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탄소섬유 강화 에폭시 수지 복합재료의 열안정성 및 기계적 계면특성에 미치는 SiC 표면처리 영향
Effect of Surface Treated SiC on Thermal Stability and Mechanical Interfacial Properties of Carbon Fiber/Epoxy Resin Composites

박수진   (한국화학연구원 화학소재연구부CC0186998  ); 오진석   (한국화학연구원 화학소재연구부CC0186998  ); 이재락   (한국화학연구원 화학소재연구부CC0186998  ); 이경엽   (경희대학교 기계 산업 시스템 공학부UU0001575  );
  • 초록

    본 연구에서는 화학적 표면처리에 따른 탄화규소(SiC)의 표면특성 변화가 탄소섬유강화 에폭시 복합재료의 열안정성 및 기계적 계면물성에 미치는 영향을 조사하였다. 표면처리된 탄화규소의 표면특성은 산ㆍ염기도와 접촉각 측정을 통하여 알아보았으며, 열안정성은 TGA를 이용하여 조사하였다. 제조한 복합재료의 기계적 계면물성은 ILSS와 임계세기인자( $\textrm{K}_{IC}$ ), 그리고 critical strain energy release rate( $\textrm{G}_{IC}$ )를 통하여 고찰하였다. 실험 결과 산 처리된 SiC(A-SiC)는 미처리된 SiC(V-SiC)나 염기처리된 SiC(B-SiC)에 비하여 산도가 증가하였다. 접촉각 측정 결과, 화학적 표면처리는 극성요소의 증가에 기인하는 SiC의 표면자유에너지를 증가시켰다. 이와 같은 물성들은 양극산화로 향상되어졌는데, 이는 좋은 젖음성이 최종 복합재료의 섬유와 매트릭스 사이의 계면결합력을 증가시키는데 중요한 역할을 하기 때문인 것으로 사료된다.


    In this work the effect of surface treated SiC on thermal stability and mechanical interfacial properties of carbon fiber/epoxy resin composites. The surface properties of the SiC were determined by acid/base values and contact angles. The thermal stabilities of carbon fiber/epoxy resin composites were investigated by TGA. The mechanical interfacial properties of the composites were studied in ILSS, critical stress intensity factor ( $\textrm{K}_{IC}$ ), and critical strain energy release rate( $\textrm{G}_{IC}$ ) measurements. As a result, the acidically treated SiC(A-SiC) had higher acid value than untreated SiC(V-SiC) or basically treated SiC(B-SiC). According to the contact angle measurements, it was observed that chemical treatments led to an increase of surface free energy of the SiC surfaces, mainly due to the increase of the specific(polar) component. The mechanical interfacial properties of the composites including ILSS, $\textrm{K}_{IC}$ , and $\textrm{G}_{IC}$ had been improved in the specimens treated by chemical solutions. These results were explained that good wetting played an important role in improving the degree of adhesion at interfaces between SiC and epoxy resin matrix.


  • 주제어

    열안정성 .   기계적 계면특성 .   산/염기 값 .   접촉각.  

  • 참고문헌 (23)

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    2. C.J.van Oss , Interfacial Forces in Aqueous Media / v.,pp.,
    3. Anodic Surface Treatment on Carbon Fibers: Determination of Acid-base Interaction Parameter between Two Unidentical Solid Surface in a Composite System , S.J.Park;J.B.Donnet , Journal of Colloid and Interface Science / v.206,pp.29-32,
    4. Interfacial Characteristics and Fracture Toughness of Electrolytically Ni-plated Carbon Fiber-reinforced Phenolic Resin Matrix Composites , S.J.Park;Y.S.Jang , Journal of Colloid and Interface Science / v.237,pp.91-97,
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    22. J.B.Donnet;R.C.Bansal , Carbon Fibers(2nd ed.) / v.,pp.,
    23. Dependence of silica particle sizes on network chain lenghs, silica contents,and catalyst concentrations in situ-reinforced polysiloxane elastomers , J.M.Breiner;J.E.Mark;G.Beaucage , Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics / v.37,pp.1421-1427,
  • 이 논문을 인용한 문헌 (2)

    1. 2014. "" 한국동력기계공학회지 = Journal of the korean society for power system engineering, 18(6): 166~173     
    2. Ryu, Yeong Rok ; Yun, Yu Seong ; Kwon, Oh Heon 2016. "AE Application for Fracture Behavior of SiC Reinforced CFRP Composites" 한국안전학회지 = Journal of the Korean Society of Safety, 31(3): 16~21     

 저자의 다른 논문

  • 오진석 (4)

    1. 2002 "탄소섬유의 양극산화가 탄소섬유 강화 복합재료의 기계적 계면 특성에 미치는 영향" 복합재료 : 한국복합재료학회지 = Journal of the Korean Society for Composite Materials 15 (6): 16~23    
    2. 2005 "산소-불소 처리된 탄소섬유가 에폭시 매트릭스 복합재료의 기계적 계면특성과 크랙저항 특성에 미치는 영향" 韓國纖維工學會誌 = Textile science and engineering 42 (3): 200~207    
    3. 2005 "표면처리된 탄화규소강화 에폭시 복합재료의 GIIC 특성" 접착 및 계면 = Journal of adhesion and interface 6 (4): 1~6    
    4. 2005 "Effect of Atmospheric Plasma Treatment of Carbon Fibers on Crack Resistance of Carbon Fibers-reinforced Epoxy Composites" Carbon science 6 (2): 106~110    
  • 이재락 (82)

  • 이경엽 (42)

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