The Evaluation of the thermal degradation and the degree of cure of glass/epoxy composite by ultrasonic technique

The initial thermal degradation of polymer matrix composite is not observed easily. At the beginning of thermal degradation of polymer matrix composites, phase transformation such as chain scission, oxidation occur, and then micro delamination is produced in matrix and interface between matrix and fiber before blistering. Initial heat damage deteriorate mechanical properties of composites. We presented the detection method of the initial heat damage of composites conveniently using ultrasonic technique. Absorption coefficient and material velocity was measured with thermal degradation and degree of cure. The more thermal degradation was progressed, the more absorption coefficient was increased. When the cure temperature is more high, the absorption coefficient of cured composite is increased and material velocity is decreased. We concluded that cure temperature is more high, the defects such as void is increased and molecular structure cured at high temperature has cross-linking structure which is more absorb the ultrasonic waves.

복합재료의 열화도 및 경화도에 따른 초음파 특성 연구

복합재료의 열화에 의한 미세한 손상을 실제적으로 관찰하기는 쉽지 않다. 복합재료의 열화는 심각한 blistering이 일어나기 전에 chain scission, oxidation 등의 분자적인 상변화 과정을 거쳐 모재 또는 모재와 강화제 사이의 계면에서 미세한 delamination이 발생하고 성장한다. 복합재료의 열화에 의한 초기 열손상은 기계적인 특성에 큰 영향을 주게 된다. 본 연구에서는 복합재료 부품이 열이나 화염에 단기간 노출되었을 경우 및 경화도에 따른 초음파 투과 특성을 분석하였다. 온도와 시간에 따라 열화 시험을 실시하고 초음파 탐상을 통하여 absorption coefficient를 측정한 결과 열화에 의한 미소 균열과 분자 적인 상변화에 의하여 열화도가 높을수록 높은 absorption coefficient값을 보였다 경화온도를 달리하여 경화된 복합재료의 초음파 탐상 결과 경화 온도가 높을수록 absorption coefficient 값은 높아졌으며 material velocity는 낮아지는 경향을 보였다. 이는 높은 온도에서 경화될수록 수분 및 휘발 성분에 의한 void와 같은 결함이 많이 발생하고 분자 구조적인 측면에서 높은 온도에서 경화된 경우 초음파 흡수율이 높은 망상구조가 형성되기 때문이다.