탄소섬유 표면의 H₂S 처리에 관한 연구

Surface Treatment of Carbon Fiber by Hydrogen Sulfide

탄소섬유/알루미늄 복합 재료의 계면 전단 강도를 향상시키기 위하여 탄소섬유 표면을 $400-600^{\circ}C$의 온도 범위에서 황화수소 기체로 처리하였다. 처리 탄소섬유 표면의 변화를 주사 전자 현미경과 X-선 광전자 스펙트럼에 의해 관찰하고 분석하여 표면 처리 탄소섬유의 표면에 황 화합물이 존재하는 것을 확인하고, 표면처리 탄소섬유의 탄소 및 탄소의 함량 변화를 조사하였다. 탄소섬유 표면의 황화수소 기체 처리의 최적 온도는 $550^{\circ}C$였고, 처리 탄소섬유 표면의 황 화합물은 disulfide, $(S)_n$ 및 thiophene의 형태를 이루고 있었다. 처리 탄소섬유는 처리 온도 $400-600^{\circ}C$의 범위에서 5% 정도의 인장 강도 저하를 나타냈다.

For the purpose of the improvement of interfacial shear strength in carbon fiber/aluminum matrix composite material, polyacrylonitrile-based carbon fibers were surface treated by hydrogen sulfide gas continuously between 400 and $600^{\circ}C$. Surface treated carbon fibers were analysed by scanning electron microscope. The existence of sulfur compound on treated carbon fiber surfaces was confirmed, and carbon and oxygen contents of the fiber surfaces were examined by X-ray photoelectron spectroscopy. Optimum treating temperature for the adsorption of sulfur on the carbon fiber surface was $500^{\circ}C$. Sulfur compounds on the carbon fiber surfaces form the structures of disulfide, $(S)_n$ and thiophene. The decrease in the tensile strength of the carbon fibers was observed less than about 5%.