
고분자 가공 예비보고서
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숭실대 신소재공학실험1) 7주차 고분자 가공 예비보고서
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2024.03.05
문서 내 토픽
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1. Polymer blendPolymer blend는 서로 다른 두 가지 이상의 고분자를 혼합하여 새로운 고분자 물질을 만드는 것을 말합니다. Polymer blend의 목적은 서로 다른 물성을 가진 고분자를 혼합하여 원하는 물성을 갖는 새로운 고분자를 만들기 위한 것입니다. 또한 Polymer blend는 고분자의 가공성을 향상시킬 수 있습니다. Polymer blend를 제조하는 방법에는 Solution blending, Melt blending, In situ polymerization 등이 있습니다. 예시로는 PETG와 ABS가 있습니다.
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2. CompatibilityCompatibility는 두 개 이상의 다른 종류의 고분자가 혼합되었을 때, 서로의 화학적 성질이 얼마나 호환되는지를 나타내는 용어입니다. 고분자 compatibility는 혼합된 고분자의 물성을 결정하며, 이는 혼합된 고분자의 성능과 안정성에 큰 영향을 미칩니다. 호환성이 좋은 고분자는 혼합 후에도 안정적으로 섞이며, 새로운 물성을 형성할 수 있습니다.
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3. Flory-Huggins theoryFlory-Huggins 이론은 고분자 용액의 열역학 격자 모델입니다. 이 이론은 혼합 엔트로피에 대한 일반적인 표현을 적용할 때 분자 크기의 큰 차이를 고려합니다. 결과는 깁스 자유 에너지 변화에 대한 방정식입니다. 깁스 자유 에너지 변화량은 혼합 엔탈피와 엔트로피 변화량으로 표현됩니다.
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4. Melt mixerMelt mixer는 높은 속도로 회전하는 스크류나 블레이드를 사용하여 고분자를 혼합하는 장치입니다. Melt mixer는 열과 압력을 가하여 고분자를 용융시키고, 이를 이용하여 다양한 종류의 고분자를 혼합하여 새로운 Polymer blend를 만들 수 있습니다. Melt mixer에는 스크류식, 블레이드식, 롤밀식 등 다양한 종류가 있으며, 각각의 종류는 특정한 용도에 적합합니다.
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1. Polymer blendPolymer blends are an important area of materials science and engineering, as they allow for the combination of different polymer properties to create new materials with tailored characteristics. The key to successful polymer blending is achieving compatibility between the constituent polymers, which can be a significant challenge. Factors such as chemical structure, molecular weight, and polarity can all impact the compatibility of polymers in a blend. Understanding the thermodynamics of polymer mixing, as described by the Flory-Huggins theory, is crucial for predicting and controlling the phase behavior and properties of polymer blends. The use of melt mixing techniques, such as twin-screw extruders, is a common approach for producing polymer blends on an industrial scale. By carefully selecting the polymers, optimizing the blending conditions, and incorporating compatibilizers or other additives, it is possible to create polymer blends with a wide range of desirable properties, including improved mechanical, thermal, and barrier characteristics. The continued development of polymer blending technology is essential for the advancement of various industries, from packaging and automotive to biomedical and beyond.
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2. CompatibilityCompatibility is a critical factor in the successful development of polymer blends. Achieving compatibility between the constituent polymers is essential for ensuring the desired properties and performance of the final material. Compatibility is influenced by a variety of factors, including the chemical structure, polarity, and molecular weight of the polymers. Polymers that are chemically similar or have complementary functional groups tend to be more compatible, as they can form favorable interactions, such as hydrogen bonding or dipole-dipole interactions. Conversely, polymers with significant differences in their chemical structure or polarity are often incompatible, leading to phase separation and poor mechanical properties. The Flory-Huggins theory provides a framework for understanding the thermodynamics of polymer mixing and predicting the compatibility of different polymer systems. By carefully selecting the polymers and optimizing the blending conditions, it is possible to enhance the compatibility and achieve the desired properties in polymer blends. The use of compatibilizers, which are typically block or graft copolymers that can act as interfacial agents, can also be an effective strategy for improving the compatibility and performance of polymer blends. Overall, understanding and controlling the compatibility of polymers is a crucial aspect of polymer blend development and has far-reaching implications for a wide range of applications.
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3. Flory-Huggins theoryThe Flory-Huggins theory is a fundamental framework for understanding the thermodynamics of polymer mixing and the phase behavior of polymer blends. Developed by Nobel laureates Paul Flory and Maurice Huggins, this theory provides a mathematical model for predicting the free energy of mixing and the miscibility of different polymer systems. The key parameters in the Flory-Huggins theory are the Flory-Huggins interaction parameter (χ) and the relative sizes of the polymer chains, as represented by the degree of polymerization (N). The Flory-Huggins interaction parameter reflects the enthalpic interactions between the polymer segments, and its value can be used to determine the miscibility of the polymers. When the interaction parameter is low, the polymers are more likely to be miscible, forming a single homogeneous phase. Conversely, when the interaction parameter is high, the polymers are more likely to be immiscible, leading to phase separation. The Flory-Huggins theory also accounts for the entropic contribution to the free energy of mixing, which is influenced by the relative sizes of the polymer chains. Smaller polymer chains tend to have a higher entropy of mixing, which can promote miscibility. By understanding the Flory-Huggins theory and the factors that influence polymer compatibility, researchers and engineers can design and optimize polymer blends with desired properties and performance characteristics.
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4. Melt mixerMelt mixing is a crucial technique for the production of polymer blends on an industrial scale. Melt mixers, such as twin-screw extruders, provide a controlled environment for blending and compounding different polymers, additives, and fillers to create new materials with tailored properties. The key advantages of melt mixing include the ability to achieve intimate mixing, high shear rates, and efficient heat transfer, all of which are important for ensuring the homogeneity and performance of the final polymer blend. During the melt mixing process, the polymers are heated above
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[고분자 가공 수업] extruder 예비보고서 1페이지
예비 보고서(1)제출일 : 2017년 09월 12일과 목 명조 이름학 번성 명고분자 가공 실습23조201310127오 경 석1. 제 목: Extruder2. 목 적: 고분자 가공 방법 중 하나인 압출가공에 대하여 이해한다.3. 배경 이론:구동부, 원료공급기, 스크루, 바렐, 다이로 구성된 압출기는 가압 성형기의 일종이다. 재료를 가열, 가소화한 재료를 가압 전진케 하는 스크루 장치, 그것을 통해 일정 형상을 부여하는 다이가 주요 부분이다. 다이는 압출기로부터의 용융수지를 성형 방법에 맞도록 모양을 형성 시켜주는 기능을 한다. 그것에...2021.08.22· 1페이지 -
[고분자 가공 수업] Rheometer, Hydraulic Press 예비보고서 2페이지
예비 보고서(4)제출일 : 2017년 11월 23일과 목 명조 이름학 번성 명고분자 가공 실습23조1.제 목: Rheometer, Hydraulic Press2.목 적: 레오미터와 유압 프레스를 통해 간단한 압력이나 전단 형태를 이용하여 다양한 기술로 넓은 온도 범위에서 응력과 전단 속도의 관계를 알아본다.3.배경 이론레오미터(rheometer)는 측정부에 해당 재료를 탑재하고 주변 온도를 조절한 후, 광범위한 응력, 변형력 및 변형률을 적용하여 측정하는 정밀 기기이다. 레오미터의 종류로는 모세관 유동 측정기, couette 유동 ...2021.08.24· 2페이지 -
[고분자 가공 수업] 전기활성고분자 예비보고서 1페이지
예비 보고서제출일 : 2017년 05월 04일과 목 명조 이름학 번성 명고분자 가공 실습13조1. 제 목 Electronic EAP (전기활성고분자)EAP는 간단한 전기신호에 의해 적절하게 수축과 이완을 할 수 있는 고분자이다. 외부전압의 변화에 따라 작동하는 전기성과 이온의 이동과 확산에 의한 고분자의 수축, 팽창 변형인 이온성이 있다.유연전자 기기에 사용되는 액추에이터와 디스플레이를 구성하고 있는 전극과 회로는 다양한 형태와 크기의 기계적인 변형을 받게 된다. 이때 전극이 기계적인 변형에 따라 기기와 함께 같은 크기와 형태로 변...2021.08.22· 1페이지 -
[고분자 가공 수업] Swelling test 예비보고서 1페이지
예비 보고서제출일 : 2017년 03월 30일과 목 명조 이름학 번성 명고분자 가공 실습13조1. 제 목 Swelling test(팽윤 실험)2. 목 적Swelling이란 물질이 용매를 흡수하여 부풀어지는 현상입니다. 또한 낮은 삼투압 스웰링 테스트는 표준 테스트에서 눈에 띄지 않는 변화를 감지 할 수 있도록 합니다.고분자의 팽윤실험은 고분자의 단위부피당 유효 망상 고분자 사슬의 수를 결정하기 위한 것으로서 이 실험을 통해 용매에 대한 고분자의 저항성과 고분자의 가교밀도를 구할 수 있습니다. 고분자 사슬의 탄성력과 용매 분자의 침입...2021.08.22· 1페이지 -
[고분자 가공 수업] 전기방사 예비보고서 1페이지
예비 보고서제출일 : 2017년 06월 01일과 목 명조 이름학 번성 명고분자 가공 실습13조1. 제 목 전기방사전기방사는 표면장력에 의해 전기가 모세관 끝에 매달려있는 물방울에 가해지면서 최상위 가는 실이 방출되는 현상이다.실험적으로는 고분자 용액 및 용융된 고분자에 고전압(high voltage)을 걸어주어 섬유 및 입자를 받아주는 컬렉터(collector) 와 방사되는 팁(tip)사이에 전자기장(electrostatic force)을 형성시켜 나노섬유 및 입자를 제조하는 방법이다.전기방사의 과학적 토대는 1882년 Raleig...2021.08.22· 1페이지