열충격피로하중을 받은 유리섬유와 열전도성 첨가제가 함유된 PBT 수지의 기계적 물성거동

Abstract

본 연구에서는 고온 다습환경에서 사용되는 온도센서의 하우징에 사용가능한 고분자 플라스틱 소재 개발을 목적으로, 열전도도가 우수하며 환경노화에 강한 특성을 가진 플라스틱 소재를 개발하고자 하였다. 이를 위해 엔지니어링 플라스틱의 한 종류인 polybutylene terephthalate(PBT)를 모재로 선정하여, glass fiber(GF)와 boron nitride(BN)의 첨가 조성비에 따른 소재의 기계적 열적특성을 조사하였다. 순수한 PBT와 유리섬유가 15 wt% 가 첨가된 2종의 수지를 기반으로, BN을 10 wt%, 20 wt%, 30 wt% 추가하여 블렌딩(Blending)한 시료를 압출성형하여 시편을 제작하였다. 이 시편을 이용하여 열전도도, 인장강도, 유리전이온도, 동탄성해석 (Dynamic Mechanical Analysis, DMA)시험을 수행하였다. 또한 본 소재를 온도센서의 구조재료로 사용하기 위해 –50 ℃ 에서 +50 ℃ 까지 5사이클의 열충격 피로하중을 경험한 시편과 그렇지 않은 시편을 각각 준비하여 열충격에 의한 내구성을 분석하였다. 시험결과, BN의 함유량이 증가함에 따라 열전도도는 증가하였으며, 인장강도는 작아졌다. 그러나 유리섬유를 첨가함에 의하여 BN의 함유량이 증가하더라도 순수한 PBT 보다 인장강도는 증가하였다. 또한 유리전이온도는 BN의 함유량과 열충격에 의한 영향과 관련하여 변화 거동을 나타내지 않았다. 이러한 결과를 종합 해볼 때 온도센서의 하우징 재료(인장강도 60 MPa 이상)로 사용가능한 재료는 PBT 수지를 모재로 사용하여 GF 15 wt% 와 BN 20 wt% 를 함유한 시편이 근접한 재료로 판단된다.