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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

한송희 (전북대학교, 전북대학교 일반대학원)

지도교수
김성수
발행연도
2015
저작권
전북대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수7

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

초록· 키워드

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탄소섬유 복합재료는 높은 비강도와 강성 때문에 고기능성 재료로써 자동차, 스포츠, 항공 산업 등의 많은 분야에 적용되고 있다. 최근에는 열가소성 수지의 짧은 성형 시간과 재활용이 가능하다는 장점이 부각되면서 탄소섬유 강화 열가소성 수지 복합재료가 큰 관심을 끌고 있다. 특히 열가소성 고분자 중 폴리프로필렌 (Polypropylene, PP)은 낮은 밀도 및 높은 굽힘 강도뿐만 아니라 저렴한 가격을 가지고 있어 복합재료의 모재 (Matrix)로써 많은 분야에 적용되고 있다. 그러나 PP는 무극성 고분자로 비활성 표면을 가진 탄소섬유와 낮은 계면 결합력을 가지고 있으며 열경화성 수지와 비교하여 매우 높은 점도를 지니기 때문에 탄소섬유 번들 사이로 함침이 어렵다는 단점이 있다. 또한 탄소섬유와 열가소성 수지와의 낮은 물리적 계면 결합력이 복합재료 내부에서의 하중 전달에 부정적 영향을 미치게 된다. 따라서 복합재료의 기계적 물성을 향상시키기 위해서 섬유 표면 처리 등을 통해 함침 정도 및 계면 결합력을 향상시킬 필요가 있다. 열가소성 수지와의 계면 결합성 향상을 위한 탄소섬유의 표면처리 방법에는 산화처리, 플라즈마 (plasma)처리, 휘스키화 (whiskeri-zation) 처리, 커플링제 (coupling agent) 처리 등과 같이 탄소섬유의 표면에너지를 증가시켜 주거나 수지와의 호환성을 높여주는 방법이 있다. 다른 방법으로는 수지와의 호환성 향상 및 함침성을 향상 시켜주는 사이징 처리 등을 들 수 있다. 본 연구에서는 탄소섬유와 열가소성 수지 사이의 계면 접착 강도 및 함침성 향상을 위하여 탄소섬유에 플라즈마와 커플링제, PP-sol 사이징을 각각 처리하였다. 그리고 표면처리에 따른 계면전단강도 값을 측정하여 비교하였다. 그 결과 각각의 표면처리법은 탄소섬유와 PP 수지의 호환성 및 함침성을 개선시켜 탄소섬유/PP 복합재료의 기계적 물성을 향상시킴을 확인하였다.

목차

1. Introduction 1
2. Coupling agents with plasma treatment 2
2. 1. Introduction 2
2. 2. Experiments 6
2. 2. 1. Surface treatments 6
2. 2. 1. 1. Silane CA treatment 6
2. 2. 1. 2. Plasma treatment 6
2. 2. 1. 3. Silane CA treatment after plasma treatment 7
2. 2. 2. CF/PP composite fabrication 7
2. 2. 3. Tensile tests with single filaments 8
2. 2. 4. Short beam shear test on the composites 8
2. 3. Results and Discussion 14
2. 4. Summary 30
3. Polypropylene-sol sizing 31
3. 1. Introduction 31
3. 2. Experiments 33
3. 2. 1. Fabrication of the PP sizing agent 33
3. 2. 2. Sized fiber preparation 35
3. 2. 3. CFRPP composite fabrication 36
3. 3. Results and Discussion 41
3. 3. 1. Characteristics of the PP sizing agent 41
3. 3. 2. Influence of de-sizing process on the carbon fibers 42
3. 3. 3. Interaction between the carbon fibers and the PP sizing agent 43
3. 3. 4. Interlaminar shear behaviors of CFRPP composites 45
3. 4. Summary 61
4. Conclusions 62

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