[유기재료개론설계] 고분자의 점탄성거동과 제진특성

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레포트 > 공학계열
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소개글

[유기재료개론설계] 고분자의 점탄성거동과 제진특성에 대한 자료입니다.

1. 서론
2. 이론적 배경
2.1. 고분자의 점탄성 특성
2.2. 구조와 점탄성의 관계
2.3. 고분자의 점탄성과 제진특성과의 관계
2.3.1. 점탄성과 제진특성과의 관계 이론
3. 실험
3.1. 실험설계
3.2. 실험방법
4. 실험결과
4.1. Shear Viscosity
4.2. Modulus
4.3. 손실 탄젠트
5. 결론 및 고찰
6. 참고문헌

본문내용

1. 서론

날이 갈수록 발전하는 기술 속에서 인간은 삶의 질을 높이기 위해 계속적으로 노력중이다. 더 편안하고 조용한 삶을 영위하기 위한 인간은 소음 및 진동에 대한 고충이 늘어가고 있으며, 이러한 고충을 해결하기 위한 노력 또한 계속되고 있다. 이에 대한 방안으로 제진 기술이 요구된다. 최근 자동차의 방음, 방진에 대한 제진기술은 차 실내․외의 정숙성, 쾌적성을 확보하는 것이 중요한 기술로 인식되면서 차체의 경량화, 엔진의 고출력 등에 의한 자동차의 상품성 향상 측면으로부터 자동차 실내소음의 저감에 대한 요구가 매우 높아지고 있고 이에 대응한 자동차용 제진재의 개발이 급속하게 추진되고 있으며, 또한 공동 주택의 거주가 늘어나면서 거주자의 삶의 질에 대해 가장 큰 영향 요소는 층간소음으로, 국민의 삶의 질 향상을 목표로 거주환경 개선을 위해서는 소음환경 분야에서 층간소음 개선이 필요하다. 이 뿐 아니라 가전기기에서조차도 소음과 진동을 줄이려는 노력은 소비자의 생활수준이 고급화되고 제품의 고기능화가 추구되면 될수록 더욱 더 절실히 요구되고 있는 기술이다.

2. 이론적 배경

2.1. 고분자의 점탄성 특성

물체에 힘을 가했을 때 나타나는 특성을 이상고체와 이상액체로 알아볼 수 있다. 이상고체는 Hook의 법칙으로 나타낼 수 있는 완전 탄성체로서 가한 힘을 제거하면 원래 형태로 완전히 복원된다. 이 때, 시료에 가해진 응력 (Stress, σ) 는 변형 (Strain, ε)에 비례한다. 반면, 이상액체는 Newton의 법칙으로 나타낼 수 있는 완전 점성체 특성을 나타내며, 가한 힘이 흐르는데 모두 사용되어 전혀 복원되지 않는다. 이 때, 주어진 응력 (Stress, σ) 는 면찰속도 (Strain rate, γ')에 비례한다. 하지만 실제 고분자 재료에서는 이상 고체와 액체의 중간적인 성질을 나타낸다, 즉, 점성과 탄성을 모두 나타내는 점탄성 물질이라고 할 수 있다. 어떤 성질이 지배적인가 하는 것은 응력이나 응력이 가해진 시간에 의존한다. 유변학적 장치를 이용하여 시간이나 주파수의 넓은 범위의 스펙트럼에 대해 넓은 범위의 응력을 적용시키면 고체들 중에서 액체와 같은 성질, 또는 액체들 중에서 고체와 같은 성질을 발견할 수 있다.

2.2. 구조와 점탄성의 관계

[그림]Linear Polymer
[그림]Branched Polymer
고분자 물질은 구조적인 특성 때문에 다양한 시간규모의 운동형태(mode)를 가지기 때문에 점탄성을 보이는 대표적인 물질이다. 따라서 고분자 물질의 점탄성 측정결과는 고분자의 구조와 많은 관계를 가지게 된다. 고분자 용액이나 용융체는 고분자 사슬의 구성요소인 Segment들 사이의 분자상호작용 포텐셜에 비해서 운동에너지의 크기가 큰 경우이기 때문에 고분자의 자세한 화학 구조보다는 Segment들의 연결방식이 점탄성에 더 큰 영향을 보이게 된다. 고분자 물질의 점탄성 거동에 많은 영향을 미치는 구조요인 중의 하나로 고분자 사슬의 엉킴을 생각할 수 있다. 일반적으로 분자량이 커짐에 따라 사슬 하나가 형성할 수 있는 엉킴의 개수는 증가하게 된다. 그런데 어떤 고분자는 다른 고분자에 비해 더 낮은 분자량에서도 같은 정도의 엉킴을 형성할 수 있다. 이러한 이유는 고분자 사슬의 유연성과 관련되고 이는 바로 이웃하여 연결된 Segment들 사이의 상호작용에 의해서 결정된다. 즉, 부피가 큰 측쇄구조를 가진 고분자 사슬은 다른 요인들이 같을 때 입체장애 때문에 유연성이 떨어지게 된다. 이러한 구조적인 특성을 대표할 수 있는 것이 바로 엉킴 분자량(entanglement molecular weight, Me)이다.

참고문헌

1. 이진국, Floor Panel용 고분자 변성 제진 재료의 제진 특성
2. Ota Vacin, 2004, INVESTIGATION OF POLYMER MODIFIED ASPHALT BY SHEAR AND TENSILE COMPLIANCES
3. 박종만, 한상보, 1997, 제진 강판의 특성 및 그 응용
4. John D. Ferry, Viscoelastic Properties of Polymer Solutions
5. K. I. Suresh, S. Vishwanatham and E. Bartsch, Viscoelastic and damping characteristics of poly(n-butyl acrylate)-poly(n-butyl methacrylate) semi-IPN latex films
6. D. S. Price, R. Jones, A. R. Harland, V. V. Silberschmidt, Viscoelasticity of multi-layer textile reinforced polymer composites used in soccer balls
7. 이희진, 구조물 내진 장치의 특허 동향
8. Leif Kari, Kent Lindgren, Leping Feng, Anders Nilsson, 2002, Constrained polymer layers to reduce noise: reality or fiction?—An experimental inquiry into their effectiveness
9. 최광식, 김희영, 정인재, 분자량 분포와 사슬 구조가 엉킨 유연성 고분자의 점탄성에 미치는 영향
10. 한국 유변 학회, 2001, 유변학의 이론과 응용

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