KR20150142103A - Carbon fiber reinforced plastic, manufacturing method and molded article thereof - Google Patents

Carbon fiber reinforced plastic, manufacturing method and molded article thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20150142103A
KR20150142103A KR1020140069969A KR20140069969A KR20150142103A KR 20150142103 A KR20150142103 A KR 20150142103A KR 1020140069969 A KR1020140069969 A KR 1020140069969A KR 20140069969 A KR20140069969 A KR 20140069969A KR 20150142103 A KR20150142103 A KR 20150142103A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
carbon fiber
reinforced plastic
self
resin
ozone
Prior art date
Application number
KR1020140069969A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101627622B1 (en
Inventor
김수영
최경순
임종길
김태윤
Original Assignee
중앙대학교 산학협력단
코스텍유한회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 중앙대학교 산학협력단, 코스텍유한회사 filed Critical 중앙대학교 산학협력단
Priority to KR1020140069969A priority Critical patent/KR101627622B1/en
Publication of KR20150142103A publication Critical patent/KR20150142103A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101627622B1 publication Critical patent/KR101627622B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/02—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres in the form of fibres or filaments
    • B32B17/04—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres in the form of fibres or filaments bonded with or embedded in a plastic substance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/04—Layered products comprising a layer of synthetic resin as impregnant, bonding, or embedding substance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/12—Layered products comprising a layer of synthetic resin next to a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/28—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer impregnated with or embedded in a plastic substance

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)

Abstract

The present invention relates to a carbon fiber reinforced plastic, a manufacturing method thereof, and a molded article comprising the same. The carbon fiber reinforced plastic according to the present invention forms high strength by improving adhesion between a carbon fiber and a resin matrix through UV-ozone treatment and surface treatment, so a molded article including the carbon fiber reinforced plastic has high strength with low thickness.

Description

탄소 섬유 강화 플라스틱, 이의 제조방법 및 이의 성형품{Carbon fiber reinforced plastic, manufacturing method and molded article thereof}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a carbon fiber-reinforced plastic, a method of manufacturing the same,

본 발명은 탄소 섬유 강화 플라스틱, 이의 제조방법 및 이의 성형품에 관한 것이다.
The present invention relates to carbon fiber-reinforced plastics, a method for producing the same, and molded articles thereof.

강화 섬유와 수지 메트릭스로 이루어지는 섬유 강화 플라스틱(FRP)은 기계 특성, 경량성, 내부식성 등이 우수하기 때문에, 항공기, 자동차, 선박, 풍차, 스포츠용구 등, 다양한 용도를 대상으로 한 부재를 제조하는 재료로서 널리 사용되고 있다. 강화 섬유로는 아라미드 섬유, 고강도 폴리에틸렌 섬유 등의 유기 섬유, 탄소 섬유, 유리 섬유, 금속 섬유 등의 무기 섬유가 이용되지만, 높은 기계 특성이 요구되는 용도로는 탄소 섬유가 이용되는 경우가 많다. 이 탄소 섬유를 이용한 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)은 강도, 탄성률, 경량성, 안정성이 우수하기 때문에, 높은 성능이 요구되는 항공·우주 분야에서는 주요한 재료 중 하나가 되고 있어, 향후 사용이 더욱 확대될 것으로 기대되고 있다. 또한, 자동차나 풍력 발전용 풍차 등의 용도도 향후 크게 성장할 것으로 예상되고 있어, 향후 CFRP의 제조량은 비약적으로 증가할 것으로 예상되고 있다.Fiber reinforced plastic (FRP) made of reinforced fiber and resin matrix is excellent in mechanical characteristics, light weight, and corrosion resistance, and therefore is used for manufacturing a member for various purposes such as aircraft, automobile, ship, windmill, And is widely used as a material. As the reinforcing fibers, inorganic fibers such as organic fibers such as aramid fibers and high-strength polyethylene fibers, carbon fibers, glass fibers and metal fibers are used, but carbon fibers are often used for applications requiring high mechanical properties. The carbon fiber reinforced plastic (CFRP) using the carbon fiber is excellent in strength, elastic modulus, light weight and stability, and thus becomes one of the main materials in the aerospace field requiring high performance. . In addition, applications for automobiles and wind turbines are expected to grow significantly in the future, and production of CFRP is expected to increase dramatically in the future.

상기 탄소 섬유 강화 플라스틱의 물성은 탄소 섬유와 수지 메트릭스의 성능에 의존하지만, 두 가지 모두의 계면 성질에도 영향을 받으므로 매트릭스 수지와의 접착력을 향상시키기 위해서 탄소 섬유에 여러 가지 표면처리가 필요하다. 이처럼 수지 메트릭스와 탄소 섬유와의 접합성이 문제가 될 수 있으므로, 매트릭스 수지의 종류에 맞게 탄소 섬유의 표면처리를 수행하여 접합성을 높여야 원하는 특성을 얻을 수 있다.
The physical properties of the carbon fiber-reinforced plastic depend on the performance of the carbon fiber and the resin matrix, but are affected by both of the interfacial properties. Therefore, various surface treatments of the carbon fiber are required to improve the adhesion to the matrix resin. Since bonding of the resin matrix to the carbon fibers may be a problem, it is necessary to improve the bonding property by performing the surface treatment of the carbon fibers in accordance with the type of the matrix resin to obtain desired characteristics.

한국공개특허 제2013-0141468호Korea Patent Publication No. 2013-0141468

본 발명은 탄소 섬유 강화 플라스틱, 이의 제조방법 및 이의 성형품에 관한 것으로, 상기 탄소 섬유 강화 플라스틱은 탄소 섬유층; 및 탄소 섬유층의 일면 또는 양면에 형성된 수지층을 포함하고, 인장 강도가 130 kPa 이상인 탄소 섬유 강화 플라스틱일 수 있다.
The present invention relates to a carbon fiber-reinforced plastic, a method for producing the same, and a molded article thereof, wherein the carbon fiber-reinforced plastic comprises a carbon fiber layer; And a resin layer formed on one or both surfaces of the carbon fiber layer, and may be a carbon fiber-reinforced plastic having a tensile strength of 130 kPa or more.

본 발명은 강도가 향상된 탄소 섬유 강화 플라스틱을 제공할 수 있다. 하나의 예로서,The present invention can provide a carbon fiber reinforced plastic with improved strength. As an example,

탄소 섬유층; 및Carbon fiber layer; And

탄소 섬유층의 일면 또는 양면에 형성된 수지층을 포함하고,And a resin layer formed on one or both surfaces of the carbon fiber layer,

인장 강도가 130 kPa 이상인 탄소 섬유 강화 플라스틱.Carbon fiber reinforced plastic with a tensile strength of 130 kPa or more.

또한, 본 발명은 상기 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법을 제공할 수 있다. 하나의 예로서,In addition, the present invention can provide a method for producing the carbon fiber-reinforced plastic. As an example,

탄소 섬유에 UV-오존 처리하는 단계;UV-ozone treatment of the carbon fiber;

UV-오존 처리된 탄소 섬유를 계면활성제 및 자기조립 물질 중 1 종 이상을 이용하여 표면 처리하는 단계; 및Treating the UV-ozone treated carbon fiber with at least one of a surfactant and a self-assembled material; And

표면 처리된 탄소 섬유의 일면 또는 양면에 열경화성 수지를 코팅하는 단계를 포함하는 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법을 제공할 수 있다.
And a step of coating a thermosetting resin on one or both surfaces of the surface-treated carbon fibers.

본 발명에 따른 탄소 섬유 강화 플라스틱은 UV-오존 처리 및 표면 처리를 통해 탄소 섬유와 수지 메트릭스 간의 결합력을 향상시켜 높은 강도를 구현할 수 있으며, 이를 통해, 상기 탄소 섬유 강화 플라스틱을 포함하는 성형품은 얇은 두께로 높은 강도를 구현할 수 있다.
The carbon fiber-reinforced plastic according to the present invention can improve the bonding strength between the carbon fiber and the resin matrix through the UV-ozone treatment and the surface treatment, so that the molded article including the carbon fiber- So that high strength can be realized.

도 1은 자기 조립 물질의 가수분해 및 축합 반응 전 후의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 2는 반응 후 자기 조립 물질과 탄소 섬유의 결합을 나타낸 모식도이다.Fig. 1 is a schematic view showing the structure before and after the hydrolysis and condensation reaction of the self-assembled material. Fig.
Fig. 2 is a schematic view showing the bond between the self-assembled material and the carbon fiber after the reaction.

본 발명은 탄소 섬유 강화 플라스틱, 이의 제조방법 및 이의 성형품에 관한 것으로, 상기 탄소 섬유 강화 플라스틱의 하나의 예로서,BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a carbon fiber-reinforced plastic, a method for producing the same, and a molded article thereof,

탄소 섬유층; 및Carbon fiber layer; And

탄소 섬유층의 일면 또는 양면에 형성된 수지층을 포함하고,And a resin layer formed on one or both surfaces of the carbon fiber layer,

인장 강도가 130 kPa 이상인 탄소 섬유 강화 플라스틱을 제공할 수 있다.A carbon fiber-reinforced plastic having a tensile strength of 130 kPa or more can be provided.

상기 수지층과 탄소 섬유층의 결합력을 높이는 것이 강도를 결정하는 중요한 요인이 된다. 본래의 PAN계 탄소 섬유는 탄소로만 이루어져 있기 때문에 표면이 소수성이다. 따라서, 낮은 젖음성으로 인하여 공극이 발생되고, 이는 강도에 큰 영향을 미친다. 이를 방지하기 위하여, 본 발명에서는 탄소 섬유의 표면 젖음성을 높이기 위해, 탄소 섬유에 UV-오존 처리 및 표면 처리를 통해 수지와의 결합력을 높였다. 이를 통해, 상기 탄소 섬유 강화 플라스틱의 인장 강도를 130 kPa 이상으로 구현할 수 있다. Increasing the bonding strength between the resin layer and the carbon fiber layer is an important factor for determining the strength. Since the original PAN-based carbon fiber is composed only of carbon, the surface is hydrophobic. Therefore, voids are generated due to low wettability, which has a great influence on the strength. In order to prevent this, in the present invention, in order to increase the surface wettability of the carbon fiber, the bonding strength between the carbon fiber and the resin is enhanced through UV-ozone treatment and surface treatment. As a result, the tensile strength of the carbon fiber-reinforced plastic can be increased to 130 kPa or more.

탄소 섬유 강화 플라스틱의 인장 강도는 탄소 섬유층에 UV-오존의 처리 조건 및 표면 처리 조건을 통해 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 탄소 섬유 강화 플라스틱의 인장 강도는 130 내지 250 kPa, 140 내지 200 kPa, 150 내지 170 kPa 또는 170 내지 200 kPa 범위일 수 있다. 상기 범위 내의 인장 강도를 갖는 탄소 섬유 강화 플라스틱은, 기존의 탄소 섬유의 물성에 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 탄소 섬유 강화 플라스틱은 철, 알루미늄 등을 대체하여 경량화, 고강도, 고탄성, 내식성 등을 요구하는 다양한 분야에 적용될 수 있다.The tensile strength of the carbon fiber reinforced plastic can be controlled by the treatment conditions of the UV-ozone and the surface treatment conditions of the carbon fiber layer. For example, the tensile strength of the carbon fiber-reinforced plastic may range from 130 to 250 kPa, from 140 to 200 kPa, from 150 to 170 kPa, or from 170 to 200 kPa. The carbon fiber reinforced plastic having a tensile strength within the above range can further improve the strength of the existing carbon fiber. Specifically, the carbon fiber-reinforced plastic may be applied to various fields requiring light weight, high strength, high elasticity, and corrosion resistance in place of iron, aluminum, and the like.

상기 수지층은 열경화성 수지 및 열가소성 수지 중 1 종 이상을 포함할 수 있다.The resin layer may include at least one of a thermosetting resin and a thermoplastic resin.

예를 들어, 열경화성 수지는 성형성과 역학 특성의 측면에서 바람직하다. 열경화성 수지로는 에폭시 수지, 페놀 수지, 비닐에스테르 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 시아네이트에스테르 수지 및 비스말레이미드 수지 중 1 종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 엘라스토머, 고무, 경화제, 경화 촉진제 및 촉매 등을 첨가한 수지도 사용할 수 있다. 그 중에서도, 매우 높은 역학 특성 및 높은 내열성을 구현하기 위해서는 에폭시 수지가 바람직할 수 있다.For example, a thermosetting resin is preferable in terms of moldability and mechanical properties. The thermosetting resin may include at least one of an epoxy resin, a phenol resin, a vinyl ester resin, an unsaturated polyester resin, a cyanate ester resin and a bismaleimide resin. Resins to which an elastomer, a rubber, a curing agent, a curing accelerator, a catalyst, and the like are added may also be used. Among them, an epoxy resin may be preferable in order to realize extremely high mechanical properties and high heat resistance.

예를 들어, 열가소성 수지는 폴리올레핀, ABS, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리페닐렌에테르, 폴리아세탈, 폴리카르보네이트, 폴리페닐렌술피드, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르술폰, 폴리케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르케톤케톤 및 폴리케톤 중 1 종 이상을 사용할 수 있다For example, the thermoplastic resin may be a polyolefin, an ABS, a polyamide, a polyester, a polyphenylene ether, a polyacetal, a polycarbonate, a polyphenylene sulfide, a polyimide, a polyetherimide, a polyether sulfone, Ether ether ketone, polyether ketone ketone, and polyketone may be used

상기 탄소 섬유층은 특별히 한정되는 것은 아니지만, PAN계 탄소 섬유, 피치계 탄소 섬유, 셀룰로오스계 탄소 섬유, 기상 성장계 탄소 섬유, 이들의 흑연화 섬유를 사용할 수 있다. 여기서 PAN계 탄소 섬유는, 폴리아크릴로니트릴 섬유를 원료로 하는 탄소 섬유이다. 또한, 피치계 탄소 섬유는 석유 타르나 석유 피치를 원료로 하는 탄소 섬유이다. 또한, 셀룰로오스계 탄소 섬유는 비스코스레이온이나 아세트산셀룰로오스 등을 원료로 하는 탄소 섬유이다. 또한, 기상 성장계 탄소 섬유는 탄화수소 등을 원료로 하는 탄소 섬유이다. 이 중, 강도와 탄성률의 균형이 우수하다는 점에서, PAN계 탄소 섬유가 바람직하다. 경우에 따라서, 상기 탄소 섬유에 니켈이나 구리 등의 금속을 피복한 금속 피복 탄소 섬유 등을 사용할 수 있다.The carbon fiber layer is not particularly limited, but PAN-based carbon fibers, pitch-based carbon fibers, cellulose-based carbon fibers, vapor-grown carbon fibers, and graphitized fibers thereof can be used. Here, the PAN-based carbon fiber is carbon fiber comprising polyacrylonitrile fiber as a raw material. Pitch-based carbon fibers are carbon fibers made of petroleum tar or petroleum pitch. The cellulose-based carbon fiber is carbon fiber made of viscose rayon, cellulose acetate or the like. The vapor grown carbon fiber is a carbon fiber made of hydrocarbons or the like as a raw material. Of these, PAN-based carbon fibers are preferable in that they are excellent in balance between strength and elastic modulus. In some cases, metal-coated carbon fibers coated with a metal such as nickel or copper may be used for the carbon fibers.

상기 탄소 섬유층; 및The carbon fiber layer; And

탄소 섬유층의 일면 또는 양면에 형성된 수지층을 포함하는 구조는, 구체적으로, UV-오존 처리 및 표면 처리된 탄소 섬유의 일면 또는 양면에 수지를 코팅하여 메트릭스를 형성할 수 있다.The structure including the resin layer formed on one side or both sides of the carbon fiber layer can be specifically formed by coating a resin on the one side or both sides of the UV-ozone treated and surface-treated carbon fibers to form a matrix.

이때, UV-오존 처리 및 표면 처리를 통해 탄소 섬유의 표면이 개질되고, 개질된 탄소 섬유의 표면과 수지 메트릭스는 강한 결합력으로 결합될 수 있다. 이를 통해, 높은 강도를 갖는 탄소 섬유 강화 플라스틱을 구현할 수 있다.At this time, the surface of the carbon fiber is modified through UV-ozone treatment and surface treatment, and the surface of the modified carbon fiber and the resin matrix can be bonded with strong bonding force. As a result, a carbon fiber-reinforced plastic having high strength can be realized.

상기 탄소 섬유층 및 수지층은 교대 반복된 구조일 수 있다.The carbon fiber layer and the resin layer may be alternately repeated structures.

예를 들어, 상기와 같은 구조로 형성된 탄소 섬유 강화 플라스틱은 2 내지 10층으로 반복 적층될 수 있다. 구체적으로, UV-오존 처리 및 표면 처리된 탄소 섬유층과 수지층이 교대 반복 적층된 구조일 수 있다.
For example, the carbon fiber-reinforced plastic formed with the above structure may be repeatedly laminated with 2 to 10 layers. Specifically, the carbon fiber layer and the resin layer, which have been subjected to UV-ozone treatment and surface treatment, may be alternately repeatedly laminated.

본 발명은 상기 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법을 제공할 수 있다. 하나의 예로서,The present invention can provide a method for producing the carbon fiber-reinforced plastic. As an example,

탄소 섬유에 UV-오존 처리하는 단계;UV-ozone treatment of the carbon fiber;

UV-오존 처리된 탄소 섬유를 계면활성제 및 자기조립 물질 중 1 종 이상을 이용하여 표면 처리하는 단계; 및Treating the UV-ozone treated carbon fiber with at least one of a surfactant and a self-assembled material; And

표면 처리된 탄소 섬유의 일면 또는 양면에 수지를 코팅하는 단계를 포함하는 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법을 제공할 수 있다.And a step of coating a resin on one surface or both surfaces of the surface-treated carbon fibers.

구체적으로, 상기 탄소 섬유에 UV-오존 처리하는 단계에서, UV-오존 처리는, 오존 가스 분위기 하에서 탄소 섬유에 UV 광을 조사하는 한 특별히 제한은 되지 않고, 공지된 UV-오존 처리법을 사용할 수 있다.Specifically, in the step of UV-ozone treatment of the carbon fiber, the UV-ozone treatment is not particularly limited as far as the carbon fiber is irradiated with UV light in an ozone gas atmosphere, and a known UV-ozone treatment can be used .

UV-오존 처리는 당업계에서 통상적인 화학기상증착법이라면 제한없이 사용 가능하며, 예를 들어, 고온 화학기상증착(Rapid Thermal Chemical Vapour Deposition; RTCVD), 유도결합플라즈마 화학기상증착(Inductively Coupled Plasma-Chemical Vapor Deposition; ICP-CVD), 저압 화학기상증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition; LPCVD), 상압 화학기상증착(Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition; APCVD), 금속 유기화학기상증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD) 또는 플라즈마 화학기상증착(Plasma-enhanced chemical vapor deposition; PECVD)을 포함할 수 있다.The UV-ozone treatment can be used without limitation as long as it is a conventional chemical vapor deposition method in the art, and examples thereof include Rapid Thermal Chemical Vapor Deposition (RTCVD), Inductively Coupled Plasma-Chemical (CVD), low pressure chemical vapor deposition (LPCVD), atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD), metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) Or plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD).

이때, 탄소 섬유 메트릭스에 UV-오존 처리하는 단계는,At this time, the step of UV-ozone treatment of the carbon fiber matrix,

오존 분위기 하에서, 20 mW/cm2 내지 50 mW/cm2의 UV 세기로 5 내지 30 분 동안 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 UV 조사 시간은 5 내지 25분 10 내지 25분 또는 10 내지 20분의 범위일 수 있다. 오존 분위기 하에서 상기 범위의 UV 세기와 UV 조사 시간을 만족할 경우, 탄소 섬유 표면에 친수성 작용기를 부여하여 수지 메트릭스와의 결합력을 향상시켜, 탄소 섬유 강화 플라스틱의 강도를 향상시킬 수 있다. Can be performed for 5 to 30 minutes at an UV intensity of 20 mW / cm 2 to 50 mW / cm 2 under an ozone atmosphere. For example, the UV irradiation time may range from 5 to 25 minutes 10 to 25 minutes or 10 to 20 minutes. When the UV intensity in the above range and the UV irradiation time are satisfied in an ozone atmosphere, a hydrophilic functional group is imparted to the surface of the carbon fiber to improve the bonding force with the resin matrix, and the strength of the carbon fiber reinforced plastic can be improved.

그런 다음, UV-오존 처리된 탄소 섬유를 계면활성제 및 자기조립 물질 중 1 종 이상을 이용하여 표면 처리하는 단계는,The step of surface-treating the UV-ozone treated carbon fiber with at least one of a surfactant and a self-

상기 UV-오존 처리된 탄소 섬유를 계면활성제 및 자기조립 물질 중 1 종 이상을 포함하는 용액에 침지하는 방법으로 수행될 수 있다. 구체적으로, 별도의 공정 없이 계면활성제 및 자기조립 물질을 포함하는 용기에 침지하는 간단한 방법을 통해, 탄소 섬유 표면에 계면활성제 및 자기조립 물질이 화학적으로 결합하여 수지와의 높은 결합력을 구현할 수 있다.The UV-ozone treated carbon fibers may be immersed in a solution containing at least one of a surfactant and a self-assembling substance. Specifically, the surfactant and the self-assembling material are chemically bonded to the surface of the carbon fiber by a simple method of immersing the surface of the carbon fiber in a container containing the surfactant and the self-assembling material without a separate process, so that a high bonding force with the resin can be realized.

예를 들어, 상기 계면활성제 및 자기조립 물질 중 1 종 이상을 포함하는 용액은 5 내지 1000 mM의 농도의 용액을 사용할 수 있다. 예를 들어, 전체 용액의 5 내지 1000 mM, 200 내지 1000 mM, 500 내지 800 mM 또는 500 내지 1000 mM의 농도로 계면활성제 및 자기조립 물질 중 1 종 이상을 포함할 수 있다. 상기 범위 내의 농도로 표면 처리 조건을 제어함으로써, 탄소 섬유와 수지 메트릭스 간의 결합력을 조절할 수 있다.For example, a solution containing at least one of the surfactant and the self-assembling substance may be used at a concentration of 5 to 1000 mM. For example, it may contain at least one of surfactant and self-assembled substance at a concentration of 5 to 1000 mM, 200 to 1000 mM, 500 to 800 mM or 500 to 1000 mM of the whole solution. By controlling the surface treatment conditions at the concentration within the above range, the bonding force between the carbon fibers and the resin matrix can be controlled.

구체적으로, 본 발명에 따른 탄소 섬유 강화 플라스틱은, 탄소 섬유에 UV-오존 처리를 통해 1차적으로 표면을 개질하고, 계면활성제 및 자기조립 물질을 이용하여 2차적으로 표면을 개질함으로써, 탄소 섬유와 수지 메트릭스 간에 결합력을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 이를 통해, 제조된 탄소 섬유 강화 플라스틱은 현저히 향상된 강도를 구현할 수 있어, 이를 이용하여 제조되는 성형품의 두께를 감량할 수 있다.Specifically, the carbon fiber-reinforced plastic according to the present invention is a carbon fiber-reinforced plastic which is obtained by modifying the surface of a carbon fiber primarily by UV-ozone treatment, and secondarily modifying the surface by using a surfactant and a self- The bonding force between the resin matrices can be effectively improved. Accordingly, the carbon fiber-reinforced plastic produced can realize a remarkably improved strength, and the thickness of a molded article manufactured using the carbon fiber-reinforced plastic can be reduced.

상기 계면활성제는 아민기 또는 설페이트기를 포함하는 화합물일 수 있다. The surfactant may be a compound containing an amine group or a sulfate group.

예를 들어, 계면활성제는 탄소 섬유 표면에 반데르발스 힘(van der walls force)를 통해 결합하고, 반대쪽에는 에폭시 수지 메트릭스와 결합할 수 있는 아민기 또는 설페이트기를 가지고 있는 화합물일 수 있다. 예를 들어, 상기 계면활성제로서, 도데실 아민(dodecyl amine, DA), 벤질 아민(benzyl amine, BA), 소듐 도데실 설페이트(sodium dodecyl sulfate, SDS) 등을 포함할 수 있다. 탄소 섬유를 상기 계면활성제에 침지함으로써, 탄소 섬유 표면의 젖음성을 향상시킬 수 있다.For example, the surfactant may be a compound having an amine group or a sulfate group capable of bonding to the carbon fiber surface via van der walls force and on the opposite side to the epoxy resin matrix. For example, the surfactant may include dodecyl amine (DA), benzyl amine (BA), sodium dodecyl sulfate (SDS), and the like. By immersing the carbon fiber in the surfactant, the wettability of the surface of the carbon fiber can be improved.

상기 자기조립 물질은 실란 계열의 자기조립 물질일 수 있다. The self-assembled material may be a self-assembled material of the silane series.

예를 들어, 상기 실란 계열의 자기조립 물질은 하기 화학식 1 내지 3으로 나타낼 수 있다.For example, the silane-based self-assembled material may be represented by the following formulas (1) to (3).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

(R1)m-Si-X(4-m)(R 1 ) m -Si-X ( 4-m )

[화학식 2](2)

(R1)m-O-Si-X(4-m) (R 1 ) m -O-Si-X ( 4-m )

[화학식 3](3)

(R1)m-HR2-Si-X(4-m)(R 1 ) m -HR 2 -Si-X ( 4-m )

상기 화학식 1 내지 3에서, In the above Formulas 1 to 3,

R1은 탄소수 1 내지 12의 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 아릴알킬, 알킬아릴, 아릴알케닐, 알케닐아릴, 아릴알키닐, 알키닐아릴, 할로겐, 아미노, 아마이드, 알데히드, 케톤, 알킬카보닐, 카르복시, 머캅토, 시아노, 하이드록시, 탄소수 1 내지 12의 알콕시, 탄소수 1 내지 12의 알콕시카보닐, 설폰산, 인산, 아크릴옥시, 메타크릴옥시, 에폭시 또는 비닐기이고, R 1 is an alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, arylalkyl, alkylaryl, arylalkenyl, alkenylaryl, arylalkynyl, alkynylaryl, halogen, amino, amide, aldehyde, ketone, An alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 1 to 12 carbon atoms, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, an acryloxy group, a methacryloxy group, an epoxy group or a vinyl group,

R2는 수소 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬이고, R 2 is hydrogen or alkyl having 1 to 12 carbon atoms,

X는 수소, 할로겐, 탄소수 1 내지 12의 알콕시, 아실옥시, 알킬카보닐, 알콕시카보닐 또는 -N(R3)2이고,X is hydrogen, halogen, alkoxy of 1 to 12 carbon atoms, acyloxy, alkylcarbonyl, alkoxycarbonyl or -N (R 3 ) 2 ,

R3는 수소 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬이고,R 3 is hydrogen or alkyl having 1 to 12 carbon atoms,

m은 1 내지 3의 정수이다.m is an integer of 1 to 3;

예를 들어, 상기 실란 계열의 자기조립 물질은, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 디페닐디메톡시실란, 디페닐디에톡시실란, 페닐디메톡시실란, 페닐디에톡시실란, 메틸디메톡시실란, 메틸디에톡시실란, 페닐메틸디메톡시실란, 페닐메틸디에톡시실란, 트리메틸메톡시실란, 트리메틸에톡시실란, 트리페닐메톡시실란, 트리페닐에톡시실란, 페닐디메틸메톡시실란, 페닐디메틸에톡시실란, 디페닐메틸메톡시실란,디페닐메틸에톡시실란, 디메틸에톡시실란, 디메틸에톡시실란, 디페닐메톡시실란, 디페닐에톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, p-아미노페닐실란, 알릴트림톡시실란, n-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아민프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필디이소프로필에톡시실란, (3-글리시독시프로필)메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리메톡시실란, 3-머캅토프로필트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시시란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, n-페닐아미노프로필트리메톡시실란, 비닐메틸디에톡시실란, 비닐트리에톡시실란 및 비닐트리메톡시실란 등을 포함할 수 있다. For example, the self-assembled material of the silane series may be selected from the group consisting of methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, Phenyldiethoxysilane, phenyldiethoxysilane, methyldimethoxysilane, methyldiethoxysilane, phenylmethyldimethoxysilane, phenylmethyldiethoxysilane, trimethylmethoxysilane, trimethylethoxysilane, trimethoxysilane, , Triphenylmethoxysilane, triphenylethoxysilane, phenyldimethylmethoxysilane, phenyldimethylethoxysilane, diphenylmethylmethoxysilane, diphenylmethylethoxysilane, dimethylethoxysilane, dimethylethoxysilane, di 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, p-aminophenylsilane, allyltrimethoxysilane, n- (2-aminoethyl) -3-aminopropyl 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyldiisopropylethoxysilane, (3-glycidoxypropyl) methyldiethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3- Mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxy Silane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, n-phenylaminopropyltrimethoxysilane, vinylmethyldiethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, and the like.

구체적으로, 실란 계열의 자기조립 물질은 메틸트리에톡시실란(Methyltriethoxysilane, MTES), 3-아미노프로필트리메톡시실란(3-Aminopropyltrimethoxysilane, APTMS), 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-Aminopropyltriethoxysilane, APTES) 및 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(3- glycidoxypropyltrimethoxysilane, GPTMS)을 포함할 수 있다. 상기 실란 계열의 자기조립 물질은 에폭시 수지와 결합할 가능성이 있는 아민기 및 에폭사이드기의 작용기를 포함하고 있으며, 반대쪽에는 산소와 결합할 수 있는 구조일 수 있다. 탄소 섬유를 상기 실란 계열의 자기조립 물질에 침지함으로써, 탄소 섬유와 수지 메트릭스 간의 직접적인 공유 결합을 유도하여 우수한 강도 향상을 구현할 수 있다.Specifically, the silane-based self-assembling material may be selected from the group consisting of methyltriethoxysilane (MTES), 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS), 3-aminopropyltriethoxysilane APTES) and 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTMS). The silane-based self-assembling material may include a functional group of an amine group and an epoxide group capable of bonding with an epoxy resin, and may be a structure capable of binding with oxygen on the opposite side. By immersing the carbon fibers in the silane-based self-assembling material, a direct covalent bond between the carbon fibers and the resin matrix can be induced and an excellent strength improvement can be realized.

상기 자기조립 물질은 탄소 섬유 표면에서 자기 조립을 진행하게 되는데, 결합하는 원리는, 용매로 사용되는 톨루엔에서 가수분해(Hydrolysis) 과정을 거치며 규소(si) 주위의 산소를 기준으로 결합하고 있는 알킬 그룹이 알코올로 빠져 나온다. 가수분해 과정을 거친 물질은 축합(condensation)과정을 통하여 주변의 산소 그룹과 결합하게 되고, 잔여 수산화 작용기가 탄소 섬유 직물 표면의 수산화 기와 수소 결합을 하게 된다. 여기에 가열을 하면 물이 빠져나오면서 섬유 표면에 자기 조립이 완성된다. 이렇게 자기 조립이 완료된 탄소 섬유의 표면 구조를 살펴보면, 에폭시 플라스틱의 내부 결합과 유사한 구조인 에폭사이드 작용기와 아민 작용기를 보유하고 있다. 이는 에폭시 플라스틱이 경화 될 때, 에폭시 수지와 탄소 섬유의 구조가 유사하여 결합력이 높아진다는 것을 의미할 수 있다. The self-assembled material is self-assembled on the surface of the carbon fiber. The principle of the self-assembling material is that the alkyl group (s) bonding on the basis of the oxygen around the silicon (si) through the hydrolysis process in the toluene used as the solvent It exits with alcohol. The hydrolyzed material binds to the surrounding oxygen groups through a condensation process and the remaining hydroxyl functional groups hydrogen bond with the hydroxyl groups on the surface of the carbon fiber fabric. When heated, water is discharged and self-assembly is completed on the surface of the fiber. The surface structure of the self-assembled carbon fiber has an epoxy functional group and an amine functional group, which are similar to the internal bonding of epoxy plastic. This means that when the epoxy plastic is cured, the structure of the epoxy resin and the carbon fiber are similar to each other, so that the bonding force is increased.

메틸트리에톡시실란(Methyltriethoxysilane, MTES), 3-아미노프로필트리메톡시실란(3-Aminopropyltrimethoxysilane, APTMS), 3-아미노프로필트리에톡시실란(3-Aminopropyltriethoxysilane, APTES) 및 3-글리시독시프로필트리메톡시실란(3- glycidoxypropyltrimethoxysilane, GPTMS) 각각의 자기 조립 물질의 가수분해 및 축합 반응에 대한 모식도는 도 1에 나타내었다.3-aminopropyltrimethoxysilane (APTES), 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES), and 3-glycidoxypropyl triethoxysilane A schematic diagram of the hydrolysis and condensation reaction of each self-assembled material of methoxysilane (3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, GPTMS) is shown in FIG.

또한, 상기 가수분해 및 축합 반응을 거친 자기조립 물질과 탄소 섬유의 결합 구조는 도 2에 나타내었다. 도 2에서, (a)는 MTES로 표면 처리된 탄소 섬유이고, (b)는 APTMS, APTES로 표면 처리된 탄소 섬유이며, (c)는 GPTMS로 표면 처리된 탄소 섬유이다.
The bond structure between the self-assembling material and the carbon fiber after the hydrolysis and condensation reaction is shown in FIG. In Fig. 2, (a) is carbon fiber surface-treated with MTES, (b) is carbon fiber surface-treated with APTMS and APTES, and (c) is carbon fiber surface-treated with GPTMS.

본 발명은 상기 탄소 섬유 강화 플라스틱을 포함하는 성형품을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 탄소 섬유 강화 플라스틱을 포함하는 성형품은, 자동차, 선박, 항공기, 철도, 압력탱크 및 기계부품 등의 산업 소재로 사용될 수 있다. 또한, 상기 탄소 섬유 강화 플라스틱은 자전거, 라켓 등의 레저 스포츠 및 레저 용품 소재로 사용할 수 있으며, 구체적으로, 가벼우면서 높은 강도를 필요로 하는 산업 분야에 다양하게 선택되어 사용할 수 있다.The present invention can provide a molded article comprising the carbon fiber-reinforced plastic. For example, the molded article comprising the carbon fiber-reinforced plastic can be used as an industrial material for an automobile, a ship, an aircraft, a railway, a pressure tank, and a machine part. In addition, the carbon fiber-reinforced plastic can be used as a material for leisure sports and leisure goods such as bicycles and racquets. Specifically, it can be selected and used variously in industrial fields requiring light weight and high strength.

구체적으로, 상기 탄소 섬유 강화 플라스틱은 자동차 차체의 구조; 선박의 내장재 및 동체; 항공기의 내장재, 주 날개, 꼬리 날개 및 동체로서 사용될 수 있다.
Specifically, the carbon fiber-reinforced plastic has a structure of an automobile body; Ship interior and body; It can be used as an interior material of an aircraft, a main wing, a tail wing and a body.

이하 실시예 등을 통해 본 발명을 더 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예 등은 발명의 상세한 설명을 위한 것일 뿐, 이에 의해 권리범위를 제한하려는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples and the like. The embodiments of the present invention are intended to be illustrative of the invention and are not intended to limit the scope of the invention.

제조예Manufacturing example 1:  One: UVUV -오존 처리된 탄소 섬유 제조- Production of ozone treated carbon fiber

탄소 섬유 표면에 친수성 작용기를 부여하기 위하여, 표면 유기물을 먼저 제거하였다. 구체적으로, 상기 탄소 섬유를 아세톤(acetone), 프로페놀(2-propanol), 탈이온수(de-ionized water)에 넣은 후 5 분씩 초음파 세척기를 이용하여 세척한 뒤, 질소 가스를 이용하여 건조시켰다. 이렇게 제작된 샘플을 UV-오존 표면 처리기 (AH 1700, AHTECH LTS, Korea)를 이용하여 표면 처리하였다.
In order to impart a hydrophilic functional group to the carbon fiber surface, the surface organic matter was first removed. Specifically, the carbon fibers were immersed in acetone, 2-propanol and de-ionized water, washed with an ultrasonic washing machine for 5 minutes, and dried using nitrogen gas. The thus prepared sample was surface-treated with a UV-ozone surface treatment machine (AH 1700, AHTECH LTS, Korea).

제조예Manufacturing example 2:  2: UVUV -오존 처리 및 표면 처리된 탄소 섬유 제조- Manufacture of ozone treated and surface treated carbon fiber

사이 UV-오존 처리를 통해 친수성 작용기가 형성된 탄소 섬유를 톨루엔 용매에 20 mM의 농도로 계면활성제 및 자기조립 물질 중 1 종 이상을 혼합하여 제조한 용액에 1 시간 동안 표면 처리하였다. 표면 처리가 완료된 탄소 섬유는 에탄올을 이용하여 잔여 물질을 제거한 수, 질소 가스를 이용하여 건조시켰다.
Treated with a solution prepared by mixing a surfactant and a self-assembled substance at a concentration of 20 mM in a toluene solvent for 1 hour by UV-ozone treatment. The surface-treated carbon fiber was dried using ethanol and nitrogen gas.

실시예Example 1 내지 2 1 to 2

제조예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 탄소 섬유에 UV-오존 처리 시간을 각각 하기 표 1과 같이 처리하였다.And the UV-ozone treatment time was treated in the same manner as in Production Example 1, as shown in Table 1 below.

UV-오존 처리 시간 (분)UV-ozone treatment time (min) 실시예 1Example 1 1010 실시예 2Example 2 2020

그런 다음, 각각의 UV-오존 처리된 탄소 섬유의 양면에 에폭시 수지와 경화제를 섞은 접착제를 닥터 블레이드(doctor blade) 방법을 이용하여 일정한 두께로 도포하고, 이형 필름을 덮고 추를 이용하여 상판과 하판을 눌러주어 접착 시킨 후, 24 시간 동안 경화하여 탄소 섬유 강화 플라스틱을 제조하였다.
Then, an adhesive containing a mixture of an epoxy resin and a curing agent was applied on both sides of each UV-ozone treated carbon fiber to a predetermined thickness using a doctor blade method, and the release film was covered, And then cured for 24 hours to prepare a carbon fiber-reinforced plastic.

실시예Example 3 내지 9 3 to 9

제조예 2와 동일한 방법으로 제조하되, 10 분 동안 UV-오존 처리된 탄소 섬유에 하기 표 2와 같이 계면활성제 및 자기조립 물질을 포함하는 용액에 침지하여 탄소 섬유를 표면 처리하였다.The carbon fiber prepared in the same manner as in Production Example 2 was immersed in a solution containing a surfactant and a self-assembling substance to the surface of the carbon fiber subjected to UV-ozone treatment for 10 minutes, as shown in Table 2 below.

표면 처리 물질Surface treatment substance 실시예 3Example 3 DADA 실시예 4Example 4 BABA 실시예 5Example 5 SDSSDS 실시예 6Example 6 MTESMTES 실시예 7Example 7 APTMSAPTMS 실시예 8Example 8 APTESAPTES 실시예 9Example 9 GPTMSGPTMS

그런 다음, 각각의 UV-오존 처리 및 표면 처리된 탄소 섬유의 양면에 에폭시 수지와 경화제를 섞은 접착제를 닥터 블레이드(doctor blade) 방법을 이용하여 일정한 두께로 도포하고, 이형 필름을 덮고 추를 이용하여 상판과 하판을 눌러주어 접착 시킨 후, 24 시간 동안 경화하여 탄소 섬유 강화 플라스틱을 제조하였다.
Then, an adhesive having a mixture of an epoxy resin and a curing agent was applied on both sides of each of the UV-ozone treated and surface-treated carbon fibers to a predetermined thickness using a doctor blade method, The upper and lower plates were pressed and adhered, and then cured for 24 hours to prepare a carbon fiber reinforced plastic.

비교예Comparative Example

UV-오존 처리 및 표면 처리를 하지 않은 탄소 섬유 강화 플라스틱을 제조하였다.
The carbon fiber reinforced plastic without UV-ozone treatment and surface treatment was produced.

실험예Experimental Example 1 One

상기 실시예 1 내지 2 및 비교예에서 제조한 탄소 섬유 강화 플라스틱에 대한 인장 강도 측정 실험을 실시하였다. The tensile strength of the carbon fiber-reinforced plastic prepared in Examples 1 to 2 and Comparative Examples was measured.

구체적으로, 분석을 위하여 만능 물성 측정기(810 Material test system, MTS, USA)를 이용하여 KS K 0521의 표준을 기준으로 측정한다. 파단 시간이 20±3 sec 가 되도록 하여 시험을 진행하며, 파지 거리는 ±1 ㎜ 정확도로 100 mm에서 진행한다. 시험 장치는 10 mm/min의 일정 속도로 신장하여야 하며, 초기 하중은 5 N으로 클램프에서 시험편이 미끄러지지 않고 손상을 가하지 않도록 파지 할 수 있게 하였다.Specifically, for the analysis, it is measured based on the standard of KS K 0521 using a universal physical property measuring device (810 material test system, MTS, USA). The test is carried out so that the breaking time is 20 ± 3 sec. The holding distance is 100 mm with ± 1 mm accuracy. The test equipment shall be elongated at a constant speed of 10 mm / min and the initial load shall be 5 N, so that the specimen can be gripped without damaging the specimen without slipping.

측정 결과는 하기 표 3을 통해 나타내었다.The measurement results are shown in Table 3 below.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예Comparative Example 인장 강도 (kPa)Tensile strength (kPa) 132.76132.76 147.23147.23 112.04112.04

상기 표 3을 참조하면, 최대 인장 강도는 UV-오존 처리 및 표면 처리를 하지 않은 비교예에 따른 탄소 섬유 강화 플라스틱과 비교할 때, 10 분 동안 UV-오존 처리 시, 강도가 약 18.5% 증가한 것을 확인할 수 있으며, 20 분 동안 UV-오존 처리 시, 강도가 약 31.4% 증가한 것을 확인할 수 있었다.
Referring to Table 3, the maximum tensile strength was about 18.5% when UV-ozone treatment was performed for 10 minutes, compared with the carbon fiber-reinforced plastic according to the comparative example in which UV-ozone treatment and surface treatment were not performed And the intensity of UV-ozone treatment increased by about 31.4% for 20 minutes.

실험예Experimental Example 2 2

상기 실시예 3 내지 9 및 비교예에서 제조한 탄소 섬유 강화 플라스틱에 대한 인장 강도 측정 실험을 실시하였다. The tensile strength of the carbon fiber-reinforced plastic prepared in Examples 3 to 9 and Comparative Examples was measured.

구체적으로, 분석 방법은 상기 실험예 1과 동일하다. 측정 결과는 하기 표 4를 통해 나타내었다.Specifically, the analysis method is the same as in Experimental Example 1 above. The measurement results are shown in Table 4 below.

실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 실시예 7Example 7 실시예 8Example 8 실시예 9Example 9 비교예Comparative Example 인장 강도 (kPa)Tensile strength (kPa) 147.01147.01 166.87166.87 180.30180.30 149.65149.65 195.64195.64 157.76157.76 172.86172.86 112.04112.04

상기 표 4를 참조하면, 최대 인장 강도는 UV-오존 처리 및 표면 처리를 하지 않은 비교예에 따른 탄소 섬유 강화 플라스틱과 비교할 때, 본 발명의 실시예 3 내지 9에서 제조된 탄소 섬유 강화 플라스틱은 30% 이상 강도가 향상된 것을 확인할 수 있으며, UV-오존 처리 및 APTMS(실시예 7) 또는 APTES(실시예 8)를 이용하여 표면 처리 하였을 경우, 탄소 섬유 표면에 형성되므로 에폭시 경화제로 쓰이는 작용기인 아민기가 형성되어, 최고 74.62% 강도가 향상된 것을 확인할 수 있었다.Referring to Table 4, the maximum tensile strength of the carbon fiber-reinforced plastic fabricated in Examples 3 to 9 of the present invention was 30 % Strength. When the surface treatment is carried out using UV-ozone treatment and APTMS (Example 7) or APTES (Example 8), the amine group, which is a functional group used as an epoxy curing agent, , And it was confirmed that the maximum strength was improved by 74.62%.

결과적으로, UV-오존 처리와 표면 처리를 모두 한 탄소 섬유 강화 플라스틱은 UV-오존 처리만 한 경우와 비교하여 현저히 향상된 강도를 나타내었다.
As a result, the carbon fiber-reinforced plastic with both UV-ozone treatment and surface treatment showed significantly improved strength compared to UV-ozone treatment alone.

Claims (5)

탄소 섬유층; 및
탄소 섬유층의 일면 또는 양면에 형성된 수지층을 포함하고,
인장 강도가 130 kPa 이상인 탄소 섬유 강화 플라스틱.
Carbon fiber layer; And
And a resin layer formed on one or both surfaces of the carbon fiber layer,
Carbon fiber reinforced plastic with a tensile strength of 130 kPa or more.
제 1 항에 있어서,
탄소 섬유층 및 수지층은 교대 반복된 구조인 것을 특징으로 하는 탄소 섬유 강화 플라스틱.
The method according to claim 1,
Wherein the carbon fiber layer and the resin layer are alternately repeated structures.
탄소 섬유에 UV-오존 처리하는 단계;
UV-오존 처리된 탄소 섬유를 계면활성제 및 자기조립 물질 중 1 종 이상을 이용하여 표면 처리하는 단계; 및
표면 처리된 탄소 섬유의 일면 또는 양면에 수지를 코팅하는 단계를 포함하는 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법.
UV-ozone treatment of the carbon fiber;
Treating the UV-ozone treated carbon fiber with at least one of a surfactant and a self-assembled material; And
A method for producing a carbon fiber-reinforced plastic, comprising the steps of: coating a resin on one surface or both surfaces of a surface-treated carbon fiber.
제 3 항에 있어서,
UV-오존 처리된 탄소 섬유를 계면활성제 및 자기조립 물질 중 1 종 이상을 이용하여 표면 처리하는 단계는,
UV-오존 처리된 탄소 섬유를 계면활성제 및 자기조립 물질 중 1 종 이상을 포함하는 용액에 침지하는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법.
The method of claim 3,
The step of surface-treating the UV-ozone treated carbon fiber with at least one of a surfactant and a self-
Characterized in that the method is carried out by immersing the UV-ozone treated carbon fiber in a solution containing at least one of a surfactant and a self-assembling substance.
제 3 항에 있어서,
계면활성제는 아민기 또는 설페이트기를 포함하는 화합물이고,
자기조립 물질은 실란 계열의 화합물인 것을 특징으로 하는 탄소 섬유 강화 플라스틱의 제조방법.
The method of claim 3,
The surfactant is a compound containing an amine group or a sulfate group,
Wherein the self-assembling material is a silane-based compound.
KR1020140069969A 2014-06-10 2014-06-10 Carbon fiber reinforced plastic, manufacturing method and molded article thereof KR101627622B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140069969A KR101627622B1 (en) 2014-06-10 2014-06-10 Carbon fiber reinforced plastic, manufacturing method and molded article thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140069969A KR101627622B1 (en) 2014-06-10 2014-06-10 Carbon fiber reinforced plastic, manufacturing method and molded article thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150142103A true KR20150142103A (en) 2015-12-22
KR101627622B1 KR101627622B1 (en) 2016-06-08

Family

ID=55081474

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140069969A KR101627622B1 (en) 2014-06-10 2014-06-10 Carbon fiber reinforced plastic, manufacturing method and molded article thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101627622B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190025461A (en) * 2017-09-01 2019-03-11 현대자동차주식회사 Polymer composite reinforced with carbon fibers and method of preparing the same
KR20210154674A (en) * 2020-06-12 2021-12-21 고려대학교 산학협력단 Manufacturing method of electrocatalysts based on cobalt phosphide whth crystalline-amorphous hybrid phase and electrocatalysts based on cobalt phosphide whth crystalline-amorphous hybrid phase prepared by the same
KR102403343B1 (en) * 2021-03-12 2022-05-30 경북대학교 산학협력단 Composite material comprising silane-based sizing agent and method for preparing thereof

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110499741B (en) * 2019-08-14 2020-07-07 中国水利水电科学研究院 Flexible fiber composite sheet for seepage prevention and reinforcement of concrete dam and preparation method thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2755431B2 (en) * 1989-05-31 1998-05-20 科学技術振興事業団 Carbon fiber reinforced carbon composite material
JPH11117143A (en) * 1997-07-15 1999-04-27 Mitsubishi Chemical Corp Woven fabric of carbon fiber
JP2008303262A (en) * 2007-06-06 2008-12-18 Toray Ind Inc Carbon fiber-reinforced plastic
KR101189153B1 (en) * 2009-12-29 2012-10-10 인하대학교 산학협력단 Method of manufacturing of carbon fibers reinforced composites improved mechanical interface strength
KR20130141468A (en) 2010-12-13 2013-12-26 도레이 카부시키가이샤 Carbon-fiber-reinforced plastic molded article

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2755431B2 (en) * 1989-05-31 1998-05-20 科学技術振興事業団 Carbon fiber reinforced carbon composite material
JPH11117143A (en) * 1997-07-15 1999-04-27 Mitsubishi Chemical Corp Woven fabric of carbon fiber
JP2008303262A (en) * 2007-06-06 2008-12-18 Toray Ind Inc Carbon fiber-reinforced plastic
KR101189153B1 (en) * 2009-12-29 2012-10-10 인하대학교 산학협력단 Method of manufacturing of carbon fibers reinforced composites improved mechanical interface strength
KR20130141468A (en) 2010-12-13 2013-12-26 도레이 카부시키가이샤 Carbon-fiber-reinforced plastic molded article

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190025461A (en) * 2017-09-01 2019-03-11 현대자동차주식회사 Polymer composite reinforced with carbon fibers and method of preparing the same
KR20210154674A (en) * 2020-06-12 2021-12-21 고려대학교 산학협력단 Manufacturing method of electrocatalysts based on cobalt phosphide whth crystalline-amorphous hybrid phase and electrocatalysts based on cobalt phosphide whth crystalline-amorphous hybrid phase prepared by the same
KR102403343B1 (en) * 2021-03-12 2022-05-30 경북대학교 산학협력단 Composite material comprising silane-based sizing agent and method for preparing thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR101627622B1 (en) 2016-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nasser et al. Enhanced interfacial strength of aramid fiber reinforced composites through adsorbed aramid nanofiber coatings
JP6179591B2 (en) Sizing agent-coated reinforcing fiber, method for producing sizing agent-coated reinforcing fiber, prepreg, and fiber-reinforced composite material
Lee et al. Catecholamine polymers as surface modifiers for enhancing interfacial strength of fiber-reinforced composites
Liu et al. Significant improved interfacial properties of PBO fibers composites by in-situ constructing rigid dendritic polymers on fiber surface
Han et al. Evaluation of fiber surface treatment on the interfacial behavior of carbon fiber-reinforced polypropylene composites
KR101627622B1 (en) Carbon fiber reinforced plastic, manufacturing method and molded article thereof
Chen et al. POSS-bound ZnO nanowires as interphase for enhancing interfacial strength and hydrothermal aging resistance of PBO fiber/epoxy resin composites
US8470946B1 (en) Enhanced strength carbon nanotube yarns and sheets using infused and bonded nano-resins
KR101498559B1 (en) Carbon fiber reinforced plastics using polydopamine and the manufacturing method thereof
WO2009158686A2 (en) Fiber reinforced composites with zno nanowire interphase
US20150361230A1 (en) Graphitic nanocomposites in solid state matrices and methods for making same
JP5565210B2 (en) FILM REINFORCED PLASTIC MOLDING FILM AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
Zhao et al. Si-Al hybrid effect of waterborne polyurethane hybrid sizing agent for carbon fiber/PA6 composites
Li et al. One-pot strategy for covalent construction of POSS-modified silane layer on carbon fiber to enhance interfacial properties and anti-hydrothermal aging behaviors of PPBES composites
Kwon et al. Effects of surface treatment with coupling agents of PVDF-HFP fibers on the improvement of the adhesion characteristics on PDMS
TW201425044A (en) Composite and method for making the same
Steinke et al. Enhanced interfacial shear strength in ultra-high molecular weight polyethylene epoxy composites through a zinc oxide nanowire interphase
RU2315784C1 (en) Thermoplastic reinforced composite materials and methods for preparing the same
Huang et al. Largely improved interfacial adhesion and fatigue life of aramid fiber/polymer composites by developing GO enhanced eco-friendly dip-coating system
US9416236B2 (en) Fiber reinforced plastics material and method for production thereof
WO2013011256A1 (en) Method for manufacturing a nanocomposite material
Dalina et al. Properties of fiberglass/MWCNT buckypaper/epoxy laminated composites
Chen et al. Mechanism of adhesion promotion between aluminium sheet and polypropylene with maleic anhydride‐grafted polypropylene by γ‐aminopropyltriethoxy silane
US10479726B2 (en) Fibersizing with small amounts of nanomaterials
KR20190074655A (en) Epoxy nanocomposite reinforced with graphene oxide decorated with nanodiamond nanocluster and method for manufacturing thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200309

Year of fee payment: 5