Influence of Power Ultrasound on the Nylon/PDMS Blends
- 주제(키워드) Nylon , PDMS , Blend
- 발행기관 서강대학교
- 지도교수 이재욱
- 발행년도 2009
- 학위수여년월 2009. 2
- 학위명 석사
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000045068
- 본문언어 한국어
초록/요약
The most prominent methods to achieve compatible blends are addition of a compatibilizer (a block or graft copolymer), in situ grafting, and polymerization by reactive blending to decrease the interfacial tension and to suppress the coalescence of dispersed particles. Although these routes are available to improve the compatibility of polymer blends, there are limitations to their practical performance because of the lack of suitable chemical routes and their high cost. A novel method based on high-intensity ultrasonic irradiation has been developed to improve in situ compatibility of incompatible blends. Ultrasound has numerous advantages on the improvement of product performance and processability in polymer processing. In addition to the conventional application, numerous studies have suggested a new possibility as a useful way to induce mechano-chemical degradation, in the presence of ultrasound, in view of providing reactivity in polymeric materials. Nylons are one of the most versatile classes of engineering polymers. Depending on their chemical nature (e.g. aliphatic or aromatic) and backbone structures, they display a wide range of properties. Polydimethylsiloxane (PDMS) is a desirable blend component because of its low glass-transition temperature, low surface energy, and high thermal stability. Bur PDMS is challenged to make a uniform disperse phase because of its high immiscibility and relatively low viscosity with respect to most thermoplastics. In this study, a novel processing system for in situ compatibilization of polymer blend by using power ultrasound is developed. The effect of ultrasound on the rheological and mechanical properties and morphology of Nylon/PDMS blends is investigated. In addition, we study the effect of water on Nylon/PDMS blends. The results of this work show that ultrasound decrease both particle size and the interfacial tension in the blends. It is also possible to induce the chain scission and generating copolymerization of Nylon and PDMS in the melt process without addition of any solvent or additives. And in sonicated blend, ultrasonic irradiation promotes the hydrolysis reaction of water and generates more macroradicals. It is revealed that the Nylon/PDMS blend is successfully compatibilized by the imposition of ultrasonic energy and during melt mixing process.
more초록/요약
상용성이 우수한 블렌드를 만들기 많이 이용되는 방법은 상용화제를 첨가하여 물질의 표면 장력을 낮추고 입자의 응집을 억제하는 방법이다. 하지만 이러한 방법은 알맞은 화학반응을 조절하기 어렵고 상용화제의 첨가로 인한 가격상승으로 인해 실제적인 공정에 적용하는데 많은 제한이 따른다. 최근에는 초음파를 이용하여 혼화성이 낮은 물질의 상용성을 높이는 방법이 많이 이용되고 있다. 초음파는 고분자 가공 공정에 적용될 경우 제품의 성능 및 가공성의 향상과 같은 많은 장점을 지니고 있어서 많은 고분자 가공 공정에서 이용되고 있다. 또한, 초음파에 의한 고분자 사슬의 파괴 에 의 한 고분자의 가소화에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 나일론은 엔지니어링 플라스틱 중 가장 많이 사용되고 있는 대표적인 고분자이다. 화학적 특성과 곁가지 구조에 따라 다양한 성질을 나타낸다. PDMS는 낮은 유리전이 온도와 표면 에너지, 높은 열 안정성을 가지고 있어, 고분자와의 블렌드에 많이 사용되고 있다. 하지만 혼화성이 낮고 대부분의 고분자에 비해 낮은 점도를 가지고 있어 균일한 분상 상태를 만들지 못하여 이에 대한 많은 연구가 진행 중에 있다. 본 연구에서는 초음파를 적용한 고분자 블렌드 용융 제조 공정을 개발하여, 초음파가 Nylon/PDMS 블렌드의 유변학적, 기계적 성질 및 모폴로지에 미치는 영향을 규명하였다. 또한 Nylon/PDMS 블렌드에 대한 물의 효과를 알아 보았다. 그 결과, 초음파는 기존 공정에서 사용해온 용제나 첨가제 없이 고분자 사슬을 파괴시키고 여기에서 생성된 반응성으로 새로운 분자간의 결합을 유도하여, 블렌드의 입자 크기 및 계면 장력을 감소시켜 비상용 고분자 블렌드의 상용성을 크게 향상시키는 역할을 하였다.
more목차
1. Introduction = 1
2. Theory = 4
2.1. Ultrasound = 4
2.2. Acoustic cavitation = 5
2.3. Degradation of polymers in solution under sonication = 8
2.4. Ultrasound Effect = 10
2.4.1. Wave Tendency = 10
2.4.2. Acoustic Impedance = 11
2.4.3. Snell’s rule = 12
2.5. Effect of ultrasound in polymer melts = 13
2.6. Polymer blends = 14
3. Experimental = 17
3.1. Materials = 17
3.2. Procedure = 18
3.3. Rheological measurements = 20
3.4. Mechanical Properties = 20
3.5. Morphology Analysis = 21
4. Results and Discussion = 22
4.1. The effect of sonication on Nylon66 = 22
4.2. The effect of sonication on Nylon/PDMS Blends = 24
4.2.1. Rheological Analysis = 24
4.2.2. Mechanical properties = 28
4.3. The effect of water-added sonication on Nylon/PDMS Blends = 30
4.3.1. Rheological Analysis = 30
4.3.2. Mechanical properties = 33
4.3.3. Morphology of the blend = 37
5. Conclusions = 40
6. References = 41
List of Figures & Tables
Figure.1. Schematic diagram of transient cavitation = 7
Figure.2. Mechanical degradation of dissolved polymer under sonication = 9
Figure.3. Three tendencies of Ultrasound Wave = 11
Figure.4. Structure of Nylon66 and PDMS = 17
Figure.5. Sonicated intensive mixer = 19
Figure.6. Complex viscosities of Nylon66 for the different sonication time = 23
Figure.7. Complex viscosities of Nylon/PDMS Blends = 26
Figure.8. Cole-Cole plots of Nylon/PDMS Blends = 27
Figure.9. DMA data of Nylon/PDMS Blends adding 6phr of PDMS = 29
Figure.10. Complex viscosities of Nylon/PDMS(6phr) Blends = 31
Figure.11. Cole-Cole plots of Nylon/PDMS(6phr) Blends = 32
Figure.12. Storage modulus of Nylon/PDMS(6phr) Blends = 34
Figure.13. Tan delta of Nylon/PDMS(6phr) Blends = 35
Figure.14. Impact strength of Nylon/PDMS(6phr) Blends = 36
Figure.15. SEM images of Nylon/PDMS blends with 1phr of water = 38
Figure 16. SEM images of Nylon/PDMS blends with 3phr of water = 39
Table.1. Wave properties of various materials = 12
