• Elastomers and Composites
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• 제58권4호
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• pp.179-190
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• 2023

The effect of the particle size and silica structure on the wear behavior of Silica/Styrene-Butadiene Rubber (SBR) compounds was investigated using a blade-type abrader and the findings were compared with those obtained with an Akron abrader. The compensated characteristic parameter (Ψ_c), which was the contributory factor of the combined effect of the particle size and filler structure, was introduced. This parameter was found to exhibit a linear relationship with the Young's modulus. The Young's modulus correlated more with Ψ_c than the uncompensated characteristic parameter (Ψ) modeled for carbon black. The wear rate and volume loss measured using a blade-type abrader and Akron abrader were respectively observed to be inversely proportional to Ψ_c, that is, the wear resistance of Silica/SBR compound improved as the particle size became smaller and the silica structure became intricate. The coefficient of determination (R²) obtained from the linear relationship between Ψ_c and wear rate was higher than those between Ψ_c and volume loss for the Silica/SBR compound. Thus, the blade-type abrader exhibited high potential to be used for accurately evaluating the effect of particle size and structural properties of silica on the wear behavior of SBR compounds.

• Elastomers and Composites
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• 제59권2호
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• pp.51-63
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• 2024

Polypropylene (PP) is a commodity plastic that is widely used owing to its cost-effectiveness, lightweight nature, easy processability, and outstanding chemical and thermomechanical characteristics. However, the imperative to address energy and environmental crises has spurred global initiatives toward a circular economy, necessitating sustainable alternatives to traditional fossil-fuel-derived plastics. In this study, we conducted a series of comparative investigations of bio-based polypropylene (bio-PP) blends with current PP of the same and different grades. An extrusion-based processing methodology was employed for the bio-PP composites. Talc was used as an active filler for the preparation of the composites. A comparative analysis with the current petroleum-based PP indicated that the thermal properties and tensile characteristics of the bio-PP blends and composites remained largely unaltered, signifying the feasibility of bio-PP as a potential substitute for the current PP. To achieve a higher Young's modulus, elongation at break (EAB), and melt flow index (MFI), we prepared different composites of PP of different grades and bio-PP with varying talc contents. Interestingly, at higher biomass contents, the composites exhibited higher MFI and EAB values with comparable Young's moduli. Notably, the impact strengths of the composites with various biomass and talc contents remained unaltered. In-depth investigations through surface analysis confirmed the uniform dispersion of talc within the composite matrix. Furthermore, the moldability of the bio-PP composites was substantiated by comprehensive rheological property assessments encompassing shear rate and shear viscosity. Thus, from these outcomes, the fabricated bio-PP-based composites could be an alternative to petroleum-based PP composites for sustainable automobile applications.

• Elastomers and Composites
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• 제59권2호
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• pp.73-81
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• 2024

In the field of electronic components, the potting material, which is a part of the electronic circuit package, plays a significant role in protecting circuits from the external environment and reducing signal interference among electronic devices during operation. This significantly affects the reliability of the components. Therefore, the accurate prediction and assessment of the lifespan of a material are of paramount importance in the electronics industry. We conducted an accelerated thermal aging evaluation using the Arrhenius technique on elastic potting material developed in-house, focusing on its insulation, waterproofing, and contraction properties. Through a comprehensive analysis of these properties and their interrelations, we confirmed the primary factors influencing molding material failure, as increased hardness is related to aggregation, adhesion, and post-hardening or thermal-aging-induced contraction. Furthermore, when plotting failure times against temperature, we observed that the hardness, adhesive strength, and water absorption rate were the predominant factors up to 120 ℃. Beyond this temperature, the tensile properties were the primary contributing factors. In contrast, the dielectric constant and loss tangent, which are vital for reducing signal interference in electric devices, exhibited positive changes(decreases) with aging and could be excluded as failure factors. Our findings establish valuable correlations between physical properties and techniques for the accurate prediction of failure time, with broad implications for future product lifespans. This study is particularly advantageous for advancing elastic potting materials to satisfy the stringent requirements of reliable environments.

• Elastomers and Composites
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• 제59권2호
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• pp.64-72
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• 2024

As air pollution continues to increase owing to increasing traffic centered in urban areas, the tire industry is researching methods to reduce particulate matter. In this study, functionalized lithium butadiene rubber (F-LiBR) was applied to a natural rubber (NR)/butadiene rubber (BR) blend compound often used in truck bus radial (TBR) tire treads. The effect of the functional group that can react with carbon black (CB) in BR was investigated in terms of the dispersion of CB and the compound performance, including the generation of particulate matter. Compounds that were substituted with F-LiBR exhibited enhanced interaction with CB, resulting in excellent filler dispersion. Although F-LiBR exhibited lower crosslinking density and inferior abrasion resistance due to its high vinyl content, the compound with 30 phr of F-LiBR was advantageous in terms of its rolling resistance due to the excellent filler dispersion, which was also effective in reducing the amount of generated particulate matter (up to 56% reduction for PM_2.5, and 67% reduction for PM₁₀). The results confirmed the benefits of the introduction of functional groups into TBR tire tread compounds, which can aid in improving the fuel efficiency and reducing particulate matter generation.

• Composites Research
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• 제34권3호
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• pp.192-198
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• 2021

전기차의 수요 및 보급이 확대됨에 따라 차량 내 이음(buzz, squeak, rattle, BSR) 개선에 대한 요구가 커지고 있다. 이에 풍절음, 도어 글라스 및 차량 진동을 차단하는 인너벨트 웨더스트립(innerbelt weatherstrip)의 댐핑(damping) 특성 향상을 통해 BSR을 저감하는 기술 개발이 필수적이다. 기존 열경화성(thermoset) 탄성체 대비 가볍고 재활용이 가능한 열가소성(thermoplastic) 탄성체가 주목을 받고 있지만 낮은 소재 댐핑과 영구압축줄음률(compression set)로 인해 도어 글라스와 웨더스트립 간 마찰 소음을 발생하는 문제가 있다. 고분자 댐핑 특성은 점탄성(viscoelastic)에 좌우되므로, 본 연구에서는 인너벨트 웨더스트립과 도어 글라스 간 마찰 소음을 개선하기 위해 EPDM (ethylene-propylene-diene monomer)/PP (polypropylene) thermoplastic vulcanizates (TPV)의 재료설계인자(EPDM/PP 비율, EPDM 내 ENB 함량)에 따른 점탄성 분석을 통해 소재 댐핑 특성을 평가하였다. EPDM/PP 비율에 따른 분석을 통해 PP 비율이 낮을수록 소재가 연화되고, 탄성회복력(resilience)이 증가하여 저장탄성률(storage modulus)은 10.8% 감소하고 댐핑 특성을 의미하는 감쇠계수(tanδ)는 88.2% 증가함을 확인하였다. 또한 EPDM 내 ENB 함량이 높을수록 소재의 가교밀도(crosslink density)가 증가하지만, 동적가교(dynamic vulcanizate) 과정 중 PP에 분산된 EPDM particle의 크기가 감소한다. 이로 인해 증가된 EPDM/PP 계면 간 면적 증가로 인해 계면 미끄러짐에서 기인한 손실탄성률(loss modulus)이 24.7% 증가하여 댐핑 특성이 향상되었다. 재료설계인자에 따른 물성분석을 바탕으로 최적 소재(낮은 PP 비율(14 wt%), 높은 ENB 함량 (8.9 wt%))를 배합한 결과 소재 댐핑 특성(tanδ peak)은 기존 소재(PP27, EPDM/PP 30/27, ENB content 5.7 wt%) 대비 140% 증가하여 재료설계인자에 따라 댐핑 특성을 제어할 수 있음을 확인하였다. 설계된 소재의 글라스 마찰 소음 개선 효과를 확인하기 위해 stick-slip 시험을 통해 마찰 소음을 평가하였다. 소재 댐핑 특성이 향상됨에 따라 마찰 진동의 가속도 peak가 약 57.9% 감소하였다. 이러한 결과로부터 재료설계인자에 따른 소재 댐핑 특성 향상을 통해 인너벨트 웨더스트립의 글라스 마찰 소음을 개선할 수 있음을 확인하였으며, 향후 소재 재료설계인자에 따른 물성 제어를 통해 부품의 요구 성능에 맞는 다양한 재료설계에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Elastomers and Composites
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• 제35권1호
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• pp.46-52
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• 2000

폴리프로필렌(PP)과 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM)의 양쪽 성분에 특정 상호 작용기도입에 의한 상용성 향상효과를 연구하였다. PP는 무수말레인산으로 그래프트시켰고(PP-g-MAH), 다른 한 성분으로는 황산화 EPDM 이오노머(ZnSEPDM)를 사용하였다. 브라벤더 혼합기를 이용하여 $200^{\circ}C$에서 블렌딩을 행하였다. 상용성은 FTIR분광기로 분석하였고 또한, 동적기계적 물성으로 분석하였다. FTIR결과 PP-g-MAH 의 카보닐기는 단파장 쪽으로 이동하고, ZnSEPDM의 슬폰기는 장파장쪽으로 이동하는 것을 알 수 있었다. ZnSEPDM의 유리전이온도는 그 조성이 70wt.%까지는 증가하다가 70wt.%이상에서 감소하였다. FTIR 스펙트라와 유리전이온도 결과로부터 특정상호작용, 즉 쌍극자-이온 상호작용에 의해 PP-EPDM 사이의 상용성이 증가하는 것을 알 수 있었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제22권4호
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• pp.117-123
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• 2015

신축성 디바이스용 강성도 국부변환 기판기술을 개발하기 위해 강성도가 서로 다른 두 polydimethylsiloxane 탄성고분자를 사용하여 섬(island) 구조로 이루어진 강성도 국부변환 신축성 기판을 형성하고 변형 거동을 분석하였다. 기판 기지로는 탄성계수가 0.09 MPa인 Dragon Skin 10을 사용하였으며, 섬 구조의 강성도 국부변환부는 탄성계수가 2.15 MPa인 Sylgard 184를 사용하였다. 신축성 기판의 형상은 길이 6.5 cm, 두께 0.4 cm, 폭 2.5 cm 이었다. Dragon Skin 10 기지에 폭 1 cm, 길이 1~6 cm인 Sylgard 184의 삽입에 의해 신축성 기판의 탄성계수가 0.09 MPa에서 0.13~0.33 MPa로 증가하였다. 길이 4 cm, 폭 0.5~1.5 cm인 Sylgard 184 강성도 국부변환부를 내재시킴에 따라 신축성 기판의 탄성계수가 0.16~0.2 MPa로 증가하였으며, 길이 2 cm, 폭 0.5~1.5 cm인 강성도 국부변환부를 내재시킴에 따라 탄성계수가 0.142~0.154 MPa로 증가하였다. 신축성 기판의 변형률이 증가함에 따라 Sylgard 184와 Dragon Skin 10의 강도 차이가 현저히 증가하는데 기인하여 강성도 국부변환부의 변형억제 효과가 향상되었다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제22권4호
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• pp.91-98
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• 2015

신축성 전자패키징에 응용하기 위해 강성도가 서로 다른 polydimethylsiloxane 탄성고분자인 Sylgard 184와 Dragon Skin 10을 사용하여 섬(island) 구조가 삽입된 강성도 국부변환 신축성 기판을 형성한 후, 강성도 국부변환부의 폭에 따른 기판의 탄성계수를 분석하였다. 기판 기지로는 탄성계수가 0.09 MPa인 Dragon Skin 10을 사용하였으며, 기판 기지 내에 삽입되는 강성도 국부변환부는 탄성계수가 2.15 MPa인 Sylgard 184로 형성하였다. 신축성 기판의 형상은 길이 6.5 cm, 두께 0.4 cm, 폭 2.5 cm이었으며, 중앙부에 길이 4 cm, 두께 0.2 cm, 폭 0.5~1.5 cm인 강성도 국부변환부를 삽입하였다. 폭 0.5 cm의 Sylgard 184를 Dragon Skin 10에 삽입함에 따라 기판의 탄성계수가 0.09 MPa에서 0.16 MPa로 증가하였다. Sylgard 184의 폭을 1.0 cm 및 1.5 cm으로 증가시킴에 따라 기판의 탄성계수가 0.18 MPa와 0.2 MPa로 증가하였으며, Sylgard 184 강성도 국부변환부의 폭에 따른 기판 탄성계수의 변화는 등변형률의 Voigt 구조와 등응력의 Reuss 구조를 조합하여 예측한 값과 잘 일치하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.670-675
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• 2016

상온 고상인 MBCA와 액상인 DMTDA의 혼합 조성비에 따른 용융온도 및 용융엔탈피 변화를 DSC 열분석법을 이용하여 살펴보고, 이로부터 MBCA, DMTDA, 및 MBCA/DMTDA 혼합물을 경화제로 사용하여 만들어진 폴리우레탄 탄성체 샘플의 열적 특성을 TGA를 사용하여 관찰하였다. 혼합물에 대한 DSC에서의 용용피크는 단일피크로서 두 화합물이 상용성이 매우 좋음을 나타내었고, DMTDA 조성비가 증가할수록 용융온도는 비선형적으로 감소하여 40/60 MBCA/DMTDA 혼합물의 경우, 용융온도는 약 $60^{\circ}C$까지 낮아짐을 알 수 있었다. 또한 용융엔탈피는 MBCA의 87.3 J/g에 비하여 4.3%에 불과한 3.8 J/g으로 급감하는 것으로 나타났다. 이러한 결과로부터 용융혼합물의 결정화는 매우 느리게 진행되는 것을 알 수 있었으며, 이러한 사실은 40/60 MBCA/DMTDA 용융 혼합물이 실온에서 5일이 경과하여도 유동상을 그대로 유지하는 것을 확인함으로서 알 수 있었다. 40/60 MBCA/DMTDA 혼합물을 경화제로 사용하여 제조된 폴리우레탄 탄성체 샘플의 열분해 시작온도는 약 $190^{\circ}C$로서, $400^{\circ}C$이상의 고온 분해 영역을 제외하고는 DMTDA만을 가교제로 사용한 샘플의 열분해 거동과 거의 유사한 것으로 나타났다.

• Elastomers and Composites
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• 제43권4호
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• pp.271-280
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• 2008

고분자 주사슬에 벌키한 그룹과 ether 연결고리를 갖는 방향족 polyhydroxyamides (PHAs)를 저온 용액 중축합에 의해 합성하였다. FT-IR, $^{1}H-NMR$, DSC, 그리고 TGA를 이용하여 이 공중합체들의 특성을 조사하였다. 공중합체들은 열적 고리화 반응에 의해 polybenzoxazoles(PBOs)로 완전히 전환되었고, 흡열피크는 $220{\sim}400^{\circ}C$의 범위에서 관찰되었다. 주사슬에 에테르와 벌키한 그룹의 도입은 DMSO와 DMF와 같은 aprotic 용매들에서 PHAs의 용매특성을 향상시켰으나, PBOs는 어떠한 일반 용매에도 용해되지 않았다. 2,6-dimethyl phenoxy 팬던트와 2,3-dihydroxypyridine 고리를 갖는 PBO 5와 2,6-dimethylphenoxy 팬던트와 2,3-dihydroxyquinoxaline 고리를 갖는 PBO 6을 제외한 모든 PBOs는 $149{\sim}217^{\circ}C$ 영역에서 유리전이온도($T_g$)를 보였다. TGA 분석에서 대부분의 PBO들은 질소분위기하에서 $400^{\circ}C$까지 안정함을 보였다. 2,6-dimethylphenoxy 팬던트와 2,3-dihydroxypyridine 고리를 갖는 PHA 5와 PBO 5의 최대중량손실 온도는 각각 $707^{\circ}C$와 $683^{\circ}C$로 가장 높은 값을 보였다. PBOs는 질소분위기하의 $900^{\circ}C$에서 $63{\sim}70%$ 범위의 상대적으로 높은 차 수득율을 보였다.