KR102297987B1 - Composite material sheet comprising polyetherimide blend and glass fiber mat and method of preparing same - Google Patents
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Abstract
폴리에테르이미드 블렌드 및 유리섬유매트를 포함하는 복합소재시트 및 그의 제조방법이 개시된다. 본 발명의 복합소재시트는 유리섬유매트; 및 상기 유리섬유매트에 함침된 블렌드(blend);를 포함하고, 상기 블렌드는 폴리에테르이미드(PEI, Poly Ether Imide), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN, Poly Ethylene Naphthalate) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, Poly Ethylene Terephthalate)를 포함한다. 이에 의하여, 폴리에테르이미드의 우수한 내구성, 강성 및 고온에서의 안정성을 유지하며 높은 기체 차단성과 인장강도 등의 기계적 성질이 우수한 복합소재시트를 제조할 수 있으며, 제조 비용을 줄여 자동차, 항공, 전자 부품 등의 다양한 분야의 소재로 이용할 수 있다.Disclosed are a composite material sheet comprising a polyetherimide blend and a glass fiber mat, and a method for manufacturing the same. The composite material sheet of the present invention is a glass fiber mat; and a blend impregnated in the glass fiber mat, wherein the blend is polyetherimide (PEI, Poly Ether Imide), polyethylene naphthalate (PEN, Poly Ethylene Naphthalate) and polyethylene terephthalate (PET, Poly Ethylene). terephthalate). Thereby, it is possible to manufacture a composite material sheet with excellent mechanical properties such as high gas barrier properties and tensile strength while maintaining the excellent durability, rigidity and stability at high temperatures of polyetherimide, and reducing manufacturing costs for automobile, aviation, and electronic parts. It can be used as a material in various fields such as
Description
본 발명은 복합소재시트 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 폴리에테르이미드 블렌드와 유리섬유매트를 포함하는 4성분계 유-무기 복합재료에 관한 것이다.The present invention relates to a composite material sheet and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a four-component organic-inorganic composite material comprising a polyetherimide blend and a glass fiber mat.
복합소재는 수지 또는 폴리머 매트릭스 내에 분산된 무기 섬유를 포함할 수 있다. 이러한 유·무기 복합체 물질은 고분자 수지가 갖는 물성적 한계를 극복할 수 있으며, 항공 및 우주, 자동차, 스포츠 및 레저 등 여러 산업 분야에서 유용하다. Composite materials may include inorganic fibers dispersed in a resin or polymer matrix. These organic-inorganic composite materials can overcome the physical limitations of polymer resins, and are useful in various industrial fields such as aviation and space, automobiles, sports and leisure.
복합소재 개발 초기에는 비교적 제조가 용이하고 우수한 물성적 특성을 가진 열경화성 고분자 조성물이 주로 사용되었으나, 최근에는 대량 생산에 적합하고, 재활용이 가능하며, 짧은 경화시간, 경량화 등의 장점을 가진 열가소성 고분자 수지를 매트릭스로 사용하는 복합재가 그 용도를 넓혀가고 있다.In the early days of the development of composite materials, thermosetting polymer compositions with relatively easy manufacturing and excellent physical properties were mainly used, but recently, thermoplastic polymer resins that are suitable for mass production, can be recycled, can be recycled, and have advantages such as short curing time and light weight. Composites using as a matrix are expanding their use.
종래에는 열가소성 매트릭스로 높은 유리 전이 온도(215℃)를 갖는 비결정질 고분자 수지로서 우수한 내구성과 강성, 고온에서의 안정성 등의 장점을 갖는 폴리에테르이미드(poly(ether-imide), PEI)를 개시하고 있다. 하지만, 상기 폴리에테르이미드는 복합 재료의 물성을 유지하기 위한 습기를 포함한 기체를 차단하는 성질이 좋지 않고, 제조 비용이 비싸며, 내용매성이 좋지 않다는 문제점이 있다.Conventionally, poly(ether-imide) (PEI) has been disclosed as an amorphous polymer resin having a high glass transition temperature (215° C.) as a thermoplastic matrix, and having advantages such as excellent durability, rigidity, and stability at high temperature. . However, the polyetherimide has a problem in that it does not have good blocking properties including moisture for maintaining the physical properties of the composite material, is expensive to manufacture, and has poor solvent resistance.
본 발명의 목적은 폴리에테르이미드의 우수한 내구성, 강성 및 고온에서의 안정성을 유지하며 높은 기체 차단성과 인장강도 등의 기계적 성질이 우수한 복합소재시트 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a composite material sheet having excellent mechanical properties such as high gas barrier properties and tensile strength while maintaining excellent durability, rigidity and stability at high temperature of polyetherimide, and a method for manufacturing the same.
본 발명의 또 다른 목적은 최종 복합소재의 제조 비용을 줄여 자동차, 항공, 전자 부품 등의 다양한 엔지니어링 분야의 소재로 이용할 수 있는 복합소재시트 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a composite material sheet that can be used as a material in various engineering fields such as automobiles, aviation, electronic components, and the like by reducing the manufacturing cost of the final composite material, and a method for manufacturing the same.
본 발명의 일 측면에 따르면, 유리섬유매트; 및 상기 유리섬유매트에 함침된 블렌드(blend);를 포함하고, 상기 블렌드는 폴리에테르이미드(PEI, Poly Ether Imide), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN, Poly Ethylene Naphthalate) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, Poly Ethylene Terephthalate)를 포함하는 것인 복합소재시트가 제공된다.According to an aspect of the present invention, a glass fiber mat; and a blend impregnated in the glass fiber mat, wherein the blend is polyetherimide (PEI, Poly Ether Imide), polyethylene naphthalate (PEN, Poly Ethylene Naphthalate) and polyethylene terephthalate (PET, Poly Ethylene). Terephthalate) is provided that contains a composite material sheet.
또한, 상기 복합소재시트가 상기 블렌드를 포함하고, 상기 복합소재시트의 어느 하나의 면 및 다른 하나의 면으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 면 상에 형성되는 블렌드층을 추가로 포함할 수 있다. In addition, the composite material sheet includes the blend, and may further include a blend layer formed on one or more surfaces selected from the group consisting of any one surface and the other surface of the composite material sheet.
또한, 상기 블렌드가 상기 유리섬유시트의 빈 공간에 함침될 수 있다.In addition, the blend may be impregnated into the empty space of the glass fiber sheet.
또한, 상기 유리섬유매트가 표면 개질된 유리섬유매트일 수 있다.In addition, the glass fiber mat may be a surface-modified glass fiber mat.
또한, 상기 표면 개질된 유리섬유매트가 에폭시(epoxy), 아크릴(acryl), 비닐(vinyl), 메타크릴레이트(methacrylate), 아민(amine), 클로로프로필 메르캅토 카티오닉 스티릴(chloropropyl mercapto cationic styryl) 및 γ-글리시독시프로필 트리메톡시(γ-glycidoxypropyl trimethoxy)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 유기 작용기(organofunctional group)를 포함할 수 있다.In addition, the surface-modified glass fiber mat is epoxy, acryl, vinyl, methacrylate, amine, chloropropyl mercapto cationic styryl (chloropropyl mercapto cationic styryl) ) and γ-glycidoxypropyl trimethoxy may include one or more organic functional groups selected from the group consisting of (γ-glycidoxypropyl trimethoxy).
또한, 상기 블렌드가 가교되고, 상기 블렌드와 상기 유리섬유매트가 가교될 수 있다.In addition, the blend may be crosslinked, and the blend and the glass fiber mat may be crosslinked.
또한, 상기 가교가 전자선의 조사에 의해 수행된 것일 수 있다.In addition, the crosslinking may be performed by irradiation with an electron beam.
또한, 상기 유리섬유매트가 평직 형태인 것일 수 있다.In addition, the glass fiber mat may be in the form of a plain weave.
또한, 상기 블렌드가 상기 블렌드 100중량부를 기준으로 상기 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트를 합하여 10 내지 70중량부 포함할 수 있다.In addition, the blend may include 10 to 70 parts by weight of the polyethylene naphthalate and polyethylene terephthalate, based on 100 parts by weight of the blend.
본 발명의 다른 측면에 따르면, (a) 폴리에테르이미드(PEI, Poly Ether Imide), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN, Poly Ethylene Naphthalate) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, Poly Ethylene Terephthalate)를 포함하는 블렌드를 제조하는 단계; 및 (b) 상기 블렌드를 유리섬유매트에 함침시켜 복합소재시트를 제조하는 단계;를 포함하는 복합소재시트의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, (a) for preparing a blend comprising polyetherimide (PEI, Poly Ether Imide), polyethylene naphthalate (PEN, Poly Ethylene Naphthalate) and polyethylene terephthalate (PET, Poly Ethylene Terephthalate) step; and (b) impregnating the blend into a glass fiber mat to prepare a composite material sheet.
또한, 상기 블렌드가 상기 블렌드 100중량부를 기준으로 상기 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트를 합하여 10 내지 70중량부 포함할 수 있다.In addition, the blend may include 10 to 70 parts by weight of the polyethylene naphthalate and polyethylene terephthalate, based on 100 parts by weight of the blend.
또한, 상기 유리섬유매트가 표면 개질된 유리섬유매트일 수 있다.In addition, the glass fiber mat may be a surface-modified glass fiber mat.
또한, 상기 표면 개질된 유리섬유매트가 아크릴(acryl), 비닐(vinyl), 메타크릴레이트(methacrylate), 아민(amine), 에폭시(epoxy), 클로로프로필 메르캅토 카티오닉 스티릴(chloropropyl mercapto cationic styryl) 및 γ-글리시독시프로필 트리메톡시(γ-glycidoxypropyl trimethoxy)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 유기 작용기(organofunctional group)를 포함할 수 있다.In addition, the surface-modified glass fiber mat is acrylic (acryl), vinyl (vinyl), methacrylate, amine (amine), epoxy (epoxy), chloropropyl mercapto cationic styryl (chloropropyl mercapto cationic styryl) ) and γ-glycidoxypropyl trimethoxy may include one or more organic functional groups selected from the group consisting of (γ-glycidoxypropyl trimethoxy).
또한, 상기 단계 (b)가 100 내지 600℃의 온도 및 0.1 내지 5.0MPa의 압력에서 1 내지 20분 동안 수행될 수 있다.In addition, the step (b) may be performed for 1 to 20 minutes at a temperature of 100 to 600 ℃ and a pressure of 0.1 to 5.0 MPa.
또한, 상기 복합소재시트의 제조방법이 상기 단계 (b) 후에, (c) 상기 제조된 복합소재시트에 전자선(electron beam)을 조사하는 단계;를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the manufacturing method of the composite material sheet after the step (b), (c) irradiating an electron beam (electron beam) to the manufactured composite material sheet; may further include.
또한, 상기 전자선의 조사가 상기 블렌드를 가교시키고, 상기 블렌드와 상기 유리섬유매트를 가교시킬 수 있다.In addition, the irradiation of the electron beam may crosslink the blend and crosslink the blend and the glass fiber mat.
또한, 상기 전자선이 50 내지 500kGy의 선량으로 조사될 수 있다.In addition, the electron beam may be irradiated with a dose of 50 to 500 kGy.
본 발명의 복합소재시트는 폴리에테르이미드의 우수한 내구성, 강성 및 고온에서의 안정성을 유지하는 동시에 기체 차단성, 기계적 성질 등이 우수한 효과가 있다.The composite material sheet of the present invention has excellent effects such as gas barrier properties and mechanical properties while maintaining the excellent durability, rigidity and stability at high temperatures of polyetherimide.
본 발명의 복합소재시트 및 그의 제조방법은 최종 복합소재의 제조 비용을 줄여 자동차, 항공, 전자 부품 등의 다양한 엔지니어링 분야의 소재로 이용할 수 있는 효과가 있다.The composite material sheet and its manufacturing method of the present invention have the effect of reducing the manufacturing cost of the final composite material and can be used as a material in various engineering fields such as automobiles, aviation, and electronic components.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니 된다.
도 1은 본 발명 하나의 실시예에 따른 압축 성형을 이용해 복합소재시트를 제조하는 과정을 나타낸 것이다.
도 2는 제조예 1 내지 3, 비교예 1의 전단 점도 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 3a는 제조예 1 내지 3, 실시예 1 내지 6 및 비교예 1의 인장 강도를 나타낸 것이다.
도 3b는 제조예 1 내지 3, 실시예 1 내지 6 및 비교예 1의 인장 변형률을 나타낸 것이다.
도 4a는 제조예 1 내지 3, 실시예 1 내지 6 및 비교예 1의 수증기 투과율을 나타낸 것이다.
도 4b는 제조예 1 내지 3, 실시예 1 내지 6 및 비교예 1의 산소 가스 투과율의 변화를 나타낸 것이다.
도 5는 제조예 1 내지 3, 실시예 1 내지 6 및 비교예 1의 열팽창 특성을 나타낸 것이다.
도 6a는 실시예 1에 따라 제조된 복합소재시트의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 6b는 실시예 4에 따라 제조된 복합소재시트의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.These drawings are for reference in describing an exemplary embodiment of the present invention, and the technical spirit of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
1 shows a process of manufacturing a composite material sheet using compression molding according to an embodiment of the present invention.
2 shows the shear viscosity measurement results of Preparation Examples 1 to 3 and Comparative Example 1.
Figure 3a shows the tensile strength of Preparation Examples 1 to 3, Examples 1 to 6, and Comparative Example 1.
Figure 3b shows the tensile strain of Preparation Examples 1 to 3, Examples 1 to 6, and Comparative Example 1.
Figure 4a shows the water vapor transmission rate of Preparation Examples 1 to 3, Examples 1 to 6, and Comparative Example 1.
4B shows changes in oxygen gas permeability of Preparation Examples 1 to 3, Examples 1 to 6, and Comparative Example 1.
5 shows the thermal expansion characteristics of Preparation Examples 1 to 3, Examples 1 to 6, and Comparative Example 1.
Figure 6a shows an SEM image of the composite material sheet prepared according to Example 1.
Figure 6b shows an SEM image of the composite material sheet prepared according to Example 4.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily carry out the present invention.
그러나, 이하의 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.However, the following description is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and when it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention in describing the present invention, the detailed description thereof will be omitted. .
본원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 도는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is only used to describe specific embodiments, and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, element, or combination thereof described in the specification exists, but is one or more other features or It should be understood that the existence or addition of numbers, steps, acts, elements, or combinations thereof, is not precluded in advance.
또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Also, terms including an ordinal number such as first, second, etc. to be used below may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 "형성되어" 있다거나 "적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어 있거나 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, when it is said that a component is "formed" or "stacked" on another component, it may be formed or laminated directly attached to the front surface or one surface on the surface of the other component. It should be understood that other components may be present in the .
이하, 본 발명의 폴리에테르이미드 블렌드 및 유리섬유매트를 포함하는 복합소재시트 및 그의 제조방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, a composite material sheet comprising the polyetherimide blend and the glass fiber mat of the present invention and a method for manufacturing the same will be described in detail. However, this is provided as an example, and the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the claims to be described later.
본 발명의 복합소재시트는 폴리에테르이미드 블렌드 및 유리섬유매트를 포함한다.The composite material sheet of the present invention includes a polyetherimide blend and a glass fiber mat.
상세하게는, 상기 복합소재시트는 유리섬유매트; 및 상기 유리섬유매트에 함침된 블렌드(blend);를 포함하고, 상기 블렌드는 폴리에테르이미드(PEI, Poly Ether Imide), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN, Poly Ethylene Naphthalate) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, Poly Ethylene Terephthalate)를 포함한다.Specifically, the composite material sheet is a glass fiber mat; and a blend impregnated in the glass fiber mat, wherein the blend is polyetherimide (PEI, Poly Ether Imide), polyethylene naphthalate (PEN, Poly Ethylene Naphthalate) and polyethylene terephthalate (PET, Poly Ethylene). terephthalate).
또한, 상기 복합소재시트가 상기 블렌드를 포함하고, 상기 복합소재시트의 어느 하나의 면 및 다른 하나의 면으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 면 상에 형성되는 블렌드층을 추가로 포함할 수 있다. In addition, the composite material sheet includes the blend, and may further include a blend layer formed on one or more surfaces selected from the group consisting of any one surface and the other surface of the composite material sheet.
또한, 상기 블렌드가 상기 유리섬유시트의 빈 공간에 함침될 수 있다.In addition, the blend may be impregnated into the empty space of the glass fiber sheet.
또한, 상기 유리섬유매트가 표면 개질된 유리섬유매트일 수 있다. In addition, the glass fiber mat may be a surface-modified glass fiber mat.
또한, 상기 표면 개질된 유리섬유매트가 아크릴(acryl), 비닐(vinyl), 메타크릴레이트(methacrylate), 아민(amine), 에폭시(epoxy), 클로로프로필 메르캅토 카티오닉 스티릴(chloropropyl mercapto cationic styryl) 및 γ-글리시독시프로필 트리메톡시(γ-glycidoxypropyl trimethoxy)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 유기 작용기(organofunctional group)를 포함할 수 있고, 바람직하게는 에폭시 작용기를 포함할 수 있다.In addition, the surface-modified glass fiber mat is acrylic (acryl), vinyl (vinyl), methacrylate, amine (amine), epoxy (epoxy), chloropropyl mercapto cationic styryl (chloropropyl mercapto cationic styryl) ) and γ-glycidoxypropyl trimethoxy may include at least one organic functional group selected from the group consisting of, preferably, an epoxy functional group.
또한, 상기 블렌드가 가교될 수 있고, 상기 블렌드와 상기 유리섬유매트가 가교될 수 있다. In addition, the blend may be cross-linked, and the blend and the glass fiber mat may be cross-linked.
또한, 상기 가교가 전자선의 조사에 의해 수행된 것일 수 있다.In addition, the crosslinking may be performed by irradiation with an electron beam.
또한, 상기 유리섬유매트가 평직 형태일 수 있다.In addition, the glass fiber mat may be in the form of a plain weave.
또한, 상기 블렌드가 상기 블렌드 100중량부를 기준으로 상기 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트를 합하여 10 내지 70중량부 포함할 수 있고, 바람직하게는 20 내지 60중량부, 보다 바람직하게는 30 내지 50중량부를 포함할 수 있다. 상기 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트를 합해 10중량부 미만으로 포함할 경우 습기를 포함한 기체를 차단하는 효과가 미미하여 바람직하지 않고, 70중량부를 초과할 경우 내열성이 나빠져 바람직하지 않다.In addition, the blend may include 10 to 70 parts by weight of the polyethylene naphthalate and polyethylene terephthalate, preferably 20 to 60 parts by weight, more preferably 30 to 50 parts by weight, based on 100 parts by weight of the blend. may include When the combined amount of the polyethylene naphthalate and polyethylene terephthalate is less than 10 parts by weight, the effect of blocking gas including moisture is insignificant, and when it exceeds 70 parts by weight, heat resistance deteriorates, which is not preferable.
이하, 본 발명의 복합소재시트의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for manufacturing the composite material sheet of the present invention will be described.
먼저, first, 폴리에테르이미드polyetherimide (( PEIPEI , , PolyetherimidePolyetherimide ), ), 폴리에틸렌나프탈레이트polyethylene naphthalate (PEN, Polyethylene (PEN, Polyethylene naphthalatenaphthalate ) 및 ) and 폴리에틸렌테레프탈레이트Polyethylene terephthalate (PET, Polyethylene terephthalate)를 포함하는 블렌드를 제조한다(단계 a).Prepare a blend containing (PET, polyethylene terephthalate) (step a).
또한, 상기 블렌드가 상기 블렌드 100중량부를 기준으로 상기 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트를 합하여 10 내지 70중량부 포함할 수 있고, 바람직하게는 20 내지 60중량부, 보다 바람직하게는 30 내지 50중량부를 포함할 수 있다.In addition, the blend may include 10 to 70 parts by weight of the polyethylene naphthalate and polyethylene terephthalate, preferably 20 to 60 parts by weight, more preferably 30 to 50 parts by weight, based on 100 parts by weight of the blend. may include
상기 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트를 합해 10중량부 미만으로 포함할 경우 습기를 포함한 기체를 차단하는 효과가 미미하여 바람직하지 않고, 70중량부를 초과할 경우 내열성이 나빠져 바람직하지 않다.When the combined amount of the polyethylene naphthalate and polyethylene terephthalate is less than 10 parts by weight, the effect of blocking gas including moisture is insignificant, and when it exceeds 70 parts by weight, heat resistance deteriorates, which is not preferable.
마지막으로, 상기 Finally, the above 블렌드를blend 유리섬유매트에 on fiberglass mat 함침시켜impregnate 복합소재시트를 제조한다(단계 b). A composite material sheet is prepared (step b).
도 1은 본 발명 하나의 실시예에 따른 압축 성형을 이용해 복합소재시트를 제조하는 과정을 나타낸 것이다.1 shows a process of manufacturing a composite material sheet using compression molding according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 상기 함침이 압축성형(compression molding)에 의해 수행될 수 있다.Referring to FIG. 1 , the impregnation may be performed by compression molding.
압축성형 후 몰드에서 복합소재시트를 원활하게 떼어내기 위해 상기 몰드와 복합소재시트 조성물 사이에 이형제가 위치될 수 있다. 상기 이형제는 테플론(Teflon) 필름, 폴리이미드(PI, Polyimide), 폴리아미드(PA, Polyamide) 및 실리콘으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.A release agent may be positioned between the mold and the composite material sheet composition to smoothly remove the composite material sheet from the mold after compression molding. The release agent may include at least one selected from the group consisting of a Teflon film, polyimide (PI), polyamide (PA, polyamide), and silicone.
또한, 상기 유리섬유매트가 표면 개질된 유리섬유매트일 수 있다.In addition, the glass fiber mat may be a surface-modified glass fiber mat.
또한, 상기 표면 개질된 유리섬유매트가 에폭시(epoxy), 아크릴(acryl), 비닐(vinyl), 메타크릴레이트(methacrylate), 아민(amine), 클로로프로필 메르캅토 카티오닉 스티릴(chloropropyl mercapto cationic styryl) 및 γ-글리시독시프로필 트리메톡시(γ-glycidoxypropyl trimethoxy)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 유기 작용기(organofunctional group)를 포함할 수 있고, 바람직하게는 에폭시 작용기를 포함할 수 있다.In addition, the surface-modified glass fiber mat is epoxy, acryl, vinyl, methacrylate, amine, chloropropyl mercapto cationic styryl (chloropropyl mercapto cationic styryl) ) and γ-glycidoxypropyl trimethoxy may include at least one organic functional group selected from the group consisting of, preferably, an epoxy functional group.
또한, 상기 단계 b가 100 내지 600℃ 온도 범위에서 수행될 수 있고, 바람직하게는 200 내지 500℃, 보다 바람직하게는 300 내지 400℃ 온도 범위에서 수행될 수 있다. 상기 단계 b의 온도가 100℃ 미만인 경우 블렌드를 유리섬유매트에 함침시키기 부족하므로 바람직하지 않고, 600℃를 초과하는 경우 블렌드의 열분해효과가 발생하여 바람직하지 않다.In addition, the step b may be carried out in a temperature range of 100 to 600 °C, preferably in a temperature range of 200 to 500 °C, more preferably in a temperature range of 300 to 400 °C. When the temperature in step b is less than 100° C., it is not preferable because it is insufficient to impregnate the blend into the glass fiber mat, and when it exceeds 600° C., the thermal decomposition effect of the blend occurs, which is not preferable.
또한, 상기 단계 b가 0.1 내지 5.0MPa 압력 범위에서 수행될 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 4.0MPa, 보다 바람직하게는 1.0 내지 3.0MPa 압력 범위에서 수행될 수 있다. 상기 단계 b의 압력이 0.1MPa 미만인 경우 블렌드를 유리섬유매트에 함침시키기 부족하므로 바람직하지 않고, 5.0MPa를 초과하는 경우 압력 증가 대비 블렌드의 함침 효과가 미미하여 바람직하지 않다. In addition, the step b may be performed in a pressure range of 0.1 to 5.0 MPa, preferably in a pressure range of 0.5 to 4.0 MPa, more preferably in a pressure range of 1.0 to 3.0 MPa. When the pressure in step b is less than 0.1 MPa, it is not preferable because it is insufficient to impregnate the blend into the glass fiber mat, and when it exceeds 5.0 MPa, the impregnation effect of the blend is insignificant compared to the pressure increase.
또한, 상기 단계 b가 1 내지 20분간 수행될 수 있고, 바람직하게는 5 내지 15분, 보다 바람직하게는 7 내지 12분간 수행될 수 있다. 여기서 상기 단계 b의 시간이 1분 미만인 경우 블렌드를 유리섬유매트에 함침시키기 부족하므로 바람직하지 않고, 20분을 초과하는 경우 시간 경과 대비 블렌드의 함침 효과가 미미하여 바람직하지 않다.In addition, the step b may be performed for 1 to 20 minutes, preferably 5 to 15 minutes, more preferably 7 to 12 minutes. Here, when the time of step b is less than 1 minute, it is not preferable because it is insufficient to impregnate the blend into the glass fiber mat, and when it exceeds 20 minutes, the impregnation effect of the blend is insignificant compared to the lapse of time.
또한, 상기 단계 (b) 후에, (c) 상기 제조된 복합소재시트에 전자선(electron beam)을 조사하는 단계;를 추가로 포함할 수 있다.In addition, after the step (b), (c) irradiating an electron beam (electron beam) to the manufactured composite material sheet; may further include.
또한, 상기 전자선의 조사가 상기 블렌드를 가교시키고, 상기 블렌드와 상기 유리섬유매트를 가교시킬 수 있다.In addition, the irradiation of the electron beam may crosslink the blend and crosslink the blend and the glass fiber mat.
또한, 상기 전자선이 50 내지 500kGy의 선량으로 조사될 수 있고, 바람직하게는 75 내지 300kGy, 보다 바람직하게는 100 내지 200kGy의 선량으로 조사될 수 있다. 상기 전자선의 조사 선량이 50kGy 미만일 경우 블렌드의 가교 결합 효과가 미미하여 바람직하지 않고, 500kGy를 초과할 경우 고분자 사슬의 절단이 발생할 수 있으므로 바람직하지 않다.In addition, the electron beam may be irradiated at a dose of 50 to 500 kGy, preferably at a dose of 75 to 300 kGy, more preferably at a dose of 100 to 200 kGy. When the irradiation dose of the electron beam is less than 50 kGy, the crosslinking effect of the blend is insignificant, which is not preferable, and when it exceeds 500 kGy, it is not preferable because cleavage of the polymer chain may occur.
이상의 방법으로 제조된 복합소재시트는 항공기 본체, 낮은 열팽창계수(CTE) 및 높은 내열성을 요구하는 전자제품 또는 습기에 민감하고 높은 가스 차단특성과 인장강도를 필요로 하는 용도 등의 다양한 산업 분야에 응용될 수 있다.The composite material sheet manufactured by the above method is applied to various industrial fields such as aircraft body, electronic products requiring low coefficient of thermal expansion (CTE) and high heat resistance, or applications that are sensitive to moisture and require high gas barrier properties and tensile strength. can be
[실시예][Example]
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하도록 한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described. However, this is for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited thereto.
블렌드 제조Blend Manufacturing
제조예 1: PEI/PEN/PET 중량비가 70:15:15인 블렌드Preparation Example 1: A blend with a PEI/PEN/PET weight ratio of 70:15:15
나사의 지름 32mm, 길이/직경 비 40인 이축 압출기(Hankook E.M Ltd)에 폴리에테르이미드(PEI)(Ultem-1000, Sabic사), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN)(SKYNEX, SKC사) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)(BL, Huvis사)를 70:15:15의 중량비로 투입한 후 압출하여 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 블렌드를 제조하였다. Polyetherimide (PEI) (Ultem-1000, Sabic), polyethylene naphthalate (PEN) (SKYNEX, SKC) and polyethylene terephthalate on a twin screw extruder (Hankook EM Ltd) with a screw diameter of 32 mm and a length/diameter ratio of 40 (PET) (BL, Huvis Co.) was added in a weight ratio of 70:15:15 and then extruded to prepare a blend containing polyetherimide, polyethylene naphthalate and polyethylene terephthalate.
제조예 2: PEI/PEN/PET 중량비가 50:25:25인 블렌드Preparation Example 2: A blend with a PEI/PEN/PET weight ratio of 50:25:25
폴리에테르이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트를 70:15:15의 중량비로 사용한 것 대신에 50:25:25의 중량비로 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 블렌드를 제조하였다.Polyetherimide, polyethylene or polyetherimide was used in the same manner as in Preparation Example 1 except that polyetherimide, polyethylene naphthalate and polyethylene terephthalate were used in a weight ratio of 50:25:25 instead of using a weight ratio of 70:15:15. A blend comprising phthalate and polyethylene terephthalate was prepared.
제조예 3: PEI/PEN/PET 중량비가 30:35:35인 블렌드Preparation Example 3: Blend with PEI/PEN/PET weight ratio of 30:35:35
폴리에테르이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트를 70:15:15의 중량비로 사용한 것 대신에 30:35:35의 중량비로 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 블렌드를 제조하였다.Polyetherimide, polyethylene or polyetherimide was used in the same manner as in Preparation Example 1 except that polyetherimide, polyethylene naphthalate, and polyethylene terephthalate were used in a weight ratio of 30:35:35 instead of using a weight ratio of 70:15:15. A blend comprising phthalate and polyethylene terephthalate was prepared.
비교예 1: 폴리에테르이미드 시트 Comparative Example 1: Polyetherimide sheet
나사의 지름 32mm, 길이/직경 비 40인 이축 압출기(Hankook E.M Ltd)에 폴리에테르이미드(PEI)(Ultem-1000, Sabic사)를 넣은 후 압출하여 폴리에테르이미드 시트를 제조하였다. Polyetherimide (PEI) (Ultem-1000, Sabic) was put into a twin-screw extruder (Hankook E.M Ltd) having a screw diameter of 32 mm and a length/diameter ratio of 40, and then extruded to prepare a polyetherimide sheet.
하기 표 1은 제조예 1 내지 3 및 비교예 1의 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 중량 비율을 정리하여 나타낸 것이다. Table 1 below summarizes the weight ratios of polyetherimide, polyethylene naphthalate, and polyethylene terephthalate of Preparation Examples 1 to 3 and Comparative Example 1.
복합소재시트 제조Composite material sheet manufacturing
실시예Example 1 One
제조예 1에 따라 제조된 블렌드와 에폭시 실란으로 표면 개질된 유리섬유매트(2116, Hankuk Advanced Materials사, 평직의 유리섬유 두께 0.10mm, 워프(warp) 밀도 44count/in, 웨프트(weft)밀도 33count/in)를 압축 성형기를 사용하여 320℃에서 1.0 내지 2.5MPa 압력으로 10분간 가열 및 가압하여 복합소재시트를 제조하였다.Glass fiber mat surface-modified with the blend prepared according to Preparation Example 1 and epoxy silane (2116, Hankuk Advanced Materials, plain weave glass fiber thickness 0.10 mm, warp density 44 count/in, weft density 33 count /in) was heated and pressurized at 320 ° C. at 1.0 to 2.5 MPa pressure for 10 minutes using a compression molding machine to prepare a composite material sheet.
실시예Example 2 2
제조예 1에 따라 제조된 블렌드를 사용한 것 대신에 제조예 2에 따라 제조된 블렌드를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합소재시트를 제조하였다.A composite material sheet was prepared in the same manner as in Example 1, except that the blend prepared according to Preparation Example 2 was used instead of using the blend prepared according to Preparation Example 1.
실시예Example 3 3
제조예 1에 따라 제조된 블렌드를 사용한 것 대신에 제조예 3에 따라 제조된 블렌드를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합소재시트를 제조하였다.A composite material sheet was prepared in the same manner as in Example 1, except that the blend prepared according to Preparation Example 3 was used instead of using the blend prepared according to Preparation Example 1.
실시예Example 4 4
복합소재시트에 추가로 전자선(Electron beam)을 100kGy의 선량으로 조사한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합소재시트를 제조하였다.A composite material sheet was prepared in the same manner as in Example 1, except that the composite material sheet was additionally irradiated with an electron beam at a dose of 100 kGy.
실시예Example 5 5
제조예 1에 따라 제조된 블렌드를 사용한 것 대신에 제조예 2에 따라 제조된 블렌드를 사용하고, 복합소재시트에 추가로 전자선(Electron beam)을 100kGy의 선량으로 조사한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합소재시트를 제조하였다.Example 1, except that the blend prepared according to Preparation Example 2 was used instead of using the blend prepared according to Preparation Example 1, and an electron beam was additionally irradiated to the composite material sheet at a dose of 100 kGy A composite material sheet was prepared in the same manner.
실시예Example 6 6
제조예 1에 따라 제조된 블렌드를 사용한 것 대신에 제조예 3에 따라 제조된 블렌드를 사용하고, 복합소재시트에 추가로 전자선(Electron beam)을 100kGy의 선량으로 조사한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합소재시트를 제조하였다.Example 1, except that the blend prepared according to Preparation Example 3 was used instead of using the blend prepared according to Preparation Example 1, and an electron beam was additionally irradiated to the composite sheet at a dose of 100 kGy A composite material sheet was prepared in the same manner.
하기 표 2는 실시예 1 내지 6에 따른 복합재료의 중량부 비율과 전자선 조사 여부를 정리하여 나타낸 것이다.Table 2 below summarizes the proportions by weight of the composite materials according to Examples 1 to 6 and whether or not the electron beam is irradiated.
(에폭시 실란)surface modification
(epoxy silane)
(100 kGy)electron beam irradiation
(100 kGy)
시험예test example 1: One: 블렌드의of blend 함량에 따른 열 안정성 Thermal stability according to content
표 3은 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 블렌드의 함량 비율에 따른 열 중량 분석 결과를 나타낸 것이다. Table 3 shows the thermogravimetric analysis results according to the content ratio of the blend including polyetherimide, polyethylene naphthalate and polyethylene terephthalate.
상세하게는, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트의 함량 비율에 따른 열 안정성(thermal stability)을 확인하기 위해 제조예 1 내지 3 및 비교예 1에 대하여 열 중량 분석기(TGA, TA Instrument, Model SDT-Q600)를 이용해 공기 중 20℃/min의 가열 속도로 상온에서 850℃까지 중량 손실 측정을 수행하였다. 1% 중량 손실시의 온도를 열분해 온도(Td)로 나타낸 것이다.Specifically, in order to confirm thermal stability according to the content ratio of polyetherimide, polyethylene naphthalate and polyethylene terephthalate, thermogravimetric analyzers (TGA, TA Instrument, Model SDT-Q600) was used to measure weight loss from room temperature to 850°C at a heating rate of 20°C/min in air. The temperature at 1% weight loss is expressed as the thermal decomposition temperature (Td).
상기 표 3을 참고하면, 제조예 1 내지 3에 따라 제조된 블렌드는 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 함량이 증가함에 따라 비교예 1에 따라 제조된 폴리에테르이미드 시트의 505℃보다 열분해 온도가 감소하는 경향을 나타내었다. 제조예 1 내지 3에 따라 제조된 블렌드에서 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트를 합해 30중량부까지는 열분해 온도가 400℃이상으로 나타난 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 3, in the blends prepared according to Preparation Examples 1 to 3, as the polyethylene naphthalate and polyethylene terephthalate content increased, the thermal decomposition temperature was lower than that of the polyetherimide sheet prepared according to Comparative Example 1 at 505° C. showed a trend. In the blend prepared according to Preparation Examples 1 to 3, it can be seen that the thermal decomposition temperature was 400° C. or higher up to 30 parts by weight of polyethylene naphthalate and polyethylene terephthalate.
따라서, 블렌드에서 폴리에틸렌나프탈레이트와 폴리에틸렌테레프탈레이트를 합해 30중량부까지는 열 안정성이 높은 수준으로 유지되는 것으로 볼 수 있다.Therefore, it can be seen that thermal stability is maintained at a high level up to 30 parts by weight of polyethylene naphthalate and polyethylene terephthalate in the blend.
시험예test example 2: 2: 블렌드의of blend 함량에 따른 according to the content 유동학적rheological 특징 분석 feature analysis
도 2는 블렌드에서 폴리에테르이미드 함량 비율에 따른 블렌드의 전단 점도 측정 결과를 나타낸 것이다. 상세하게는, 블렌드와 유리섬유매트의 함침 공정성을 분석하기 위해 제조예 1 내지 3 및 비교예 1에 따라 제조된 블렌드에 대하여 모세관 유량계(Malvern Instruments, Model RH2000)를 사용하여 폴리머의 전단 점도 측정을 수행하였다.Figure 2 shows the shear viscosity measurement result of the blend according to the polyetherimide content ratio in the blend. Specifically, in order to analyze the impregnation processability of the blend and the glass fiber mat, for the blends prepared according to Preparation Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, the shear viscosity of the polymer was measured using a capillary rheometer (Malvern Instruments, Model RH2000). carried out.
도 2를 참조하면, 제조예 1 내지 3에 따라 제조된 블렌드의 점도는 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트의 함량이 증가함에 따라 감소하는 것을 확인할 수 있다. 일반적으로 폴리에테르이미드의 점도가 높아 유동성이 낮으므로 복합소재시트 제조 과정에서 유리섬유매트와 함침 공정성이 낮은 반면, 블렌드의 점도는 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트의 함량이 증가함에 따라 감소하므로 유리섬유매트에 보다 쉽게 침투하여 블렌드에 대한 유리섬유매트의 함침 가공성은 현저하게 개선될 것으로 볼 수 있다.Referring to FIG. 2 , it can be seen that the viscosity of the blends prepared according to Preparation Examples 1 to 3 decreases as the content of polyethylene naphthalate and polyethylene terephthalate increases. In general, since polyetherimide has high viscosity and low fluidity, the glass fiber mat and impregnation processability are low during the manufacturing process of composite material sheet, whereas the viscosity of the blend decreases as the content of polyethylene naphthalate and polyethylene terephthalate increases It can be seen that the impregnation processability of the glass fiber mat for the blend is significantly improved as it penetrates more easily into the mat.
시험예test example 3: 3: 블렌드blend 함량, 유리섬유매트 포함 여부 및 전자선 조사 여부에 따른 인장강도 및 변형률 측정 Measurement of tensile strength and strain according to content, whether glass fiber mat is included, and whether or not electron beam is irradiated
도 3a는 블렌드 함량, 유리섬유매트 포함 여부 및 전자선 조사 여부에 따른 인장 강도의 변화를 나타낸 것이다. 도 3b는 블렌드 함량, 유리섬유매트 포함 여부 및 전자선 조사 여부에 따른 인장 변형률의 변화를 나타낸 것이다.3A shows the change in tensile strength according to the blend content, whether or not the glass fiber mat is included, and whether or not the electron beam is irradiated. 3b shows the change in tensile strain according to the blend content, whether or not the glass fiber mat is included, and whether or not the electron beam is irradiated.
하기 표 4에 제조예 1 내지 3, 실시예 1 내지 6 및 비교예 1의 인장 강도 및 변형률 측정 결과를 정리하였다.Table 4 below summarizes the tensile strength and strain measurement results of Preparation Examples 1 to 3, Examples 1 to 6, and Comparative Example 1.
(Tensile Strength, MPa)tensile strength
(Tensile Strength, MPa)
(Tensile Strain, MPa)tensile strain
(Tensile Strain, MPa)
(WVTR,
gm·mm/m2·day)water vapor transmission rate
(WVTR,
gm mm/m 2 day)
(O2TR,
cc·mm/m2·day)oxygen permeability
(O 2 TR,
cc mm/m 2 day)
상세하게는, 블렌드 함량, 유리섬유매트 포함 여부 및 전자선 조사 여부에 따른 인장 강도 및 변형률 측정을 위하여 제조예 1 내지 3, 실시예 1 내지 6 및 비교예 1을 ASTM D882-12 사양에 따라 절단기를 이용하여 인장 시편을 제조하였으며, 만능시험기(UTM, INSTRON, Model 5543)를 사용하여 상온에서 50mm/min(Cross head speed)와 1kN(load cell)로 측정하였고, 총 3회 반복 시험한 평균값으로 인장 시험을 수행하였다.Specifically, in order to measure the tensile strength and strain according to the blend content, whether or not the glass fiber mat is included and whether or not to be irradiated with an electron beam, Preparation Examples 1 to 3, Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 were subjected to a cutter according to ASTM D882-12 specification. Using a universal tester (UTM, INSTRON, Model 5543), it was measured at 50 mm/min (cross head speed) and 1 kN (load cell) at room temperature, and the tensile test was performed three times in total. The test was carried out.
상기 표 4 및 도 3a을 참고하면, 제조예 1 내지 2에 따라 제조된 블렌드의 인장강도는 비교예 1에 따라 제조된 폴리에테르이미드 시트보다 높았으며, 제조예 3에 따라 제조된 블렌드는 비교예 1에 따라 제조된 폴리에테르이미드 시트보다 낮게 나타난 것을 확인할 수 있다. Referring to Table 4 and FIG. 3A, the tensile strength of the blend prepared according to Preparation Examples 1 and 2 was higher than that of the polyetherimide sheet prepared according to Comparative Example 1, and the blend prepared according to Preparation Example 3 was compared with Comparative Example It can be seen that it appeared lower than the polyetherimide sheet prepared according to 1.
또한, 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 복합소재시트의 인장 강도는 비교예 1에 따라 제조된 폴리에테르이미드 시트의 인장 강도의 두 배가 넘는 것을 확인할 수 있다. 실시예 4 내지 6에 따라 제조된 복합소재시트의 인장 강도는 비교예 1에 따라 제조된 폴리에테르이미드 시트의 인장강도 보다 약 2.5배 높은 인장강도를 가지고, 특히 실시예 4에 따라 제조된 복합소재시트의 경우 약 3배 높은 인장 강도를 가지는 것을 확인할 수 있다.In addition, it can be seen that the tensile strength of the composite material sheet prepared according to Examples 1 to 3 is more than twice the tensile strength of the polyetherimide sheet prepared according to Comparative Example 1. The tensile strength of the composite material sheet prepared according to Examples 4 to 6 was about 2.5 times higher than the tensile strength of the polyetherimide sheet prepared according to Comparative Example 1, and in particular, the composite material prepared according to Example 4 It can be seen that the sheet has about three times higher tensile strength.
상기 표 4 및 도 3b를 참고하면, 제조예 1 내지 3에 따라 제조된 블렌드의 인장 변형률은 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트의 함량 증가에 따라 감소하는 경향이 나타났으나, 실시예 1 내지 6에 따라 제조된 복합소재시트에서 인장 변형률은 약 3% 내외의 비교적 유사한 값을 나타내는 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 4 and Figure 3b, the tensile strain of the blends prepared according to Preparation Examples 1 to 3 showed a tendency to decrease as the content of polyethylene naphthalate and polyethylene terephthalate increased, but in Examples 1 to 6 It can be seen that the tensile strain in the composite material sheet manufactured according to this method shows a relatively similar value of about 3%.
이와 같은 결과는 유리섬유매트의 물리적 특성에 인한 것으로 볼 수 있으며 상세하게는, 인장 변형을 측정할 때 유리섬유매트가 섬유 배향 방향으로 늘어나고, 인장 변형률이 3% 정도일 때 유리섬유매트가 파손됨으로 인한 것으로 볼 수 있다.Such a result can be considered to be due to the physical properties of the glass fiber mat. Specifically, when the tensile strain is measured, the glass fiber mat is stretched in the fiber orientation direction, and when the tensile strain is about 3%, it is caused by the breakage of the glass fiber mat. can be seen as
시험예test example 4: 4: 블렌드blend 함량, 유리섬유매트 포함 여부 Content, including fiberglass mat 및 전자선 조사 여부에 따른 기체 차단 성질 분석and analysis of gas barrier properties according to whether or not irradiation with electron beams
도 4a는 블렌드 함량, 유리섬유매트 포함 여부 및 전자선 조사 여부에 따른 수증기 투과율의 변화를 나타낸 것이다. 도 4b는 블렌드 함량, 유리섬유매트 포함 여부 및 전자선 조사 여부에 따른 산소 가스 투과율의 변화를 나타낸 것이다. Figure 4a shows the change in water vapor transmission rate according to the blend content, whether or not the glass fiber mat is included and whether or not the electron beam is irradiated. Figure 4b shows the change in oxygen gas transmittance according to the blend content, whether the fiberglass mat is included, and whether the electron beam is irradiated.
상기 표 4에 제조예 1 내지 3, 실시예 1 내지 6 및 비교예 1의 수증기 투과율 및 산소 투과율 측정 결과를 정리하였다.Table 4 summarizes the water vapor transmission rate and oxygen transmission rate measurement results of Preparation Examples 1 to 3, Examples 1 to 6, and Comparative Example 1.
상세하게는, 수증기 투과율(water vapor transmission rate, WVTR) 및 산소 가스 투과율(oxygen gas transmission rate, OTR) 측정을 수행하기 위해 제조예 1 내지 3, 실시예 1 내지 6, 및 비교예 1을 수증기 투과율 시험기기(Mocon Permatran-W, Model 3/33) 및 산소 가스 투과율 시험기기(Mocon OX-TRAN, Model 2/21)를 사용하여 수증기 투과율 측정 시 37.8℃, 산소 가스 투과율 측정 시 23℃에서 30분 주기로 20회 측정하여 수증기 투과율 및 산소 가스 투과율을 구하였다.In detail, Preparation Examples 1 to 3, Examples 1 to 6, and Comparative Example 1 were used to measure water vapor transmission rate (WVTR) and oxygen gas transmission rate (OTR). Using a test device (Mocon Permatran-W,
도 4a 내지 4b 및 상기 표 4를 참고하면, 비교예 1에 따라 제조된 폴리에테르이미드 시트보다 제조예 1 내지 3에 따라 제조된 블렌드가 더 우수한 기체 차단 특성을 나타낸 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 4A to 4B and Table 4, it can be seen that the blends prepared according to Preparation Examples 1 to 3 exhibit better gas barrier properties than the polyetherimide sheets prepared according to Comparative Example 1.
이와 같은 결과로 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트가 폴리에테르이미드보다 기체 차단 특성이 좋은 것으로 볼 수 있으며, 따라서, 기체 차단 특성은 수지 자체의 특성이 영향을 미치는 것으로 볼 수 있다.As a result of this, it can be seen that polyethylene naphthalate and polyethylene terephthalate have better gas barrier properties than polyetherimide, and therefore, the gas barrier properties are considered to be affected by the properties of the resin itself.
또한, 비교예 1의 수증기 투과율은 3.41 gm·mm/m2·day인 반면, 실시예 1 및 4에 따라 제조된 복합소재시트는 각각 0.63 및 0.34 gm·mm/m2·day로 감소하여 유리섬유매트를 포함함으로써 수증기 차단 특성이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 특히, 전자선이 조사된 실시예 6의 경우, 폴리에테르이미드 시트(비교예 1)의 경우 보다 수분 차단성이 12 배 이상으로 크게 향상된 것을 확인할 수 있다.In addition, the water vapor transmission rate of Comparative Example 1 was 3.41. gm·mm/m 2 ·day, whereas the composite material sheets prepared according to Examples 1 and 4 were reduced to 0.63 and 0.34 gm·mm/m 2 ·day, respectively, and increased water vapor barrier properties by including the glass fiber mat can confirm that In particular, in the case of Example 6 irradiated with electron beams, it can be seen that the moisture barrier properties were significantly improved by more than 12 times compared to the case of the polyetherimide sheet (Comparative Example 1).
또한, 비교예 1 의 산소 가스 투과율은 22.0 gm·mm/m2·day인 반면, 실시예 1 및 4에 따라 제조된 복합소재시트는 각각 3.8 및 2.3 gm·mm/m2·day로 감소하여 유리섬유매트를 포함함으로써 산소 가스 차단 특성 또한 증가하는 것을 확인할 수 있다. 특히, 전자선이 조사된 실시예 6의 경우, 폴리에테르이미드 시트(비교예 1)의 경우 보다 산소 가스 차단성이 약 27 배 이상으로 크게 향상된 것을 확인할 수 있다.In addition, the oxygen gas permeability of Comparative Example 1 was 22.0 gm·mm/m 2 ·day, whereas the composite material sheets prepared according to Examples 1 and 4 were reduced to 3.8 and 2.3 gm·mm/m 2 ·day, respectively, and oxygen gas barrier properties by including the glass fiber mat increase can be seen. In particular, in the case of Example 6 irradiated with an electron beam, it can be seen that the oxygen gas barrier property is greatly improved by about 27 times or more than in the case of the polyetherimide sheet (Comparative Example 1).
다시 말해, 폴리에테르이미드에 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트를 블렌드하고 표면 개질된 유리섬유매트를 사용하고 전자선을 조사함으로써 복합소재시트의 기체 차단 특성이 상당히 개선된 것으로 볼 수 있으며, 이는 유리섬유매트를 포함함으로써 복합소재시트의 가스 투과 경로 길이가 증가되고, 전자선을 조사함으로써 블렌드의 가교 결합 및 블렌드와 유리섬유매트의 가교 결합에 의해 3차원적 네트워크가 형성되었기 때문인 것으로 볼 수 있다.In other words, it can be seen that the gas barrier properties of the composite sheet are significantly improved by blending polyethylene naphthalate and polyethylene terephthalate with polyetherimide, using a surface-modified glass fiber mat, and irradiating an electron beam, which is a glass fiber mat. It can be considered that this is because the gas permeation path length of the composite material sheet is increased by including , and a three-dimensional network is formed by the cross-linking of the blend and the cross-linking of the blend and the glass fiber mat by irradiating electron beams.
시험예test example 5: 5: 블렌드blend 함량, 유리섬유매트 포함 여부 및 전자선 조사 여부에 따른 열팽창 특성 분석 Analysis of thermal expansion characteristics according to content, whether glass fiber mat is included, and whether or not electron beam is irradiated
도 5는 블렌드 함량, 유리섬유매트 포함 여부 및 전자선 조사 여부에 따른 열 팽창 계수(Coefficients of Thermal Expansion)의 변화를 나타낸 것이다. 5 is a graph showing changes in the coefficient of thermal expansion (Coefficients of Thermal Expansion) according to the blend content, whether or not the glass fiber mat is included, and whether or not the electron beam is irradiated.
상세하게는, 열 팽창 계수 측정을 수행하기 위해 제조예 1 내지 3, 실시예 1 내지 6 및 비교예 1에 따라 제조된 복합소재를 필름형태로 열 기계 분석 장비(TMA, TA Instruments)를 사용하여 0.03N의 힘 하에서 10℃/min의 가열속도로 실온에서 150℃까지 열 팽창 계수 측정을 수행하였다.Specifically, in order to measure the coefficient of thermal expansion, the composite materials prepared according to Preparation Examples 1 to 3, Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 were in the form of a film using thermomechanical analysis equipment (TMA, TA Instruments). The coefficient of thermal expansion was measured from room temperature to 150°C under a force of 0.03N at a heating rate of 10°C/min.
도 5를 참고하면, 제조예 1 내지 3에 따라 제조된 블렌드 시트의 열 팽창 계수는 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트의 함량이 증가함에 따라 증가하는 경향이 나타났다. 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 복합소재시트의 열 팽창 계수는 비교예 1에 따라 제조된 폴리에테르이미드 시트의 열 팽창 계수보다 크게 낮아졌다. 또한 실시예 4 내지 6에 따라 제조된 전자선이 조사된 복합소재시트의 열팽창 계수는 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 복합소재시트의 경우보다 더 낮아졌다. 실시예 1 내지 6의 복합소재시트 내의 블랜드 조성의 변화에 따라서는 열팽창 계수의 변화가 크지 않았다.Referring to FIG. 5 , the coefficients of thermal expansion of the blend sheets prepared according to Preparation Examples 1 to 3 tended to increase as the content of polyethylene naphthalate and polyethylene terephthalate increased. The coefficient of thermal expansion of the composite sheet prepared according to Examples 1 to 3 was significantly lower than that of the polyetherimide sheet prepared according to Comparative Example 1. In addition, the coefficient of thermal expansion of the composite material sheets irradiated with electron beams prepared according to Examples 4 to 6 was lower than that of the composite material sheets prepared according to Examples 1 to 3. According to the change of the blend composition in the composite material sheet of Examples 1 to 6, the change in the coefficient of thermal expansion was not large.
이와 같은 열팽창 계수의 안정화는 고온에서 복합재료의 구조와 모양을 유지하는 내열 유리섬유매트를 사용하고 이에 전자선을 조사에 의한 가교 결합 효과로 인해 발생하는 것으로 볼 수 있다.This stabilization of the coefficient of thermal expansion can be considered to occur due to the crosslinking effect of using a heat-resistant glass fiber mat that maintains the structure and shape of the composite material at high temperatures and irradiating it with an electron beam.
시험예test example 6: 전자선 조사 여부에 따른 6: Depending on whether the electron beam is irradiated or not 블렌드와blend and 유리섬유매트 사이의 접착성 분석 Adhesion analysis between fiberglass mats
도 6a는 실시예 1의 SEM 이미지를 나타낸 것이고, 도 6b는 실시예 4의 SEM 이미지를 나타낸 것이다. 상세하게는, 전자선 조사 여부에 따른 따른 블렌드와 유리섬유매트 사이의 접착성 분석을 수행하기 위해 실시예 1 및 실시예 4의 복합소재시트를 액체 질소에 10분동안 담근 다음 파쇄하여 파쇄된 표면을 주사 전자 현미경(SEM, Hitachi, Model S-4700)을 사용하여 표면 관찰을 수행하였다.Figure 6a shows the SEM image of Example 1, Figure 6b shows the SEM image of Example 4. Specifically, in order to perform an adhesive analysis between the blend and the glass fiber mat according to whether or not electron beam irradiation, the composite material sheets of Examples 1 and 4 were immersed in liquid nitrogen for 10 minutes and then crushed to obtain the crushed surface. Surface observation was performed using a scanning electron microscope (SEM, Hitachi, Model S-4700).
도 6a 내지 6b를 참고하면, 전자선이 조사된 복합소재시트(실시예 4)의 블렌드와 유리섬유매트의 계면 접착은 전자선 조사되지 않은 복합소재시트(실시예 1)의 블렌드와 유리섬유매트와의 계면 접착보다 더 나은 것으로 나타났다.6a to 6b, the interfacial adhesion between the blend of the composite material sheet (Example 4) irradiated with electron beams and the glass fiber mat is the blend of the composite material sheet (Example 1) that is not irradiated with electron beams and the glass fiber mat It was found to be better than interfacial adhesion.
이와 같은 결과로, 전자선 조사된 복합소재시트는 기계적 성질, 수분 및 산소 가스 차단 특성과 관련된 측면에서 전자선 조사되지 않은 복합소재시트보다 우수한 것으로 볼 수 있다. As a result, it can be seen that the composite material sheet irradiated with electron beam is superior to the composite material sheet not irradiated with electron beam in terms of mechanical properties, moisture and oxygen gas barrier properties.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.
Claims (17)
상기 유리섬유매트에 함침된 블렌드(blend);를 포함하고,
상기 블렌드는 폴리에테르이미드(PEI, Poly Ether Imide), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN, Poly Ethylene Naphthalate) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, Poly Ethylene Terephthalate)를 포함하고,
상기 유리섬유매트가 에폭시 실란으로 표면 개질된 유리섬유매트이고,
상기 블렌드가 가교되고, 상기 블렌드와 상기 유리섬유매트가 가교되고,
상기 가교가 전자선의 조사에 의해 수행된 것인,
복합소재시트.fiberglass mat; and
Including; a blend impregnated in the glass fiber mat;
The blend includes polyetherimide (PEI, Poly Ether Imide), polyethylene naphthalate (PEN, Poly Ethylene Naphthalate) and polyethylene terephthalate (PET, Poly Ethylene Terephthalate),
The glass fiber mat is a glass fiber mat surface-modified with epoxy silane,
the blend is crosslinked, the blend and the glass fiber mat are crosslinked,
The crosslinking is performed by irradiation of electron beams,
composite sheet.
상기 복합소재시트가 상기 블렌드를 포함하고, 상기 복합소재시트의 어느 하나의 면 및 다른 하나의 면으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 면 상에 형성되는 블렌드층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 복합소재시트.According to claim 1,
The composite material sheet includes the blend, and the composite material sheet further comprises a blend layer formed on one or more surfaces selected from the group consisting of one surface and the other surface of the composite material sheet. material sheet.
상기 블렌드가 상기 유리섬유매트의 빈 공간에 함침된 것을 특징으로 하는 복합소재시트.According to claim 1,
The composite material sheet, characterized in that the blend is impregnated in the empty space of the glass fiber mat.
상기 유리섬유매트가 평직 형태인 것을 특징으로 하는 복합소재시트.The method of claim 1
The composite material sheet, characterized in that the glass fiber mat is in the form of a plain weave.
상기 블렌드가 상기 블렌드 100중량부를 기준으로 상기 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트를 합하여 10 내지 70중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 복합소재시트.According to claim 1,
Composite material sheet, characterized in that the blend contains 10 to 70 parts by weight of the polyethylene naphthalate and polyethylene terephthalate, based on 100 parts by weight of the blend.
(b) 상기 블렌드를 유리섬유매트에 함침시켜 복합소재시트를 제조하는 단계; 및
(c) 상기 제조된 복합소재시트에 전자선(electron beam)을 조사하는 단계;를 포함하고,
상기 유리섬유매트가 에폭시 실란으로 표면 개질된 유리섬유매트이고,
상기 전자선의 조사가 상기 블렌드를 가교시키고, 상기 블렌드와 상기 유리섬유매트를 가교시키는 것인,
제1항에 따른 복합소재시트의 제조방법.(a) preparing a blend comprising polyetherimide (PEI, Poly Ether Imide), polyethylene naphthalate (PEN, Poly Ethylene Naphthalate) and polyethylene terephthalate (PET, Poly Ethylene Terephthalate);
(b) manufacturing a composite material sheet by impregnating the blend into a glass fiber mat; and
(c) irradiating an electron beam to the manufactured composite material sheet;
The glass fiber mat is a glass fiber mat surface-modified with epoxy silane,
The irradiation of the electron beam crosslinks the blend and crosslinks the blend and the glass fiber mat,
A method for manufacturing a composite material sheet according to claim 1.
상기 블렌드가 상기 블렌드 100중량부를 기준으로 상기 폴리에틸렌나프탈레이트 및 폴리에틸렌테레프탈레이트를 합하여 10 내지 70중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 복합소재시트의 제조방법.11. The method of claim 10,
The blend is a method of manufacturing a composite material sheet, characterized in that it contains 10 to 70 parts by weight of the polyethylene naphthalate and polyethylene terephthalate, based on 100 parts by weight of the blend.
상기 단계 (b)가 100 내지 600℃의 온도 및 0.1 내지 5.0MPa의 압력에서 1 내지 20분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 복합소재시트의 제조방법.11. The method of claim 10,
The method of manufacturing a composite material sheet, characterized in that the step (b) is performed for 1 to 20 minutes at a temperature of 100 to 600 ℃ and a pressure of 0.1 to 5.0 MPa.
상기 전자선이 50 내지 500kGy의 선량으로 조사된 것을 특징으로 하는 복합소재시트의 제조방법.
11. The method of claim 10,
The method of manufacturing a composite material sheet, characterized in that the electron beam is irradiated with a dose of 50 to 500 kGy.
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