Polymer(Korea) (폴리머)

The Polymer Society of Korea (한국고분자학회)
권호 표지

Improvement in Adhesion Properties of Epoxy/Polyamide/MPD Reactive Blends by means of AP Plasma Treatment and Morphological Tuning

상압 플라즈마 표면처리와 형태학적 조절에 의한 에폭시/폴리아미드/MPD 반응성 블렌드의 접착력 향상

  • Song, Hyun-Woo (Department of Chemical Engineering, Pusan National University) ;
  • Kang, Hak-Su (Department of Chemical Engineering, Pusan National University) ;
  • Kim, Won-Ho (Department of Chemical Engineering, Pusan National University) ;
  • Marzi, Stephan (LS-DYNA Simulations Group, Fraunhofer-IFAM) ;
  • Kim, Byung-Min (Department of Mechanical Engineering, Pusan National University) ;
  • Choe, Young-Son (Department of Chemical Engineering, Pusan National University)
  • Published : 2009.07.25
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

The morphology and mechanical properties of epoxy/polyamide/MPD reactive blends with various amount of polyamide were investigated. The cure behaviors, mechanical strengths, and morphological changes of the epoxy blend systems were analyzed by using DSC, UTM, and SEM, respectively. The amount of high soluble polyamide in epoxy ranged from 0 to 30 phr, and the cure reaction occurred at $170^{\circ}$ for 30 min. The start and maximum exothermic temperature in heat flows during cure reactions appeared at almost same temperature, indicating that soluble polyamide could rarely hinder the cure reactions. From the SEM images, it was found that the size of separated-phase was very fine about 100-300 nm, and at 20 phr of polyamide the boundary of separated-phase was unclear and the phase revealed co-continuous. By AP plasma treatment of specimen surface, the adhesion strength was increased by 20% due to enhanced surface free energy. By blending 20 phr of polyamide with epoxy, the adhesion strength was increased by 50% due to co-continuous phase in morphology. By considering the surface treatment of specimen and morphological tuning of the blends, it can be expected that the improvement in toughness and excellent adhesion strength can be achieved in structural adhesive systems.

본 연구에서는 에폭시(DGEBA)/폴리아미드/MPD 반응성 블렌드의 폴리아미드 함량에 따른 블렌드계의 형태학적 특징 및 기계적 물성에 대해 고찰하였다. 본 블렌드계의 경화거동은 DSC, 기계적 강도는 UTM, 형태학적 특징 변화는 SEM을 사용하여 관찰하였다. 에폭시와의 상용성이 우수한 폴리아미드를 선택하여 0$\sim$30 phr까지 함량을 조절 하였으며, 경화 반응을 위해 $170^{\circ}C$의 온도에서 30분간 유지하였다. 에폭시/폴리아미드/MPD 블렌드계에서 폴리아미드의 함량에 따른 경화 반응에서는 시작 온도와 최대 발열 온도가 큰 변화를 보이지 않았다. 이것은 에폭시와의 상용성이 우수한 폴리아미드에 의해 경화 반응이 거의 방해받지 않았음을 보여 준다. 대체적으로 상용성이 우수한 폴리아미드 분산상의 크기는 100-300 nm로써 매우 작았으며, 폴리아미드 함량이 20 phr일 때 폴리아미드 분산상의 경계면 구분이 어려워지고 co-continuous한 분산상이 관찰되었다. 상압 플라즈마 표면처리에 따라 표면 자유 에너지의 증가에 의해 접착력에서 약 20%의 향상 효과를 보였으며, 폴리아미드의 함량이 20 phr일 때 co-continuous한 분산상에 의해 약 50%의 접착력 향상 효과가 있었다. 이것은 시편의 표면처리와 블렌드계의 형태학적 조절을 동시에 고려하면서 구조용 접착제에서 강인성을 확보함과 동시에 우수한 접착력 향상을 기대할 수 있음을 보여 준다.

Keywords

References

  1. C. C. Su, E. M. Woo, and Y. P. Huang, Polym. Eng. Sci., 45, 1 (2005) https://doi.org/10.1002/pen.20223
  2. J. P. Pascault, H. Sautereau, J. Verdu, and R. J. J. Williams, Thermosetting Polymers, Plastics Engineering Series/64, Marcel-Dekker Inc., New York, p. 226 (2002)
  3. D. G. Kim, S. Y. Park, and C. R. Park, Polymer(Korea), 24, 58 (2000)
  4. S. G. Prologo, M. Buron, and J. Rodriquez, J. Therm. Anal. Cal., 87, 269 (2007) https://doi.org/10.1007/s10973-006-7804-y
  5. C. Arribas, R. M. Masegosa, C. Salom, E. Arévalo, S. G. Prolongo, and M. G. Prolongo, J. Therm. Anal. Cal., 86, 693 (2006) https://doi.org/10.1007/s10973-006-7895-5
  6. C. B. Bucknall, C. M. Gomez, and I. Quitard, Polymer, 35, 353 (1994) https://doi.org/10.1016/0032-3861(94)90703-X
  7. C. B. Bucknall and I. K. Partridge, Polymer, 24, 639 (1983) https://doi.org/10.1016/0032-3861(83)90120-9
  8. B. S. Kim, T. China, and T. Inoue, Polymer, 36, 43 (1995) https://doi.org/10.1016/0032-3861(95)90673-P
  9. R. W. Venderbosch, H. E. H. Meijer, and P. J. Lemstra, Polymer, 35, 4349 (1994) https://doi.org/10.1016/0032-3861(94)90092-2
  10. A. Bonnet, J. P. Pascault, H. Sautereau, M. Taha, and Y. Camberlin, Macromolecules, 32, 8517 (1999) https://doi.org/10.1021/ma981754p
  11. R. W. Venderbosch, H. E. H. Meijer, and P. J. Lemstra, Polymer, 36, 1167 (1995) https://doi.org/10.1016/0032-3861(95)93918-C
  12. B. S. Kim, D. S. Lee, and S. W. Hyun, J. Ind. Eng. Chem., 7, 449 (2001)
  13. Y. C. Kim, S. J. Park, and S. R. Lee, J. Korean Ind. Eng. Chem., 8, 960 (1997)
  14. S. H. Park, T. V. Phuong, H. W. Song, K. N. Park, B. M. Kim, and Y. Choe, J. Korean Ind. Eng. Chem., 19, 471 (2008)
  15. S. D. Lee, B. H. An, K. K. Lee, and W. H. Kim, J. Korean Ind. Eng. Chem., 5, 640 (2004)
  16. Z. Zhong and Q. Guo, Polymer, 39, 3451 (1998) https://doi.org/10.1016/S0032-3861(97)10237-3
  17. M. Noeske, J. Degenhardt, S. Strudthoff, and U. Lommatzsch, Int. J. Adhes. Adhes., 24, 171 (2004) https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2003.09.006
  18. Y. C Chen and W. Y. Chiu, Polymer, 42, 5439 (2001) https://doi.org/10.1016/S0032-3861(01)00024-6
  19. S. J. Kim, K. Y. Huh, J. R. Lee, Y. T. Hong, and K. Y. Choi, Polymer(Korea), 26, 599 (2002)
  20. S. D. Lee, B. H. Ahn, K. G. Lee, and W. H. Kim, J. Korean Ind. Eng. Chem., 15, 646 (2004)
  21. M. Y. Kim, W. H. Kim, Y. Choe, J. M. Park, and I. S. Park, Polym. Int., 51, 1353 (2002) https://doi.org/10.1002/pi.1032
  22. W. H. Kim, Y. Choe, J. O. Beak, and D. H. Kim, Korean J. Chem. Eng., 22, 755 (2005) https://doi.org/10.1007/BF02705795
  23. W. H. Kim, Y. Choe, D. H. Kim, M. Y. Kim, and S. C. Hwang, J. Chem. Eng. Japan, 38, 623 (2005) https://doi.org/10.1252/jcej.38.623
  24. Y. Choe and W. H. Kim, Macromol. Res., 10, 259 (2002) https://doi.org/10.1007/BF03218315
  25. ASTM D1002 edition, ASTM International (2005)
  26. M. D. Green, F. J. Guild, and R. D. Adams, Int. J. Adhes. Adhes., 81, 22 (2002)
  27. E. Liston, L. Martinu, and M. R. Wertheimer, J. Adhes. Sci. Technol., 7, 1091 (1993) https://doi.org/10.1163/156856193X00600
  28. S. Tang, O. J. Kwon, N. Lu, and H. S. Choi, Sur. Coat. Technol., 195, 298 (2005) https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2004.07.071
  29. D. K. Owens and R. C. Wendt, J. Appl. Polym. Sci., 13, 1791 (1969)