Journal of Adhesion and Interface (접착 및 계면)

The Society of Adhesion and Interface, Korea (한국접착및계면학회)
권호 표지

Interfacial and Surface Energies Evaluation of Modified Jute and Hemp Fibers/Polypropylene (PP)-Maleic Anhydride Polypropylene Copolymers (PP-MAPP) Composites using Micromechanical Technique and Contact Angle Measurement

미세역학시험법과 접촉각 측정을 통한 변형된 Jute와 Hemp섬유 강화 Polypropylene (PP)-Maleic Anhydride Polypropylene Copolymers (PP-MAPP) 복합재료의 계면 및 표면에너지 평가

  • Park, Joung-Man (School of Nano.Advanced Materials Engineering, Engineering Research Institute, Gyeongsang National University) ;
  • Son, Tran Quang (School of Nano.Advanced Materials Engineering, Engineering Research Institute, Gyeongsang National University) ;
  • Jung, Jin-Gyu (School of Nano.Advanced Materials Engineering, Engineering Research Institute, Gyeongsang National University) ;
  • Kim, Sung-Ju (School of Nano.Advanced Materials Engineering, Engineering Research Institute, Gyeongsang National University) ;
  • Hwang, Byung-Sun (Composite Materials Group, Korea Institute of Machinery and Materials)
  • 박종만 (경상대학교 나노.신소재공학부/고분자공학 전공) ;
  • 트란콩손 (경상대학교 나노.신소재공학부/고분자공학 전공) ;
  • 정진규 (경상대학교 나노.신소재공학부/고분자공학 전공) ;
  • 김성주 (경상대학교 나노.신소재공학부/고분자공학 전공) ;
  • 황병선 (한국기계연구원 복합재료그룹)
  • Received : 2006.03.09
  • Accepted : 2006.04.17
  • Published : 2006.06.30
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Abstract

Interfacial evaluation of the untreated and treated Jute and Hemp fibers reinforced different matrix polypropylene-maleic anhydride polypropylene copolymer (PP-MAPP) composites were investigated by micromechanical technique and dynamic contact angle measurement. For the statistical tensile strength of Jute and Hemp fibers, bimodal Weibull distribution was fitted better than the unimodal distribution. The acid-base parameter on the interfacial shear strength (IFSS) of the natural fiber composites was characterized by calculating the work adhesion, $W_a$. The effect of alkaline, silane coupling agent on natural fibers were obtained with changing MAPP content in PP-MAPP matrices. Alkaline treated fibers made the surface energy to be higher due to removing the weak boundary layers and thus increasing surface area, whereas surface energy of silane treated Jute and Hemp fibers decreased due to blocked high energy sites. MAPP in the PP-MAPP matrix caused the surface energy to increase due to introduced acid-base sites. Microfailure modes of two natural fiber composites were observed clearly differently due to different tensile strength of natural fibers.

미처리 Jute와 Hemp섬유와 처리된 Jute와 Hemp섬유가 강화된 polypropylene-maleic anhydride-g-polypropylene copolymer (PP-MAPP) 복합재료의 계면 물성을 미세역학시험법과 동적접촉각 측정을 통해서 평가하였다. Jute와 Hemp섬유의 통계적인 인장강도의 경우 두 형태 와이블 분포가 단일 형태 분포보다 더 일치하는 것을 확인할 수 있었다. 천연섬유 복합재료의 계면전단강도(IFSS)에 대한 산-염기 상호작용변수는 접착일($W_a$)의 계산을 통해 그 특성을 기술 할 수 있다. 천연섬유에 대한 알칼리, 실란커플링제의 영향은 PP-MAPP 기지재의 MAPP 함량을 변화시킴으로써 얻을 수 있었다. 알칼리 처리된 Jute와 Hemp섬유의 경우 약한 계면층이 모두 제거되고 표면적이 증가됨으로 인해 표면에너지는 더 증가하였다. 반면 실란 커플링제를 이용하여 표면 처리된 Jute와 Hemp 섬유의 경우 차단된 높은 에너지의 기들로 인해 표면에너지는 감소하였다. PP-MAPP기지재속의 MAPP의 함량증가는 산-염기 기의 도입으로 인해 표면에너지는 증가하였다. 두 천연섬유 복합재료의 미세파괴 형상은 두 섬유의 인장강도가 다르기 때문에 명확히 구분되었다.

Keywords