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고분자 나노복합체의 열전도도측정과 열적 특성에 관한 연구 원문보기
Thermal conductivities and Thermal properties of Polyethylene/layered silicate nanocomposites

  • 저자

    김정은

  • 학위수여기관

    韓南大學校 大學院

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    고분자공학과

  • 지도교수

  • 발행년도

    2004

  • 총페이지

    42p.

  • 키워드

    고분자 나노복합체 열전도도;

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T10062471&outLink=K  

  • 초록

    고분자 나노 복합체는 고분자 수지에 무기 충진제를 첨가함으로써 고분자의 열적, 기계적 성질을 향상시키는데 그 목적이 있으며 이러한 열적, 기계적 성질은 나노 스케일을 갖는 충진제의 박리정도에 의존하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 고분자 나노 복합체의 열적 성질에 관련하여 충진제의 분산정도 및 양에 따른 열전도도, 비열, 열팽창율 등을 측정함으로써 무기 충진제의 고분자 내 역할을 면밀히 관찰하고자 하였다. 3ω 방법은 시료의 표면에 금속박막을 증착한 열선과 온도계를 사용하여 열선에서 발생한 열이 1차원적으로 시료에 흐른다고 가정할때 시료표면에서의 열원으로 ω주파수의 사인파를 가하고 재료의 열전도 특성에 따라 3ω성분의 교류온도는 열전도도 상관관계를 가진다. 즉, 열이 시료 내부로 확산될 때 시료 표면에서의 열적 반응을 측정하여 시료의 열적인 특성을 측정하는 방법이다.시료는 PEMA(0.85 wt% maleic anhydride에 graft된 폴리에틸렌)에 SiO_(2)와 점토인 closite 20A(Southern clay products), Lapo를 각각 0.5, 1, 3, 5 vol%이 첨가된 나노 복합체를 사용하였다. 열전도도의 측정은 교류측정방법의 하나인 3ω 방법을 이용하였으며, TMA, DSC를 통하여 열적 특성을 각각 측정하였다. PEMA/SiO_(2), PEMA/20A, PEMA/Lapo 이렇게 세 종류의 시료는 각각의 충진제 사이즈가 약 2000nm, 200nm, 20nm로 다른 것으로 열전도도에서도 큰 영향을 미침을 실험을 통하여 알 수 있었다. 먼저 충진제의 사이즈면에서 PEMA/20A가 가장 높은 열전도도를 보였으며 이에 비해 같은 물질의 충진제라도 사이즈가 작은 PEMA/Lapo는 0.5,1vol%에서 오히려 PEMA보다도 작은 열전도도를 측정할 수 있었으며, 3, 5vol%에서도 PEMA/20A보다 매우 작은 값을 나타냄을 알 수 있었다. 그리고 첨가량에 따른 열전도도는 PEMA/SiO_(2), PEMA/20A는 1,3,5 vol%만 살펴보면 충진제가 많은 함량을 가졌을 때 높은 열전도도를 보였으나 0.5vol%에서 PEMA/SiO_(2)는 가장 높은 값을, PEMA/20A 는 5vol% 다음으로 높은 열전도도를 보여 특정 함량에 따라 열전도도가 큰 영향을 받는 것을 알 수 있었다. DSC를 통한 각 시료들의 Crystallinity와 열전도도 관계는 세가지의 시리즈 모두 그리 뚜렷한 차이는 아니지만 경향성으로서는 고분자 자체의 열전도도에 의존하던 Crystallinity가 고분자 나노복합체에서는 오히려 반비례의 관계가 나타남을 알 수 있었다. 이상으로 본 연구를 통하여 고분자 나노복합체의 열전도도는 충진제의 함량과 사이즈에 따라 현저히 변화함을 실험을 통하여 알 수 있었으며 가장 높은 열전도도나 가장 낮은 열전도도를 얻기 위해서 실험을 통한 적당한 사이즈와 함량을 알아내 응용하고자 하는 고분자 나노 복합체를 얻어야 함을 알 수 있었다.


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