The effects of fiber surface-treatment and sizing on the dynamic mechanical properties of unidirectional and 2-directional carbon fiber/nylon 6 composites by means of dynamic mechanical analysis have been investigated in the present study. The interlaminar shear strengths of 2-directional carbon/nylon 6 composites sized with various thermosetting and thermoplastic resins are also measured using a short-beam shear test method. The result suggests that different surface-treatment levels onto carbon fibers may influence the storage modulus and tan ${\delta}$ behavior of carbon/nylon 6 composites, reflecting somewhat change of the stiffness and the interfacial adhesion of the composites. Dynamic mechanical analysis and short-beam shear test results indicate that appropriate use of a sizing material upon carbon fiber composite processing may contribute to enhancing the interfacial and/or interlaminar properties of woven carbon fabric/nylon 6 composites, depending on their resin characteristics and processing temperature.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.39
no.6
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pp.567-573
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2015
This paper aims to evaluate the variation in the mechanical properties of carbon/epoxy composites under in situ low- and high-temperature environments. In situ low- and high-temperature environments were simulated with temperature ranging from $-40^{\circ}C$ to $220^{\circ}C$ using an environmental chamber and furnace. The variation in the mechanical properties of the composites was measured for longitudinal and transverse tensile properties, in-plane shear properties and interlaminar shear strength. Under the low temperature of $-40^{\circ}C$, all mechanical properties increased moderately compared to the baseline properties measured at room temperature. The changes in the longitudinal tensile properties decreased moderately with increasing temperature. However, transverse tensile properties, in-plane shear properties and interlaminar shear strength each showed a significant drop due to the glass transition behavior of the matrix after $140^{\circ}C$. Notably, the tensile property value near $100^{\circ}C$ increased compared to baseline property value, which was an unusual occurrence. This behavior was a direct result of post-curing of the epoxy resin due to its exposure to high temperature.
Kim, Jae-Hong;Park, Jong-Kyu;Jung, Kyung-Ho;Kang, Tae-Jin
Composites Research
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v.20
no.4
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pp.18-24
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2007
The mechanical and thermal properties of PAN-based/rayon-based carbon fabrics interply hybrid composite materials have been studied. Mechanical properties including tensile and interlaminar shear strengths were improved with increasing amount of continuous PAN-based carbon fabrics. The erosion rate and insulation index were determined through the torch test. Continuous rayon-based carbon fabrics composite indicated relatively low ablation resistant property. The thermal conductivity of hybrid composite of spun PAN-based/continuous rayon-based carbon fabrics is lower than that of the continuous PAN-based carbon fabrics composite.
In this paper, the variation of mechanical properties of T800 carbon/epoxy composites according to the forming pressure, which was referred to previous studies on a filament winding process, were investigated. The specimens of all the tests were fabricated by an autoclave de-gassing molding process controlling forming pressure (absolute pressures of 0.1MPa, 0.3MPa, 0.7MPa including vacuum) and water jet cutting after fabricating composite laminates. Various tensile tests were performed for in-plane properties and interlaminar properties were also measured by using Iosipescu test jig. Fiber volume fraction was measured to correlate the property variation and the forming pressure. This properties are expected to be utilized in the design of Type III pressure vessel for hydrogen vehicles which uses the same carbon fiber (T800 carbon fiber) for the filament winding process.
The effects of sizing agent on the final mechanical properties of the glass fiber/unsaturated polyester composites were investigated by contact angle measurements at room temperature. In this work, glass fibers were coated by poly(vinyl alcohol), polyester, and epoxy type sizing agent and each property was compared. Contact angles of the sized glass fiber were measured by the wicking method based on Washburn equation using deionized water and diiodomethane as testing liquids. As an experimental result, the surface free energy calculated from contact angle showed the highest value in case of the glass fiber coated by epoxy sizing agent. From measurements of interlaminar shear strength (ILSS) and fracture toughness ( $K_{IC}$ ) of the composites, it was found that the sizing treatment on fibers could improve the fiber/matrix interfacial adhesion, resulting in growing the final mechanical properties. This was due to the enhanced surface free energy of glass fibers in a composite system.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2002.10a
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pp.252-256
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2002
본 연구에서는 유리섬유/나일론 6 복합재료의 계면특성에 미치는 실란계 사이징제의 영향을 조사하기 위하여 microbonding test, short-beam shear test 그리고 dynamic mechanical analysis 방법을 사용하였다. 전자의 미시적인 방법과 후자의 두 가지 거시적인 접근 방법으로부터 얻은 유리섬유/나일론 6 복합재료의 계면특성에 대한 결과가 서로 일치하였다. 상업적으로 사이징 처리된 경우와 비교할 때, 본 연구에 적용된 네 종류의 실란계 사이징제는 유리섬유-나일론 6 수지의 계면결합력을 크게 향상시켰다. 특히, 3-chloropropyltrimethoxysilane (Z-6076)의 사용은 유리섬유/나일론 6 복합재료의 계면전단강도와 층간전단강도를 가장 두드러지게 증가시켰다.
Kim, Jae-Hong;Lee, Jung-Ho;Jung, Kyung-Ho;Kang, Tae-Jin
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2005.11a
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pp.79-82
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2005
In this study, mechanical properties of carbon fabrics composite under the thermal shock cycling were evaluated. Due to the interactions between fiber and polymer matrix, it is reasonable to conclude that both thermal cycles of thermal shock result in improvement of interlaminar shear strength(ILSS) for the longer conditioning time duration. The rise in ILSS may be attributed to the improved adhesion by cryogenic compressive stress and also by the post-curing strengthening effect. However, the flexural and tensile strength were decreased with increasing conditioning time of thermal cycle.
Multidirectional reinforcement is aimed primarily at overcoming interlaminar weakness, hence a major interest lies in the mechanical properties of multidirectional carbon/carbon composites. Mechanical properties depend on the type of carbon fiber, the size of the fiber bundle, the spacing of the bundles, the angles of the bundles relative to the axes of the block, and matrix formation. In the present studies, PAN based carbon fiber preforms manufactured different size of unit cell have been prepared. Densification of these used high pressure infiltration and carbonization technique with coal tar pitch as matrix precursor was carried out. Scanning electron microscopy has been used to study the fracture behavior of composites. The size of unit cell of the preforms has considerably affected on the flexural properties as well as microstructure of the carbon/carbon composites.
This research is as a case study of innovative engineering education system through idea factory of korea maritime and ocean university and deals with development of temperature-humidity control device (THCD) for fiber storage on composites in viewpoint of problem solving method. Fiber reinforced plastic (FRP) includes many variables on the composite manufacturing process. Above all, the interfacial adhesion between the fiber and the matrix acts as an important thing that decided mechanical property of the FRP, and also it is profoundly linked to external temperature and relative humidity. High void fraction leads to a result in interlaminar fracture. Therefore, in this research, to establish correlation between fiber reinforcement and fiber storage conditions of temperature and relative humidity we developed a THCD for fiber reinforcement. To evaluate performance of the THCD, glass fiber reinforced plastic (GFRP) is made under the extreme conditions each temperature $34^{\circ}C$, relative humidity 98 % and it can be said that there are the change of mechanical properties according to fiber storage conditions. As a result, the THCD showed sufficient possible application for understanding and applied research of composites field in material engineering. Also, we could check that the necessity of introduction of innovative system such as idea factory existed.
Vu, Cuong Manh;Nguyen, Liem Thanh;Nguyen, Thai Viet;Choi, Hyoung Jin
Polymer(Korea)
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v.38
no.6
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pp.726-734
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2014
Three different types of additives, thiokol, epoxidized natural rubber (ENR) and epoxidized linseed oil (ELO), were dispersed in an epoxy matrix before being used in glass fiber (GF) composites, and their effects on the mechanical and dielectric properties of epoxy resin and glass fiber reinforced epoxy composites (GF/EP) were examined. The addition of each of 7 phr ENR, 9 phr ELO and 5 phr thiokol into the epoxy resin increased the fracture toughness significantly by 56.9, 43.1, and 80.0%, respectively, compared to the unmodified resin. The mode I interlaminar fracture toughness of the GF/EP at propagation was also improved by 26.9, 18.3 and 32.7% when each of 7 phr ENR, 9 phr ELO, and 5 phr thiokol, respectively, was dispersed in the epoxy matrix. Scanning electron microscopy showed that the additives reduced crack growth in the GF/EP, whereas their dielectric measurements showed that all these additives had no additional effect on the real permittivity and loss factor of the GF/EP.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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