탄소섬유/폴리아마이드 6,6 복합재료의 기계적 물성 향상

탄소섬유 강화 열가소성 수지 복합재료(Carbon fiber reinforced thermoplastic composites; CFRTPs)의 물성은 다양한 요인들에 영향을 받는다. 그 중에서도 탄소섬유 표면에 Sizing되어 있는 에폭시(Epoxy) 층은 열가소성 수지와 상호 작용(Interaction)이 없어 매우 취약한 계면을 형성하며, 열가소성 수지의 높은 용융 점도(Melting viscosity)는 탄소섬유 다발(Bundle) 사이로 함침(Impregnation)이 어려워 탄소섬유 강화 복합재료 내부에 기공(Void)를 형성한다. 이와 같이 탄소섬유와 열가소성 수지 간의 낮은 계면전단강도(Interfacial shear strength)은 탄소섬유강화 열가소성 복합재료(Carbon fiber reinforced thermoplastic composites; CFRTPs)의 기계적 물성을 저하시키는 가장 중요한 요인 중 하나이다. 따라서, 본 연구에서는 열가소성 수지와의 상호작용이 없는 탄소섬유 표면의 에폭시 층을 열풍을 통해 제거하고, 열가소성 수지의 점도를 낮춰 함침도를 향상시키기 위해서 용액형 열가소성 수지를 제조하여 탄소섬유 표면에 Sizing 처리 함으로써 CFRTPs의 물성을 향상시켰다. CFRTPs의 층간전단강도(Interlaminar shear strength; ILSS) 및 굽힘 강도(Flexural strength)를 통해 이를 검증하였으며, 수지의 함침도는 기공률(Void content)의 계산을 통해 분석하였다. Mechanical properties of carbon fiber reinforced thermoplastic composites (CFRTPs) are affected by various factors. One of the them are poor compatibility of the epoxy sizing layer on the carbon fiber surface with thermoplastic matrix, which causes the inferior interfacial strength between fibers and matrix. In addition, the high molten-viscosity of thermoplastics attributes to the poor impregnation state. Consequently, many voids in the composite materials were generated, which leads to poor mechanical properties of the thermoplastic composites. In this study, the epoxy sizing on the carbon fiber surface was removed and the polyamide 6,6 solution was coated on the de-sized carbon fiber surface to improve the impregnation state and mechanical properties. Interlaminar shear strength (ILSS) of CFRPTs was estimated by implementing short beam shear tests. In addition, flexural strength was measured and the impregnation state of the composites was evaluated by calculating void content.