KR102008761B1 - Epoxy composites containing pitch coated glass fiber - Google Patents
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Abstract
본 발명은 방열성이 향상된 에폭시 복합재료에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피치로 코팅된 유리섬유를 포함하는 에폭시 복합재료 및 이의 제조기술에 관한 것이다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 피치로 코팅된 유릿ㅁ유를 탄소화 시킨 보강제를 첨가함으로서, 열적 안정성 및 기계적 특성이 향상된 에폭시 복합재료를 제공하는 효과가 있다.The present invention relates to an epoxy composite having improved heat dissipation, and more particularly, to an epoxy composite including a glass fiber coated with a pitch and a manufacturing technology thereof.
According to the present invention as described above, by adding a reinforcing agent carbonized Yurit oil coated with pitch, there is an effect of providing an epoxy composite with improved thermal stability and mechanical properties.
Description
본 발명은 방열성이 향상된 에폭시 복합재료에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피치로 코팅된 유리섬유를 포함하는 에폭시 복합재료의 제조기술에 대한 것이다.The present invention relates to an epoxy composite having improved heat dissipation, and more particularly, to a manufacturing technology of an epoxy composite including a glass fiber coated with a pitch.
최근 전자산업의 급격한 발전으로 전자제품의 속도향상과 기능화로 인한 전력소모가 증가함에 따라 발생열을 효과적으로 방출해주는 문제를 중요하게 다루고 있다. 전자기기내의 발생열은 기기의 성능을 저하시키며, 수명을 단축시키는 원인으로 이를 해결할 수 있는 고방열 재료의 개발이 필수적이다. 초기 방열재료는 열전도도가 낮은 열가소성 고분자를 주로 이용하였으나, 열가소성 고분자의 0.2 W/mK 이하의 낮은 열전도도 및 고유특성상 열팽창계수와 같은 열안정성 문제가 야기되어 열확산 특성을 높이기 위하여 금속이나 세라믹 필러들을 첨가하는 방법이 연구되고 있다. 세라믹스 필러 중에서도 탄화규소 재료는 매트릭스에 비강도, 내산화성, 내부식성, 열충격 저항성, 내마모성, 높은 열전도도 등의 우수한 열적 기계적 특성을 갖고 있다. 하지만 탄화규소는 고함량을 필요로 하기 때문에 최종적으로 기계적 물성을 약화시키는 단점이 있다. 이에 강화 에폭시 복합재료는 열적특성을 이끌어 줄 수 있는 좋은 수지 중의 하나이다. 에폭시 수지는 접착성, 내약품성, 내식성, 내열성이 좋을 뿐만 아니라 가공성, 내마모성, 치수안정성이 우수하고 수지의 종류, 경화제의 선택과 배합에 의해 폭넓은 요구에 대응할 수 있는 장점을 가지고 있다. 이러한 이유로 이들을 조합한 강화 에폭시 복합재료에 대한 연구는 매우 흥미롭다. Recently, the rapid development of the electronics industry deals with the problem of effectively dissipating the generated heat as the power consumption increases due to the speed improvement and functionalization of electronic products. The heat generated in the electronic device degrades the performance of the device, and the development of high heat-dissipating material that can solve the problem is essential to shorten the life of the device. Early heat dissipating materials mainly used thermoplastic polymers with low thermal conductivity, but due to the low thermal conductivity of 0.2 W / mK and the inherent characteristics of thermoplastic polymers, thermal stability problems such as thermal expansion coefficient were caused, so that metal or ceramic fillers were improved to improve thermal diffusion characteristics. The method of addition is studied. Among the ceramic fillers, silicon carbide material has excellent thermal mechanical properties such as specific strength, oxidation resistance, corrosion resistance, thermal shock resistance, abrasion resistance, and high thermal conductivity in the matrix. However, silicon carbide requires a high content, which finally has a disadvantage of weakening mechanical properties. The reinforced epoxy composite is one of the good resins that can lead to thermal properties. Epoxy resins not only have good adhesiveness, chemical resistance, corrosion resistance, and heat resistance, but also have excellent workability, wear resistance, and dimensional stability, and have an advantage of being able to meet a wide range of needs by selecting and blending resins and curing agents. For this reason, research on reinforced epoxy composites combining them is very interesting.
본 발명의 목적은, 피치로 코팅된 유리섬유를 탄소화 시킨 보강제를 첨가함으로써, 열적 안정성과 기계적 특성이 향상된 에폭시 복합재료를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide an epoxy composite material having improved thermal stability and mechanical properties by adding a reinforcing agent carbonized glass fiber coated with a pitch.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 피치로 코팅된 탄소화 시킨 보강제 및 탄화규소(SiC)를 보강제로 동시에 첨가함으로써, 열적 안정성과 기계적 특성이 더욱 향상된 에폭시 복합재료를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide an epoxy composite having improved thermal stability and mechanical properties by simultaneously adding a pitch-coated carbonized reinforcing agent and silicon carbide (SiC) as a reinforcing agent.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 에폭시 수지 및 상기 에폭시 수지 100중량부 대비 0.1 내지 0.5중량부의 피치(pitch)로 코팅 된 유리섬유를 포함하는 에폭시 수지 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an epoxy resin composition comprising an epoxy resin and a glass fiber coated with a pitch of 0.1 to 0.5 parts by weight relative to 100 parts by weight of the epoxy resin.
상기 피치로 코팅 된 유리섬유는 피치로 유리섬유를 코팅한 후 탄소화(carbonization)된 것을 특징으로 한다.The pitch coated glass fiber is characterized in that the carbonized (carbonized) after coating the glass fiber with a pitch.
상기 에폭시 수지 조성물은 탄화규소(SiC) 0.4 내지 2.8중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The epoxy resin composition is characterized in that it further comprises 0.4 to 2.8 parts by weight of silicon carbide (SiC).
또한, 본 발명은 방열성이 향상된 에폭시 복합재료 제조방법을 제공한다. 상기 에폭시 복합재료 제조방법은 유리섬유에 피치를 코팅하는 단계, 피치가 코팅된 유리섬유를 탄소화 시키는 단계, 상기 탄소화 된 피치코팅 유리섬유 및 에폭시 수지를 혼합하는 단계 및 상기 혼합물을 경화시키는 단계를 포함한다.In addition, the present invention provides a method for producing an epoxy composite with improved heat dissipation. The method for producing an epoxy composite material includes coating a pitch on glass fibers, carbonizing pitch coated glass fibers, mixing the carbonized pitch coated glass fibers and an epoxy resin, and curing the mixture. It includes.
상기 탄소화 시키는 단계는 온도 600 내지 1000℃, 불활성 기체 분위기에서 수행되는 것을 특징으로 한다.The carbonizing step is characterized in that the temperature is performed at 600 to 1000 ℃, an inert gas atmosphere.
상기 혼합하는 단계는 에폭시 수지 및 상기 에폭시 수지 100중량부 대비 0.1 내지 0.5중량부의 피치(pitch)로 코팅 된 유리섬유를 혼합하는 것을 특징으로 한다. 상기 혼합하는 단계는 탄화규소(SiC) 0.4 내지 2.8 중량부를 더 혼합하는 것을 특징으로 한다.The mixing step is characterized in that the glass fiber coated with a pitch of 0.1 to 0.5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the epoxy resin and the epoxy resin. The mixing step is characterized in that to further mix 0.4 to 2.8 parts by weight of silicon carbide (SiC).
상기와 같은 본 발명에 따르면, 피치로 코팅된 유리섬유를 탄소화 시킨 보강제를 첨가함으로써, 열적 안정성 및 기계적 특성이 향상된 에폭시 복합재료를 제공하는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 방열성이 향상된 에폭시 복합재료를 제공함으로써, 전자산업에서 고방열재료로 이용될 수 있는 효과가 있다. According to the present invention as described above, by adding a reinforcing agent carbonized glass fiber coated with a pitch, there is an effect of providing an epoxy composite with improved thermal stability and mechanical properties. In addition, by providing an epoxy composite with improved heat dissipation according to the present invention, there is an effect that can be used as a high heat radiation material in the electronic industry.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에폭시 복합재료의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에폭시 복합재료의 퓨리에 변환 적외선 분광분석(Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FT-IR) 결과를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에폭시 복합재료의 열 중량 분석(thermogravimetric analysis, TGA) 결과를 도시한 것이다.1 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of an epoxy composite material according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) results of an epoxy composite according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows the results of the thermogravimetric analysis (TGA) of the epoxy composite according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 일 형태에 따른 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지 및 상기 에폭시 수지 100중량부 대비 0.1 내지 0.5중량부의 피치(pitch)로 코팅 된 유리섬유를 포함한다.The epoxy resin composition of one embodiment of the present invention includes an epoxy resin and glass fibers coated with a pitch of 0.1 to 0.5 parts by weight relative to 100 parts by weight of the epoxy resin.
피치로 코팅된 유리섬유는 피치로 유리섬유를 코팅한 후 탄소화(carbonization) 된 것을 특징으로 한다.The pitch coated glass fiber is characterized in that the carbonized (carbonized) after coating the glass fiber with a pitch.
또한, 에폭시 수지 조성물은 에폭시수지 100중량부 대비 0.4 내지 2.8 중량부의 탄화규소(SiC) 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 탄화규소의 농도가 에폭시 수지 100중량부 대비 0.4 중량비 미만인 경우는 방열 효과가 미미하기 때문에 바람직하지 못하고, 탄화규소의 농도가 에폭시 수지 100중량부 대비 2.8 중량비를 초과하면 분산성이 저하되고 수지 내에서 탄화규소 간의 상호 응집이 일어나 불균일한 상을 형성하여 물성을 감소시키기 때문에 바람직하지 못하다. 사용된 탄화규소의 입자크기는 4μm 이하일 경우 방열 효과가 미미하기 때문에 바람직하지 못하고, 10μm 이상인 경우 분산 효과가 미미하여 바람직하지 못하다.In addition, the epoxy resin composition is characterized in that it further comprises 0.4 to 2.8 parts by weight of silicon carbide (SiC) relative to 100 parts by weight of epoxy resin. If the concentration of silicon carbide is less than 0.4 part by weight based on 100 parts by weight of epoxy resin, the heat dissipation effect is not preferable. If the concentration of silicon carbide exceeds 2.8 parts by weight based on 100 parts by weight of epoxy resin, dispersibility is lowered and It is not preferable because mutual agglomeration between silicon carbides occurs to form a non-uniform phase to reduce physical properties. The particle size of the silicon carbide used is not preferable because the heat dissipation effect is insignificant when 4 μm or less, and the dispersing effect is insignificant when it is 10 μm or more.
본 발명의 다른 일 형태에 따른 방열성이 향상된 에폭시 복합재료 제조방법은 유리섬유에 피치를 코팅하는 단계, 피치가 코팅된 유리섬유를 탄소화 시키는 단계, 상기 탄소화 된 피치 코팅 유리섬유 및 에폭시 수지를 혼합하는 단계 및 상기 혼합물을 경화시키는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, an epoxy composite material manufacturing method having improved heat dissipation may include coating a pitch on glass fibers, carbonizing pitch coated glass fibers, and carbonizing the pitch coated glass fibers and epoxy resin. Mixing and curing the mixture.
피치(pitch)는 유기용액 및 피치가 질량비 10:1 내지 1:10로 혼합된 것을 특징으로 한다.The pitch is characterized in that the organic solution and the pitch is mixed in a mass ratio of 10: 1 to 1:10.
유기용액은 방향족 용매를 선택하는 것이 바람직하나, 퀴놀린(Quinoline)이 더욱 바람직하다. 유기용액과 피치를 상온에서 1 내지 5시간동안 교반하여 혼합하는 것이 바람직하다.The organic solution is preferably selected from aromatic solvents, but more preferably quinoline. It is preferable to stir and mix the organic solution and the pitch for 1 to 5 hours at room temperature.
피치로 유리섬유를 코팅한 후 사용한 유기용액이 제거될 수 있도록 80 내지 100℃의 오븐에서 12 내지 24시간 동안 건조하는 것이 바람직하며, 건조 후 증류수로 1 내지 10회 세척하는 것이 바람직하다.After coating the glass fibers with a pitch, the organic solution is preferably dried for 12 to 24 hours in an oven at 80 to 100 ° C., and preferably washed 1 to 10 times with distilled water after drying.
탄소화 시키는 단계는 온도 600 내지 1000℃, 불활성 기체 분위기에서 수행되는 것을 특징으로 한다. 더욱 상세하게는 불활성 분위기의 퍼니스를 사용하여 승온속도 1 내지 4℃/min, 온도 600 내지 1000℃ 조건에서 5 내지 60분간 열처리하는 것이 바람직하다. 또한, 탄소화 온도는 600℃이하인 경우는 탄화효과가 미미하고, 1000℃이상일 경우에는 구조 파괴를 초례하여 유리섬유의 물성 저하를 유도하기 때문에 바람직하지 못하다. 탄소화 시키기 위한 열처리 후 표면에 잔존하는 불순물을 제거하기 위하여 증류수 세척 및 건조 과정을 더 수행하는 것이 바람직하다. The carbonization step is characterized in that the temperature is carried out in 600 to 1000 ℃, an inert gas atmosphere. More specifically, it is preferable to heat-treat for 5 to 60 minutes at a temperature increase rate of 1 to 4 ° C / min and a temperature of 600 to 1000 ° C using a furnace of an inert atmosphere. In addition, the carbonization temperature is not preferable when the carbonization temperature is less than 600 ℃, if the carbonization temperature is less than 1000 ℃ to induce the physical properties of the glass fiber to break down the structural breakdown. In order to remove impurities remaining on the surface after heat treatment for carbonization, it is preferable to further perform distilled water washing and drying processes.
혼합하는 단계는 에폭시 수지 및 상기 에폭시 수지 100중량부 대비 0.1 내지 0.5중량부의 피치(pitch)로 코팅 된 유리섬유를 혼합하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 혼합하는 단계는 에폭시 수지 100중량부 대비 0.4 내지 2.8 중량부의 탄화규소(SiC)를 더 혼합하는 것을 특징으로 한다. The mixing step is characterized in that the glass fiber coated with a pitch of 0.1 to 0.5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the epoxy resin and the epoxy resin. In addition, the mixing step is characterized by further mixing 0.4 to 2.8 parts by weight of silicon carbide (SiC) relative to 100 parts by weight of epoxy resin.
탄화규소(SiC)는 입자크기가 4 내지 10μm인 것이 바람직하다. 사용된 탄화규소의 입자크기는 4μm 이하일 경우 방열 효과가 미미하기 때문에 바람직하지 못하고, 10μm 이상인 경우 분산 효과가 미미하여 바람직하지 못하다.Silicon carbide (SiC) preferably has a particle size of 4 to 10μm. The particle size of the silicon carbide used is not preferable because the heat dissipation effect is insignificant when 4 μm or less, and the dispersing effect is insignificant when it is 10 μm or more.
경화하는 단계는 온도 140 내지 200℃, 압력 10 내지 100MPa 조건으로 3시간 이상 경화하는 것을 특징으로 한다. 경화 온도가 140℃ 이하일 경우에는 완전한 경화를 유도하지 못하기 때문에 바람직하지 못하고, 200℃ 이상일 경우에는 물성 저하를 초례하여 바람직하지 못하다. 압력이 10MPa 이하일 경우 수지가 섬유내부에 과량 잔존되어 물성 저하를 초례하고, 100MPa 이상일 경우는 에폭시 수지가 과량 빠져나가 수지와 필러 사이의 결착 저하를 유도하여 바람직하지 못 하다.Curing step is characterized in that curing for 3 hours or more at a temperature of 140 to 200 ℃, pressure 10 to 100MPa conditions. When the curing temperature is 140 ° C. or lower, complete curing cannot be induced, and when the curing temperature is 200 ° C. or higher, the lowering of the physical properties is not preferable. If the pressure is 10 MPa or less, the resin remains excessively in the fiber to quantify the decrease in physical properties. If the pressure is 100 MPa or more, the epoxy resin is excessively released to induce a decrease in the binding between the resin and the filler, which is not preferable.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not to be construed as being limited by these examples.
실시예Example 1. One.
피치가 코팅된 탄화유리섬유를 제조하였다.Pitch coated carbide glass fibers were prepared.
퀴놀린과 피치를 10:1의 질량비로 혼합하여 상온에서 약 2시간동안 교반하여 피치용액을 준비하였다. 제조 된 피치 용액에 유리섬유를 담지하여 유리섬유 표면에 균일하게 코팅한 후, 70℃의 건조오븐에서 12시간 건조하였으며, 불활성분위기의 튜브형 퍼니스를 사용하여 600℃에서 5분간 열처리하였다. 표면에 잔존하는 불순물을 제거하기 위하여, 피치가 코팅 된 유리섬유를 증류수로 수차례 세척한 후 80℃의 건조오븐에서 12시간 건조하였다.Quinoline and pitch were mixed at a mass ratio of 10: 1, and stirred at room temperature for about 2 hours to prepare a pitch solution. After the glass fiber was loaded on the prepared pitch solution and uniformly coated on the surface of the glass fiber, it was dried for 12 hours in a drying oven at 70 ℃, and heat-treated at 600 ℃ using a tubular furnace of an inert atmosphere for 5 minutes. In order to remove impurities remaining on the surface, the pitch-coated glass fiber was washed several times with distilled water and then dried in a drying oven at 80 ℃.
탄화규소는 프리저밀을 사용하여 입자의 크기를 4 μm로 분쇄하여 제조한다. Silicon carbide is prepared by grinding the particle size to 4 μm using a freezer mill.
피치로 코팅된 유리섬유를 포함하는 에폭시 복합재료는 에폭시 수지 100중량부 대비 피치 코팅된 탄화유리섬유 0.1 중량부와 탄화규소 0.4 중량부를 첨가하고 교반하여 용융혼합한다. 분산이 완료된 에폭시 수지에 경화제인 DDM(Dephenyl Deamino Metane)을 첨가하여 혼합한 후, 혼합과정에서 생성된 기포를 제거하였다. 최종적으로 핫프레스를 이용하여 10 MPa의 압력, 140℃에서 2시간동안 고온압착하여 경화시켜 피치로 코팅된 유리섬유를 포함하는 에폭시 복합재료를 제조하였다. Epoxy composite material including pitch coated glass fibers is melt mixed by adding 0.1 parts by weight of pitch coated carbide glass fibers and 0.4 parts by weight of silicon carbide to 100 parts by weight of epoxy resin. After the dispersion was completed by adding the curing agent DDM (Dephenyl Deamino Metane) to the epoxy resin was mixed, the bubbles generated during the mixing process were removed. Finally, an epoxy composite material including glass fibers coated with a pitch was cured by hot pressing at a pressure of 10 MPa and 140 ° C. for 2 hours using a hot press.
실시예Example 2. 2.
상기 실시예 1과 동일하게 제조하되, 10분 동안 탄화하여 피치 코팅된 탄화유리섬유를 제조하고, 복합재료 제조 과정에서 유리섬유의 0.2 중량부와 탄화규소 0.8 중량부를 첨가하고 30 MPa의 압력으로 경화하여 피치로 코팅된 유리섬유를 포함하는 에폭시 복합재료를 제조하였다.Prepared in the same manner as in Example 1, but carbonized for 10 minutes to produce a pitch-coated carbide glass fibers, 0.2 parts by weight of the glass fiber and 0.8 parts by weight of silicon carbide in the composite material manufacturing process and cured at a pressure of 30 MPa To prepare an epoxy composite material comprising a glass fiber coated with a pitch.
실시예Example 3. 3.
상기 실시예 1과 동일하게 제조하되, 탄화온도를 700℃, 탄화시간을 20분으로 하여 피치 코팅된 탄화유리섬유 제조하고, 복합재료 제조 과정에서 유리섬유 0.4 중량부 및 탄화규소 1.2 중량부를 첨가하여 피치로 코팅된 유리섬유를 포함하는 에폭시 복합재료를 제조하였다.Manufactured in the same manner as in Example 1, the carbonization temperature is 700 ℃, the carbonization time is 20 minutes to produce pitch coated carbide glass fibers, 0.4 parts by weight of glass fiber and 1.2 parts by weight of silicon carbide in the composite material manufacturing process An epoxy composite material was prepared comprising pitch coated glass fibers.
실시예Example 4. 4.
상기 실시예 1과 동일하게 제조하되, 탄화규소의 입자크기를 7 μm로 분쇄하고, 복합재료 제조 과정에서 탄화규소 1.6 중량부 및 50 MPa의 압력, 170 ℃의 온도 조건에서 경화하여 피치로 코팅된 유리섬유를 포함하는 에폭시 복합재료를 제조하였다. Prepared in the same manner as in Example 1, the particle size of the silicon carbide was pulverized to 7 μm, and in the manufacturing process of the composite material was cured at 1.6 parts by weight of silicon carbide and a pressure of 50 MPa, a temperature of 170 ℃ coated with pitch Epoxy composite materials including glass fibers were prepared.
실시예Example 5. 5.
상기 실시예 1과 동일하게 제조하되, 탄화온도를 800℃, 탄화시간을 30분으로 하여 피치 코팅된 탄화유리섬유 제조하고, 복합재료 제조 과정에서 유리섬유 0.6 중량부 및 탄화규소 2.0 중량부를 첨가하여 피치로 코팅된 유리섬유를 포함하는 에폭시 복합재료를 제조하였다.Prepared in the same manner as in Example 1, but the carbonization temperature is 800 ℃, the carbonization time of 30 minutes to produce a pitch-coated carbide glass fiber, in the manufacturing process of the composite material by adding 0.6 parts by weight of glass fiber and 2.0 parts by weight of silicon carbide An epoxy composite material was prepared comprising pitch coated glass fibers.
실시예Example 6. 6.
상기 실시 예 1과 동일하게 과정을 실시하되, 70 MPa의 압력에서 경화시켜 피치로 코팅된 유리섬유를 포함하는 에폭시 복합재료를 제조하였다.The process was carried out in the same manner as in Example 1, but was cured at a pressure of 70 MPa to prepare an epoxy composite material comprising a glass fiber coated with a pitch.
실시예Example 7. 7.
상기 실시예 1과 동일하게 과정을 실시하되, 40분 동안 탄화하여 피치 코팅된 탄화유리섬유를 제조하고, 탄화규소의 입자크기를 10 μm로 분쇄하고, 복합재료 제조 과정에서 유리섬유 0.8 중량부 및 탄화규소 2.4 중량부를 첨가하고, 200℃ 의 온도에서 경화하여 피치로 코팅된 유리섬유를 포함하는 에폭시 복합재료를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, but carbonized for 40 minutes to produce a pitch-coated carbide glass fiber, grinding the particle size of silicon carbide to 10 μm, 0.8 parts by weight of glass fiber in the composite material manufacturing process and 2.4 parts by weight of silicon carbide was added, and cured at a temperature of 200 ° C. to prepare an epoxy composite material including glass fibers coated with pitch.
실시예Example 8. 8.
상기 실시 예 1과 동일하게 과정을 실시하되, 90 MPa의 압력에서 경화시켜 피치로 코팅된 유리섬유를 포함하는 에폭시 복합재료 제조하였다.The process was carried out in the same manner as in Example 1, but was cured at a pressure of 90 MPa to prepare an epoxy composite material comprising a glass fiber coated with a pitch.
실시예Example 9. 9.
상기 실시 예 1과 동일하게 과정을 실시하되, 탄화온도를 1000℃, 탄화시간을 50분으로 하여 피치 코팅된 탄화유리섬유 제조하고, 복합재료 제조 과정에서 유리섬유 1.0 중량부 및 탄화규소 2.8 중량부를 첨가하고 100 MPa의 압력에서 경화시켜 피치로 코팅된 유리섬유를 포함하는 에폭시 복합재료를 제조하였다.The process was carried out in the same manner as in Example 1, but the carbonization temperature is 1000 ℃, the carbonization time is 50 minutes to manufacture a pitch coated carbide glass fiber, 1.0 part by weight of glass fiber and 2.8 parts by weight of silicon carbide in the composite material manufacturing process Epoxy composites comprising glass fibers coated with pitch were added and cured at a pressure of 100 MPa.
비교예Comparative example 1. One.
유리섬유Fiberglass
비교예Comparative example 2. 2.
피치pitch
비교예Comparative example 3. 3.
에폭시 수지에 경화제인 DDM을 첨가하여 혼합한 후 혼합과정에서 생성된 기포를 제거한다. 핫프레스를 이용하여 50 MPa의 압력, 170 ℃에서 2시간동안 고온압착하여 경화시켜 에폭시 복합재료를 제조하였다.DDM, a curing agent, is added to the epoxy resin and mixed to remove bubbles generated during the mixing process. Epoxy composite material was prepared by hot pressing at 50 MPa at 170 ° C. for 2 hours using a hot press.
(℃)Carbonization temperature
(℃)
(min)Carbonization time
(min)
입자크기
(μm)Silicon Carbide
Particle size
(μm)
사용량
(wt%)Fiberglass
usage
(wt%)
사용량
(wt%)Silicon Carbide
usage
(wt%)
(℃)Curing temperature
(℃)
(MPa)Curing pressure
(MPa)
측정예Measurement example 1. 주사전자현미경( 1. Scanning electron microscope SEMSEM ) 을 이용한 표면 관찰Surface observation with
탄소화 된 피치코팅 유리섬유의 표면 변화를 주사전자현미경을 이용하여 측정하였다.The surface change of the carbonized pitch coated glass fiber was measured using a scanning electron microscope.
주사전자현미경을 이용한 표면 관찰 결과는 도 1에 도시하였다. 상기 결과에 따르면 유리섬유 표면에 피치가 코팅된 모습을 확인할 수 있다. 이와 비교하여, 유리섬유(비교예1)는 피치가 코팅되지 않아 표면이 거칠지 않은 것을 알 수 있다.Surface observation results using a scanning electron microscope is shown in FIG. According to the result, it can be seen that the pitch is coated on the glass fiber surface. In comparison, it can be seen that the glass fiber (Comparative Example 1) is not coated with a pitch and thus the surface is not rough.
측정예Measurement example 2. 2. 퓨리에Fourier 변환 적외선 스펙트럼(FT-IR) 분석 Transform Infrared Spectrum (FT-IR) Analysis
탄소화 된 피치코팅 유리섬유 표면의 작용기를 분석하기 위하여, 퓨리에 변확 적외선 스펙트럼 분석을 수행하였다.In order to analyze the functional groups of the carbonized pitch-coated glass fiber surface, Fourier infra-red spectrum analysis was performed.
표면 작용기 분석을 위한 퓨리에 변환 적외선 스펙트럼 분석 결과는 도 2에 도시하였다. 상기 결과에 따르면 도 2와 같이 Si-O-Si 피크(1010cm-1)와 carbonyl 피크(1298cm-1) 및 전형적인 피치의 피크 2989cm-1, 2789cm-1 및 1655cm-1에서 나타나는 것을 확인할 수 있으며, 이는 유리섬유의 표면에 피치가 코팅되었음을 나타낸다.Fourier transform infrared spectral analysis for surface functional group analysis is shown in FIG. 2. According to the results, as shown in FIG. 2, it can be seen that the Si-O-Si peak (1010cm -1 ) and the carbonyl peak (1298cm -1 ) and the peaks of typical pitches 2989cm -1 , 2789cm -1, and 1655cm -1 , This indicates that the pitch is coated on the surface of the glass fiber.
측정예Measurement example 3. 열중량분석( 3. Thermogravimetric Analysis TGATGA , , ThermogravimetricThermogravimetric analysis) analysis)
실시예에 따른 에폭시 복합재료의 열 안정성을 측정하기 위하여 열중량 분석을 수행하였다. 상기 열중량분석은 초기 열분해 온도(IDT)와 활성화 에너지(Ea ,dec)값을 이용하여 열안정성을 확인하였다. 또한, 분해 활성화 에너지는 Horowitz-Metzger의 적분방법을 사용하여 계산하였다. 분석조건은 질소(N2) 분위기 하에서 승온속도 10℃/min이며, 측정범위는 30 내지 900℃이다.Thermogravimetric analysis was performed to determine the thermal stability of the epoxy composites according to the examples. The thermogravimetric analysis confirmed the thermal stability using the initial thermal decomposition temperature (IDT) and the activation energy (E a , dec ) values. Decomposition activation energy was also calculated using the integration method of Horowitz-Metzger. Analytical conditions are the temperature increase rate of 10 ℃ / min under nitrogen (N 2 ) atmosphere, the measurement range is 30 to 900 ℃.
열중량분석결과는 도 3 및 표 2에 도시하였다. 상기 결과에 따르면 에폭시 복합재료에서 탄화규소의 함량이 증가할수록 열분해온도 및 활성화 에너지가 증가하는 것을 알수 있다. 이는 탄화규소의 함량이 증가함에따라 열안정성이 증가하는 것을 의미한다.Thermogravimetric analysis results are shown in FIG. 3 and Table 2. According to the results, it can be seen that as the content of silicon carbide increases in the epoxy composite, the thermal decomposition temperature and the activation energy increase. This means that the thermal stability increases as the content of silicon carbide increases.
측정예Measurement example 4. 4. 굴곡강도Flexural strength 시험 exam
실시예에 따른 에폭시 복합재료의 굴곡강도를 측정하였다. 굴곡 강도 시험은 1mm/min의 크로스헤드 비율로 ASTM D 790에 따라 만능재료 시험기를 이용하여 시험하였으며, 시험결과의 신뢰도를 위해 각 실시예 당 적어도 다섯 개의 표본을 시험하였다.Flexural strength of the epoxy composite according to the embodiment was measured. The flexural strength test was tested using a universal testing machine according to ASTM D 790 at a crosshead ratio of 1 mm / min, and at least five specimens for each example were tested for reliability of the test results.
실시예에 따른 에폭시 복합재료의 굴곡강도 측정결과는 표 3에 도시하였다. 상기 결과에 따르면, 표 2와 같이 탄화규소의 함량이 증가함에 따라 굴곡강도가 증가하였으며, 실시예 3(탄화규소 2.0g첨가군)이 가장 굴곡강도가 높았다.Flexural strength measurement results of the epoxy composite material according to the embodiment are shown in Table 3. According to the results, as shown in Table 2, the bending strength increased as the content of silicon carbide increased, and Example 3 (silicon carbide 2.0g addition group) had the highest bending strength.
이상, 본 발명내용의 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 정의된다고 할 것이다. As mentioned above, specific portions of the present disclosure have been described in detail, and it is apparent to those skilled in the art that such specific techniques are merely preferred embodiments, and thus the scope of the present disclosure is not limited thereto. something to do. Thus, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (7)
상기 에폭시 수지 100중량부 대비 0.1 내지 0.8중량부의 피치(pitch)로 코팅 된 유리섬유; 및
상기 에폭시 수지 100중량부 대비 0.4 내지 2.4중량부의 탄화규소(SiC)를 포함하며,
상기 피치로 코팅 된 유리섬유는 피치로 유리섬유를 코팅한 후 탄소화(carbonization)된 것이며,
상기 탄화규소(SiC)의 입자크기는 4 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물.
Epoxy resins;
Glass fibers coated with a pitch of 0.1 to 0.8 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the epoxy resin; And
0.4 to 2.4 parts by weight of silicon carbide (SiC) relative to 100 parts by weight of the epoxy resin,
The pitch coated glass fiber is carbonized after coating the glass fiber with a pitch,
Epoxy resin composition, characterized in that the particle size of the silicon carbide (SiC) is 4 to 10 ㎛.
상기 피치로 코팅 된 유리섬유는 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 0.2 내지 0.8 중량부이며,
상기 탄화규소는 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 0.8 내지 2.4 중량부이며,
초기 열분해 온도(IDT)가 667 내지 776 ℃이고, 인 것을 특징으로 하는 에폭시 수지 조성물.
The method of claim 1,
The pitch coated glass fiber is 0.2 to 0.8 parts by weight relative to 100 parts by weight of the epoxy resin,
The silicon carbide is 0.8 to 2.4 parts by weight relative to 100 parts by weight of the epoxy resin,
Epoxy resin composition, characterized in that the initial thermal decomposition temperature (IDT) is 667 to 776 ℃.
피치가 코팅된 유리섬유를 탄소화(carbonization)시키는 단계;
상기 탄소화 된 피치 코팅 유리섬유 및 에폭시 수지, 탄화규소(SiC)를 혼합하는 단계; 및
상기 탄소화 된 피치 코팅 유리섬유 및 에폭시 수지, 탄화규소(SiC)의 혼합물을 경화시키는 단계를 포함하며,
상기 혼합하는 단계는 에폭시 수지 및 상기 에폭시 수지 100중량부 대비 0.1 내지 0.8 중량부의 피치(pitch)로 코팅 된 유리섬유, 0.4 내지 2.4 중량부의 탄화규소(SiC)를 혼합하며,
상기 탄화규소(SiC)의 입자크기는 4 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 방열성이 향상된 에폭시 복합재료의 제조방법.
Coating a pitch on the glass fibers;
Carbonizing the pitch coated glass fibers;
Mixing the carbonized pitch coated glass fiber with an epoxy resin and silicon carbide (SiC); And
Curing the mixture of carbonized pitch coated glass fiber and epoxy resin, silicon carbide (SiC),
The mixing step is mixing the epoxy resin and glass fiber coated with a pitch of 0.1 to 0.8 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the epoxy resin, 0.4 to 2.4 parts by weight of silicon carbide (SiC),
The particle size of the silicon carbide (SiC) is 4 to 10 ㎛ characterized in that the heat dissipation improved epoxy composite material manufacturing method.
상기 피치로 코팅 된 유리섬유는 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 0.2 내지 0.8 중량부이며,
상기 탄화규소는 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 0.8 내지 2.4 중량부인 것을 특징으로 하는 방열성이 향상된 에폭시 복합재료의 제조방법.
The method of claim 4, wherein
The pitch coated glass fiber is 0.2 to 0.8 parts by weight relative to 100 parts by weight of the epoxy resin,
Said silicon carbide is 0.8 to 2.4 parts by weight relative to 100 parts by weight of the epoxy resin manufacturing method of the epoxy composite material with improved heat dissipation.
상기 경화시키는 단계는 30 내지 70 Ma의 경화압력 하에서 수행하는 것을 특징으로 하는 방열성이 향상된 에폭시 복합재료의 제조방법.The method of claim 5,
The curing step is a method of producing an epoxy composite with improved heat dissipation, characterized in that carried out under a curing pressure of 30 to 70 Ma.
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