Research has been conducted to address the limitations of thermosetting resins, particularly their non-recyclability, and to improve their mechanical properties by reinforcing thermoplastic resins with nanomaterials. In this study, polyamide-nylon 6 (PA6), a thermoplastic resin, was reinforced with short carbon nanotubes (S-CNT) with low aspect ratios and a fused mixture of carbon nanotubes and graphene (Fused-Carbon Nano materials, FCN). Additionally, the effect of silane surface treatment of the nanomaterials on mechanical properties was investigated. The tensile properties were evaluated based on different filler loadings (0.05 wt%, 0.1 wt%, and 0.2 wt%). The tensile test results indicated that both S-CNT and FCN exhibited the best performance at 0.1 wt% loading, with approximately a 50–60% improvement in tensile strength for surface-treated samples. This improvement is attributed to enhanced dispersion and interfacial bonding between the matrix and the nanomaterials, as confirmed by functional group analysis using FT-IR and fracture surface analysis using field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM). In conclusion, FCN was found to be more suitable than S-CNT as a reinforcement for polyamide-nylon 6 resin, and the study identified the optimal filler content and the effects of surface treatment on mechanical properties.

열경화성 수지의 재활용이 불가능한 단점을 대체하고 기계적 특성을 보완하기 위해 열가소성 수지를 기반으로 나노 소재를 보강재로 활용하는 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 열가소성 수지인 폴리아미드나일론6(Polyamide-Nylon 6)를 기반으로 종횡비가 낮은 짧은 길이의 탄소나노튜브(Short-CNT, S-CNT)와 탄소나노튜브(Carbonnanotubes)와 그래핀(Graphenes)을 혼합한 융합형 탄소 나노 소재(Fused-Carbon Nano materials, FCN)를 보강재로 활용하여 연구를 수행하였다. 또한, 보강재로 활용된 나노 소재는 실란 표면처리를 통해 기계적 특성에 어떠한 영향을 미치는지 확인하였고, 나노 소재의 함유량(0.05 wt%, 0.1 wt%, 0.2 wt%)에 따른 인장 특성을 평가하였다. 인장시험 결과 S-CNT와 FCN 모두 0.1 wt% 함유량 일 때 가장 좋은 특성을 보였고, 표면처리 된 경우 약 50~60% 인장강도가 향상되는 것을 확인하였다. 이는 표면처리에 따른 분산성과 매트릭스와의 계면 결합력이 향상된 것으로 판단되며, 이를 확인하기 위해 FT-IR 분석으로 기능기를 확인하고, FE-SEM을 통해 파단면을 분석하였다. 결과적으로 S-CNT 보다 FCN이 폴리아미드나일론6 수지의 보강재로서 적합하며 최적의 함유량과 표면처리 유무에 따른 기계적 특성에 미치는 영향을 확인하였다.

Keywords: 나노소재(Nanomaterials), 탄소나노튜브(CNT), 융합형 탄소나노소재(FCN), 폴리아미드나일론6(Polyamide-Nylon 6), 인장강도(Tensile Strength)