KR101597213B1 - 탄소 섬유 표면 개질용 분산액, 탄소 섬유의 표면 개질 방법, 및 섬유 복합재의 제조 방법 - Google Patents
탄소 섬유 표면 개질용 분산액, 탄소 섬유의 표면 개질 방법, 및 섬유 복합재의 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101597213B1 KR101597213B1 KR1020140165394A KR20140165394A KR101597213B1 KR 101597213 B1 KR101597213 B1 KR 101597213B1 KR 1020140165394 A KR1020140165394 A KR 1020140165394A KR 20140165394 A KR20140165394 A KR 20140165394A KR 101597213 B1 KR101597213 B1 KR 101597213B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- carbon atoms
- weight
- carbon fiber
- polypropylene resin
- polypropylene
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
- D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
- D06M15/21—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
- C08J5/06—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material using pretreated fibrous materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/02—Fibres or whiskers
- C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
- C08K7/06—Elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K9/00—Use of pretreated ingredients
- C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
- D06M11/01—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with hydrogen, water or heavy water; with hydrides of metals or complexes thereof; with boranes, diboranes, silanes, disilanes, phosphines, diphosphines, stibines, distibines, arsines, or diarsines or complexes thereof
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M14/00—Graft polymerisation of monomers containing carbon-to-carbon unsaturated bonds on to fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials
- D06M14/36—Graft polymerisation of monomers containing carbon-to-carbon unsaturated bonds on to fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials on to carbon fibres
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
- D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
- D06M15/37—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D06M15/61—Polyamines polyimines
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
- D06M2101/40—Fibres of carbon
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Abstract
본 발명은 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자가 그라프트된 폴리프로필렌 수지; 및 물 및 유기 용매로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 용매;를 포함하는, 탄소 섬유 표면 개질용 분산액과, 탄소 섬유의 표면 개질 방법과, 표면 개질된 탄소 섬유와, 섬유 복합재의 제조 방법과 섬유 복합재에 관한 것이다.
Description
본 발명은 탄소 섬유 표면 개질용 분산액, 탄소 섬유의 표면 개질 방법, 표면 개질된 탄소 섬유, 섬유 복합재의 제조 방법 및 섬유 복합재에 관한 것이다.
폴리프로필렌 수지는 우수한 성형성, 기계적 물성 및 내약품성 등의 특징을 가져서, 자동차 내장부품, 가전부품, 산업자재, 섬유 분야 또는 필름 등의 분야에 다양하게 사용되고 있다. 그런데, 이러한 폴리프로필렌 수지는 상대적으로 낮은 인장 강도 및 굴곡 강도를 갖기 때문에, 자동차 부품 등 인성 및 강성이 요구되는 분야에는 그 사용이 제한되었다.
이에, 폴리프로필렌 수지의 인장 강도와 굴곡 강도 그리고 충격 강도를 향상시키기 위하여, 다른 고분자 수지, 고무 성분 등의 강성 보강재를 첨가하는 방법들이 사용되고 있으나, 상기 일반적인 강화 재료는 수지의 기계적 물성을 충분히 향상시키지 못하는 한계가 있었다.
그리고, 최근에는 자동차 부품 및 전기/전자 부품에 폴리프로필렌 수지를 적용하기 위하여 유리 섬유(Glass Fiber)를 강성 보강재로 많이 사용하고 있다. 상기 유리 섬유는 이전에 사용되었던 활석(Talc) 또는 휘스커(Whisker) 등에 비하여 적은 양을 사용하고도, 물성 향상 효과를 얻을 수 있어서, 다양한 분야에 적용되고 있으나, 유리 섬유가 첨가된 폴리프로필렌 수지는 성형 시 유리 섬유가 부서지고, 비산되는 현상이 나타나, 기계적 물성이 저하되는 문제가 있었다.
최근 유리 섬유뿐만 아니라 다양한 미세 섬유를 강성 보강재로 사용하는 시도가 다양하게 이루어지고 있으나, 폴리프로필렌 수지와 강성 보강재와의 비산 현상을 줄이면서 굴곡 탄성률 및 충격 강도 등의 기계적 물성을 일정 수준 이상으로 유지 또는 향상시킬 수 있는 방법에 대한 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 폴리프로필렌 수지와 탄소 섬유와의 비산 현상을 줄이면서 섬유 복합재의 굴곡 탄성률 및 충격 강도 등의 기계적 물성을 향상시킬 수 있는 탄소 섬유 표면 개질용 분산액을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 폴리프로필렌 수지와 비산 현상을 최소화할 수 있고 섬유 복합재로 제조시 굴곡 탄성률 및 충격 강도 등의 기계적 물성을 향상시킬 수 있는 탄소 섬유의 표면 개질 방법 및 이로부터 제공되는 표면 개질된 탄소 섬유를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 폴리프로필렌 수지와 탄소 섬유의 비산 현상을 줄이면서 굴곡 탄성률 및 충격 강도 등의 기계적 물성을 향상시킬 수 있는 섬유 복합재의 제조 방법 및 이로부터 제공되는 섬유 복합재를 제공하기 위한 것이다.
본 명세서에서는, 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자가 0.1중량% 내지 2중량% 그라프트된 폴리프로필렌 수지; 및 물 및 유기 용매로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 용매;를 포함하는, 탄소 섬유 표면 개질용 분산액이 제공될 수 있다.
또한, 본 명세서에서는, 탄소 섬유 표면 개질용 분산액 및 탄소 섬유를 접촉하는 단계를 포함하는 탄소 섬유의 표면 개질 방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 명세서에서는, 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자가 0.1중량% 내지 2중량% 그라프트된 폴리프로필렌 수지가 표면에 결합한 탄소 섬유가 제공될 수 있다.
또한, 본 명세서에서는, 상기 탄소 섬유 표면 개질용 분산액과 탄소 섬유를 접촉하는 단계; 및 상기 분산액과 접촉한 탄소 섬유를 폴리프로필렌 수지에 함침하는 단계를 포함하는 섬유 복합재의 제조 방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 명세서에서는, 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자가 0.1중량% 내지 2중량% 그라프트된 폴리프로필렌 수지가 표면에 결합한 탄소 섬유; 및 상기 탄소 섬유가 함침된 폴리프로필렌 수지;를 포함하는 섬유 복합재가 제공될 수 있다.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 탄소 섬유 표면 개질용 분산액, 탄소 섬유의 표면 개질 방법, 표면 개질된 탄소 섬유, 섬유 복합재의 제조 방법 및 섬유 복합재에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
발명의 일 구현예에 따르면, 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자가 0.1중량% 내지 2중량% 그라프트된 폴리프로필렌 수지; 및물 및 알코올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 용매;를 포함하는, 탄소 섬유 표면 개질용 분산액이 제공될 수 있다.
본 발명자들은 폴리프로필렌 등의 고분자 수지에 탄소 섬유를 함침시키는 방법에 대한 연구를 진행하여, 상술한 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자가 0.1중량% 내지 2중량% 그라프트된 폴리프로필렌 수지 및 소정을 용매를 포함한 분산액으로 표면을 개질한 탄소 섬유가 폴리프로필렌 등의 고분자 수지와 보다 높은 결합력 및 상용성을 가질 수 있으며, 상기 표면 개질된 탄소 섬유가 함침된 섬유 복합재가 보다 높은 굴곡 탄성률 및 충격 강도 등의 기계적 물성을 가질 수 있다는 점을 실험을 통하여 확인하고 발명을 완성하였다.
구체적으로, 상기 폴리프로필렌 수지에는 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자가 0.1중량% 내지 2중량%, 또는 0.5 중량% 내지 1.5중량%, 또는 1.0 중량% 내지 1.4중량% 그라프트 될 수 있다.
상기 폴리프로필렌 수지에 그라프트되는 친수성 고분자의 함량이 너무 작으면, 탄소 섬유의 표면이 충분히 개질되지 않거나 상기 탄소 섬유가 폴리프로필렌 수지에 대하여 충분한 결합력 또는 상용성을 가질 수 없고, 최종 제조되는 섬유 복합재가 굴곡 탄성률 및 충격 강도 등의 물성 향상 효과를 충분히 확보할 수 없다.
또한, 상기 폴리프로필렌 수지에 그라프트되는 친수성 고분자의 함량이 너무 높으면, 상기 탄소 섬유 표면 개질용 분산액의 제조 과정에서 점도가 크게 상승할 수 있으며 제조 이후 저장 안정성이 저하될 수 있고, 상기 분산액으로 개질된 탄소 섬유가 폴리프로필렌 수지와의 상용성이 저하될 수 있다.
상기 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자는 300 내지 1,000, 또는 500 내지 2,000의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 상기 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자의 중량평균분자량이 너무 높으면, 상기 폴리프로필렌 수지로의 그라프트 비율이 감소될 수 있으며 상기 탄소 섬유 표면 개질용 분산액의 점도가 크게 상승하여 균질한 분산이 어려워질 수 있다. 또한, 상기 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자의 중량평균분자량이 너무 낮으면, 상기 탄소 섬유 표면 개질용 분산액 중에 극성기가 부족하여 균질한 분산이 어려울 수 있다.
상기 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자의 구체적인 예로는 폴리에테르 아민을 들 수 있다.
또한, 상기 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자의 구체적인 예로는 하기 화학식 1 내지 3으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 폴리에테르 아민을 들 수 있다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
L1 및 L2는 각각 독립적으로 탄소수 1~10의 알킬렌(alkylene), 탄소수 2 내지 10의 알케닐렌(alkenylene), 탄소수 2 내지 10의 알키닐렌(alkynylene), 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬렌(cycloalkylene), 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴렌(arylene)이고,
R1은 수소, 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 18의 알킬기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기이고, n은 1 내지 500의 정수이며,
R11 및 R12는 각각 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 아킬기이다.
[화학식 3]
상기 화학식 2에서,
L3 내지 L6는 각각 독립적으로 탄소수 1~10의 알킬렌(alkylene), 탄소수 2~10의 알케닐렌(alkenylene), 탄소수 2~10의 알키닐렌(alkynylene), 탄소수 3~10의 사이클로알킬렌(cycloalkylene), 또는 탄소수 6~30의 아릴렌(arylene)이고,
R2는 수소, 탄소수 1~18의 알킬기, 또는 탄소수 1~18의 알킬기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6~30의 아릴기이고,
R11 및 R12는 각각 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 아킬기이고,
a 및 b는 각각 독립적으로 1 내지 500의 정수이다.
[화학식 3]
상기 화학식 3에서,
L7 내지 L12는 각각 독립적으로 탄소수 1~10의 알킬렌(alkylene), 탄소수 2~10의 알케닐렌(alkenylene), 탄소수 2~10의 알키닐렌(alkynylene), 탄소수 3~10의 사이클로알킬렌(cycloalkylene), 또는 탄소수 6~30의 아릴렌(arylene)이고,
R3는 수소, 탄소수 1~18의 알킬기, 또는 탄소수 1~18의 알킬기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6~30의 아릴기이고,
R11 및 R12는 각각 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 아킬기이고,
y는 2 내지 500의 정수이고, (x+z)는 2 내지 100의 정수이다.
상기 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자가 0.1중량% 내지 2중량% 그라프트된 폴리프로필렌 수지는 5,000 내지 500,000, 또는 10,000 내지 300,000의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 상기 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자가 0.1중량% 내지 2중량% 그라프트된 폴리프로필렌 수지의 중량평균분자량이 너무 작으면, 상기 탄소 섬유 표면 개질용 분산액을 이용하여 개질되는 탄소 섬유가 폴리프로필렌 수지에 대하여 충분한 결합력 또는 상용성이 충분히 확보될 수 없으며, 상기 일 구현예의 분산액으로 개질되는 탄소 섬유 및 이를 포함하는 수지 복합재의 기계적 물성이 저하될 수 있다. 상기 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자가 0.1중량% 내지 2중량% 그라프트된 폴리프로필렌 수지의 중량평균분자량이 너무 높으면, 상기 탄소 섬유 표면 개질용 분산액의 점도가 크게 상승하여 균질한 분산이 어려울 수 있으며, 상기 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자의 상대적인 비율이 저하되어 상기 분산액으로 개질되는 탄소 섬유의 표면 습윤성(wetting)이 저하될 수 있다.
한편, 상기 폴리프로필렌 수지는 하기 수학식 1에서의 이소택틱연쇄몰분율 L값이 서로 다른 2종 이상의 폴리프로필렌계 수지를 포함할 수 있다.
[수학식 1]
상기 수학식 1에서, Tm은 수지의 융점이며, Tm 0는 완전결정의 융점, R 은 기체정수, ΔHU 는 결정가능한 유니트 1 mol 당의 융해 엔탈피, L 은 이소택틱연쇄의 몰분율이다.
상기 수학식 1은 응고점강하의 식을 변형한 식으로서, L은 통상 용액 중의 용매의 몰분율을 나타낸다. 이소택틱 폴리프로필렌은 반결정성 수지로 결정부(이소택틱)와 비결정부(어택틱)가 혼재하는 수지이다. 이소택틱 폴리프로필렌계 수지는 비결정성의 어택틱연쇄가 결정성 이소택틱연쇄 중에 혼합되어 있다고 상정할 수 있으며, 폴리프로필렌계 수지의 경우는 고분자연쇄 구조 중 이종의 단량체 부분은 어택틱으로 폴리프로필렌의 연쇄부분은 이소택틱으로 결정성을 가졌다고 상정할 수 있다.
스테레오블럭 폴리프로필렌이나 폴리프로필렌계 수지의 어택틱연쇄를 용질로, 이소택틱연쇄를 용매로 생각하면, 결정이 완전하게 용해하고 있는 시료의 융점에 있어서 용매의 몰분율은, 다시 말해 스테레오블럭 폴리프로필렌이나 수지의 이소택틱연쇄의 몰분율을 나타내게 된다. 따라서, L=1.0이면 그 폴리프로필렌은 완전한 이소택틱폴리프로필렌이고, L이 1.0에 근접할수록 결정성이 높은 이소택틱연쇄를 많이 함유하는 스테레오블럭 폴리프로필렌이 되며, 0에 가까워지면 고무상에 가까운 폴리프로필렌계 수지가 된다. 본 명세서에서는 식 중의 L을 「이소택틱연쇄의 몰분율」이라고 부른다. 본 명세서에서 이소택틱연쇄의 몰분율 L값은 중합된 각각의 폴리프로필렌계 수지를 상기 친수성 고분자로 그라프트 하기 이전의 값을 나타낸다.
상기 폴리프로필렌 수지는 중량평균 분자량과 이소택틱연쇄 몰분율 L값이 상이한 복수의 폴리프로필렌계 수지를 포함함으로써, 유기용제에 대한 용해도를 증가시켜 상기 일 구현예의 탄소 섬유 표면 개질용 분산액이 용액 상태에서도 탄소 섬유를 함침할 수 있으며, 결과적으로 절한 기계적 물성과 가공성을 갖는 섬유 복합재를 제조할 수 있다.
구체적으로, 상기 상기 폴리프로필렌 수지는 중량평균 분자량이 100,000 내지 300,000이고, 수학식 1에서의 이소택틱연쇄 몰분율 L값이 0.30 내지 0.70인 고분자량 폴리프로필렌계 수지(A) 50 내지 80 중량%; 중량평균 분자량이 10,000 내지 50,000이고, 수학식 1에서의 이소택틱연쇄 몰분율 L값이 0.30 내지 0.70인 저분자량 폴리프로필렌계 수지(B) 1 내지 30 중량%; 및 중량평균 분자량이 5,000 내지 50,000이며, 수학식 1에서의 이소택틱연쇄 몰분율 L값이 0.40 내지 0.70인 고결정성 저분자량 폴리프로필렌계 수지(C) 1 내지 20 중량%를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 고분자량 폴리프로필렌계 수지(A)는 상온에서 유기용제에 용해도가 높아 섬유 함침 공정을 다양하게 할 수 있고, 저분자량 폴리프로필렌계 수지(B) 및 고결정성 저분자량 폴리프로필렌계 수지(C)는 용융 유동성이 우수하여 가공성을 향상시킬 수 있다.
이에 따라, 상기와 같은 특징을 갖는 폴리프로필렌계 수지를 포함한 탄소 섬유 표면 개질용 분산액을 사용하면, 표면 개질된 탄소 섬유가 비산 현상이 거의 나타내지지 않으며, 상기 표면 개질된 탄소 섬유가 섬유 복합재의 기재인 폴리프로필렌과의 상용성 및 결합력이 우수하여 제조되는 섬유 복합재가 우수한 기계적 물성을 나타낼 수 있다.
한편, 상기 탄소 섬유 표면 개질용 분산액 상에는 0.2㎛이하, 또는 0.01㎛ 내지 0.2㎛의 평균 입경(D50)을 갖는 미세 입자가 존재할 수 있다.
상기 미세 입자는 상기 탄소 섬유 표면 개질용 분산액 상에는 상기 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자가 0.1중량% 내지 2중량% 그라프트된 폴리프로필렌 수지가 응집하여 형성된 것일 수 있다.
상기 미세 입자의 평균 입경(D50)은 레이저 입도분석기(Laser Particle Size Analyzer) 등의 장치에 의해 측정된 D50값일 수 있으며, 상기 미세 입자의 입도분포가 정규분포를 이루기 때문에 입도분포 상에서 가장 큰 값을 기준으로 50% 누적 크기(정규분포 그래프의 아래 면적의 크기)의 값인 D50을 상기 미세 입자의 평균 입경 입경으로 설정할 수 있다.
상기 일 구현예의 탄소 섬유 표면 개질용 분산액은 물 및 유기 용매로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 용매를 포함할 수 있다.
상기 유기 용매의 구체적인 예가 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, 이소부탄올, sec-부탄올, tert-부탄올, n-아밀알콜, 이소아밀알콜, sec-아밀알콜, tert-아밀알콜, 1-에틸-1-프로판올, 2-메틸-1-부탄올, n-헥산올, 시클로헥산올 등의 알콜류, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 에틸부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류, 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 쿠멘, 시멘 등의 방향족 탄화수소류, 시클로펜탄, 시클로헥산, 시클로옥탄, 메틸시클로헥산, 메틸시클로펜탄 등의 지환족 탄화수소류, 테트라히드로푸란, 디옥산 등의 에테르류, 초산에틸, 초산-n-프로필, 초산이소프로필, 초산-n-부틸, 초산이소부틸, 초산-sec-부틸, 초산-3-메톡시부틸, 프로피온산메틸, 프로피온산에틸, 탄산디에틸, 탄산디메틸 등의 에스테르류, 에틸렌글리콜모노메틸에테르,에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜에틸에테르아세테이트 등의 글리콜 유도체, 또한, 1-메톡시-2-프로판올, 1-에톡시-2-프로판올, 3-메톡시-3-메틸-1-부탄올, 메톡시부탄올, 아세토니트릴, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디아세톤알콜, 아세트초산에틸,1,2-디메틸글리세린, 1,3-디메틸글리세린, 트리메틸글리세린 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 탄소 섬유 표면 개질용 분산액는 물 및 유기 용매를 포함한 혼합 용매를 포함할 수 있으며, 예를 들어 물 및 알코올류를 포함한 혼합용매를 사용할 수 있다.
한편, 상기 탄소 섬유 표면 개질용 분산액은, 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자가 0.1중량% 내지 2중량% 그라프트된 폴리프로필렌 수지 1 내지 75중량%, 또는 3 내지 50중량%; 및 물 및 알코올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 용매 25 중량% 내지 99중량%, 또는 50중량% 내지 97중량%를 포함할 수 있다.
또한, 상기 탄소 섬유 표면 개질용 분산액는 상기 폴리프로필렌 수지 100중량부 대비 계면활성제 0.1 내지 5중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 계면활성제로는 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양성 계면활성제, 불소계 계면활성제, 반응성 계면활성제 등 통상적으로 알려진 화합물을 사용할 수 있다.
상기 양이온성 계면활성제의 예로는 4차 암모늄 화합물로서 탄소 원자가 1 내지 약 22개인 지방족기 또는 알킬사슬에서 탄소 원자가 1 내지 약 22개인 방향족 알콕시, 폴리옥시알킬렌, 알킬아미도, 히드록시알킬, 아릴 또는 알킬아릴기로부터 선택된 반응기와, 할로겐, 아세테이트, 시트레이트, 락테이트, 글리콜레이트, 포스페이트, 니트레이트, 술페이트 및 알킬술페이트로부터 선택된 기들로부터 얻어진 염-형성 음이온이다. 지방족기는 탄소 및 수소 원자에 추가하여, 에테르 결합, 에스테르 결합 및 아미노기와 같은 다른 기를 함유할 수 있다.
상기 음이온성 계면활성제의 예로는 고급 알콜의 황산에스테르염, 고급 알킬술폰산 및 그 염, 올레인산, 스테아린산, 팔티민산 등의 고급카르복실산 및 그 염, 알킬벤젠술폰산 및 그 염, 폴리옥시에틸렌알킬설페이트염, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르설페이트염, 비닐술포석시네이트 등을 들 수 있다.
상기 비이온성 계면활성제의 예로는 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리에틸렌글리콜 지방산에스테르, 에틸렌옥사이드프로필렌옥사이드 블록 공중합체, 폴리옥시에틸렌 지방산아미드, 에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드 공중합체 등의 폴리옥시에틸렌 구조를 가지는 화합물이나, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산에스테르 등의 소르비탄 유도체 등을 들 수 있다.
상기 양성 계면활성제로서는 라우릴베타인, 라우릴디메틸아민옥사이드 등을 들 수 있다. 상기 반응성 계면활성제로서는 알킬프로페닐페놀폴리에틸렌옥사이드 부가물이나 이들의 황산에스테르염, 알릴알킬페놀폴리에틸렌옥사이드 부가물이나 이들의 황산에스테르염, 알릴디알킬페놀폴리에틸렌옥사이드 부가물이나 이들의 황산에스테르염 등의, 반응성 2중결합을 가지는 화합물을 들 수 있다.
한편, 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 탄소 섬유 표면 개질용 분산액과 탄소 섬유를 접촉하는 단계를 포함하는 탄소 섬유의 표면 개질 방법이 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상술한 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자가 0.1중량% 내지 2중량% 그라프트된 폴리프로필렌 수지 및 소정을 용매를 포함한 분산액으로 표면을 개질한 탄소 섬유는 폴리프로필렌 등의 고분자 수지와 보다 높은 결합력 및 상용성을 가질 수 있으며, 상기 표면 개질된 탄소 섬유가 함침된 섬유 복합재가 보다 높은 굴곡 탄성률 및 충격 강도 등의 기계적 물성을 가질 수 있다.
상기 탄소 섬유 표면 개질용 분산액에 관한 내용을 상술한 내용을 모두 포함한다.
상기 탄소 섬유 표면 개질용 분산액 과 탄소 섬유를 접촉하는 단계의 구체적인 반응 조건 및 방법 등은 크게 한정되는 것이 아니며, 예를 들어 스프레이법, 롤러 침적법, 롤러 전사법 등이 있다.
이들 사이징처리 방법 중에서도 생산성 및 균일성이 우수한 롤러침적법이 바람직하다. 탄소섬유를 수분산액 수조 안에 설치한 침적롤러를 거친 후 열풍 건조처리에 의해 수분을 제거함으로써 사이징 처리된 탄소섬유를 얻을 수 있다.
또한, 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자가 0.1중량% 내지 2중량% 그라프트된 폴리프로필렌 수지가 표면에 결합한 탄소 섬유가 제공될 수 있다.
상기 탄소 섬유는 상술한 탄소 섬유의 표면 개질 방법을 통하여 얻어진 것일 수 있다.
상기 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자가 0.1중량% 내지 2중량% 그라프트된 폴리프로필렌 수지에 관한 구체적인 내용을 상술한 내용을 포함한다.
또한, 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 탄소 섬유 표면 개질용 분산액과 탄소 섬유를 접촉하는 단계; 및 상기 분산액과 접촉한 탄소 섬유를 폴리프로필렌 수지에 함침하는 단계를 포함하는, 섬유 복합재의 제조 방법이 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상술한 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자가 0.1중량% 내지 2중량% 그라프트된 폴리프로필렌 수지 및 소정을 용매를 포함한 분산액으로 표면을 개질한 탄소 섬유는 폴리프로필렌 등의 고분자 수지와 보다 높은 결합력 및 상용성을 가질 수 있으며, 상기 표면 개질된 탄소 섬유가 함침된 섬유 복합재는 보다 높은 굴곡 탄성률 및 충격 강도 등의 기계적 물성을 가질 수 있다.
상기 탄소 섬유가 함침된 폴리프로필렌 수지로는 통상적으로 알려진 폴리프로필렌 수지를 큰 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어 용융지수(MI)가 20 내지 100 g/10분(230℃)이거나 분자량분포(MWD)가 5 내지 10이거나 아이소텍틱 인덱스(Isotactic Index)가 97 내지 100인 폴리프로필렌수지가 50중량% 이상, 또는 50 내지 80중량%를 포함하는 폴리프로필렌 수지를 사용할 수 있다.
상기 섬유 복합재 중 상기 탄소 섬유의 함량이 크게 제한되는 것은 아니며, 사용되는 용도나 최종 제품의 물성을 고려하여 적절한 함량 범위를 선택할 수 있으며, 예를 들어 0.5 중량% 내지 50중량%의 범위로 사용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 폴리프로필렌 수지와 탄소 섬유와의 비산 현상을 줄이면서 섬유 복합재의 굴곡 탄성률 및 충격 강도 등의 기계적 물성을 향상시킬 수 있는 탄소 섬유 표면 개질용 분산액과, 폴리프로필렌 수지와 비산 현상을 최소화할 수 있고 섬유 복합재로 제조시 굴곡 탄성률 및 충격 강도 등의 기계적 물성을 향상시킬 수 있는 탄소 섬유의 표면 개질 방법 및 이로부터 제공되는 표면 개질된 탄소 섬유와, 폴리프로필렌 수지와 탄소 섬유의 비산 현상을 줄이면서 굴곡 탄성률 및 충격 강도 등의 기계적 물성을 향상시킬 수 있는 섬유 복합재의 제조 방법 및 이로부터 제공되는 섬유 복합재가 제공될 수 있다.
도 1은 실시예3에서 제조된 폴리프로필렌 수지 복합재의 인장시편에 대한 파단면을 주사현미경으로 촬영한 사진을 나타낸 것이다.
도 2은 비교예1에서 제조된 폴리프로필렌 수지 복합재의 인장시편에 대한 파단면을 주사현미경으로 촬영한 사진을 나타낸 것이다.
도 2은 비교예1에서 제조된 폴리프로필렌 수지 복합재의 인장시편에 대한 파단면을 주사현미경으로 촬영한 사진을 나타낸 것이다.
발명을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
[
실시예
1 및 2: 탄소 섬유 표면
개질용
분산액의 제조]
실시예1
: 분산액 A의 제조
4구 둥근플라스크에 GMP7550N(롯데케미칼(주))의 산변성 비염소폴리프로필렌, 고형분 100%) 100g을 넣고 메틸사이클론헥산 95g, 이소프로판올 5g을 넣고 교반하면서 100도로 승온하여 완전히 용해시켰다. 그리고, 상기 완전 용해된 용액에 폴리에테르 아민(제품명: M-1000, Mw. 1000)의 친수성 고분자를 15g 넣고 1시간동안 반응 후 반응기 내부 온도를 70℃로 낮추었다. 그리고, 이소프로판올 160g과 이온수 40g 의 혼합액을 1시간에 걸쳐 적하하여 분산액을 얻었다. 이후, 이소프로판올 10g과 이온수 222g 의 혼합액을 반응액 온도를 70℃로 유지하면서 1시간 걸쳐 적하한 후 상기 반응액 중 고형분의 농도가 30중량%가 될 때까지 메틸사이클로헥산과 이소프로판올과 물을 감압증류 제거하여 유백색 탄소섬유 사이징제용 수성수지 분산체를 얻었다.
최종 얻어진 분산체 중 미세 입자의 평균 입경(D50)은 약 0.08㎛이었다.
실시예
2: 분산액 B의 제조
4구 둥근플라스크에 GMP7550N(롯데케미칼(주))의 산변성 비염소폴리프로필렌, 고형분 100%) 100g을 넣고 메틸사이클론헥산 95g, 이소프로판올 5g을 넣고 교반하면서 100도로 승온하여 완전히 용해시켰다.
그리고, 상기 완전 용해된 용액에 폴리에테르 아민(제품명: M-1000, Mw. 1000)의 친수성 고분자를 12g 넣고 1시간동안 반응 후 반응기내부온도를 70℃로 낮추고 계면활성제 2g을 넣어 20분간 교반하였다. 그리고, 이소프로판올 160g과 이온수 40g 의 혼합액을 1시간에 걸쳐 적하하여 분산액을 얻었다. 이후, 이소프로판올 10g과 이온수 222g 의 혼합액을 반응액 온도를 70℃로 유지하면서 1시간 걸쳐 적하한 후 상기 반응액 중 고형분의 농도가 30중량%가 될 때까지 메틸사이클로헥산과 이소프로판올과 물을 감압증류 제거하여 유백색 탄소섬유 사이징제용 수성수지 분산체를 얻었다.
최종 얻어진 분산체 중 미세 입자의 평균 입경(D50)은 약 0.12㎛이었다.
[
실시예
3 내지 4 및
비교예
: 탄소 섬유의 표면 개질 및 섬유 복합재의 제조]
실시예
3 및 4
상기 실시예 1 및 2에서 각각 제조된 분산액을 물에 약 2중량% 농도로 희석한 이후에 탄소 섬유를 상기 희석 용액에 투입하여 표면 개질을 진행하였다. 그리고, 한국등록특허 제0343518호에 개시된 방법을 통하여 상기 표면 개질된 탄소 섬유를 폴리프로필렌에 함침시켜 섬유 복합재를 제조하였다.
비교예
1
에폭시로 표면 개질(Sizing 처리)된 도레이社의 탄소섬유 (T700SC-24000-50C)를 이용하여 폴리프로필렌 수지를 함침시켜 탄소섬유 보강 PP수지를 제조하였다.
비교예
2
불포화 폴리에스터로 표면 개질(Sizing 처리)된 도레이社의 탄소섬유 (T700SC-24000-F0E)를 이용하여 폴리프로필렌 수지를 함침시켜 탄소섬유 보강 PP수지를 제조하였다.
[
실험예
]
실험예1
: 표면
개질제
부착량 측정
상기 실시예 3 내지 4 및 비교예 1 내지 2에서 사용한 탄소 섬유의 탄소섬유속을 측량(W1)하고, 50리터/분의 질소 기류중에서 온도 450℃로 설정한 머플로에 15분간 정치하여 상기 탄소섬유속에 부착된 표면 개질 성분을 완전히 열분해 시킨다. 그리고, 20리터/분의 건조 질소 기류 중의 용기에 옮겨, 15분간 냉각한 후의 탄소섬유속을 측량(W2)하고 다음 일반식에 의해 부착량을 구한다.
[일반식]
표면 개질제의 부착량(질량%)=[W1(g)-W2(g)]/[W1(g)]× 100
실험예2
:
인장강도
(
TS
) 측정
ASTM D638에 의거하여 23℃ 및 50% 상대 습도 조건에서 만능시험기로 50m/min의 시험 속도를 적용하여, 상기 실시예 3 내지 4 및 비교예 1 내지 2에서 얻어진 섬유 복합재의 파단점에서의 인장 강도를 측정하였다.
실험예3
:
굴곡강도
(
FS
) 측정
ASTM D790에 의거하여 23℃ 및 50% 상대 습도 조건에서 만능시험기로 10m/min의 시험 속도를 적용하여, 상기 실시예 3 내지 4 및 비교예 1 내지 2에서 얻어진 섬유 복합재의 굴곡 강도를 측정하였다.
실험예4
:
굴곡탄성률
(
FM
) 측정
ASTM D790에 의거하여 23℃ 및 50% 상대 습도 조건에서 만능시험기로 10m/min의 시험 속도를 적용하여, 상기 실시예 3 내지 4 및 비교예 1 내지 2에서 얻어진 섬유 복합재의 굴곡 탄성률을 측정하였다.
상기 실험예 1 내지 4의 결과를 하기 표1에 나타내었다.
| 구분 | 표면개질성분 | 사이징제 부착량(중량%) |
인장강도 (Mpa) |
굴곡강도 (Mpa) |
굴곡탄성률 (Mpa) |
| 실시예3 | 실시예1 | 1.20 | 136 | 172 | 17,000 |
| 실시예4 | 실시예2 | 1.21 | 130 | 145 | 16,300 |
| 비교예1 | 에폭시 | 1.21 | 55 | 99 | 14,000 |
| 비교예2 | 폴리에스터 | 1.19 | 52 | 94 | 13,500 |
상기 표1에 나타난 바와 같이, 실시예 3 및 4에서 얻어진 섬유 복합재는 비교예 1 및 2에서 얻어진 섬유 복합재에 비하여 상대적으로 높은 인장 강도, 굴곡 강도 및 굴곡 탄성률을 갖는다는 점이 확인되었다.
또한, 하기 도1 및 도2를 비교하여 보면, 실시예3에서 제조된 폴리프로필렌 수지 복합재의 인장시편에 대한 파단면(도1)에서는 탄소 섬유의 표면을 폴리프로피렌 수지가 에워싸며 기재 내에 탄소섬유가 잘 함침되어 있는 구조를 보여주는데 반하여, 비교예1에서 제조된 폴리프로필렌 수지 복합재의 인장시편에 대한 파단면(도2)에서는 탄소섬유가 폴리프로필렌 수지 기재에서 빠져 나온 구멍들이 선명하게 관찰된다.
Claims (14)
- 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자가 0.1중량% 내지 2중량% 그라프트된 폴리프로필렌 수지; 및
물 및 유기 용매로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 용매;를 포함하고,
상기 폴리프로필렌 수지는 하기 수학식 1에서의 이소택틱연쇄몰분율 L값이 서로 다른 2종 이상의 폴리프로필렌계 수지를 포함하는, 탄소 섬유 표면 개질용 분산액:
[수학식 1]
상기 수학식 1에서, Tm은 수지의 융점이며, Tm 0는 완전결정의 융점, R 은 기체정수, ΔHU 는 결정가능한 유니트 1 mol 당의 융해 엔탈피, L 은 이소택틱연쇄의 몰분율이다.
- 제1항에 있어서,
상기 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자가 0.1중량% 내지 2중량% 그라프트된 폴리프로필렌 수지는 5,000 내지 500,000의 중량평균분자량을 갖는, 탄소 섬유 표면 개질용 분산액.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 폴리프로필렌 수지는
중량평균 분자량이 100,000 내지 300,000이고, 수학식 1에서의 이소택틱연쇄 몰분율 L값이 0.30 내지 0.70인 고분자량 폴리프로필렌계 수지(A) 50 내지 80 중량%;
중량평균 분자량이 10,000 내지 50,000이고, 수학식 1에서의 이소택틱연쇄 몰분율 L값이 0.30 내지 0.70인 저분자량 폴리프로필렌계 수지(B) 1 내지 30 중량%; 및
중량평균 분자량이 5,000 내지 50,000이며, 수학식 1에서의 이소택틱연쇄 몰분율 L값이 0.40 내지 0.70인 고결정성 저분자량 폴리프로필렌계 수지(C) 1 내지 20 중량%를 포함하는,
탄소 섬유 표면 개질용 분산액
- 제1항에 있어서,
상기 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자는 300 내지 50,000의 중량평균분자량을 갖는, 탄소 섬유 표면 개질용 분산액.
- 제1항에 있어서,
상기 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자는 폴리에테르 아민을 포함하는, 탄소 섬유 표면 개질용 분산액.
- 제1항에 있어서,
상기 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자는 하기 화학식 1 내지 3으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 폴리에테르 아민을 포함하는, 탄소 섬유 표면 개질용 분산액:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
L1 및 L2는 각각 독립적으로 탄소수 1~10의 알킬렌(alkylene), 탄소수 2 내지 10의 알케닐렌(alkenylene), 탄소수 2 내지 10의 알키닐렌(alkynylene), 탄소수 3 내지 10의 사이클로알킬렌(cycloalkylene), 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴렌(arylene)이고,
R1은 수소, 탄소수 1 내지 18의 알킬기, 또는 탄소수 1 내지 18의 알킬기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기이고, n은 1 내지 500의 정수이며,
R11 및 R12는 각각 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 아킬기이고,
[화학식 3]
상기 화학식 2에서,
L3 내지 L6는 각각 독립적으로 탄소수 1~10의 알킬렌(alkylene), 탄소수 2~10의 알케닐렌(alkenylene), 탄소수 2~10의 알키닐렌(alkynylene), 탄소수 3~10의 사이클로알킬렌(cycloalkylene), 또는 탄소수 6~30의 아릴렌(arylene)이고,
R2는 수소, 탄소수 1~18의 알킬기, 또는 탄소수 1~18의 알킬기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6~30의 아릴기이고,
R11 및 R12는 각각 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 아킬기이고,
a 및 b는 각각 독립적으로 1 내지 500의 정수이며,
[화학식 3]
상기 화학식 3에서,
L7 내지 L12는 각각 독립적으로 탄소수 1~10의 알킬렌(alkylene), 탄소수 2~10의 알케닐렌(alkenylene), 탄소수 2~10의 알키닐렌(alkynylene), 탄소수 3~10의 사이클로알킬렌(cycloalkylene), 또는 탄소수 6~30의 아릴렌(arylene)이고,
R3는 수소, 탄소수 1~18의 알킬기, 또는 탄소수 1~18의 알킬기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6~30의 아릴기이고,
R11 및 R12는 각각 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 아킬기이고,
y는 2 내지 500의 정수이고, (x+z)는 2 내지 100의 정수이다.
- 제1항에 있어서,
아민 작용기를 포함한 친수성 고분자가 0.1중량% 내지 2중량% 그라프트된 폴리프로필렌 수지 1 내지 75중량%; 및
물 및 알코올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 용매 25 중량% 내지 99중량%를 포함하는, 탄소 섬유 표면 개질용 분산액.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리프로필렌 수지 100중량부 대비 계면활성제 0.1 내지 5중량부를 더 포함하는, 탄소 섬유 표면 개질용 분산액.
- 제1항에 있어서,
상기 탄소 섬유 표면 개질용 분산액 상에는 0.2㎛이하의 평균 입경(D50)을 갖는 미세 입자가 존재하는, 탄소 섬유 표면 개질용 분산액.
- 제1항의 분산액과 탄소 섬유를 접촉하는 단계를 포함하는, 탄소 섬유의 표면 개질 방법.
- 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자가 0.1중량% 내지 2중량% 그라프트된 폴리프로필렌 수지가 표면에 결합하고,
상기 폴리프로필렌 수지는 하기 수학식 1에서의 이소택틱연쇄몰분율 L값이 서로 다른 2종 이상의 폴리프로필렌계 수지를 포함하는, 탄소 섬유:
[수학식 1]
상기 수학식 1에서, Tm은 수지의 융점이며, Tm 0는 완전결정의 융점, R 은 기체정수, ΔHU 는 결정가능한 유니트 1 mol 당의 융해 엔탈피, L 은 이소택틱연쇄의 몰분율이다.
- 제1항의 분산액과 탄소 섬유를 접촉하는 단계; 및
상기 분산액과 접촉한 탄소 섬유를 폴리프로필렌 수지에 함침하는 단계를 포함하는, 섬유 복합재의 제조 방법.
- 아민 작용기를 포함한 친수성 고분자가 0.1중량% 내지 2중량% 그라프트된 폴리프로필렌 수지가 표면에 결합한 탄소 섬유; 및
상기 탄소 섬유가 함침된 폴리프로필렌 수지;를 포함하고,
상기 탄소 섬유 표면에 결합한 폴리프로필렌 수지는 하기 수학식 1에서의 이소택틱연쇄몰분율 L값이 서로 다른 2종 이상의 폴리프로필렌계 수지를 포함하는, 섬유 복합재:
[수학식 1]
상기 수학식 1에서, Tm은 수지의 융점이며, Tm 0는 완전결정의 융점, R 은 기체정수, ΔHU 는 결정가능한 유니트 1 mol 당의 융해 엔탈피, L 은 이소택틱연쇄의 몰분율이다.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140165394A KR101597213B1 (ko) | 2014-11-25 | 2014-11-25 | 탄소 섬유 표면 개질용 분산액, 탄소 섬유의 표면 개질 방법, 및 섬유 복합재의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140165394A KR101597213B1 (ko) | 2014-11-25 | 2014-11-25 | 탄소 섬유 표면 개질용 분산액, 탄소 섬유의 표면 개질 방법, 및 섬유 복합재의 제조 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101597213B1 true KR101597213B1 (ko) | 2016-02-24 |
Family
ID=55449892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140165394A KR101597213B1 (ko) | 2014-11-25 | 2014-11-25 | 탄소 섬유 표면 개질용 분산액, 탄소 섬유의 표면 개질 방법, 및 섬유 복합재의 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101597213B1 (ko) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107142730A (zh) * | 2017-07-05 | 2017-09-08 | 青岛大学 | 一种碳纤维表面绿色接枝聚醚胺的方法 |
| CN107190512A (zh) * | 2017-07-06 | 2017-09-22 | 青岛大学 | 一种高效的碳纤维接枝聚合物的方法 |
| CN109763322A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-05-17 | 青岛大学 | 一种新颖的碳纤维表面接枝氧化石墨的新方法 |
| WO2019123276A1 (en) * | 2017-12-21 | 2019-06-27 | Hexcel Corporation | Composite carbon fibers |
| CN111825962A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-10-27 | 黎明职业大学 | 以改性复合碳材增强强度与导热性的pbt复合材料及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6420482B1 (en) * | 1993-07-13 | 2002-07-16 | Huntsman Petrochemical Corporation | Dyeable polyolefin containing polyetheramine modified functionalized polyolefin |
| WO2014038574A1 (ja) * | 2012-09-06 | 2014-03-13 | 三菱レイヨン株式会社 | 樹脂強化用炭素繊維束およびその製造方法、並びに炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物およびその成形品 |
| KR101458178B1 (ko) * | 2013-11-25 | 2014-11-05 | 롯데케미칼 주식회사 | 장섬유 복합재의 제조방법 |
-
2014
- 2014-11-25 KR KR1020140165394A patent/KR101597213B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6420482B1 (en) * | 1993-07-13 | 2002-07-16 | Huntsman Petrochemical Corporation | Dyeable polyolefin containing polyetheramine modified functionalized polyolefin |
| WO2014038574A1 (ja) * | 2012-09-06 | 2014-03-13 | 三菱レイヨン株式会社 | 樹脂強化用炭素繊維束およびその製造方法、並びに炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物およびその成形品 |
| KR101458178B1 (ko) * | 2013-11-25 | 2014-11-05 | 롯데케미칼 주식회사 | 장섬유 복합재의 제조방법 |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107142730A (zh) * | 2017-07-05 | 2017-09-08 | 青岛大学 | 一种碳纤维表面绿色接枝聚醚胺的方法 |
| CN107142730B (zh) * | 2017-07-05 | 2019-04-19 | 青岛大学 | 一种碳纤维表面绿色接枝聚醚胺的方法 |
| CN107190512A (zh) * | 2017-07-06 | 2017-09-22 | 青岛大学 | 一种高效的碳纤维接枝聚合物的方法 |
| CN107190512B (zh) * | 2017-07-06 | 2019-06-14 | 青岛大学 | 一种高效的碳纤维接枝聚合物的方法 |
| WO2019123276A1 (en) * | 2017-12-21 | 2019-06-27 | Hexcel Corporation | Composite carbon fibers |
| US10894868B2 (en) | 2017-12-21 | 2021-01-19 | Hexcel Corporation | Composite carbon fibers |
| JP2021508009A (ja) * | 2017-12-21 | 2021-02-25 | ヘクセル コーポレイション | 複合炭素繊維 |
| JP7229251B2 (ja) | 2017-12-21 | 2023-02-27 | ヘクセル コーポレイション | 複合炭素繊維 |
| CN109763322A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-05-17 | 青岛大学 | 一种新颖的碳纤维表面接枝氧化石墨的新方法 |
| CN111825962A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-10-27 | 黎明职业大学 | 以改性复合碳材增强强度与导热性的pbt复合材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101597213B1 (ko) | 탄소 섬유 표면 개질용 분산액, 탄소 섬유의 표면 개질 방법, 및 섬유 복합재의 제조 방법 | |
| JP5804222B1 (ja) | 炭素繊維強化複合材料およびプリプレグ | |
| Zhou et al. | Interfacial crystallization enhanced interfacial interaction of Poly (butylene succinate)/ramie fiber biocomposites using dopamine as a modifier | |
| CN110536914B (zh) | 片状模塑料及纤维增强复合材料 | |
| KR101542338B1 (ko) | 에폭시 수지 조성물 및 섬유 강화 복합 재료 | |
| JP5743035B1 (ja) | 成形品 | |
| JPH02240170A (ja) | 酸化安定性の高いポリマー含有組成物 | |
| KR20170016797A (ko) | 열경화성 에폭시 수지 조성물 | |
| WO2018181849A1 (ja) | 繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物、繊維強化複合材料及び成形体 | |
| WO2016039486A1 (ja) | 熱硬化性樹脂組成物 | |
| KR101741052B1 (ko) | 탄소섬유 강화 열가소성 플라스틱용 복합재료의 제조방법 | |
| CN103282442A (zh) | 聚合物微粒分散树脂组合物及其制造方法 | |
| Dhanapal et al. | Role of POSS as coupling agent for DGEBA/GF reinforced nanocomposites | |
| JP2011500944A (ja) | 水性結合剤又はサイジング組成物 | |
| JP2017149887A (ja) | 繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物、および繊維強化複合材料 | |
| EP2776503A1 (en) | Bimodal toughening agents for thermosettable epoxy resin compositions | |
| KR101744389B1 (ko) | 강인화 에폭시 수지 조성물, 이를 포함하는 에폭시 수지 및 이의 제조방법 | |
| Vu et al. | Effect of additive-added epoxy on mechanical and dielectric characteristics of glass fiber reinforced epoxy composites | |
| WO2019024184A1 (zh) | 环氧树脂固化剂、环氧树脂材料及其制备方法 | |
| EP2225311B1 (en) | Thermosetting compositions comprising silicone polyethers, their manufacture, and uses | |
| CN112654656B (zh) | 环氧复合配方 | |
| WO2022124191A1 (ja) | 熱硬化性エポキシ樹脂組成物、熱硬化性エポキシ樹脂成形品、繊維強化複合材料用成形材料、繊維強化複合材料、および繊維強化複合材料の製造方法 | |
| KR101458178B1 (ko) | 장섬유 복합재의 제조방법 | |
| CN110461947B (zh) | 导电聚芳硫醚树脂组合物 | |
| KR102357709B1 (ko) | 이황화몰리브덴/폴리에테르이미드 나노시트가 도입된 에폭시 복합소재 및 이의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190201 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200203 Year of fee payment: 5 |