KR20110076281A - 기계적 계면 강도가 강화된 탄소섬유강화 복합재 제조방법 - Google Patents

기계적 계면 강도가 강화된 탄소섬유강화 복합재 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사이징제로 사이징 처리한 탄소섬유를 보강제로 사용하여 열가소성 매트릭스와의 계면결합력이 향상시킴으로써 기계적 계면 강도가 강화된 탄소섬유강화 복합재를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방법은 탄소섬유를 사이징 처리하여 탄소섬유의 취급성을 향상시킴과 동시에 매트릭스와의 계면결합력을 최대화함으로써 높은 기계적 계면 강도를 가지는 탄소섬유강화 복합재를 제조할 수 있다.
탄소섬유강화 복합재, 사이징, 계면 강도, 열가소성, 나일론

Description

기계적 계면 강도가 강화된 탄소섬유강화 복합재 제조방법{Method of manufacturing of carbon fibers reinforced composites improved mechanical interface strength}
본 발명은 기계적 계면 강도가 강화된 탄소섬유강화 복합재의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사이징제로 사이징 처리한 탄소섬유를 보강제로 사용하여 열가소성 매트릭스와의 계면결합력이 향상시킴으로써 기계적 계면 강도가 강화된 탄소섬유강화 복합재를 제조하는 방법에 관한 것이다.
탄소섬유 및 이를 이용한 탄소섬유강화 복합재(corbon fibers-reinforced composites)는 금속을 주축으로 했던 여러 산업기계 부품들의 대체 재료로서 각광을 받고 있을 뿐만 아니라 자동차, 항공우주, 전기전자, 기계, 선박, 토목건축, 의학생체 분야 등 미래 최첨단 산업분야에서도 주축인 재료가 될 것으로 예상된다.
또한, 높은 비강도, 경량성, 내피로성, 내약품성, 및 고탄성률 등을 가진 소재로서 베어링, 기어, 캠과 같은 고강도를 필요로 하는 곳이나 자동차 동체와 같은 운송장비 분야나 스포츠 용품 분야 등에서도 본격적으로 사용되는 유망한 신소재이다.
탄소섬유는 고강도, 고탄성, 높은 열적 특성, 그리고 높은 전도도 등 우수한 특성을 가지고 있어서 탄소섬유강화 복합재의 내부 보강제로 이용 가능하다. 탄소섬유강화 복합재의 최종 기계적 물성은 보강제로 사용되는 탄소섬유와 매트릭스 자체의 물성에 크게 의존하지만 섬유와 매트릭스가 만나는 계면에서의 결합 현상에 의해서도 크게 좌우된다.
종래 탄소섬유강화 복합재는 매트릭스로서 열경화성 수지를 사용하였기 때문에 탄소섬유와 수지와의 표면특성을 맞추기가 쉽지 않았으며, 복합재를 제조한다고 하더라도 기계적 물성이 떨어지는 현상이 나타났다.
이에 본 발명자들은 탄소섬유를 사이징제로 처리하여 탄소섬유와 열경화성 매트릭스 수지간의 계면결합력을 향상시켜 높은 기계적 계면 강도를 갖는 탄소섬유강화 복합재를 제조하고 본 발명을 성공적으로 완성하였다.
결국, 본 발명의 주된 목적은 사이징제로 사이징 처리한 탄소섬유를 보강제로 사용하여 열가소성 매트릭스와의 계면결합력이 향상시킴으로써 기계적 계면 강도가 강화된 탄소섬유강화 복합재를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 사이징제에 탄소섬유를 침지시켜 사이징 처리하는 단계를 포함하는 기계적 계면 강도가 강화된 탄소섬유강화 복합재의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 사이징제는 주성분으로 아미노 기능성 실란, 예를 들면, 아미노프로필트리에톡시실란(3-Aminopropyltriethoxysilane) 아미노프로필메톡시다이에톡시실란(3-Aminopropylmethoxydiethoxysilane), 아미노프로필메톡시다이메톡시실란(Aminopropylmethoxydimethoxysilane), 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란(3-(2-Aminoethyl)aminopropyl]trimethoxysilane) 등; 황 기능성 실란, 예를 들면, 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드(Bis(3-(triethoxysilyl)propyl) tetrasulfide), 메르캅토프로필트리메톡시실란(Mercaptopropyltrimethoxysilane), 메르캅토프로필트리에톡시실란(Mercaptopropyltriethoxysilane) 등; 에폭시 기능성 실란, 예를 들면, 글리시독시프로필트리메톡시실란(Glycidoxypropyltrimethoxysilane), 글리시독시프로필트리 에톡시실란(Glycidoxypropyltriethoxysilane), 글리시독시프로필메틸다이에톡시실란(Glycidoxypropylmethyldiethoxysilane), 글리시독시프로필메틸다이메톡시실란(Glycidoxypropylmethlydimethoxysilane) 등; 바이닐 기능성 실란, 예를 들면, 바이닐트리메톡시실란(Vinyltrimethoxysilane), 바이닐트리에톡시실란(Vinyltriethoxysilane) 등;으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 탄소섬유는 피치, 레이온 또는 폴리아크릴로니트릴 등의 어떤 원료 물질로부터 얻어진 것이거나 고강도 유형(저탄성률 탄소섬유), 중고탄성 탄소섬유, 또는 초고탄성 탄소섬유 중 어떤 것일 수도 있다. 그러나, 본 발명이 상기 탄소섬유의 종류에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 탄소섬유의 사이징욕 노출 시간은 10초 내지 60분이 바람직하다. 10초 미만에서는 반응시간이 너무 짧기 때문에 탄소섬유 표면에 사이징 되는 양이 적어 바람직하지 못하며, 60분을 초과하면 피막이 손상되어 보강제로 사용하기 어렵다.
또한, 최종적으로 제조되는 복합재 내의 탄소섬유 함유량은 10 내지 50%가 적합하다. 탄소섬유의 함량이 10% 미만일 경우 높은 기계적 물성을 얻기 힘들고, 50%를 초과하는 경우에는 매트릭스의 양이 탄소섬유의 양보다 적어 오히려 물성이 떨어지기 때문이다.
또한, 본 발명에서 사용가능한 매트릭스 수지로는 열가소성 수지가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 폴리올레핀 수지, 폴리아미드, 아크릴(공)중합체, 폴리알킬 렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트 등에서 선택되는 것이 좋으며, 가장 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드-6(나일론-6), 폴리아미드-6,6(나일론-6,6), 폴리아미드-6,10(나일론-6,10), 폴리아미드-6,12(나일론-6,12), 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 및 폴리카보네이트 중에서 선택되는 1종 이상인 것이 좋다.
또한, 본 발명에서 탄소섬유강화 복합재 제작시 가열프레스의 압력은 2.0 내지 10.0 MPa이 바람직하다. 2.0 MPa 미만에서는 복합재 내부에 기공이 생겨 물성을 저하하기 때문에 바람직하기 못하다.
이러한 탄소섬유강화 복합재는 일반적으로 통상 행하여지는 방법을 채용할 수 있다. 예를 들면, 핫멜트법, 용제업, 시럽법 또는 시트 몰드 컴파운드(SMC) 등에 사용되는 증점 수지법 등이 가능하며, 본 발명에 따른 사이징제로 처리된 탄소섬유와 매트릭스 수지를 블렌딩 하는 방법은 특별히 한정시킬 필요는 없다.
또한, 본 발명에서 탄소섬유강화 복합재 제작시 가열프레스의 온도는 200 내지 265℃가 바람직하다. 200℃ 미만에서는 매트릭스로 사용하는 수지가 용해되지 않아 복합재 제작이 어려우며, 265℃를 초과하면 매트릭스 수지가 열화되는 현상이 발생되기 때문에 상기 온도 범위에서 진행하는 것이 좋다.
또한, 본 발명의 탄소섬유강화 복합재는 본 발명의 복합재가 목적하는 특성에 손상을 주지 않는 범위로 통상적으로 탄소섬유강화 복합재 제작시 사용되는 분산제, 열 안정화제 및/또는 내후성제 등을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명은 기계적 물성이 우수한 탄소섬유강화 복합재를 제조하는 방법을 제 공하는 효과가 있다.
본 발명에 따른 방법은 탄소섬유를 사이징 처리하여 탄소섬유의 취급성을 향상시킴과 동시에 매트릭스와의 계면결합력을 최대화함으로써 높은 기계적 계면 강도를 가지는 탄소섬유강화 복합재를 제조할 수 있다.
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.
측정예 1. 탄소섬유-나일론 복합재의 기계적 계면 강도 측정
본 발명에서 제조된 탄소섬유-나일론 복합재의 기계적 계면 강도 측정을 위하여, 삼점 굴곡 시험(Three-point bending test)로부터 얻은 ILSS, KIC와 인장실험으로부터 얻은 GIC를 측정한 후 고찰하였다. 이때, KIC는 Instron #1125 시험기(LR5K plus, Lloyd, England)를 사용하여 ASTM E399에 준하여 지지대간 거리와 시편 두께와의 비(span-to-depth ratio) 4 : 1, cross head speed 1 ㎜/분의 속도로, GIC는 ASTM D5528에 따라 Double Cantilever Beam 방법으로 인장속도 2 ㎜/분으로 하여 측정하였다.
측정예 2. 탄소섬유-나일론 복합재의 표면구조 및 특성 확인
본 발명에서 제조된 탄소섬유-나일론 복합재의 표면구조를 관찰하기 위하여, 주사전자현미경(Scanning electron microscope, SEM; S-4200, HITACHI, JAPAN)를 사용하였다.
실시예 1. 탄소섬유-나일론 복합재의 제조(1)
본 발명에서 사용된 탄소섬유는 Formosa Platic Co.에서 생산된 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile, PAN)계 고강도 탄소섬유(TC-3K-36)로, 사이징 처리 전 표면의 불순물 제거를 위해 0.1 M HNO3 으로 30분 동안 전처리한 다음 사용하였다.
또한, 나일론과 탄소섬유의 계면결합력을 향상시키기 위하여 아미노 기능성 실란 중 아미노프로필메톡시다이에톡실란을 10중량% 사용하여, 상기 전처리한 탄소섬유를 20분 동안 사이징 처리하였으며, 나일론의 경우 습기에 약하므로 80℃ 진공오븐에서 24시간 건조시킨 후 밀봉 보관하였다.
또한, 탄소섬유-나일론 복합재 중의 탄소섬유 함량을 10중량%로 하고, 나일론-6과 혼합기(internal mixer)를 이용하여 60 rpm으로 10분 동안 혼합한 후, 물성 측정을 위한 시편을 가열프레스를 이용해 220℃에서 조성물을 충분히 녹인 다음 2.0 MPa의 압력으로 30분간 가압하여 제조하였다.
실시예 2. 탄소섬유-나일론 복합재의 제조(2)
상기 실시예 1과 동일한 공정으로 수행하되, 사이징제로 아미노 기능성 실란 중 아미노프로필메톡시다이에톡실란 10중량%를 사용하여 60분 동안 사이징 처리하였스며, 나일론과 탄소섬유 혼합시 탄소섬유의 함량을 50중량%로 하였다.
또한, 시편은 가열프레스를 이용하여 265℃에서 조성물을 충분히 녹인 후 10.0 MPa의 압력으로 제조하였다.
실시예 3. 탄소섬유-나일론 복합재의 제조(3)
상기 실시예 1과 동일한 공정으로 수행하되, 사이징제로 아미노 기능성 실란 중 아미노프로필메톡시다이에톡실란 10중량%를 사용하여 40분 동안 사이징 처리하였으며, 나일론과 탄소섬유 혼합시 탄소섬유의 함량을 50중량%로 하고, 시편은 가열프레스를 이용하여 245℃에서 조성물을 충분히 녹인 후 5.0 MPa의 압력으로 제조하였다.
실시예 4. 탄소섬유-나일론 복합재의 제조(4)
상기 실시예 1과 동일한 공정으로 수행하되, 사이징제로 황 기능성 실란 중 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드 10중량%를 사용하여 20분 동안 사이징 처리하였으며, 나일론과 탄소섬유 혼합시 탄소섬유의 함량을 10중량%로 하고, 시편은 가열프레스를 이용하여 220℃에서 조성물을 충분히 녹인 후 2.0 MPa의 압력으로 제조하였다.
실시예 5. 탄소섬유-나일론 복합재의 제조(5)
상기 실시예 1과 동일한 공정으로 수행하되, 사이징제로 황 기능성 실란 중 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드 10중량%를 사용하여 60분 동안 사이징 처리하였으며, 나일론과 탄소섬유 혼합시 탄소섬유의 함량을 50중량%로 하고, 시편은 가열프레스를 이용하여 265℃에서 조성물을 충분히 녹인 후 10.0 MPa의 압력으로 제조하였다.
실시예 6. 탄소섬유-나일론 복합재의 제조(6)
상기 실시예 1과 동일한 공정으로 수행하되, 사이징제로 황 기능성 실란 중 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드 10중량%를 사용하여 40분 동안 사이징 처리하였으며, 나일론과 탄소섬유 혼합시 탄소섬유의 함량을 25중량%로 하고, 시편은 가열프레스를 이용하여 245℃에서 조성물을 충분히 녹인 후 5.0 MPa의 압력으로 제조하였다.
실시예 7. 탄소섬유-나일론 복합재의 제조(7)
상기 실시예 1과 동일한 공정으로 수행하되, 사이징제로 에폭시 기능성 실란 중 글리시독시프로필트리메톡시실란 10중량%를 사용하여 20분 동안 사이징 처리하였으며, 나일론과 탄소섬유 혼합시 탄소섬유의 함량을 10중량%로 하고, 시편은 가열프레스를 이용하여 220℃에서 조성물을 충분히 녹인 후 2.0 MPa의 압력으로 제조 하였다.
실시예 8. 탄소섬유-나일론 복합재의 제조(8)
상기 실시예 1과 동일한 공정으로 수행하되, 사이징제로 에폭시 기능성 실란 중 글리시독시프로필트리메톡시실란 10중량%를 사용하여 60분 동안 사이징 처리하였으며, 나일론과 탄소섬유 혼합시 탄소섬유의 함량을 50중량%로 하고, 시편은 가열프레스를 이용하여 265℃에서 조성물을 충분히 녹인 후 10.0 MPa의 압력으로 제조하였다.
실시예 9. 탄소섬유-나일론 복합재의 제조(9)
상기 실시예 1과 동일한 공정으로 수행하되, 사이징제로 에폭시 기능성 실란 중 글리시독시프로필트리메톡시실란 10중량%를 사용하여 40분 동안 사이징 처리하였으며, 나일론과 탄소섬유 혼합시 탄소섬유의 함량을 25중량%로 하고, 시편은 가열프레스를 이용하여 245℃에서 조성물을 충분히 녹인 후 5.0 MPa의 압력으로 제조하였다.
실시예 10. 탄소섬유-나일론 복합재의 제조(10)
상기 실시예 1과 동일한 공정으로 수행하되, 사이징제로 바이닐 기능성 실란 중 바이닐트리메톡시실란 10중량%를 사용하여 20분 동안 사이징 처리하였으며, 나일론과 탄소섬유 혼합시 탄소섬유의 함량을 10중량%로 하고, 시편은 가열프레스를 이용하여 220℃에서 조성물을 충분히 녹인 후 2.0 MPa의 압력으로 제조하였다.
실시예 11. 탄소섬유-나일론 복합재의 제조(11)
상기 실시예 1과 동일한 공정으로 수행하되, 사이징제로 에폭시 기능성 실란 중 글리시독시프로필트리메톡시실란 10중량%를 사용하여 60분 동안 사이징 처리하였으며, 나일론과 탄소섬유 혼합시 탄소섬유의 함량을 50중량%로 하고, 시편은 가열프레스를 이용하여 265℃에서 조성물을 충분히 녹인 후 10.0 MPa의 압력으로 제조하였다.
실시예 12. 탄소섬유-나일론 복합재의 제조(12)
상기 실시예 1과 동일한 공정으로 수행하되, 사이징제로 에폭시 기능성 실란 중 글리시독시프로필트리메톡시실란 10중량%를 사용하여 40분 동안 사이징 처리하였으며, 나일론과 탄소섬유 혼합시 탄소섬유의 함량을 25중량%로 하고, 시편은 가열프레스를 이용하여 245℃에서 조성물을 충분히 녹인 후 5.0 MPa의 압력으로 제조하였다.
비교예 1.
상기 실시예 1과 동일한 공정으로 수행하되, 사이징제를 사용하지 않았으며, 나일론과 탄소섬유의 혼합시 탄소섬유의 함량은 60중량%로 하고, 시편은 가열프레스를 이용하여 300℃에서 조성물을 충분히 녹인 후 13.0 MPa의 압력으로 제조하였 다.
실시예 13. 탄소섬유-나일론 복합재의 제조(13)
상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하되, 사이징제로 아미노 기능성 실란 중 아미노프로필트리에톡시실란을 10중량% 사용하여 탄소섬유-나일론 복합재를 제조하였다.
실시예 14. 탄소섬유-나일론 복합재의 제조(14)
상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하되, 사이징제로 아미노 기능성 실란 중 아미노프로필메톡시다이메톡시실란을 10중량% 사용하여 탄소섬유-나일론 복합재를 제조하였다.
실시예 15. 탄소섬유-나일론 복합재의 제조(15)
상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하되, 사이징제로 아미노 기능성 실란 중 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란을 10중량% 사용하여 탄소섬유-나일론 복합재를 제조하였다.
실시예 16. 탄소섬유-나일론 복합재의 제조(16)
상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하되, 사이징제로 황 기능성 실란 중 메르캅토프로필트리메톡시실란을 10중량% 사용하여 탄소섬유-나일론 복합재를 제조하 였다.
실시예 17. 탄소섬유-나일론 복합재의 제조(17)
상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하되, 사이징제로 황 기능성 실란 중 메르캅토프로필트리에톡시실란을 10중량% 사용하여 탄소섬유-나일론 복합재를 제조하였다.
실시예 18. 탄소섬유-나일론 복합재의 제조(18)
상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하되, 사이징제로 에폭시 기능성 실란 중 글리시독시프로필트리에톡시실란을 10중량% 사용하여 탄소섬유-나일론 복합재를 제조하였다.
실시예 19. 탄소섬유-나일론 복합재의 제조(19)
상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하되, 사이징제로 에폭시 기능성 실란 중 글리시독시프로필메틸다이에톡시실란을 10중량% 사용하여 탄소섬유-나일론 복합재를 제조하였다.
실시예 20. 탄소섬유-나일론 복합재의 제조(20)
상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하되, 사이징제로 에폭시 기능성 실란 중 글리시독시프로필메톡시다이메톡시실란을 10중량% 사용하여 탄소섬유-나일론 복 합재를 제조하였다.
실시예 21. 탄소섬유-나일론 복합재의 제조(21)
상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하되, 사이징제로 바니일 기능성 실란 중 바이닐트리에톡시실란을 10중량% 사용하여 탄소섬유-나일론 복합재를 제조하였다.
비교예 2.
상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하되, 사이징제를 사용하지 않고 탄소섬유-나일론 복합재를 제조하였다.
하기 표 1은 상기 실시예 1~12 및 비교예에서 제조한 탄소섬유-나일론 복합재의 기계적 계면 강도를 측정한 결과를 나타낸 것이고, 표 2는 상기 실시예 13~21 및 비교예 2의 탄소섬유-나일론 복합재의 기계적 계면 강도 결과를 나타낸 것이다.
표 1과 2에서 보이는 바와 같이, 사이징 처리를 통해 계면결합력이 증가된 탄소섬유-나일론 복합재를 높은 기계적 계면 강도가 유도되었다. 그러나, 사이징 처리시간 및 탄소섬유의 함량, 복합재 제조시 가열프레스의 압력 및 온도가 과다한 경우에는 기계적 계면 강도가 감소하였다.
따라서 적절한 조건을 부여하였을 때 높은 기계적 계면 강도의 확보와 함께 다양한 소재로써 응용 가능한 탄소섬유강화 복합재가 얻어지는 것을 확인할 수 있 었다.
구분 사이징제 사이징
시간
(분)		 탄소섬유
함량
(중량%)		 가열프레스온도
(℃)		 가열프레스압력
(MPa)		 기계적
계면강도
실시예 1 아미노프로필메톡시다이에톡실란 20 10 220 2.0 ILSS 2.22
KIC 3.11
GIC 6.54
실시예 2 60 50 265 10.0 ILSS 2.71
KIC 3.45
GIC 7.01
실시예 3 40 25 245 5.0 ILSS 2.58
KIC 3.30
GIC 6.85
실시예 4 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드 20 10 220 2.0 ILSS 1.51
KIC 2.11
GIC 3.12
실시예 5 60 50 265 10.0 ILSS 1.92
KIC 2.61
GIC 3.70
실시예 6 40 25 245 5.0 ILSS 1.64
KIC 3.23
GIC 3.41
실시예 7 글리시독시프로필트리메톡시실란 20 10 220 2.0 ILSS 1.80
KIC 2.61
GIC 5.12
실시예 8 60 50 265 10.0 ILSS 2.15
KIC 3.12
GIC 5.91
실시예 9 40 25 245 5.0 ILSS 2.09
KIC 2.96
GIC 5.55
실시예10 바이닐트리메톡시실란 20 10 220 2.0 ILSS 1.51
KIC 2.12
GIC 3.42
실시예11 60 50 265 10.0 ILSS 1.73
KIC 2.51
GIC 3.84
실시예12 40 25 245 5.0 ILSS 1.71
KIC 2.43
GIC 3.72
비교예 1 - - 60 300 13.0 ILSS 1.12
KIC 1.72
GIC 2.03
구분 사이징제 기계적 계면강도
실시예 2 아미노프로필메톡시다이에톡실란 ILSS 2.22
KIC 3.11
GIC 6.54
실시예13 아미노프로필트리에톡시실란 ILSS 2.18
KIC 3.07
GIC 6.32
실시예14 아미노프로필메톡시다이메톡시실란 ILSS 2.24
KIC 3.35
GIC 6.67
실시예15 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란 ILSS 2.32
KIC 3.42
GIC 6.71
실시예 4 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드 ILSS 1.51
KIC 2.11
GIC 3.12
실시예16 메르캅토프로필트리메톡시실란 ILSS 1.46
KIC 2.08
GIC 3.07
실시예17 메르캅토프로필트리에톡시실란 ILSS 1.61
KIC 2.13
GIC 3.09
실시예 7 글리시독시프로필트리메톡시실란 ILSS 1.80
KIC 2.61
GIC 5.12
실시예18 글리시독시프로필트리에톡시실란 ILSS 1.76
KIC 2.56
GIC 5.04
실시예19 글리시독시프로필메틸다이에톡시실란 ILSS 1.82
KIC 2.66
GIC 5.15
실시예20 글리시독시프로필메톡시다이메톡시실란 ILSS 1.90
KIC 2.82
GIC 5.24
실시예10 바이닐트리메톡시실란 ILSS 1.51
KIC 2.12
GIC 3.42
실시예21 바이닐트리에톡시실란 ILSS 1.53
KIC 2.08
GIC 3.34
비교예 2 - ILSS 1.08
KIC 1.34
GIC 1.83
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 의하여 정의된다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 사이징제로 아미노프로필메톡시다이에톡실란을 사용하여 제조된 탄소섬유강화 복합재의 SEM 사진이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 사이징제로 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드를 사용하여 제조된 탄소섬유강화 복합재의 SEM 사진이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 사이징제로 글리시독시프로필트리메톡시실란을 사용하여 제조된 탄소섬유강화 복합재의 SEM 사진이다.

Claims (7)

  1. 탄소섬유강화 복합재 제조방법에 있어서,
    탄소섬유를 사이징제에 침지시켜 사이징 처리하는 단계를 포함하는 기계적 계면 강도가 강화된 탄소섬유강화 복합재 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 사이징제는 아미노프로필트리에톡시실란(3-Aminopropyltriethoxysilane) 아미노프로필메톡시다이에톡시실란(3-Aminopropylmethoxydiethoxysilane), 아미노프로필메톡시다이메톡시실란(Aminopropylmethoxydimethoxysilane), 아미노에틸아미노프로필트리메톡시실란(3-(2-Aminoethyl)aminopropyl]trimethoxysilane), 비스(트리에톡시실릴프로필)테트라설파이드(Bis(3-(triethoxysilyl)propyl) tetrasulfide), 메르캅토프로필트리메톡시실란(Mercaptopropyltrimethoxysilane), 메르캅토프로필트리에톡시실란(Mercaptopropyltriethoxysilane), 글리시독시프로필트리메톡시실란(Glycidoxypropyltrimethoxysilane), 글리시독시프로필트리에톡시실란(Glycidoxypropyltriethoxysilane), 글리시독시프로필메틸다이에톡시실란(Glycidoxypropylmethyldiethoxysilane), 글리시독시프로필메틸다이메톡시실란(Glycidoxypropylmethlydimethoxysilane), 바이닐트리메톡시실 란(Vinyltrimethoxysilane), 바이닐트리에톡시실란(Vinyltriethoxysilane) 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 탄소섬유강화 복합재 제조방법
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 탄소섬유의 사이징욕 노출 시간은 10초 내지 60분인 것을 특징으로 하는 탄소섬유강화 복합재 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 탄소섬유는 최종적으로 제조되는 복합재 내에 10 내지 50중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 탄소섬유강화 복합재 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 탄소섬유강화 복합재는 매트릭스 수지가 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드-6(나일론-6), 폴리아미드-6,6(나일론-6,6), 폴리아미드-6,10(나일론-6,10), 폴리아미드-6,12(나일론-6,12), 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체, 및 폴리카보네이트 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 탄소섬유강화 복합재 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 탄소섬유강화 복합재 제작시 가열프레스의 압력은 2.0 내지 10.0 MPa인 것을 특징으로 하는 탄소섬유강화 복합재 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 탄소섬유강화 복합재 제작시 가열프레스의 온도는 200 내지 265℃인 것을 특징으로 하는 탄소섬유강화 복합재 제조방법.
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