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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 엄문광
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 과학기술연합대학원대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수7
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고분자 블렌드는 단일 고분자에 비해 우수한 성능 및 제조용이성으로 인해 여러 산업분야에 다양하게 활용이 가능하다. 그러나 고분자 블렌드가 단일 고분자에 비해서는 우수한 성능을 가지지만 우주항공분야, 자동차 산업분야, 스포츠 산업분야 등 여러 산업분야의 고 기능성 소재로서 적용하기에는 부족한 특성을 가지며 이러한 이유로 인해 고분자 블렌드에 강화재를 강화하여 복합재를 제조하는 연구가 다양하게 진행되고 있다.
특히 탄소섬유 강화 고분자 블렌드 복합재는 탄소섬유로 인하여 우수한 비강도 및 비강성, 그리고 매우 낮은 열팽창 특성을 갖기 때문에 최근 자동차 산업 분야에서 많은 주목을 받고 있는 소재이다. 특히 복합재료가 자동차의 외장재로 사용될 때는 외부의 충격에 대하여 에너지 흡수가 뛰어나야 하며 여러 온도 하에서 재료가 쉽게 변형하지 않는 특성을 지녀야 한다. 즉, 재료의 우수한 충격강도와 낮은 열팽창 특성이 매우 중요하다.
이에 본 연구에서는 사출성형을 통한 탄소단섬유 강화 PA6/PPO 복합재를 제조하여 충격강도 및 열팽창 특성에 대해 확인하였다. 그러나 일반적으로 사출성형을 통한 단섬유 강화 열가소성 고분자 복합재는 몇 가지 문제점이 존재한다. 첫 번째로는 강화재로 쓰인 섬유와 기지재로 쓰인 고분자 사이에 좋지 않은 계면결합력으로 인해 최종적으로 복합재를 제조하였을 때 특성이 저하되는 문제가 있다. 두 번째로는 사출 성형을 통해 제조된 단섬유 강화 복합재는 랜덤배향을 가지는 일반적인 단섬유 강화 복합재와 달리 사출 성형으로 인한 수지유동으로 인해 섬유의 배향이 발생하게 되고 이러한 섬유의 배향은 복합재 시편의 각 위치마다 서로 다른 배향을 나타낸다. 이러한 섬유의 배향은 복합재의 특성에 영향을 주며, 섬유의 배향에 따라 복합재는 각기 다른 물성치를 나타내게 된다. 이에 본 연구에서는 복합재의 낮은 계면결합력 문제를 해결하기 위해서 탄소섬유의 표면에 phenoxy를 코팅하여 복합재의 계면 결합력 향상을 도모하였고 이러한 phenoxy코팅이 복합재의 충격강도 및 열팽창특성에 미치는 영향을 확인하였다. 또한 복합재 내의 섬유배향 문제를 확인하고자 사출 성형된 복합재 시편의 각 위치마다 섬유의 배향을 측정하고 이러한 섬유의 배향이 복합재의 충격강도 및 열팽창 특성에 미치는 영향을 확인하였다.
특히 탄소섬유 강화 고분자 블렌드 복합재는 탄소섬유로 인하여 우수한 비강도 및 비강성, 그리고 매우 낮은 열팽창 특성을 갖기 때문에 최근 자동차 산업 분야에서 많은 주목을 받고 있는 소재이다. 특히 복합재료가 자동차의 외장재로 사용될 때는 외부의 충격에 대하여 에너지 흡수가 뛰어나야 하며 여러 온도 하에서 재료가 쉽게 변형하지 않는 특성을 지녀야 한다. 즉, 재료의 우수한 충격강도와 낮은 열팽창 특성이 매우 중요하다.
이에 본 연구에서는 사출성형을 통한 탄소단섬유 강화 PA6/PPO 복합재를 제조하여 충격강도 및 열팽창 특성에 대해 확인하였다. 그러나 일반적으로 사출성형을 통한 단섬유 강화 열가소성 고분자 복합재는 몇 가지 문제점이 존재한다. 첫 번째로는 강화재로 쓰인 섬유와 기지재로 쓰인 고분자 사이에 좋지 않은 계면결합력으로 인해 최종적으로 복합재를 제조하였을 때 특성이 저하되는 문제가 있다. 두 번째로는 사출 성형을 통해 제조된 단섬유 강화 복합재는 랜덤배향을 가지는 일반적인 단섬유 강화 복합재와 달리 사출 성형으로 인한 수지유동으로 인해 섬유의 배향이 발생하게 되고 이러한 섬유의 배향은 복합재 시편의 각 위치마다 서로 다른 배향을 나타낸다. 이러한 섬유의 배향은 복합재의 특성에 영향을 주며, 섬유의 배향에 따라 복합재는 각기 다른 물성치를 나타내게 된다. 이에 본 연구에서는 복합재의 낮은 계면결합력 문제를 해결하기 위해서 탄소섬유의 표면에 phenoxy를 코팅하여 복합재의 계면 결합력 향상을 도모하였고 이러한 phenoxy코팅이 복합재의 충격강도 및 열팽창특성에 미치는 영향을 확인하였다. 또한 복합재 내의 섬유배향 문제를 확인하고자 사출 성형된 복합재 시편의 각 위치마다 섬유의 배향을 측정하고 이러한 섬유의 배향이 복합재의 충격강도 및 열팽창 특성에 미치는 영향을 확인하였다.
목차
Ⅰ.서 론 ················································· 11. 고분자 블렌드 ·········································· 12. 탄소단섬유 강화 복합재 ······························ 3가. 섬유강화 복합재 ··································· 3나. 탄소섬유강화 복합재 ······························ 53.기존 연구조사 ·········································· 7가. 계면특성 향상을 위한 연구 ······················ 7나. 섬유배향 효과에 대한 연구 ······················ 84. 연구 목적 ··············································· 9Ⅱ.시편제조 및 특성평가 ······························· 111.실험 재료 ··············································· 112.복합재 제조 ············································· 123.특성 평가 ··············································· 14가. 계면결합력 향상에 따른 특성평가 ·············· 14나. 섬유배향에 따른 특성평가 ······················· 15Ⅲ. 실험결과 및 고찰 ···································· 221.기지재 블렌드의 최적 배합비 선정··················· 222계면결합력 향상에 따른 특성평가 결과 ············ 23가. Izod 충격강도 ······································ 23나. 열팽창계수 ········································· 24다. 계면결합력 향상 원인분석 ······················· 253. 섬유배향에 따른 특성평가 결과 ····················· 31가. Izod 충격강도 ······································ 31나. 열팽창계수 ········································· 33Ⅴ. 결론 ················································· 39참고문헌···················································· 41
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