폴리아미드는 뛰어난 기계적 특성을 지닌 열가소성 엔지니어링 소재로 널리 사용되고 있습니다. 그럼에도 불구하고 폴리아미드의 성능을 더욱 향상시키기 위해 강화 화학 물질이 폴리아미드에 첨가되는 경우가 많습니다. 이러한 강화제는 폴리아미드의 인성, 내충격성 및 기타 기계적 특성을 향상시킴으로써 폴리아미드의 산업적 활용 범위를 넓혀줍니다. 이 글의 목표는 폴리아미드에 가장 많이 사용되는 강화제의 특징, 작용 방식, 폴리아미드 특성에 미치는 영향에 대해 자세히 설명하는 것입니다.
고무 강화제
폴리아미드의 인성을 높이기 위해 코어-쉘 고무 입자와 같은 고무 강화제가 자주 사용됩니다. 이러한 강화제는 폴리아미드 매트릭스와 호환되는 쉘이 고무 코어를 둘러싸고 있는 형태로 구성됩니다. 고무 입자의 에너지 흡수 특성은 응력을 분산시키고 균열이 확산되는 것을 방지하여 폴리아미드의 충격에 대한 복원력과 파손에 대한 인성을 향상시킵니다.
폴리아미드에 사용되는 또 다른 종류의 강화제는 열가소성 엘라스토머 또는 TPE입니다. TPE는 열가소성 플라스틱과 엘라스토머의 특성을 결합하여 폴리아미드 매트릭스에 유연성, 탄성, 인성을 부여합니다. 이들은 폴리아미드에 확산되어 동적 하중 환경에서 소재의 변형 저항성, 파단 연신율, 충격 저항성을 향상시킵니다.
나노 입자
폴리아미드 강화제로서 나노클레이와 나노실리카 같은 나노 입자가 관심을 끌고 있습니다. 표면적이 넓고 종횡비가 높기 때문에 이러한 나노 입자는 폴리아미드 매트릭스를 강화하고 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다. 나노 입자는 강력한 계면 연결을 생성하고 재료 내에서 균열이 전파되는 것을 방지하기 때문에 폴리아미드의 모듈러스, 강도 및 인성을 향상시킵니다.
섬유 보강재
폴리아미드는 탄소 또는 유리 섬유와 같은 섬유 보강재를 추가하여 상당히 강화할 수 있습니다. 이러한 보강재는 매트릭스의 하중을 견디는 구성 요소로서 응력을 분산하고 균열이 확산되는 것을 방지합니다. 섬유 보강재는 폴리아미드의 강도, 강성 및 내충격성을 향상시켜 까다로운 애플리케이션에 적합합니다.
액체 고무 및 올리고머
액상 고무와 올리고머는 폴리아미드를 강화하는 데 사용됩니다. 이러한 재료의 예로는 액체 폴리부타디엔과 액체 에폭시가 있습니다. 이러한 저점도 원소를 쉽게 혼합하면 폴리아미드 매트릭스의 인성과 충격 강도가 증가합니다. 액체 고무와 올리고머는 폴리아미드의 에너지 발산 능력을 향상시켜 충격 하중에서 치명적인 고장을 방지합니다.
가공 중에 폴리아미드 매트릭스와 화학적으로 반응하여 연속상을 생성하는 강화제에는 카복실 말단 부타디엔 아크릴로니트릴(CTBN) 공중합체가 포함됩니다. 이러한 화합물은 매트릭스와 분산상 사이의 접착을 촉진하여 폴리아미드의 내충격성과 인성을 향상시킵니다. 고응력 응용 분야는 반응성 강화제가 탁월한 성능을 발휘하는 분야입니다.
가소제는 폴리아미드 소재의 인성과 유연성을 높이는 데 사용되는 첨가제입니다. 가소제는 매트릭스의 유리 전이 온도(Tg)를 낮춰 소재의 유연성과 내충격성을 향상시킵니다. 그러나 가소제 함량이 지나치게 높으면 내화학성 및 치수 안정성과 같은 다른 품질이 저하될 수 있습니다.
하이브리드 강화 시스템
이러한 시스템은 여러 가지 강화 화학 물질을 결합하여 폴리아미드의 특성을 개선합니다. 특정 용도의 요구 사항을 충족하기 위해 고무 입자를 나노 입자 또는 섬유 강화제와 결합하여 인성, 강도 및 강성의 조합을 생성할 수 있습니다. 하이브리드 시스템을 사용하면 더 넓은 범위의 폴리아미드 특성 최적화가 가능합니다.
요약하면, 강화제는 폴리아미드의 기계적 특성을 개선하는 데 필수적입니다. 폴리아미드용 강화제의 가장 일반적인 형태에는 고무 강화제, 열가소성 엘라스토머, 나노 입자, 섬유 강화제, 액체 고무, 올리고머, 반응제, 가소제, 하이브리드 시스템 등이 있습니다. 이러한 에이전트의 특성과 작용을 이해하면 다양한 산업 분야에 적합한 고성능 폴리아미드 소재를 설계하고 개발하여 열악한 환경에서 유용성을 높일 수 있습니다.
W1A는 호환제와 강화제로 모두 사용할 수 있습니다. 나일론 호환제로서 PA/PE 및 PA/PP 합금에도 적합하여 합금의 인성을 향상시킬 수 있습니다. 나일론 강화제로서 저온 성능이 매우 우수하여 -40ºC에서 PA6+15%W1A의 충격 강도는 실온에서 충격의 35-40%로 유지 될 수 있습니다.
