KR20230001091A - Epoxy-based composites with amino-functional graphitic nanofibers and menufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 아미노-관능화 흑연나노섬유(amino-functional graphitic nanofibers) 에폭시 복합재료 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에폭시 복합소재의 계면 및 기계적 특성이 향상된 테트라에틸렌펜타민 흑연나노섬유(Tetraethylenepentamine graphitic nanofibers: TGNFs)로 강화된 에폭시 복합재료 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an epoxy composite material of amino-functional graphitic nanofibers and a method for manufacturing the same, and more particularly, to tetraethylenepentamine graphite nanofibers having improved interface and mechanical properties of an epoxy composite material ( Tetraethylenepentamine graphitic nanofibers (TGNFs) reinforced epoxy composite materials and their manufacturing methods.
분자 내에 epoxy group(C-O-C)을 두 개 이상 가지고 있는 에폭시는 다양한 경화제와 반응시켜 단단하며 용해되지 않는 고분자 소재로 제조할 수 있다. 에폭시의 높은 인장탄성률, 접착 특성, 내화학성, 구조적 안정성 등의 특성 때문에 에폭시 수지는 복합재의 기지재료로서 우주항공, 선박, 자동차, 코팅재, 전기전자 산업 등에서 적용되고 있다. 그러나, 경화된 에폭시 수지의 높은 가교반응은 에폭시 복합소재의 깨지는 성질인 취성을 높여 충격에 매우 취약하여 기계적 특성의 문제가 대두되고 있다.Epoxy, which has two or more epoxy groups (C-O-C) in its molecule, can be made into a hard, insoluble polymer material by reacting with various hardeners. Epoxy resin is applied as a base material for composite materials in aerospace, ships, automobiles, coating materials, electrical and electronic industries, etc. However, the high cross-linking reaction of the cured epoxy resin increases brittleness, which is the breaking property of the epoxy composite material, and is very vulnerable to impact, resulting in a problem of mechanical properties.
한편, 최근 이러한 기계적 특성을 향상시키기 위해 다른 고분자나 탄소소재, 나노 또는 마이크로 사이즈의 입자를 복합하는 등의 방법을 도입한 연구들이 확인되고 있다.On the other hand, recently, studies introducing methods such as combining other polymers, carbon materials, or nano- or micro-sized particles have been confirmed in order to improve these mechanical properties.
다양한 필러소재들 중 흑연나노섬유는 에폭시 기지에 복합되어 기계적 특성을 월등히 향상시킬 수 있다. 흑연나노섬유 (Graphitic nanofiber)는 독특한 Basal planer과 Prismatic surfaces를 통해 뛰어난 기계적 특성을 가지고 있어 구조용 복합재료에 최근 적용되고 있다. 그러나, 흑연나노섬유는 van der Waals 상호 작용으로 인해 서로 응집되는 현상이 발생하여 표면개질이 요구된다.Among various filler materials, graphite nanofibers can be combined with an epoxy matrix to significantly improve mechanical properties. Graphite nanofibers have excellent mechanical properties through unique basal planer and prismatic surfaces, so they are recently applied to structural composite materials. However, graphite nanofibers are agglomerated due to van der Waals interaction, and surface modification is required.
최근 이러한 흑연나노섬유 표면을 개질하여 다양한 고분자 기지에 도입하여 기존 고분자의 기계적 특성을 향상시킨 연구사례가 등장하고 있다. Recently, research cases in which the mechanical properties of existing polymers are improved by modifying the surface of these graphite nanofibers and introducing them into various polymer bases have emerged.
본 발명의 목적은, 기계적 강도가 강화된 에폭시 소재를 제공하는데 있어서 아미노-관능화 흑연나노섬유가 도입된 에폭시 복합재료 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide an epoxy composite material into which amino-functionalized graphite nanofibers are introduced and a manufacturing method thereof in providing an epoxy material with enhanced mechanical strength.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기계적 강도가 향상된 에폭시 복합재료 및 그 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an epoxy composite material with improved mechanical strength and a manufacturing method thereof.
본 발명의 아미노-관능화 흑연나노섬유 강화 에폭시 복합재료의 제조방법은 (1) 황산 및 질산을 사용하여 흑연나노섬유에 산소함유관능기를 부착하는 단계; (2) 산처리 이후, 표면개질에 사용되는 SOCl2(Thionyl chloride) 용액을 사용하여 SN2 치환 반응하는 단계; (3) 치환 반응 이후, 가수분해 방지를 위해 THF (Tetrahydrofuran)으로 세척하는 단계; (4) 세척 이후, 아미노 관능기를 형성하기 위해 TEPA(Tetraethylenepentamine) 용액을 사용해서 아미노 관능화 하는 단계; (5) 잔류하는 TEPA용액을 제거하기 위해 에탄올과 증류수를 사용하여 세척하고 건조하는 단계; (6) 상기방법으로 표면이 개질된 아미노 관능화 흑연나노섬유를 유기용매를 이용하여 에폭시 수지와 혼합하는 단계; (7) 상기 제조된 에폭시 혼합물의 안정화하는 단계; (8) 경화제를 첨가하여 혼합하는 단계; (9) 상기 제조된 혼합물을 진공 오븐에서 안정화하는 단계; (10) 상기 제조된 혼합물을 핫 프레스로 경화시켜 아미노-관능화 흑연나노섬유가 도입된 에폭시 복합소재를 제조한다. The manufacturing method of the amino-functionalized graphite nanofiber-reinforced epoxy composite material of the present invention includes (1) attaching oxygen-containing functional groups to graphite nanofibers using sulfuric acid and nitric acid; (2) after acid treatment, using a SOCl 2 (Thionyl chloride) solution used for surface modification to perform a
본 발명에 따르면, 아미노-관능화 흑연나노섬유를 충전재로 사용하여 에폭시 수지에 첨가함으로써, 아미노-관능화 흑연나노섬유의 많은 아미노 그룹이 에폭시 수지와 화학반응 및 강한 계면 결합력을 이끌어내어, 계면 및 기계적 특성이 향상된 에폭시 복합소재가 제조되는 효과가 있다.According to the present invention, by using amino-functionalized graphite nanofibers as a filler and adding them to an epoxy resin, many amino groups of the amino-functionalized graphite nanofibers induce a chemical reaction and strong interfacial bonding force with the epoxy resin, thereby forming an interface and There is an effect of manufacturing an epoxy composite material with improved mechanical properties.
도 1 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 TGNFs으로 강화된 에폭시 복합소재와 비교예의 표면 에너지 및 향상정도의 비교 그래프이다.
도 2 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 TGNFs으로 강화된 에폭시 복합소재와 비교예의 파괴인성 및 향상정도의 비교 그래프이다.
도 3 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 TGNFs으로 강화된 에폭시 복합소재와 비교예의 파괴에너지 및 향상정도의 비교 그래프이다.
도 4 는 본 발명에서 제조한 TGNFs으로 강화된 에폭시 복합소재의 실시예3, 비교예 3 및 비교예 8의 파괴인성 측정 후 파단면의 SEM 사진이다.1 is a comparative graph of the surface energy and improvement degree of an epoxy composite material reinforced with TGNFs according to another embodiment of the present invention and a comparative example.
Figure 2 is a comparative graph of the degree of improvement and fracture toughness of an epoxy composite material reinforced with TGNFs according to another embodiment of the present invention and a comparative example.
Figure 3 is a comparative graph of the breaking energy and improvement degree of the epoxy composite material reinforced with TGNFs according to another embodiment of the present invention and a comparative example.
Figure 4 is a SEM picture of the fracture surface after measuring the fracture toughness of Example 3, Comparative Example 3 and Comparative Example 8 of the TGNFs-reinforced epoxy composite material prepared in the present invention.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 TGNFs로 강화된 에폭시 복합재료의 제조방법은 (1) 황산 및 질산을 사용하여 흑연나노섬유에 산소함유관능기를 부착하는 단계; (2) 산처리 이후, 표면개질로 사용되는 SOCl2(Thionyl chloride) 용액을 사용하여 SN2 치환 반응 단계; (3) 치환반응 이후, 가수분해 방지를 위해 THF(Tetrahydrofuran)으로 세척하는 단계; (4) 세척 이후, 아미노 관능기를 형성하기 위해 TEPA(Tetraethylenepentamine) 용액을 사용해서 아미노 관능화 하는 단계; (5) 잔류하는 TEPA 용액을 제거하기 위해 에탄올과 증류수를 사용하여 세척하고 건조하는 단계; (6) 상기 방법으로 표면이 개질된 아미노 관능화 흑연나노섬유를 유기용매를 이용하여 에폭시 수지와 혼합하는 단계; (7) 상기 제조된 에폭시 혼합물의 안정화하는 단계; (8) 경화제를 첨가하여 혼합하는 단계; (9) 상기 제조된 혼합물을 진공 오븐에서 안정화하는 단계; (10) 상기 제조된 혼합물을 핫 프레스로 경화시켜 아미노-관능화 흑연나노섬유가 도입된 에폭시 복합소재를 제조방법을 제공한다.The manufacturing method of the epoxy composite material reinforced with TGNFs of the present invention includes (1) attaching oxygen-containing functional groups to graphite nanofibers using sulfuric acid and nitric acid; (2) after acid treatment, using SOCl 2 (Thionyl chloride) solution used for surface modification, SN 2 substitution reaction step; (3) washing with THF (Tetrahydrofuran) to prevent hydrolysis after the substitution reaction; (4) after washing, amino functionalization using a TEPA (Tetraethylenepentamine) solution to form an amino functional group; (5) washing with ethanol and distilled water to remove residual TEPA solution and drying; (6) mixing the surface-modified amino-functionalized graphite nanofibers with an epoxy resin using an organic solvent; (7) stabilizing the prepared epoxy mixture; (8) adding and mixing a curing agent; (9) stabilizing the prepared mixture in a vacuum oven; (10) A method for preparing an epoxy composite material into which amino-functionalized graphite nanofibers are introduced by curing the prepared mixture by hot pressing is provided.
더욱 상세하게는, 상기 (4) 단계에서 에폭시 수지는 50g에서 100g, 경화제로서 4,4’-diaminodiphenylmethane는 18g에서 36g TGNFs는 0.1g에서 1g인 것을 포함할 수 있다.More specifically, in step (4), 50 g to 100 g of the epoxy resin, 18 g to 36 g of 4,4'-diaminodiphenylmethane as a curing agent, and 0.1 g to 1 g of TGNFs may be included.
본 발명의 일 측면에 따른 TGNFs로 강화된 에폭시 복합소재는 에폭시 매트릭스에 TGNFs가 첨가되어 얻어진다.An epoxy composite material reinforced with TGNFs according to an aspect of the present invention is obtained by adding TGNFs to an epoxy matrix.
본 발명의 제조과정을 상세히 살펴보면, (1) 흑연나노섬유에 황산을 100mL에서 500mL, 질산을 50mL에서 250mL를 사용하여 10oC에서 80oC의 온도범위에서 가열 유지시키고 1시간에서 4시간 동안 반응시켜 흑연나노섬유를 개질하였다. Looking at the manufacturing process of the present invention in detail, (1) Using 100 mL to 500 mL of sulfuric acid and 50 mL to 250 mL of nitric acid in graphite nanofibers, heating and maintaining in the temperature range of 10 ° C to 80 ° C, and for 1 hour to 4 hours The reaction was performed to modify graphite nanofibers.
(2) 상기 (1) 단계에서 산처리 이후, 표면개질에 사용되는 100mL에서 500mL의 SOCl2(Thionyl chloride) 용액을 사용하여 10oC에서 50oC의 온도범위에서 가열 유지시키고 1시간에서 4시간 동안 반응시켜 SN2 치환반응을 진행하는 것이 바람직하다. (3) 상기 (2) 단계에서 치환반응 이후, 가수분해 방지를 위해 100mL에서 500mL의 THF로 세척하고 10oC에서 60oC의 진공오븐에서 1시간에서 12시간 동안 건조하였다. 가수분해반응이 진행될 경우, 흑연나노섬유 표면에 산소함유 관능기 유지가 어려워 아미노 관능화 반응을 진행할 수 없다. (4) 상기 (3) 단계에서 THF 세척 및 건조 이후, 10oC에서 70oC의 온도범위에서 1시간에서 4시간 동안 50mL에서 250mL의 TEPA와 반응시켜 흑연나노섬유 표면에 아미노 관능기를 형성하였다. (5) 상기 (4) 단계에서 아미노 관능기가 형성된 흑연나노섬유를 에탄올 100mL에서 500mL와 증류수 100mL에서 500mL를 사용하여 세척하고 10oC에서 80oC의 진공오븐에서 1시간에서 12시간 동안 건조하여 아미노-관능화 흑연나노섬유를 제조하였다. 상기 (5) 단계의 세척 및 건조 프로세스의 경우, 잔류하는 TEPA 제거가 필수적이다. TEPA 용액이 잔류할 경우, 에폭시 복합재료 제조 시 경화반응에 관여하여 기포가 발생할 수 있으며, 이 기포는 계면 및 기계적 특성을 저하시킨다.(2) After the acid treatment in step (1), 100 mL to 500 mL of SOCl 2 (Thionyl chloride) solution used for surface modification was heated and maintained in the temperature range of 10 o C to 50 o C, and 1 hour to 4 It is preferable to proceed with the
(6) 상기 (5) 단계에서 아미노 관능화된 흑연나노섬유를 유기용매를 이용하여 에폭시 수지와 혼합하였다. 이 과정을 살펴보면, 아세톤(C3H6O) 100mL에서 500mL에 에폭시 수지 100중량부 대비 0.1중량부에서 1중량부의 TGNFs를 첨가한 뒤, 10°C에서 50°C의 온도범위에서 1시간에서 2시간 동안 초음파 처리를 진행한다. 상기 반응이 끝난 TGNFs 혼합물에 에폭시 수지를 넣은 뒤 10°C에서 70°C의 범위에서 가열하여 유지시키고 1시간에서 4시간 동안 교반한다.(6) In step (5), the amino-functionalized graphite nanofibers were mixed with an epoxy resin using an organic solvent. Looking at this process, after adding 0.1 part by weight to 1 part by weight of TGNFs based on 100 parts by weight of epoxy resin in 100 mL to 500 mL of acetone (C 3 H 6 O), the temperature ranges from 10 ° C to 50 ° C for 1 hour. Sonicate for 2 hours. After adding an epoxy resin to the TGNFs mixture after the reaction, it was maintained by heating in the range of 10 ° C to 70 ° C and stirred for 1 hour to 4 hours.
상기 (6) 단계에서 제조된 에폭시 혼합물을 사용하여 (7) 단계의 안정화 하는 단계를 진행하였다. 제조된 에폭시 혼합물은 유기용매를 100°C에서 150°C의 온도범위에서 4시간에서 10시간 동안 제거하는 것이 바람직하다. 유기용매가 잔류할 경우, 복합재료에서 기포가 형성되기 때문에 필수적으로 제거해야 한다.The stabilization step of step (7) was performed using the epoxy mixture prepared in step (6). It is preferable to remove the organic solvent from the prepared epoxy mixture for 4 to 10 hours at a temperature range of 100 ° C to 150 ° C. If the organic solvent remains, it must be removed because bubbles are formed in the composite material.
(8) 상기 (7) 단계에서 유기용매가 제거된 에폭시 혼합물에 경화제를 첨가하여 혼합하는 단계를 진행하였다. 이 과정에서 경화제로서 4,4’-diaminodiphenylmethane를 에폭시 수지 당량비에 맞게 첨가하여 20°C에서 70°C 온도 범위에서 1에서 5시간 동안 반응시킨다. 에폭시 수지의 경화반응에서 경화제를 에폭시 수지 2관능성 당량비에 맞게 첨가해야한다. 보다 구체적으로는, 에폭시 수지 100중량% 대비 경화제를 34중량% 내지 36중량% 첨가한다. 경화제를 당량비 초과하여 첨가할 경우, 가교 밀도가 높아져 취성 특성으로 인해 기계적 특성이 저하된다. 경화제를 당량비 미만으로 첨가할 경우, 3차원 망목구조 형성이 제한적이며, 가교밀도가 낮아 기계적 특성이 저하된다.(8) A step of mixing by adding a curing agent to the epoxy mixture from which the organic solvent was removed in step (7) was performed. In this process, 4,4'-diaminodiphenylmethane as a curing agent is added according to the epoxy resin equivalent ratio and reacted for 1 to 5 hours at a temperature range of 20 °C to 70 °C. In the curing reaction of the epoxy resin, the curing agent must be added in accordance with the difunctional equivalent ratio of the epoxy resin. More specifically, 34% to 36% by weight of the curing agent based on 100% by weight of the epoxy resin is added. When the curing agent is added in excess of the equivalent ratio, the crosslinking density is increased and the mechanical properties are deteriorated due to brittleness. When the curing agent is added in an equivalent ratio, the formation of a three-dimensional network structure is limited, and the mechanical properties are deteriorated due to the low crosslinking density.
(9) 상기 (8) 단계에서 경화반응 중인 에폭시 혼합물을 진공 오븐에서 안정화하는 단계는 에폭시 수지에 경화제가 첨가되어 화학반응으로 인해 기포가 생기는 문제로 진공 오븐에서 감압 하에 10°C에서 60°C 온도 범위에서 1시간에서 3시간 동안 기포를 제거하는 것이 바람직하다. 앞서 설명한 바와 같이 경화과정에서 발생한 기포는 최종적으로 제조된 에폭시 복합재료 내에 기공 (Void)을 형성하여 계면 및 기계적 강도를 저하시킬 수 있다. (9) The step of stabilizing the epoxy mixture during the curing reaction in a vacuum oven in step (8) is a problem in which a hardener is added to the epoxy resin and bubbles are generated due to a chemical reaction. It is preferable to degas for 1 hour to 3 hours in the temperature range. As described above, air bubbles generated during the curing process may form voids in the finally prepared epoxy composite material, thereby reducing the interface and mechanical strength.
(10) 상기 (9) 단계에서 안정화가 끝난 에폭시 혼합물을 핫 프레스를 사용하여 1단계는 60°C에서 90°C 온도 범위에서 1시간에서 2시간 (안정화단계), 2단계는 90°C에서 130°C 온도 범위에서 1에서 2시간 (가경화단계), 3단계는 140°C에서 170°C 온도 범위에서 1시간에서 2시간 (경화단계)으로 총 3단계로 3시간에서 6시간 경화시켜 TGNFs로 강화된 에폭시 복합소재를 제조하였다. (10) 단계에서 3가지 경화방법으로 안할 경우, 기공이 형성하여 계면 및 기계적 강도를 저하가 일어날 수 있으며, 또한, 경화온도가 110°C 미만일 경우에는 완전히 경화되지 않으며, 170°C 이상일 경우에는 에폭시 수지가 일부 분해되어 물성저하를 초래한다.(10) Using a hot press, the epoxy mixture stabilized in step (9) is heated for 1 hour to 2 hours (stabilization step) in the temperature range of 60 ° C to 90 ° C in the first step, and at 90 ° C in the second step. 1 to 2 hours in the temperature range of 130°C (temporary curing stage), and the third stage is 1 hour to 2 hours in the temperature range of 140°C to 170°C (curing stage). Epoxy composites reinforced with TGNFs were prepared. If the three curing methods are not used in step (10), pores may form and the interface and mechanical strength may be deteriorated. In addition, if the curing temperature is less than 110 ° C, it is not completely cured, and if the curing temperature is higher than 170 ° C, Part of the epoxy resin is decomposed, resulting in deterioration of physical properties.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for illustrating the present invention, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not to be construed as being limited by these examples.
실시예 1.Example 1.
황산 100mL에서 500mL와 질산 50mL에서 250mL를 사용하여 10oC에서 80oC의 온도범위에서 가열 유지시키고 1시간에서 4시간 동안 반응시켜 흑연나노섬유를 개질하였다. 산처리 이후, 표면개질에 사용되는 100mL에서 500mL의 SOCl2(Thionyl chloride) 용액을 사용하여 10oC에서 50oC의 온도범위에서 가열 유지시키고 1시간에서 4시간 동안 반응시켜 SN2 치환반응을 진행하였다. 치환반응 이후, 가수분해 방지를 위해 100mL에서 500mL의 THF로 세척하고 10oC에서 60oC의 진공오븐에서 1시간에서 12시간 동안 건조하였다. 그 다음 10oC에서 70oC의 온도범위에서 1시간에서 4시간 동안 50mL에서 250mL의 TEPA와 반응시켜 흑연나노섬유 표면에 아미노 관능기를 형성시켰다. 이후 에탄올 100mL에서 500mL와 증류수 100mL에서 500mL를 사용하여 세척하고 10oC에서 80oC의 진공오븐에서 1시간에서 12시간 동안 건조하여 아미노-관능화 흑연나노섬유로서 TGNFs를 제조하였다. 그다음 아세톤 (C3H6O) 100mL에서 500mL에 에폭시 수지 100중량부 대비 0.1중량부의 아미노-관능화 흑연나노섬유를 첨가한 뒤, 10°C에서 50°C의 온도범위에서 1시간에서 2시간 동안 초음파 처리를 진행하였다. 상기 반응이 끝난 아미노-관능화 흑연나노섬유 혼합물에 에폭시 수지 100g을 넣은 뒤 10°C에서 70°C의 범위에서 가열하여 유지시키고 1시간에서 4시간 동안 교반하였다. 그다음 유기용매를 제거하기 위해 100°C에서 150°C의 온도범위에서 4시간에서 10시간 동안 제거하였다. 이후 아미노-관능화 흑연나노섬유와 에폭시 수지 혼합물에 경화제를 2관능성 에폭시 수지에 대한 당량비로서 에폭시 수지 100중량% 대비 34중량%에서 36중량%를 첨가하여 20°C에서 70°C 온도 범위에서 1시간에서 5시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝나고 진공 오븐에서 감압 하에 10°C에서 60°C 온도 범위에서 1시간에서 3시간 동안 기포를 제거하였다. 그다음, 핫 프레스에서 경화과정을 진행하는데 1단계는 60°C에서 90°C 온도 범위에서 1시간에서 2시간, 2단계는 90°C에서 130°C 온도 범위에서 1시간에서 2시간, 3단계는 140°C에서 170°C 온도 범위에서 1시간에서 2시간으로 총 3단계로 3시간에서 6시간 경화시켜 아미노-관능화 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합소재를 제조하였다.Graphite nanofibers were modified by using 500 mL of sulfuric acid from 100 mL and 250 mL of nitric acid from 50 mL to heat and maintain in the temperature range of 10 ° C to 80 ° C and react for 1 hour to 4 hours. After acid treatment, using 100mL to 500mL of SOCl 2 (Thionyl chloride) solution used for surface modification, heat and maintain it in the temperature range of 10 o C to 50 o C, and react for 1 hour to 4 hours for SN 2 substitution reaction proceeded. After the substitution reaction, to prevent hydrolysis, it was washed with 100 mL to 500 mL of THF and dried in a vacuum oven at 10 ° C to 60 ° C for 1 hour to 12 hours. Then, amino functional groups were formed on the surface of the graphite nanofibers by reacting with 50 mL to 250 mL of TEPA at a temperature range of 10 ° C to 70 ° C for 1 hour to 4 hours. Thereafter, TGNFs were prepared as amino-functionalized graphite nanofibers by washing with 500 mL of 100 mL of ethanol and 500 mL of 100 mL of distilled water and drying in a vacuum oven at 10 ° C to 80 ° C for 1 to 12 hours. Then, 0.1 part by weight of amino-functionalized graphite nanofibers based on 100 parts by weight of epoxy resin was added to 100 mL to 500 mL of acetone (C 3 H 6 O), followed by 1 to 2 hours at a temperature range of 10 ° C to 50 ° C. sonication was performed during After adding 100 g of epoxy resin to the amino-functionalized graphite nanofiber mixture after the reaction, the mixture was heated and maintained in the range of 10 ° C to 70 ° C and stirred for 1 hour to 4 hours. Then, it was removed for 4 to 10 hours at a temperature range of 100 ° C to 150 ° C to remove the organic solvent. Then, the curing agent is added to the amino-functionalized graphite nanofiber and the epoxy resin mixture in an equivalent ratio of 34% to 36% by weight relative to 100% by weight of the epoxy resin as an equivalent ratio to the bifunctional epoxy resin, and in the temperature range of 20 ° C to 70 ° C Reacted for 1 hour to 5 hours. After the reaction, air bubbles were removed in a vacuum oven at a temperature range of 10 °C to 60 °C under reduced pressure for 1 hour to 3 hours. Then, a hardening process is carried out in a hot press. Step 1 is 1 hour to 2 hours in the temperature range of 60 ° C to 90 ° C,
실시예 2.Example 2.
상기 실시예 1과 동일하게 과정을 실시하되, 아미노-관능화 흑연나노섬유의 함량을 0.25g로 하여 아미노-관능화 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합소재를 제조하였다.An epoxy composite material reinforced with amino-functionalized graphite nanofibers was prepared by performing the same process as in Example 1, but using the content of amino-functionalized graphite nanofibers as 0.25 g.
실시예 3.Example 3.
상기 실시예 1과 동일하게 과정을 실시하되, 아미노-관능화 흑연나노섬유의 함량을 0.50g로 하여 아미노-관능화 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합소재를 제조하였다.An epoxy composite material reinforced with amino-functionalized graphite nanofibers was prepared by performing the same process as in Example 1, but using the content of amino-functionalized graphite nanofibers as 0.50 g.
실시예 4.Example 4.
상기 실시예 1과 동일하게 과정을 실시하되, 아미노-관능화 흑연나노섬유의 함량을 0.75g로 하여 아미노-관능화 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합소재를 제조하였다.An epoxy composite material reinforced with amino-functionalized graphite nanofibers was prepared by performing the same process as in Example 1, but using the content of amino-functionalized graphite nanofibers as 0.75 g.
실시예 5.Example 5.
상기 실시예 1과 동일하게 과정을 실시하되, 아미노-관능화 흑연나노섬유의 함량을 1,00g로 하여 아미노-관능화 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합소재를 제조하였다.An epoxy composite material reinforced with amino-functionalized graphite nanofibers was prepared by performing the same process as in Example 1, but using the content of amino-functionalized graphite nanofibers as 1,00 g.
비교예 1.Comparative Example 1.
아세톤(C3H6O) 100mL에서 500mL에 에폭시 수지 100중량% 대비 0.1중량%의 흑연나노섬유(GNFs)를 첨가한 뒤, 10℃에서 50℃의 온도범위에서 1시간에서 2시간 동안 초음파 처리를 진행하였다. 상기 반응이 끝난 흑연나노섬유 혼합물에 에폭시 수지 100g을 넣은 뒤 10℃에서 70℃의 범위에서 가열하여 유지시키고 1시간에서 4시간 동안 교반하였다. 그다음 유기용매를 제거하기 위해 100℃에서 150℃의 온도범위에서 4시간에서 10시간 동안 제거하였다. 이후 흑연나노섬유와 에폭시 수지 혼합물에 경화제를 2관능성 에폭시 수지에 대한 당량비로서 에폭시 수지 100중량% 대비 34중량%에서 36중량%를 첨가하여 20℃에서 70℃ 온도 범위에서 1시간에서 5시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝나고 진공 오븐에서 감압 하에 10℃에서 60℃ 온도 범위에서 1시간에서 3시간 동안 기포를 제거하였다. 그다음, 핫 프레스에서 경화과정을 진행하는데 1단계는 60℃에서 90℃ 온도 범위에서 1시간에서 2시간, 2단계는 90℃에서 130℃ 온도 범위에서 1시간에서 2시간, 3단계는 140℃에서 170℃ 온도 범위에서 1시간에서 2시간으로 총 3단계로 3시간에서 6시간 경화시켜 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합소재를 제조하였다.After adding 0.1% by weight of graphite nanofibers (GNFs) to 100% by weight of epoxy resin in 100mL to 500mL of acetone (C 3 H 6 O), ultrasonic treatment for 1 to 2 hours at a temperature range of 10 ° C to 50 ° C. proceeded. After adding 100 g of epoxy resin to the graphite nanofiber mixture after the reaction, the mixture was heated and maintained in the range of 10 ° C to 70 ° C and stirred for 1 hour to 4 hours. Then, it was removed for 4 hours to 10 hours at a temperature range of 100 ℃ to 150 ℃ to remove the organic solvent. Then, the curing agent was added to the mixture of graphite nanofibers and epoxy resin in an equivalent ratio of 34% to 36% by weight relative to 100% by weight of the epoxy resin as an equivalent ratio to the bifunctional epoxy resin, and then kept at a temperature range of 20 ° C to 70 ° C for 1 hour to 5 hours. reacted After the reaction, air bubbles were removed in a vacuum oven at a temperature range of 10 ° C to 60 ° C under reduced pressure for 1 hour to 3 hours. Then, a hardening process is performed in a hot press. Step 1 is 1 hour to 2 hours in the temperature range of 60 ℃ to 90 ℃,
비교예 2.Comparative Example 2.
상기 비교예 1과 동일하게 과정을 실시하되, 흑연나노섬유의 함량을 0.25g로 하여 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합소재를 제조하였다.The process was carried out in the same manner as in Comparative Example 1, but the graphite nanofiber content was 0.25 g to prepare an epoxy composite material reinforced with graphite nanofibers.
비교예 3.Comparative Example 3.
상기 비교예 1과 동일하게 과정을 실시하되, 흑연나노섬유의 함량을 0.50g로 하여 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합소재를 제조하였다.The process was carried out in the same manner as in Comparative Example 1, but the graphite nanofiber content was 0.50 g to prepare an epoxy composite material reinforced with graphite nanofibers.
비교예 4.Comparative Example 4.
상기 비교예 1과 동일하게 과정을 실시하되, 흑연나노섬유의 함량을 0.75g로 하여 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합소재를 제조하였다.The process was carried out in the same manner as in Comparative Example 1, but an epoxy composite material reinforced with graphite nanofibers was prepared by setting the content of graphite nanofibers to 0.75 g.
비교예 5.Comparative Example 5.
상기 비교예 1과 동일하게 과정을 실시하되, 흑연나노섬유의 함량을 1,00g로 하여 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합소재를 제조하였다.The process was carried out in the same manner as in Comparative Example 1, but the content of the graphite nanofibers was set to 1,00 g to prepare an epoxy composite material reinforced with graphite nanofibers.
비교예 6.Comparative Example 6.
황산 100mL에서 500mL와 질산 50mL에서 250mL를 사용하여 10oC에서 80oC의 온도범위에서 가열 유지시키고 1시간에서 4시간 동안 반응시켜 흑연나노섬유를 개질하였다. 이후 에탄올 100mL에서 500mL와 증류수 100mL에서 500mL를 사용하여 세척하고 10oC에서 80oC의 진공오븐에서 1시간에서 12시간 동안 건조하여 산소-관능화 흑연나노섬유로서 AGNFs(Acid treatment graphitic nanofibers)를 제조하였다. 그다음 아세톤 (C3H6O) 100mL에서 500mL에 에폭시 수지 100중량% 대비 0.10중량%의 산소-관능화 흑연나노섬유를 첨가한 뒤, 10℃에서 50℃의 온도범위에서 1시간에서 2시간 동안 초음파 처리를 진행하였다. 상기 반응이 끝난 산소-관능화 흑연나노섬유 혼합물에 에폭시 수지 100g을 넣은 뒤 10℃에서 70℃의 범위에서 가열하여 유지시키고 1시간에서 4시간 동안 교반하였다. 그다음 유기용매를 제거하기 위해 100℃에서 150℃의 온도범위에서 4시간에서 10시간 동안 제거하였다. 이후 산소-관능화 흑연나노섬유와 에폭시 수지 혼합물에 경화제를 2관능성 에폭시 수지에 대한 당량비로서 에폭시 수지 100중량% 대비 34중량%에서 36중량%를 첨가 첨가하여 20℃에서 70℃ 온도 범위에서 1시간에서 5시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝나고 진공 오븐에서 감압 하에 10℃에서 60℃ 온도 범위에서 1시간에서 3시간 동안 기포를 제거하였다. 그다음, 핫 프레스에서 경화과정을 진행하는데 1단계는 60℃에서 90℃ 온도 범위에서 1시간에서 2시간, 2단계는 90℃에서 130℃ 온도 범위에서 1시간에서 2시간, 3단계는 140℃에서 170℃ 온도 범위에서 1시간에서 2시간으로 총 3단계로 3시간에서 6시간 경화시켜 산소-관능화 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합소재를 제조하였다.Graphite nanofibers were modified by using 500 mL of sulfuric acid from 100 mL and 250 mL of nitric acid from 50 mL to heat and maintain in the temperature range of 10 ° C to 80 ° C and react for 1 hour to 4 hours. Then, it was washed with 100 mL of ethanol to 500 mL and 100 mL to 500 mL of distilled water, and dried in a vacuum oven at 10 o C to 80 o C for 1 hour to 12 hours to obtain acid treatment graphitic nanofibers (AGNFs) as oxygen-functionalized graphite nanofibers. manufactured. Then, 0.10% by weight of oxygen-functionalized graphite nanofibers were added to 100mL to 500mL of acetone (C 3 H 6 O) relative to 100% by weight of epoxy resin, and then at a temperature range of 10 ° C to 50 ° C for 1 hour to 2 hours. Sonication was performed. After adding 100 g of epoxy resin to the oxygen-functionalized graphite nanofiber mixture after the reaction, the mixture was heated and maintained in the range of 10 ° C to 70 ° C and stirred for 1 hour to 4 hours. Then, it was removed for 4 hours to 10 hours at a temperature range of 100 ℃ to 150 ℃ to remove the organic solvent. Then, the curing agent is added to the mixture of oxygen-functionalized graphite nanofibers and the epoxy resin in an amount of 34% to 36% by weight relative to 100% by weight of the epoxy resin as an equivalent ratio to the bifunctional epoxy resin, and then added at 1 reacted for 5 hours. After the reaction, air bubbles were removed in a vacuum oven at a temperature range of 10 ° C to 60 ° C under reduced pressure for 1 hour to 3 hours. Then, a hardening process is performed in a hot press. Step 1 is 1 hour to 2 hours in the temperature range of 60 ℃ to 90 ℃,
비교예 7.Comparative Example 7.
상기 비교예 6과 동일하게 과정을 실시하되, 산소-관능화 흑연나노섬유의 함량을 0.25g로 하여 산소-관능화 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합소재를 제조하였다.The process was carried out in the same manner as in Comparative Example 6, but the content of the oxygen-functionalized graphite nanofibers was set to 0.25 g to prepare an epoxy composite material reinforced with oxygen-functionalized graphite nanofibers.
비교예 8.Comparative Example 8.
상기 비교예 6과 동일하게 과정을 실시하되, 산소-관능화 흑연나노섬유의 함량을 0.50g로 하여 산소-관능화 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합소재를 제조하였다.The process was carried out in the same manner as in Comparative Example 6, but the content of the oxygen-functionalized graphite nanofibers was set to 0.50 g to prepare an epoxy composite material reinforced with oxygen-functionalized graphite nanofibers.
비교예 9.Comparative Example 9.
상기 비교예 6과 동일하게 과정을 실시하되, 산소-관능화 흑연나노섬유의 함량을 0.75g로 하여 산소-관능화 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합소재를 제조하였다.The process was carried out in the same manner as in Comparative Example 6, but the content of the oxygen-functionalized graphite nanofibers was set to 0.75 g to prepare an epoxy composite material reinforced with oxygen-functionalized graphite nanofibers.
비교예 10.Comparative Example 10.
상기 비교예 6과 동일하게 과정을 실시하되, 산소-관능화 흑연나노섬유의 함량을 1.00g로 하여 산소-관능화 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합소재를 제조하였다.The process was carried out in the same manner as in Comparative Example 6, but the content of the oxygen-functionalized graphite nanofibers was set to 1.00 g to prepare an epoxy composite material reinforced with oxygen-functionalized graphite nanofibers.
측정예 1. 본 발명에서 제조한 GNFs, AGNFs 및 TGNFs로 강화된 에폭시 복합소재 표면 자유 에너지 시험Measurement Example 1. Surface free energy test of epoxy composite materials reinforced with GNFs, AGNFs and TGNFs prepared in the present invention
표면 에너지는 Rame-Hart 고니 오 미터 (Phoenix 300 Plus, SEO Co.)를 사용하여 3가지 표준 습윤 액 (증류수, 디요오도 메탄, 에틸렌 글리콜)에 대한 GNFs, AGNFs 및 TGNFs로 강화된 에폭시 복합소재의 접촉각을 측정하여 시험하였다. Surface energies were measured for epoxy composites reinforced with GNFs, AGNFs and TGNFs for three standard wetting liquids (distilled water, diiodomethane, ethylene glycol) using a Rame-Hart goniometer (Phoenix 300 Plus, SEO Co.). The contact angle of was measured and tested.
측정예 2. 본 발명에서 제조한 GNFs, AGNFs 및 TGNFs로 강화된 에폭시 복합소재 파괴인성 시험Measurement Example 2. Fracture toughness test of epoxy composite materials reinforced with GNFs, AGNFs and TGNFs prepared in the present invention
파괴인성 시험은 만능재료시험기(Lloyd LR5k)를 사용하여 GNFs, AGNFs 및 TGNFs로 강화된 에폭시 복합소재를 ASTM E399에 따라 시편을 제조한 후 3포인트 굽힘시험 방법 측정하였다.For the fracture toughness test, specimens were prepared according to ASTM E399 for epoxy composite materials reinforced with GNFs, AGNFs, and TGNFs using a universal testing machine (Lloyd LR5k), and then the three-point bending test method was measured.
측정예 3. 본 발명에서 제조한 GNFs, AGNFs 및 TGNFs로 강화된 에폭시 복합소재 파괴에너지 시험Measurement Example 3. Breakdown Energy Test of Epoxy Composites Reinforced with GNFs, AGNFs and TGNFs Prepared in the Present Invention
파괴에너지 시험은 파괴인성 시험과 동일하게 만능재료시험기(Lloyd LR5k)를 사용하여 GNFs, AGNFs 및 TGNFs로 강화된 에폭시 복합소재를 ASTM E399에 따라 시편을 제조한 후 3포인트 굽힘시험 방법으로 측정하였다.The fracture energy test was measured by a 3-point bending test method after preparing specimens of epoxy composite materials reinforced with GNFs, AGNFs, and TGNFs according to ASTM E399 using a universal testing machine (Lloyd LR5k) in the same way as the fracture toughness test.
측정예 3. 본 발명에서 제조한 GNFs, AGNFs 및 TGNFs로 강화된 에폭시 복합소재 파괴인성 시험 후 파단면 관찰Measurement Example 3. Observation of fracture surface after fracture toughness test of epoxy composite material reinforced with GNFs, AGNFs and TGNFs prepared in the present invention
본 발명에서 scanning electron microscopy (SEM, SU 8010, Hitachi, Ltd., Japan)을 사용하여 제조된 GNFs, AGNFs 및 TGNFs로 강화된 에폭시 복합소재의 구조를 변화시켰는지 관찰하였다.In the present invention, scanning electron microscopy (SEM, SU 8010, Hitachi, Ltd., Japan) was used to observe whether the structure of the prepared epoxy composites reinforced with GNFs, AGNFs, and TGNFs was changed.
다음은 본 발명에 따른 GNFs, AGNFs 및 TGNFs로 강화된 에폭시 복합소재의 제조조건을 표 1에 나타내고, 제조된 복합재료의 표면에너지, 파괴인성 및 향상정도, 수치값을 표 2에 나타낸다.Table 1 shows the manufacturing conditions of the epoxy composite materials reinforced with GNFs, AGNFs, and TGNFs according to the present invention, and Table 2 shows the surface energy, fracture toughness, degree of improvement, and numerical values of the composite materials prepared.
이상, 본 발명내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 정의된다고 할 것이다. In the above, specific parts of the present invention have been described in detail, for those skilled in the art, it is clear that these specific descriptions are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereby. something to do. Accordingly, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (11)
(2) 산처리된 흑연나노섬유를 SOCl2(Thionyl chloride) 용액을 사용하여 SN2 치환 반응을 통한 표면개질하는 단계;
(3) 상기 (2) 단계에서 표면개질된 흑연나노섬유의 가수분해 방지를 위해 THF(Tetrahydrofuran)으로 세척하는 단계;
(4) 상기 (3) 단계에서 제조된 흑연나노섬유를 TEPA (Tetraethylenepentamine)을 이용하여 아미노 관능화하는 단계;
(5) 상기 (4) 단계에서 제조된 아미노-관능화 흑연나노섬유 이외 잔류하는 TEPA 용액을 제거하고 에탄올과 증류수로 세척하고 건조하는 단계;
(6) 상기 (5) 단계에서 제조된 아미노-관능화 흑연나노섬유를 유기용매로서 acetone을 이용하여 에폭시 수지와 혼합하는 단계;
(7) 상기 (6) 단계에서 제조된 아미노-관능화 흑연나노섬유 및 에폭시 수지의 혼합물을 안정화하는 단계;
(8) 상기 (7) 단계에서 제조된 혼합물에 경화제로서 4,4‘-diaminodiphenylmethane를 첨가하는 단계;
(9) 상기 (8) 단계에서 제조된 혼합물을 진공오븐에서 안정화하는 단계;
(10) 상기 (9) 단계에서 제조된 아미노-관능화 흑연나노섬유, 에폭시 수지 및 경화제를 포함하는 혼합물을 핫프레스를 통해 경화하는 단계;를 포함하는, 아미노-관능화 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합재료의 제조방법.(1) attaching oxygen-containing functional groups to graphite nanofibers using sulfuric acid and nitric acid;
(2) surface modification of the acid-treated graphite nanofibers through a S N 2 substitution reaction using SOCl 2 (Thionyl chloride) solution;
(3) washing with THF (Tetrahydrofuran) to prevent hydrolysis of the graphite nanofibers surface-modified in step (2);
(4) amino-functionalizing the graphite nanofibers prepared in step (3) with tetraethylenepentamine (TEPA);
(5) removing the remaining TEPA solution other than the amino-functionalized graphite nanofibers prepared in step (4), washing with ethanol and distilled water, and drying;
(6) mixing the amino-functionalized graphite nanofibers prepared in step (5) with an epoxy resin using acetone as an organic solvent;
(7) stabilizing the mixture of the amino-functionalized graphite nanofibers and the epoxy resin prepared in step (6);
(8) adding 4,4'-diaminodiphenylmethane as a curing agent to the mixture prepared in step (7);
(9) stabilizing the mixture prepared in step (8) in a vacuum oven;
(10) curing the mixture including the amino-functionalized graphite nanofibers prepared in step (9), an epoxy resin, and a curing agent through a hot press; including, reinforced with amino-functionalized graphite nanofibers. Manufacturing method of epoxy composite material.
상기 (1) 단계에서, 흑연나노섬유에 황산을 100mL에서 500mL, 질산을 50mL에서 250mL를 사용하여 10oC에서 80oC의 온도범위에서 가열 유지시키고 1시간에서 4시간 동안 흑연나노섬유를 산처리하는, 아미노-관능화 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합재료의 제조방법.According to claim 1,
In step (1), 100 mL to 500 mL of sulfuric acid and 50 mL to 250 mL of nitric acid were used to heat and maintain the graphite nanofibers in the temperature range of 10 ° C to 80 ° C, and the graphite nano fibers were acidified for 1 hour to 4 hours. Process for producing an epoxy composite material reinforced with amino-functionalized graphite nanofibers.
상기 (2) 단계에서, 흑연나노섬유에 100mL에서 500mL의 SOCl2를 첨가하여 10oC에서 50oC의 온도범위에서 가열 유지시키고 1시간에서 4시간 동안 반응시켜 SN2 치환반응을 유도하는, 아미노-관능화 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합재료의 제조방법.According to claim 1,
In step (2), 100 mL to 500 mL of SOCl 2 is added to graphite nanofibers, heated and maintained at a temperature range of 10 ° C to 50 ° C, and reacted for 1 hour to 4 hours to induce a SN 2 substitution reaction , Manufacturing method of epoxy composite material reinforced with amino-functionalized graphite nanofibers.
상기 (3) 단계에서, 100mL에서 500mL의 THF로 세척하고 10oC에서 60oC의 진공오븐에서 1시간에서 12시간 동안 건조 시키는, 아미노-관능화 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합재료의 제조방법.According to claim 1,
In step (3), washing with 100 mL to 500 mL of THF and drying in a vacuum oven at 10 o C to 60 o C for 1 hour to 12 hours, amino-functionalized graphite nanofibers Reinforced Epoxy Composite Preparation method.
상기 (4) 단계에서, 흑연나노섬유에 50mL에서 250mL의 TEPA를 첨가하여 10oC에서 70oC의 온도범위에서 1시간에서 4시간 동안 반응시키는, 아미노-관능화 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합재료의 제조방법.According to claim 1,
In step (4), 50 mL to 250 mL of TEPA is added to the graphite nanofibers and reacted at a temperature range of 10 o C to 70 o C for 1 hour to 4 hours. Epoxy reinforced with amino-functionalized graphite nanofibers Manufacturing method of composite material.
상기 (5) 단계에서, 아미노-관능기가 형성된 흑연나노섬유에 에탄올 100mL에서 500mL와 증류수 100mL에서 500mL를 사용하여 1시간에서 4시간 동안 세척하고 10oC에서 80oC의 진공오븐에서 1시간에서 12시간 동안 건조하는, 아미노-관능화 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합재료의 제조방법. According to claim 1,
In step (5), the amino-functional group formed graphite nanofibers were washed with 100 mL to 500 mL of ethanol and 100 mL to 500 mL of distilled water for 1 hour to 4 hours, and then washed in a vacuum oven at 10 ° C to 80 ° C for 1 hour. A method for producing an epoxy composite material reinforced with amino-functionalized graphite nanofibers, which is dried for 12 hours.
상기 (6) 단계에서, 아세톤(C3H6O) 100mL에서 500mL에 에폭시 수지 100중량% 대비 0.1중량%에서 1.0중량%의 아미노-관능화 흑연나노섬유를 넣은 뒤, 10℃에서 50℃ 온도 범위에서 1시간에서 2시간 동안 초음파 처리를 진행하고 상기 반응이 끝난 혼합물에 에폭시 수지를 넣은 뒤 30℃에서 70℃의 온도범위에서 가열하여 유지하고 1시간에서 4시간 동안 교반하는, 아미노-관능화 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합재료의 제조방법.According to claim 1,
In step (6), 0.1% to 1.0% by weight of amino-functionalized graphite nanofibers relative to 100% by weight of epoxy resin was added to 100mL to 500mL of acetone (C 3 H 6 O), followed by a temperature of 10 ° C to 50 ° C Ultrasonic treatment is performed for 1 hour to 2 hours in the range, the epoxy resin is added to the reaction mixture, and then heated and maintained at a temperature range of 30 ° C to 70 ° C and stirred for 1 hour to 4 hours. Amino-functionalization Manufacturing method of epoxy composite material reinforced with graphite nanofibers.
상기 (7) 단계에서, 아미노-관능화 흑연나노섬유와 에폭시 수지에 있는 유기용매인 아세톤을 100oC에서 150oC까지의 온도 범위에서 4시간에서 10시간 동안 제거하여 안정화하는, 아미노-관능화 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합재료의 제조방법.According to claim 1,
In the above step (7), amino-functionalized graphite nanofibers and acetone, an organic solvent in the epoxy resin, are removed for 4 to 10 hours at a temperature range of 100 ° C to 150 ° C to stabilize, amino-functional Manufacturing method of epoxy composite material reinforced with graphite nanofibers.
상기 (8) 단계에서, 안정화된 아미노-관능화 흑연나노섬유와 에폭시 수지의 혼합물에 경화제로서 4,4’-diaminodiphenylmethane를 에폭시 수지에 대한 당량비로 첨가하여 20℃에서 70℃ 온도 범위에서 1시간에서 5시간 동안 반응시키는 것을 특징으로 하는, 아미노-관능화 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합재료의 제조방법.According to claim 1,
In the above step (8), 4,4'-diaminodiphenylmethane as a curing agent was added in an equivalent ratio to the epoxy resin to the mixture of the stabilized amino-functionalized graphite nanofibers and the epoxy resin, and at a temperature range of 20 ° C to 70 ° C for 1 hour. A method for producing an epoxy composite material reinforced with amino-functionalized graphite nanofibers, characterized by reacting for 5 hours.
상기 (9) 단계에서, 아미노-관능화 흑연나노섬유, 에폭시 수지 및 경화제의 혼합물을 진공 오븐에서 감압 하에 10℃에서 60℃ 온도 범위에서 1시간에서 3시간 동안 기포를 제거하여 안정화시키는, 아미노-관능화 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합재료의 제조방법.According to claim 1,
In the step (9), the mixture of amino-functionalized graphite nanofibers, epoxy resin and curing agent is stabilized by removing bubbles in a vacuum oven at a temperature range of 10 ° C to 60 ° C for 1 hour to 3 hours under reduced pressure, amino- Manufacturing method of epoxy composite material reinforced with functionalized graphite nanofibers.
상기 (10) 단계에서, 안정화된 아미노-관능화 흑연나노섬유, 에폭시 수지 및 경화제의 혼합물을 금형에 함침 시킨 다음 핫 프레스에서 60℃에서 90℃ 온도 범위에서 1시간에서 2시간 경화, 이어서 90℃에서 130℃ 온도 범위에서 1시간에서 2시간 경화, 이어서 140℃에서 170℃ 온도 범위에서 1시간에서 2시간 경화시키는, 아미노-관능화 흑연나노섬유로 강화된 에폭시 복합재료의 제조방법.According to claim 1,
In step (10), the mixture of stabilized amino-functionalized graphite nanofibers, epoxy resin and curing agent is impregnated into a mold, and then cured in a hot press at a temperature range of 60 ° C to 90 ° C for 1 hour to 2 hours, followed by 90 ° C A method for producing an epoxy composite material reinforced with amino-functionalized graphite nanofibers, curing at a temperature range of 130 ° C for 1 hour to 2 hours, followed by curing at a temperature range of 140 ° C to 170 ° C for 1 hour to 2 hours.
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