대한기계학회논문집A (Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A)

  • 제34권9호
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  • Pages.1209-1215
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  • 2010
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  • 1226-4873(pISSN)
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  • 2288-5226(eISSN)
대한기계학회 (The Korean Society of Mechanical Engineers)
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대기압 화염 플라즈마 처리한 다중벽 탄소나노튜브 및 카본블랙 강화 고무복합재료의 기계적 특성 연구

Mechanical Properties of Elastomeric Composites with Atmospheric-Pressure Flame Plasma Treated Multi-Walled Carbon Nanotubes and Carbon Black

  • 투고 : 2010.05.13
  • 심사 : 2010.06.16
  • 발행 : 2010.09.01
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초록

다중벽 탄소나노튜브(MWCNT) 및 카본블랙(CB) 함유량, 대기압 화염 플라즈마(APFP) 처리 그리고 산처리를 함수로 한 고무복합재료의 기계적 특성에 대해 연구하였다. 고무복합재료의 인장강도 및 탄성률은 MWCNT의 함유량 증가에 따라 순수상태 그리고 동일량의 CB가 보강된 상태에 비해 증가하였다. APFP 처리한 MWCNT를 보강한 복합재료는 처리하지 않은 경우에 비해 강화효과(높은 강도, 높은 탄성률 그리고 높은 연성)를 보였다. 반면에 APFP 처리한 CB를 함유한 복합재료는 처리하지 않은 경우에 비해 연화효과(높은 강도, 낮은 탄성률 그리고 높은 연성)를 보였다. 산처리 시간이 1시간에서 2시간으로 증가할수록, 그리고 황산의 농도가 60%에서 90%로 증가할수록 복합재료의 인장강도와 탄성률은 감소하였다. 전체적으로 MWCNT 함유량, CB 함유량, 대기압 화염 플라즈마 처리, 황산 농도 그리고 산처리 시간 등이 고무복합재료의 기계적 특성에 영향을 미치는 중요한 변수임을 확인하였다.

The effects of multi-walled carbon nanotube (MWCNT) content, carbon black (CB) content, atmospheric-pressure flame plasma (APFP) treatment, and acid treatment on the mechanical properties of elastomeric composites were investigated. For pure or filled rubbers with the given amount of CB (20 and 40 phr), the tensile strength and modulus of the elastomeric composites increase similarly with the MWCNT content. A composite with APFP-treated MWCNTs shows a hardening effect (high strength, high modulus, and high ductility) unlike the one with untreated MWCNTs. On the other hand, a composite with APFP-treated CB shows a softening effect (high strength, low modulus, and high ductility), which is unlike a composite with untreated CB. As the refluxing time increases from 1 h to 2 h and the sulfuric acid concentration increases from 60% to 90%, the tensile strength and modulus of a composite decrease. Thus, it is found that the MWCNT content, CB content, APFP treatment, sulfuric acid concentration, and refluxing time have an important effect on the mechanical properties of NBR composites.

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