• 폴리머
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• 제31권2호
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• pp.123-129
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• 2007

세 종류의 폴리올레핀 복합재료의 기계적인 특성과 파괴인성 메커니즘이 연구되었다. 기계적 특성을 조사하기 위해 인장 시험 및 아이조드 충격 시험이 수행되었다. 균열 선단 주위의 파손 메커니즘을 정확히 조사하기 위해 2노치-4점 굽힘 기법이 도입/적용되었다. 광학현미경과 투과형 전자현미경을 이용하여, 폴리올레핀 복합재료의 균열 선단 주변 국부적인 파괴인성 특성들이 관찰되었다. 이를 통한 구체적인 관찰은, 폴리올레핀 복합재료의 균열선단 주변에 전단밴딩, 크레이즈, 입자-수지간 분리, 고무입자의 캐비테이션, 크랙 휭 및 크랙 분기 등과 같은 다양한 파괴인성 메커니즘들이 존재함을 보여주었다. 이러한 파괴인성 메커니즘들은 아이조드 충격 시험에서 보여진 파괴인성 값의 증가에 대한 실질적인 원인으로 보여진다. 본 연구를 바탕으로, 2노치-4점 굽힘 기법은 폴리올레핀 복합재료의 파괴 거동과 그와 관련된 파괴인성 메커니즘을 기술할 수 있는 충분한 정보를 제공하였다.

• Composites Research
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• 제36권2호
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• pp.126-131
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• 2023

기존의 상용 플라스틱으로 인한 환경 오염에 대한 우려가 높아지면서 대체 재료로서 생분해성 고분자에 대한 연구가 주목을 받고 있다. 본 연구는 생분해성 열가소성 수지인 폴리 젖산에 유기 핵제의 도입으로 물성 강화 및 100% 생분해 가능한 나노복합재 개발을 목표로 한다. 그에 따라 무기 핵제의 대체재로 친환경 소재인 셀룰로오스 나노섬유를 채택하였다. 폴리 젖산 내 셀룰로오스 나노섬유의 균일한 분산을 위해 동결 건조 방식으로 나노화된 섬유 형상을 유지시켰으며, 이축압출기로 1차 교반을 진행하고, 사출 성형을 통해 이중 교반된 물성 시험용 시편을 제작하였다. 보강된 결정성을 확인하기 위해 시차주사 열량분석법을 사용하였고 1 wt%의 셀룰로오스 나노섬유가 보강재 및 핵제로서 작용하여 냉결정화온도가 약 14℃ 가량 감소하며, 결정화되는 정도 또한 증가한 것을 확인하였다. 본 연구는 기존 생분해성 고분자의 무기 핵제를 유기 나노소재로 대체함으로써 100% 생분해 가능한 친환경 나노복합재 개발하여 강화된 물성의 플라스틱 소재 개발을 위한 친환경적 대안을 제시한다.

• 폴리머
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• 제29권5호
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• pp.481-485
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• 2005

본 연구에서는 2관능성 에폭시 수지에 기상성장 탄소나노섬유(VGCNFs)를 0, 0.1, 0.5, 1.0 그리고 $2wt\%$ 함량 비로 첨가하여, 제조한 VGCNFs/에폭시 복합재료의 열적 및 기계적 특성을 고찰하고자 하였다. VGCNFs/에폭시 나노복합재료의 열적 특성은 TMA와 DMA로 알아보았으며, 기계적 특성은 만능 시험기와 낙하 충격 시험기 및 마찰$\cdot$마모 시험기를 통하여 관찰하였다. 실험 결과. VGCNFs의 함량이 증가할수록 열적 및 기계적 특성이 향상됨을 확인할 수 있었는데, 이는 현재의 복합재료 시스템에 있어서 VGCNFs와 에폭시 사이의 기계적 얽힘 현상의 향상을 가져오는 복합재료의 가교구조의 증가 때문이라 판단된다.

• 접착 및 계면
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• 제9권2호
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• pp.16-23
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• 2008

본 연구에서는 산업현장에서 직물 제직 시 스크랩으로 버려지는 폐양모와 범용 열가소성수지인 폴리프로필렌(PP)으로 구성된 새로운 폐양모/PP NFRPs (Natural Fiber Reinforced Polymer Composites: 천연섬유강화 고분자복합재료)를 압축성형 방법으로 제조한 후 그들의 기계적, 열적 특성을 분석하였다. PP수지의 기계적 특성은 폐양모의 도입으로 두드러지게 향상되었다. 특히 폐양모의 함량을 50 vol%로 하여 NFRP를 제조하였을 때, PP 대비 NFRP의 굴곡강도는 약 20%, 굴곡탄성률은 약 143%까지 향상되었으며, 인장강도는 약 76%, 인장탄성률은 약 90% 크게 향상되었다. 그리고 열변형온도(HDT)는 최고 $138^{\circ}C$로 PP 대비 약 $21^{\circ}C$가 증가되는 결과를 보여주었다. 연구결과는 열가소성 매트릭스 수지의 보강소재로서 폐양모의 적용 가능성을 제시하였다.

• 폴리머
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• 제27권3호
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• pp.201-209
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• 2003

나일론의 종류에 따른 분쇄형 탄소 섬유/나일론 복합재료의 직류 및 교류 전도도, 그리고 전자기파 차폐 효율을 조사하였다. 탄소 섬유의 함량이 약 7 vol%에서 전도도가 급격하게 증가하는 percolation 전이가 관찰되었다. 나일론 46을 기저 수지로 하였을 경우 더욱 높은 전기 전도도를 나타냈으며, 계면 결합제의 적용 여부에 따라 전도도의 차이가 발생하였다. 온도증가에 따라 전도도가 증가하는 negative temperature coefficient 현상을 나타냈으며, percolation 전후의 탄소 섬유 함량에서의 주파수에 따른 전도기구를 완화와 공진 현상으로 각각 달리 설명할 수 있었다. 회로망 분석기를 통하여 측정한 전자기파 차폐 효율은 전도도 및 탄소 섬유의 함량에 따라 증가하였으며, 높은 전도도 영역에서의 전자기파 차폐 효율은 반사에 의한 차폐가 지배적이었다.

• 폴리머
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• 제39권2호
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• pp.219-224
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• 2015

본 연구에서는 현무암섬유의 계면을 황산과 과산화수소로 처리하고 섬유 배향각을 $0^{\circ}$, $0^{\circ}/90^{\circ}$, $0^{\circ}/45^{\circ}/-45^{\circ}$로 달리하여 현무암섬유 에폭시 강화 복합재료의 기계적 특성에 미치는 영향에 대해서 살펴보았다. 기계적 특성은 층간 전단강도(ILSS)와 파괴인성 요소 중 임계응력세기인자($K_{IC}$) 측정을 통하여 고찰하였으며, 섬유의 표면미세구조 변화와 복합재료의 파단면은 주사전자현미경(SEM)으로 관찰하였다. 또한 섬유표면에 계면처리의 여부를 확인하기 위하여 적외선 분광법(FTIR)과 X-선 광전자 분광법(XPS)을 분석하였다. 실험결과 계면처리한 섬유 표면의 -OH 기(hydroxyl)가 증가됨을 확인하였다. 계면처리한 후의 기계적 특성이 계면처리 전의 기계적 특성보다 약 ~100% 증가하였다. 이러한 결과는 표면처리에 의해 섬유와 에폭시 수지 매트릭스 사이의 계면결합력을 증가시킨 것으로 판단된다.

• 폴리머
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• 제33권3호
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• pp.224-229
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• 2009

가교체의 종류에 따른 semi-IPN(interpenetrating polymer network) poly(Phenylene oxide)(PPO) 블렌드와 $BaTiO_3$(BT) 복합재료의 유전특성을 조사하였다. PPO와 BT를 톨루엔에 분산하고 MEK 용매에 석출하여 얻어진 precursor PPO 복합재료에, 가교체와 과산화물을 용융혼합하는 방법으로 복합재료를 제조하였다. Precursor PPO 복합재료는 PPO와 BT를 단순히 용융혼합한 복합재료보다 높은 유전율을 나타냈으며 대수혼합법칙에 의한 이론값과도 일치하였다. 가교체로서 triallyl isocyanurate의 도입에 의해 PPO 수지의 배향분극이 감소하여 유전율과 유전손실 모두 크게 감소하였다. 4,4'-(1,3-phenylene diisopropylidene)bisaniline (Bisaniline)을 2,2-bis(4-cyanatophenyl)propane(CPP)와 혼합하여 가교하였을 경우에는 Bisaniline의 아민기에 의해 유전율과 손실이 증가하였으나, 치밀한 수지 조직과 충전제 계면상태를 관찰할 수 있었으며, 이것으로부터 굴곡강도와 탄성률이 향상된다는 것을 설명할 수 있었다.

• 폴리머
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• 제26권6호
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• pp.718-727
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• 2002

본 연구에서는 최종 복합재료의 기계적 계면특성을 향상시키기 위하여 산소 분위기 하에서 반응성 기체를 사용하는 이온 보조 반응법에 의해 탄소섬유 표면에 Ar+ 이온 빔을 조사하였다. 그리고, 단일 섬유 pull-out 시험을 실시하여 가해진 이온 에너지 세기에 대한 수지 내의 섬유의 뽑힘 정도를 측정한 후 Greszczuk의 .기하학적 모델에 기초하여 섬유/매트릭스 간의 계면특성을 알아보고자 하였다. 그 결과, 탄소섬유를 이온 빔으로 처리함에 따라 섬유와 매트릭스 간의 부착력 증가의 원인이 되는 섬유축 방향으로의 표면 etching 및 반응성 그룹이 형성되어 계면 전단강도가 향상되었으며 0.8 keV 이온 빔 세기에서 최대값을 나타내었다.

• 폴리머
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• 제35권6호
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• pp.548-552
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• 2011

본 연구에서는 기능화된 다중벽탄소나노튜브를 준비하기 위해서 두 가지 기능화 방법인 산처리와 화학적 아미드화 방법이 수행되었다. 그리고 에폭시/기능화된 다중벽탄소나노튜브 복합재료의 특성이 연구되고 비교되었다. 기능화 방법에 따른 다중벽탄소나노튜브의 표면 관능기를 확인하기 위해 푸리에 변환 적외선 분광기(FTIR)를 사용하였다. 계면 및 열전도도에 미치는 다중벽탄소나노튜브 기능화의 효과는 제타전위차 분석기, 전자주사현미경 그리고 열전도도 분석기에 의해서 연구되었다. 이러한 결과들로 에폭시/기능화된 다중벽탄소나노튜브 복합재료의 열전도도는 dodecylamine과의 그래프팅을 통해 증가될 수 있다는 것을 알 수 있었다. 이것은 DGEBF 에폭시 수지 내에서 dodecylamine과 그래프팅한 다중벽탄소나노튜브의 상대적으로 강한 분산력에 의한 것으로 설명될 수 있었다. 이러한 결과들은 그래프팅한 다중벽탄소나노튜브의 제타전위차 값이 산처리한 다중벽탄소나노튜브의 값보다 더 높은 음의 값을 가지는 결과와 일치하였다.

• 폴리머
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• 제30권5호
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• pp.385-390
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• 2006

본 연구는 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA)에 탄소나노섬유(CNF)의 함량을 달리하여 만든 CNF/PMMA 나노복합재료의 열적 및 마찰 마모 거동에 관하여 고찰하였다. CNF/PMMA의 열적특성은 시차주사열량계 (DSC)와 열중량 분석기 (TGA), 그리고 동적기계분석기(DMA)를 이용하여 고찰하였으며, 마찰 마모 거동은 마찰마모 시험기 (wow tester)를 이용하여 측정하였다. 결과로서, CNF/PMMA 복합재료의 Tg와 integral procedural decomposition temperature(IPDT), storage modulus (E'), 그리고 tan ${\delta}$의 값은 CNF의 함량이 증가함에 따라 증가하였으며, 마찰계수와 마모량은 CNF 함량 0.1 wt%에서는 감소하였다가 CNF 함량 5-10 wt%에는 점차적으로 증가하는 경향을 나타냈다. 이는 PMMA에 세장비 (aspect ratio)가 큰 CNF가 강화제로 첨가됨에 따라 고분자 사슬의 정렬이 일어나며 또한 수지 내에서 기계적 얽힘(mechanical interlocking) 현상이 증가하여 전체적으로 가교화된 구조를 형성하였기 때문이라 판단된다.