복합재료에서 핵심 보강재인 유리섬유의 성능은 섬유와 매트릭스 사이의 계면 결합력에 크게 좌우됩니다. 이 계면 결합력은 유리섬유에 하중이 가해졌을 때 응력 전달 능력과 강도가 높을 때 유리섬유의 안정성을 결정합니다. 일반적으로 유리섬유와 매트릭스 사이의 계면 결합력은 매우 약하여 고성능 복합재료에 유리섬유를 적용하는 데 제약이 됩니다. 따라서 사이징제 코팅 공정을 통해 계면 구조를 최적화하고 계면 결합력을 강화하는 것이 유리섬유 복합재료의 성능을 향상시키는 핵심 방법입니다.
사이징제는 표면에 분자층을 형성합니다.유리섬유이는 계면 장력을 효과적으로 감소시켜 유리섬유 표면을 친수성 또는 친유성으로 만들어 매트릭스와의 상용성을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 화학적 활성기를 포함하는 사이징제를 사용하면 유리섬유 표면과 화학 결합을 형성하여 계면 결합 강도를 더욱 향상시킬 수 있습니다.
연구에 따르면 나노 수준의 사이징제는 유리섬유 표면을 더욱 균일하게 코팅하고 섬유와 매트릭스 사이의 기계적 및 화학적 결합을 강화하여 섬유의 기계적 특성을 효과적으로 향상시킬 수 있는 것으로 나타났습니다. 동시에, 적절한 사이징제 배합은 섬유의 표면 에너지를 조절하고 유리섬유의 습윤성을 변화시켜 섬유와 다양한 매트릭스 재료 사이에 강력한 계면 접착력을 형성할 수 있습니다.
다양한 코팅 공정 또한 계면 결합 강도 향상에 상당한 영향을 미칩니다. 예를 들어, 플라즈마 보조 코팅은 이온화 가스를 사용하여유리 섬유표면을 세척하여 유기물과 불순물을 제거하고, 표면 활성을 증가시켜 사이징제와 섬유 표면의 결합력을 향상시킵니다.
매트릭스 재료 자체도 계면 결합에 중요한 역할을 합니다. 처리된 유리 섬유에 대한 화학적 친화력이 더 강한 새로운 매트릭스 제형을 개발하면 상당한 개선 효과를 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 반응성 그룹 농도가 높은 매트릭스는 섬유 표면의 사이징제와 더욱 강력한 공유 결합을 형성할 수 있습니다. 또한, 매트릭스 재료의 점도와 유동 특성을 조정하면 섬유 다발의 함침성을 향상시켜 계면에서의 공극과 결함을 최소화할 수 있는데, 이는 섬유 결합력 약화의 일반적인 원인입니다.
제조 공정 자체를 최적화하여 계면 결합을 개선할 수 있습니다. 다음과 같은 기술이 있습니다.진공 주입또는수지 전사 성형(RTM)보다 균일하고 완전한 습윤을 보장할 수 있습니다.유리 섬유매트릭스에 의해 결합을 약화시킬 수 있는 기포를 제거합니다. 또한, 경화 중 외부 압력을 가하거나 온도 조절 사이클을 사용하면 섬유와 매트릭스 사이의 접촉이 더욱 밀접해져 가교 결합이 더욱 강화되고 계면이 더욱 강화됩니다.
유리 섬유 복합재의 계면 결합 강도 향상은 중요한 연구 분야이며, 실제 적용 가능성도 매우 높습니다. 사이징제와 다양한 코팅 공정의 사용이 이러한 노력의 초석이지만, 성능을 더욱 향상시키기 위한 여러 가지 다른 방안들이 연구되고 있습니다.
게시 시간: 2025년 9월 4일
