Journal of Adhesion and Interface (접착 및 계면)

The Society of Adhesion and Interface, Korea (한국접착및계면학회)
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Reinforcement, Thermal and Fire Retardant Improvement of Phenolic Composites by Surface Treatment of CFRP Chip

CFRP Chip 표면처리에 따른 페놀복합재료의 강화, 내열성 및 난연성 향상

  • Kwon, Dong-Jun (School of Materials Science and Engineering, Engineering Research Institute, Gyeongsang National University) ;
  • Wang, Zuo-Jia (School of Materials Science and Engineering, Engineering Research Institute, Gyeongsang National University) ;
  • Gu, Ga-Young (School of Materials Science and Engineering, Engineering Research Institute, Gyeongsang National University) ;
  • Park, Joung-Man (School of Materials Science and Engineering, Engineering Research Institute, Gyeongsang National University)
  • 권동준 (경상대학교 나노.신소재공학부, 공학연구원) ;
  • 왕작가 (경상대학교 나노.신소재공학부, 공학연구원) ;
  • 구가영 (경상대학교 나노.신소재공학부, 공학연구원) ;
  • 박종만 (경상대학교 나노.신소재공학부, 공학연구원)
  • Received : 2012.03.08
  • Accepted : 2012.06.04
  • Published : 2012.04.30
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Abstract

CFRP chip is the byproduct from carbon fiber reinforced plastic (CFRP) processing. CFRP chip is not simply a waste mainly composed of fine carbon fiber and epoxy resin. CFRP chip keeps matrix to maximize their reinforcing effect. To obtain a uniform length of carbon fiber in CFRP chip, chip was chopped ina mortar. CFRP chip should be purified to get better interface adhesion. Epoxy resin on the carbon fiber was removed by $H_2O_2$ surface etching treatment. Optimal dispersion and fabrication conditions of CFRP chip embedded in phenolic resin were determined by thermal stability for fire retardant applications. CFRP chip-phenolic composite exhibits better mechanical and thermal properties than neat phenolic resin. Surface condition of CFRP chip-phenolic composite was evaluated by static contact angle measurement. Contact angle of CFRP chip-phenolic composite was greater than neat phenolic due to heterogeneous condition of fine carbon fibers. From the evaluation for fire retardant (ASTM D635-06) test, thermal stability of CFRP chip-phenolic composite was found to be improved with higher concentration of CFRP chip.

탄소섬유강화플라스틱(CFRP)의 홀 가공 시 chip이 발생된다. 이때 발생되는 chip은 단순 폐기용 차원이 아닌 미세탄소섬유와 에폭시의 조성으로 이루어져 있다. Chip을 강화재로 활용하기 위해서는 탄소섬유만의 조성을 이루어야 고분자 기지와 계면접착력이 증가될 수 있다. Chip 내 탄소섬유의 길이를 일정하게 하기 위해 막자 사발을 이용한 절단 과정 후 $H_2O_2$를 이용한 표면처리를 하여 탄소섬유에 붙어있는 에폭시를 제거하였다. Chip을 이용하여 페놀수지를 기지로 한 페놀복합재료를 제조하였으며, 내열성 및 난연성 재료로 활용 가능성을 평가하였다. 기존의 페놀보다 표면처리를 한 chip복합재료가 기계적, 열적 물성이 향상됨을 확인하였으며, 젖음성 평가를 이용하여 표면물성에 따른 재료의 물성을 평가하였다. 불균질한 표면 조성에 의해 표면 거칠기가 달라지기 때문에 페놀복합재료의 접촉각이 증가되었다. 난연성 평가는 ASTM D635-06 방법으로 수행하였다. 평가결과, chip의 첨가 및 표면처리의 영향에 의해 난연성이 향상되었다.

Keywords

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