공정 기술이 폴리카보네이트 복합재의 특성에 어떤 영향을 미치나요?

복합 기술은 최근 몇 년 동안 폴리머 개질 분야에서 개발된 중요한 기술입니다. 다양한 가공 공정을 통해 폴리머 매트릭스에 광 확산기를 추가하면 재료의 특성에 영향을 미칩니다. 또한 실제 생산에서 직접 첨가 방법을 사용하여 복합재를 준비하면 비용이 크게 증가 할 것임이 분명합니다. 따라서 다양한 가공 공정이 복합재의 특성에 미치는 영향을 연구하면 재료의 특성을 개선하고 비용을 절감하는 목적을 달성 할 수 있습니다. 본 논문에서는 2.2um 입자 크기의 KMP590을 PC의 충전제로 사용하였으며, 다양한 가공 공정을 변경하고 트윈 스크류 마스터 배치 방법과 비교하여 다양한 가공 공정이 복합재의 광학적 특성 및 미세 형태에 미치는 영향을 연구하였습니다.

3.1 실험 재료 및 장비

3.2 기기 및 장비

전열 오븐, 트윈 스크류 압출기, 플라스틱 과립기, 플라스틱 사출 성형기, 광 투과율/안개 시험기, 싱글 스크류 압출기, 분쇄기, 전기 광학 분석 저울

2 샘플 준비

직접 첨가 방법 : PC와 광확산기의 혼합물을 트윈 스크류 압출기에 직접 넣어 입자를 준비합니다 (PC-kmp590-d-x, PC-kmp590-ti-d-x, X는 첨가 된 광확산기의 함량, Tio2의 함량은 변하지 않으며 0입니다.05% 항상, 압출 공정, 한 영역의 온도는 210 ° C, 두 영역의 온도는 230 ° C, 세 영역의 온도는 240 ° C, 네 영역의 온도는 240 ° C, 다섯 영역의 온도는 240 ° C입니다.

240°C, 6존 온도 240°C, 7존 온도 250°C, 회전 속도 100-500 r/min. 입자가 건조된 후 사출 성형기에서 사출 공정을 테스트합니다. 사출 성형기의 온도는 1구역 315°C, 2구역 1,320°C, 3구역 2,320°C, 4구역 325°C로 설정됩니다. 사출 성형이 완료된 후 스플라인의 성능을 테스트합니다.

단일 스크류 마스터 배치 방법 : 폴리 카보네이트와 광 확산기를 완전히 혼합 한 후 (1:10) 믹서를 추가하고 8 분 동안 혼합하고 냉각하고 분쇄기로 분쇄하여 광 확산 가능한 마스터 배치 MKMP590을 준비한 후 내부 믹서는 1 구역에서 230 ° C, 2 구역에서 240 ° C, 3 구역에서 250 ° C로 설정됩니다. 표 3.3에 표시된 공식의 중량 비율에 따라 각 원료 조성물의 무게를 정확하게 측정하고, 단일 스크류 압출기에서 폴리카보네이트와 광확산성 마스터배치를 혼합하여 PC-MKMP590-X 복합 입자를 제조했습니다. 압출기의 온도는 41개 영역에서 230°C, 두 번째 영역의 온도는 250°C, 세 번째 영역의 온도는 250°C, 네 번째 영역의 온도는 250°C, 다섯 번째 영역의 온도는 260°C, 여섯 번째 영역의 온도는 260°C, 일곱 번째 영역의 온도는 260°C, 다이 헤드의 온도는 260°C, 회전 속도는 80-500 r/min으로 설정되었습니다. 입자가 건조 된 후 사출 성형기에 주입되어 테스트 샘플 스트립을 형성합니다. 사출 성형기의 온도는 구역 3의 경우 1,350°C, 구역 3의 경우 2,350°C, 구역 4의 경우 355°C로 설정됩니다. 사출 성형이 완료된 후 스플라인의 성능을 테스트합니다.

표 3.3 PC/KMP590 합성물의 실험 공식

3.3 테스트 및 특성화.
1. 광학 테스트.
광 투과율/안개 테스터(EEL57D, 상하이 정밀 기기 유한공사)를 사용하여 GB/T0-2008에 따라 테스트, 샘플 크기 50mm X 50mm X2mm, 공식 2-1 ~ 2-2 참조.

2. 미세 구조 특성화.
PC 매트릭스에서 광확산제의 분산 거동을 주사 전자 현미경으로 관찰했습니다. 스플라인을 액체 질소에서 약 5분간 냉각한 후 수동으로 담금질하고 단면을 잘라 유리 슬라이드에 붙인 다음 금 스프레이를 뿌린 후 관찰했습니다.

3. 잔여물 테스트

일정량의 광확산 마스터 배치를 정확하게 계량한 다음 박스형 저항로에 넣고 계량 후 600°C에서 4시간 동안 연소하여 연소 잔류물을 측정합니다.

실제 내용물% = 소각 후 양/소각 전 양 * 100%

4. 편차 분석.
일반 데이터의 편차는 평균 편차와 표준 편차로 나눌 수 있습니다. 평균 편차는 산술 평균 편차라고도 하며, 그 표현은 다음과 같습니다:

공식에서 D는 평균 편차, x는 측정된 결과의 값, x는 N개의 측정된 결과의 평균값입니다. 평균 편차를 사용하여 정밀도를 표현하는 것은 간단하지만 편차가 크면 제대로 된 응답을 얻을 수 없습니다.

표준 편차는 평균 편차보다 더 민감하여 큰 편차의 존재를 반영하므로 측정의 정밀도를 더 잘 반영할 수 있습니다:

공식에서 S는 표준 편차, x는 모든 측정 결과의 값, x는 N 측정값의 평균값입니다.

3.4 결과 및 논의

3.4.1 표 3.4 마스터 배치 소성 잔류물의 실험 데이터

표 3.4 실험 데이터 내부 믹서에 의해 준비된 광확산 마스터배치의 점화 잔류물의 비율입니다. 다이어그램에서 볼 수 있듯이 광확산기 마스터 배치에서 광확산기의 실제 비율은 이론적 비율에 가깝습니다 (오차 범위는 0.6% 미만입니다). 마스터 배치 MKMP590의 광 확산기의 함량은 9.51wt%로 PC 광 확산기의 광 확산기의 함량을보다 정확하게 만듭니다.

3.4.2 광학 확산 복합체의 광학적 특성 분석

그림 3.1, 그림 3.2, 그림 3.3 및 그림 3.4는 직접 첨가법으로 제조한 KMP590, KMP590/Tio2 광확산 복합체의 투과율 및 안개 분석입니다.

그림 3.3은 다음을 보여줍니다. 복합체의 투과율은 KMP590의 함량이 증가함에 따라 감소합니다. KMP590의 함량이 2.0%인 경우 투과율은 55.4%입니다. 반복 실험의 평균 편차는 2.467%에서 3.789% 사이이며 표준 편차는 3.504%에서 4.526% 사이입니다. 그림 3.4에서 볼 수 있듯이 KMP590의 함량이 증가함에 따라 합성물의 안개가 증가합니다. KMP590의 함량이 2.0%에 도달하면 안개는 90.8%이고 반복 실험의 평균 편차는 2.072%에서 3.453% 사이이며 표준 편차는 3.204%에서 4.532 범위입니다. 반복 실험 데이터는 직접 첨가 공정이 불안정하고 반복 횟수의 편차가 크며 평균 편차와 표준 편차가 이중 나사 마스터 배치 공정보다 약 2.00% 더 큰 것으로 나타났습니다.

그림 3.5 및 3.6은 다음을 보여줍니다. 단일 나사 마스터 배치 방법으로 제조된 광확산 복합체의 투과율 및 헤이즈 분석

그림 3.5와 같이KMP590 함량이 증가함에 따라 복합재의 광 투과율이 감소합니다. KMP590 함량이 2.0%에 도달하면 빛 투과율은 54.9%입니다. 반복 실험의 평균 편차는 0.817%-2.789%이고 표준 편차는 0.992%-3.542%입니다. 그림 3.6에서 볼 수 있듯이 KMP590 함량이 증가함에 따라 합성물의 헤이즈가 증가합니다. KMP590 함량이 2.0%에 도달하면 헤이즈는 91.8%입니다. 반복 실험의 평균 편차는 0.887% 1.241%이고 표준 편차는 1.064% 1.741%입니다. 반복 실험 데이터는 단일 나사 마스터 배치 방법의 공정 안정성이 양호하고 반복 데이터의 평균 편차와 표준 편차가 트윈 나사 마스터 배치 처리 방법보다 약간 나쁘며 트윈 나사 마스터 배치 처리 방법보다 약 1.00% 더 나쁘다는 것을 보여줍니다.

3.4.3 광학 확산 복합재의 SEM 이미지 분석.
광확산기가 PC 매트릭스에 균일하게 분산되어 있는지 여부는 PC 복합재료의 광학적 특성에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나입니다. 다양한 가공 공정으로 제조된 광확산 복합재료의 SEM 이미지를 분석했습니다.

다른 가공 공정으로 제조된 복합재료의 단면의 SEM은 그림 3.6에 나와 있습니다. 그림에서 고밀도 혼합법으로 제조된 마스터배치를 PC와 배합할 경우 광확산제가 PC 매트릭스에 균일하게 분산되어 있고 광확산제의 형태가 그대로 유지되는 것을 볼 수 있으며, 직접 첨가법으로 제조된 복합재의 SEM 이미지에서는 광확산제가 PC 매트릭스에 잘 분산되어 있지 않고 응집현상이 나타나 문헌에서와 유사한 것을 확인할 수 있습니다.

3.5 이 장의 요약.
이 장에서는 다양한 가공 공정이 복합재료의 특성에 미치는 영향에 대해 논의했습니다. 직접 첨가법, 단일 나사 마스터 배치법, 트윈 나사 마스터 배치법 세 가지 복합재료의 광학적 특성과 공정 안정성에 대해 연구했습니다.

1. 직접 첨가 방법으로 제조된 광확산 복합체의 경우광 확산 선량이 증가함에 따라 복합 재료의 광 투과율은 56.5%로 감소하고 헤이즈는 90.2%로 증가했습니다. 반복된 실험 데이터에서 직접 첨가 과정은 매우 불안정하고 데이터 편차가 큽니다. 표준 편차는 2.509%에서 4.532% 사이입니다. 복합재의 SEM 분석을 통해 광확산제가 PC 매트릭스에 잘 분산되지 않고 응집 현상이 있음을 알 수 있습니다.

2. 광 확산 선량이 증가함에 따라 복합 재료의 광 투과율은 54.9%로 감소하고 안개는 91.8%로 증가했습니다.단일 스크류 마스터 배치 방법에 의한 복합재의 공정 안정성은 양호했으며 표준 편차는 0.922%에서 3.542% 사이입니다. 복합재의 SEM 분석을 통해 PC 매트릭스에서 광 확산기의 분산이 양호하고 광 확산기의 모양이 양호하며 응집이 없음을 알 수있었습니다.

트윈 스크류 마스터 배치 방법으로 제조 된 복합 재료와 비교하여 트윈 스크류 마스터 배치 충전 방법의 반복 실험의 표준 편차는 0.265%에서 2.469% 사이이고 단일 스크류 마스터 배치 충전 방법은 0.992%에서 3.542% 사이이며 직접 방법은 2.509%에서 4.532% 사이입니다. 마지막으로 세 가지 처리 공정 중 트윈 스크류 마스터 배치 방식의 편차가 가장 작고 공정이 가장 안정적이라는 결론을 내렸습니다.