탄소 섬유와 에폭시 수지 간의 계면 강도를 향상시키는 구조체 및 이의 제조 방법
ENHANCEMENT STRUCTURE OF THE INTERFACIAL STRENGTH BETWEEN CARBON FIBER AND EPOXY RESIN COMPOSITES AND MANUFACTURING METHODE OF THE SAME
특허 요약
본 발명은 탄소 섬유와 에폭시 수지 간의 계면 강도를 향상시키는 구조체에 관한 것으로, 탄소 섬유; 상기 탄소 섬유와 결합되는 유기 실란으로 표면 개질된 맥신(MXene); 및 상기 맥신과 결합되는 에폭시 수지;를 포함한다.
청구항
번호청구항
1

탄소 섬유;상기 탄소 섬유와 결합되는 유기 실란을 이용하여 아미노 그룹으로 표면 개질된 맥신(MXene); 및상기 맥신과 결합되는 에폭시 수지;상기 아미노 그룹으로 개질된 맥신은 탄소 섬유의 카복실 그룹과 공유 결합으로 균일하게 그래프팅됨으로써 탄소 섬유에 복수의 극성 작용기가 형성되는,탄소 섬유와 에폭시 수지 간의 계면 강도를 향상시키는 구조체.

2

제1항에 있어서, 상기 유기 실란은 3-아미노프로필 트리에톡시실란(3-aminopropyl triethoxysilane; APTES)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 탄소 섬유와 에폭시 수지 간의 계면 강도를 향상시키는 구조체.

3

제1항에 있어서, 상기 개질된 맥신과 결합한 탄소 섬유의 계면 전단 강도(interfacial shear strength; IFSS)와 층간 전단 강도(interlaminar shear strength; ILSS)는 사이징 되지 않은(unsized) 탄소 섬유(Carbon Fiber; CF)에 비해 각각 75 ~ 80 %, 25 ~ 30 % 증가하는 것을 특징으로 하는, 탄소 섬유와 에폭시 수지 간의 계면 강도를 향상시키는 구조체.

4

유기 실란과 맥신을 혼합하여 유기 실란을 이용하여 아미노 그룹으로 표면이 개질된 맥신 용액을 제조하는 단계; 및상기 유기 실란으로 표면이 개질된 맥신 용액과 탄소 섬유를 혼합하는 표면개질반응 단계;를 포함하고,상기 아미노 그룹으로 개질된 맥신은 탄소 섬유의 카복실 그룹과 공유 결합으로 균일하게 그래프팅됨으로써 탄소 섬유에 복수의 극성 작용기가 형성되는, 탄소 섬유의 계면 강도를 향상시키는 제조 방법.

5

제4항에 있어서, 상기 유기 실란은 3-아미노프로필 트리에톡시실란을 포함하는 것을 특징으로 하는, 탄소 섬유의 계면 강도를 향상시키는 제조 방법.

6

제4항에 있어서, 상기 표면개질반응 단계는 탄소 섬유와 개질된 맥신 2 ~ 8 mg, HATU 3 ~ 7 mg, 및 DMF 28 ~ 32 ml의 혼합 용액에서 혼합하는 것을 특징으로 하는, 탄소 섬유의 계면 강도를 향상시키는 제조 방법.

7

제4항에 있어서, 상기 표면개질반응 단계는 85 ~ 95 ℃ 에서 3 ~ 5 시간 동안 반응시키는 것을 특징으로 하는, 탄소 섬유의 계면 강도를 향상시키는 제조 방법.

8

유기 실란과 맥신을 혼합하여 유기 실란을 이용하여 아미노 그룹으로 표면이 개질된 맥신 용액을 제조하는 단계; 상기 유기 실란으로 표면이 개질된 맥신 용액과 탄소 섬유를 혼합하는 표면개질반응 단계; 및상기 맥신과 탄소 섬유 혼합물과 에폭시 수지를 결합하는 단계;를 포함하고,상기 아미노 그룹으로 개질된 맥신은 탄소 섬유의 카복실 그룹과 공유 결합으로 균일하게 그래프팅됨으로써 탄소 섬유에 복수의 극성 작용기가 형성되는, 탄소 섬유와 에폭시 수지 간의 계면 강도를 향상시키는 구조체의 제조 방법.

9

제8항에 있어서, 상기 유기 실란은 3-아미노프로필 트리에톡시실란을 포함하는 것을 특징으로 하는, 탄소 섬유와 에폭시 수지 간의 계면 강도를 향상시키는 제조 방법.

10

제8항에 있어서, 상기 표면개질반응 단계는 탄소 섬유와 개질된 맥신 2 ~ 8 mg, HATU 3 ~ 7 mg, 및 DMF 28 ~ 32 ml의 혼합 용액에서 혼합하는 것을 특징으로 하는, 탄소 섬유와 에폭시 수지 간의 계면 강도를 향상시키는 제조 방법.

11

제8항에 있어서, 상기 표면개질반응 단계는 85 ~ 95 ℃ 에서 3 ~ 5 시간 동안 반응시키는 것을 특징으로 하는, 탄소 섬유와 에폭시 수지 간의 계면 강도를 향상시키는 제조 방법.

12

제8항 내지 제11항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된, 탄소 섬유와 에폭시 수지 간의 계면 강도를 향상시키는 구조체.

13

제12항에 있어서, 상기 개질된 맥신과 결합한 탄소 섬유의 계면 전단 강도(interfacial shear strength; IFSS)와 층간 전단 강도(interlaminar shear strength; ILSS)는 사이징 되지 않은(unsized) 탄소 섬유(Carbon Fiber; CF)에 비해 각각 75 ~ 80 %, 25 ~ 30 % 증가하는 것을 특징으로 하는, 탄소 섬유와 에폭시 수지 간의 계면 강도를 향상시키는 구조체.