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최근 개발되고 있는 민간항공기, 군용기 모두 연료 절감과 성능 향상을 위해 경량화에 역점을 두고 있다. 이러한 경량화 설계 요구 조건을 만족시킬 수 있는 항공기용 구조 재료는 기존의 금속재료에 비해 비강성과 비강도를 가지고 있는 복합재료이다.
복합재료란 서로 다른 물리적 혹은 화학적 특성을 갖는 두 가지 이상의 재료를 결합하여 새로운 단일 구조를 나타내는 재료이다. 각각의 재료는 복합재료 내에서 독립적으로 존재하여야 하고 새로운 복합재료는 각각의 성분의 합보다 우수한 특징을 나타내어야 한다. 복합재료의 구성성분은 강화재(Reinforcement)와 기지재(Matrix)가 있다. ...

최근 개발되고 있는 민간항공기, 군용기 모두 연료 절감과 성능 향상을 위해 경량화에 역점을 두고 있다. 이러한 경량화 설계 요구 조건을 만족시킬 수 있는 항공기용 구조 재료는 기존의 금속재료에 비해 비강성과 비강도를 가지고 있는 복합재료이다.
복합재료란 서로 다른 물리적 혹은 화학적 특성을 갖는 두 가지 이상의 재료를 결합하여 새로운 단일 구조를 나타내는 재료이다. 각각의 재료는 복합재료 내에서 독립적으로 존재하여야 하고 새로운 복합재료는 각각의 성분의 합보다 우수한 특징을 나타내어야 한다. 복합재료의 구성성분은 강화재(Reinforcement)와 기지재(Matrix)가 있다. 섬유강화 복합재료에 사용되고 있는 강화재(Reinforcement)인 탄소섬유는 화학적 성질로는 거의 탄소로 구성되어 있으므로 불연성이며 산, 알카리 및 용매에 거의 침해되지 않는다. 그리고 기계적 성질로는 기존의 재료와 비교해서 강도 및 탄성률이 높고 가벼우며 내마모성 및 윤활성이 우수하다. 복합재료용 기지재(Matrix)로 사용되고 있는 에폭시 수지는 중요한 열경화성 고분자로 내부식성, 내화학성, 전기 절연성 및 접착 특성이 우수하다. 또한 열에 대해 안정성을 가지므로 성형재료로 많이 사용되고 있다. 이러한 탄소섬유와 수지를 복합하여 성형한 탄소섬유 강화 고분자 복합재료는 금속을 대체하는 경량화소재로써 항공우주, 자동차의 부품의 용도로 사용량이 크게 증가하고 있는 추세이다. 그러나 에폭시 수지는 광범위한 용도에도 불구하고 높은 가교밀도로 인한 취성(brittleness)을 지니기 때문에 순간적인 충격에 약하다는 결점을 가진다.
항공용 소재로 사용되기 위해서는 에폭시 시스템의 내열성과 동시에 내충격성이 요구되므로 이에 1980년 후반에 들어서면서 열가소성 수지에 의한 강인화 방법이 활발히 연구되어 왔다. 대표적인 것으로는 에폭시 고분자 매트릭스 내에 폴리술폰계 강인화제 입자들을 분산시키는 방법이 있는데, 열경화성 수지가 갖는 기계적 특성을 유지하면서 강인성을 향상 시킬 수 있는 장점이 있다. 그러나 폴리술폰계 강인화제는 에폭시 수지의 급격한 점도 증가를 유발하여 RTM(Resin Transfer Molding)이나 VIP(Vacuum Infusion Process)와 같은 점도에 민감한 복합재료 성형법에 적용하기에는 어렵다. 최근 에폭시 시스템의 점도를 감소시키기 위한 다양한 in-situ 강인화 에폭시 시스템이 연구 개발 중에 있으며, 에폭시 수지 내에서 in-situ azide-alkyne 중합을 통해 열경화성 수지를 합성하는 연구 결과가 발표되어왔다. 이러한 강인화법은 강인화제와 열경화성 수지를 블렌딩하는 강인화 방법의 가장 큰 걸림돌인 점도 문제의 해결책을 제시하였다.
본 연구에서는 강인화제를 합성하여 고분자 상태가 아닌 단량체 상태로 에폭시 수지에 섞어 복합재료의 경화반응 동시에 in-situ azide-alkyne 클릭반응을 유도하여 기존 강인화제 첨가로 인한 점도 문제점을 해결하는 동시에 강인화도를 향상시키는 방법을 연구하였다. 이를 위하여 VIP(Vacuum Infusion Process) 복합재료 성형법을 이용하여 탄소섬유 강화 에폭시 수지 시편을 제작하였고 굴곡강도시험과 낙하충격시험을 수행하여 기계적 성질을, 열기계 분석을 수행하여 열적 성질을 평가하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

We are focusing on weight saving in order to improve fuel saving and performance of both recently developed commercial aircraft and military aircraft. Structural materials for aircraft that can meet these lightweight design requirements are composite materials that have high strength compared to con...

We are focusing on weight saving in order to improve fuel saving and performance of both recently developed commercial aircraft and military aircraft. Structural materials for aircraft that can meet these lightweight design requirements are composite materials that have high strength compared to conventional metallic materials.
It is a material that shows a new single structure by combining two or more kinds of materials having different physical or chemical properties from the composite material. Each material must be present independently within the composite material and the new composite material should show better characteristics than the sum of the respective components. Components of the composite material are reinforcement and matrix. Carbon fibers of Reinforcement used in fiber reinforced composite materials are almost incombustible because they are almost composed of carbon in their chemical properties and are hardly infringed by acids, alkalis and solvents. The mechanical properties are higher in strength and elastic modulus than conventional materials, light in weight, superior in wear resistance and lubricity. The epoxy resin used in the matrix material for composite materials is an important thermosetting polymer and has excellent corrosion resistance, chemical resistance, electrical insulation and adhesive properties. Also, since it has stability against rows, it is often used as a molding material. Carbon fiber reinforced resin composite material has been drastically changed and promoted parts applications of automobiles. However, epoxy resin is an end effect and the effect is enamel.
In order to be used as a material for aviation, since impact resistance is required at the same time as the heat resistance of the epoxy resin system, in the latter half of 1980, a toughening method by thermoplastic resin was actively researched I came. Typically, there is a method of dispersing polysulfone toughening agent particles in an epoxy polymer matrix, but there is an advantage that perseverance can be improved while maintaining the mechanical properties of the thermosetting resin . However, the polysulfone toughening agent triggers a sudden increase in viscosity of the epoxy resin, and to apply it to a method of forming a viscous sensitive composite material such as Resin Transfer Molding (RTM) or Vacuum Infusion Process (VIP) difficult. Recently, various in-situ toughened epoxy systems for decreasing the viscosity of epoxy systems are under research and development, and research results on synthesizing thermosetting resins through epoxy resin in-situ azide-alkyne polymerization. It has been announced. These toughening methods also proposed a solution to the problem that it is the biggest obstacle to toughening methods blending a toughening agent and a thermosetting resin.
In this research, we synthesized a toughening agent and mixed with an epoxy resin in the state of a monomer instead of a state of a polymer, inducing an in situ azide-alkyne click reaction at the same time curing reaction of a composite material, At the same time, we studied a method to improve toughening while solving the problem of viscosity due to addition. For this reason, a carbon fiber reinforced epoxy resin test piece was produced by using the (VIP Vacuum Infusion Process) composite material forming method, the bending strength test and the drop impact test were carried out and the mechanical properties were measured by performing a thermomechanical analysis , Thermal properties were evaluated.

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