KR101664554B1 - Carbon Fiber-reinforced Polyamide Resin Composition having excellent Impact Resistance - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리아마이드 수지와 탄소섬유 이외에도 상용화제로서 피롤리딘-2,5-디온이 그라프트된 변성 폴리프로필렌옥사이드를 필수성분으로 포함하고 있음으로써 인장강도, 굴곡강도, 굴곡탄성율, 충격강도 등이 우수하게 개선된 탄소섬유 강화 폴리아마이드 수지 조성물에 관한 것이다.
The present invention includes a polyamide resin and carbon fiber as well as a modified polypropylene oxide in which pyrrolidine-2,5-dione is grafted as a compatibilizing agent as an essential component, so that tensile strength, flexural strength, flexural modulus, And a carbon fiber reinforced polyamide resin composition.
Description
본 발명은 폴리아마이드 수지와 탄소섬유 이외에도 상용화제로서 피롤리딘-2,5-디온이 그라프트된 변성 폴리프로필렌옥사이드를 필수성분으로 포함하고 있음으로써 인장강도, 굴곡강도, 굴곡탄성율, 충격강도 등이 우수하게 개선된 탄소섬유 강화 폴리아마이드 수지 조성물에 관한 것이다.
The present invention includes a polyamide resin and carbon fiber as well as a modified polypropylene oxide in which pyrrolidine-2,5-dione is grafted as a compatibilizing agent as an essential component, so that tensile strength, flexural strength, flexural modulus, And a carbon fiber reinforced polyamide resin composition.
탄소섬유 복합재는 강철 및 경금속 대비 월등한 비강도(specific strength)를 가지므로, 극도로 강한 경량소재가 요구되는 군사 및 우주항공용으로 제한적으로 적용되었다. 최근에는 경주용 자동차, 고가 차종의 샤시 및 바디 부품에 적용되어 차량의 경량화에 따른 연료 소비 감소, 부식 저항성, 충돌 안정성, 민첩성 및 디자인 자유도 확보를 동시에 만족시킬 수 있는 것으로 확인되었다. 하지만 탄소섬유 복합재의 낮은 생산성과 높은 가격으로 인하여 본격적인 자동차 산업 양산 적용은 아직 실현되지 않고 있는 실정이다.Since carbon fiber composites have superior specific strength compared to steel and light metal, they are limited to military and aerospace applications requiring extremely lightweight materials. In recent years, it has been confirmed that it can be applied to chassis and body parts of racing cars and high-priced models to satisfy fuel consumption reduction, corrosion resistance, collision stability, agility and freedom of design due to light weight of vehicles. However, due to the low productivity and high price of carbon fiber composite materials, mass production of the automobile industry has not yet been realized.
최근 자동차 산업의 발전과 함께 전기/전자 부품의 플라스틱 대체 연구 진행은 경량화, 낮은 제조 원가, 설계자유도 향상, 제조 공정의 간단화 측면에서 활발히 진행되고 있다. 플라스틱 중에서도 폴리아마이드 수지는 이러한 연구개발에 중요한 대체화 소재로 각광을 받고 있으며, 자동차의 경우는 알루미늄이나 스틸(steel)을 대체화는 소재로 우수한 장점을 갖고 있다. 특히, 자동차용 부품 소재로서 폴리아마이드 수지를 적용하고자 하는 시도가 많았으며, 높은 기계적 강도, 성형성, 장기물성 등이 우수하여 다양한 차종에 폴리아마이드 수지로 적용되는 연구가 활발히 진행 중이다. [한국등록특허 10-1154303호, 한국공개특허 10-2011-0108976호]Along with the recent development of the automobile industry, progress of plastic substitution research of electric / electronic parts is progressing in terms of light weight, low manufacturing cost, improvement of design freedom, and simplification of manufacturing process. Among plastics, polyamide resin is widely considered as an alternative material for such research and development. In automobile, it has superior merit to substitute aluminum or steel. Particularly, there have been many attempts to apply polyamide resin as a component material for automobiles, and studies for applying polyamide resin to various vehicle types have been actively conducted because of high mechanical strength, moldability and long-term physical properties. [Korean Patent No. 10-1154303, Korean Patent Publication No. 10-2011-0108976]
기존의 탄소섬유 강화 폴리아마이드 수지 조성물의 경우 내충격성이 열악하여 외부 충격에 견뎌야 하는 성형물로 사용하기에는 문제가 많았다. 이로써 탄소섬유 강화 폴리아마이드 수지 조성물은 충격 흡수 능력이 떨어지기 때문에 자동차 내외장용 부품 소재로 적용하기에 한계가 있었다.
The conventional carbon fiber-reinforced polyamide resin composition has poor impact resistance and is problematic in that it is used as a molded article to withstand external impacts. As a result, the carbon fiber-reinforced polyamide resin composition has a low impact absorbing capability, and thus has limitations in application to automotive interior and exterior parts.
본 발명은 인장강도, 굴곡강도, 굴곡탄성율, 충격강도 등의 제반물성이 우수한 탄소섬유 강화 폴리아마이드 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a carbon fiber-reinforced polyamide resin composition excellent in physical properties such as tensile strength, flexural strength, flexural modulus, impact strength and the like.
또한, 본 발명은 탄소섬유 강화 폴리아마이드 수지 조성물을 포함하여 제조된 성형품을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
Another object of the present invention is to provide a molded article comprising a carbon fiber-reinforced polyamide resin composition.
상기한 과제 해결을 위하여, 본 발명은 1)폴리아마이드 수지 70 내지 85 중량%; 2)탄소섬유 10 내지 25 중량%; 및 3)피롤리딘-2,5-디온이 그라프트된 변성 폴리프로필렌옥사이드 1 내지 10 중량%; 를 포함하는 탄소섬유 강화 폴리아마이드 수지 조성물을 제공한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a polyamide resin composition comprising: 1) 70 to 85% by weight of a polyamide resin; 2) 10-25% by weight of carbon fiber; And 3) 1 to 10% by weight of a modified polypropylene oxide having pyrrolidine-2,5-dione grafted therein; And a carbon fiber-reinforced polyamide resin composition.
또한, 본 발명은 상기한 탄소섬유 강화 폴리아마이드 수지 조성물을 포함하는 폴리아마이드 성형품을 제공한다.
The present invention also provides a polyamide molded article comprising the carbon fiber-reinforced polyamide resin composition.
도 1은 일반적인 탄소섬유 강화 폴리아마이드 복합재 제조시에, 폴리아마이드 수지에 보강섬유를 함침시키는 함침공정을 보여주는 공정 개략도이다.
도 2는 상기 도 1의 함침공정에서 사용되는 통상의 함침다이(Die) 내부구조를 보여주는 개념도이다.
도 3의 (a)는 실시예 2에 의해 변성 폴리프로필렌옥사이드가 포함된 시편의 전자주사현미경(SEM) 사진이고, (b)는 비교예 1에 의해 변성 폴리프로필렌옥사이드를 포함하지 않는 시편의 전자주사현미경(SEM) 사진이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a process of impregnating a reinforcing fiber into a polyamide resin during impregnation of a general carbon fiber reinforced polyamide composite material.
FIG. 2 is a conceptual view showing an internal structure of a conventional impregnation die used in the impregnation process of FIG.
Fig. 3 (a) is a scanning electron micrograph (SEM) photograph of a specimen containing modified polypropylene oxide according to Example 2, and Fig. 3 (b) It is a scanning electron microscope (SEM) photograph.
본 발명은 폴리아마이드 수지, 강화섬유로서 탄소섬유 그리고 상용화제로서 피롤리딘-2,5-디온이 그라프트된 변성 폴리프로필렌옥사이드가 일정 함량비 범위로 포함되어 있음으로써, 탄소섬유 강화 폴리아마이드 수지에서 나타나는 내충격성 등의 물성을 개선시키는 효과를 얻고 있는 탄소섬유 강화 폴리아마이드 수지 조성물을 그 특징으로 한다.In the present invention, the polyamide resin, the carbon fiber as the reinforcing fiber, and the modified polypropylene oxide in which pyrrolidine-2,5-dione is grafted as a compatibilizing agent are contained in a certain ratio range, And a carbon fiber-reinforced polyamide resin composition having an effect of improving physical properties such as impact resistance, which is exhibited by the present invention.
본 발명에서 사용되는 폴리아마이드 수지는 특별히 제한되는 것은 아니지만 나일론 6, 나일론 66 또는 이의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 폴리아마이드 수지의 중량평균분자량은 200 내지 20,000, 바람직하게는 5,000 내지 10,000인 것을 사용하며, 이로써 수지 조성물의 우수한 기계적 강성, 치수안정성, 표면 특성 및 내열 특성을 향상시킬 수 있다. The polyamide resin used in the present invention is not particularly limited, but nylon 6, nylon 66, or a mixture thereof can be used. The polyamide resin may have a weight average molecular weight of 200 to 20,000, preferably 5,000 to 10,000, to improve the mechanical stiffness, dimensional stability, surface properties and heat resistance of the resin composition.
본 발명의 수지 조성물에 의하면, 상기 폴리아마이드 수지는 70 내지 85 중량%, 더욱 바람직하게는 75 내지 80 중량%로 사용하는 바, 그 사용량이 너무 과다하면 각종 물성이 저하되는 문제가 있고 너무 적으면 성형성이 저하되는 문제가 있다. According to the resin composition of the present invention, the polyamide resin is used in an amount of 70 to 85% by weight, more preferably 75 to 80% by weight. When the amount of the polyamide resin is too large, various properties are deteriorated. There is a problem that moldability is deteriorated.
또한, 본 발명에서 사용되는 탄소섬유는 물성 강화를 위한 보강 섬유로서 사용된다. 본 발명에서 사용되는 탄소섬유는 특별히 제한되는 것은 아니지만 결정크기가 1 내지 6 nm이고, 평균 단일섬유 직경이 1 내지 200 ㎛인 것을 사용하는 것이 좋다.Further, the carbon fiber used in the present invention is used as a reinforcing fiber for reinforcing physical properties. The carbon fiber used in the present invention is not particularly limited, but preferably has a crystal size of 1 to 6 nm and an average single fiber diameter of 1 to 200 탆.
본 발명의 수지 조성물에 의하면, 상기 탄소섬유는 10 내지 25 중량%, 바람직하게는 18 내지 22 중량% 범위로 사용하는 바, 그 사용량이 너무 적으면 기계적 물성과 내열성이 저하되고 너무 과량 사용하면 흐름성 저하로 인한 성형성의 문제가 있고 섬유량의 증가로 인한 분산성의 문제가 발생할 수 있다.According to the resin composition of the present invention, the carbon fiber is used in a range of 10 to 25% by weight, preferably 18 to 22% by weight. When the amount is too small, mechanical properties and heat resistance are deteriorated. There is a problem of moldability due to deterioration of the property and a problem of dispersibility due to an increase in the amount of fibers may occur.
또한, 본 발명에서는 폴리아마이드 수지와 탄소섬유를 사용함에 따른 물성 강화와 더불어서 폴리아마이드 수지와 탄소섬유 간의 상용성 개선 효과 등을 위해 특정의 상용화제를 사용한데 그 특징이 있다. 본 발명에서는 상용화제로서 피롤리딘-2,5-디온이 그라프트된 변성 폴리프로필렌옥사이드를 사용하며, 화학구조식으로 나타내면 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.In addition, in the present invention, a specific compatibilizer is used for reinforcing the physical properties of the polyamide resin and the carbon fiber as well as for improving the compatibility between the polyamide resin and the carbon fiber. In the present invention, as a compatibilizing agent, a modified polypropylene oxide in which pyrrolidine-2,5-dione is grafted is used.
[화학식 1][Chemical Formula 1]
(상기 화학식 1에서, x는 프로필렌 옥사이드 반복단위의 개수로서 15 내지 60의 정수이다)(Wherein x is an integer of 15 to 60 in terms of the number of propylene oxide repeating units)
구체적으로, 본 발명에서는 상용화제로서 피롤리딘-2,5-디온의 그라프트 비율(graft ratio)이 0.5 내지 15 중량%인 변성 폴리프로필렌옥사이드를 사용한다. 이때 사용되는 변성 폴리프로필렌옥사이드에서 피롤리딘-2,5-디온의 그라프트 비율이 너무 적으면 물성 개선 효과가 없고 복합재 함침성이 떨어질 수 있고, 너무 과다하면 각종 물성 저하의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 변성 폴리프로필렌옥사이드의 중량평균분자량은 1,000 내지 3,000 범위의 것을 사용하는 것이 좋다.Specifically, in the present invention, a modified polypropylene oxide having a graft ratio of 0.5 to 15% by weight of pyrrolidine-2,5-dione is used as a compatibilizing agent. If the proportion of pyrrolidine-2,5-dione grafted in the modified polypropylene oxide used is too small, there is no effect of improving the physical properties and the impregnation of the composite material may be deteriorated. If the graft ratio is too high, . The weight average molecular weight of the modified polypropylene oxide is preferably in the range of 1,000 to 3,000.
본 발명의 수지 조성물에 의하면, 상기 변성 폴리프로필렌옥사이드는 1 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 2 내지 7 중량%로 사용하는바, 그 사용량이 너무 적면 물성 개선의 효과를 얻을 수 없고, 너무 과량 사용하면 물성 저하의 문제가 발생할 수 있다. According to the resin composition of the present invention, the modified polypropylene oxide is used in an amount of 1 to 10% by weight, more preferably 2 to 7% by weight. If the amount is too small, the effect of improving the physical properties can not be obtained. If used, the problem of property deterioration may occur.
또한, 본 발명의 수지 조성물은 그 밖에도 통상적으로 사용되고 있는 산화방지제, 열안정제, 가공조제 및 자외선 안정제 등과 같은 첨가제 중에서 하나 이상을 소량으로 적절하게 첨가할 수도 있다.
In addition, the resin composition of the present invention may be suitably added in small amounts in addition to any one or more of commonly used additives such as antioxidants, heat stabilizers, processing aids and ultraviolet stabilizers.
본 발명에 따른 탄소섬유 강화 폴리아마이드 수지 복합재의 제조과정은 다음과 같다.The process for producing the carbon fiber-reinforced polyamide resin composite according to the present invention is as follows.
본 발명의 탄소섬유 강화 폴리아마이드 수지 복합재를 제조하는 과정의 일 부분으로서, 폴리아마이드 수지에 강화섬유를 함침시키는 함침공정을 도 1에 도시하였다. 도 1에 도시한 바와 같이 수지성분이 이축압출기를 통해 공급된 후 함침다이(Die)에서 탄소섬유와 같은 강화섬유가 공급되어 수지에 함침이 이루어지고 함침된 후에는 인취공정을 거쳐 복합재가 제조될 수 있다. 이러한 제조과정에서는 도 2의 함침다이 내부구조에서 알 수 있는 바와 같이, 수천 내지 수만 가닥의 탄소섬유가 함침용 핀을 지나면서 펼쳐져서 섬유 사이에 수지를 침투시킴으로써 분산성 및 기계적 물성이 우수한 복합재를 제조할 수 있는 것이다. As a part of the process for producing the carbon fiber-reinforced polyamide resin composite material of the present invention, the impregnation process of impregnating the reinforcing fiber into the polyamide resin is shown in FIG. As shown in FIG. 1, after a resin component is fed through a twin-screw extruder, reinforcing fibers such as carbon fibers are fed from an impregnation die to impregnate the resin, and after the impregnation, the composite is produced through a drawing process . In this manufacturing process, as can be seen from the internal structure of the impregnation die shown in FIG. 2, thousands to tens of thousands of strands of carbon fibers are spread through the impregnating fin to penetrate the resin between the fibers to form a composite material having excellent dispersibility and mechanical properties. Can be manufactured.
여기서, 일반적으로 함침용 핀의 수가 많아질수록 섬유 펼침이 커져 함침성이 증가하지만 섬유에 걸리는 인장력(tension)이 과도하여 섬유 단사가 발생할 수 있으므로 섬유의 손상을 최소화하면서도 함침도를 높일 수 있는 최적의 핀 조합이 열가소성 탄소섬유 복합재 제조에서는 필수적이다. 일반적으로 유리섬유를 이용한 복합재 제조의 경우 9 내지 10개의 함침용 핀을 사용하는데, 본 발명에서는 섬유에 걸리는 인장력을 낮추면서 적절한 함침성을 유지하고자 바람직하게는 7 내지 8 개의 핀을 사용하여 연속 생산성을 향상시킬 수 있었다.Generally, as the number of the impregnating pins increases, the degree of impregnation increases. However, since the tensile force applied to the fibers is excessive, the fibers may be unevenly wound. Therefore, Are essential in the manufacture of thermoplastic carbon fiber composites. In general, 9 to 10 impregnating fins are used in the production of a composite material using glass fiber. In the present invention, in order to maintain proper impregnation while lowering the tensile force applied to the fibers, preferably 7 to 8 pins are used, .
본 발명에 따르면, 폴리아마이드 수지 70 내지 85 중량%에 상용화제로서 피롤리딘-2,5-디온이 그라프트된 변성 폴리프로필렌옥사이드 1 내지 10 중량%를 가하는 단계; 이를 이축압출기로 250℃ 내지 300℃에서 250 내지 400 rpm, 더욱 좋기로는 280 내지 320 rpm으로 혼련하여 용융시키는 단계; 얻어진 용융 혼합물에 함침다이 온도 250℃ 내지 350℃, 더욱 좋기로는 280℃ 내지 320℃에서 탄소섬유 10 내지 25 중량%를 함침시키는 단계; 를 포함하여 탄소섬유 강화 폴리아마이드 수지 복합재를 제조할 수 있다.According to the present invention, there is provided a method for producing a polyamide resin, comprising the steps of: adding 1 to 10% by weight of a modified polypropylene oxide grafted with pyrrolidine-2,5-dione as a compatibilizer to 70 to 85% by weight of a polyamide resin; Kneading the mixture with a twin-screw extruder at 250 to 400 rpm, more preferably 280 to 320 rpm, at 250 to 300 캜; Impregnating the obtained molten mixture with an impregnation die at a temperature of from 250 캜 to 350 캜, more preferably from 280 캜 to 320 캜, of 10 to 25% by weight of carbon fibers; To produce a carbon fiber-reinforced polyamide resin composite material.
따라서 본 발명은 이러한 탄소섬유 강화 폴리아마이드 수지 복합재의 제조방법도 포함한다.Therefore, the present invention also includes a method for producing such a carbon fiber-reinforced polyamide resin composite material.
이와 같이, 본 발명에 따른 폴리아마이드 수지 조성물을 이용하여 탄소섬유 강화 폴리아마이드 수지 복합재를 제조함으로써 탄소섬유와 수지와의 함침성을 개선시킬 수 있고, 이를 통해 저가의 고강도 복합재를 제조할 수 있다. 특히, 이렇게 제조된 복합재에 대해 인장 시편의 파단면을 주사전자현미경으로 촬영하여 확인해 보면, 도 3에 나타낸 바와 같이 기존의 복합재는 탄소섬유가 폴리아마이드 기재에서 빠져나온 구멍 (hole)들이 선명하게 관찰되는데, 비해 본 발명에 따른 복합재는 탄소섬유 주위가 상용화제로 감싸져 있는 상태를 보이면서 폴리아마이드 수지 기재 내에 잘 함침(Impregnation)되어 있는 구조는 가진다. 그러므로 본 발명에 의하면 기존의 복합재 구성에 비해 탄소섬유-폴리아마이드 기재간의 계면인력을 극대화시킬 수 있으며 최적의 기계적 물성을 발현시킬 수 있게 되는 것이다. 특히, 본 발명에 따른 복합재의 경우 기존에 비해 충격강도의 경우 2배 이상 향상될 수 있고, 굴곡강도나 탄성율도 현저하게 개선시킬 수 있는 것이다.As described above, the carbon fiber-reinforced polyamide resin composite material is produced by using the polyamide resin composition according to the present invention, thereby improving the impregnation property between the carbon fiber and the resin, thereby manufacturing a low-cost high-strength composite material. Particularly, when the fracture surface of the tensile specimen was examined by scanning electron microscope for the composite material thus produced, as shown in FIG. 3, the existing composite material was found to have a clear observation that the holes through which the carbon fibers had escaped from the polyamide substrate However, the composite material according to the present invention has a structure in which impregnation is well impregnated in the polyamide resin base material while the surroundings of the carbon fibers are wrapped with a compatibilizing agent. Therefore, according to the present invention, it is possible to maximize the interfacial attraction between the carbon fiber-polyamide base material and the optimal mechanical properties as compared with the conventional composite material composition. Particularly, in the case of the composite material according to the present invention, the impact strength can be improved more than two times, and the bending strength and the elastic modulus can be remarkably improved.
한편, 본 발명에 따른 탄소섬유 강화 폴리아마이드 수지 조성물의 경우 상기와 같이 우수한 물성을 가지는 복합재로 제조할 수 있으므로, 자동차부품 적용에 필요한 고유동성과 기계적 물성이 우수한 수지 조성물로 적용 가능하다. Meanwhile, the carbon fiber-reinforced polyamide resin composition according to the present invention can be produced as a composite material having excellent physical properties as described above, and thus can be applied as a resin composition having excellent fluidity and mechanical properties required for application of automobile parts.
일반적으로 탄소섬유와 폴리아마이드 수지를 용융 압출시키면 계면접착력이 충분히 발현되지 않고 이는 충격, 인장, 굴곡강도가 충분히 증가되지 못하는 원인으로 작용하게 된다. 본 발명에서는 탄소섬유와 폴리아마이드 수지 사이에 일정 함량의 극성기를 가지는 변성 폴리프로필렌옥사이드의 상용화제를 사용하여 친화성을 현저히 향상시킴으로써 상대적으로 적은 탄소섬유 함량에서도 강도 향상이 가능하므로 고가의 탄소섬유를 소량 사용할 수 있으므로 재료비 절감 효과를 얻을 수 있게 된 것이다. In general, when the carbon fiber and the polyamide resin are melt-extruded, the interfacial adhesion force is not sufficiently exhibited, which causes the impact, tensile, and flexural strength not to be sufficiently increased. In the present invention, by using a compatibilizing agent of a modified polypropylene oxide having a certain amount of polar groups between a carbon fiber and a polyamide resin, the strength can be improved even with a relatively small carbon fiber content by significantly improving the affinity, Since it can be used in a small amount, it is possible to obtain a material cost saving effect.
아울러서 본 발명에 따른 탄소섬유 강화 폴리아마이드 수지 조성물로 복합화된 복합재를 사출 또는 압축 성형공정으로 각종 산업용 부품을 성형할 때 작업성이 좋아지고 싸이클 타임 감소 및 표면 외관 품질이 크게 향상된 효과를 기대할 수 있다. 이러한 본 발명에 따른 탄소섬유 강화 폴리아마이드 수지 조성물은 복합재 제조되어 산업용 성형물에 적용되는데, 특히 바람직하게는 자동차용 부품으로 성형하여 사용할 수 있다.In addition, when molding various industrial parts by injection or compression molding of the composite material compounded with the carbon fiber-reinforced polyamide resin composition according to the present invention, the workability is improved, the cycle time is reduced and the surface appearance quality is greatly improved. . The carbon fiber-reinforced polyamide resin composition according to the present invention is manufactured into a composite material and applied to an industrial molded article, and particularly preferably molded into automotive parts.
따라서 본 발명은 상기와 같은 탄소섬유 보강 폴리아마이드 수지 조성물로 성형하여 제조된 성형품을 포함한다. 이러한 성형품으로서는 자동차용 부품이 바람직하게 제조될 수 있으며, 특히 알루미늄이나 스틸(steel)을 대체화는 소재로 적합하다.
Accordingly, the present invention includes a molded article formed by molding the above carbon fiber-reinforced polyamide resin composition. As such molded products, automobile parts can be preferably manufactured, and particularly, aluminum or steel is suitable as a substitute material.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 하기의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 결코 아니다.
The present invention will now be described in more detail with reference to the following examples, which should not be construed as limiting the scope of the invention.
[실시예]
[Example]
본 실시예 및 비고예에서 폴리아마이드 수지 조성물 제조를 위해 사용된 각 사용성분은 하기와 같다.Each of the components used for the production of the polyamide resin composition in this embodiment and in the other examples is as follows.
(1) 기재수지(1) Base resin
폴리아마이드 수지는 롯데케미칼사의 EN200을 사용하였다.As the polyamide resin, EN200 of Lotte Chemical Co., Ltd. was used.
(2) 강화섬유(2) reinforcing fibers
CF-1: 에폭시로 사이징(Sizing)처리된 탄소섬유, Grade명 T700SC-24000-50C, 도레이社 제품CF-1: Epoxy sizing treated carbon fiber, grade T700SC-24000-50C, manufactured by Toray Co., Ltd.
CF-2: 변성에폭시로 사이징(Sizing)처리된 탄소섬유, Grade명 T700SC-24000-60E, 도레이社 제품CF-2: Sizing carbon fiber treated with modified epoxy, grade T700SC-24000-60E, manufactured by Toray Co., Ltd.
CF-3: 불포화 폴리에스터로 사이징(Sizing)처리된 탄소섬유, Grade명 T700SC-24000-F0E, 도레이社 제품CF-3: Sized carbon fiber with unsaturated polyester, Grade name T700SC-24000-F0E, manufactured by Toray Co., Ltd.
(3) 상용화제(3) compatibilizer
GMP730M: 피롤리딘-2,5-디온이 그라프트된 변성 폴리프로필렌옥사이드, 롯데케미칼사 제품, 그라프트율 3 중량%, 중량평균분자량 2,000GMP730M: pyrrolidine-2,5-dione grafted modified polypropylene oxide, product of Lotte Chemical Co., Ltd., graft ratio: 3% by weight, weight average molecular weight: 2,000
GMP730L: 피롤리딘-2,5-디온이 그라프트된 변성 폴리프로필렌옥사이드, 롯데케미칼사 제품, 그라프트율 3 중량%, 중량평균분자량 1,000GMP730L: modified polypropylene oxide having pyrrolidine-2,5-dione grafted, product of Lotte Chemical Co., Ltd., graft ratio of 3% by weight, weight average molecular weight of 1,000
GMP730H: 피롤리딘-2,5-디온이 그라프트된 변성 폴리프로필렌옥사이드, 롯데케미칼사 제품, 그라프트율 3 중량%, 중량평균분자량 3,000GMP730H: Pyrrolidine-2,5-dione grafted modified polypropylene oxide, product of Lotte Chemical Co., Ltd., graft ratio: 3% by weight, weight average molecular weight: 3,000
CM1120H: 무수말레산의 그라프트율이 1 중량%인 폴리프로필렌, 롯데케미칼사 제품CM1120H: Polypropylene having a graft ratio of maleic anhydride of 1% by weight, manufactured by Lotte Chemical Co.
PH200: 무수말레산의 그라프트율이 5 중량%인 폴리프로필렌, 롯데케미칼사 제품PH200: Polypropylene having a graft ratio of maleic anhydride of 5% by weight, manufactured by Lotte Chemical Co.
Hi-Wax 0555A: 무수말레산의 그라프트율이 9 중량%인 폴리프로필렌, 일본 미쓰이 화학 제품
Hi-Wax 0555A: Polypropylene having a graft ratio of maleic anhydride of 9% by weight, Japan Mitsui Chemicals
실시예 1.Example 1.
폴리아마이드 수지 (EN2000, 롯데케미칼사 제품) 77 중량%와 상용화제로서 피롤리딘-2,5-디온이 그라프트된 변성 폴리프로필렌옥사이드 (GMP730M, 롯데케미칼사 제품) 3 중량%를 이출압출기로 280℃에서 300 rpm 으로 혼련하였다. 다이 온도 300℃에서 에폭시로 사이징(Sizing)처리된 탄소섬유 (CF-1; T700SC-24000-50C, 도레이社 제품) 20 중량%를 함침시켜 탄소섬유 강화 폴리아마이드 수지 조성물을 얻었다.
77% by weight of a polyamide resin (EN2000, manufactured by Lotte Chemical Co.) and 3% by weight of a modified polypropylene oxide (GMP730M, manufactured by Lotte Chemical Co., Ltd.) in which pyrrolidine-2,5-dione was grafted as a compatibilizing agent were extruded And kneaded at 280 rpm at 300 rpm. 20 wt% of carbon fiber (CF-1; T700SC-24000-50C, manufactured by Toray Industries, Inc.) subjected to epoxy sizing treatment at a die temperature of 300 DEG C was impregnated to obtain a carbon fiber-reinforced polyamide resin composition.
실시예 2 내지 4 및 비교예 1 내지 6Examples 2 to 4 and Comparative Examples 1 to 6
하기 표 1에 나타낸 조성비에 의해 상기 실시예 1의 방법으로 실시하여 수지조성물을 얻었다.The resin composition was obtained by the method of Example 1 with the composition ratios shown in Table 1 below.
[실험예][Experimental Example]
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 6의 수지조성물은 하기의 실험방법에 의해 물성을 측정하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.The resin compositions of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 6 were measured for physical properties by the following experimental methods. The results are shown in Table 2 below.
[물성측정방법][Measurement of physical properties]
1) 인장물성 : ASTM D638에 의거하여 상온 조건에서 모드 1 방식으로 측정하였다. 1) Tensile properties: Measured according to ASTM D638 in the
2) 굴곡강도 및 굴곡탄성율 : ASTM D790에 의거하여 상온 조건에서 3-점굴곡 방식으로 측정하였다.2) Flexural strength and flexural modulus: According to ASTM D790, the flexural strength and flexural modulus were measured at room temperature under a three-point bending method.
3) 충격강도: ASTM D256에 의거하여 상온 조건에서 아이조드 방식으로 측정하였다.3) Impact strength: measured according to ASTM D256 at room temperature by an Izod method.
(MPa)The tensile strength
(MPa)
(MPa)Flexural strength
(MPa)
(MPa)Flexural modulus
(MPa)
(J/m)Impact strength
(J / m)
시
예room
city
Yes
비
교
예
ratio
School
Yes
일반적으로 폴리아마이드 수지 조성물은 충격강도가 약한 문제점이 있지만, 본 발명에서와 같이 폴리아마이드의 기재 수지에 강화섬유로서 탄소섬유와 상용화제로서 피롤리딘-2,5-디온이 그라프트된 변성 폴리프로필렌옥사이드를 일정 함량비 범위로 포함하는 경우, 충격강도 등의 제반 물성이 탁월하게 향상되는 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다.Generally, the polyamide resin composition has a problem in that the impact strength is weak. However, as in the present invention, carbon fibers as reinforcing fibers and polylauridine-2,5-dione grafted as a compatibilizing agent It was confirmed that when the propylene oxide was contained in a certain ratio range, various properties such as impact strength were improved remarkably.
Claims (7)
탄소섬유 10 내지 25 중량%; 및
피롤리딘-2,5-디온이 그라프트된 변성 폴리프로필렌옥사이드 1 내지 10 중량%;
를 포함하는 탄소섬유 강화 폴리아마이드 수지 조성물.
From 70 to 85% by weight of a polyamide resin;
10 to 25% by weight of carbon fibers; And
1 to 10% by weight of a modified polypropylene oxide in which pyrrolidine-2,5-dione is grafted;
And a carbon fiber-reinforced polyamide resin composition.
상기 폴리아마이드 수지는 나일론 6, 나일론 66, 또는 이의 혼합물인 것을 특징으로 하는 탄소섬유 강화 폴리아마이드 수지 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the polyamide resin is nylon 6, nylon 66, or a mixture thereof.
상기 탄소섬유는 결정크기가 1 내지 6 nm이고, 평균 단일섬유 직경이 1 내지 200 ㎛인 것을 특징으로 하는 탄소섬유 강화 폴리아마이드 수지 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the carbon fibers have a crystal size of 1 to 6 nm and an average single fiber diameter of 1 to 200 占 퐉.
상기 변성 폴리프로필렌옥사이드는 피롤리딘-2,5-디온의 그라프트 비율(graft ratio)이 0.5 내지 15 중량%인 것을 특징으로 하는 탄소섬유 강화 폴리아마이드 수지 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the modified polypropylene oxide has a graft ratio of pyrrolidine-2,5-dione of 0.5 to 15% by weight.
이축압출기로 250℃ 내지 300℃에서 250 내지 400 rpm으로 혼련하여 용융시키는 단계;
용융 혼합물에 함침다이 온도 250℃ 내지 350℃에서 탄소섬유 10 내지 25 중량%를 함침시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 강화 폴리아마이드 수지 복합재의 제조방법.
Adding 1 to 10% by weight of a modified polypropylene oxide obtained by grafting pyrrolidine-2,5-dione as a compatibilizer to 70 to 85% by weight of a polyamide resin;
Kneading and melting at 250 to 400 rpm at 250 to 300 캜 with a twin-screw extruder;
Impregnating the molten mixture with 10 to 25 wt% of carbon fibers at an impregnation die temperature of 250 캜 to 350 캜;
Wherein the carbon fiber-reinforced polyamide resin composite material is a carbon fiber-reinforced polyamide resin composite material.
A polyamide molded article comprising the carbon fiber-reinforced polyamide resin composition according to any one of claims 1 to 4.
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