선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 중간성형물인 프리프레그의 물성을 저하시키지 않는 범위 안에서 생산시스템 효율을 높이고자, 열경화성 에폭시 수지에 광경화 수지를 첨가함으로써 열경화성의 인성을 추가한 일종의 강화 에폭시(toughening epoxy)를 개발하고자 하였다.
- 연구에서는 열경화성 에폭시의 단점인 취성을 보완하기 위한 방법으로 일종의 강인화제의 역할을 하는 자외선 경화 수지 혼합한 수지를 개발하였으며, 이를 이용한 3K 평직물 프리프레그를 개발하고 이를 여러장 적층한 복합재료의 기계적 물성을 확인한 결과로써 다음과 같은 결론을 얻게 되었다.
제안 방법
- 광·열 경화형 수지는 에폭시 수지 100에 대하여 0,5, 10, 20 phr까지 자외선 경화 수지 첨가량을 변화시켰고, 수지가 완전히 혼합될 때까지 80℃에서 6시간동안 충분히 교반하여 사용하였다.
- 광·열경화형 수지가 코팅된 섬유직물을 2kW lamp power의 UV 조 사 장 치 (UVACUBE2000 ACM,HONLE UV tech, USA)를 사용하여 자외선 조사를 실시하였으며, 광량측정기(UV Power puck Ⅱ, EIT instrument markets, USA)를 이용하여 처리 광량을 50kJ/cm2로 조절하여 사용하였다.
- 광·열경화형 수지의 배합비율에 따른 광경화 정도를 분석하기 위해, photo-DSC 분석(Differential scanning calorimeter, DSC-Q1000, TA Instrument)을 하였으며, 실험조건은 상온 온도 범위 하에서 High-pressure mercury lamp 250nm~650nm 조사 범위에서 측정하였다. 수지의 배합비율에 따른 점탄성 및 유리전이온도 변화를 관찰하기 위해 DMA 분석(PerkinElmer, USA)을 실시하였으며, 온도범위는 RT~300℃, 승온속도 5℃/min, 주파수 1 Hz, 시편크기 50mm×15mm×1mm로 진행하였다.
- 다음은 자외선 경화형 수지의 함량에 따라 경화속도에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위하여 PhotoDSC로 수지의 광경화 특성을 조사하였다.
- 먼저 프리프레그 제조 시 수지함침방법은 resin bath를 사용하는 방법이 일반적이나 수지 함침률을 정확히 조절하기가 힘들기 때문에 ㈜티비카본에서 보유하고 있는 Hot-melt 타입의 프리프레그 함침설비를 사용하여 제작되었으며, 수지 함침률(Resin content) 40±1 wt%로 일정하게 코팅되도록 설정하였다.
- 수지 함침률 40±1 wt%로 일정하게 코팅 광·열경화형 프리프레그 시편의 tack성을 분석하기 위해 Probe tack test(TXATMⓇ, YEONJIN, Korea)를 실시하였으며, 실험조건은 Contact time 60, 120,180, 160sec, Contact force는 100gf, Plate temperature은 150℃, Debonding rate는 1 mm/min으로 하여 시험을 진행하였다. 150℃에서 10분 동안 성형한 복합재료의 기본적인 물성 값 중 면적당 섬유 중량(Fiber areal weight), 수지 함유량(Resin content)은 ASTM D3171에 따라 측정하였으며, 밀도는 ASTM D792, Volatile Content는 ASTM D3530에 따라 측정하였다.
- 광·열경화형 수지의 배합비율에 따른 광경화 정도를 분석하기 위해, photo-DSC 분석(Differential scanning calorimeter, DSC-Q1000, TA Instrument)을 하였으며, 실험조건은 상온 온도 범위 하에서 High-pressure mercury lamp 250nm~650nm 조사 범위에서 측정하였다. 수지의 배합비율에 따른 점탄성 및 유리전이온도 변화를 관찰하기 위해 DMA 분석(PerkinElmer, USA)을 실시하였으며, 온도범위는 RT~300℃, 승온속도 5℃/min, 주파수 1 Hz, 시편크기 50mm×15mm×1mm로 진행하였다. 자외선 조사에 의한 photo-induced cross-linking 관능기의변화를관찰하기위해FTIR-ATRspectroscopy(Perkin Elmer system 2000, USA)분석을 하였다.
- 수지의 배합비율에 따른 점탄성 및 유리전이온도 변화를 관찰하기 위해 DMA 분석(PerkinElmer, USA)을 실시하였으며, 온도범위는 RT~300℃, 승온속도 5℃/min, 주파수 1 Hz, 시편크기 50mm×15mm×1mm로 진행하였다. 자외선 조사에 의한 photo-induced cross-linking 관능기의변화를관찰하기위해FTIR-ATRspectroscopy(Perkin Elmer system 2000, USA)분석을 하였다.
대상 데이터
- 사용된 에폭시 수지는 비스페놀 A계 수지(Digliycidylether of bispheno lA(DGEBA, KUKDO Chemical Co., LTD, Korea, YD-128, EEW=184~190g/mol, 밀도 1.16g/cm3)를 사용하였고 경화제는 Dicyanidiamide(DICY, 분자량 84.08g/mol), 경화촉진제로 3-phenyl-1,1-dimethylurea, 3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea(DCMU, 분자량233.09g/mol)를 사용하였다.
- 연구에서 광·열 경화형(UV-thermal dual curing system) 프리프레그 제조를 위하여 탄소섬유직 물 은 TORAYCAⓇ 3327직 물 (FAW 200g/m2, Plain, Toray, Japan)을 사용하였으며, 자외선 경화형 수지는 2관능기 에폭시 아크릴레이트와 점도조절을 위한 반응성 희석제로 다관능기 모노머 pentaerithrytol triacrylate에 광개시제 IrgacureⓇ 184를 혼합한 수지를 ㈜소포스에서 제공받아 사용하였으며, 수지조성은 Table 1과 같다.
- 광·열경화형 프리프레그의 기계적 물성을 평가하기 위한 라미네이트 패널은 heating press로 제작하였으며, 100 bar압력으로 150℃에서 10분간 성형하였다. 인장 및 굴곡강도 시편은 9장을 적층하였고, 면내 전단 강도 시편은 15장을 적층하여 제작하였다.
이론/모형
- 수지 함침률 40±1 wt%로 일정하게 코팅 광·열경화형 프리프레그 시편의 tack성을 분석하기 위해 Probe tack test(TXATMⓇ, YEONJIN, Korea)를 실시하였으며, 실험조건은 Contact time 60, 120,180, 160sec, Contact force는 100gf, Plate temperature은 150℃, Debonding rate는 1 mm/min으로 하여 시험을 진행하였다. 150℃에서 10분 동안 성형한 복합재료의 기본적인 물성 값 중 면적당 섬유 중량(Fiber areal weight), 수지 함유량(Resin content)은 ASTM D3171에 따라 측정하였으며, 밀도는 ASTM D792, Volatile Content는 ASTM D3530에 따라 측정하였다.
- 기계적 물성은 SHIMADZU사의 AG250KN을 사용하였으며, 인장강도 시험은 ASTM D3039에 따라 측정하였으며, 굽힘강도는 ASTM D790, 면내 전단강도(ILSS: Inter-laminar shear strength)는 ASTMD2344를 측정하였다. 샤르피 충격시험은 TiniusOlesen, IT504 장비를 사용하였으며, ASTM D256 시험법에 의거하여 측정하였다.
- 기계적 물성은 SHIMADZU사의 AG250KN을 사용하였으며, 인장강도 시험은 ASTM D3039에 따라 측정하였으며, 굽힘강도는 ASTM D790, 면내 전단강도(ILSS: Inter-laminar shear strength)는 ASTMD2344를 측정하였다. 샤르피 충격시험은 TiniusOlesen, IT504 장비를 사용하였으며, ASTM D256 시험법에 의거하여 측정하였다.
성능/효과
- 1. 에폭시 아크릴레이트 올리고머, 모노머, 자유 라디칼 광개시제의 첨가한 자외선 경화 수지의 첨가량에 따른 광경화 거동을 분석 결과, photo-DSC의 발열 곡선에 변화가 나타났으며, 자외선 경화 수지 첨가량에 따라 최대 발열량이 증가하고 그 반응속도가 향상되었음을 알 수 있었다.
- 2. 광·열 경화형 수지의 상용성을 분석을 위한 동역학적 열분석(DMA)분석 결과, 자외선 경화 수지 5 phr 함량에서 가장 높은 유리전이온도를 나타내었고, 이는 두 혼합수지의 우수한 상용성과 함께 분자간의 물리적 얽힘 현상에 기인하는 것으로 판단된다.
- 3. 광·열 경화형 수지를 함침한 프리프레그 직물의 tack 특성 분석 결과, 자외선 조사에 의한 광경화 반응이 급격하게 일어나기 때문에 과량의 자외선 경화 수지를 함유할 경우에는 프리프레그의 표면이 부분 경화되어 물성을 저하시킨다.
- 4. 성형이 완료된 복합재료의 기계적 물성평가 결과,자외선 경화 수지 10 phr이상을 함유한 복합재료는 프리프레그 표면의 부분 경화로 인해 층과 층 사이가 벌어지는 delamination이 발생하여 기계적 물성을 저하시키지만 상용성이 우수한 5 phr의 경우에는 강인화제로서의 역할을 하여 층간전단강도 및 충격강도가 향상되는 결과를 나타내었다.
- . 복합재료 파괴 메카니즘은 매트릭스 균열(계면 박리) - 균열 성장 - 층간분리 - 섬유파괴의 현상이 순차적으로 관찰되는 반면에, 광경화형 수지의 함량이 높아질수록 층간분리 현상이 주로 관찰되었다. 이와 같이 섬유강화 복합재료의 파괴거동 중의 하나인 층간파괴(interlaminar fracture)는 층간분리이며, 복합재료의 가장 취약한 층 사이의 면에서 발생되는 모드 Ⅰ 파괴현상이 광·경화 수지의 첨가에 의해 지배적으로 나타났다.
- 4℃을 나타내었고, 이는 두 혼합수지의 우수한 상용성과 함께 분자간의 물리적 얽힘 현상에 기인하는 것으로 판단된다7,8). 재료의 변형 시 열로서 방출되는 에너지의 양인 손실 탄성율과 재료의 강직성을 나타내는 저장 탄성율의 비로 계산되는tanδ값으로 본 연구에서는 UV경화 수지의 함량이 증가할수록 저장 탄성률 값은 감소하였다. 모노머의 함량이 증가하면서 반응성이 증가하고 경화속도가 촉진되었음을 의미하며, 이에 따라 5 phr 함량을 첨가하였을 경우에는 tanδ값이 증가하였다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.