(A+레포트)[화공생물공학단위조작실험1] 3.고분자 인장시험(결과)

본 실험은 만능 재료 시험기(Universal Testing Machine, UTM)을 사용해 인장시험을 통해 응력-변형율 곡선(strain-stress curve)을 구함으로써 UTM의 원리 및 사용법을 익히고 고분자 고체재료의 기계적인 거동을 파악하는 실험이다.
만능 재료 시험기(UTM)는 고분자 고체 재료의 기계적 성질을 시험할 수 있는 대표적인 시험기로, 시편을 UTM에 고정시키고 힘을 측정할 수 있는 로드셀(load)이 장착된 크로스헤드가 위-아래로 움직이며 그때의 힘을 측정한다. 시편을 고정하는 방식 및 시편의 형태에 따라 전단, 굴곡, 비틀림 시험 등을 할 수 있다.
본 실험에서는 폴리프로필렌(poly propylene, PP)과 폴리바이닐 클로라이드(poly vinyl chloride, PVC)을 시편으로 지정해 시편의 width, thick를 자로 측정하여 Area 탭에 입력하고 시편을 UTM에 고정시킨 후 크로스헤드가 움직이는 방향을 위로 하여 인장시험을 진행했다. 시료가 파단되는 순간 PP의 경우 파단점의 (x, y)를, PVC의 경우 (4, y)를 항복점으로 하여 기록하여 항복응력, 항복 신장률, 인장 탄성률, 파단 각도, 파단 신장률, 인장 강도 등을 분석해 고분자 고체재료의 물성을 파악하였다.
위 그림5는 시편의 종류에 따른 응력-변형 곡선으로 곡선1의 개형을 보일수록 가장 취성인 고분자이고 곡선 4의 개형을 보일수록 연성이 강한 고분자이다. 그림과 같이 비례 한계점을 넘어선 하중을 가하면 영구적인 변형이 일어나게 되고, 변형이 계속되면 파단점에 이르게 된다. 곡선1과 같은 취성고분자는 항복점, necking, cold drawing이 모두 나타나지 않으며 곡선 3과 같은 연성고분자는 이들이 모두 나타난다.
본 실험에서 얻은 데이터왿� 그림2를 비교하였을 때 PP는 곡선3의 개형과, PVC는 곡선4의 개형과 유사한 그래프 개형을 보였다. 실험 결과로 보아 PP보다 PVC가 더 연질임을 알 수 있었다.