고분자 콤파운딩

소개글

고분자 콤파운딩에 대한 보고서 자료입니다.

목차

(1) Purging plastic 이란 무엇인가?

(2) 5대 범용 플라스틱과, PMMA, PC, PET, ABS, PIB, PAA,PMA, Nylon66, Nylon6 의 melting temperature, glass temperature를 조사하라.

(3) EMA 와 EVAc 의 구조를 그리고 Tg,Tm에 대하여 논하라.

(4) Compounding 공정에서 원료수지에 첨가하는 물질들에는 무엇이 있으며, 그 물질들을 첨가하여 향상되는 물성은 무엇인가?

(5) LDPE, HDPE, PP 와 압출기에서 채취한 sample 1, 2, 3의 DSC 분석으로 부터 얻을 수 있는 정보를 모두 논하라.

(6) Compounding된 수지들의 물성향상을 확인하기 위하여 실시하는 인장강도, 굴곡강도, 충격강도, 점도, heat deflection temperature, melt index 측정에 대하여 조사하여라.

(7) 시차주사열량계(DSC)를 이용하여 콤파운딩한 시료들의 녹는온도, 유리전이 온도, 용융잠열 변화와 같은 열적특성을 분석하라.

(8) 만능실험기(UTM)을 사용하여 원료 수지와 콤파운딩한 시료들이 인장강도를 측정하고 위에서 측정한 열적 특성과 비교 분석하라

본문내용

화제(impact modifier) 등도 분해된다는 점이다. 그 결과 (분자 사슬이 짧아진 결과) 기계적 특성이 나빠지고, (분해 산물로 인해) 표면 결함이 생기고 불쾌한 냄새가 난다.온도가 너무 낮은 경우, 균일성이 제대로 갖추어지지 않은 구조가 된다. 이는 충격 저항을 극적으로 감소시키며 대부분의 경우 물리적 특성에 상당한 변화를 초래한다.용융수지 온도와는 별도로, 사출부(injection unit)에 폴리머가 머무르는 시간(dwell time)도 중요한 역할을 한다. 경험에 의하면 머무르는 시간은 2분에서 9분 사이가 정상인 것으로 보여진다. 머무르는 시간이 더 길면, 용융수지 온도가 정확하다 할 지라도 어떤 상황에서는 열 분해가 일어날 수 있다. 머무르는 시간이 너무 짧으면, 용융수지가 완전히 균일해질 시간이 없는 것이 보통이다
(7) 시차주사열량계(DSC)를 이용하여 콤파운딩한 시료들의 녹는온도, 유리전이 온도, 용융잠열 변화와 같은 열적특성을 분석하라.
DSC의 대해서는 5번문제에서 간단히 설명 하였다.
① 폴리에틸렌 [polyethylene]
에틸렌의 중합으로 생기는 사슬 모양의 고분자 물질.
석유의 원유를 분류(分溜)하여 나프타부분(약 100∼200 ℃ 유출부분)을 분리시키고, 이것을 분해시켜 약 25 % 에틸렌을 분취한다. 이 에틸렌을 중합시켜서 다음과 같은 식을 가지는 폴리에틸렌을 만든다(때로는 가지가 있는 경우도 있다). CH2＝CH2→…－CH2－CH2－CH2－CH2－… 중합방법에 따라 여러 종류의 폴리에틸렌이 생긴다. A는 저밀도, B는 고밀도 폴리에틸렌이다.
② 고압법폴리에틸렌 [高壓法-, high density polyethylene]
고압에서 만든 폴리에틸렌.
정유소(精油所)의 폐(廢)가스 또는 나프타 분해로 발생분리되는 에틸렌가스를 고압에서 중합(重合)시키는 고압법으로 만든 저밀도중밀도 폴리에틸렌을 말한다. 고압법은 1000~3000기압, 150~230℃에서 중합하여 밀도 0.910~0.925의 저밀도 폴리에틸렌을 얻는 ICI법과, 500기압, 115~120℃에서 밀도 0.926~0.940의 중밀도 폴리에틸렌을 얻는 BASF법이 일반적이나 여러 회사에서 각기 다른 기술을 개발하여 생산하기도 한다. 고압법 폴리에틸렌은 부드러우며 녹는 점은 107～112℃ 정도, 비중은 0.92이고, 투명도가 크다. 필름시트 등에 많이 사용된다.
③ 경질폴리에틸렌 [硬質-, hard polyethylene]
굳기가 높은 폴리에틸렌.
에틸렌의 중합(重合)에 의해 생기는 열가소성(熱可塑性) 플라스틱인 폴리에틸렌 중에서, 저압법(低壓法)이나 중압법에 의해 만들어진 경질 제품을 말한다. 고밀도 폴리에틸렌이라고도 하며 밀도는 0.941~0.965이다. 저압법은 10기압 60~80℃에서 중합하며 중압법은 30~40기압, 100~170℃에서 중합하는 필립스법과 70기압, 230~270℃에서 폴리에틸렌을 얻는 스탠다드법이 있다. 내약품성, 내한성, 전기특성이 우수하다. 가공성은 떨어지나 내충격성이 좋지 않다.
④ 폴리프로필렌 [polypropylene]
프로필렌의 중합체.
프로필렌은 석유화학공장에서 나프타를 분해할 때 에틸렌과 함께 생긴다. 치글러-나타 촉매(대표적인 것은 삼염화티탄과 디에틸염화알루미늄으로 이루어진 착염)를 핵산 속에서 만들고, 그 속에 프로필렌을 약 70℃, 5atm에서 통하면 쉽게 합성된다. 아이소택틱(isotactic) 구조를 가지며, 따라서 구조식과 같이 메틸기(基)가 같은 방향으로 정연하게 배열되어 있다. 녹는점은 165℃이고, 하중(荷重) 하에서 연속사용이 110℃에서 가능하다. 밀도는 0.9～0.91이며, 결정도(結晶度)는 크지만 성형한 후에는 70% 이하로 저하된다. 전기적 성질은 탄소와 수소만으로 이루어져 있기 때문에 우수하며, 폴리에틸렌에 버금간다. 용도는 포장용 필름연신(延伸) 테이프섬유파이프일용잡화완구공업용 부품컨테이너 등이다. 사출성형품(射出成型品)은 각종 컨테이너를 비롯한 일용잡화이고, 합성섬유는 주로 강력한 공업용품(인장강도:데니어당 9g)이나 카펫이불솜이 많다. 플랫얀(flat yarn)은 중저압 폴리에틸렌과 마찬가지로 쌀밀비료 부대, 접착테이프 등에 사용된다. 압출성형(壓出成型)으로는 펼쳐늘여 종이강철 밴드 분야, 그리고 돗자리와 같은 새로운 용도가 개발되었다. 중공성형품(中空成型品)은 뜨거운 물에 견디므로 폴리에틸렌과 달리 보온병, 열소독을 하는 의료기구약품용기 등에 사용된다.
⑤ EVA
Ethylene Vinyl Acetate Copolymer 로서 PVC(폴리염화비닐 polyvinyl chloride) 대체 소재로사용되고 있으며, 에틸렌과 비닐아세테이트의 공중합체 수지로 투명성, 유연성, 저온 취성 등이 우수하여 신발용 소재, 농업용 필름, 압출 코팅 등의 원료 수지로 사용되고 있다. 에틸렌과 초산비닐(Vinyl Acetate,VA)의 공중합체인 EVA의 녹는점은 공단량체인 VA함량에 따라 달라진다. VA함량 27%인 EVA의 경우 녹는점은 68-70degC 정도이고, 18% 제품은 85-88degC, 5% 제품은 103-106degC정도, 0%인 경우 LDPE와 같아서 110degC 부근에서 녹는다. MeltIndex(MI)가 높은 경우라면(>50g/10min 이상인 경우) 같은 VA 함량이라도 MI가 높아짐에 따라 녹는점도 내려간다. 사용 용도는 연질타입은 내저온 취화성을 가진 무가소염화비닐수지로서 사용된다. 경질타입은 경질폴리염화비닐보다 가공성이 우수해서 사풀성형 고속압출성형에 적합하고 내충격성 내후성이 요구되는 파이프 판물 이형압출품 사출성형품등에 사용된다.
(8) 만능실험기(UTM)을 사용하여 원료 수지와 콤파운딩한 시료들이 인장강도를 측정하고 위에서 측정한 열적 특성과 비교 분석하라
<시료 1> PP : LDEP = 1 : 1
Sample no.
1
2
3
4
5
평균
하중(㎏)
9.85
9.8
10.15
9.95
9.50
9.85
<시료 2> PP : LDEP = 1 : 3
Sample no.
1
2
3
4
5
평균
하중(㎏)
11.30
11.65
10.90
10.85
11.85
11.31

키워드

고분자,   콤파운딩,   EMA 와 EVAc 의 구조,   Purging plastic,   5대 범용 플라스틱,   고분자 콤파운딩,   시차주사열량계(DSC),   만능실험기(UTM)