일반기술

폴리에틸렌 섬유/에폭시 수지 복합재의 접착력 증진 방법

본 발명은 폴리에틸렌 섬유와 에폭시 수지로 이루어진 복합재의 접착력을 증진시키는 방법에 관한 것이다. 좀 더 상세히설명하면, 본 발명은 고 강력 폴리에틸렌 섬유로부터 제조된 직포에 특정한 표면처리를 행한 후, 이것을 에폭시 수지로함침시키는 것으로 이루어진, 폴리에틸렌 섬유/에폭시 수지 복합재의 접착력 증진 방법에 관한 것이다.고 강력 폴리에틸렌 섬유는 제반 물성이 뛰어나므로 여러가지 용도로 사용하고 있다. 예를들어, 고 강력 폴리에틸렌 섬유는 탄소 섬유나 아라미드 섬유에 비해 2배나 더 큰 비강도를 나타내기 때문에, 사용량이 적으면서도 높은 강도가 요구되는 용도에 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 고 강력 폴리에틸렌 섬유는 자외선이나 염분에 대한 내성이 크기 때문에 해양 산업 분야에서 사용되고 있다[참조 : 미합중국 특허 제4,663,101호]. 그 밖에도, 고 강력 폴리에틸렌 섬유를 사용한복합재는 탄성률과 에너지 흡수성이 뛰어나서 과부하에서도 균열이 생기지 않을 뿐아니라 파괴 강도도 크기 때문에, 각종스프링으로부터 고압 용기, 방탄복(미합중국 특허 제4,402,012호, 제4,623,574호 및 제4,613,535호), 건축 보강재에 이르는 광범위한 용도를 갖는다[참조 : 33rd International SAMPE Symposium, P1685, 1988 ; 및 30th National SAMPESymposium P280, 1985].그러나, 고 강력 폴리에틸렌 섬유/에폭시 매트릭스 수지 복합재는 섬유와 매트릭스 수지간의 반응성이 적어 섬유와 매트릭스 수지간의 계면에서 층간 분리 현상이 일어나 물성이 저하되는 것이 문제로 지적되어 왔다[참조 : 33rdInternational SAMPE Symposium, P721, 1988].위와 같은 단점을 해소하기 위하여, 고 강력 폴리에틸렌 섬유의 표면을 저온 플라즈마 엣칭 방법에 의해 개질시킴으로써수지와의 반응성을 향상시키는 방법이 제안되었다[참조 : 33rd International SAMPE Symposium, p551, 1988]. 그러나, 이방법을 사용할 경우, 개질 표면의 관능기가 시간의 경과에 따라 현저히 변화하여 수지와의 반응성이 저하되는 것이 문제로 지적되었다.또한, 강산화제인 크롬산 용액을 사용하는 화학적 방법에 의해 고 강력 폴리에틸렌 섬유의 표면을 산화시키는 시도도 행하여졌다[참조 : Composite Interfaces, P37, 1986]. 그러나, 이 방법에서는 크롬산과 같은 강산화제 시약을 사용해야 하므로 섬유의 강도가 손상되기 쉽고, 폐액으로 인하여 공해 문제가 야기되는 단점이 있다.본 발명자들은 위와 같은 선행 기술의 단점을 해결하기 위하여 예의 연구를 거듭한 결과, 고 강력 폴리에틸렌 섬유의 표면을 저온 플라즈마 엣칭 방법에 의하여 개질시킨 다음, 실란 커플링제를 도포시킴으로써 섬유 표면을 보호하고 수지와의접착력을 증진시킬 수 있다는 사실을 알아내고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.따라서, 본 발명의 목적은 고 강력 폴리에틸렌 섬유와 에폭시 수지로 이루어진 복합재의 층간 분리 현상을 방지할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.본 발명의 또 다른 목적은 섬유와 에폭시 수지와의 반응성을 증진시켜 복합재의 접착력을 증진시키는 방법을 제공하는 것이다.이러한 본 발명의 목적은 고 강력 폴리에틸렌 섬유를 저온 플라즈마 엣칭시켜 섬유의 표면을 개질시키고, 이어서 실란 커플링제를 도입시켜 섬유 표면의 관능기를 보호처리한 다음, 이것을 에폭시 수지에 함침시키는 것으로 이루어진 본 발명의방법에 의하여 성취될 수 있다.