나노섬유로 보강된 폴리머의 인장특성에 관한 연구

A study for tensile properties of polymer reinforced by nanofibers

본 연구에서는 에폭시천연고무(Epoxidized natural rubber, ENR)로 만들어진 나노섬유 5%, 10%, 15%, 20%로 보강된 폴리머(에폭시레진)의 특성을 파악하고 인장강도 및 연성 실험을 수행하였다. 인장강도 실험 결과에서, 에폭시레진의 인장강도는 55 MPa로 측정되었으며, ENR섬유의 혼합량이 증가할수록 인장강도는 감소하고, 인장변형률이 증가하였다. 인장강도의 감소는 에폭시레진의 인장강도가 ENR섬유의 인장강도보다 크기 때문으로, ENR섬유로 인장강도가 상대적으로 약한 폴리머나 시멘트계 재료의 경우 인장강도가 증가할 것으로 예상된다. 인장변형률의 증가는 SEM이미지에서 보인 것처럼, 파괴면에서 ENR섬유의 물리적인 연결로 인장변형률을 증가시킴을 볼 수 있다. 섬유의 거친 표면이 에폭시레진에 앵커처럼 박혀서 물리적으로 파괴면을 보강함을 볼 수 있다. ENR섬유 5%, 10%, 15%, 20%로 보강된 에폭시레진에 대하여 감쇠 전반사-푸리에 변환 적외 분광법 (attenuated total reflection-Fourier transform infrared spectroscopy, ATR-FTIR) 분석을 수행하였다. ATR-FTIR 실험결과를 살펴보면, ENR섬유와 에폭시레진에서는 보이지 않았던 피크(peak)가 ENR섬유가 혼합된 에폭시레진의 ATR-FTIR 파수(wave number) 3000~3600 /cm에서 나타났으며, 이는 새로운 화학연결이 발생했음을 나타낸다.