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한국고무학회> Elastomers and composites> 특집 : 탄소섬유의 사이징처리가 탄소섬유/나일론6 복합재료의 기계적 계면 특성에 미치는 영향

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특집 : 탄소섬유의 사이징처리가 탄소섬유/나일론6 복합재료의 기계적 계면 특성에 미치는 영향

Feature Articles : Effects of Sizing Treatment of Carbon Fibers on Mechanical Interfacial Properties of Nylon 6 Matrix Composites

최웅기 ( Woong Ki Choi ) , 김병주 ( Byung Joo Kim ) , 민병각 ( Byung Gak Min ) , 배경민 ( Kyong Min Bae ) , 박수진 ( Soo Jin Park )
  • : 한국고무학회
  • : Elastomers and composites 45권1호
  • : 연속간행물
  • : 2010년 03월
  • : 2-6(5pages)

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탄소섬유/나일론 수지 복합재료의 계면결합력의 향상을 위해 폴리아크릴로니트릴(PAN)계 탄소섬유의 표면에 실란계, 설파이드계, 이미드계 계면결합제를 이용해서 사이징 처리를 수행하였으며, 사이징 처리된 탄소섬유의 젖음성과 표면자유에너지는 접촉각을 통해 확인하였다. 사이징 처리되어 제조된 복합재료의 기계적 계면물성은 임계응력세기인자를 통하여 확인하였으며, 파단실험 후 파단면은 주사전자현미경을 통해 관찰하였다. 실험결과 실란계로 사이징처리된 탄소섬유가 다른 사이징 처리에 비해 표면자유에너지가 큰 것을 접촉각 측정을 통해 관찰하였다. 한편 사이징처리된 탄소섬유 강화 나일론 복합재의 경우 미처리 탄소섬유를 이용한 복합재에 비해 높은 기계적 계면강도를 보였다. 이러한 결과는 섬유의 표면자유에너지가 탄소섬유와 나일론6 기지 사이의 계면결합력의 증대를 유도하여 복합재료의 기계적 계면강도가 증가된 것으로 판단된다.
The sizing treatments of PAN-based carbon fiber surfaces were carried out in order to improve the interfacial adhesion in the carbon fibers/nylon6 composite system. The parameter to characterize the wetting performance and surface free energy of the sized fibers were determined by a contact angle method. The mechanical interfacial properties of the composites were investigated using critical stress intensity factor (KIC). The cross-section morphologies of sized CFs/nylon6 composites were observed by SEM. As the experimental results, it was observed that silane-based sizing treated carbon fibers showed higher surface free energies than other sizing treatments. In particular, the KIC of the sizing-treated carbon fibers reinforced composites showed higher values than those of untreated carbon fibers-reinforced composites. This result indicated that the increase in the surface free energy of the fibers leads to the improvement of the mechanical interfacial properties of carbon fibers/nylon6 composites.

UCI(KEPA)

I410-ECN-0102-2012-580-001061416

간행물정보

  • : 공학분야  > 화학공학
  • : KCI등재
  • :
  • : 계간
  • : 2092-9676
  • : 2288-7725
  • : 학술지
  • : 연속간행물
  • : 1966-2021
  • : 1652


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1Editorial : Interfacial Phenomena of a Solid Surface

저자 : 박수진 ( Soo Jin Park )

발행기관 : 한국고무학회 간행물 : Elastomers and composites 45권 1호 발행 연도 : 2010 페이지 : pp. 1-1 (1 pages)

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2특집 : 탄소섬유의 사이징처리가 탄소섬유/나일론6 복합재료의 기계적 계면 특성에 미치는 영향

저자 : 최웅기 ( Woong Ki Choi ) , 김병주 ( Byung Joo Kim ) , 민병각 ( Byung Gak Min ) , 배경민 ( Kyong Min Bae ) , 박수진 ( Soo Jin Park )

발행기관 : 한국고무학회 간행물 : Elastomers and composites 45권 1호 발행 연도 : 2010 페이지 : pp. 2-6 (5 pages)

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탄소섬유/나일론 수지 복합재료의 계면결합력의 향상을 위해 폴리아크릴로니트릴(PAN)계 탄소섬유의 표면에 실란계, 설파이드계, 이미드계 계면결합제를 이용해서 사이징 처리를 수행하였으며, 사이징 처리된 탄소섬유의 젖음성과 표면자유에너지는 접촉각을 통해 확인하였다. 사이징 처리되어 제조된 복합재료의 기계적 계면물성은 임계응력세기인자를 통하여 확인하였으며, 파단실험 후 파단면은 주사전자현미경을 통해 관찰하였다. 실험결과 실란계로 사이징처리된 탄소섬유가 다른 사이징 처리에 비해 표면자유에너지가 큰 것을 접촉각 측정을 통해 관찰하였다. 한편 사이징처리된 탄소섬유 강화 나일론 복합재의 경우 미처리 탄소섬유를 이용한 복합재에 비해 높은 기계적 계면강도를 보였다. 이러한 결과는 섬유의 표면자유에너지가 탄소섬유와 나일론6 기지 사이의 계면결합력의 증대를 유도하여 복합재료의 기계적 계면강도가 증가된 것으로 판단된다.

3특집 : Polyethyleneimine 흡착에 의한 아세틸렌 블랙/실리카 복합체 입자 제조

저자 : 이정우 ( Jeong Woo Lee ) , 박정환 ( Jung Hwan Park ) , 심상은 ( Sang Eun Shim )

발행기관 : 한국고무학회 간행물 : Elastomers and composites 45권 1호 발행 연도 : 2010 페이지 : pp. 7-11 (5 pages)

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본 논문에서는 polyethyleneimine (PEI)를 커플링제로 사용하여 간단한 공정을 통하여 아세틸렌 블랙/실리카복합체 입자를 제조하였다. 복합체 입자는 PEI를 아세틸렌 블랙 표면에 흡착시키고 졸-겔 합성공정을 통하여 실리카를 아세틸렌 블랙 위에서 합성하는 두단계 공정을 통하여 제조되었다. 복합체 입자의 모폴로지 분석 결과 실리카가아세틸렌 블랙위에 존재하는 core-shell 구조를 확인하였으며, 표면에 상당한 미세기공이 존재함을 알 수 있었다.

4특집 : 에폭시 몰딩 컴파운드를 위한 에폭시 나노복합재료의 소수성 실리카의 영향

저자 : 김기석 ( Ki Seok Kim ) , 오상엽 ( Sang Yeob Oh ) , 김은성 ( Eun Sung Kim ) , 신헌충 ( Hun Choong Shin ) , 박수진 ( Soo Jin Park )

발행기관 : 한국고무학회 간행물 : Elastomers and composites 45권 1호 발행 연도 : 2010 페이지 : pp. 12-16 (5 pages)

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본 연구에서는 에폭시 나노복합재료의 수분 흡수, 열적 안정성 및 기계적 특성에 대한 소수성 실리카의 효과에 대해 고찰하였고, 에폭시 수지의 필러로는 디메틸디크로로실란에 의해 소수성으로 처리된 실리카를 사용하였다. 실험결과, 실리카는 실란 커플링제의 첨가후 용융혼합법에 의하여 에폭시 수지내에서 균일하게 분산되었으며, 나노복합체의 수분 흡수율은 소수성으로 처리된 실리카의 함량 증가와 함께 감소하는 것을 확인하였다. 열분해 온도, 유리전이온도, 그리고 열팽창 계수를 통한 나노복합재료의 열안정성은 실리카의 첨가와 함께 향상되는 것을 확인하였다. 또한, 인장강도 및 탄성율을 통한 나노복합재료의 기계적 특성은 실리카 함량 증가와 함께 증가하였고, 이는 에폭시 수지내에 고르게 분산된 실리카와 에폭시 수지 간의 강한 물리적 상호작용에 기인하는 것으로 판단된다.

5특집 : Solution Mixing법에 의한 PS/MWCNT 복합재료의 열 및 전기전도 특성: MWCNT 표면 개질의 영향

저자 : 박은주 ( Eun Ju Park ) , 이정우 ( Jeong Woo Lee ) , 정동수 ( Dong Soo Jung ) , 심상은 ( Sang Eun Shim )

발행기관 : 한국고무학회 간행물 : Elastomers and composites 45권 1호 발행 연도 : 2010 페이지 : pp. 17-24 (8 pages)

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본 논문에서는 MWCNT/PS 복합재료 제조 시, MWCNT의 표면 개질에 의한 분산도에 따른 열 및 전기전도도에 관하여 연구하였다. 다양한 종류의 MWCNT를 PS/THF 용액에서 분산시킨 후 침전을 통하여 복합재료를 제조하였다. 사용된 MWCNT는 pristine MWCNT의 상이동 촉매 존재 하에서 상온에서 KMnO4를 이용하여 하이드록실기로 개질된 MWCNT, BYK-9077 분산제를 이용한 MWCNT를 사용하였다. 분석 결과 MWCNT의 PS/THF 용액 내에서의 분산 안정성은 최종 제조되어진 복합재료의 열 및 전기전도도 특성 향상에 중요하게 기여하였다. PS/3 wt% pristine MWCNT에 비하여, 특히 분산제 BYK-9077을 사용한 경우에는 열전도도가 9.7% 및 전기전도도가 30~50%향상되는 결과를 얻었다.

6여러 가지 탄소 전구체와 TNB를 이용하여 탄소-TiO2 복합체를 제조 및 그들의 광촉매 특성

저자 : 진명량 ( Ming Liang Chen ) , 장봉군 ( Feng Jun Zhang ) , 장간 ( Kan Zhang ) , 맹칙달 ( Ze Da Meng ) , 오원춘 ( Won Chun Oh )

발행기관 : 한국고무학회 간행물 : Elastomers and composites 45권 1호 발행 연도 : 2010 페이지 : pp. 25-31 (7 pages)

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우리는 탄소 전구체로 활성탄 (AC), 활성탄 섬유 (ACF)와 탄소나노튜브 (MWCNT)와 티타늄 전구체로써 TNB를 사용하여 탄소-TiO2 복합체를 제조하였으며, 이들의 특성을SEM, TEM, BET, XRD와 EDX를 이용하여 분석하였다. 그리고 이들의 광촉매 활성은 UV 램프 조사에서 일정한 농도의 MB 용액을 이용하여 측정하였다. UV조사한 후에 MB의 농도는 UV-vis 분광광도기를 이용하여 측정하였다.

7Polytetrafluoroethylene 복합재료를 이용한 오일씰 응용에 관한 연구

저자 : 이종철 ( Jong Cheol Lee ) , 이영석 ( Young Seok Lee ) , 하기룡 ( Ki Ryong Ha )

발행기관 : 한국고무학회 간행물 : Elastomers and composites 45권 1호 발행 연도 : 2010 페이지 : pp. 32-39 (8 pages)

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본 연구에서는 PTFE 100%, PTFE 90%+카본블랙 10%, PTFE 85%+유리섬유 15%, PTFE 80%+유리섬유 15%+이황화몰리브덴(MoS2) 5%, PTFE 75%+유리섬유 25%, PTFE 75%+카본블랙 18%+흑연 7% 복합물들의 기계적 물성을 연구하고 DSC 및 TGA를 이용하여 복합물의 융해열(△Hf)과 열적 안정성에 관한 실험을 수행하였다. 또한 내구시험법을 이용하여 PTFE 오일씰의 립부 마모형상 및 마모량을 측정하였다. SEM을 이용하여 마모표면을 관찰하였다. PTFE에 유리섬유와 이황화몰리브덴을 첨가하여 실험결과에 따르면, 인장강도 및 신율은 저하되지만 경도, 내마모성 및 내구성 보강의 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있었다. PTFE 복합재질 6가지중 PTFE 80%+유리섬유 15%+이황화몰리브덴 5%의 복합물이 PTFE 오일씰 제작에 가장 알맞은 재질임을 확인하였다.

8전기방사 폴리이미드 나노섬유매트의 섬유배향이 이온전도도에 미치는 영향

저자 : 허양일 ( Yang Il Huh ) , 김영희 ( Young Hee Kim ) , 안주현 ( Jou Hyeon Ahn ) , 이홍기 ( Hong Ki Lee ) , 나창운 ( Chang Woon Nah )

발행기관 : 한국고무학회 간행물 : Elastomers and composites 45권 1호 발행 연도 : 2010 페이지 : pp. 40-43 (4 pages)

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본 연구에서는 전기방사 장치의 드럼형태 컬렉터의 회전속도를 조절함으로써 제조된 섬유가 랜덤 또는 배향성(1축, 2축)을 갖는 폴리이미드(PI) 나노섬유 매트를 제조하였다. 제조된 PI 매트의 구조를 전자현미경(SEM)을 통해 관찰한 결과 전술한 배향성을 확인할 수 있었다. 1 M 리튬트리풀루오로-메탄-설포네이트와 테트라-에틸렌 글리콜디메틸 에테르의 혼합용액에 PI 매트를 침지시킨 후 이온전도기로 이온전도도를 측정하였다. 2축배향 매트가 가장 높은 이온전도도를 나타내었다. 1축 배향의 경우 이온의 이동방향과 수직방향이 평행방향보다 이온전도도가 낮게 나타났고, 아울러 일정한 주기성을 나타내었다. 주기성은 섬유간 거리와 이온 속도를 이용하여 설명할 수 있었다.

9BR고무/결정성고무 블렌드의 물성에 미치는 온도 및 오존농도 등의 환경인자의 영향

저자 : 박찬영 ( Chan Young Park ) , 이원기 ( Won Kee Lee ) , 민성기 ( Seong Kee Min )

발행기관 : 한국고무학회 간행물 : Elastomers and composites 45권 1호 발행 연도 : 2010 페이지 : pp. 44-50 (7 pages)

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기계적 혼련법으로 butadiene rubber(BR)과 대표적인 결정성고무인 chloroprene rubber(CR) 블렌드 혼련물을 제조하여, 이들의 가교 거동, 기계적 성질, 내오존성 및 동적 기계적 성질 등을 검토하였다. 내오존시험에 있어서 50 wt% CR 고무의 첨가에 의하여 크게 개선됨을 확인할 수 있었다. Rheovibron에 의한 동적·기계적 특성 측정의 결과로부터 BR/CR 블렌드는 두 개의 전이를 보였으며 tanδ 피이크의 위치는 CR 고무의 함량이 증가함에 따라 고온 쪽으로 이동함을 확인할 수 있었다. 한편 CR 고무량이 증가할수록 최적 가황시간이 증가하는 경향을 보였다.

10산 가수분해를 이용하여 microcrystalline cellulose로부터 추출 된 cellulose nano-whisker의 특성분석

저자 : 정해득 ( Hae Deuk Jeong ) , 윤창록 ( Chang Rok Yoon ) , 이종혁 ( Jong Hyeok Lee ) , 방대석 ( Dae Suk Bang )

발행기관 : 한국고무학회 간행물 : Elastomers and composites 45권 1호 발행 연도 : 2010 페이지 : pp. 51-57 (7 pages)

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본 연구에서는 친환경적인 특징을 가지면서도 우수한 기계적 특성을 가지고 있어 고분자 복합재료의 보강제로 주목 받고 있는 Cellulose nanowhisker (CNW) 를 염산 혹은 황산을 사용한 산가수분해 방법을 이용하여 Microcrystalline cellulose (MCC)로 부터 추출하였다. 염산 혹은 황산을 사용하여 추출된 CNW는 직경이 20 에서 30nm 정도였고, 길이가 200 에서 300 nm로써, 형상학적 측면에서 유사한 특성을 가지는 것을 확인하였다. 또한 전해질 용액의 전기전도도를 이용한 적정 (conductometric titration) 결과 황산을 이용하여 제조되어진 CNW의 경우, 셀룰로오스 표면의 sulfate group 에 의해 나타나는 표면전하 값이 각각 140, 197.78 mmol/kg으로 나타났으며, 염산을 이용하여 제조되어진 CNW 의 경우 셀룰로오스 표면에 약한 전하 값을 가져 표면전하 값을 구할 수 없었다. 황산을 이용하여 추출된 CNW의 열중량 분석 결과 염산을 이용하여 추출된 CNW와 비교하여 열분해 온도가 급격히 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, Broido`s method를 이용하여 정의 되어진 열분해 거동에 대한 활성화 에너지역시 상대적으로 낮음을 확인할 수 있었다.

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