복합재료에서 핵심 보강재인 유리섬유의 성능은 섬유와 기지재 사이의 계면 결합 능력에 크게 좌우됩니다. 이 계면 결합 강도는 유리섬유에 하중이 가해졌을 때 응력 전달 능력과 높은 강도를 가질 때의 안정성을 결정합니다. 일반적으로 유리섬유와 기지재 사이의 계면 결합은 매우 약하여 고성능 복합재료에서 유리섬유의 적용을 제한합니다. 따라서 계면 구조를 최적화하고 계면 결합을 강화하기 위해 사이징제 코팅 공정을 사용하는 것은 유리섬유 복합재료의 성능을 향상시키는 핵심적인 방법입니다.
사이징제는 섬유 표면에 분자층을 형성합니다.유리섬유이는 계면 장력을 효과적으로 감소시켜 유리 섬유 표면을 친수성 또는 친유성으로 만들어 매트릭스와의 호환성을 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 화학적으로 활성인 작용기를 포함하는 사이징제를 사용하면 유리 섬유 표면과 화학 결합을 형성하여 계면 결합 강도를 더욱 강화할 수 있습니다.
연구 결과에 따르면 나노 수준의 사이징제는 유리섬유 표면을 더욱 균일하게 코팅하고 섬유와 매트릭스 사이의 기계적 및 화학적 결합을 강화하여 섬유의 기계적 특성을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 동시에 적절한 사이징제 배합은 섬유의 표면 에너지를 조절하고 유리섬유의 습윤성을 변화시켜 섬유와 다양한 매트릭스 재료 사이의 강력한 계면 접착력을 유도할 수 있습니다.
다양한 코팅 공정은 계면 결합 강도를 향상시키는 데에도 상당한 영향을 미칩니다. 예를 들어, 플라즈마 보조 코팅은 이온화된 가스를 사용하여 표면을 처리할 수 있습니다.유리 섬유섬유 표면을 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 조성물을 개발하면 상당한 개선을 이룰 수 있습니다. 예를 들어, 반응성 작용기가 고농도로 함유된 매트릭스는 섬유 표면의 사이징제와 더욱 견고한 공유 결합을 형성할 수 있습니다. 또한, 매트릭스 재료의 점도 및 유동성을 조절하면 섬유 다발의 함침을 개선하여 계면에서 흔히 발생하는 약점의 원인인 공극 및 결함을 최소화할 수 있습니다.
제조 공정 자체를 최적화하여 계면 결합력을 향상시킬 수 있습니다. 다음과 같은 기술들이 있습니다.진공 주입또는수지 이송 성형(RTM)보다 균일하고 완벽한 습윤을 보장할 수 있습니다.유리 섬유매트릭스를 통해 결합력을 약화시킬 수 있는 공기 방울을 제거합니다. 또한 경화 과정에서 외부 압력을 가하거나 제어된 온도 사이클을 사용하면 섬유와 매트릭스 사이의 더욱 긴밀한 접촉을 촉진하여 가교 결합도를 높이고 더 강력한 계면을 형성할 수 있습니다.
유리섬유 복합재료의 계면 접착 강도를 향상시키는 것은 실용적인 응용 분야가 매우 중요한 핵심 연구 영역입니다. 사이징제 및 다양한 코팅 공정의 사용이 이러한 노력의 초석이 되고 있지만, 성능을 더욱 향상시키기 위한 여러 다른 방법들도 모색되고 있습니다.
게시 시간: 2025년 9월 4일
