정을 용이하게 하였다. 본 연구에서는 정교한 조합 설계를 통해 성분 간의 상용성을 최적화하여 사용감이 우수하면서 안정성을 확보한 W/O형 자외선차단 제형 개발에 도움이 될 것이라 사료된다. The water resistance is the most important factor for sunscreen formulations. Generally a sunscreen cream was formulated by a water-in-oil (W/O) emulsion. In the W/O emulsion system, silicone oils are added to improve the texture of formulations, while the other oils tend to have heavy and greasy property. Silicone oils have low compatibility with organic sunscreen agent, causing problems with the stability in emulsion. In the study, the compatibility between various oils in the W/O emulsion was derived numerically using Hansen Solubility Parameter (HSP) at first. HSP is represented a dispersion degree, a polarity, and a hydrgen bond in a composition or material. Various emulsions were prepared accroding to the type of oil and surfactant. HSP was calculated as a function of the type and/or composition of the emulsion. The stability of the emulsion was confirmed by the HSP value. Also, the stability of the prepared emulsion was monitored by a viscosity and morphology according to the time and temperature and then evaluated experimentally. The calculated HSP value was compared with that of the experimental results. The values and the experimental results have similar activities for the stability of emulsions. HSP was used to facilitate the selection of oil and surfactant, which are suitable for a stable emulsion composition. The study will be helpful in the development of W/O type sunscreen with excellent texture and stability by optimizing compatibility between ingredients.