유리중공체 강화 폴리아미드의 열·기계적 거동에 관한 연구

Abstract

폴리아미드(Polyamide)는 우수한 내열 특성, 질긴특성 및 경량성 등의 이유로 자동차 실린더 헤드커버, 엔진 커버, 공조 및 연료, 파워트레인 부품으로 널리 사용되고 있다. 따라서 보다 고온 환경에서 유용하게 그 특성을 발현하기 위해서는 재료의 기계적 강도 향상과 함께 열적 성능에 대한 연구가 심화, 확대되고 있다. 또한 소재 경량화의 목적으로 유리중공체 강화 폴리아미드의 연구가 활발하게 진행 중이다. 본 논문은 유리중공체 강화 폴리아미드(Hollow Glass Microsphere- reinforced Polyamide, HGM-Polyamide)의 기계적·열적 거동에 관한 연구로써 첫째, 유리중공체(HGM) 함량이 상이한 HGM-Polyamide의 제조, 둘째, HGM-Polyamide의 기계적 특성에 관한 유리중공체(HGM)의 강화 효과를 예측할 수 있는 이론적 모델 제시 및 시험을 통한 검증, 그리고 셋째, 열적 특성 평가를 통하여 HGM-Polyamide의 내열수명을 예측하였다. 이와 관련하여, HGM-Polyamide의 탄성거동과 인장강도에 관한 Modified Halpin-Tsai equation과 Nicolais-Narkis model, Pukanszky model을 적용하여 이론적 예측을 하였고, 유리중공체(HGM)의 파손까지 고려한 Modified Pukanszky model을 제시하였다. 또한 인장시험을 통하여 시험결과와 비교를 통해 이론적 예측의 타당성을 확인하였다. HGM-Polyamide의 내열 특성을 분석하기 위하여 열 중량분석 시험을 수행하였고, Ozawa equation과 Kissinger equation을 이용하여 활성화 에너지를 도출하고 Arrehenius model을 통해 내열수명을 예측하였다. 본 연구를 통해 HGM-Polyamide의 HGM과 Polyamide의 결합구조를 분석하였고, 열·기계적 특성에 관한 유리중공체(HGM)의 강화 효과와 내열특성을 이론적 예측 및 실험으로 고찰하였다.