표제지
목차
I. 서론 12
1.1. 연구 배경 및 목적 12
II. 이론 23
2.1. Polymer blend 23
2.1.1. Polymer blend 23
2.1.2. Mechanism of morphology evolution for immiscible blend 27
2.2. 용융과정에 따른 유동형태 32
2.2.1. Drag removal malting and simple shear flow 32
2.2.2. Strain 변화 35
2.3. 모폴로지 발달과 점도 비 37
2.3.1. Shear viscosity 37
2.3.2. 점도비와 드롭렛 사이즈의 관계 40
III. 실험 43
3.1. 실험물질 43
3.2. 실험 기기 및 조건 45
3.2.1. Morphology simulator 45
3.2.2. H-SOM(Hot-staged Scanning Optical Microscope) 48
3.2.3. Screw rheometer 53
IV. 결과 및 고찰 58
4.1. 블랜드 멜트 필름 제작 결과 58
4.1.1. Melt film shear rate 계산 결과 58
4.1.2. Melt film viscosity ratio 계산 결과 65
4.2. Morphology evolution 77
4.2.1. Strain 변화에 따른 모폴로지 진화 과정 77
4.2.2. 점도 비에 따른 최종 Droplet size 비교 82
V. 결론 및 향후 연구 85
VI. 참고 문헌 87
국문 요약 90
Appendix A. Morphology image 92
표 1. 연구에 사용된 물질 44
표 2. morphology simulator 실험 조건 46
표 3. 점도 측정 온도와 TTS모델 57
표 4. HDPE(MFR: 18)/ GPPS(MFR: 5.8)의 필름 두께와 γ[이미지참조] 63
표 5. HDPE(MFR: 5.5)/ GPPS(MFR: 5.8)의 필름 두께와 γ[이미지참조] 64
표 6. Cross-Arrhenius 식으로 계산된 PP의 파라미터 값 66
표 7. Cross-WLF 식으로 계산된 GPPS의 파라미터 값 67
표 8. 계산된 γ에서의 점도 비(ηd_HDPE/ηm_GPPS )[이미지참조] 76
그림 1. 블랜드 공정을 통한 새로운 소재 개발의 증가 추세를 나타낸 그래프 16
그림 2. Tadmor가 개발한 회전형 혼합기 사진 17
그림 3. Gogos가 모폴로지 발달 연구에 사용한 기기. 18
그림 4. Macosko가 실험에 사용한 기기. 19
그림 5. Scott과 Macosko가 제시한 모폴로지 발달과정을 홀 생성부터 드롭렛까지 점진적인 발달 과정을 나타낸 모식도 20
그림 6. Zumbrunnen이 개발하여 모폴로지 발달 과정 연구에 사용한 chaotic blend 21
그림 7. 압력, 온도, 속도를 컨트롤 할 수 있는 morphology simulator 22
그림 8. 혼합 모식도 a) Distributive 혼합, b) Dispersive 혼합 25
그림 9. 최종 모폴로지 형태에 따른 소재 특성 26
그림 10. PA/PS 블랜드에서 1분간 혼합형태모폴로지 29
그림 11. a) 혼합 1.5분 후의 시트의 붕괴에 의한 복잡한 형태의 모폴로지, b) 혼합 7분 후의 드롭렛 모폴로지 30
그림 12. 스마트 블렌드 기기에서 얻은 혼합형태, a) multilayer films, b) hole patterns, c) dispersed platelet, d) co-continuous phases, e) long fiber, f)... 31
그림 13. A-B-A 층상형태의 시료 모식도 34
그림 14. 시료의 모식도 A-B-A의 층상 형태의 시료에서 A1: GPPS 6mm, B: HDPE 0.1mm, A2: GPPS 6, 12, 18mm로 변경 36
그림 15. 점도비에 따른 critical capillary number 변화를 나타낸 그래프. 실선은 전단유동, 점선은 신장유동을 나타내며 Y축의 Ca: capillary number이며... 41
그림 16. 분산상과 연속상의 점도 비에 따른 액적 파쇄를 위한 임계 전단속도 42
그림 17. Morphology simulator 모식도 47
그림 18. H-SOM (MKE Co.) 49
그림 19. H-SOM에서 일정한 온도로 촬영한 사진 50
그림 20. 가로 15mm 세로 20mm의 전체 이미지 분석을 위해 400장 이상의 이미지를 stitching 51
그림 21. 실제 모폴로지 이미지를 binary 이미지로 변환한 이미지 52
그림 22. Desktop Screw Rheometer (MKE Co.) 54
그림 23. GPPS의 Cross-WLF 관계를 이용한 TTS master curve (reference temperature 85℃ (Tg)) 55
그림 24. HDPE 2종의 Cross Arrhenius 관계를 이용한 TTS master curve (reference temperature 115℃ (Tg+100℃)) 56
그림 25. hot plate 200℃에서 실험된 필름, 상단의 a), b), c)그림은 HDPE(MFR: 18)/ GPPS(MFR: 5.8) melt film이고 하단의 d), e), f)그림은 HDPE(MFR:... 60
그림 26. hot plate 220℃에서 실험된 필름, 상단의 a), b), c)그림은 HDPE(MFR: 18)/ GPPS(MFR: 5.8) melt film이고 하단의 d), e), f)그림은 HDPE(MFR:... 61
그림 27. hot plate 250℃에서 실험된 필름, 상단의 a), b), c)그림은 HDPE(MFR: 18)/ GPPS(MFR: 5.8) melt film이고 하단의 d), e), f)그림은 HDPE(MFR:... 62
그림 28. GPPS 실제 측정 온도에서의 점도 데이터와 shift된 점도데이터 비교 68
그림 29. HDPE 실제 측정 온도에서의 점도 데이터와 shift된 점도데이터 비교 69
그림 30. 200℃에서의 HDPE(MFR: 18)/ GPPS(MFR: 5.8)점도 비를 나타낸 그래프. 그래프 안에 특정 shear rate에서의 점도 비를 나타내었다. 70
그림 31. 220℃에서의 HDPE(MFR: 18)/ GPPS(MFR: 5.8)점도 비를 나타낸 그래프. 그래프 안에 특정 shear rate에서의 점도 비를 나타내었다. 71
그림 32. 250℃에서의 HDPE(MFR: 18)/ GPPS(MFR: 5.8)점도 비를 나타낸 그래프. 그래프 안에 특정 shear rate에서의 점도 비를 나타내었다. 72
그림 33. 200℃에서의 HDPE(MFR: 5.5)/ GPPS(MFR: 5.8) 점도 비를 나타낸 그래프. 그래프 안에 특정 shear rate에서의 점도 비를 나타내었다. 73
그림 34. 220℃에서의 HDPE(MFR: 5.5)/ GPPS(MFR: 5.8) 점도 비를 나타낸 그래프. 그래프 안에 특정 shear rate에서의 점도 비를 나타내었다. 74
그림 35. 250℃에서의 HDPE(MFR: 5.5)/ GPPS(MFR: 5.8) 점도 비를 나타낸 그래프. 그래프 안에 특정 shear rate에서의 점도 비를 나타내었다. 75
그림 36. Strong matrix 영역의 strain 증가에 따른 모폴로지 진화 화살표는 필름이 끌리는 방향을 나타낸다. 79
그림 37. Weak matrix 영역의 strain 증가에 따른 모폴로지 진화 필름이 끌리는 방향을 나타낸다. 80
그림 38. 실제 이미지를 이용한 모폴로지 발달 과정 81
그림 39. 점도 비(ηHDPE/ηGPPS)에 따른 critical capillary 수 도표에 도시 한 11종의 실 실험 점도 비 (0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4,1.5, 1.7)[이미지참조] 83
그림 40. 점도 비(ηHDPE/ηGPPS)에 따른 모폴로지 이미지[이미지참조] 84
그림 41. 점도 비(ηHDPE/ηGPPS) 0.5의 strain의 증가에 따른 모폴로지의 이미지왼쪽의 이미지는 100℃에서의 전체 이미지, 오른쪽의 이미지는 전체 이미지를 확...[이미지참조] 93
그림 42. 점도 비(ηHDPE/ηGPPS) 0.6의 strain의 증가에 따른 모폴로지의 이미지왼쪽의 이미지는 100℃에서의 전체 이미지, 오른쪽의 이미지는 전체 이미지를 확...[이미지참조] 94
그림 43. 점도 비(ηHDPE/ηGPPS) 0.7의 strain의 증가에 따른 모폴로지의 이미지왼쪽의 이미지는 100℃에서의 전체 이미지, 오른쪽의 이미지는 전체 이미지를 확...[이미지참조] 95
그림 44. 점도 비(ηHDPE/ηGPPS) 0.8의 strain의 증가에 따른 모폴로지의 이미지왼쪽의 이미지는 100℃에서의 전체 이미지, 오른쪽의 이미지는 전체 이미지를 확대...[이미지참조] 96
그림 45. 점도 비(ηHDPE/ηGPPS) 0.9의 strain의 증가에 따른 모폴로지의 이미지왼쪽의 이미지는 100℃에서의 전체 이미지, 오른쪽의 이미지는 전체 이미지를 확대...[이미지참조] 97
그림 46. 점도 비(ηHDPE/ηGPPS) 1.1의 strain의 증가에 따른 모폴로지의 이미지왼쪽의 이미지는 100℃에서의 전체 이미지, 오른쪽의 이미지는 전체 이미지를 확대...[이미지참조] 98
그림 47. 점도 비(ηHDPE/ηGPPS) 1.2의 strain의 증가에 따른 모폴로지의 이미지왼쪽의 이미지는 100℃에서의 전체 이미지, 오른쪽의 이미지는 전체 이미지를 확대...[이미지참조] 99
그림 48. 점도 비(ηHDPE/ηGPPS) 1.5의 strain의 증가에 따른 모폴로지의 이미지왼쪽의 이미지는 100℃에서의 전체 이미지, 오른쪽의 이미지는 전체 이미지를 확대...[이미지참조] 100
그림 49. 점도 비(ηHDPE/ηGPPS) 1.7의 strain의 증가에 따른 모폴로지의 이미지왼쪽의 이미지는 100℃에서의 전체 이미지, 오른쪽의 이미지는 전체 이미지를 확대...[이미지참조] 101