고분자 복합재료에서 필러의 종류와 분산 상태가 최종 제품의 특성에 미치는 영향은?

Question

안녕하세요.

강화 필러가 균일하게 분포할 경우에 강도와 내열성이 향상된다고 알고 있는데, 계면 접착과 필러의 방향성, 체적 분율에 따라 특성이 어떻게 달라지나요?

Answer 1

안녕하세요.

고분자 복합재료에서 필러의 역할은 단순하게 넣는다는 것 보다는 어떻게 분산하고 결합되느냐가 핵심인 것 같습니다.

필러가 균일하게 만약 분산되면 응력이 고르게 전달돼서 강도나 내열성이 향상될 수 있겠죠, 근데 이게 뭉치게 되면 오히려 파손이 되는 시작점이 될 수 있는 겁니다.

계면 접착과 필러의 방향성, 체적 분율에 따라서 특성의 여러가지 장단점을 가져올 수 있게 됩니다.

필러의 종류보다도 분상 상태나, 계면, 방향, 함량 같은 것들이 중요하다고 볼 수 있습니다.

Answer 2

안녕하세요.

정확하게 알고 계시네요. 필러 종류에 따라서 강성이 증대되거나 전도성을 부여하거나, 내열 및 차단성을 향상하는 등 역할들이 다양하게 달라질 수 있습니다.

분산이 균일하면 할수록 응력 집중이 줄어들기 때문에 강도와 내구성이 안정적으로 향상될 수 있습니다. 특히 계면 접착이 좋을 경우에는 하중을 전달하는 효율이 높아질 수 있는데, 이로 인해 기계적 특성이나 열적 특성이 크게 개선될 수 있습니다. 그리고 섬유형의 필러의 경우는 방향성이 있을수록 특정 방향 강도는 커지지만 섬유라는 특성상 등방성에 있어서는 떨어질 수 있어요.

체적 분율이 높아질 경우 성능은 증가하겠지만, 가공성이 저하될 수 있을 것 같고, 깨지기 쉬운 특성의 취성이 증가해서 이것이 한계점이 아닐까 싶습니다.

Answer 3

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

계면 접착이 좋을수록 필러가 하중을 잘 분담해 강도와 내열성이 향상됩니다 필러 정렬은 강도를 높이지만 이방성이 커지고 무작위 분산은 균형 잡힌 특성을 주며 체적 분율은 증가할수록 유리하나 과도하면 응집과 가공성 저하로 물성이 약하됩니다