Appl. Chem. Eng., Vol. 29, No. 1, February 2018, 37-42 https://doi.org/10.14478/ace.2017.1101 Article 폴리프로필렌 / 케나프섬유펠트복합체물성에대한실란커플링제의영향 구선교 김유신 김동원 * 김기성 * 김연철 공주대학교고분자공학전공 (IT 융합기술연구소 ) * 서연이화 (2017 년 9 월 27 일접수, 2017 년 10 월 19 일심사, 2017 년 11 월 7 일채택 ) Effect of Silane Coupling Agent on Physical Properties of Polypropylene (PP)/Kenaf Fiber (KF) Felt Composites Sun Gyo Ku, Yu Shin Kim, Dong Won Kim*, Ki Sung Kim*, and Youn Cheol Kim Major in Polymer Science and Engineering (Institute of IT Convergence Technology), Kongju National University, Cheonan, Chungnam 31080, Republic of Korea *Seoyounewha, Anyang, Gyeonggi 14055, Republic of Korea (Received September 27, 2017; Revised October 19, 2017; Accepted November 7, 2017) 초록폴리프로필렌 (PP) 과케나프섬유 (KF) 펠트의상용성개선을위해 3종류의실란커플링제 1 wt% 를 PP/KF 펠트에처리하여 PP/KF와 PP/KF/ 폴리우레탄 (PU) 펠트복합체를제조하였다. KF에실란커플링제결합여부확인을위해 Si-O-Si와 Si-O-C 작용기를적외선분광기 (FT-IR) 와 X선광전자분광분석기 (XPS) 를이용하여측정하였다. 열적특성분석을위해시차주사열용량분석기와열중량분석기를이용하였으며, 실란커플링제가처리된 PP/KF 복합체의열안정성이증가하는결과를보여주었다. PP/KF와 PP/KF/PU 복합체의인장, 굴곡그리고충격특성을분석한결과기계적특성의개선효과는 (3-Aminopropyl)triethoxysilane (APS) 1-2 wt% 에서가장우수하였다. 이와같은기계적물성의개선은실란작용기가천연섬유와결합하여 PP와 KF의상용성을향상시킨결과로해석할수있고, 인장시험후파단면의 SEM 결과를통해확인하였다. Abstract In order to increase the compatibility of polypropylene (PP) and kenaf fiber (KF) felt, PP/KF and PP/KF/polyurethane (PU) felt composites were prepared by treating KF with three kinds of silane coupling agents. The concentration of silane coupling agents was fixed at 1 wt%. The chemical reaction between KF and silane coupling agents was confirmed by the existence of Si-O-Si and Si-O-C functional group bands appeared on FT-IR and X-ray photoelectron spectra (XPS). Thermal properties of PP/KF composites were investigated by DSC and TGA, and the thermal stability of PP/KF composites with treated KF increased. Based on tensile, flexural and impact properties of PP/KF and PP/KF/PU composites, 1-2 wt% of (3-aminopropyl)triethoxysilane (APS) contents were the optimum formulation as a compatibilizer. The tensile and flexural strength of the felt composites treated with the silane coupling agents were improved. This is mainly due to the improvement in the compatibility between PP and KF, which was confirmed by SEM images of the fractured surfaces after tension tests. Keywords: polypropylene, kenaf fiber, polyurethane, silane coupling agent, felt composite 1)1. 서론 현재자동차산업은경량화가큰화두이다. 이는강화되는배출가스규제, 이산화탄소총량규제와같은환경규제로인하여자동차의경량화와친환경화가필수적인요소가되었기때문이다 [1]. 자동차부품에서경량화를이루는방법으로크게두가지의방법이사용되고있 Corresponding Author: Kongju National University, Major in Polymer Science and Engineering (Institute of IT Convergence Technology), Cheonan, Chungnam 31080, Republic of Korea Tel: +82-41-521-9395 e-mail: younkim@kongju.ac.kr pissn: 1225-0112 eissn: 2288-4505 @ 2018 The Korean Society of Industrial and Engineering Chemistry. All rights reserved. 다. 하나는자동차의차체나엔진부품을경량금속이나슈퍼엔지니어링플라스틱으로대체하여경량화하는방법과차량내장소재를천연섬유로강화한플라스틱 (natural fiber reinforced plastics, NFRP) 을이용하는방법이다. 엔진부품과차체를대체하는방법은자동차의기본틀을교체하는방법이므로강화되는규제에신속하게대응하기어려운점이있다. 하지만 NFRP는기존에사용되고있는차량내장소재 (cookpit module, instrument panel, headliner, door trim, seat, rear shelf, floor carpet) 를간단하게교체를할수있는장점이있어강화되는연비규제의대응에유리하다 [2-4]. FRP는유리섬유, 탄소섬유등을보강재로이용하여고분자수지와혼합하여사용하였다. 그러나이러한섬유들은자연에서분해가거의일어나지않고, 섬유제조과정에서의에너지소비와재활용등의문제 37
38 구선교 김유신 김동원 김기성 김연철 Figure 1. Reaction mechanism between natural fiber and silane coupling agent. 로환경적인측면에서문제가되어왔다. NFRP는이러한문제를해결하기위한방법으로제시되었다. 천연섬유는유리섬유보다낮은밀도, 낮은가격, 낮은기계마모도등많은이점을가지고있다. 또한천연섬유는재배과정에서이산화탄소를소비하고, 생분해성도있기때문에친환경적으로도유리하여많은연구가진행되고, 실제제품으로상용화되었다 [5,6]. 대표적으로일본의 Toyota와독일의 Mercedes-Benz는 NFRP를자동차의내장재로사용하여실제적용하고있다. 일반적으로사용되는천연섬유는마계통섬유인 flax ( 아마 ), hemp ( 대마 ), kenaf ( 양마 ), jute ( 황마 ), ramie ( 저마 ) 와 wood ( 나무 ), bamboo ( 대나무 ), sisal ( 용설란 ) 등이주로사용되고있다. 천연섬유는 cellulose, hemicellulose, lignin 등과같은물질로이루어져있는데, cellulose는결정성고분자로써, 천연섬유의인장특성에큰영향을미친다. 그중 kenaf는성장속도가매우빠르며다른식물들보다이산화탄소흡수능력이뛰어나고, cellulose의함량이높아인장강도가높다 [7]. 폴리프로필렌 (polypropylene, PP) 은범용고분자중하나로일상생활에서도공업적으로도많이사용되는고분자이다. PP는낮은밀도, 낮은가격을가지고있어자동차부품소재로많이사용된다. PP와천연섬유를이용한자동차부품제조방법에는 PP에천연섬유를일정함량첨가하여복합재료를만들어사출성형을하는방법과, PP를섬유형태로방사하여 PP섬유와천연섬유를니들펀칭등과같은방법을통하여펠트로만들어압축성형하는방법이주로사용된다. NFRP를만드는방법은일반적으로압출기를이용하여 PP와천연섬유를혼합하는데, 이러한방법은고함량의천연섬유를혼합하기어려운단점이있다. 그러나 PP섬유와천연섬유를펠트로만드는방법은투입하는섬유의비율을조절함으로써, 높은천연섬유의함량을가지는펠트를제조할수있다 [8-10]. 이러한펠트는사용되는용도에따라펠트자체를사용하거나, 펠트에 unsaturated polyester, epoxy, polyurethane (PU) 등을바인더로써도포한후가열압축성형하여자동차내장부품제조에사용한다 [11-13]. 하지만극성고분자인천연섬유와비극성고분자인 PP와의낮은상용성은복합재료의최종물성에악영향을끼친다. 따라서 PP와천연섬유의상용성을향상시키기위해 PP에말레인산무수물 (maleic anhydride, MAH) 을그래프트시킨 PP-g-MAH를도입하는방법 [14,15], 천연섬유의표면을 NaOH로처리하는방법, 실란커플링제 (silane coupling agent) 로처리하는방법등두물질간의상용성을개선하는연구가활발히진행되고있다 [16-18]. 실란커플링제는친수성작용기와소수성작용기가모두있는물질로친수성작용기는천연섬유와반응하여결합을형성하고, 소수성작용기는 PP와의상호작용으로두물질의 Table 1. Chemical Structure of Silane Coupling Agents Silane coupling agent (3-Glycidyloxypropyl) trimethoxysilane (3-Aminopropyl) triethoxysilane (3-Mercaptopropyl) trimethoxysilane 계면접착을향상시켜준다. 실란커플링제와천연섬유는일반적으로 4 단계를거쳐반응을진행한다. 1) 첫번째단계는가수분해단계로, 실란커플링제의 Si-O-R 작용기와물이반응을하여 Si-OH 작용기를생성하여실란올모노머를형성한다. 2) 두번째단계는자기축합단계로, 서로다른모노머들과반응을하여 Si-O-Si 작용기를만들며올리고머를형성한다. 3) 세번째단계는흡착단계로, 생성된모노머와올리고머가천연섬유의 -OH 작용기와수소결합에의하여흡착된다. 4) 마지막단계는그래프팅단계로, 흡착된모노머와올리고머의 Si-OH 작용기와천연섬유의 -OH 작용기가반응을하여 Si-O-C의결합을형성하여천연섬유의표면에실란커플링제가결합한다 [19]. Figure 1[19] 은실란커플링제와천연섬유와의반응메커니즘을나타내었다. 본연구에서는 PP/kenaf fiber (KF) 펠트를세종류의실란커플링제로처리하여 PP/KF, PP/KF/PU 펠트복합체를제조한후기계적특성, 열적특성을분석하여실란커플링제가 PP/KF, PP/KF/PU 펠트복합체의물성에미치는영향을고찰하고자하였다. 2.1. 실험재료 Structure 2. 실험 Solubility parameter (cal 1/2 /cm 3/2 ) 8.49 8.56 8.49 PP는폴리미래의호모폴리머인 HP600R (melt index(mi) = 25 g/10 min) 을사용하였다. PP/KF 펠트는금하공업 ( 주 ) 에서중량 700 g/m 2 을기준으로 PP/KF가중량비로 5/5인제품을제공받아사용하였다. 펠트제조에사용된 KF는방글라데시에서재배되고섬유화하여수입된것을펠트제조에사용하였다. 바인더로사용된 PU는 ( 주 ) 피유시스의 MDI와 polyol을사용하였다. 섬유처리에사용한실란커플링제는 Sigma-Aldrich의 (3-glycidyloxypropyl)trimethoxysilane (GPS), (3-amino- 공업화학, 제 29 권제 1 호, 2018
폴리프로필렌/케나프 섬유 펠트 복합체 물성에 대한 실란커플링제의 영향 39 Figure 3. FT-IR spectra of KF treated by silane coupling agents. Figure 2. The process of silane coupling agents treatment and fabrication of PP/KF and PP/KF/PU felt composites. propyl)triethoxysilane (APS), (3-mercaptopropyl)trimethoxysilane (MRPS) 를 사용하였다. Table 1에 각 실란 커플링제의 화학구조를 나타내었다. 2.2. 실란 커플링제 처리 및 복합체 제조 PP/KF 펠트는 12 cm 24 cm 크기로 자른 후 오븐에 80 로 건조 시켰다. 실란 커플링제는 증류수와 에탄올을 50 : 50으로 혼합한 용액 에 GPS와 MRPS는 1 wt%, APS는 1, 2, 3 wt%로 첨가하였다. 그 후 아세트산을 이용하여 ph 3-4를 유지시킨 상태로 2 h 동안 교반하여 가수분해를 진행하였고, PP/KF 펠트를 실란 커플링제 용액에 침지시 킨 후 2 h 동안 처리하였다. 처리된 펠트는 증류수에 세척 후 상온에 서 24 h 건조 후 80 오븐에서 24 h 추가 건조하였다. PP/KF 펠트 복합체는 12 cm 24 cm PP/KF 펠트를 반으로 접은 후 180 의 가 열프레스를 이용하여 제조하였으며, PP/KF/PU 펠트 복합체는 MDI : polyol = 2 : 1 (중량비) 혼합용액을 12 cm 24 cm PP/KF 펠트 한쪽 면에 함침시키고 반으로 접은 후 150, 10 MPa, 60 s 동안 가열프레 스로 압축하여 제조하였다. 각 샘플의 이름은 PP/KF, PP/KF/PU로 실 란처리는 GPS, MRPS, APS로 표시하였고, 뒤에 숫자로 처리농도를 표시하였다. Figure 2에 실란 커플링제 처리과정과 PP/KF, PP/KF/PU 펠트 복합체 제조과정을 나타내었다. 2.3. 측정 실란 커플링제 처리에 따른 화학구조 분석을 위하여 적외선분광기 (FT-IR, Perkin Elmer, Spectrum 100)의 ATR mode와 X선 광전자분광 분석기(XPS, MultiLab. ESCA 2000)를 이용하였다. 인장강도와 굴곡 강도 측정에는 만능시험기(Qmesys, QM100T)를 이용하였으며, 3 mm 두께의 시편을 인장시험은 5 mm/min로, 굴곡시험은 1 mm/min 속도 로 측정하였다. 충격강도는 아이조드 충격시험기(Qmesys, QM700)를 이용하여 3 mm 두께의 시편에 노치를 준 다음 측정하였다. 복합체의 파단면의 형상을 살펴보기 위해 SEM (Tescan Mira3)을 이용하였다. SEM 시료의 절단면을 금박하여(gold sputter coating) 20 kv의 가속전 압에서 관찰하였다. 열적 특성은 시차주사열량분석기(DSC)와 열중량 분석기(TGA)로 측정하였다. DSC는 TA Instruments DSC Q20을 이용 하여 50-250 의 온도범위에서 승온속도는 10 /min, 냉각속도는 10 /min로 설정하여 heat/cool/heat mode로 질소분위기에서 측정하 Figure 4. XPS spectra of KF treated by silane coupling agents. 였다. TGA는 Perkin Elmer Pyris 1 TGA를 이용하여 승온속도 10 /min 으로 질소분위기에서 800 까지 측정하였다. 3. 결과 및 고찰 실란 커플링제 처리에 따른 KF의 화학적 특성 변화를 관찰하기 위 해서 FT-IR 분석을 실시하였다. Figure 3과 4는 실란 커플링제 처리에 따른 KF의 FT-IR과 XPS 결과이다. 실란 커플링제 처리 시편의 경우 1100 cm-1 부근에 피크가 생성된 것을 확인할 수 있는데, 1100 cm-1의 피크는 Si-O-Si 결합에 의한 피크로[20], 이는 앞서 설명한 메커니즘 에서 마지막 단계인 실란올 모노머와 올리고머가 셀룰로오스의 -OH 와 반응하여 KF표면에 실란작용기가 결합된 후 실란올끼리 반응하여 생성된 것으로 설명할 수 있다. 또한 Figure 4의 APS1과 APS3의 XPS 결과를 살펴보면, Si-O-Si (530.7 ev), C-O-H (531.5 ev), C=O 또는 Si-O-H (532.7 ev), C-O-Si (534.1 ev)[21] 피크가 관찰되고 이 중에서 C-O-Si의 경우는 셀룰로오스와 실란올과의 반응에 의해 생성되는 피 크이고, 커플링제의 함량이 3 wt%인 APS3의 피크 크기가 증가한 결 과로부터 실란 커플링제가 KF 표면에 화학반응으로 결합되었음을 추 가로 확인할 수 있다. Table 2는 EDS 결과로써, 실란 커플링제의 KF 와의 화학반응에 대한 추가적인 증거로서 실란 커플링제가 처리된 KF의 EDS 실험에서 Si 원소가 관측되었다. 또한 APS에서는 amino 작용기의 질소가 MRPS에서는 mercapto 작용기의 황이 관측되었다. PP/KF 펠트 복합체의 용융온도, 용융엔탈피, 결정화온도, 결정화엔 탈피, 분해온도 결과를 Table 3에 나타내었다. 순수 PP와 비교하였을 때 실란 커플링제 처리에 상관없이 PP/KF 펠트 복합체의 용융온도와 결정화온도에는 큰 차이를 보이지 않지만, 용융엔탈피(ΔHm)와 결정 Appl. Chem. Eng., Vol. 29, No. 1, 2018
40 구선교 김유신 김동원 김기성 김연철 Table 2. EDS Data of KF Treated by Silane Coupling Agents Sample C O N Si S KF 64.81 35.19 - - - GPS1 60.57 39.35-0.08 - MRPS1 57.25 42.34-0.08 0.33 APS1 61.98 34.42 3.07 0.53 - Table 3. The Summaries of Thermal Properties of PP/KF Felt Composites Sample T m ( ) ΔH m (J/g) T c ( ) ΔH c (J/g) * T d ( ) PP 160.2 79.1 116.8 94.8 351.0 KF - - - - 215.7 PP/KF 161.1 33.6 116.6 39.5 297.8 PP/KF(GPS1) 161.5 49.0 117.1 58.5 287.0 PP/KF(MRPS1) 161.0 51.1 117.3 64.6 299.1 PP/KF(APS1) 161.2 40.8 116.9 52.0 303.1 PP/KF(APS2) 162.0 43.1 116.8 52.7 299.7 PP/KF(APS3) 161.3 50.4 117.0 63.8 301.2 * 5 wt% weight loss temperature Figure 5. TGA thermograms of PP/KF felt composites. 화엔탈피 (ΔH c ) 는실란커플링제가처리되지않은 PP/KF 펠트복합체의경우크게감소한것을볼수있다. 이전연구결과에서 [22] 천연섬유의함량이증가하면 ΔH m 와 ΔH c 가감소하는것을확인할수있었는데, 이는섬유상구조를가지는 KF가 PP의결정화를방해하기때문으로해석할수있다. 그러나실란커플링제를처리한 PP/KF 펠트복합체의경우 ΔH m 와 ΔH c 가순수 PP보다는낮지만미처리시편복합체보다는큰값을나타내는데, 이는실란커플링제처리가 PP와 KF와의상용성을증가시켜 PP와 KF 사이의이질성을감소시켜나타나는현상으로해석할수있다. KF와같은천연섬유를이용하는복합체의사출가공시문제중하나가천연섬유의분해온도가낮아일반적인 PP 가공온도에서분해가발생하여냄새문제를발생시키기도한다. 실란커플링제를적용한 PP/KF 펠트복합체의분해거동을살펴보기위해열중량분석기 (thermogravimetric analyzer, TGA) 실험을진행하였다. Figure 5의 TGA 결과를보면분해온도는 GPS를제외하고실란커플링제가처리된경우 2-6 의상승을보인다. 이는실랑커플링제로인하여 PP와 KF 사이의계면접착특성이증가하여분해온도가상승한것으로예측되며, 실란커플링제적용시계면접착특성이개선됨을 SEM을통해확인하였다. Figure 6(a) 는실란커플링제가 1 wt% 일때종류에따른 PP/KF 펠트복합체의기계적물성을나타낸것이다. 실란커플링제가 1 wt% 처리된시편에대해인장강도의경우는큰차이를보이지않지만, 자동차내장재에서중요하게취급하는굴곡강도의경우세종류의처리제모두가증가하는것을확인할수있고, 특히 APS의경우상승폭이가장크게나타남을확인할수있었다. 이는 APS의용해도상수 (Table 1 참조, 8.56) 가다른두상용화제보다 KF의주성분인셀룰로오스 (9.60) 와보다가까운값을가져친화력이상대적으로크기때문으로유추할수있다. 충격강도의경우 MPRS는미처리복합체와동등하거나약간열세인결과를보이는반면, 다른두종류의커플링제 (a) (b) Figure 6. Mechanical properties of PP/KF felt composites with three different silane coupling agents (a) and APS content (b). 가적용된경우증가하는경향을보이며, 특히 APS가적용된복합체에서상승폭이크게나타나고있다. PP/KF 펠트복합체의기계적물성을고려할때 APS가처리된경우가장우수한물성을나타내어 APS 함량을 1-3 wt% 로변량하여기계적물성을측정하여 Figure 6(b) 에나타내었다. 인장강도에서는실란커플링제의농도가 1 wt% 일때는미처리펠트복합체와큰차이를보이지않는데, APS의농도가증가할수록인장강도와굴곡강도는증가하는결과를보이는반면, 충격특성의경우는감소하는경향을나타내고있다. 인장강도와굴곡강도의경우시편의파괴메커니즘에서 PP와 KF의상용성이주요한인자로작용하는반면, 충격특성의경우는에너지흡수측면이강하여어 공업화학, 제 29 권제 1 호, 2018
폴리프로필렌/케나프 섬유 펠트 복합체 물성에 대한 실란커플링제의 영향 (a) 41 Figure 8. SEM images for fractured surface of PP/KF felt composites. Figure 7(b)에서 APS의 함량이 증가할수록 PP/KF 펠트 복합체에서는 인장강도가 증가하였지만, PP/KF/PU 펠트 복합체의 경우 오히려 인 장강도가 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 APS 함량이 증가하게 되 면 PP와 KF의 상용성은 증가하는 반면 PP/KF에 대한 PU의 바인더로 서의 역할이 감소되기 때문으로 유추할 수 있다. Figure 8은 기계적 물성을 측정한 PP/KF 펠트 복합체의 파단면을 SEM으로 관찰한 사진이다. PP/KF의 경우 PP와 KF 사이가 떨어져 있 (b) Figure 7. Mechanical properties of PP/KF/PU felt composites with three different silane coupling agents (a) and APS content (b). 는 모습을 관찰할 수 있고, 이는 소수성인 PP와 친수성인 KF 사이의 상용성이 좋지 못하기 때문이며, KF를 실란 커플링제 처리를 한 경우 KF 표면에 PP가 덮여있는 모습을 볼 수 있는데, 이 결과는 KF 표면에 결합한 실란 커플링제의 나머지 부분이 PP와의 상용성을 증가시킨 결 과로 해석할 수 있다. 4. 결 론 느 수준까지는 PP와 KF의 상용성이 유리하게 작용하지만 2 wt% 이 상 첨가되면 상대적으로 경질 특성을 나타내는 실란계열의 물질이 상 실란 커플링제를 PP/KF 펠트에 처리한 결과 KF의 FT-IR과 XPS 결 과에서 Si-O-Si, Si-O-C 결합이 생성된 것을 확인하였고, EDS의 실리 대적으로 많은 양이 첨가되어 충격특성이 감소하는 것으로 유추할 수 있다. 따라서 실란 커플링제의 함량 선정 시 개선하고자 하는 기계적 물성의 목적에 따라 심사숙고할 필요가 있는 것으로 판단된다. PP/KF 펠트 복합체의 경우 친환경적이며 경량화가 가능하다는 장 점으로 자동차 내장부품으로의 적용확대가 진행되고 있지만, 유리섬 유 또는 탄소섬유 복합체 대비 물성이 약해 도어트림과 같은 대형 사 출물에 적용하기 어려운 문제를 가지고 있다. 이와 같은 문제를 해결 하기 위한 한 방안으로 폴리우레탄(PU)을 바인더로 사용하는 방법이 제안되었다. 하지만 PU를 바인더로 사용하게 되면 후방 사출로 처리 되는 PP 재질의 브라켓 등이 PU 표면과 접착이 불량하여 제품의 수명 이 단축되는 등의 문제가 발생하고 있다. 본 연구에서는 PP/KF 펠트 의 한쪽면만 PU로 처리하고 반으로 접어 나머지 한 부분에 PP 브라켓 이 쉽게 접착될 수 있도록 하는 방법을 고안하고 있으며, 이를 위해 PP/KF/PU 펠트 복합체에서 PP와 KF의 상용성 향상이 요구된다. 이런 목적 하에 실란 상용화제 처리가 PP/KF/PU 펠트 복합체의 물성 및 상 용성에 미치는 영향에 대한 고찰이 필요하다. Figure 7(a)은 실란 커플링제 처리 전후 PP/KF/PU 펠트 복합체의 기계적 물성을 나타낸 것이다. 굴곡강도와 충격특성의 경우는 PP/KF 콘, 질소, 황 등의 원소로부터 추가적으로 화학결합을 확인하였다. DSC를 이용한 열적 특성 측정결과, 실란 상용화제가 미처리된 PP/KF 펠트 복합체의 경우 PP 대비 용융엔탈피와 결정화엔탈피가 큰 폭으로 감소하는 반면 상용화제가 처리된 PP/KF 펠트 복합체는 감소폭이 줄 어들었는데, 이는 PP와 KF의 상용성의 증대로 인한 결과로 예측할 수 있다. 또한 TGA의 분해거동에서도 미처리 PP/KF 펠트 복합체보다 높 은 열안정성을 보였다. PP/KF와 PP/KF/PU 펠트 복합체의 기계적 물 성을 고려할 때 세 종류의 실란 커플링제 중 APS의 개선정도가 상대 적으로 우수하였고, APS를 1-2 wt% 처방하는 것이 최적의 기계적 특 성을 나타내었다. SEM 측정결과 실란 커플링제를 처리한 경우 KF 표 면에 PP가 덮여있는 결과를 확인하였다. 감 사 본 연구는 산업통상자원부와 한국산업기술진흥원이 지원하는 경제 협력권산업 육성사업(No. R003917)과 2017년도 산업통상자원부의 재 원으로 한국에너지기술평가원(KETEP)의 지원을 받아 수행한 연구과 제입니다(No.20154030200940). 펠트 복합체와 유사한 결과를 보인 반면, 인장강도의 경우는 1 wt% 기준으로 실란 커플링제가 적용된 경우 증가하는 경향을 보이며, 특 히 APS가 적용된 복합체에서 상승 폭이 크게 나타나고 있다. 또한 Appl. Chem. Eng., Vol. 29, No. 1, 2018
42 구선교 김유신 김동원 김기성 김연철 References 1. B. S. Han, Light weight technologies of automotive parts for green car, Auto J., 33, 57-60 (2011). 2. B. M. An, Sintering and heat treatment characteristics of Al-Cu-Mg powder metallurgy alloy for lightweight automotive parts, J. Korean Soc. Manuf. Technol. Eng., 23, 153-156 (2014). 3. K. J. Cha and H. B. Lee, Flow analysis of super engineering plastic plunger in automobile ABS, Proceedings of Korean Society of Manufacturing Process Engineers, October 7-8, Sacheon, Korea (2015). 4. K. D. Lee and W. K. Lee, A development trend of bio-plastics in automotive, Auto J., 31, 44-51 (2009). 5. D. H. Cho, S. G. Lee, W. H. Park, and S. O. Han, Eco-friendly biocomposite materials using biofibers, Polym. Sci. Technol., 13, 460-476 (2002). 6. H. D. Rozman, S. H. Shannon-Ong, A. B. Azizah, and G. S. Tay, Preliminary study of non-woven composite: Effect of needle punching and kenaf fiber loadings on non-woven thermoplastic composites prepared from kenaf and polypropylene fiber, J. Polym. Environ., 21, 1032-1039 (2013). 7. D. H. Cho and H. J. Kim, Naturally cyclable biocomposites, Elast. Compos., 44, 13-21 (2009). 8. S. J. Kim, C. S. Yoo, G. H. Kim, and C. S. Ha, Polypropylene-natural composites; Rheological properties during mixing and thermal properties, J. Adhes. Interface, 9, 24-29 (2008). 9. J. S. Oh, S. H. Lee, S. H. Bumm, and K. J. Kim, Nano-kenaf cellulose effects on improved mechanical properties of polypropylene composite, Polymer(Korea), 37, 613-617 (2013). 10. Y. Chen, O. Chiparus, L. Sun, I. Negulescu, D. V. Parikh, and T. A. Calamari, Natural fibers for automotive nonwoven composites, J. Ind. Text., 35, 47-62 (2005). 11. B. H. Lee, H. J. Kim, and W. R. Yu, Fabrication of Long and Discontinuous Natural Fiber Reinforced Polypropylene Biocomposites and Their Mechanical Properties, Fiber. Polym., 10, 83-90 (2009). 12. K. Y. Kim, S. J. Doh, J. N. Im, W. Y. Jeong, H. J. An, and D. Y. Lim, Effects of binder fibers and bonding processes on PET hollow fiber nonwovens for automotive cushion materials, Fiber. Polym., 14, 637-646 (2013). 13. H. N. Dhakal, Z. Y. Zhang, M. O. W. Richardson, and O. A. Z. Errajjhi, The low velocity impact response of non-woven hemp fibre reinforced unsaturated polyester composite, Compos. Struct., 81, 559-567 (2007). 14. S. J. Kim, C. S. Yoo, and C. S. Ha, Rheological properties during mixing and thermal properties of polypropylene/natural fiber composites: Ⅱ. Effects of a compatibilizer, J. Adhes. Interface, 10, 23-29 (2009). 15. J. M. Park, S. T. Quang, B. S. Hwang, and K. L. DeVries, Interfacial evaluation of modified Jute and Hemp fibers/polypropylene (PP)-maleic anhydride polypropylene copolymers (PP-MAPP) composites using micromechanical technique and nondestructive acoustic emission, Compos. Sci. Technol., 66, 2686-2699 (2006). 16. N. Sgriccia, M. C. Hawley, and M. Misra, Characterization of natural fiber surfaces and natural fiber composites, Composites A, 39, 1632-1637 (2008). 17. X. Li, L. G. Tabil, and S. Panigrahi, Chemical treatments of natural fiber for use in natural fiber-reinforced composites; A review, J. Polym. Environ., 15, 25-33 (2007). 18. D. M. Panaitescu, C. A. Nicolae, Z. Vuluga, C. Vitelaru, C. G. Sanporean, C. Zaharia, D. Florea, and G. Vasilievici, Influence of hemp fibers with modified surface on polypropylene composites, J. Ind. Eng. Chem., 37, 137-146 (2016). 19. Y. Xie, C. A. S. Hill, Z. Xiao, H. Militz, and C. Mai, Silane coulping agents used for natural fiber/polymer composites: A review, Composites A, 41, 806-819 (2010). 20. G. S. Ahmed, M. Gilbert, S. Mainprize, and M. Rogerson, FTIR analysis of silane grafted high density polyethylene, Plast. Rubber Compos., 38, 13-20 (2009). 21. H. Li, R. Wang, H. Hu, and W. Liu, Surface modification of self-healing poly(urea-formaldehyde) microcapsules using silane-coupling agent, Appl. Surf. Sci., 255, 1894-1900 (2008). 22. J. W. Lee, J. H. Kim, S. H. Ji, K. S. Kim, and Y. C. Kim, Effect of thermally expandable microcapsule on the foaming behavior of HDPE/kenaf composite, Polymer(Korea), 39, 572-578 (2015). 공업화학, 제 29 권제 1 호, 2018