학술논문

탄소나노튜브로 강화시킨 Poly(ethylene terephthalate) 나노복합재료 / Carbon Nanotubes Reinforced Poly(ethylene terephthalate) Nanocomposites.
Document Type
Dissertation/ Thesis
Source
Subject
carbon nanotube
nanocomposite
Poly(ethylene terephthalate)
Language
Korean
Abstract
Carbon nanotube (CNT)의 우수한 물리적 성질을 이용한 고분자 복합체에 관한 연구를 하였다. 본 연구에 적용한 고분자 매트릭스는 강인성, 기계적 강도, 열적 특성이 우수한 Poly(ethylene terephthalate) 이며, multi-wall carbon nanotube (MWNT)를 충전제로 사용하여 복합체를 제조하였다. 복합체에서 탄소나노튜브의 우수한 특성을 발현시키기 위해서는 고분자 매트릭스 내에서의 분산 상태와 매트릭스와의 계면결합력이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 MWNT를 매트릭스 내에 효과적으로 분산시키기 위하여 MWNT에 bishydroxyethylene-terephthalate (BHET)를 도입하였다. 이렇게 제조된 MWNT-BHET를 twin screw extruder로 용융 혼합하여 PET/MWNT 나노복합재료를 제조하였다. 제조된 복합재료를 방사, 연신 및 열처리하여 필라멘트 형태의 나노복합체를 만들었다. 이의 기계적 물성을 측정한 결과 항복응력과 파단에너지가 각각 30 %이상 증가하였음을 관찰하였다. 또한 열분석 성질은 MWNT의 함량이 증가함에 따라 나노복합체의 결정화온도가 증가하였으며, 열분해온도도 탄소나노튜브의 뛰어난 열전도성에 의해 증가하였다. FE-SEM 분석은 MWNT가 PET 매트릭스 내에 균일한 분산과 높은 계면결합력이 존재함을 보여주었다.
Carbon nanotube (CNT) reinforced Poly(ethylene terephthalate)(PET) composites are studied. To increase the interfacial interaction between PET and CNTs, multi-walled carbon nanotubes (MWNT) are functionalized with bishydroxyethylene-terephthalate (BHET). The functionalized MWNTs are melt blended into PET matrix with twin screw extruder. The amount of MWNTs loaded in PET matrix ranges from 0.5 to 2.0 wt%. After compounding and spinning, the filaments are post-drawn and annealed. To verify the chemical modifications of carbon nanotubes, Raman, UV-vis spectroscopy, 1H-NMR, XPS, TGA and FE-SEM are used. The manufactured nanocomposites are analyzed with DSC, TGA, and UTM. These tests show that crystallization temperature and thermal degradation temperature increase due to the remarkable thermal conductivity of reinforced carbon nanotubes. Also, tensile test shows that yield strength and toughness increase 30% with addition of only 1 wt% of MWNTs while elongation changes little.