제10장 폴리머 가공 (1) Q1: (금속 대비)플라스틱의 일반적 특성은? Q2: 플라스틱의 구조의 특징은?

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1 제10장 폴리머 가공 (1) Q1: (금속 대비)플라스틱의 일반적 특성은? Q2: 플라스틱의 구조의 특징은?

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 Topic: 플라스틱의 구조 폴리머의 합성 단량체 >> 중합체 (긴 사슬분자) 중합반응, 응축반응, 첨가반응
열, 압력, 촉매

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

5 Effect of Molecular Weight

6 Polymer Chains

7 Effect of Temperature FIGURE Behavior of polymers as a function of temperature and (a) degree of crystallinity and (b) cross-linking. The combined elastic and viscous behavior of polymers is known as viscoelasticity.

8 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

9 Topic: 나노기술 (1) Nanocomposites
of rubbers and plastics with layered silicates for biomaterials and automotive materials with an addition of 20% by weight of this modified silicate, a decrease in permeability to water vapor and oxygen of a factor of five, much more convenient than the chemical method and produces a far greater decrease in permeability.

10 (2) Nanomembranes: a filtration media
combine organic polymers with inorganic silica nanoparticles. gas molecules (red) move through the spaces between the polymer chains (in green).

11 Topic: 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)

12 Topic: 유리전이온도 비체적의 변화율이 갑자기 바뀌는 온도 Tg 이하의 온도에서는 분자들이 비평형 배열

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

14 Topic: 플라스틱의 거동

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

16 Temperature effects Stress-strain curves Impact strength

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

18 점도의 온도의존성 전단속도 의존성

19 <변형률 속도 의존성과 이방성>
네킹의 확산

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

21 <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 Maxwell Kelvin 응력의 시간 의존성 점성유동 활성화 에너지 완화시간

22 <Crazing>