일반기술

전해도금법에 의한 니켈 도금된 탄소섬유의 제조방법

*원리 및 구성본 발명은 탄소섬유를 이용한 고분자 복합재료에서 섬유와 매트릭스간의 계면 결합력을 증가시키기 위하여 탄소섬유에 전해니켈 도금 표면처리한 고강도 탄소섬유의 제조방법을 포함하고 있다. 보다 상세하게는 NiSO4 및 NiCl2를 금속염으로 하여 NiSO4 농도가 30~210 g/l로하고 니켈 양극판과 음극봉 간에 5~80 A/m2의 전류밀도로 10~60초 동안 전류를 인가하는 방법이다. 본 발명에서는 비산화적인 방법으로써 탄소섬유를 음극에 걸어두고 전해 니켈도금 용액을 사용하여 비교적 낮은 전류밀도로 전해 도금 처리함으로서 섬유표면의 손상을 막고, 더불어 매트릭스와의 계면결합력을 향상시키는 고성능 탄소섬유의 제조 방법에 관한 것이다. *배경강화재(reinforcing material)로서의 탄소섬유는 최종 열처리온도에 의해 그 종류가 나누어지는데 일반적으로 열처리 온도가 증가할수록 계면결합력은 감소하는 경향을 보이는데 이는 열처리 온도가 증가할수록 결정구조가 완벽해져 표면에너지가 낮아지기 때문이다. 또한 열처리온도가 1000∼1500℃까지 가열하여 탄화시킨 고강도 탄소섬유는 일반적으로 크로멘(chromene)이나 파이론(pyrone)과 같은 염기성 관능기를 가지거나 탄소원자 차체가 루이스(Lewis) 염기성을 띠게 된다고 알려져 있다. 따라서 탄소섬유의 계면결합력은 섬유의 표면적을 늘려 더 많은 접촉점을 제공하거나 섬유와 수지사이의 물리화학적 상호작용을 증가시킴으로써 향상될 수 있다.1)기존 기상 또는 액상 산화 처리된 탄소섬유에 비하여 표면손상이 거의 없음.2)우수한 계면결합력과 연속 공정으로 인한 편리성 및 생산성 향상3)비산화적방법인 전해 니켈 도금 처리를 함으로써 산소 관능기뿐 아니라 금속 니켈이 섬유 표면에 도입되어 계면 결합력이 우수한 탄소 섬유 제조 가능.4)고분자 수지와의 계면결합력이 우수하기 때문에 일반 탄소섬유의 부가가치를 향상시킴과 동시에 우주·항공용 구조재, 대형 토목구조물, 스포츠 레져용품 등 초경량 첨단소재로써 사용에 기여할 수 있다.