KR101183983B1 - Method for preparation of slow setting epoxy adhesives by multi reinforcing effects of micro and nano fibers, and slow setting epoxy adhesives thereby - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마이크로 또는 나노섬유의 다중강화 효과에 의한 상온 경화 에폭시 접착제의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 상온 경화 에폭시 접착제에 관한 것으로 상세하게는 에폭시 수지에 폴리비닐알코올 섬유 및 경화제를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 에폭시복합재료의 제조방법 및 에폭시 수지에 경화제, 폴리비닐알코올 섬유 및 기상성장탄소나노섬유를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 에폭시나노복합재료의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 에폭시복합재료의 제조방법은 에폭시 수지에 폴리비닐알코올 섬유 및 기상성장탄소나노섬유를 혼합함으로써 기존의 에폭시 접착제보다 향상된 접착성능을 가지는 효과가 있으며, 또한 계절의 변화에 따른 온도 및 습도의 변화에 의해서도 접착특성이 유지되는 효과가 있다.The present invention relates to a method for preparing a room temperature-curable epoxy adhesive by the multi-reinforcement effect of micro or nanofibers, and to a room temperature-curable epoxy adhesive prepared by the above. Specifically, it is prepared by mixing polyvinyl alcohol fibers and a curing agent in an epoxy resin. Provided is a method for producing an epoxy composite material, and a method for producing an epoxy nanocomposite, characterized in that the epoxy resin is prepared by mixing a curing agent, polyvinyl alcohol fibers, and vapor-grown carbon nanofibers.
The method of manufacturing the epoxy composite material of the present invention has the effect of improving the adhesion performance compared to the existing epoxy adhesive by mixing polyvinyl alcohol fibers and vapor-grown carbon nanofibers in the epoxy resin, and the temperature and humidity of the season change There is an effect that the adhesive properties are maintained by the change.
Description
본 발명은 마이크로 또는 나노섬유의 다중강화 효과에 의한 상온 경화 에폭시 접착제의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 상온 경화 에폭시 접착제에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing a room temperature curing epoxy adhesive by the multi-reinforcement effect of micro or nanofibers, and to a room temperature curing epoxy adhesive prepared thereby.
현대 산업사회의 발전에 따라 다양한 분야에서 기존의 재료보다 뛰어난 특성을 갖는 신소재의 개발이 요구되어 왔으며 최근 나노기술의 발전에 따라 나노복합재료에 대한 많은 연구가 대표적이다. 나노복합재료로서, 에폭시 수지는 중요한 열경화 폴리머 중 하나로서 다양한 산업현장에서 응용되고 있으며, 특히 코팅 및 접착제에 많이 응용되고 있다.
With the development of the modern industrial society, the development of new materials having superior properties to existing materials has been required in various fields, and many researches on nanocomposite materials are representative of the recent development of nanotechnology. As a nanocomposite material, epoxy resin is one of the important thermosetting polymers and has been applied in various industrial fields, and especially in coatings and adhesives.
경화제 및 에폭시 수지는 기본 화학 구조에 기대어 우수한 전기적 성질, 접착력, 인장강도, 탄성률, 내열성 및 내약품성 등의 다양한 물리적 특성이 있다. Curing agents and epoxy resins have a variety of physical properties such as excellent electrical properties, adhesion, tensile strength, modulus, heat resistance and chemical resistance to the basic chemical structure.
그러나, 이러한 에폭시 수지는 낮은 기계적 성질, 높은 열팽창계수 및 고밀도의 가교도 때문에 가벼운 충격에도 쉽게 파단되는 단점이 있어, 에폭시 수지의 열적 및 기계적 특성을 향상시키기 위하여 강화제를 첨가한 블랜드에 관한 많은 연구들이 진행되어 왔다. 그의 일례로서 국제특허 제2005-28174호 및 미국특허 제2003-3270호에서는 열경화성 수지인 에폭시 수지의 열적 특성 및 기계적 특성 등의 물성 향상을 위하여 다양한 종류의 강화제 또는 관능기를 도입한 강화제를 혼합하여 복합재료를 제조하는 방법을 개시하고 있다.
However, these epoxy resins have the disadvantage of being easily broken even by light impact due to their low mechanical properties, high coefficient of thermal expansion and high density of crosslinking, so that many studies on blends with reinforcing agents to improve the thermal and mechanical properties of epoxy resins have been made. It has been going on. As an example, International Patent Nos. 2005-28174 and US Patent No. 2003-3270 combine a reinforcing agent incorporating various types of reinforcing agents or functional groups to improve physical properties such as thermal and mechanical properties of an epoxy resin, which is a thermosetting resin. A method of making a material is disclosed.
새로운 에폭시 수지 시스템의 적용은 매우 많은 제한 요소가 있다. 그 이유는 다양한 조건에서 긴 기간 동안 테스트를 통해 잘 축적되고 검증된 자료가 요구되기 때문이다.The application of the new epoxy resin system has many limitations. The reason for this is that well-established and validated data are required for a long period of time under various conditions.
탄소나노 섬유 또는 탄소 나노 튜브와 같은 나노재료는 상대적으로 높은 강도에 의한 파괴인성 및 낮은 중량 등의 훌륭한 특성을 가진다. 전자재료 및 항공우주 산업 분야에서는 매트릭스 수지를 이용한 탄소 섬유 강화 플라스틱 같은 에폭시 수지에 나노재료를 접목시키는 많은 결과물이 있다.Nanomaterials such as carbon nanofibers or carbon nanotubes have excellent properties such as fracture toughness and low weight due to relatively high strength. In the electronic materials and aerospace industries, there are many outcomes of incorporating nanomaterials into epoxy resins such as carbon fiber reinforced plastics using matrix resins.
하지만 나노재료를 접목한 상온 경화 에폭시 수지의 환경적 변화에 따른 연구 결과는 거의 없는 상황이다.
However, few studies have been conducted on the environmental changes of room temperature curing epoxy resins incorporating nanomaterials.
원자력 발전소에서 에폭시 수지는 발전소의 26개 구역 이상의 넓은 지역을 코팅하는데 사용된다. 이때 원자력 발전소에서는 상온에서 경화되는 에폭시 수지만을 사용할 수 있으며, 원자력 발전소에서 상온경화 에폭시 수지는 주요 구조물용 강판들을 칠하는데 사용된다. 에폭시 수지의 도포는 한번 작업에 수개월에 걸리며 칠은 여름이나 겨울 같은 안 좋은 환경 조건에서도 장기간 수행된다. 또한 각종 사고 시에 충분한 성능을 발휘하여 구조물의 안전성을 확보해야 된다.In nuclear power plants, epoxy resins are used to coat large areas of more than 26 zones. At this time, only the epoxy resin that is cured at room temperature can be used in the nuclear power plant, and in the nuclear power plant, the room temperature curing epoxy resin is used to paint steel plates for main structures. The application of epoxy resin takes several months in one operation, and the coating is performed for a long time even in bad environmental conditions such as summer or winter. In addition, the safety of the structure should be ensured by showing sufficient performance in various accidents.
한편, 원자력 발전소의 계획된 수명은 40년에서 60년까지 증가한 상태이며, 최근 수십 년간 원자력 발전소는 세계적으로 급격하게 증가하였다. 이러한 긴 시간 동안 유지되어야 하는 큰 구조물에 더욱 신뢰할 수 있는 새로운 재료가 요구되고 있다.Meanwhile, the planned life span of nuclear power plants has increased from 40 to 60 years, and in recent decades nuclear power plants have increased dramatically worldwide. There is a need for new materials that are more reliable for large structures that must be maintained for such a long time.
지난 몇 십년 간의 경제 성장으로 인해 초고층 건물의 붐이 일어나게 되었으며, 지난 10년간 세계적으로 초고층 건물 및 거대 선박들의 수가 매우 증가하였다. 하지만 중국, 칠레, 일본 및 아이티에서의 강한 지진 및 쓰나미 등의 재앙으로 인하여, 구조물의 파괴 및 피해를 막기 위한 새로운 재료의 사용에 의해 구조물을 강화하는 방법이 요구되고 있다. The economic growth of the last few decades has created a boom in skyscrapers, and the number of skyscrapers and giant ships has risen greatly in the last decade. However, due to disasters such as strong earthquakes and tsunamis in China, Chile, Japan and Haiti, there is a need for a method of strengthening structures by using new materials to prevent the destruction and damage of the structures.
따라서 상온 경화가 요구되는 모든 종류의 응용물에서 에폭시 수지를 기본으로 한 강도가 매우 향상된 접착제가 요구된다. 또한 경제성을 가지는 실제 응용재료가 요구되고 있다.
Therefore, there is a need for adhesives with very high strength based on epoxy resins in all types of applications requiring room temperature curing. There is also a demand for practical application materials that are economical.
이에 본 발명자들은 계절의 변화에 따른 기상성장 탄소 나노 섬유 및 폴리비닐알코올(PVA) 섬유의 강화효과에 의한 상온 경화 에폭시 수지에 대해 연구하게 되었고 이를 통해서 본 발명을 완성하게 되었다. 이때 기상성장 탄소 나노 섬유 및 폴리비닐알코올 섬유에 의해 강화된 상온 경화 에폭시 수지의 표면은 친수성 및 소수성의 상반된 모습을 나타내었다. 기상성장 탄소나노 섬유는 가격이 저렴하며 폴리비닐알코올 섬유는 시멘트의 강화목적에 이미 적용된 바 있다.Accordingly, the present inventors have studied the room temperature curing epoxy resin by the reinforcing effect of the vapor-grown carbon nanofibers and polyvinyl alcohol (PVA) fibers with the change of the season, and through this, the present invention was completed. At this time, the surface of the room temperature curing epoxy resin reinforced by the vapor-grown carbon nanofibers and the polyvinyl alcohol fiber showed the opposite appearance of hydrophilicity and hydrophobicity. Vapor-grown carbon nanofibers are inexpensive and polyvinyl alcohol fibers have already been applied for cement reinforcement purposes.
따라서 본 발명의 기상성장 탄소 나노 섬유 및 폴리비닐알코올(PVA) 섬유의 강화효과에 의한 상온 경화 에폭시 접착제는 장기 내구성 및 내진특성이 요구되는 신규 토목건축물, 대형 선박, 상하수도 및 화학산업용 플랜트 설비는 물론 오래된 다리, 댐, 오래된 다리 및 건물에 단기간 동안의 긴급강화 같은 프로젝트에 쉽게 적용할 수 있는 효과가 있다.
Therefore, the room temperature curing epoxy adhesive by the reinforcing effect of the vapor-grown carbon nanofibers and polyvinyl alcohol (PVA) fibers of the present invention, as well as new civil construction, large vessels, water supply and sewage and chemical industry plant equipment that requires long-term durability and seismic characteristics Old bridges, dams, old bridges and buildings can be easily applied to projects such as short-term reinforcements.
본 발명의 목적은 마이크로 또는 나노섬유의 다중강화 효과에 의한 상온 경화 에폭시 접착제의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 상온 경화 에폭시 접착제를 제공하는 데 있다.
An object of the present invention is to provide a method for producing a room temperature curing epoxy adhesive by the multi-reinforcement effect of micro or nanofibers, and a room temperature curing epoxy adhesive prepared thereby.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 에폭시 수지에 폴리비닐알코올 섬유 및 경화제를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 에폭시복합재료의 제조방법 및 에폭시 수지에 경화제, 폴리비닐알코올 섬유 및 기상성장탄소나노섬유를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 에폭시나노복합재료의 제조방법을 제공한다.
In order to achieve the above object, the present invention is a method for producing an epoxy composite material characterized in that the polyvinyl alcohol fibers and a curing agent is mixed with the epoxy resin and the curing agent, polyvinyl alcohol fibers and vapor growth carbon nanofibers in the epoxy resin It provides a method for producing an epoxy nanocomposite material, characterized in that for mixing.
본 발명에 따른 에폭시 수지에 폴리비닐알코올 섬유 및 경화제를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 에폭시복합재료의 제조방법 및 에폭시 수지에 경화제, 폴리비닐알코올 섬유 및 기상성장탄소나노섬유를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 에폭시나노복합재료의 제조방법은 에폭시 수지에 폴리비닐알코올 섬유 및 기상성장탄소나노섬유를 혼합함으로써 기존의 에폭시 접착제보다 향상된 접착성능을 가지는 효과가 있으며, 또한 계절의 변화에 따른 온도 및 습도의 변화에 의해서도 접착특성이 유지되는 효과가 있다.
Method for producing an epoxy composite material characterized in that the polyvinyl alcohol fibers and a curing agent is mixed with the epoxy resin according to the present invention and to produce a mixture of a curing agent, polyvinyl alcohol fibers and vapor-grown carbon nanofibers to the epoxy resin Epoxy nanocomposite manufacturing method characterized in that the epoxy resin is mixed with polyvinyl alcohol fibers and vapor-grown carbon nanofibers to have an improved adhesive performance than the conventional epoxy adhesive, and also the temperature and humidity according to the change of the season The adhesive property is also maintained by the change of.
도 1은 본 발명의 실험예를 실시하는 개략도이고,
도 2는 본 발명의 실험예 1에서의 인장강도 그래프이고,
도 3은 본 발명의 실험예 2에서의 인장강도 그래프이고,
도 4는 본 발명의 실험예 3에서의 인장강도 그래프이고,
도 5는 본 발명의 실험예 4에서의 인장강도 그래프이고,
도 6은 본 발명의 실험예 5에서의 인장강도 그래프이고,
도 7은 본 발명의 실험예 6에서의 인장강도 그래프이고,
도 8은 본 발명의 실험예 7에서의 인장강도 그래프이고,
도 9는 본 발명의 실험예 8에서의 인장강도 그래프이고,
도 10은 본 발명의 실험예 9에서의 인장강도 그래프이고,
도 11은 본 발명의 실험예 10에서의 인장강도 그래프이다.1 is a schematic view for carrying out an experimental example of the present invention,
2 is a graph of tensile strength in Experimental Example 1 of the present invention,
3 is a graph of tensile strength in Experimental Example 2 of the present invention,
4 is a graph of tensile strength in Experimental Example 3 of the present invention,
5 is a graph of tensile strength in Experimental Example 4 of the present invention,
6 is a graph of tensile strength in Experimental Example 5 of the present invention,
7 is a graph of tensile strength in Experimental Example 6 of the present invention,
8 is a graph of tensile strength in Experimental Example 7 of the present invention,
9 is a graph of tensile strength in Experimental Example 8 of the present invention,
10 is a graph of tensile strength in Experimental Example 9 of the present invention,
11 is a graph of tensile strength in Experimental Example 10 of the present invention.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.
본 발명은 에폭시 수지에 폴리비닐알코올 섬유 및 경화제를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 에폭시복합재료의 제조방법을 제공한다.
The present invention provides a method for producing an epoxy composite material, which is prepared by mixing polyvinyl alcohol fibers and a curing agent in an epoxy resin.
기존의 에폭시 수지에 폴리비닐알코올 섬유를 혼합하였고 이를 통하여 에폭시 수지의 접착특성이 향상되는 효과를 얻을 수 있으며, 경화제의 첨가를 통하여 저속 상온 경화하는 특징을 부여할 수 있다.
The polyvinyl alcohol fiber is mixed with the existing epoxy resin, thereby obtaining the effect of improving the adhesive properties of the epoxy resin, and the addition of a curing agent may be given a feature of curing at room temperature at low speed.
이때, 상기 에폭시복합재료에 대한 폴리비닐알코올섬유의 혼합되는 중량비는 0.35 내지 1.39 중량%로 혼합된다. 만약, 0.35 중량% 미만의 폴리비닐알코올 섬유가 혼합되는 경우 제대로 강도를 증진시키지 못하는 문제점이 생기게 되며, 1.39 중량%를 초과하는 폴리비닐알코올 섬유가 혼합되면 섬유의 첨가량이 과다하여 충분히 수지로 적셔주지 못하게 되어 제대로 분산되지 못한 섬유가 엉기는 문제가 생긴다.
At this time, the weight ratio of the polyvinyl alcohol fiber to the epoxy composite material is mixed in 0.35 to 1.39% by weight. If less than 0.35% by weight of polyvinyl alcohol fibers are mixed, there is a problem that the strength is not properly enhanced. If more than 1.39% by weight of polyvinyl alcohol fibers are mixed, the amount of fiber added is excessively wet with resin. This can lead to the problem of entangled fibers that are not properly dispersed.
또한 상기 에폭시 수지와 경화제의 혼합되는 중량비는 2 내지 3 : 1의 비율로 혼합되며, 만약 에폭시 수지와 경화제가 2 : 1 미만의 비율로 혼합되는 경우 경화제가 과다하여 급격한 경화반응으로 균일한 경화 반응이 일어나 못하여 경화물의 물성이 크게 저하되는 문제점이 생기며, 3 : 1을 초과하는 비율로 혼합되는 경우 경화제의 함량이 크게 부족하게 되어 제대로 경화반응이 이룩되지 못하여 경화물의 물성이 저하되는 문제점이 생기게 된다.
In addition, the weight ratio of the epoxy resin and the curing agent is mixed at a ratio of 2 to 3: 1, and if the epoxy resin and the curing agent are mixed at a ratio of less than 2: 1, the curing agent is excessive and a uniform curing reaction with a rapid curing reaction. This does not occur, so that the physical properties of the cured product is greatly reduced, and when mixed at a ratio exceeding 3: 1, the content of the curing agent is greatly deficient, resulting in a problem that the physical properties of the cured product are deteriorated due to poor curing reaction. .
에폭시 수지, 폴리비닐알코올 섬유 및 경화제의 혼합은 기계적 혼합장치에 의해 혼합되는 것이 바람직하다. 하지만 보강섬유들이 서로 엉겨서 제대로 균일하게 분산되도록 하는 것이 어렵기 때문에 더욱 바람직하게는 플레네터리 원심 혼합기(planetary centrifugal mixer)를 통한 혼합을 한다. The mixing of the epoxy resin, polyvinyl alcohol fibers and the curing agent is preferably mixed by a mechanical mixing device. However, since the reinforcing fibers are entangled with each other and difficult to uniformly disperse, mixing is more preferably performed through a planetary centrifugal mixer.
특히 폴리비닐알코올 섬유의 혼합 시 에폭시 수지 내에 상기 폴리비닐알코올 섬유가 고르게 혼합되지 않으면 섬유의 혼합에 따른 에폭시 수지를 강화하는 효과를 기대하기 어려우며, 상기 플레네터리 원심 혼합기와 같은 기계적 혼합장치를 통하여 폴리비닐알코올 섬유 및 경화제가 에폭시 수지에 고르게 혼합되어야 특성이 강화된 에폭시복합재료를 제조할 수 있다.
Particularly, when the polyvinyl alcohol fibers are not evenly mixed in the epoxy resin when the polyvinyl alcohol fibers are mixed, it is difficult to expect the effect of reinforcing the epoxy resin due to the mixing of the fibers, and through a mechanical mixing device such as the planetary centrifugal mixer. Polyvinyl alcohol fibers and hardeners should be evenly mixed with the epoxy resin to produce epoxy composites with enhanced properties.
또한, 본 발명은 에폭시 수지, 폴리비닐알코올 섬유 및 경화제를 포함하는 에폭시복합재료를 제공한다.
The present invention also provides an epoxy composite material comprising an epoxy resin, polyvinyl alcohol fibers and a curing agent.
상기 에폭시 복합재료는 혼합되어있는 경화제에 의하여 저속 상온 경화하는 특성을 가진다. 에폭시수지가 상온에서 경화될 때 1주일 이상의 장시간에 걸친 경화시간이 소요된다. 이 경우에 미처 충분한 경화가 이룩되기 전에 대기 중의 수분이 흡수되어 적절한 경화를 저해하기 때문에 경화 후 물성이 취약해 진다. 에폭시 수지에 적절한 보강섬유를 적절한 방법으로 집어넣는 경우에는 강도가 증진되지만 그렇지 못한 경우에는 오히려 접착강도 저하와 접착불량 등의 문제가 발생하게 된다. 또한 상온 경화 형 에폭시수지는 경화 후에 취성을 가지고 있어서 충격에 약하고 또한 그 인장강도가 매우 낮다. 따라서 이를 보완해 줄 수 있는 적절한 보강섬유의 적절한 양의 첨가가 필요하다. The epoxy composite material has a property of curing at room temperature at low speed with a mixed curing agent. When the epoxy resin is cured at room temperature, it takes a long time to harden for more than one week. In this case, the physical properties after curing become weak because moisture in the air is absorbed and sufficient curing is inhibited before sufficient curing is achieved. When the appropriate reinforcing fiber is put into the epoxy resin in a proper manner, the strength is enhanced, but otherwise, problems such as a decrease in adhesive strength and poor adhesion occur. In addition, the room temperature curing type epoxy resin has brittleness after curing, so it is weak to impact and has a very low tensile strength. Therefore, it is necessary to add an appropriate amount of appropriate reinforcing fiber to compensate for this.
에폭시수지와 접착성이 양호하고 보강섬유로서 에폭시수지의 강도를 증진시킴과 동시에 스스로 일부의 흡습성을 가지고 있어서 대기 중 수분에 의한 경화도 저해를 막아주는 폴리비닐알콜 섬유는 상온 경화 형 에폭시수지 보강에 매우 큰 효과를 줄 수 있다.
Polyvinyl alcohol fiber, which has good adhesion with epoxy resin and enhances the strength of epoxy resin as a reinforcing fiber and has some hygroscopic properties, prevents the inhibition of curing by moisture in the air, is used for reinforcing room temperature curing type epoxy resin. It can be very effective.
나아가, 본 발명은 에폭시 수지에 경화제, 폴리비닐알코올 섬유 및 기상성장탄소나노섬유를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 에폭시나노복합재료의 제조방법을 제공한다.
Furthermore, the present invention provides a method for producing an epoxy nanocomposite material, which is prepared by mixing a curing agent, a polyvinyl alcohol fiber, and a gas phase growth carbon nanofiber with an epoxy resin.
기상성장탄소나노섬유는 낮은 밀도와 단위부피당 표면적이 매우 큰 특징이 있으며, 섬유로서의 강도 또한 뛰어나다. 상기와 같은 특징이 있는 기상성장탄소나노섬유를 에폭시 수지에 첨가함으로써 에폭시 수지의 특성 향상을 기대할 수 있다.
Vapor-grown carbon nanofibers are characterized by low density and very large surface area per unit volume, and have excellent strength as fibers. The improvement of the characteristic of an epoxy resin can be anticipated by adding the vapor-grown carbon nanofiber which has the above characteristics to an epoxy resin.
상기 제조방법에 있어서, 폴리비닐알코올 섬유와 기상성장탄소나노섬유의 첨가량은 에폭시나노복합재료의 총중량에 대하여 2 중량% 이하로 첨가되는 것이 바람직하다. 만약 2 중량%를 초과하여 첨가되면 물성 증진은 더 이상 이루어지지 않는 반면 혼합에 어려움이 발생하거나 보강섬유끼리 서로 엉겨서 수지가 부족한 부분이 발생하는 문제점이 있다.
In the above production method, the polyvinyl alcohol fiber and the vapor growth carbon nanofibers are preferably added in an amount of 2 wt% or less based on the total weight of the epoxy nanocomposite material. If it is added in excess of 2% by weight, the improvement of physical properties is no longer made, but there is a problem in that the difficulty in mixing or the reinforcing fibers are entangled with each other and the resin is insufficient.
이때, 상기 에폭시나노복합재료에 대한 폴리비닐알코올섬유의 혼합되는 중량비는 0.35 내지 1.39 중량%로 혼합된다. 만약, 0.35 중량% 미만의 폴리비닐알코올 섬유가 혼합되는 경우 제대로 강도를 증진시키지 못하는 문제점이 생기게 되며, 1.39 중량%를 초과하는 폴리비닐알코올 섬유가 혼합되면 섬유의 첨가량이 과다하여 충분히 수지로 적셔주지 못하게 되어 제대로 분산되지 못한 섬유가 엉기는 문제가 생긴다.
At this time, the weight ratio of the polyvinyl alcohol fibers to the epoxy nanocomposite material is mixed at 0.35 to 1.39% by weight. If less than 0.35% by weight of polyvinyl alcohol fibers are mixed, there is a problem that the strength is not properly enhanced. If more than 1.39% by weight of polyvinyl alcohol fibers are mixed, the amount of fiber added is excessively wet with resin. This can lead to the problem of entangled fibers that are not properly dispersed.
또한, 상기 에폭시 나노복합재료에 대한 기상성장탄소나노섬유의 혼합되는 중량비는 0.15 내지 0.61 중량%로 혼합된다. 만약, 0.15 중량% 미만의 기상성장탄소나노섬유가 혼합되는 경우 제대로 강도를 증진시키지 못하는 문제점이 생기며, 0.61 중량%를 초과하는 경우 섬유의 첨가량이 과다하여 첨가된 섬유가 제대로 분산되지 못하는 문제점이 생기게 된다.
In addition, the weight ratio of the vapor-grown carbon nanofibers to the epoxy nanocomposite is mixed at 0.15 to 0.61% by weight. If less than 0.15% by weight of gaseous growth carbon nanofibers are mixed, there is a problem that the strength is not properly enhanced. If the content is more than 0.61% by weight, the amount of fiber added is excessive to cause the added fibers not to be dispersed properly. do.
한편 상기 에폭시 수지와 경화제의 혼합되는 중량비는 2 내지 3 : 1의 비율로 혼합되며, 만약 에폭시 수지와 경화제가 2 : 1 미만의 비율로 혼합되는 경우 경화제가 과다하여 급격한 경화반응으로 균일한 경화 반응이 일어나 못하여 경화물의 물성이 크게 저하되는 문제점이 생기며, 3 : 1을 초과하는 비율로 혼합되는 경우 경화제의 함량이 크게 부족하게 되어 제대로 경화반응이 이룩되지 못하여 경화물의 물성이 저하되는 문제점이 생기게 된다.
Meanwhile, the weight ratio of the epoxy resin and the curing agent is mixed at a ratio of 2 to 3: 1. If the epoxy resin and the curing agent are mixed at a ratio of less than 2: 1, the curing agent is excessive and the uniform curing reaction is caused by a rapid curing reaction. This does not occur, so that the physical properties of the cured product is greatly reduced, and when mixed at a ratio exceeding 3: 1, the content of the curing agent is greatly deficient, resulting in a problem that the physical properties of the cured product are deteriorated due to poor curing reaction. .
에폭시 수지, 폴리비닐알코올 섬유, 기상성장탄소나노섬유 및 경화제의 혼합은 기계적 혼합장치에 의해 혼합되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 플레네터리 원심 혼합기(planetary centrifugal mixer)를 통해서 고르게 혼합을 시켜준다. 이러한 고른 혼합은 특성이 제대로 강화된 복합 에폭시 접착재료 제조를 가능케 한다.
The epoxy resin, polyvinyl alcohol fiber, vapor-grown carbon nanofibers, and the curing agent are preferably mixed by a mechanical mixing device, and more preferably, evenly mixed through a planetary centrifugal mixer. . This even mixing allows for the production of composite epoxy adhesives with well enhanced properties.
또한 본 발명은 에폭시 수지, 폴리비닐알코올 섬유, 기상성장탄소나노섬유 및 경화제를 포함하는 에폭시나노복합재료를 제공한다.
The present invention also provides an epoxy nanocomposite material comprising an epoxy resin, polyvinyl alcohol fibers, vapor-grown carbon nanofibers, and a curing agent.
상기 에폭시나노복합재료는 혼합된 경화제에 의해 저속 상온 경화하는 특성을 가진다. 이에 따라 복합재료의 경화 시 가열을 해주거나 방사선을 조사하는 등의 추가적인 공정 없이 에폭시 복합재료를 경화시킬 수 있다.
The epoxy nanocomposite material has a property of curing at low temperature and room temperature by using a mixed curing agent. Accordingly, the epoxy composite material can be cured without additional processes such as heating or irradiating radiation when curing the composite material.
이때 혼합되는 기상성장탄소나노섬유는 자체적인 소수성의 표면특성을 가지고 있어 수분 흡수를 억제해 줌과 동시에 구조체에 대한 미세 보강 효과를 줌으로 해서 강도 증진이 가능케 하며, 기계적 강도 및 밀도 등의 뛰어난 특성을 지닌 재료로서 이를 통하여 에폭시 수지의 접착 특성 향상을 기대할 수 있다.
At this time, the mixed vapor-grown carbon nanofibers have their own hydrophobic surface characteristics, which can suppress moisture absorption and provide fine reinforcement to the structure, thereby enhancing strength, and excellent properties such as mechanical strength and density. It can be expected that the improved adhesive properties of the epoxy resin through this material.
한편, 상기 폴리비닐알코올 섬유가 혼합된 에폭시복합재료 및 폴리비닐 알코올 섬유 및 기상성장탄소나노섬유가 혼합된 에폭시나노복합재료는 각종 건물의 구조물 접착에 사용될 수 있는 특징이 있다. 이는 섬유의 첨가에 따른 강화효과로 인하여 에폭시 수지의 접착특성이 향상되어서이며, 또한 상온에서 경화하는 특징으로 인하여 기존의 건물의 구조물 접착에 사용되었던 재료들을 대체할 수 있는 효과가 있다.
Meanwhile, the epoxy composite material in which the polyvinyl alcohol fibers are mixed and the epoxy nanocomposite material in which the polyvinyl alcohol fibers and the vapor growth carbon nanofibers are mixed have characteristics that can be used to bond structures of various buildings. This is because the adhesive properties of the epoxy resin is improved due to the reinforcing effect of the addition of the fiber, and also due to the feature of curing at room temperature, there is an effect that can replace the materials used for bonding the structure of the existing building.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의하여 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예 및 실험예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail by Examples and Experimental Examples. However, the following Examples and Experimental Examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the following Examples and Experimental Examples.
폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol ( PVAPVA ) 섬유가 혼합된 에폭시복합재료의 제조 1(0.35 중량% ) Preparation of epoxy composite material mixed with fiber 1 (0.35 wt% PVAPVA 섬유) fiber)
폴리비닐알코올 섬유(Kuraray Co., 절단길이 8mm, 인장강도 1,300 MPa, 건조 영률(dry Young's modulus) 320 cN/dtex, 두께 15.0 dtex, 파괴신장율(dry elongation at break) 6.5%, 비중 1.3) 0.55 g, 50 g의 사이클로-알리파틱 아민 어덕트 타입의 경화제(점도 400cps) 및 100 g의 비스페놀 타입 에폭시 수지(Ahae Co., 점도 2000cps)를 혼합하고, 플레네터리 원심혼합기로 교반하여 에폭시복합재료를 제조하였다.
0.55 g polyvinyl alcohol fiber (Kuraray Co., cut length 8 mm, tensile strength 1,300 MPa, dry Young's modulus 320 cN / dtex, thickness 15.0 dtex, dry elongation at break 6.5%, specific gravity 1.3) 0.55 g 50 g of cyclo-aliphatic amine adduct type curing agent (viscosity 400 cps) and 100 g of bisphenol type epoxy resin (Ahae Co.,
폴리비닐알코올 섬유가 혼합된 에폭시복합재료의 제조 2(0.7 중량% Preparation of epoxy composite material containing polyvinyl alcohol fibers 2 (0.7 wt% PVAPVA 섬유) fiber)
혼합된 폴리비닐알코올 섬유의 양이 1.10 g인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하여 에폭시복합재료를 제조하였다.
An epoxy composite material was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the mixed polyvinyl alcohol fibers was 1.10 g.
폴리비닐알코올 섬유가 혼합된 에폭시복합재료의 제조 3(1.39 중량% Preparation of epoxy composite material containing polyvinyl alcohol fiber 3 (1.39 wt% PVAPVA 섬유) fiber)
혼합된 폴리비닐알코올 섬유의 양이 2.19 g인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하여 에폭시복합재료를 제조하였다.
An epoxy composite material was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the mixed polyvinyl alcohol fibers was 2.19 g.
폴리비닐알코올 섬유 및 Polyvinyl alcohol fibers and 기상성장탄소나노Meteorological Growth Carbon Nano 섬유( fiber( CNFCNF )가 혼합된 ) Mixed 에폭시나노복Epoxy Nanobok 합재료의 제조 1(0.15 중량% Preparation of Composite Material 1 (0.15 wt% CNFCNF + 0.35 중량% + 0.35 wt% PVAPVA 섬유) fiber)
그라파이트 나노 섬유 GNF-100(Carbon nano-materials technology Co. 직경 50 ~ 200nm, 길이 10 ~ 30μm, 종횡비 100 이상, 순도 90 중량% 이상, 겉보기비중 0.18 ~ 0.20 g/cm3) 0.23 g을 더 추가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하여 에폭시나노복합재료를 제조하였다.
Graphite nanofiber GNF-100 (Carbon nano-materials technology Co. diameter 50 ~ 200nm, length 10 ~ 30μm, aspect ratio 100 or more, purity 90% by weight, apparent weight 0.18 ~ 0.20 g / cm 3 ) added 0.23 g Except that was carried out in the same manner as in Example 1 to prepare an epoxy nano composite material.
폴리비닐알코올 섬유 및 Polyvinyl alcohol fibers and 기상성장탄소나노Meteorological Growth Carbon Nano 섬유가 혼합된 Mixed fiber 에폭시나노복합재Epoxy Nano Composites 료의 제조 2(0.15 중량% Preparation 2 (0.15 weight%) CNFCNF + 0.70 중량% + 0.70 wt% PVAPVA 섬유) fiber)
폴리비닐알코올 섬유 1.10 g을 혼합한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 수행하여 에폭시나노복합재료를 제조하였다.
An epoxy nanocomposite material was prepared in the same manner as in Example 4 except that 1.10 g of polyvinyl alcohol fiber was mixed.
폴리비닐알코올 섬유 및 Polyvinyl alcohol fibers and 기상성장탄소나노Meteorological Growth Carbon Nano 섬유가 혼합된 Mixed fiber 에폭시나노복합재Epoxy Nano Composites 료의 제조 3(0.15 중량% Preparation of the material 3 (0.15 weight% CNFCNF + 1.39 중량% + 1.39 wt% PVAPVA 섬유) fiber)
폴리비닐알코올 섬유 2.19 g을 혼합한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 수행하여 에폭시나노복합재료를 제조하였다.
An epoxy nanocomposite material was prepared in the same manner as in Example 4 except that 2.19 g of polyvinyl alcohol fiber was mixed.
폴리비닐알코올 섬유 및 Polyvinyl alcohol fibers and 기상성장탄소나노Meteorological Growth Carbon Nano 섬유가 혼합된 Mixed fiber 에폭시나노복합재Epoxy Nano Composites 료의 제조 4(0.3 중량% Preparation of materials 4 (0.3 wt% CNFCNF + 0.35 중량% + 0.35 wt% PVAPVA 섬유) fiber)
기상성장탄소나노 섬유 0.47 g을 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 에폭시나노복합재료를 제조하였다.
An epoxy nanocomposite material was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.47 g of vapor-grown carbon nanofibers were mixed.
폴리비닐알코올 섬유 및 Polyvinyl alcohol fibers and 기상성장탄소나노Meteorological Growth Carbon Nano 섬유가 혼합된 Mixed fiber 에폭시나노복합재Epoxy Nano Composites 료의 제조 5(0.3 중량% Preparation of materials 5 (0.3 wt% CNFCNF + 0.70 중량% + 0.70 wt% PVAPVA 섬유) fiber)
폴리비닐알코올 섬유 1.10 g을 혼합한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일하게 에폭시나노복합재료를 제조하였다.
An epoxy nanocomposite material was prepared in the same manner as in Example 7, except that 1.10 g of polyvinyl alcohol fiber was mixed.
폴리비닐알코올 섬유 및 Polyvinyl alcohol fibers and 기상성장탄소나노Meteorological Growth Carbon Nano 섬유가 혼합된 Mixed fiber 에폭시나노복합재Epoxy Nano Composites 료의 제조 6(0.3 중량% Preparation of materials 6 (0.3 wt% CNFCNF + 1.39 중량% + 1.39 wt% PVAPVA 섬유) fiber)
폴리비닐알코올 섬유 2.19 g을 혼합한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일하게 에폭시나노복합재료를 제조하였다.
An epoxy nanocomposite material was prepared in the same manner as in Example 7, except that 2.19 g of polyvinyl alcohol fiber was mixed.
폴리비닐알코올 섬유 및 Polyvinyl alcohol fibers and 기상성장탄소나노Meteorological Growth Carbon Nano 섬유가 혼합된 Mixed fiber 에폭시나노복합재Epoxy Nano Composites 료의 제조 7(0.45 중량% Preparation of the material 7 (0.45% by weight) CNFCNF + 0.35 중량% + 0.35 wt% PVAPVA 섬유) fiber)
기상성장탄소나노 섬유 0.68 g을 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 에폭시나노복합재료를 제조하였다.
An epoxy nanocomposite material was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.68 g of vapor-grown carbon nanofibers were mixed.
폴리비닐알코올 섬유 및 Polyvinyl alcohol fibers and 기상성장탄소나노Meteorological Growth Carbon Nano 섬유가 혼합된 Mixed fiber 에폭시나노복합재Epoxy Nano Composites 료의 제조 8(0.45 중량% Preparation of the material 8 (0.45% by weight) CNFCNF + 0.70 중량% + 0.70 wt% PVAPVA 섬유) fiber)
폴리비닐알코올 섬유 1.10 g을 혼합한 것을 제외하고는 실시예 10과 동일하게 에폭시나노복합재료를 제조하였다.
Epoxy nanocomposites were prepared in the same manner as in Example 10 except that 1.10 g of polyvinyl alcohol fibers were mixed.
폴리비닐알코올 섬유 및 Polyvinyl alcohol fibers and 기상성장탄소나노Meteorological Growth Carbon Nano 섬유가 혼합된 Mixed fiber 에폭시나노복합재Epoxy Nano Composites 료의 제조 9(0.45 중량% Preparation of the material 9 (0.45% by weight) CNFCNF + 1.39 중량% + 1.39 wt% PVAPVA 섬유) fiber)
폴리비닐알코올 섬유 2.19 g을 혼합한 것을 제외하고는 실시예 10과 동일하게 에폭시나노복합재료를 제조하였다.
An epoxy nanocomposite material was prepared in the same manner as in Example 10 except that 2.19 g of polyvinyl alcohol fiber was mixed.
폴리비닐알코올 섬유 및 Polyvinyl alcohol fibers and 기상성장탄소나노Meteorological Growth Carbon Nano 섬유가 혼합된 Mixed fiber 에폭시나노복합재Epoxy Nano Composites 료의 제조 10(0.61 중량% Preparation of raw materials 10 (0.61 wt% CNFCNF + 0.35 중량% + 0.35 wt% PVAPVA 섬유) fiber)
기상성장탄소나노 섬유 0.93 g을 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 에폭시나노복합재료를 제조하였다.
Epoxy nanocomposites were prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.93 g of vapor-grown carbon nanofibers were mixed.
폴리비닐알코올 섬유 및 Polyvinyl alcohol fibers and 기상성장탄소나노Meteorological Growth Carbon Nano 섬유가 혼합된 Mixed fiber 에폭시나노복합재Epoxy Nano Composites 료의 제조 11(0.61 중량% Preparation of the material 11 (0.61% by weight) CNFCNF + 0.70 중량% + 0.70 wt% PVAPVA 섬유) fiber)
폴리비닐알코올 섬유 1.10 g을 혼합한 것을 제외하고는 실시예 13과 동일하게 에폭시나노복합재료를 제조하였다.
An epoxy nanocomposite material was prepared in the same manner as in Example 13 except that 1.10 g of polyvinyl alcohol fiber was mixed.
<비교예 1>≪ Comparative Example 1 &
경화제만을 혼합한 에폭시 수지의 제조Preparation of epoxy resin mixed only with a curing agent
50 g의 사이클로-알리파틱 아민 어덕트 타입의 경화제(점도 400cps) 및 100 g의 비스페놀 타입 에폭시 수지(Ahae Co., 점도 2000cps)를 혼합하고, 플레네터리 원심혼합기로 교반하여 접착특성이 있는 에폭시 수지를 제조하였다.
50 g of cyclo-aliphatic amine adduct type curing agent (viscosity 400 cps) and 100 g of bisphenol type epoxy resin (Ahae Co.,
<비교예 2>Comparative Example 2
기상성장탄소나노섬유가Vapor growth carbon nanofibers 혼합된 에폭시복합재료의 제조 1(0.15 중량% Preparation of Mixed Epoxy Composite Material 1 (0.15 wt% CNFCNF ))
기상성장탄소나노섬유 0.23 g을 더 혼합한 것을 제외하고 비교예 1과 동일하게 수행하여 에폭시복합재료를 제조하였다.
An epoxy composite material was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that 0.23 g of gaseous growth carbon nanofibers were further mixed.
<비교예 3>≪ Comparative Example 3 &
기상성장탄소나노섬유가Vapor growth carbon nanofibers 혼합된 에폭시복합재료의 제조 2(0.3 중량% Preparation of Mixed Epoxy Composite Material 2 (0.3 wt% CNFCNF ))
기상성장탄소나노섬유 0.48 g을 더 혼합한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 수행하여 에폭시복합재료를 제조하였다.
An epoxy composite material was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that 0.48 g of gaseous growth carbon nanofibers were further mixed.
<비교예 4>≪ Comparative Example 4 &
기상성장탄소나노섬유가Vapor growth carbon nanofibers 혼합된 에폭시복합재료의 제조 3(0.45 중량% Preparation of Mixed Epoxy Composites 3 (0.45 wt.%) CNFCNF ))
기상성장탄소나노섬유 0.68 g을 더 혼합한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 수행하여 에폭시복합재료를 제조하였다.
An epoxy composite material was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that 0.68 g of gaseous growth carbon nanofibers were further mixed.
<비교예 5>≪ Comparative Example 5 &
기상성장탄소나노섬유가Vapor growth carbon nanofibers 혼합된 에폭시복합재료의 제조 4(0.61 중량% Preparation of Mixed Epoxy Composites 4 (0.61 wt.%) CNFCNF ))
기상성장탄소나노섬유 0.93 g을 더 혼합한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 수행하여 에폭시복합재료를 제조하였다.
An epoxy composite material was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that 0.93 g of gaseous growth carbon nanofibers were further mixed.
<실험예 1><Experimental Example 1>
에폭시 복합재료의 Of epoxy composite material
인장강도The
2mm 두께의 Sus 316 강판을 70mm × 20mm 크기로 2개 자르고, 가로세로 20mm의 접착면에 본 발명의 실시예 1 내지 3 및 비교예 1을 통하여 제조된 에폭시복합재료를 칠해주어 접착하였다. 접착된 강판을 대한민국의 중심인 대전의 봄 날씨에 해당하는 22 ℃, 52 % 상대습도의 조건에 2달 이상 서서히 경화를 일으키고 에폭시복합재료가 경화된 후 만능재료시험기(Instron 5882, 크로스 헤드 속도 10 mm/min)로 인장강도를 측정하였고, 그 결과는 도 2에 나타내었다.
2 mm thick Sus 316 steel sheet was cut into two pieces of 70 mm × 20 mm, and the epoxy composite material prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 of the present invention was bonded to an adhesive surface having a width of 20 mm. The bonded steel sheet was slowly cured for more than 2 months under conditions of 22 ℃ and 52% relative humidity corresponding to spring weather in Daejeon, the center of Korea, and after the epoxy composite had cured, the universal testing machine (Instron 5882, cross head speed 10 mm / min), the tensile strength was measured, and the results are shown in FIG. 2.
도 2에 나타낸 바와 같이 0.35 중량%의 폴리비닐알코올 섬유가 혼합된 에폭시복합재료의 인장강도가 가장 강한 것을 알 수 있었다. 이는 폴리비닐알코올 섬유가 혼합되지 않았을 때와 비교하여 3배 정도 향상된 것으로서, 0.35 중량%를 초과하여 혼합된 다른 2 개의 실시예를 통해 제조된 에폭시복합재료가 더 낮은 인장강도 값을 가지므로 0.35 중량%의 폴리비닐알코올 섬유가 혼합되는 것이 가장 바람직한 것을 확인할 수 있었다.
As shown in FIG. 2, it was found that the tensile strength of the epoxy composite material mixed with 0.35% by weight of polyvinyl alcohol fibers was the strongest. This is about three times better than when polyvinyl alcohol fibers were not mixed, and 0.35 weight because the epoxy composites produced through the other two examples mixed in excess of 0.35% by weight have lower tensile strength values. It was confirmed that it is most preferable that the% polyvinyl alcohol fibers are mixed.
<실험예 2><Experimental Example 2>
에폭시 복합재료의 Of epoxy composite material
인장강도The
대전의 여름날씨에 해당하는 32 ℃, 상대습도 85 %의 조건에서 수행한 것을 제외하고는 상기 실험예 1과 동일하게 수행하였고, 그 결과는 도 3에 나타내었다.
Except that it was carried out under the conditions of 32 ℃, a relative humidity of 85% of the summer weather of Daejeon was carried out in the same manner as in
도 3에 나타낸 바와 같이 여름에 해당하는 온도 및 습도에서도 0.35 중량%의 폴리비닐알코올 섬유가 혼합되는 것이 가장 높은 인장강도 값을 나타내었다. 또한 봄 날씨에 해당하는 실험예 1과는 다른 그래프 양상을 나타내었다. 이는 여름의 다습한 기후가 시료에 연성을 주는 것과 같이 표면을 플라스틱화 하였기 때문으로서 이를 통하여 온도 및 습도와 같은 환경적 변화에 따라 에폭시 복합재료의 접착특성값이 달라지는 것을 확인하였고, 표 1에 상기 실험예 1 및 2의 결과를 정리하여 나타내었다.
As shown in FIG. 3, 0.35% by weight of polyvinyl alcohol fibers were mixed even at the temperature and humidity corresponding to summer, indicating the highest tensile strength value. In addition, it showed a graph pattern different from Experimental Example 1 corresponding to the spring weather. This is because the surface of the plastic material, such as the ductility of the sample in the summer humid climate, it was confirmed that the adhesive properties of the epoxy composite material changes according to environmental changes such as temperature and humidity. The results of Experimental Examples 1 and 2 are collectively shown.
계절
season
(0 중량%)Comparative Example 1
(0 wt%)
(0.35 중량%)Example 1
(0.35% by weight)
(0.70 중량%)Example 2
(0.70 wt%)
(1.39 중량%)Example 3
(1.39 wt%)
(±0.02)3.66 MPa
(± 0.02)
(±0.70)11.03 MPa
(± 0.70)
(±0.84)9.36 MPa
(± 0.84)
(±0.26)0.68 MPa
(± 0.26)
(±0.45)4.56 MPa
(± 0.45)
(±0.55)8.50 MPa
(± 0.55)
(±0.6)3.945 MPa
(± 0.6)
(±0.79)4.83 MPa
(± 0.79)
<실험예 3><Experimental Example 3>
에폭시 복합재료의 Of epoxy composite material
인장강도The
본 발명의 실시예 4 내지 6 및 비교예 2를 통하여 제조된 에폭시복합재료를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일하게 수행하였고, 그 결과는 도 4에 나타내었다.
Except for using the epoxy composite prepared in Examples 4 to 6 and Comparative Example 2 of the present invention was carried out in the same manner as in
도 4에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예 4에 따라 제조된 0.15 중량%의 기상성장탄소나노섬유 및 0.35 중량%의 폴리비닐알코올 섬유가 혼합된 에폭시복합재료의 인장강도가 가장 높은 것으로 나타났다. 이를 통하여 봄의 온도 및 습도에 해당하는 조건에서 0.15 중량%의 기상성장탄소나노섬유 및 0.35 중량%의 폴리비닐알코올 섬유가 혼합된 에폭시복합재료의 접착특성이 가장 강한 것을 알 수 있었다.
As shown in FIG. 4, the tensile strength of the epoxy composite material mixed with 0.15 wt% of vapor-grown carbon nanofibers and 0.35 wt% of polyvinyl alcohol fiber prepared according to Example 4 of the present invention was the highest. Through this, it was found that the adhesive property of the epoxy composite material mixed with 0.15% by weight of vapor-grown carbon nanofibers and 0.35% by weight of polyvinyl alcohol fiber under the conditions of spring temperature and humidity was the strongest.
<실험예 4><Experimental Example 4>
에폭시 복합재료의 Of epoxy composite material
인장강도The
본 발명의 실시예 4, 5 및 비교예 2를 통하여 제조된 에폭시복합재료를 사용한 것을 제외하고는 실험예 2와 동일하게 수행하였고, 그 결과는 도 5에 나타내었다.
Except for using the epoxy composites prepared in Examples 4, 5 and Comparative Example 2 of the present invention was carried out in the same manner as in
도 5에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예 4에 따라 제조된 0.15 중량%의 기상성장탄소나노섬유 및 0.35 중량%의 폴리비닐알코올 섬유가 혼합된 에폭시복합재료의 인장강도가 가장 높은 것으로 나타났다. 이를 통하여 여름의 온도 및 습도에 해당하는 조건에서 0.15 중량%의 기상성장탄소나노섬유 및 0.35 중량%의 폴리비닐알코올 섬유가 혼합된 에폭시복합재료의 접착특성이 가장 강한 것을 알 수 있었다.
As shown in FIG. 5, the tensile strength of the epoxy composite material mixed with 0.15% by weight of vapor-grown carbon nanofibers and 0.35% by weight of polyvinyl alcohol fiber prepared according to Example 4 of the present invention was the highest. Through this, it was found that the adhesive property of the epoxy composite material mixed with 0.15% by weight of vapor-grown carbon nanofibers and 0.35% by weight of polyvinyl alcohol fibers under conditions corresponding to summer temperature and humidity was the strongest.
<실험예 5><Experimental Example 5>
에폭시 복합재료의 Of epoxy composite material 인장강도The tensile strength 측정 5 Measure 5
본 발명의 실시예 7, 8 및 비교예 3을 통하여 제조된 에폭시복합재료를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일하게 수행하였고, 그 결과는 도 6에 나타내었다.
Except for using the epoxy composites prepared in Examples 7, 8 and Comparative Example 3 of the present invention was carried out in the same manner as in
도 6에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예 7에 따라 제조된 0.3 중량%의 기상성장탄소나노섬유 및 0.35 중량%의 폴리비닐알코올 섬유가 혼합된 에폭시복합재료의 인장강도가 가장 높은 것으로 나타났으며, 0.70 중량%의 폴리비닐알코올 섬유가 혼합될 경우에는 인장강도 값이 하락하는 것을 또한 확인할 수 있었다.
As shown in FIG. 6, the tensile strength of the epoxy composite material mixed with 0.3% by weight of vapor-grown carbon nanofibers and 0.35% by weight of polyvinyl alcohol fibers prepared according to Example 7 of the present invention was highest. , 0.70 wt% of polyvinyl alcohol fibers were also found to decrease the tensile strength value.
<실험예 6><Experimental Example 6>
에폭시 복합재료의 Of epoxy composite material 인장강도The tensile strength 측정 6 Measure 6
본 발명의 실시예 7 내지 9 및 비교예 3을 통하여 제조된 에폭시복합재료를 사용한 것을 제외하고는 실험예 2와 동일하게 수행하였고, 그 결과는 도 7에 나타내었다.
Except for using the epoxy composites prepared in Examples 7 to 9 and Comparative Example 3 of the present invention was carried out in the same manner as in
도 7에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예 7에 따라 제조된 0.3 중량%의 기상성장탄소나노섬유 및 0.35 중량%의 폴리비닐알코올 섬유가 혼합된 에폭시복합재료의 인장강도가 가장 높은 것으로 나타났으며, 0.70 중량%의 폴리비닐알코올 섬유가 혼합될 경우에는 인장강도 값이 급격히 하락하는 것을 또한 확인할 수 있었다.
As shown in FIG. 7, the tensile strength of the epoxy composite material mixed with 0.3 wt% vapor-grown carbon nanofibers and 0.35 wt% polyvinyl alcohol fiber according to Example 7 of the present invention was found to be the highest. In addition, when 0.75% by weight of polyvinyl alcohol fibers were mixed, it was also confirmed that the tensile strength value dropped sharply.
<실험예 7>Experimental Example 7
에폭시 복합재료의 Of epoxy composite material 인장강도The tensile strength 측정 7 Measure 7
본 발명의 실시예 10 내지 12 및 비교예 4을 통하여 제조된 에폭시복합재료를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일하게 수행하였고, 그 결과는 도 8에 나타내었다.
Except for using the epoxy composite material prepared in Examples 10 to 12 and Comparative Example 4 of the present invention was carried out in the same manner as in
도 8에 나타낸 바와 같이 본 발명의 비교예 4에 따라 제조된 0.45 중량%의 기상성장탄소나노섬유가 혼합된 에폭시복합재료의 인장강도가 가장 높은 것으로 나타났다. 또한 비교예 1 내지 3과 비교하였을 때 비교예 4에 의해 제조된 에폭시복합재료의 인장강도 값이 더 낮은 것으로 나타났다. 이를 통하여 0.3 중량%를 초과하여 기상성장탄소나노섬유를 혼합하는 경우 인장강도 값이 더 낮아지는 것을 알 수 있었다.
As shown in FIG. 8, the tensile strength of the epoxy composite material mixed with 0.45% by weight of vapor-grown carbon nanofibers prepared according to Comparative Example 4 of the present invention was the highest. In addition, when compared with Comparative Examples 1 to 3 it was shown that the tensile strength value of the epoxy composite material prepared by Comparative Example 4 is lower. Through this, it was found that the tensile strength value was lowered when the vapor-grown carbon nanofibers were mixed in excess of 0.3 wt%.
<실험예 8><Experimental Example 8>
에폭시 복합재료의 Of epoxy composite material 인장강도The tensile strength 측정 8 Measure 8
본 발명의 실시예 10 내지 12 및 비교예 4을 통하여 제조된 에폭시복합재료를 사용한 것을 제외하고는 실험예 2와 동일하게 수행하였고, 그 결과는 도 9에 나타내었다.
Except for using the epoxy composite prepared in Examples 10 to 12 and Comparative Example 4 of the present invention was carried out in the same manner as in
도 9에 나타낸 바와 같이 본 발명의 비교예 4에 따라 제조된 0.45 중량%의 기상성장탄소나노섬유가 혼합된 에폭시복합재료의 인장강도가 가장 높은 것으로 나타났다. 여름의 온도 및 습도에서는 상기 실험예 7의 결과와는 다른 모습의 그래프 형상을 가지는 것을 알 수 있었고, 추가로 폴리비닐알코올 섬유가 혼합된 경우가 인장강도 값이 매우 낮아지는 것을 알 수 있었다.
As shown in FIG. 9, the tensile strength of the epoxy composite material mixed with 0.45% by weight of vapor-grown carbon nanofibers prepared according to Comparative Example 4 of the present invention was the highest. It was found that the temperature and humidity of the summer had a graph shape different from the results of Experimental Example 7, and the tensile strength value was very low when the polyvinyl alcohol fibers were further mixed.
<실험예 9>Experimental Example 9
에폭시 복합재료의 Of epoxy composite material 인장강도The tensile strength 측정 9 Measure 9
본 발명의 실시예 13, 14 및 비교예 5를 통하여 제조된 에폭시복합재료를 사용한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일하게 수행하였고, 그 결과는 도 10에 나타내었다.
Except for using the epoxy composites prepared in Examples 13, 14 and Comparative Example 5 of the present invention was carried out in the same manner as in
도 10에 나타낸 바와 같이 본 발명의 비교예 5에 따라 제조된 0.61 중량%의 기상성장탄소나노섬유가 혼합된 에폭시복합재료의 인장강도가 가장 높은 것으로 나타났다. 또한 폴리비닐알코올 섬유가 혼합된 경우가 인장강도 값이 매우 낮아지는 것을 알 수 있었다.
As shown in FIG. 10, the tensile strength of the epoxy composite material mixed with 0.61 wt% vapor-grown carbon nanofibers prepared according to Comparative Example 5 of the present invention was the highest. In addition, it can be seen that the tensile strength value is very low when the polyvinyl alcohol fibers are mixed.
<실험예 10>Experimental Example 10
에폭시 복합재료의 Of epoxy composite material 인장강도The tensile strength 측정 10 Measure 10
본 발명의 실시예 13, 14 및 비교예 5를 통하여 제조된 에폭시복합재료를 사용한 것을 제외하고는 실험예 2와 동일하게 수행하였고, 그 결과는 도 11에 나타내었다.
Except for using the epoxy composites prepared in Examples 13, 14 and Comparative Example 5 of the present invention was carried out in the same manner as in
도 11에 나타낸 바와 같이 본 발명의 비교예 5에 따라 제조된 0.61 중량%의 기상성장탄소나노섬유가 혼합된 에폭시복합재료의 인장강도가 가장 높은 것으로 나타났다. 또한 폴리비닐알코올 섬유가 혼합된 경우가 인장강도 값이 상대적으로 낮아지는 것을 알 수 있었다.
As shown in FIG. 11, the tensile strength of the epoxy composite material mixed with 0.61% by weight of vapor-grown carbon nanofibers prepared according to Comparative Example 5 of the present invention was highest. In addition, it can be seen that when the polyvinyl alcohol fibers are mixed, the tensile strength value is relatively low.
Claims (17)
상기 에폭시 수지와 경화제의 혼합되는 중량비는 2 내지 3 : 1인 것을 특징으로 하는 에폭시복합재료의 제조방법.
A polyvinyl alcohol fiber and a curing agent are mixed with an epoxy resin, but the mixing ratio of the polyvinyl alcohol fibers is 0.35 to 1.39% by weight,
Method for producing an epoxy composite material, characterized in that the weight ratio of the epoxy resin and the curing agent is mixed 2 to 3: 1.
The method of manufacturing an epoxy composite material according to claim 1, wherein the epoxy resin, the polyvinyl alcohol fibers, and the curing agent are mixed by a mechanical mixing device.
The method of claim 4, wherein the mechanical mixing device is a planetary centrifugal mixer.
상기 에폭시 수지와 경화제는 2 내지 3 : 1의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시복합재료.
Epoxy resin, polyvinyl alcohol fiber and a curing agent, including the polyvinyl alcohol fiber comprises 0.35 to 1.39% by weight,
Epoxy composite material comprising the epoxy resin and the curing agent in a weight ratio of 2 to 3: 1.
상기 폴리비닐알코올섬유의 혼합되는 중량비는 0.35 내지 1.39 중량%이고,
상기 기상성장탄소나노섬유의 혼합되는 중량비는 0.15 내지 0.61 중량%이며,
상기 에폭시 수지와 경화제의 혼합되는 중량비는 2 내지 3 : 1인 것을 특징으로 하는 에폭시나노복합재료의 제조방법.
The curing agent, polyvinyl alcohol fibers and vapor-grown carbon nanofibers are mixed with the epoxy resin,
The weight ratio of the polyvinyl alcohol fibers to be mixed is 0.35 to 1.39 wt%,
The weight ratio of the vapor-grown carbon nanofibers is 0.15 to 0.61% by weight,
The weight ratio of the epoxy resin and the curing agent is mixed is 2 to 3: 1 manufacturing method of the epoxy nanocomposite.
The method of claim 8, wherein the epoxy resin, the polyvinyl alcohol fiber, the vapor-grown carbon nanofibers, and the curing agent are mixed by a mechanical mixing device.
The method of claim 13, wherein the mechanical mixing device is a planetary centrifugal mixer.
상기 폴리비닐알코올섬유는 0.35 내지 1.39 중량% 포함하고,
상기 기상성장탄소나노섬유는 0.15 내지 0.61 중량% 포함하며,
상기 에폭시 수지와 경화제는 2 내지 3 : 1의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 에폭시나노복합재료.
Including epoxy resins, polyvinyl alcohol fibers, vapor grown carbon nanofibers, and curing agents,
The polyvinyl alcohol fiber contains 0.35 to 1.39% by weight,
The vapor-grown carbon nanofibers include 0.15 to 0.61 wt%,
Epoxy nanocomposite material, characterized in that the epoxy resin and the curing agent are contained in a weight ratio of 2 to 3: 1.
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| KR100665130B1 (en) | 2005-09-16 | 2007-01-04 | 한국화학연구원 | Method for manufacturing epoxy nanocomposite material containing vapor-grown carbon nanofibers and its products thereby |
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