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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 남병욱
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 한국기술교육대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수37
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2019
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본 연구는 옥수수 등 천연 유래 물질로 만들어진 고분자 Polylactic
acid (PLA)를 주재료로 선택하여 PLA의 취약한 성질인 내충격성을 개선
하기 위한 블렌드를 진행하였다. 이 때 Castor oil에서부터 유래한 충격강
도가 높은 Polyamide 11 (PA11)를 PLA 블렌드 물질로 선정하였다. 그
과정에서 상용성이 적은 성질로 인하여 상용화제가 필요하여 PLA에
Maleic anhydride (MA)를 grafting하여 상용화제를 제조하였다. 제조한
상용화제는 주쇄 PLA 사슬에 Maleic anhydride가 적절히 반응하였는지
작용기를 확인하기 위해 1H-NMR를 측정하였고 그 반응의 수율을 확인
하기 위해 역적정 방법을 사용하여 측정하였다. 또한 용융 지수 (Melt
Index)를 이용하여 반응의 진행 여부에 따른 고분자 MI를 비교하였다. 개
시제의 함량과 Maleic anhydride의 함량이 증가할수록 용융 지수의 증가
와 grafting yield의 증가 경향을 확인했다. 이후 블렌드에 사용한 모폴로
지 관찰을 위해 FE-SEM을 이용하여 상용화제의 함량별 파단면을 비교
하였다. 상용화제 0, 2, 5, 10 phr에 따라 파단면이 균일해지는 것을 관찰
하였다. 제조한 상용화제 중 용융 지수가 가장 낮고 grafting yield가 높은
상용화제 중 하나인 X01M1을 선택하여 PA11과의 블렌드를 시도하였다.
즉, PLA / PA11 / X01M1 (상용화제) 블렌드에서 PLA가 풍부한 영역에
서 충격강도가 상대적으로 큰 상승을 보여 상용성에 대한 의미 있는 결과
를 얻었다. 블렌드 물질의 기계적 물성을 측정하기 위하여 UTM
(Universial Testing Machine)과 아이조드 충격시험기를 이용하여 굴곡탄
성률, 인장강도, 충격강도를 측정하였다. 앞서 제조한 여러 함량별 상용화
제 중 세 가지를 골라 PLA 75 wt%, PA11 25 wt%일 때 5 phr 함량의
상용화제를 첨가하여 상용화제의 성능 평가를 진행하였다. 또한, 세 가지
충격 보강제를 도입하여 물성 평가를 진행하였고 그 중 MA-g-EBR로
널리 사용되고 있는 충격보강 성분이 가장 높은 충격강도 값을 보였다.
그리고 PLA 자체의 사슬을 연장시켜 충격강도 증진을 목적으로 PLA를
개질시키는 실험을 진행하였다. 그 결과 가교조제인 Trimethylolpropane
Trimethacrylate (TMPTMA)를 첨가한 상용화제와 개질된 PLA 및 PA11의
블렌드에서 충격강도 상승을 확인할 수 있었다.
acid (PLA)를 주재료로 선택하여 PLA의 취약한 성질인 내충격성을 개선
하기 위한 블렌드를 진행하였다. 이 때 Castor oil에서부터 유래한 충격강
도가 높은 Polyamide 11 (PA11)를 PLA 블렌드 물질로 선정하였다. 그
과정에서 상용성이 적은 성질로 인하여 상용화제가 필요하여 PLA에
Maleic anhydride (MA)를 grafting하여 상용화제를 제조하였다. 제조한
상용화제는 주쇄 PLA 사슬에 Maleic anhydride가 적절히 반응하였는지
작용기를 확인하기 위해 1H-NMR를 측정하였고 그 반응의 수율을 확인
하기 위해 역적정 방법을 사용하여 측정하였다. 또한 용융 지수 (Melt
Index)를 이용하여 반응의 진행 여부에 따른 고분자 MI를 비교하였다. 개
시제의 함량과 Maleic anhydride의 함량이 증가할수록 용융 지수의 증가
와 grafting yield의 증가 경향을 확인했다. 이후 블렌드에 사용한 모폴로
지 관찰을 위해 FE-SEM을 이용하여 상용화제의 함량별 파단면을 비교
하였다. 상용화제 0, 2, 5, 10 phr에 따라 파단면이 균일해지는 것을 관찰
하였다. 제조한 상용화제 중 용융 지수가 가장 낮고 grafting yield가 높은
상용화제 중 하나인 X01M1을 선택하여 PA11과의 블렌드를 시도하였다.
즉, PLA / PA11 / X01M1 (상용화제) 블렌드에서 PLA가 풍부한 영역에
서 충격강도가 상대적으로 큰 상승을 보여 상용성에 대한 의미 있는 결과
를 얻었다. 블렌드 물질의 기계적 물성을 측정하기 위하여 UTM
(Universial Testing Machine)과 아이조드 충격시험기를 이용하여 굴곡탄
성률, 인장강도, 충격강도를 측정하였다. 앞서 제조한 여러 함량별 상용화
제 중 세 가지를 골라 PLA 75 wt%, PA11 25 wt%일 때 5 phr 함량의
상용화제를 첨가하여 상용화제의 성능 평가를 진행하였다. 또한, 세 가지
충격 보강제를 도입하여 물성 평가를 진행하였고 그 중 MA-g-EBR로
널리 사용되고 있는 충격보강 성분이 가장 높은 충격강도 값을 보였다.
그리고 PLA 자체의 사슬을 연장시켜 충격강도 증진을 목적으로 PLA를
개질시키는 실험을 진행하였다. 그 결과 가교조제인 Trimethylolpropane
Trimethacrylate (TMPTMA)를 첨가한 상용화제와 개질된 PLA 및 PA11의
블렌드에서 충격강도 상승을 확인할 수 있었다.
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