Q1: 플라스틱의 일반적 특성은? Q2: 플라스틱의 구조는? Q3: 유리전이온도 란?

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1 Q1: 플라스틱의 일반적 특성은? Q2: 플라스틱의 구조는? Q3: 유리전이온도 란?
제10장 폴리머 가공 Q1: 플라스틱의 일반적 특성은? Q2: 플라스틱의 구조는? Q3: 유리전이온도 란?

2 Topic: 플라스틱의 특성 일반적 특성 금속재료와의 비교 비강도 높음. 설계 다양성, 가공 용이성 다양한 색상(투명성 포함)
저렴한 가격 금속재료와의 비교 저밀도, 저강도, 저강성, 저용융점 전기/열 전도도 낮음. 화학물질에 대한 안정성(특히, 산소) 높은 열팽창계수 사용온도 범위 낮음.

3 플라스틱의 구조 폴리머의 합성 단량체 >> 중합체(긴 사슬분자) 중합반응: 반복단위로 연결되며 길고 큰 분자 형성
축합중합: 중합과정 중에 부산물로 물이 응축되며 제거 첨가중합: 중합과정 중 반응부산물 없이 결합 열, 압력, 촉매

4 Effect of Molecular Weight
분자량과 중합도가 폴리머의 강도 및 점도에 미치는 영향 중합도: 단위체의 분자량에 대한 폴리머의 분자량, 즉 분자당 단위체의 평균개수

5 고분자의 배열 선형구조: 열가소성 플라스틱 (아크릴, 나일론, PE, PVC) 분지구조: PE

6 Polymer Chains 폴리머 사슬의 개략도: (a) 선형구조 (아크릴, 나일론, 폴리에틸렌, PVC 등 열가소성 플라스틱, (b) 분지구조 (폴리에틸렌), (c) 다리결합구조 (고무 및 탄성 중합체), (d) 망상구조 (에폭시, 페놀 등의 열경화성 플라스틱)

7 crosslinks to form a single molecule Polymer chains
다리결합구조: 탄성중합체(elastomer) 망상구조: 열경화성 플라스틱(에폭시, 페놀, 실리콘) crosslinks to form a single molecule Polymer chains Crosslinking: 가황처리

8 Effect of Temperature 폴리머의 점탄성계수와 온도와의 관계: (a) 결정도의 영향, (b) 다리결합의 영향
비정질폴리머는 저온에서 경하고 강성이 있고 취성이고 유리 같으나 고온에서는 고무상 또는 가죽상이 됨 유리는 비정질 고체

9 결정도 결정도(crystallinity) = 결정영역 부피/전체 부피 강성, 경도, 밀도, 용제 및 열 저항
예: HDPE(95%, 0.97, 5.5ksi) vs. LDPE(91%, 0.91, 2.0ksi) 결정도가 높으면 강성이 높고 경하고 연성이 낮음

10 유리전이온도 비체적의 변화율이 갑자기 바뀌는 온도
비정질폴리머는 유리전이온도가 뚜렷하지만 용융온도는 희미, 부분결정성 폴리머는 냉각시 용융온도 아래서 급격히 수축

11 비정질 폴리머 과냉각 상태 결정성 폴리머 유리전이온도, 유리점 (glass-transition temp.)

12 Topic: 플라스틱의 거동

13 Deformation of Polymers
elastic viscous viscoelastic (Maxwell model) viscoelastic (Voigt or Kelvin model)

14 <용융 폴리머의 점도> 유동시에 발생하는 전단응력 점도의 온도의존성 선형 열가소성 플라스틱의 실험식 점도: h
활성에너지 Boltzman상수(13.8X10-24 J/K) 선형 열가소성 플라스틱의 실험식

15 <변형률 속도 의존성과 이방성>

16

17 stiffened against inward collapse under pressure
Q: 얇은 PET병에서 고분자는 어떻게 배열되는가? stiffened against inward collapse under pressure

18 <응력완화, stress relaxation>
금속/세라믹의 고온크리프 일정 응력 하에서 시간에 따라 변형률 증가 폴리머의 응력완화 일정 변형률 하에서 분자들의 미끄러짐 시간에 따라 응력 감소 예: 고무 띠 응력의 시간 의존성 점성유동에 대한 활성화 에너지 완화시간 기체상수: [J/mol-K]

19 <Crazing>

20 <열가소성 플라스틱>

21 <열경화성 플라스틱, Thermosets>

22 <탄성중합체, elastomer>
Q1: 탄성중합체의 특성은 무엇인가? Q2: hysteresis 손실이란? 시계방향으로의 하중경로는 에너지 손실을 나타내며 기계에너지가 열로 변형: 진동의 흡수나 방음에 유용

23 Q: 탄성중합체의 특성을 이용한 주요 용도는? 낮은 유리전이 온도, 찢어지지 않고 큰 탄성변형, 연함, 저탄성계수

24 Topic: 복합재료 Composite = reinforcement(강화재) + matrix(모재) 연속섬유의 경우,

25 <강화섬유> 유리섬유 그래파이트 아라미드(Kevlar) 보론

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27 Q1: 복합재료에서 모재의 역할은? Q2: 강화섬유와 모재의 접착이 중요한 이유는?

28

29 Effect of Fibers 섬유의 양이 증가함에 따라 기계적 성질이 개선됨

30 Strength and Fracture of Composites

31 <SMC>

32 A laminated "sandwich" structure
System (1) Metal-polymer-metal (2) Solid-foam-solid (polymer) (3) Reinforced-foamed-reinforced (polymers) Example (1) Aluminium-polyethylene-aluminium (2) Polypropylene (all three sections) (3) Glass-reinforced polymer (eg, fiberglass™) skins with foam cores of Polyurethane, or Phenol-formaldehyde