실리콘고무 결과

소개글

실리콘고무 결과에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험요약

2. 실험방법

3. 실험결과 및 그래프

4. 이론 조사

5. 고찰

본문내용

. 탄성은 고체의 역학적 성질이고 점성은 유체의 역학적 성질이지만 점탄성체는 고체와 액체의 두 가지 모두의 성질을 나타낸다. 점탄성체는 그 물체에 고유한 특성시간을 가지고 있다. 예를 들어 전형적인 점탄성 현상의 하나인 응력완화에 있어서 일정한 변형을 준 후 이것을 유지하는 데 필요한 응력은 시간의 경과에 따라 감소한다. 이 응력의 감소 속도를 특징짓는 완화시간은 이 특성시간의 한 예이다. 완화시간이 짧으면 그 점탄성체는 고체적이고 길어지면 액체적이다. 점탄성 거동의 예로는 크리프거동, 응력완화, 변형 회복, 동적 거동 등이 있다.
5. 고찰
(1) 경도 실험
정확한 경도 값을 얻기 위해 고무 당 5회를 반복하여 측정하여, 평균값을 얻었다. ASTM 규격에 맞게 시편을 잘랐지만 12개의 시편의 폭과 두께는 동일하지는 않았으나 거의 비슷했다. 실험 결과 TS 141< TS 151 < TS 161 < TS 171 순으로 경도 값이 커졌다. 이로 인해 실리카의 함량이 높을수록 경도가 더 커짐을 알 수 있었다. 실리카는 실리콘 고무의 가교제 및 경화제로 사용된다. 실리콘 고무는 일반적인 유기고무와 달리 [-Si-O-Si-O-] 규소와 산소가 결합된 형태인데, 실리콘 고무의 O와 실리카가 수소 결합을 하면서 경도가 강해진 것이다.
(2) 인장강도 실험
조교님께서는 실험결과로 변위 값을 주셨는데, 이 변위 값은 초기 길이 L。를 25mm로 할 때, △L을 의미한다. 그러므로, 변위 값을 strain(변형률)로 바꾸려면, 의 식을 이용하면 된다. 그러면 결국 변위 값에 X4를 한 것이 되고, 이 값과, 하중(N) 으로 그래프를 그리면 된다.
고무는 탄성이 강한 재료이다. 탄성재료의 주요 성질은 가역적인 변형을 보인다는 것인데, 꼬여 있는 사슬이 변형이 되면서 늘어나는데, 분자들 사이에 있는 가교점 때문에 서로 미끄러져 빠져나가는 것을 막아 준다. 하중이 제거되면 다시 꼬인 모양으로 돌아간다. 위의 그래프에서 TS 141의 경우 기울기가 점점 증가하다가, 600% 부분에서 끊어졌다(재료파괴, fracture). TS 151의 경우는 약 350%에서 끊어졌고, TS 161의 경우는 400%, TS 171의 경우는 약 280%의 변형률 지점에서 시편이 끊어졌다. 즉, 실리콘 고무가 가교가 많이 되면 인장 강도가 감소한다.
그런데 실험 결과 오히려 TS 161보다 TS 151이 더 빨리 끊어졌는데, 즉 161의 연신율이 151보다 컸는데, 이론적으로는 그 반대의 결과를 얻었어야 했다. 그래서 오차의 원인을 생각해보면, TS 161을 two rolling milling 장비에서 가교제와 고무를 혼합할 때 가교제를 많이 회수하지 못해서인 것 같다.실제로 조원이 말하길 실험 도중 가교제가 손에 많이 묻었다고 했다. 이로 인해 TS 161의 가교가 잘 일어나지 않았을 가능성이 있다. 또 다른 이유로는 시편을 UTM 장비에 장착할 때, 초기 길이를 25mm로 하는 과정에서, 정확한 측정을 한 것이 아니라 눈짐작을 했으므로 정확하지 않았다. 그러므로 161 시편을 실험할 때는 초기 길이를 25mm보다 더 넓게 잡았거나 151 시편을 25mm보다 더 짧게 잡았을 가능성이 있다.
(3) curing 특성 실험
실험결과 각각의 실리콘 고무의 그래프의 형태는 유사한 모양임을 확인할 수 있다. 실리콘 고무의 실리카의 함량이 증가할수록 탄성이 증가함을 알 수 있는데, 초기에는 탄성이 급격하게 증가하고 시간이 지나자 거의 변화가 없음을 알 수 있다. TS 141의 경우 약 3.7dNm, TS 151의 경우는 5dNm TS 161의 경우는 6.5dNm TS 171의 경우는 9dNm의 탄성까지 도달하였다. 실리콘 고무 사슬이 scorch time 이후에 가교 반응이 일어나면서 탄성이 증가하게 되는데, 가교 반응이 완료되면 더 이상 탄성의 변화가 거의 없게 된다. 가교반응이 10%진행된 시간을 scorch time-T10이라고 하는데, 가교가 90%진행되었을 때 T-90과, 가교가 100%진행되었을 때 T-100의 시간의 차이는 매우 크나, 가교의 정도는 많이 차이가 나지 않으므로, 실제 공업에서 이용을 할 때는 경제성을 고려하여 가교를 90%정도 하여 이용한다.
반면, 점성의 경우는 모든 경우 실험을 시작한 지 1분 동안 점점 감소하다가 1분 이후에는 매우 작은 값을 보였다. 그 이후 점성은 변화가 없음을 알 수 있다. 점성이란 유체의 흐름에 대한 저항을 말하는데, 점성이 크면 유체의 흐름에 대한 내부저항이 큰 것으로 간주할 수 있다. tanδ=점성/탄성을 의미하는데, tanδ >1 이면, 점성이 더 큼을 의미하고, tanδ<1이면 탄성이 더 큼을 의미한다. 이번 실험 결과 tanδ<1이므로 실리콘 고무는 탄성이 점성보다 매우 큼을 알 수 있다.
(4) 이번 실험에 대한 소감
이번 실험을 통해 알지 못했던 실리콘 고무에 대한 지식을 얻을 수 있었다. 실제로 실리콘 고무가 실생활에 많이 이용된다는 것과 일반 고무에 비하여 매우 우수한 특성이 많아 앞으로도 많은 연구를 통해 산업에 유용하게 쓰일 수 있는 분야라고 생각한다. 그리고 고무에 들어가는 많은 첨가제와, 고무의 물성을 좋게 만드는 첨가제를 알 수 있었다. 또한 이번 실험을 통해 실제로 고무 이외에도 고분자 재료에 대한 공부를 할 수 있었다.
6. 참고문헌
http://cafe.naver.com/siliconeworld/5025
http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=701768
http://blog.naver.com/ares2019?Redirect=Log&logNo=90081163030
http://blog.naver.com/gpttp?Redirect=Log&logNo=130018328918
고분자 재료(1)-중합이론과 물성, 고분자재료편찬회 편저, 문운당, 260쪽, 226쪽
고분자 재료공학, Tim A. Osswald, Georg Menges, 시그마프레스, 224~225쪽, 255쪽~260쪽, 283쪽
http://blog.naver.com/gpttp?Redirect=Log&logNo=130018329708

키워드

실리콘 고무,   무유화중합,   공업화학실험