KK-250SE 공자전 교반탈포기, 공자전 탈포믹서를 이용한
그래판 나노 혈소판 (Graphene Nanoplatelets)
강화 에폭시나노복합체의 분산
안녕하세요!!
연구 및 실험장비 전문기업 (주)디에이드 입니다!!
일반적으로 에폭시 수지는 우수한 기계적 성능, 대부분의 섬유와의 호환성,
내화학성, 내마모성 및 낮은 비용으로 첨단 탄소 섬유 강화 플라스틱 등에
널리 사용되고 있습니다.
그러나 높은 가교밀도는 낮은 절대 강도와 낮은 파괴인성에 기여할 수 있으므로
기계적 구성 요소를 포함하는 응용 분야에서 에폭시 합성물의 사용이 제한됩니다.
이런 에폭시 기반 복합 재료의 기계적 특성을 개선하기 위해
CNT (Carbon Nano Tube) 나 Graphene Nanoplatelets (GNP, 그래핀 나노 혈소판)와
같은 나노탄소재료도 사용하게 됩니다.
이번 실험에서는 GrapheneNanoplatelets를 에폭시에 혼합 후
함량에 따른 나노복합체의 성능을 확인해 보았으며,
재료의 혼합을 위한 장비로 #공자전교반탈포기 #공자전교반기 #공자전믹서라
부르는 KURABO 社의 MAZERUSTAR KK-250SE장비와 3-Roll Mill을
함께 비교하여 어떤 장비가 더 효율적으로 활용이 가능한지 비교해 보았습니다.
1. 시료 준비 : Graphene Nanoplatelets (0.1, 0.25, 0.5 및 1.0wt. %)
에폭시 수지 나노복합체
2. 실험 방법
1) 재료 혼합 : 2개의 Mixing 장비를 이용
a. KK-250SE (공/자전 방식을 이용한 교반 및 탈포)
➡️ 공전과 자전의 속도를 각각 조절할 수 있으며, Step을 나눌 수 있어
교반 및 기포 제거까지 가능
b. 3-Roll Mill
2) Mixing 된 재료를 이용하여 GNP/에폭시 나노복합체 제조
3) 제품 TEST 방법
➡️ Tensile strength (인장 강도) TEST / Flexural strength (굽힘 강도) TEST /
Flexural modulus (굴곡 탄성률) TEST/ SEM 이미지 확인
3. 실험 결과
GNP의 함량별로 Tensile strength, Flexural strength, Flexural modulus TEST 결과를
아래의 표에서 확인할 수 있으며, 교반 조건 별 단면의 이미지 결과도 확인이 가능합니다.
Mixing 방법별 소요시간
➡️ 위의 테스트 결과 GNP의 첨가량을 보면 0.25wt%를 첨가한 재료에서
가장 좋은 결과를 얻을 수 있었습니다.
➡️ 믹싱 방법에는 공/자전 방식의 KK-250SE 공자전믹서로 교반한 나노복합체에서
굽힘 TEST와 점도 TEST에서 가장 결과가 좋았으며, 인장 TEST는 기존 방식과
비슷한 결과를 보였습니다.
➡️ Mixing 별 총 소요 시간을 확인해 보면 KK-250SE가 50분으로 시간이 가장 짧았으며
기존 방식인 190분에서 4배 정도 더 단축되었습니다.
➡️ KK-250SE 장비로 분산을 하였을 시 처리 시간 단축은 안정성 유지에 도움이
되었으며 나노 복합체의 기계적 물성을 크게 향상시키는 결과를 보였습니다.
Mixing 조건 별 FE-SEM 이미지
➡️ GNP를 첨가하지 않은 경화 에폭시 수지는 단면이 매끄러운 것을 확인할 수 있으며,
GNP 0.25wt%를 첨가한 경화 에폭시 수지는 GNP의 입자가 포함되어 있는 것을
확인할 수 있습니다.
➡️ KK-250SE로 믹싱한 (b) 이미지의 경우 3-Roll Mill로 믹싱한 (c) 보다 GNP의 평균 입자
크기는 더 작으며 수지내 분포는 더 균일해졌습니다.
4. 결론
공/자전 방식의 KK-250SE와 3-Roll Mill 그리고 기존 방식, 세 가지 분산 방법 모두
GNP/에폭시 나노 복합체의 기계적 특성을 개선하였으나 기존 공정의 경우 처리 시간이
길어져 효율성이 저하되었습니다.
3-Roll Mill은 나노복합체의 기계적 특성을 계선했지만, 분산 과정에서
GNP/에폭시 용액의 점도가 변하여 나노복합체의 기계적 특성이 불안정해졌습니다.
SEM 테스트 결과를 통해 확인한 형태학적 분석은 KK-250SE에 의해 분산된 GNP 들의
평균 입자 크기가 더 작을 뿐만 아니라 수지 주변에 더 균일하게 분산되어 있다는 것을
보여주었으며, 이는 기계적 특성이 더 우수한 핵심 원이었습니다.
따라서, KK-250SE에 의한 GNPs의 에폭시 수지로의 분산은 공정 시간 측면에서
효율적일 뿐만 아니라 나노복합체의 기계적 물성을 크게 향상시켰으며, 에폭시 기반
나노복합체를 제조하기 위한 분산의 보다 효율적이고 경제적인 방법으로 간주될 수 있습니다.
위와 같은 결과는 KK-250SE의 #공자전교반탈포기 #공자전믹서 의 특징 중
하나인 공전과 자전의 속도를 각각 Control 할 수 있어, 최적의 교반 시간 및 믹싱 상태를
빠르고 쉽게 찾을 수 있기 때문입니다.
제품에 대한 추가 문의 사항은 아래 연락처로 연락주시기 바랍니다
감사합니다^^
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