엘라스토머의 충격강도와 치수 안정성에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

TPE의 한 종류인 TPO를 이용해 만들어진 제품을 직접 파괴하지 않고 다양한 재료의 특성을 이용해 충격강도를 알아보고자 하는 연구를 진행하였다. EBR과 EOR의 비율을 달리한 TPO를 직접 제조하였고, 이 TPO를 이용하여 etching이나 staining 같은 전처리를 거친 시편에 대해 Transmission Electron Microscope(TEM)을 이용하여 고무상의 크기를 측정하였다. TPO에 대해 용매를 이용해 플라스틱과 고무상으로 분리하여 접촉각을 측정하였고, 이를 이용하여 각 재료의 표면장력을 계산하였다. 또한, 두 상 사이의 계면장력 값을 계산하여 두 재료 사이의 계면에너지를 비교하였다. 인장특성, 굴곡특성, 점도 등, 일반적인 물성 측정을 통해 충격강도를 예측할 수 있는 방법에 대해 연구하였다. 실험 결과 충격강도는 고분자 블렌드를 이루는 각각의 재료들 간의 상용성과 모폴로지의 영향을 받았다. 고무상의 크기가 작고 고르게 분포될수록, 계면장력 값이 작을수록, 그리고 TPO의 점도가 커질수록 충격강도는 향상 되는 것을 확인하였다.
엘라스토머의 치수안정성을 측정하는 방법의 하나인 열응력 측정은 재료의 내부 에너지 보다는 엔트로피적 힘에 많은 영향을 받았다. 실험은 열응력 측정을 위해 새롭게 고안된 열응력 측정 실험 기기를 이용하였다. 배합고무에 일정 예비변형을 가한 상태에서 온도를 변화시켰을 때 발생하는 수축력을 측정함으로써 배합고무의 열적거동을 측정하였다. 최대 열수축력은 예비 인장변형이 증가할수록 증가하였고, 온도가 증가할수록 증가하였다. 실리카나 카본블랙이 충전된 NR배합고무의 경우 충전제의 함량이 증가할수록 최대 열수축력은 감소하는 경향을 보였다. 그러나 충전된 SBR배합고무의 경우 충전제의 함량이 증가할수록 최대 열수축력이 증가하는 경향을 나타내었다.

목차 (Table of Contents)

• Part I. TPO의 충격강도에 관한 연구 1
• 1. 서론 1
• 2. 이론 3
• 가. 고분자 블렌드 3
• 나. 고분자 블렌드의 충격강도 3
• 다. 접촉각과 계면장력 결정 5
• 라. TPE 8
• 마. TPO 9
• 3. 실험 12
• 가. TPO 배합 12
• 나. 형상분석을 통한 고무상의 크기 측정 12
• 1) TEM 시편 준비 14
• 2) SEM 시편 준비 14
• 3) TEM을 이용한 형상분석 17
• 4) SEM을 이용한 형상분석 17
• 다. TPO의 물성 측정 17
• 1) 충격강도 17
• 2) 인장강도 17
• 3) 굴곡강도 18
• 4) 점도 18
• 라. 계면장력 결정 18
• 마. 충격강도 19
• 4. 결과 및 고찰 23
• 가. 고무상 크기 23
• 1) TEM을 이용한 형상분석 23
• 2) SEM을 이용한 형상분석 23
• 나. TPO 물성 23
• 1) 충격강도 23
• 2) 인장강도 29
• 3) 굴곡강도 29
• 2) 점도 29
• 다. 계면장력 29
• 라. 충격강도와 물성의 상관관계 30
• 5. 결론 42
• 6. 참고문헌 43
• Part II. 엘라스토머의 치수안정성에 관한 연구 45
• 1. 서론 45
• 2. 이론 47
• 가. 고무탄성 47
• 나. 에너지 탄성과 엔트로피 탄성 47
• 다. 열변화 49
• 라. 카본블랙 49
• 마. 실리카 50
• 3. 실험 53
• 가. 실험재료 53
• 나. 시편제조 53
• 1) 배합 53
• 가) 미충전 NR고무 배합 53
• 나) 미충전 SBR고무 배합 53
• 다) 카본블랙이 충전된 NR, SBR고무 배합 55
• 라) 실리카가 충전된 NR, SBR고무 배합 55
• 2) 가교 57
• 다. 열응력 측정을 위한 시험조건 57
• 라. 열응력 측정 57
• 4. 결과 및 고찰 62
• 가. 열응력 측정의 재현성 62
• 나. 미충전 NR배합고무의 열응력 62
• 다. 미충전 SBR배합고무의 열응력 66
• 라. 시편형태의 영향 66
• 마. 카본블랙이 배합고무의 열응력에 미치는 영향 69
• 바. 실리카가 배합고무의 열응력에 미치는 영향 73
• 5. 결론 81
• 6. 참고문헌 82