The effects of carbon black on the fatigue lift and the fracture morphology and the carbon black dispersion of the carbon-black filled natural rubbers, for the vibration-proof, were investigated. Different kinds of carbon blacks resulted in different fatigue lift and fracture morphologies, which are classified by micro-scale and macro-scale fracture morphologies. These results be related to the size distribution of carbon black particles, the development of the carbon black agglomerate and the combine forces between the carbon black and the natural rubber.
염소화폴리에틸렌이 비상용성 블렌드인 폴리프로필렌과 니트릴고무 블렌드의 모폴로지와 기계적물성에 미치는 영향을 블렌드의 조성 및 cPE의 첨가량을 변화시켜가며 조사하였다. 염소화폴리에틸렌을 첨가함에 따라 분산상의 크기가 감소되며 분산상 크기가 보다 균일하게 됨을 알 수 있었으며, 블렌드의 인장강도, 인열강도, 파단신율이 크게 증가됨을 알 수 있었다. 모폴로지와 기계적물성의 변화로부터 상용화제의 적정 첨가량은 니트릴고무에 대해 5-10 wt% 인 것으로 판단되었다.
trans-octylene rubber(TOR)를 비상용성 블렌드인 NBR/EPDM(70/30)에 첨가하고, 이에 따른 혼합 특성 모폴로지 및 물성의 변화에 관하여 조사하였다. TOR이 첨가됨으로써 블렌드 시 혼합에너지가 감소하였고, 혼합 시 수반되는 온도상승도 저하됨을 볼 수 있었다. 블렌드의 모폴로지를 SEM으로 관찰한 결과, EPDM이 NBR 매트릭스에 분산된 형태인 것을 알았으며, TOR의 첨가에 의해 분산상인 EPDM상이 균일하고 미세해지는 것이 관찰되었다. TOR이 첨가됨으로써 NBR/EPDM의 인장강도, 파단신율 및 모듈러스 둥의 인장물성이 향상되었다. 오존저항성은 임계 응력-변형관계로부터 정량적으로 평가하였으며, TOR이 첨가된 블렌드에서 오존크랙을 일으키는 임계에너지값이 증가됨을 알 수 있었다. TOR의 첨가로 인한 NBR/EPDM 블렌드의 물성 향상은 모폴로지의 미세화와 사슬얽힘으로 인한 가교밀도의 변화 때문인 것으로 판단된다.
본 연구에서는 폴리프로필렌/아이오노머/클레이 삼상 복합체에서 클레이의 분산 및 위치에 따른 복합체의 구조변화와 물성을 연구하였다. 폴리프로필렌 90 wt%, 아이오노머 10 wt%의 블렌드에 클레이를 0~10 wt% 첨가하면서 물성변화를 관찰하였다. 클레이 함량 3%이하의 복합체에서 클레이는 아이오노머 상의 내부에 존재하는 반면, 클레이 함량이 증가하면서 분산상에 클레이가 채워져 견고한 구조가 형성되며 추가적인 클레이는 계면에 존재하게 된다. 이에 따라 계면에서의 상호작용은 폴리프로필렌과 아이오노머로부터 폴리프로필렌-클레이와 아이오노머-클레이의 상호작용으로 변화하며 이에 따라 미세구조 및 유변물성이 변화한다. 복합체의 저장 모듈러스(G')는 클레이가 분산상의 내부에 존재할 때는 거의 영향을 받지 않지만 클레이가 계면에 위치하면서부터 크게 증가한다. 또한 파단면의 모폴로지 역시 클레이가 복합체의 내부에만 존재할 경우에는 분산상의 상 경계가 뚜렷하게 관찰되고 분산상의 크기가 증가하지만, 클레이가 계면에 위치할 때는 분산상의 크기가 줄어들고 파단면의 모폴로지 역시 상의 경계가 뚜렷하게 관찰되지 않는 상용화된 모폴로지를 보인다. 우리는 복합체의 유변물성의 변화를 통하여 분산상 내부구조의 변화에 따른 클레이의 위치변화와 계면에서의 상호작용의 변화를 정량화 하였다. 또한 고체상태에서의 계면 접착량 측정을 통하여 계면에서의 상호작용의 증가함에 따라 접착력이 증가하고, 미세구조상 클레이 입자가 계면에 존재할 때 결정화도가 낮아짐을 확인하였다.
The effects of carbon black on the critical J-value and the surface fracture morpology of the carbon-black filled natural rubbers were investigated. Different kinds of carbon blacks resulted in different critical J-values, surface, and roughness. It was noticed that the critical J-value was almost the same regardless of the length of a pre-crack. In addition, different kinds of carbon blacks resulted in different fracture morphologies, and micro-scale and macro-scale roughnesses. The critical J-value could be linearly expressed by the micro-scale roughness and the macro-scale roughness and it seemed related to the size distribution of carbon black particles. And we also found that the macro-scale ms roughness was more sensitive than the micro-scale ms roughness to the critical J-value by the result of correlation coefficient, r$^2$.
This study investigates the fatigue lives of SM490A material(base metal) specimens and fillet weld specimens, which are made same material and weld method for the railway vehicle. These fatigue lives have a difference, the fatigue lives of weld specimen are shorter than those of base metal. We measured the strains on the weld positions of the specimens during the fatigue test for investigation of crack initiation and crack growth. In these result, we could find the information of the crack initiation position on weld bead and the history of crack growth. Also we knew that the fatigue crack initiation cycles and the changes of the strain which were affected the fractured surface roughness and morphology.
The effects of carbon black on the material properties and the fatigue life of the carbon-black filled natural rubbers were investigated. Different kinds of carbon blacks resulted in different fatigue lives, hysteresis, and critical J-values. It was noticed that the hysteresis was inversely proportional to the difference between DBPA and CTAB, and the critical J-value was almost the same regardless of the length of a precrack. In addition, different kinds of carbon blacks resulted in different fracture morphologies, and micro-scale and macro-scale roughnesses. The critical J-value was proportional to the micro-scale roughness. and it seemed relate to the size distribution of carbon black particles. By reviewing all the experimental data. it was finally noticed that the logarithmic value of the fatigue life could be linearly expressed by a multiplication of the critical J-value and the logarithmic value of the hysteresis.
지글러-나타 촉매를 사용하여 에틸렌을 중합함으로써 다양한 공단량체의 종류와 조성을 갖는 이중 분자량 분포의 고밀도 폴리에틸렌이 합성되었다. 이들의 구조와 물성을 GPC, NMR, DSC, 인장 측정기를 이용하여 연구하였다. 에틸렌/1-헥센 공중합체가 에틸렌/1-부텐 공중합체보다 비슷한 조성을 가질 경우 높은 인장강도와 파단연신율을 가짐을 확인 하였다. 분자량은 고분자의 공단량체 비율이 증가할수록 감소하였다. 짧은 곁사슬은 결정화도에 영향을 주어 결과적으로 이중 분자량 분포를 갖는 고밀도 폴리에틸렌의 모폴로지와 기계적 물성에 영향을 미쳤다. SSA로 처리 후 다수의 발열 곡선이 관찰되었으며 이는 주로 에틸렌 배열길이와 라멜라 두께의 불균일성에 기인한다. 분포지수의 차이로부터 공단량체의 조성이 높은 폴리에틸렌의 SCB 분포가 균일도를 향상시킴을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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