폴리머는 21세기 가장 널리 사용되고 널리 알려진 소재 중 하나입니다. 그러나 높은 강도와 ​​우수한 내열성을 요구하는 산업에서는 순수 고분자만으로는 충분하지 않습니다. 결과적으로 열가소성 복합재료가 선호되는 재료이며 이러한 새로운 재료를 만들려면 높은 에너지 소비, 고가의 재료 비용, 신뢰성 및 재활용 가능성과 같은 장애물을 극복해야 합니다.

탄소섬유(CF)는 경량, 고온 지지강도, 저밀도, 고탄성, 우수한 내화학성 등 우수한 특성으로 인해 연구자들의 주목을 받고 있다. CF는 또한 중량 대비 강도가 높고 독성이 낮으며 재활용이 가능하고 부식성이 없으며 내마모성이 우수한 독특한 소재입니다. 일반적으로 CF는 상당한 전기적, 물리적, 기계적 및 열적 특성을 가지고 있습니다. 열가소성 복합재료는 열가소성 고분자(예: 폴리에틸렌(PE), 폴리아미드(PA), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리에테르케톤케톤(PEKK) 및 폴리에테르에테르케톤(PEEK)을 매트릭스로 하여, 다양한 연속/불연속 섬유(탄소섬유, 유리섬유 등)를 복합재료의 강화재로 사용하는 제품입니다.

탄소 섬유 강화 열가소성 복합재(CFRTP)는 우수한 열적, 기계적, 전기적 특성을 갖고 있어 건축 및 건설, 해양, 자동차, 스포츠 용품 및 항공기 응용 분야에 널리 사용됩니다. 탄소섬유는 고분자 매트릭스 강화를 위한 유망한 소재이다.

CF 재료에는 전구체/공급원료, 특성, 열처리 단계의 가공 온도에 따라 여러 유형이 있습니다. CF는 또한 불연속 및 연속 섬유(매트릭스 내 섬유의 방향) 또는 길이에 따라 분류될 수 있습니다. 결과적으로 많은 제조업체에서는 다양한 유형의 CF를 생산합니다. 예를 들어, 불연속 섬유를 기반으로 한 복합재는 특성이 거의 등방성이어야 하는 대량 응용 분야에 사용됩니다. 반면, 연속 섬유 기반 복합재는 지지 빔, 충격판 및 봉쇄와 같이 한 방향 또는 양방향에서 더 높은 기계적 특성이 요구되는 소량 응용 분야에 널리 사용됩니다.

열가소성 수지 기반 탄소섬유 복합재는 가공 중에 결정화 및 유리전이가 일어나는 반면, 열경화성 수지 기반 탄소섬유 복합재는 가교 및 경화 반응을 보입니다. 공정 난이도 측면에서 볼 때 열가소성 탄소 섬유 복합재는 준비 과정에서 열경화성 탄소 섬유 복합재보다 침투하기가 더 어렵지만 동시에 장점도 분명합니다. 성형 주기가 짧고 충격이 좋습니다. 저항성, 용접성, 2차 성형이 가능하며 구조설계의 자유도가 높다.

탄소 섬유 강화 열가소성 복합 재료로 만들어진 다양한 부품은 저밀도, 고강도, 상대적으로 높은 인성, 재활용 및 재사용이라는 장점을 가지며 항공 우주, 군사, 고급 기계, 의료 및 기타 분야.

5대 탄소섬유 강화 열가소성 복합재료

1. 탄소섬유 강화 PPS
PPS는 기계적 성질, 화학적 내식성, 난연성 등이 우수한 반결정성 열가소성 수지입니다. 탄소섬유의 강화방법 역시 PPS의 성능에 매우 분명한 영향을 미칩니다. 50% 미만 범위에서는 열가소성 복합재료 중 탄소섬유의 부피비율이 클수록 복합재료의 기계적 물성이 높아지는 것을 의미한다.

탄소섬유 강화 폴리페닐렌설파이드(PPS)유럽 ​​선진국의 항공우주 및 군사분야에서 널리 사용되고 있으나 PPS수지 등 원료 생산능력의 한계로 인해 국내 적용수준은 이에 비해 아직 매우 큰 편이다. 다른 한편으로는 탄소섬유 강화 PPS 복합재료 응용기술이 적용된다. 여기에는 복합재료를 준비하는 능력과 복합제품을 개발하는 능력이 모두 포함됩니다. 국내에서는 국산 탄소섬유강화 폴리페닐렌설파이드(CF/PPS) 연결시트를 드론에 성공적으로 적용했다. 이는 국내 열가소성 복합재를 무인항공기의 베어링 구조부품으로 사용한 최초의 사례로, 무인항공기 분야에서 열가소성 복합재의 활용을 촉진하기 위한 새로운 시도이자 탐구이다.

(링크: PPS-LCF)

탄소섬유 강화 PI복합재료에 있어서 탄소섬유는 e 강화 및 주요 하중 지지 구조인 반면, 수지 매트릭스는 주로 섬유를 연결하고 하중을 전달하는 역할을 하며, 이는 전단 응력을 전달 및 견딜 수 있고 섬유에 수직인 인장 및 압축 하중을 견딜 수 있으며 섬유를 보호합니다. 손상으로부터.

복합재료가 외력을 가하면 탄소섬유와 매트릭스 수지가 전체적으로 변형되므로 탄소섬유와 매트릭스 수지의 변형률은 같아지지만 탄소섬유의 탄성계수가 훨씬 크기 때문에 매트릭스 수지의 응력은 탄소 섬유와 매트릭스 수지가 동일한 변형률에 있을 때 탄소 섬유의 응력이 매트릭스 수지의 응력보다 훨씬 커집니다. 따라서 탄소섬유는 복합재에 가해지는 응력 하중의 대부분을 지탱합니다.

3. 탄소섬유 강화 PA
나일론(PA)은 일반적인 열가소성 엔지니어링 플라스틱으로 반세기 이상의 개발 역사를 갖고 있으며 엔지니어링 플라스틱에서 가장 널리 사용되며, 그 제품은 자동차, 기계, 석유화학, 섬유, 운송 분야에서 중요한 역할을 해왔습니다. , 건설, 전자, 야금 및 기타 산업 분야

나일론(PA) 자체는 성능이 우수하지만 흡습성이 크고 제품의 치수 안정성이 낮으며 금속으로서의 강도와 경도 등의 단점이 어느 정도 있어 응용 가치에 영향을 미칩니다. 이러한 단점을 극복하기 위해 지속적인 탄소섬유 보강재를 사용하여 성능을 향상시킬 수 있다.

탄소 섬유 강화 나일론 이 복합 재료는 강화재와 매트릭스의 성능 장점을 완전히 반영하며 강도와 강성이 비강화 나일론보다 크게 향상되고 순수 PA66 수지의 인장 강도가 10배 증가합니다. 고온 환경에서 이 복합재료는 크리프가 작고 치수 안정성이 좋으며 내마모성이 우수합니다.

(링크:PA6-LCF)

4. 탄소섬유 강화 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 복합재료

신흥 폴리머인 PEEK는 국내 기업이 대량 생산할 수 있는 2002년까지 중국 실험실 연구 개발 단계에 있었습니다. 최근 몇 년 동안 국내 PEEK 생산량이 꾸준히 증가하고 제품 품질이 국제 표준에 도달하여 섬유 강화 PEEK 복합재 개발에 대한 강력한 지원을 제공합니다.
탄소섬유 강화 PEEK 복합재는 특수 엔지니어링 플라스틱 폴리에테르에테르케톤(PEEK)을 연속상 수지 매트릭스로 하고 탄소섬유(CF)를 분산상 강화재로 사용한 복합재료의 일종입니다. 현재 연속 탄소섬유 강화 열가소성 복합재료는 항공우주, 위성, 군사 및 기타 분야에서 주로 사용되고 있다.

(링크:PEEK-LCF)