화학공학소재연구정보센터
홈 로그인 로그아웃 연락처 사이트맵
Polymer(Korea), Vol.22, No.6, 987-993, November, 1998
Export Citation
산화억제제 첨가에 의한 탄소/탄소 복합재료의 물성에 관한 연구: 2.고온에서의 기계적 특성
Influence of Oxidation Inhibitor on Carbon-Carbon Composites: 2. Mechanical Behaviors at High Temperature
조민석, 박수진, 이재락, 박병기
초록
탄화 매트릭스의 전구체로 사용된 페놀수지에 세라믹 분말인 이규화 몰리브덴(MoSi2)을 0, 4, 12, 20%의 중량비로 각각 고르게 분산시켜, 여기에 PAN계 탄소섬유를 함침하여 프리프레그법으로 일방향 탄소섬유/페놀수지 복합재료를 제조하였으며, 이를 다시 단일 공정으로 탄화(1100℃) 및 흑연화(2300℃)시켜서 일방향 탄소/탄소 복합재료를 제조하였다. 본 연구에서는 고온에서의 기계적 특성을 알아보기 위하여 1000℃에서 3점 굽힘 시험법과 short-beam test법을 이용하여 산화억제성 및 고온에서 취성-연성 전이 특성을 지닌 MoSi2의 첨가량에 따른 복합재료의 굴곡 강도와 굴곡 탄성률, 그리고 층간 전단 강도의 차이를 조사하였다. 그 결과, MoSi2를 첨가함으로서 고온에서 복합재료의 강인성(toughness)을 향상시킴과 동시에 우수한 계면 결합력을 발현할 수 있음을 알 수 있었다.
PAN-based carbon fibers impregnated with phenolic resins used as a precursor of carbonized matrix was modified by addition of molybdenum disilicide(MoSi2) in different concentrations, i.e., 0, 4, 12 and 20% by weight. These composites were unidirectionally manufactured by prepreg mathod, and were submitted to carbonization (heat treated to 1100 ℃) and graphitization (to 2300 ℃), throughout one step manufacturing process. In this work, the influence of MoSi2 concentrations having physical properties of oxidation inhibition and brittle-to-ductile transition(BDT) at higher temperatures was investigated in newly developed methods on flexural strength(σf), flexural modulus(Eb), and interlaminar shear strength (ILSS) of the composites measured at 1000 ℃. As a result, the presence of MoSi2 in carbon/carbon composites effectively increased the toughness and the degree of adhesion at interfaces between carbon fibers and resin matrix.
Keywords:carbon/carbon composites;MoSi2;physical properties;toughness
  1. Donnet JB, Bansal RC, "Carbon Fibers," 2ed., Marcel Dekker, New York (1990)
  2. Fitzer E, Carbon, 25, 163 (1988)
  3. Dhakate SR, Mathur RB, Bahl OP, Carbon, 35, 1753 (1997) 
  4. Ko TH, Polym. Compos., 14, 247 (1993) 
  5. Zaldivar RJ, Kobayashiand RW, Rellick GS, Carbon, 29, 1145 (1991) 
  6. Joo HJ, High Temp-High Press., 22, 649 (1990)
  7. Sakai M, J. Ceram. Soc. Jpn., 99, 983 (1991)
  8. Evans AG, Zok FW, Davis J, Compos. Sci. Technol., 42, 3 (1991) 
  9. Ehrburger P, Baranne P, Lahaye J, Carbon, 24, 495 (1986) 
  10. Park SJ, Cho MS, Lee JR, Polym.(Korea), in press
  11. Jandhyala S, J. Am. Ceram. Soc., 76, 226 (1993) 
  12. Zhang BR, Marino F, J. Am. Ceram. Soc., 80, 269 (1996)
  13. Flanagan M, "Polymer Characterization," Blackie, Glasgow (1993)
  14. Ahearn C, Rand B, Carbon, 34, 239 (1996) 
  15. Park SJ, Lee JR, J. Mater. Sci., 33(3), 647 (1998)