압출 공정온도와 스크류 조합에 따른 자원 순환형 탄소필러기반 폴리아마이드66 복합소재의 열전도도 및 기계적 물성 (Thermal Conductivity and Mechanical Properties of Resource-circulating Carbon Filler-based Polyamide66 Composites according to Extruder Operating Temperature and Screw Configuration)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 24권 / 7호 / 32 ~ 40페이지
· 저자명 : 배진우, 이종인, 양세준, 최인규, 오승주, 남병욱

초록

전기차 산업의 발달로 고성능 전장부품의 수요가 꾸준하게 증가하고 있다. 하지만, 고성능의 전장부품들은 열을쉽게 발생시키고, 부품의 성능 저하 및 오작동과 기판의 열화를 초래한다. 이를 해결하기 위해 자동차 부품에 고분자기반의 방열 소재를 적용할 수 있다. 본 연구에서는, 폴리아마이드66(Polyamide66, PA66)에 자원 순환형 탄소필러(Resource-circulating carbon filler, RCF)와 유리섬유(Glass fiber, GF)를 도입한 탄소복합소재를 이축압출기에서용융 블렌드하였다. 탄소복합소재는 두 가지 압출 공정온도 조건과 다른 스크류 조합으로 제조되었으며, 이들의 열적및 기계적 물성, 그리고 모폴로지를 분석하였다. 높은 압출 공정온도에서 제조된 탄소복합소재는 낮은 압출 공정온도에서 제조된 탄소복합소재보다 더 높은 열적 및 기계적 물성 향상을 보였다. 또한, 이축압출기 스크류 조합에서 kneading block의 확대는 탄소복합소재의 물성을 더 향상시켰다. 이는 주사전자현미경(Scanning electron microscope, SEM) 을 이용한 모폴로지 분석을 통해 RCF가 더 높은 압출공정 온도와 확대된 kneading block으로 인해서 PA66 모재에대한 분산성이 우수하였기 때문으로 판단하였다. 특히, GF가 100 phr 첨가된 탄소복합소재는 높은 압출 공정온도와강화된 kneading block에서 제조되었을 때, 우수한 열전도도와 굴곡탄성율을 보이면서도 Neat PA66만큼의 충격강도와 인장강도를 유지할 수 있었다.

영어초록

The demand for high-performance electrical components has been steadily increasing with the development of the electric vehicle industry. However, these components generate heat easily, leading to performance degradation, malfunctioning, and substrate deterioration. To address this issue, polymer-based heat dissipation materials can be applied to automotive components. In this study, a carbon composite material incorporating resource-circulating carbon filler (RCF) and glass fibers (GF) was melt-blended with polyamide 66 (PA66) using a twin-screw extruder. The composites were manufactured under two different extrusion operating temperature conditions and with different screw configurations, and their thermal, mechanical, and morphological properties were analyzed. The RCF-reinforced composites prepared at a higher operating temperature exhibited higher improvements in thermal and mechanical properties compared to the composites prepared at a lower operating temperature. Furthermore, the increases in the kneading block in the screw configuration of the twin-screw extruder further enhanced the thermal and mechanical properties of the carbon composites.
These results were also observed in the scanning electron microscopy (SEM) analysis of the superior dispersibility of the RCF within the PA66 matrix, which was attributed to the higher operating temperature in the twin-screw extruder and the increases of the kneading block in the screw configuration. Specifically, when the RCF-reinforced composites with 100 phr GF were prepared at higher extrusion process temperatures and with an enhanced kneading block, they exhibited excellent thermal conductivity and flexural modulus while maintaining impact strength and a tensile strength comparable to neat PA66.

참고자료

· 없음