KR101089060B1 - Fabrication method for high performance carborn fibers-reinforced composites by using the optimized condition of burdening - Google Patents

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Abstract

본 발명은 최적화된 경화조건을 이용한 고강도 탄소섬유 강화 복합재료 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열경화성 고분자 수지 용액의 상온 점도를 제어하고, 프리그레그(pregreg)의 선 열처리 과정을 통해 반경화 상태(b-stage)로 유도하여 최적화된 경화 조건에 따라 고강도 탄소섬유 강화 복합재료를 제조하는 방법 및 상기 방법으로 제조된 고강도 탄소섬유 강화 복합재료에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a high strength carbon fiber reinforced composite material using optimized curing conditions, and more particularly, to control the room temperature viscosity of a thermosetting polymer resin solution, and to a semi-cured state through pre-heating of pregreg It relates to a method for producing a high-strength carbon fiber reinforced composite material according to (b-stage) and optimized curing conditions, and to a high-strength carbon fiber reinforced composite material produced by the above method.

본 발명에 따라 제조된 고강도 탄소섬유 복합재료는 프리프레그의 선 열처리 과정을 통하여 최적의 반경화 상태(b-stage)가 설정되기 때문에 진공 백 몰딩(vacuum bag molding) 방법으로 제조시 열경화성 고분자 수지 용액의 점도 저하 때문에 발생하는 복합재료의 물성저하를 방지할 수 있고, 그 결과 높은 기계적 물성을 가진 고강도 탄소섬유 강화 복합재료의 제조가 가능하다.The high-strength carbon fiber composite material prepared according to the present invention is a thermosetting polymer resin solution when manufactured by a vacuum bag molding method because the optimum semi-cured state (b-stage) is set through the preheat treatment of prepreg. It is possible to prevent the lowering of the physical properties of the composite material caused by the viscosity decrease of the result, it is possible to manufacture a high-strength carbon fiber reinforced composite material having high mechanical properties.

탄소섬유 강화복합재료, 열경화, 반경화 상태, 진공 백 몰딩, 고강도 Carbon fiber reinforced composite, thermoset, semi-hardened, vacuum bag molding, high strength

Description

최적화된 경화조건을 이용한 고강도 탄소섬유 강화 복합재료 제조방법 {FABRICATION METHOD FOR HIGH PERFORMANCE CARBORN FIBERS-REINFORCED COMPOSITES BY USING THE OPTIMIZED CONDITION OF BURDENING}Manufacturing method of high strength carbon fiber reinforced composite material using optimized hardening condition {FABRICATION METHOD FOR HIGH PERFORMANCE CARBORN FIBERS-REINFORCED COMPOSITES BY USING THE OPTIMIZED CONDITION OF BURDENING}

본 발명은 최적화된 경화조건을 이용한 고강도 탄소섬유 강화 복합재료 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열경화성 고분자 수지 용액의 상온 점도를 제어하고, 프리그레그(pregreg)의 선 열처리 과정을 통해 반경화 상태(b-stage)로 유도하여 최적화된 경화 조건에 따라 고강도 탄소섬유 강화 복합재료를 제조하는 방법 및 상기 방법으로 제조된 고강도 탄소섬유 강화 복합재료에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a high strength carbon fiber reinforced composite material using optimized curing conditions, and more particularly, to control the room temperature viscosity of a thermosetting polymer resin solution, and to a semi-cured state through pre-heating of pregreg It relates to a method for producing a high-strength carbon fiber reinforced composite material according to (b-stage) and optimized curing conditions, and to a high-strength carbon fiber reinforced composite material produced by the above method.

탄소섬유 강화 복합재료(carbon fibers-reinforced composites)는 항공·우주산업뿐만 아니라 핵 및 일반 기술과 관련된 고도의 기술 분야, 및 베어링, 기어, 캠, 자동차 동체 등과 같은 운송 분야에서 주로 사용되어 왔으며, 최근에는 그 응용 범위가 전기, 전자, 재료, 토목·건축재료, 자동차, 선박, 군사장비, 스포츠용품 등 다양한 분야로 확대되고 있어 유망한 신소재로서 주목받고 있다.Carbon fibers-reinforced composites have been used primarily in the aerospace and aerospace industries, as well as in the highly technical fields related to nuclear and general technology, as well as in transportation, such as bearings, gears, cams and automotive fuselage. Its application scope has been attracting attention as a promising new material because it has been extended to various fields such as electricity, electronics, materials, civil engineering and building materials, automobiles, ships, military equipment, and sports goods.

이러한 탄소섬유 강화 복합재료는, 제작 시 내부에 잔존하는 공기 방울의 존재가 최종 복합재료의 기계적 물성에 치명적인 영향을 끼치기 때문에, 오토클레이 브(autoclave)나 진공 백 몰딩(vacuum bag molding) 방법 등으로 경화 과정에서의 압력 차이를 이용하여 잔존 내부 기포를 제거한다. The carbon fiber reinforced composite material has an autoclave or vacuum bag molding method because the presence of air bubbles remaining inside during manufacture makes a critical effect on the mechanical properties of the final composite material. The pressure difference in the curing process is used to remove residual internal bubbles.

또한, 열경화성 수지를 매트릭스로 사용할 경우, 일반적으로 경화 온도는 150℃ 이상이며, 그 결과 내부 수지의 점도는 매우 낮아지게 된다. 이렇게 낮아진 수지는 압력 차이에 의해 브리더(breather)를 통해 외부로 빠져나가게 되고, 과량의 수지가 빠져나갈 경우 복합재료의 물성 저하로 이어지게 되므로, 탄소섬유 강화 복합재료를 경화 전에 반경화 상태(b-stage)로 유도하여 고온 경화 시 과도한 수지의 제거 현상을 방지하고 있다.In addition, when the thermosetting resin is used as a matrix, the curing temperature is generally 150 ° C. or higher, and as a result, the viscosity of the internal resin becomes very low. This lowered resin is discharged to the outside through the breather due to the pressure difference, and if the excess resin escapes, it leads to the deterioration of the physical properties of the composite material. to prevent the removal of excessive resin during high temperature curing.

또한, 탄소섬유가 장섬유형 탄소섬유일 경우에는 탄소섬유를 필라멘트 와인딩(filament winding) 기법으로 에폭시 수지와 같은 수지에 함침하여 이를 반경화 시킨 다음 일정한 크기로 절단하여 경화 가공한다. 그러나, 특정 수지는 상온에서 접착성을 나타내지 않는 의소성 유체(pseudo plastic)의 성질을 보이기 때문에 반경화 상태를 확인하기가 매우 어렵다. 이와 같이 반경화 상태로 오인하고 고온 경화를 실시하는 경우, 경화 중 수지의 점도가 급격히 하락하여 내부 수지의 과도한 제거 현상에 의한 물성저하가 발생한다. In addition, when the carbon fiber is a long-fiber type carbon fiber, the carbon fiber is impregnated with a resin such as an epoxy resin by a filament winding method, semi-cured, and then cured by cutting to a certain size. However, it is very difficult to identify the semi-cured state because certain resins exhibit the properties of pseudo plastics that do not exhibit adhesion at room temperature. In the case of misdiagnosing the semi-cured state as described above and performing high temperature curing, the viscosity of the resin decreases rapidly during curing, resulting in a decrease in physical properties due to excessive removal of the internal resin.

따라서, 탄소섬유 복합재료 제조 시 사용하는 고분자 수지 용액의 특성에 따라 최적의 경화 조건의 개발이 요구되고 있다.Therefore, it is required to develop the optimal curing conditions according to the characteristics of the polymer resin solution used in the production of carbon fiber composite materials.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명의 주된 목적은 탄소섬유 강화 복합재료의 제조 방법에 있어서, 열경화성 고분자 수지 용액의 반경화 상태를 유도하여 기계적 강도를 개선시킨 진공 백 몰딩(vacuum bag molding)법을 이용한 탄소섬유 강화 복합재료의 제조방법을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the main object of the present invention is a vacuum bag for improving the mechanical strength by inducing a semi-cured state of the thermosetting polymer resin solution in the method of manufacturing a carbon fiber reinforced composite material The present invention provides a method for producing a carbon fiber reinforced composite material using a vacuum bag molding method.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (1) 고분자 수지, 경화제 및 촉진제를 혼합하여 열경화성 고분자 수지 용액을 제조하는 단계; (2) 탄소섬유를 상기 열경화성 고분자 수지 용액에 함침시켜 프리프레그를 제조하는 단계; (3) 상기 프리프레그를 선 열처리하는 단계; (4) 상기 열처리된 프리프레그를 적층하는 단계; 및 (5) 상기 적층된 프리프레그를 압착하여 진공 하에서 열경화시키는 단계;를 포함하는 진공 백 몰딩법을 이용한 고강도 탄소섬유 강화 복합재료의 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of (1) preparing a thermosetting polymer resin solution by mixing a polymer resin, a curing agent and an accelerator; (2) impregnating carbon fibers in the thermosetting polymer resin solution to prepare a prepreg; (3) preheating the prepreg; (4) stacking the heat treated prepreg; And (5) compressing the laminated prepreg to thermally harden it under vacuum, thereby providing a method of manufacturing a high strength carbon fiber reinforced composite material using a vacuum bag molding method.

본 발명에 있어서, 상기 열경화성 고분자 수지 용액은 고분자 수지 100중량부에 대하여 경화제 50 ~ 150중량부, 촉진제 0.1 ~ 5.0중량부로 혼합하여 상온(30℃) 점도를 400 내지 800 cps로 제어한 것이 특징이며, 상기 선 열처리 과정은 상압의 질소, 헬륨, 아르곤 등의 비활성 분위기에서 50 ~ 130℃의 온도범위로 1분 ~ 60분 정도 실시하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the thermosetting polymer resin solution is mixed with 50 to 150 parts by weight of a curing agent, 0.1 to 5.0 parts by weight of a accelerator relative to 100 parts by weight of the polymer resin, characterized in that the room temperature (30 ℃) viscosity is controlled to 400 to 800 cps , The line heat treatment process is characterized in that it is carried out for 1 minute to 60 minutes in a temperature range of 50 ~ 130 ℃ in an inert atmosphere such as nitrogen, helium, argon at atmospheric pressure.

또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조되고 기계적 강도가 향상된 고강도 탄소섬유 강화 복합재료를 제공한다.The present invention also provides a high strength carbon fiber reinforced composite material produced by the above method and improved in mechanical strength.

본 발명에 따른 탄소섬유 강화 복합재료의 기계적 계면 강도는 30 ~ 70 MPa인 것이 특징이다.The mechanical interface strength of the carbon fiber reinforced composite material according to the present invention is characterized in that the 30 ~ 70 MPa.

본 발명에 따라 제조된 고강도 탄소섬유 복합재료는 프리프레그의 선 열처리 과정을 통하여 최적의 반경화 상태(b-stage)가 설정되기 때문에 진공 백 몰딩(vacuum bag molding) 방법으로 제조시 열경화성 고분자 수지 용액의 점도 저하 때문에 발생하는 복합재료의 물성저하를 방지할 수 있고, 그 결과 높은 기계적 물성을 가진 고강도 탄소섬유 강화 복합재료의 제조가 가능하다.The high-strength carbon fiber composite material prepared according to the present invention is a thermosetting polymer resin solution when manufactured by a vacuum bag molding method because the optimum semi-cured state (b-stage) is set through the preheat treatment of prepreg. It is possible to prevent the lowering of the physical properties of the composite material caused by the viscosity decrease of the result, it is possible to manufacture a high-strength carbon fiber reinforced composite material having high mechanical properties.

또한, 본 발명의 고강도 탄소섬유 복합재료는 종래의 탄소섬유 복합재료와 비교하여 기계적 성질이 매우 우수하므로 산업 전반에 걸쳐 유용하게 이용될 수 있다. In addition, the high-strength carbon fiber composite material of the present invention is very excellent in mechanical properties compared to the conventional carbon fiber composite material can be usefully used throughout the industry.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 진공 백 몰딩(vacuum bag molding)법을 이용한 고강도 탄소섬유 강화 복합재료의 제조 방법을 제공한다. The present invention provides a method for producing a high strength carbon fiber reinforced composite material using vacuum bag molding method.

구체적으로, 본 발명은 (1) 고분자 수지, 경화제 및 촉진제를 혼합하여 열경화성 고분자 수지 용액을 제조하는 단계; (2) 탄소섬유를 상기 열경화성 고분자 수지 용액에 함침시켜 프리프레그(prepreg)를 제조하는 단계; (3) 상기 프리프레그를 선 열처리하는 단계; (4) 상기 열처리된 프리프레그를 적층하는 단계; 및 (5) 상기 적층된 프리프레그를 압착하여 진공 하에서 열경화시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Specifically, the present invention comprises the steps of (1) preparing a thermosetting polymer resin solution by mixing a polymer resin, a curing agent and an accelerator; (2) impregnating carbon fibers in the thermosetting polymer resin solution to prepare a prepreg; (3) preheating the prepreg; (4) stacking the heat treated prepreg; And (5) compressing the stacked prepregs to thermally harden them in vacuo.

본 발명에 있어서, 상기 (1) 단계에서 제조되는 열경화성 고분자 수지 용액 은 고분자 수지 100중량부에 대해, 경화제 50 ~ 150중량부, 촉진제 0.1 ~ 5.0중량부로 혼합하는 것이 바람직하며, 이때 열경화성 고분자 수지 용액의 상온 점도는 30℃에서 400 내지 800 cps이고, 수지 함유율은 최종적으로 제조되는 탄소섬유 강화 복합재료에 대해 50±2%인 것이 바람직하다.In the present invention, the thermosetting polymer resin solution prepared in the step (1) is preferably mixed with 50 to 150 parts by weight of a curing agent, 0.1 to 5.0 parts by weight of a curing agent with respect to 100 parts by weight of the polymer resin, wherein the thermosetting polymer resin solution The room temperature viscosity of is 400 to 800 cps at 30 ℃, the resin content is preferably 50 ± 2% relative to the carbon fiber reinforced composite material finally produced.

또한, 상기에서 고분자 수지는 액상의 열경화성 수지라면 모두 사용이 가능한데, 바람직하게는 에폭시(Epoxy)계, 페놀(Phenol)계, 불포화 폴리에스테르계 등을 포함할 수 있다.In addition, the polymer resin may be used as long as the liquid thermosetting resin, preferably, may include epoxy, phenol, unsaturated polyester, and the like.

또한, 적층된 프리프레그의 열경화를 위해 사용되는 경화제는 방향족 폴리아민계, 지방족 폴리아민계, 산무수물계 등 통상적으로 사용되는 경화제를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 MPDA(meta-phenylene diamine), DDS(diamino-diphenyl sulfone), DDM(diamino-diphenyl methane), DETA(diethylenetriamine), TETA(triethylenetetramine), NMA(nadic methyl anhydride), HET(chlorendic anhydride), MTHPA(methyltetrahydrophthalic anhydride) 중에서 선택되는 것이 좋고, 경화를 촉진하기 위한 촉진제는 아민계, 바람직하게는 DMP(tris-dimethylaminomethyl phenol)-30 또는 BMPA(benzyldimethylamine) 중에서 선택되는 것이 좋다. In addition, the curing agent used for the thermal curing of the laminated prepreg may be used a commonly used curing agent such as aromatic polyamine-based, aliphatic polyamine-based, acid anhydride-based, preferably MPDA (meta-phenylene diamine), DDS ( Diamino-diphenyl sulfone (DDM), diamino-diphenyl methane (DDM), diethylenetriamine (DETA), triethylenetetramine (TETA), nadic methyl anhydride (NMA), chlorendic anhydride (HET) and methyltetrahydrophthalic anhydride (MTHPA) are preferred. The promoter for promoting is preferably selected from amines, preferably DMP (tris-dimethylaminomethyl phenol) -30 or BMPA (benzyldimethylamine).

본 발명에 있어서, 상기 (2) 단계의 탄소섬유는 통상적인 장섬유형 탄소섬유를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 T100 내지 T1200, 1K 내지 24K, PAN계, 피치(Pitch)계, 레이온(Rayon)계 중에서 선택되는 1종 이상인 것이 좋다.In the present invention, the carbon fiber of the step (2) may be used a conventional long-fiber carbon fiber, preferably T100 to T1200, 1K to 24K, PAN-based, Pitch-based, Rayon It is good that it is 1 or more types chosen from system.

또한, 상기 (2) 단계에서 프리프레그를 제조하는 방법은 단축 또는 다축 필 라멘트 와인딩이 모두 사용가능하며, 보다 용이한 가공성을 위해 수지 내 일정 함량의 유기 용매를 더 포함할 수 있다.In addition, the method of manufacturing the prepreg in the step (2) can be used both uniaxial or multi-axial filament winding, it may further include a predetermined amount of an organic solvent in the resin for easier processability.

본 발명에 있어서, 상기 (3) 단계에서는 프리프레그의 최적 반경화(b-stage) 확보를 위한 선 열처리 과정이 필수적이며, 상기 선 열처리 과정은 상압 및 질소, 헬륨, 아르곤 등의 비활성 분위기에서 50 ~ 130℃의 온도범위로 1분 ~ 60분 정도 실시하는 것이 바람직하다. 이는 1분 미만에서는 충분히 프리프레그 안쪽으로 열전달이 이루어지지 않으며, 60분을 초과하면 과도한 경화가 발생할 가능성이 있기 때문이다.In the present invention, in the step (3), the pre-heat treatment process is necessary to secure the optimum radius of the prepreg (b-stage), the pre-heat treatment process is 50 ℃ under normal pressure and inert atmosphere such as nitrogen, helium, argon It is preferable to carry out for 1 to 60 minutes in the temperature range of -130 degreeC. This is because less than one minute does not sufficiently transfer heat into the prepreg, and if it exceeds 60 minutes, excessive hardening may occur.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 (5) 단계에서는 상기 적층된 프레그를 열 압착기를 이용하여 압착한 후 진공 하의 7 ~ 8 MPa의 압력으로 130 ~ 170℃에서 1 ~ 5시간 동안 경화하는 것이 바람직하다. In the present invention, in the step (5) it is preferable to squeeze the laminated preg using a thermocompressor and then to cure for 1 to 5 hours at 130 ~ 170 ℃ at a pressure of 7 ~ 8 MPa under vacuum. .

본 발명의 일실시예에서는 일방향 프리프레그를 적층하고, 적층된 프리프레그는 열 압착기를 이용하여 진공 분위기 하에서 압력과 열에 의해 열경화시키는 것을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In an embodiment of the present invention, the one-way prepreg is laminated, and the stacked prepregs are thermally cured by pressure and heat in a vacuum atmosphere using a thermocompressor, but the present invention is not limited thereto.

또한, 본 발명은 상기의 방법에 의해 제조된 고강도 탄소섬유 강화 복합재료를 제공한다.The present invention also provides a high strength carbon fiber reinforced composite material produced by the above method.

본 발명에 있어서, 상기 탄소섬유 강화 복합재의 기계적 계면 강도는 30 ~ 70 MPa인 것이 바람직하다. In the present invention, the mechanical interface strength of the carbon fiber reinforced composite is preferably 30 to 70 MPa.

이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다. However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1. Example 1.

본 발명의 탄소섬유 강화 복합재료를 제조하기 위하여, 탄소섬유는 12K unsized % untreated 장섬유형 탄소섬유((주)태광산업, 한국)를 사용하였으며, 고분자 수지로 에폭시계 Epon-826((주)강남화성, 한국) 100 g, 경화제와 촉진제는 각각 MTHPA(methyltetrahydrophthalic anhydride; HM2200, (주)강남화성, 한국) 및 BDMA(benzyldimethylamine; (주)강남화성, 한국)을 50 g 및 0.1 g씩을 사용하여 열경화성 고분자 수지 용액을 제조하였다.In order to manufacture the carbon fiber reinforced composite material of the present invention, the carbon fiber was used 12K unsized% untreated long-fiber carbon fiber (Taekwang Industrial Co., Ltd.), the epoxy resin Epon-826 (Co., Ltd.) Gangnam Hwaseong, Korea) 100 g, the curing agent and accelerator were 50 and 0.1 g each of MTHPA (methyltetrahydrophthalic anhydride; HM2200, Gangnam Hwaseong, Korea) and BDMA (benzyldimethylamine; Gangnam Hwaseong, Korea), respectively. A thermosetting polymer resin solution was prepared.

상기의 장섬유형 탄소섬유와 상기 열경화성 고분자 수지용액에 함침시켜 그리프레그를 제조한 후 50℃에서 1분간 선 열처리를 실시하고, 일방향 프리프레그를 적층한 다음 적층된 프리프레그는 열압착기를 이용하여 진공분위기 하에서 7.35 MPa의 압력을 가해 150℃에서 2시간 경화하였다. After impregnating the long-fiber carbon fiber and the thermosetting polymer resin solution to prepare a grip prepreg for 1 minute pre-heat treatment at 50 ℃, one-way prepreg laminated and then laminated prepreg using a thermocompressor It was cured at 150 DEG C for 2 hours under pressure of 7.35 MPa under vacuum atmosphere.

실시예 2. Example 2.

열경화성 고분자 수지 용액을 Epon-826 100 g, HN2200 100 g 및 BDMA 0.1 g의 조성으로 제조하여 70℃에서 10분간 선 열처리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 탄소섬유 강화 복합재료를 제조하였다.A carbon fiber-reinforced composite material was prepared under the same conditions as in Example 1, except that the thermosetting polymer resin solution was prepared in a composition of 100 g of Epon-826, 100 g of HN2200, and 0.1 g of BDMA and preheated at 70 ° C. for 10 minutes. It was.

실시예 3.Example 3.

열경화성 고분자 수지 용액을 Epon-826 100 g, HN2200 150 g 및 BDMA 0.1 g의 조성으로 제조하여 100℃에서 30분간 선 열처리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 탄소섬유 강화 복합재료를 제조하였다.A carbon fiber-reinforced composite material was prepared under the same conditions as in Example 1, except that the thermosetting polymer resin solution was prepared in a composition of 100 g of Epon-826, 150 g of HN2200, and 0.1 g of BDMA and preheated at 100 ° C. for 30 minutes. It was.

실시예 4.Example 4.

열경화성 고분자 수지 용액을 Epon-826 100 g, HN2200 100 g 및 BDMA 0.5 g의 조성으로 제조하여 130℃에서 10분간 선 열처리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 탄소섬유 강화 복합재료를 제조하였다.A carbon fiber-reinforced composite material was prepared under the same conditions as in Example 1, except that the thermosetting polymer resin solution was prepared in a composition of 100 g of Epon-826, 100 g of HN2200, and 0.5 g of BDMA. It was.

실시예 5.Example 5.

열경화성 고분자 수지 용액을 Epon-826 100 g, HN2200 100 g 및 BDMA 1.0 g의 조성으로 제조하여 130℃에서 20분간 선 열처리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 탄소섬유 강화 복합재료를 제조하였다.A carbon fiber-reinforced composite material was manufactured under the same conditions as in Example 1, except that the thermosetting polymer resin solution was prepared in a composition of 100 g of Epon-826, 100 g of HN2200, and 1.0 g of BDMA and preheated at 130 ° C. for 20 minutes. It was.

실시예 6.Example 6.

열경화성 고분자 수지 용액을 Epon-826 100 g, HN2200 100 g 및 BDMA 2.0 g의 조성으로 제조하여 130℃에서 30분간 선 열처리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 탄소섬유 강화 복합재료를 제조하였다.A carbon fiber-reinforced composite material was manufactured under the same conditions as in Example 1, except that the thermosetting polymer resin solution was prepared in a composition of 100 g of Epon-826, 100 g of HN2200, and 2.0 g of BDMA and preheated at 130 ° C. for 30 minutes. It was.

실시예 7.Example 7.

열경화성 고분자 수지 용액을 Epon-826 100 g, HN2200 100 g 및 BDMA 5.0 g의 조성으로 제조하여 130℃에서 60분간 선 열처리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 탄소섬유 강화 복합재료를 제조하였다.A carbon fiber-reinforced composite material was prepared under the same conditions as in Example 1, except that the thermosetting polymer resin solution was prepared in a composition of 100 g of Epon-826, 100 g of HN2200, and 5.0 g of BDMA and preheat-treated at 130 ° C. for 60 minutes. It was.

비교예 1.Comparative Example 1.

열경화성 고분자 수지 용액을 Epon-826 100 g, HN2200 30 g 및 BDMA 0.01 g의 조성으로 제조하여 130℃에서 60분간 선 열처리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 탄소섬유 강화 복합재료를 제조하였다.A carbon fiber-reinforced composite material was prepared under the same conditions as in Example 1, except that the thermosetting polymer resin solution was prepared in a composition of 100 g of Epon-826, 30 g of HN2200, and 0.01 g of BDMA and preheated at 130 ° C. for 60 minutes. It was.

비교예 2.Comparative Example 2

열경화성 고분자 수지 용액을 Epon-826 100 g, HN2200 100 g 및 BDMA 2.0 g의 조성으로 제조하여 35℃에서 60분간 선 열처리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 탄소섬유 강화 복합재료를 제조하였다. A carbon fiber-reinforced composite material was manufactured under the same conditions as in Example 1, except that the thermosetting polymer resin solution was prepared in a composition of 100 g of Epon-826, 100 g of HN2200, and 2.0 g of BDMA and preheated at 35 ° C. for 60 minutes. It was.

본 발명에 있어 각각의 특성 값은 다음 방법에 의해 측정하였다.In the present invention, each characteristic value was measured by the following method.

실험예 1. 상온 점도 측정Experimental Example 1. Measurement of room temperature viscosity

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 열경화성 고분자 수지 용액의 상온(30℃) 점도는 Brookfield 점도계를 사용하여 측정하고(No. 62 spindle, 30 rpm), 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.The room temperature (30 ° C.) viscosity of the thermosetting polymer resin solutions prepared in Examples and Comparative Examples was measured using a Brookfield viscometer (No. 62 spindle, 30 rpm), and the results are shown in Table 1 below.

실험예 2. 수지함유율 측정Experimental Example 2. Resin Content Measurement

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 탄소섬유 강화 복합재료 내부의 수지 함유율을 측정하기 위하여, 질소 분위기의 로(furnace)에서 열경화성 고분자 수지 용액을 모두 기화시킨 후 잔류 섬유량을 측정하고, 전체 무게에서 잔류 섬유량을 제한 값을 수지함유율로 계산하였다. 그 결과는 하기 표 1과 같다.In order to measure the resin content in the carbon fiber-reinforced composite materials prepared in Examples and Comparative Examples, the amount of residual fibers was measured after evaporating all the thermosetting polymer resin solutions in a furnace of nitrogen atmosphere, The limit value of the residual fiber was calculated as the resin content. The results are shown in Table 1 below.

실험예 3. 기계적 강도 측정Experimental Example 3. Measurement of Mechanical Strength

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 탄소섬유 강화 복합재료의 기계적 강도는 3점 굴곡강도 측정법 중 하나인 ILSS(interlaminar shear stree)법을 이용하여 측정하였으며, 그 결과는 표 1에 나타내었다.The mechanical strength of the carbon fiber reinforced composites prepared in Examples and Comparative Examples was measured using the interlaminar shear stree (ILSS) method, one of the three-point bending strength measurement method, the results are shown in Table 1.

Epon-826
(g)
Epon-826
(g)
HN2200
(g)
HN2200
(g)
BDMA
(g)
BDMA
(g)
열처리
온도(℃)
Heat treatment
Temperature (℃)
시간
(분)
time
(minute)
상온점도
(cps)
Room temperature viscosity
(cps)
수지
함유율(%)
Suzy
Content rate (%)
ILSS
(MPa)
ILSS
(MPa)
실시예1Example 1 100100 5050 0.10.1 5050 1One 400400 3838 3030 실시예2Example 2 100100 100100 0.10.1 7070 1010 450450 4242 4242 실시예3Example 3 100100 150150 0.10.1 100100 3030 500500 4444 4848 실시예4Example 4 100100 100100 0.50.5 130130 1010 550550 4747 5555 실시예5Example 5 100100 100100 1.01.0 130130 2020 630630 4848 6262 실시예6Example 6 100100 100100 2.02.0 130130 3030 780780 5050 7070 실시예7Example 7 100100 100100 5.05.0 130130 6060 800800 5252 6565 비교예1Comparative Example 1 100100 3030 0.010.01 130130 6060 320320 1212 1717 비교예2Comparative Example 2 100100 100100 2.02.0 3535 6060 380380 1515 2121

단, 상기 결과는 10회 이상 측정한 결과를 평균한 값이다.However, the said result is the average of the result measured more than 10 times.

이상, 본 발명의 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 의하여 정의된다고 할 것이다. As described above, specific portions of the contents of the present invention have been described in detail, and for those skilled in the art, these specific techniques are merely preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereto. Will be obvious. Accordingly, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (12)

(1) 고분자 수지 100중량부에 대해, 경화제 50~150중량부 및 촉진제 0.1~5.0중량부를 혼합하여 열경화성 고분자 수지 용액을 제조하는 단계; (2) T100 내지 T1200, 1K 내지 24K, PAN계, 피치(Pitch)계, 레이온(Rayon)계 중에서 선택되는 1종 이상인 장섬유형 탄소섬유를 상기 열경화성 고분자 수지 용액에 함침시켜 프리프레그(prepreg)를 제조하는 단계; (3) 상기 프리프레그를 상압 및 질소, 헬륨, 아르곤 등의 비활성 분위기에서 50 ~ 130℃의 온도범위로 1분 ~ 60분 정도 실시하는 선 열처리하는 단계; (4) 상기 열처리된 프리프레그를 적층하는 단계; 및 (5) 상기 적층된 프리프레그를 열 압착기를 이용하여 압착한 후 진공 하의 7 ~ 8 MPa의 압력으로 130 ~ 170℃에서 1 ~ 5시간 동안 열경화시키는 단계;를 포함하는 진공 백 몰딩(vacuum bag molding)법을 이용하되,(1) preparing a thermosetting polymer resin solution by mixing 50 to 150 parts by weight of the curing agent and 0.1 to 5.0 parts by weight of the accelerator with respect to 100 parts by weight of the polymer resin; (2) Prepreg by impregnating the thermosetting polymer resin solution with one or more long-fiber carbon fibers selected from T100 to T1200, 1K to 24K, PAN system, Pitch system, and Rayon system. Preparing a; (3) preheating the prepreg to a temperature range of 50 to 130 ° C. in an inert atmosphere such as nitrogen, helium, and argon for 1 to 60 minutes; (4) stacking the heat treated prepreg; And (5) compressing the laminated prepreg using a thermocompressor and thermally curing the resin at a pressure of 7 to 8 MPa at 130 to 170 ° C. for 1 to 5 hours under vacuum. The vacuum bag molding includes a vacuum bag molding. molding method, 상기 열경화성 고분자 수지 용액의 상온 점도는 30℃에서 400 내지 800cps인 것을 특징으로 하며, 수지 함유율은 최종적으로 제조되는 탄소섬유 강화복합재료에 대해 50±2%인 것을 특징으로 하는 고강도 탄소섬유 강화 복합재료의 제조 방법.The room temperature viscosity of the thermosetting polymer resin solution is characterized in that 400 to 800cps at 30 ℃, the resin content is high strength carbon fiber reinforced composite material, characterized in that 50 ± 2% to the carbon fiber reinforced composite material finally produced Method of preparation. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고분자 수지는 에폭시(Epoxy)계, 페놀(Phenol)계, 또는 불포화 폴리에스테르계에서 선택되는 1종 이상의 열경화성 고분자 수지를 사용하는 것을 특징으로 하는 제조방법.The polymer resin is a manufacturing method characterized in that it uses at least one thermosetting polymer resin selected from epoxy, phenol, or unsaturated polyester. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 경화제는 MPDA(meta-phenylene diamine), DDS(diamino-diphenyl sulfone), DDM(diamino-diphenyl methane), DETA(diethylenetriamine), TETA(triethylenetetramine), NMA(nadic methyl anhydride), HET(chlorendic anhydride), MTHPA(methyltetrahydrophthalic anhydride) 중에서 선택되는 1종 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 제조방법.The curing agent is a meta-phenylene diamine (MPDA), diamino-diphenyl sulfone (DDS), diamino-diphenyl methane (DDM), diethylenetriamine (DETA), triethylenetetramine (TETA), nadic methyl anhydride (NMA), chlorendic anhydride (HET), MTHPA (methyltetrahydrophthalic anhydride) The production method characterized by using at least one selected from. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 촉진제는 DMP(tris-dimethylaminomethyl phenol)-30 또는 BMPA(benzyldimethylamine) 중에서 선택되는 1종 이상을 사용하는 것을 특징으로 하는 제조방법.The accelerator is a manufacturing method characterized in that at least one selected from DMP (tris-dimethylaminomethyl phenol) -30 or BMPA (benzyldimethylamine). 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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