KR20140121019A - Carbon fiber reinforced plastics using polydopamine and the manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

The purpose of the present invention is to provide a carbon fiber reinforced plastic (CFRP) using polydopamine, and a method to prepare the same. Thus, the present invention provides a CFRP characterized by comprising: a polymer matrix; and a plurality of carbon fibers provided in the polymer matrix, wherein the surfaces of the carbon fibers are coated with polydopamine. In addition, the present invention provides a method to prepare a CFRP comprising the steps of: (step 1) placing carbon fibers in a dopamine solution followed by stirring, thereby coating the surfaces of the carbon fibers with polydopamine; and (step 2) laminating the carbon fibers coated in step 1, and processing the laminate together with a polymer matrix to prepare the CFRP. According to the present invention, the CFRP is prepared by coating the surfaces of the carbon fibers with polydopamine having excellent adhesive strength, thus improving mechanical properties of the CFRP.

Description

폴리도파민을 이용한 탄소섬유강화플라스틱 복합재 및 이의 제조방법{Carbon fiber reinforced plastics using polydopamine and the manufacturing method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a carbon fiber-reinforced plastic composite material using polydodamine,

본 발명은 폴리도파민을 이용한 탄소섬유강화플라스틱 복합재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a carbon fiber-reinforced plastic composite material using polydodamine and a method of manufacturing the same.

탄소 섬유 강화 복합재료는 비강도, 비탄성, 내열성과 같은 물성이 다른 종류의 섬유에 비해 월등히 우수하고, 경량이면서 고강도, 고탄성 복합체를 만들 수 있는 장점이 있는 물질이다. 탄소섬유 강화 복합재료에 있어서, 탄소 섬유를 포함하는 매트릭스가 플라스틱인 것을 탄소섬유 강화 플라스틱이라 하고, 금속인 것을 탄소섬유강화금속, 탄소인 것을 탄소복합재료라고 한다.
The carbon fiber reinforced composite material is superior to other types of fibers such as non-elasticity, inelasticity, and heat resistance, and is a lightweight, high strength, and highly elastic composite material. In the carbon fiber-reinforced composite material, the matrix containing carbon fibers is called a carbon fiber-reinforced plastic, and the carbon fiber-reinforced metal or carbon is called a carbon composite material.

상기 탄소섬유 강화 복합재료는 1950년대에서 시작되어 오늘날에 이르기까지 여러 분야에서 사용이 점차 증가하고 있다. 특히 탄소 섬유 강화 복합재료의 발달은 소재 고유의 특성인 비강성, 내식성, 내마모성, 고강도, 우수한 감쇠특성으로 현재 항공산업에 가장 많이 사용되고 있으며, 스포츠용품, 기계구조물, 자동차 등 많은 분야에서 사용이 점차 증가하고 있다. 그중, 직물 복합재료는 취급이 용이하고 유연성이 높기 때문에 복잡한 형상을 가지는 금형에 적용하기가 수월하여 열성형(Thermoforming)이나 RTM(Resin Transfer Moulding) 및 여러가지 드레이핑(Draping) 재료로 많이 사용되고 있다.
The carbon fiber-reinforced composite material has been used in various fields starting from the 1950s to the present day. In particular, the development of carbon fiber reinforced composite materials is currently used in aerospace industries due to the inherent characteristics of materials such as non-rigidity, corrosion resistance, abrasion resistance, high strength, and excellent damping properties and is gradually used in many fields such as sporting goods, . Among them, fabric composite materials are easy to handle and easy to apply to molds having complicated shapes because of their high flexibility, and they are widely used as thermoforming, RTM (Resin Transfer Molding) and various draping materials.

이러한 탄소 섬유 강화 복합재료는 적층형 제조 공정으로 인해 두께 방향의 성능이 떨어져 층간 분리 현상 등의 내부 결함이 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해 섬유와 수지 간의 계면결합력 향상을 위해 플라즈마 처리를 하거나 복합재 내부에 탄소나노 입자 등을 첨가하여 기계적 특성을 강화하는 연구가 많이 진행되고 있다.
Such a carbon fiber reinforced composite material may have an inferior performance in the thickness direction due to the layered manufacturing process, and internal defects such as delamination may occur. In order to solve this problem, many researches have been conducted to enhance the mechanical properties by applying plasma treatment or carbon nanoparticles to improve interfacial bonding between fibers and resin.

한편, 최근 발견된 해양홍합의 카테콜 아민(Catechol amine) 구조를 모사한 도파민은 약염기 환경에서 산화중합되고 높은 점착성으로 물질의 강도를 높여주는 것으로 알려져 있다. 구체적으로 홍합 족사는 콜라겐 섬유와 Mefp-1 단백질이 가교(cross-linking)된 구조를 지니는데, 이 단백질의 염기서열을 분석한 결과 카테콜 아민 성분이 많이 존재하여 콜라겐 섬유끼리 강하게 결합하게 된다.
On the other hand, dopamine, which mimics the catechol amine structure of marine mussels recently discovered, is oxidized and polymerized in a weak base environment and is known to increase the strength of the material with high tackiness. Specifically, the mussel strain has cross-linking structure of collagen fiber and Mefp-1 protein. When the base sequence of this protein is analyzed, there is a large amount of catecholamine component, so that the collagen fibers are strongly bound to each other.

이에, 본 발명의 발명자들은 탄소섬유강화플라스틱 복합재에 폴리도파민을 도입하면 탄소섬유와 고분자 수지간의 결합력이 향상되어 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 기계적 물성이 향상되는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the inventors of the present invention have found that when polydopamine is introduced into a carbon fiber-reinforced plastic composite material, the bonding force between the carbon fiber and the polymer resin is improved and the mechanical properties of the carbon fiber-reinforced plastic composite material are improved.

본 발명의 목적은 폴리도파민을 이용한 탄소섬유강화플라스틱 복합재 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
It is an object of the present invention to provide a carbon fiber-reinforced plastic composite material using polydodamine and a method of manufacturing the same.

이를 위하여, 본 발명은To this end,

고분자기지; 및Polymer base; And

상기 고분자 기지 내로 구비되는 복수의 탄소섬유를 포함하고, 상기 탄소섬유들은 그 표면에 폴리도파민이 코팅된 것을 특징으로 하는 탄소섬유강화플라스틱 복합재(CFRP)를 제공한다.
Wherein the carbon fiber reinforced plastic composite material (CFRP) comprises a plurality of carbon fibers provided in the polymer matrix, and the surfaces of the carbon fibers are coated with polypodamine.

또한, 본 발명은 In addition,

탄소섬유를 도파민용액에 넣고 교반하여 탄소섬유의 표면을 폴리도파민으로 코팅하는 단계(단계 1); 및Coating the surface of the carbon fiber with polypodamine (step 1) by adding the carbon fiber into the dopamine solution and stirring the mixture; And

상기 단계 1에서 코팅된 탄소섬유를 적층하고, 이를 고분자 기지와 함께 가공하여 탄소섬유강화플라스틱 복합재를 제조하는 단계(단계 2);Laminating the coated carbon fibers in the step 1 and processing the coated carbon fibers together with the polymer matrix to prepare a carbon fiber-reinforced plastic composite material (step 2);

를 포함하는 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 제조방법을 제공한다.
And a carbon fiber-reinforced plastic composite material.

본 발명에 따르면, 탄소섬유의 표면을 점착력이 좋은 폴리도파민으로 코팅하여 탄소섬유강화플라스틱 복합재를 제조함으로써 기계적 물성이 향상된 탄소섬유강화플라스틱 복합재를 제조할 수 있다. 구체적으로, 폴리도파민이 탄소섬유와 고분자 기지 사이의 계면결합력을 향상시킴으로써 고강도 탄소섬유강화플라스틱 복합재를 제조할 수 있게 한다.
According to the present invention, a carbon fiber-reinforced plastic composite material having improved mechanical properties can be produced by coating a surface of a carbon fiber with polydopamine having good adhesion to produce a carbon fiber-reinforced plastic composite material. Specifically, polydopamine improves the interfacial bonding strength between the carbon fiber and the polymer matrix, thereby making it possible to produce a high-strength carbon fiber-reinforced plastic composite material.

도 1은 본 발명에 따른 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 제조방법의 단계 2를 나타낸 도식도이고;
도 2는 비교예 1의 탄소섬유를 관찰한 주사전자현미경 이미지이고;
도 3은 본 발명에 따른 실시예 1의 탄소섬유를 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이고;
도 4는 본 발명에 따른 실시예 2의 탄소섬유를 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이고;
도 5는 본 발명에 따른 실시예 3의 탄소섬유를 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이고;
도 6은 비교예 1에서 제조된 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이고;
도 7은 본 발명에 따른 실시예 1에서 제조된 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이고;
도 8은 본 발명에 따른 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이고;
도 9는 본 발명에 따른 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 파단면을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이고;
도 10은 본 발명에 따른 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 파단면을 주사전자현미경으로 관찰한 이미지이고;
도 11은 본 발명에 따른 실시예 1, 실시예 6, 실시예 7 및 비교예 1에서 제조된 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 면내전단강도를 나타낸 그래프이다.1 is a schematic view showing step 2 of a method for producing a carbon fiber-reinforced plastic composite material according to the present invention;
2 is an SEM image of the carbon fiber of Comparative Example 1;
3 is an image of a carbon fiber of Example 1 according to the present invention observed with a scanning electron microscope;
4 is an image of a carbon fiber of Example 2 according to the present invention observed with a scanning electron microscope;
5 is an image of a carbon fiber of Example 3 according to the present invention observed by a scanning electron microscope;
6 is an image of a cross section of the carbon fiber-reinforced plastic composite material manufactured in Comparative Example 1 observed by a scanning electron microscope;
7 is an SEM image of a cross section of the carbon fiber-reinforced plastic composite material produced in Example 1 according to the present invention;
8 is an SEM image of a cross-section of the carbon fiber-reinforced plastic composite material produced in Example 1 and Comparative Example 1 according to the present invention;
9 is an image of a fracture surface of the carbon fiber-reinforced plastic composite material produced in Example 1 and Comparative Example 1 according to the present invention observed with a scanning electron microscope;
10 is an image of a fracture surface of the carbon fiber-reinforced plastic composite material produced in Example 1 and Comparative Example 1 according to the present invention observed with a scanning electron microscope;
11 is a graph showing the in-plane shear strength of the carbon fiber-reinforced plastic composite material produced in Examples 1, 6, 7, and Comparative Example 1 according to the present invention.

본 발명은The present invention

고분자기지; 및Polymer base; And

상기 고분자 기지 내로 구비되는 복수의 탄소섬유를 포함하고, 상기 탄소섬유들은 그 표면에 폴리도파민이 코팅된 것을 특징으로 하는 탄소섬유강화플라스틱 복합재(CFRP)를 제공한다.
Wherein the carbon fiber reinforced plastic composite material (CFRP) comprises a plurality of carbon fibers provided in the polymer matrix, and the surfaces of the carbon fibers are coated with polypodamine.

이하, 본 발명을 구성요소별로 상세히 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT

본 발명은 고분자 기지 내에 폴리도파민이 코팅된 복수의 탄소섬유를 포함하는 탄소섬유강화플라스틱 복합재에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon fiber-reinforced plastic composite material comprising a plurality of carbon fibers coated with polypodamine in a polymer matrix.

탄소섬유는 비강도, 비탄성, 내열성과 같은 물성이 다른 종류의 섬유에 비해서 월등하게 우수하고, 경량이면서 고강도, 고탄성 복합체를 만들 수 있다. 탄소 섬유는 취급이 용이하고 유연성이 높아 복잡한 형상을 가지는 금형에 적용하기가 수월하여 열성형이나 RTM 및 여러가지 드레이핑 재료로도 많이 사용된다. Carbon fibers are superior to other types of fibers in properties such as noble strength, inelasticity, and heat resistance, and can be lightweight, high strength, and highly elastic composites. Carbon fibers are easy to handle and have high flexibility, so they are easy to apply to molds with complicated shapes and are widely used for thermoforming, RTM and various draping materials.

그러나, 이와 같은 탄소섬유를 적층하여 제조한 탄소섬유 강화 복합재료는 적층형 제조공정으로 인해 두께 방향의 성능이 떨어져 층간 분리 현상 등의 내부 결함이 발생할 수 있다. However, the carbon fiber-reinforced composite material produced by laminating such carbon fibers may suffer internal defects such as delamination due to the performance in the thickness direction due to the multilayer manufacturing process.

이에, 본 발명에서는 상기 문제점들을 해결하기 위하여 탄소섬유강화플라스틱 복합재를 제공한다. 본 발명에 따른 탄소섬유강화플라스틱 복합재는 점착성이 우수한 폴리도파민을 탄소섬유 표면에 코팅함으로써 고분자 기지와 탄소 섬유 사이의 계면결합력을 향상시키고, 층간 분리 현상 등의 내부 결함 발생 가능성을 낮추어 기계적 물성이 향상될 수 있다.
Accordingly, the present invention provides a carbon fiber-reinforced plastic composite material to solve the above problems. The carbon fiber-reinforced plastic composite according to the present invention improves the interfacial bonding force between the polymer matrix and the carbon fiber by coating the surface of the carbon fiber with polydopamine having excellent tackiness, and improves the mechanical properties by lowering the possibility of occurrence of internal defects such as interlayer separation phenomenon .

이때, 상기 고분자 기지는 에폭시 수지, 페놀 수지, 비닐에스터 수지, 불포화 폴리에스테르 수지 등의 열경화성 수지와 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리이미드 수지, 폴리올레핀 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 폴리에테르설폰 수지, 폴리염화비닐 수지 등의 열가소성 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하나, 통상적인 탄소섬유 강화 플라스틱에 사용되는 고분자 기지라면 사용가능하며 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.
At this time, the polymer matrix may be formed of a thermosetting resin such as an epoxy resin, a phenol resin, a vinyl ester resin, and an unsaturated polyester resin and a resin such as a polyester resin, a polyethylene resin, a polyimide resin, a polyolefin resin, a polyetheretherketone resin, And a thermoplastic resin such as a polyvinyl chloride resin. However, it is not particularly limited as long as it is a polymer base used for ordinary carbon fiber-reinforced plastic.

또한, 상기 고분자 기지 내로 구비되는 복수의 탄소섬유는 직물형태로 가공한 것을 사용할 수 있으나, 이후의 단계에서 적층되어 가공될 수 있는 형태라면 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.
In addition, the plurality of carbon fibers provided in the polymer matrix may be processed into a fabric, but the carbon fibers are not particularly limited as long as they can be laminated and processed at a later stage.

본 발명에 따른 탄소섬유강화플라스틱 복합재(CFRP)에 있어서, 상기 폴리도파민은 탄소 섬유의 표면에 10 nm 내지 100 nm의 두께로 코팅되는 것이 바람직하다. 탄소섬유의 표면에 코팅된 폴리도파민의 두께는 도파민 용액에 탄소섬유를 침지시켜 교반하는 시간에 따라 달라지며, 코팅 시간을 조절하여 폴리도파민 코팅 두께를 조절할 수 있다. 이때, 상기 코팅된 폴리도파민의 두께가 10 nm 미만인 경우 결합력 증대 효과가 발현되지 못하는 문제점이 있고, 100 nm를 초과하는 경우 고분자 수지가 제대로 침투되지 못하는 문제점이 있다.
In the carbon fiber-reinforced plastic composite material (CFRP) according to the present invention, the above-mentioned polydodamine is preferably coated on the surface of the carbon fiber to a thickness of 10 nm to 100 nm. The thickness of the polypodamine coated on the surface of the carbon fiber varies depending on the agitation time of immersing the carbon fiber in the dopamine solution, and the thickness of the polypodamine coating can be controlled by controlling the coating time. At this time, if the thickness of the coated polypodamine is less than 10 nm, there is a problem that the binding force increase effect is not exhibited. If the thickness exceeds 100 nm, the polymer resin can not penetrate properly.

또한, 본 발명은 In addition,

탄소섬유를 도파민용액에 넣고 교반하여 탄소섬유의 표면을 폴리도파민으로 코팅하는 단계(단계 1); 및Coating the surface of the carbon fiber with polypodamine (step 1) by adding the carbon fiber into the dopamine solution and stirring the mixture; And

상기 단계 1에서 코팅된 탄소섬유를 적층하고, 이를 고분자 기지와 함께 가공하여 탄소섬유강화플라스틱 복합재를 제조하는 단계(단계 2);Laminating the coated carbon fibers in the step 1 and processing the coated carbon fibers together with the polymer matrix to prepare a carbon fiber-reinforced plastic composite material (step 2);

를 포함하는 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 제조방법을 제공한다.
And a carbon fiber-reinforced plastic composite material.

이하, 본 발명을 단계별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail by steps.

본 발명에 따른 탄소섬유강화플라스틱 복합재(CFRP)의 제조방법에 있어서, 상기 단계 1은 탄소섬유를 도파민용액에 넣고 교반하여 탄소섬유의 표면을 폴리도파민으로 코팅하는 단계이다.In the method for producing a carbon fiber-reinforced plastic composite material (CFRP) according to the present invention, the step 1 is a step of coating the surface of the carbon fiber with polypopamine by stirring the carbon fiber in a dopamine solution.

도파민은 카테콜 아민 계열의 유기화합물로 다양한 동물들의 중추신경계에서 발견되는 신경전달물질로서, 홍합의 족사단백질과 유사한 구조를 가진다. 구체적으로 홍합 족사는 콜라겐 섬유와 Mefp-1 단백질이 가교(cross-linking)된 구조를 지니는데, 이 단백질의 염기서열을 분석한 결과 카테콜 아민 성분이 많이 존재하여 콜라겐 섬유끼리 강하게 결합하게 된다. 이러한 해양 홍합의 카테콜 아민 구조를 모사한 도파민은 고강도의 접착성을 가진다. 따라서, 탄소섬유를 도파민 용액 내에서 교반시키는 공정만으로 표면에 폴리도파민이 용이하게 형성될 수 있다.
Dopamine is a catecholamine-based organic compound, a neurotransmitter found in the central nervous system of various animals and has a structure similar to that of the mussel's weevil protein. Specifically, the mussel strain has cross-linking structure of collagen fiber and Mefp-1 protein. When the base sequence of this protein is analyzed, there is a large amount of catecholamine component, so that the collagen fibers are strongly bound to each other. Dopamine, which mimics the catecholamine structure of marine mussels, has high strength adhesion. Therefore, polypodamine can be easily formed on the surface only by stirring the carbon fiber in the dopamine solution.

본 발명에 따른 탄소섬유강화플라스틱 복합재(CFRP)의 제조방법은 상기 단계 1을 수행하기 전에 탄소섬유의 표면을 전처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method for manufacturing a carbon fiber-reinforced plastic composite material (CFRP) according to the present invention may further include a step of pretreating the surface of the carbon fiber before performing the step 1.

적층형 제조공정으로 인해 두께 방향의 성능이 떨어져 층간 분리 현상 등의 내부 결함이 발생할 수 있는 탄소섬유강화플라스틱 복합재에 있어서, 상기 전처리 공정은 탄소섬유와 고분자 기지간의 계면결합력을 향상시키기 위해 수행된다. 상기 전처리 공정의 차이에 따라 폴리도파민이 코팅되는 정도를 조절할 수 있다.
In the carbon fiber reinforced plastic composite material in which the performance in the thickness direction is reduced due to the layered manufacturing process and internal defects such as interlayer separation phenomenon may occur, the pre-treatment process is performed to improve the interfacial bonding strength between the carbon fiber and the polymer matrix. The extent to which polydodamine is coated can be controlled by the difference in the pre-treatment process.

이때, 상기 전처리는 열처리, 알코올처리, 플라즈마 처리 및 오존처리로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 방법을 통해 수행되는 것이 바람직하나, 탄소섬유와 고분자 기지와의 계면접합력이 향상시키기 위한 전처리 공정이라면 어느 방법으로도 수행될 수 있고 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.At this time, it is preferable that the pretreatment is performed through one kind of method selected from the group consisting of heat treatment, alcohol treatment, plasma treatment and ozone treatment. However, in the case of the pretreatment step for improving the interfacial bonding strength between the carbon fiber and the polymer matrix Method, and is not particularly limited thereto.

상기 열처리 공정은 약 450 ℃의 온도로 공기 중에서 수행될 수 있고, 상기 알코올 처리는 탄소섬유를 아세톤에 침지시켜 수시간 동안 교반하여 수행될 수 있다. 상기 두 과정은 탄소섬유 표면에 존재하는 사이징 층을 제거하는 효과가 있으며 이를 통해 폴리도파민의 형성에 도움을 줄 수 있다. 또한, 탄소섬유 표면을 상기 플라즈마 처리 공정을 통해 전처리할 수 있고, 오존처리는 탄소섬유의 표면을 수십 분간 오존에 노출시켜 수행할 수 있다. 상기 두 과정은 탄소섬유 표면에 극성 산소관능기를 부가하여 이를 통해 폴리도파민의 형성에 도움을 줄 수 있다.
The heat treatment may be performed in air at a temperature of about 450 DEG C, and the alcohol treatment may be performed by immersing the carbon fibers in acetone and stirring for several hours. Both of these processes have the effect of removing the sizing layer present on the surface of the carbon fiber, thereby helping to form polydopamine. Also, the surface of the carbon fiber can be pretreated through the plasma treatment process, and the ozone treatment can be performed by exposing the surface of the carbon fiber to ozone for several tens of minutes. These two processes can help to form polydopamine by adding polar oxygen functionality to the surface of the carbon fiber.

본 발명에 따른 탄소섬유강화플라스틱 복합재(CFRP)의 제조방법에 있어서, 상기 단계 1의 도파민 용액은 도파민 하이드로클로라이드(Dopamine hydrochloride), 노레피네프린 하이드로클로라이드(Norepinephrine hydrochloride) 및 에피네프린 하이드로클로라이드(Epinephrine hydrochloride)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 용매에 녹여 제조되는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.
In the method for producing a carbon fiber-reinforced plastic composite material (CFRP) according to the present invention, the dopamine solution of step 1 is dopamine hydrochloride (Dopamine hydrochloride), norepinephrine hydrochloride (Epinephrine hydrochloride) and epinephrine hydrochloride Is dissolved in a solvent, but the present invention is not limited thereto.

본 발명에 따른 탄소섬유강화플라스틱 복합재(CFRP)의 제조방법에 있어서, 상기 용매는 버퍼용액, 에틸렌 글라이콜(Ethylene glycol) 다이메틸 설폭사이드(dimethyl sulfoxide) 및 다이메틸포름아마이드(dimethylformamide)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것이 바람직하다. 상기 버퍼용액을 용매로 사용하는 경우 유기용매에 취약하지만 물에 대한 저항성이 높은 강화 입자를 추가적으로 사용할 수 있는 이점이 있고, 에틸렌 글라이콜, 다이메틸 설폭사이드 및 다이메틸포름아마이드를 사용하는 경우 물에 대한 산화가 취약한 금속 강화 입자에 대해 산화 및 부식 없이 추가적으로 복합재에 도입이 가능한 이점이 있다.
In the method for producing a carbon fiber-reinforced plastic composite material (CFRP) according to the present invention, the solvent may be selected from the group consisting of buffer solution, ethylene glycol dimethyl sulfoxide and dimethylformamide Lt; / RTI > is preferred. When the buffer solution is used as a solvent, there is an advantage that reinforcing particles susceptible to organic solvents but highly resistant to water can be additionally used. When ethylene glycol, dimethylsulfoxide and dimethylformamide are used, water There is an advantage that the metal-reinforced particles which are susceptible to oxidation of the metal oxide can be additionally introduced into the composite material without oxidation and corrosion.

본 발명에 따른 탄소섬유강화플라스틱 복합재(CFRP)의 제조방법에 있어서, 상기 단계 1에서 상기 탄소섬유는 도파민용액에 넣고 10 내지 50 시간 동안 교반되는 것이 바람직하다.In the method for producing a carbon fiber-reinforced plastic composite material (CFRP) according to the present invention, it is preferable that the carbon fiber is stirred in the dopamine solution for 10 to 50 hours.

상기 탄소섬유가 도파민용액에서 교반되는 시간에 따라 폴리도파민의 코팅 두께가 조절될 수 있고, 구체적으로 약 24 시간 교반되는 경우 폴리도파민이 약 50 nm의 두께로 코팅될 수 있다. 상기 탄소섬유는 도파민용액에서 10 시간 미만으로 교반되는 경우 코팅층의 두께가 10nm 이하로 얇게 되어 계면 결합력 증대 효과가 미비한 문제점이 있고, 50 시간을 초과하여 교반되는 경우 과도한 코팅에 따른 고분자 수지의 함침이 떨어지는 문제점이 있다.
The coating thickness of the polypodamine can be controlled according to the agitation time of the carbon fiber in the dopamine solution. Specifically, when the carbon fiber is stirred for about 24 hours, the polypodamine can be coated to a thickness of about 50 nm. When the carbon fiber is agitated in a dopamine solution for less than 10 hours, the thickness of the coating layer becomes as thin as 10 nm or less, and the effect of increasing interfacial bonding force is insufficient. When the carbon fiber is stirred for more than 50 hours, impregnation of the polymer resin There is a falling problem.

본 발명에 따른 탄소섬유강화플라스틱 복합재(CFRP)의 제조방법에 있어서, 상기 단계 2는 상기 단계 1에서 코팅된 탄소섬유를 적층하고, 이를 고분자 기지와 함께 가공하여 탄소섬유강화플라스틱 복합재를 제조하는 단계이다.
In the method for producing a carbon fiber-reinforced plastic composite material (CFRP) according to the present invention, the step 2 is a step of laminating the carbon fibers coated in the step 1 and processing the carbon fiber with the polymer matrix to produce a carbon fiber- to be.

본 발명에 따른 탄소섬유강화플라스틱 복합재(CFRP)의 제조방법에 있어서, 상기 단계 2의 가공은 진공성형(VARTM, Vacuum assisted resin transfer molding), 압축 성형, 진공백 성형 및 오토클레이브 성형으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 방법을 통해 수행되는 것이 바람직하다.In the process for producing a carbon fiber-reinforced plastic composite material (CFRP) according to the present invention, the processing of step 2 is carried out from a group consisting of vacuum forming (VARTM), compression molding, vacuum blank molding and autoclave molding It is preferable to carry out through one selected method.

상기 진공성형(VARTM, Vacuum assisted resin transfer molding)은 진공의 힘을 이용하여 고분자 수지가 주입되면서 금형 내부의 기포를 배출시키며 대기압만큼의 힘으로 진공백 면을 통하여 수직의 압력이 가해져 제품 내부의 기공을 줄여주고 섬유 체적율을 높여줄 수 있는 가공방법이다. 본 발명에 따른 탄소섬유강화플라스틱 복합재는 상기 진공성형(VARTM, Vacuum assisted resin transfer molding)을 통해 가공됨으로써 기공 등이 포함되어 균열이 발생할 가능성을 낮추고, 섬유체적율을 높일 수 있다.
In the vacuum-assisted resin transfer molding (VARTM), a polymer resin is injected by using a vacuum force, and bubbles in the mold are discharged. Vertical pressure is applied to the interior of the mold And increase the volume fraction of fibers. The carbon fiber-reinforced plastic composite material according to the present invention is processed through vacuum-assisted resin transfer molding (VARTM) to reduce the possibility of cracking and increase the volume fraction of fibers.

본 발명에 따른 탄소섬유강화플라스틱 복합재(CFRP)의 제조방법에 있어서, 상기 단계 2의 고분자 기지는 에폭시 수지, 아미노 수지, 페놀 수지 및 폴리아마이드 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하나, 통상적인 탄소섬유 강화 플라스틱에 사용되는 고분자 기지라면 사용가능하며 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.
In the method for producing a carbon fiber-reinforced plastic composite material (CFRP) according to the present invention, the polymer matrix of step 2 is preferably at least one selected from the group consisting of epoxy resin, amino resin, phenol resin and polyamide resin, A polymeric base used for ordinary carbon fiber-reinforced plastics can be used and is not particularly limited.

이하, 본 발명을 실시예를 통해 더욱 상세하게 설명한다. 하기 실시예들은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위하여 제시되는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예들에 의해서 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. The following examples are provided to further illustrate the present invention, but the present invention is not limited by the following examples.

<실시예 1> 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 제조 1Example 1 Production of Carbon Fiber Reinforced Plastic Composite 1

단계 1: 탄소섬유의 표면을 폴리도파민으로 코팅하는 단계Step 1: Coating the surface of the carbon fiber with polypodamine

밀도가 1.79 g/cm3 인 TR-30S 탄소섬유로 제조한 120×120 mm2 크기의 직물(면밀도 = 200 g/m3)을 특수 제작한 SS 프레임에 부착시켰다. pH 8.5 완충용액(TrizmaTM base, Primary Standard and buffer, Sigma)에 도파민 하이드로클로라이드(Dopamin hydrochloride)를 용해시켜 도파민 용액을 제조하였고, 이에 상기 탄소섬유직물 프레임을 넣고 12 시간 동안 교반시켜 탄소섬유의 표면을 폴리도파민으로 코팅하였다. 이후, 탄소섬유 직물을 프레임으로부터 분리하여 물로 세척한 후 이를 건조하였다.
A 120 x 120 mm 2 fabric (area density = 200 g / m 3 ) made of TR-30S carbon fiber with a density of 1.79 g / cm 3 was attached to a specially fabricated SS frame. A dopamine solution was prepared by dissolving Dopamin hydrochloride in a pH 8.5 buffer solution (Trizma TM base, Primary Standard and buffer, Sigma), and the carbon fiber fabric frame was placed in the solution. The mixture was stirred for 12 hours, Was coated with polypodamine. Thereafter, the carbon fiber fabric was separated from the frame, washed with water, and then dried.

단계 2: 상기 단계 1에서 코팅된 탄소섬유를 적층하고, 이를 고분자 기지와 함께 가공하여 탄소섬유강화플라스틱 복합재를 제조하는 단계Step 2: The carbon fiber-coated plastic composite material is manufactured by laminating the coated carbon fibers in the step 1 and processing the carbon fiber-reinforced plastic composite material together with the polymer matrix

상기 단계 1에서 폴리도파민이 코팅된 20 장의 탄소섬유 직물을 적층하고, VARTM 공정으로 에폭시 수지(YD-128, 국도화학)와 경화제(KBH-1089, 국도화학)를 주입한 후, 120 ℃의 고온가압기에서 2 시간 동안 경화하여 복합재 시편을 제조하였다.
Twenty carbon fiber fabrics coated with polydodamine were laminated in step 1, and an epoxy resin (YD-128, Kukdo Chemical) and a curing agent (KBH-1089, Kukdo Chemical) were injected into the VARTM process. The composite specimens were prepared by curing for 2 hours in a pressurizer.

<실시예 2> 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 제조 2&Lt; Example 2 > Preparation of carbon fiber-reinforced plastic composite material 2

본 발명에 따른 실시예 1의 단계 1에서 폴리도파민 코팅을 수행하기 전에 아세톤에 상기 탄소섬유를 넣어 2 시간 동안 교반하여 전처리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 탄소섬유강화플라스틱 복합재를 제조하였다.
A carbon fiber-reinforced plastic composite material was prepared in the same manner as in Example 1, except that the carbon fiber was added to acetone before carrying out the polydodamine coating in Step 1 of Example 1 according to the present invention, and the mixture was preliminarily stirred for 2 hours. Respectively.

<실시예 3> 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 제조 3&Lt; Example 3 > Production of carbon fiber-reinforced plastic composite material 3

본 발명에 따른 실시예 1의 단계 1에서 폴리도파민 코팅을 수행하기 전에 상기 탄소섬유를 오존에 10 분 동안 노출하여 전처리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 탄소섬유강화플라스틱 복합재를 제조하였다.
A carbon fiber-reinforced plastic composite material was prepared in the same manner as in Example 1, except that the carbon fiber was pretreated by exposing the carbon fiber to ozone for 10 minutes before performing the polydopamine coating in Step 1 of Example 1 according to the present invention .

<실시예 4> 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 제조 4Example 4 Production of Carbon Fiber Reinforced Plastic Composite Material 4

본 발명에 따른 실시예 1의 단계 1에서 폴리도파민 코팅을 수행하기 전에 상기 탄소섬유를 공기중에서 450℃로 2 시간 동안 열처리하여 전처리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 탄소섬유강화플라스틱 복합재를 제조하였다.
In the same manner as in Example 1 except that the carbon fiber was heat-treated in the air at 450 캜 for 2 hours before performing the polydopamine coating in Step 1 of Example 1 according to the present invention, .

<실시예 5> 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 제조 5Example 5 Production of Carbon Fiber Reinforced Plastic Composite Material 5

본 발명에 따른 실시예 1의 단계 1에서 폴리도파민 코팅을 수행하기 전에 상기 탄소섬유를 헬륨가스 하에서 5 분간 플라즈마 처리하여 전처리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 탄소섬유강화플라스틱 복합재를 제조하였다. 이때, 상기 플라즈마는 전극 간격이 10 mm, 전극 폭이 25 mm, 5 kV의 전압, 주파수는 20 kHz인 것을 사용하였다.
The carbon fiber-reinforced plastic composite material was prepared in the same manner as in Example 1, except that the carbon fibers were pretreated by plasma treatment for 5 minutes under a helium gas before performing the polydodamine coating in step 1 of Example 1 according to the present invention Respectively. At this time, the plasma was used with an electrode interval of 10 mm, an electrode width of 25 mm, a voltage of 5 kV, and a frequency of 20 kHz.

<실시예 6> 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 제조 6Example 6 Production of Carbon Fiber Reinforced Plastic Composite Material 6

본 발명에 따른 실시예 1의 단계 1에서 폴리도파민 코팅을 수행하기 위한 교반을 24 시간 동안 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 탄소섬유강화플라스틱 복합재를 제조하였다.
A carbon fiber-reinforced plastic composite material was prepared in the same manner as in Example 1, except that the stirring for performing the polydodamine coating was carried out for 24 hours in the step 1 of Example 1 according to the present invention.

<실시예 7> 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 제조 7Example 7 Production of Carbon Fiber Reinforced Plastic Composite Material 7

본 발명에 따른 실시예 1의 단계 1에서 폴리도파민 코팅을 수행하기 위한 교반을 72 시간 동안 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 탄소섬유강화플라스틱 복합재를 제조하였다.
A carbon fiber-reinforced plastic composite material was prepared in the same manner as in Example 1, except that the stirring for performing the polydodamine coating was carried out for 72 hours in the step 1 of Example 1 according to the present invention.

<비교예 1> 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 제조 8&Lt; Comparative Example 1 > Production of carbon fiber-reinforced plastic composite material 8

본 발명에 따른 실시예 1의 단계 1에서 폴리도파민 코팅을 수행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 탄소섬유강화플라스틱 복합재를 제조하였다.
A carbon fiber-reinforced plastic composite material was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polydopamine coating was not performed in Step 1 of Example 1 according to the present invention.

<실험예 1> 탄소섬유 표면의 전처리에 따른 효과<Experimental Example 1> Effect of pretreatment of carbon fiber surface

본 발명에 따른 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 제조방법에 있어서 탄소섬유 표면의 전처리에 따른 효과에 대하여 알아보기 위하여, 본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1에서 제조된 탄소섬유강화플라스틱 복합재에서의 섬유 표면을 주사전자현미경(SEM,JSM-5800, JEOL, Japan)을 이용하여 관찰하였고, 그 결과를 도 2 내지 도 5에 나타내었다.
In order to examine the effect of the pretreatment of the surface of the carbon fiber in the method of manufacturing the carbon fiber-reinforced plastic composite material according to the present invention, the carbon fiber-reinforced plastic composite material prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 of the present invention (SEM, JSM-5800, JEOL, Japan). The results are shown in Figs. 2 to 5. Fig.

도 2 및 도 3에 따르면, 비교예 1의 주사전자현미경 이미지를 통해서 전처리 및 폴리도파민 코팅을 하지 않은 탄소 섬유의 표면을 확인할 수 있고, 또한 실시예 1의 주사전자현미경 이미지를 통해서 전처리하지 않고 폴리도파민 코팅만을 수행한 탄소 섬유의 표면을 확인할 수 있다. 이를 통해, 폴리도파민이 코팅되지 않은 탄소섬유의 경우 매끈한 표면을 가지는 반면, 폴리도파민이 코팅된 섬유의 경우 수십 나노미터 사이즈의 입자가 표면에 부착되어 있는 것을 볼 수 있다.
2 and 3, the surface of the carbon fiber without pretreatment and polydopamine coating can be confirmed through the scanning electron microscope image of Comparative Example 1, and the surface of the poly The surface of the carbon fiber on which only the dopamine coating is performed can be confirmed. As a result, it can be seen that carbon fiber having no polydodamine coating has a smooth surface while particles coated with polydodamine have a particle size of several tens of nanometers attached to the surface.

도 4 및 도 5에 따르면, 전처리를 수행한 실시예 2 및 실시예 3의 탄소섬유의 표면을 확인할 수 있다. 실시예 2의 탄소섬유 표면에 수십 나노미터 사이즈의 입자가 일부 형성된 것을 확인할 수 있고, 실시예 3의 탄소섬유 표면에는 수십 나노미터 사이즈의 입자가 탄소섬유 표면 전체에 뒤덮여 있는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 전처리 공정의 차이에 따라 폴리도파민이 코팅되는 정도를 조절할 수 있음을 알 수 있다.
4 and 5, the surface of the carbon fibers of Examples 2 and 3 in which pretreatment was performed can be confirmed. It can be confirmed that particles of a size of several tens of nanometers are partially formed on the surface of the carbon fiber of Example 2, and particles of a size of several tens of nanometers are covered on the surface of the carbon fiber of Example 3. As a result, it can be seen that the degree of coating of polypodamine can be controlled by the difference in the pretreatment process.

<실험예 2> 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 계면결합력Experimental Example 2: Interfacial bonding strength of carbon fiber-reinforced plastic composite material

본 발명에 따른 탄소섬유강화플라스틱 복합재에서의 계면결합력에 대하여 알아보기 위하여, 본 발명에 따른 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 탄소섬유강화플라스틱 복합재를 만능물성시험기(UTM, INSTRON 5882, INSTRON, USA)를 통해 파단을 형성하였고, 파단이 일어난 단면을 주사전자현미경(SEM,JSM-5800, JEOL, Japan)을 이용하여 관찰하였고, 그 결과를 도 6 내지 도 8에 나타내었다.In order to examine the interfacial bonding force in the carbon fiber-reinforced plastic composite material according to the present invention, the carbon fiber-reinforced plastic composite material prepared in Example 1 and Comparative Example 1 according to the present invention was tested in a universal physical property tester (UTM, INSTRON 5882, INSTRON, USA), and the fractured surface was observed using a scanning electron microscope (SEM, JSM-5800, JEOL, Japan). The results are shown in FIGS. 6 to 8.

도 6 내지 도 8에 따르면, 비교예 1의 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 파단면은 섬유의 층과 층 사이로 진행되는 것을 확인할 수 있고, 실시예 1의 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 파단면은 섬유에서 파단이 일어나는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해, 본 발명에 따른 실시예 1과 같이 탄소섬유 표면에 폴리도파민이 코팅되는 경우 섬유와 고분자 수지간의 계면 결합력이 향상되는 것을 알 수 있다.
6 to 8, it was confirmed that the fracture surface of the carbon fiber-reinforced plastic composite material of Comparative Example 1 proceeded between the fiber layer and the layer, and the fracture surface of the carbon fiber-reinforced plastic composite material of Example 1 was broken I can confirm that this is happening. As a result, it can be seen that when the surface of the carbon fiber is coated with polydodamine, the interfacial bonding strength between the fiber and the polymer resin is improved as in the first embodiment of the present invention.

<실험예 3> 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 계면결합력 2<Experimental Example 3> Interfacial bonding strength of carbon fiber-reinforced plastic composite 2

본 발명에 따른 탄소섬유강화플라스틱 복합재에서의 계면결합력에 대하여 알아보기 위하여, 본 발명에 따른 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 탄소섬유강화플라스틱 복합재를 만능물성시험기(UTM, INSTRON 5882, INSTRON, USA)를 통해 파단을 형성하였고, 파단이 일어난 단면을 주사전자현미경(SEM,JSM-5800, JEOL, Japan)을 이용하여 관찰하였고, 그 결과를 도 9 내지 도 10에 나타내었다.In order to examine the interfacial bonding force in the carbon fiber-reinforced plastic composite material according to the present invention, the carbon fiber-reinforced plastic composite material prepared in Example 1 and Comparative Example 1 according to the present invention was tested in a universal physical property tester (UTM, INSTRON 5882, INSTRON, USA). The fractured surface was observed using a scanning electron microscope (SEM, JSM-5800, JEOL, Japan). The results are shown in FIGS. 9 to 10.

도 9 및 도 10에서 따르면, 비교예 1은 섬유와 고분자 기지간의 계면결합력이 낮아 탄소섬유와 고분자 기지가 깨끗하게 분리되어 있는 것을 확인할 수 있고, 실시예 1의 경우 섬유파단이 발생하였고, 섬유 표면에 고분자 기지가 부착되어 있는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 폴리도파민을 코팅하는 경우 탄소 섬유와 고분자 기지 간의 계면결합력이 향상되는 것을 확인할 수 있다.
According to Figs. 9 and 10, it was confirmed that the interfacial bonding force between the fiber and the polymer matrix was low in Comparative Example 1, so that the carbon fiber and the polymer matrix were cleanly separated. In Example 1, fiber breakage occurred, It can be confirmed that the polymer base is attached. As a result, it can be confirmed that the interfacial bonding strength between the carbon fiber and the polymer matrix is improved when the polypodamine is coated.

<실험예 4> 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 기계적 물성<Experimental Example 4> Mechanical properties of carbon fiber reinforced plastic composite material

본 발명에 따른 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 기계적 물성에 대하여 알아보기 위하여, 본 발명에 따른 실시예 1, 실시예 6, 실시예 7 및 비교예 1에서 제조된 탄소섬유강화플라스틱 복합재를 만능물성시험기(UTM, INSTRON 5882, INSTRON, USA)를 통해 면내전단강도를 측정하였고, 그 결과를 도 11에 나타내었다.In order to examine the mechanical properties of the carbon fiber-reinforced plastic composite material according to the present invention, the carbon fiber-reinforced plastic composite material prepared in Examples 1, 6, 7 and Comparative Example 1 was tested in an all- UTM, INSTRON 5882, INSTRON, USA). The results are shown in FIG.

상기 면내전단강도 실험은 탄소섬유 층 사이에 코팅된 폴리도파민에 의한 보강 특성을 판단하기 위한 척도로서, 층간 전단 응력에 의하여 적층복합재료의 경우 수지가 많은 부분에서 파괴가 먼저 된다. 그러나 탄소섬유 층 사이에 폴리도파민의 나노입자가 강화되면 수지에서 발생한 크랙의 진행이 나노입자에 의해 완화되고 방향이 우회된다. 그러나 탄소섬유 층 사이에 폴리도파민 나노입자가 강화되면 수지에서 발생한 크랙의 진행이 나노입자에 의해 완화되고 방향이 우회된다.
The in-plane shear strength test is a measure for evaluating the reinforcing properties of polydopamine coated between the carbon fiber layers. In the case of the laminated composite material, the resin is broken first by the interlaminar shear stress. However, when nanoparticles of polydodamine are strengthened between the carbon fiber layers, progress of the cracks generated in the resin is mitigated by the nanoparticles and the orientation is bypassed. However, when the polydodamine nanoparticles are strengthened between the carbon fiber layers, the progress of the cracks generated in the resin is mitigated by the nanoparticles and the orientation is bypassed.

도 11에 따르면, 실시예 1 내지 실시예 3과 같이 폴리도파민이 코팅된 탄소섬유강화플라스틱 복합재는 코팅을 수행하지 않은 비교예 1의 경우보다 면내전단강도가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 탄소섬유 표면에 폴리도파민이 코팅됨으로 인해 수지와 섬유간의 계면결합력이 향상되어 면내전단강도가 증가한 것을 알 수 있다.11, it can be seen that the carbon fiber-reinforced plastic composite material coated with polypodamine increases in-plane shear strength as in Examples 1 to 3, as compared with Comparative Example 1 in which the coating is not performed. As a result, the interfacial bonding force between the resin and the fiber is improved by coating the surface of the carbon fiber with the polypodamine, so that the in-plane shear strength is increased.

또한, 실시예 1 내지 실시예 3을 통해 교반시간이 증가함에 따라 면내전단강도가 증가함을 알 수 있고, 이를 통해, 교반시간이 증가함에 따라 폴리도파민 코팅 이 제어될 수 있음을 알 수 있다.
In addition, it can be seen from Examples 1 to 3 that the in-plane shear strength increases with an increase in stirring time, and thus it can be seen that the polydopamine coating can be controlled as the stirring time increases.

Claims (11)

고분자기지; 및
상기 고분자 기지 내로 구비되는 복수의 탄소섬유를 포함하고, 상기 탄소섬유들은 그 표면에 폴리도파민이 코팅된 것을 특징으로 하는 탄소섬유강화플라스틱 복합재(CFRP).
Polymer base; And
A carbon fiber reinforced plastic composite material (CFRP) comprising a plurality of carbon fibers provided in the polymer matrix, the carbon fibers being coated on the surface with polydodamine.
제 1 항에 있어서,
상기 고분지 기지는 에폭시 수지, 페놀 수지, 비닐에스터 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리이미드 수지, 폴리올레핀 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 폴리에테르설폰 수지 및 폴리염화비닐 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 탄소섬유강화플라스틱 복합재.
The method according to claim 1,
Wherein the high branching base is selected from the group consisting of epoxy resin, phenol resin, vinyl ester resin, unsaturated polyester resin, polyester resin, polyethylene resin, polyimide resin, polyolefin resin, polyetheretherketone resin, polyether sulfone resin and polyvinyl chloride resin Wherein the carbon fiber reinforced plastic composite material is at least one selected from the group consisting of carbon fiber reinforced plastic composites.
제 1 항에 있어서,
상기 폴리도파민은 탄소 섬유의 표면에 10 nm 내지 100 nm의 두께로 코팅되는 것을 특징으로 하는 탄소섬유강화플라스틱 복합재.
The method according to claim 1,
Wherein the polypodamine is coated on the surface of the carbon fiber to a thickness of 10 nm to 100 nm.
탄소섬유를 도파민용액에 넣고 교반하여 탄소섬유의 표면을 폴리도파민으로 코팅하는 단계(단계 1); 및
상기 단계 1에서 코팅된 탄소섬유를 적층하고, 이를 고분자 기지와 함께 가공하여 탄소섬유강화플라스틱 복합재를 제조하는 단계(단계 2);
를 포함하는 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 제조방법.
Coating the surface of the carbon fiber with polypodamine (step 1) by adding the carbon fiber into the dopamine solution and stirring the mixture; And
Laminating the coated carbon fibers in the step 1 and processing the coated carbon fibers together with the polymer matrix to prepare a carbon fiber-reinforced plastic composite material (step 2);
Wherein the carbon fiber-reinforced plastic composite material is a carbon fiber-reinforced plastic composite material.
제 4 항에 있어서,
상기 단계 1을 수행하기 전에 탄소섬유의 표면을 전처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Further comprising the step of pretreating the surface of the carbon fiber before the step 1 is performed.
제 5 항에 있어서,
상기 전처리는 열처리, 알코올처리, 플라즈마처리 및 오존처리로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 방법을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the pretreatment is performed through one of a method selected from the group consisting of heat treatment, alcohol treatment, plasma treatment and ozone treatment.
제 4 항에 있어서,
상기 단계 1의 도파민 용액은 도파민 하이드로클로라이드(Dopamine hydrochloride), 노레피네프린 하이드로클로라이드(Norepinephrine hydrochloride) 및 에피네프린 하이드로클로라이드(Epinephrine hydrochloride)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 용매에 녹여 제조된 것을 특징으로 하는 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 제조방법.
5. The method of claim 4,
The dopamine solution of step 1 is prepared by dissolving one selected from the group consisting of dopamine hydrochloride, norepinephrine hydrochloride and epinephrine hydrochloride in a solvent. A method for manufacturing a carbon fiber reinforced plastic composite material.
제 7 항에 있어서,
상기 용매는 버퍼용액, 에틸렌 글라이콜(Ethylene glycol), 다이메틸 설폭사이드(dimethyl sulfoxide) 및 다이메틸포름아마이드(dimethylformamide)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the solvent is one selected from the group consisting of a buffer solution, ethylene glycol, dimethyl sulfoxide, and dimethylformamide. Way.
제 4 항에 있어서,
상기 단계 1에서 상기 탄소섬유는 도파민용액에 넣고 10 내지 100 시간 동안 교반되는 것을 특징으로 하는 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the carbon fiber is doped in a dopamine solution and stirred for 10 to 100 hours.
제 4 항에 있어서,
상기 단계 2의 가공은 진공성형(VARTM, Vacuum assisted resin transfer molding), 압축 성형, 진공백 성형 및 오토클레이브 성형으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 방법을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 제조방법.
5. The method of claim 4,
The processing of step 2 is carried out through one of the methods selected from the group consisting of vacuum forming (Vacuum assisted resin transfer molding), compression molding, vacuum blank molding and autoclave molding. A method of manufacturing a composite material.
제 4 항에 있어서,
상기 단계 2의 고분자 기지는 에폭시 수지, 페놀 수지, 비닐에스터 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리이미드 수지, 폴리올레핀 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 폴리에테르설폰 수지 및 폴리염화비닐 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 탄소섬유강화플라스틱 복합재의 제조방법.
5. The method of claim 4,
The polymer matrix of step 2 may be an epoxy resin, a phenol resin, a vinyl ester resin, an unsaturated polyester resin, a polyester resin, a polyethylene resin, a polyimide resin, a polyolefin resin, a polyetheretherketone resin, a polyether sulfone resin, A resin, and a resin. The method of producing a carbon fiber-reinforced plastic composite material according to claim 1,
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