The optimum cure cycle and carbonization condition were selected by the DSC and TGA analysis and green bodies were prepared by the method of hot press molding and then carbonized up to 140$0^{\circ}C$. Additives such as graphite powder, carbon black, milled carbon fiber and carbon fiber mat, which were considered to be effective in improving the interlaminar shear strength, were also added to check their effects on the density and porosity of products. Then, their relations with mechanical properties such as ILSS and flexural strength were investigated. The composites added 9 vol% of graphite powder showed the greatest values of ILSS and flexural strength. Otherwise, in case of adding carbon black, the composites showed the slight improvement of ILSS at its contents of 3 vol% but the flexural strength was decreased. When milled carbon fiber and carbon fiber mat were added, the lack of resin and the heat shrinkage during the carbonization caused the delamination, resulting in decreasing the density, ILSS and flexural strength.
This paper reports the effects of nickel film interleaves on the interlaminar shear strength(ILSS) of carbon fiber reinforced epoxy composites(CFRPs). A nickel thin film was deposited onto the prepreg by radio frequency(RF) sputtering at room temperature. The ILSS of the nickel film interleaved hybrid composites was increased compared to that of the composites without interleaves. To understand the mechanism of enhancement of the ILSS, the fracture surface of the tested specimens was examined by scanning electron microscopy(SEM). The metal interleaves were acted as a reinforcement for the matrix rich interface and the shear property of their composites improved by enhancing the resistance to matrix cracking.
Carbon nanotubes (CNTs) have been widely investigated as reinforcements of CNT/polymer nanocomposites to enhance mechanical and electrical properties of polymer matrices since their discovery in the early 90's. Furthermore, the number of studies about incorporating CNTs into carbon fiber reinforced plastics (CFRP) to reinforce their polymer matrices is increasing recently. In this study, single-walled carbon nanotubes (SWNT) were dispersed in epoxy with 0.2 wt.% and 0.5 wt.%. Then, the SWNT/epoxy mixtures were processed to carbon fiber composites by a vacuum assisted resin transfer molding (VARTM) and a wet lay up method. The processed composite samples were tested for the interlaminar shear strength (ILSS). The relationship between the interlaminar shear strengths and processing, and the reinforcement mechanism of carbon nanotubes were investigated. CNT/epoxy nanocomposite specimens showed the increased tensile properties. However, the ILSS of carbon fiber composites was not enhanced by reinforcing the matrix with CNTs because of processing issues caused by increased viscosity of the matrix due to addition of CNTs particularly for a VARTM method.
In this work, the carbon fibers-reinforced carbon matrix composites made with different carbon char yields of phenolic resin matrix have been characterized by mechanical flexural tests for acoustic emission properties. The composites had been fabricated in the form of two-dimensional polyacrylonitrile based carbon fibers during the carbonization process. It was found that the composites made with the carbon char yield-rich of resin matrix result in better mechanical interfacial properties, i.e., the interlaminar shear strength (ILSS) of the composites. The data obtained from the acoustic emission monitored appeared to show that the composites made with carbon char yield-rich were also more ductile. From the acoustic emission results, the primary composite failure was largely depended on the debonding at interfaces between fibers and matrix. The interlaminar shear strengths of the composites were correlated with the acoustic emission results.
The electrolytic plating of a metallic nickel on carbon fiber surfaces was carried out to improve mechanical interfacial properties of carbon fiber/epoxy resin composites. The surface characteristics of carbon fibers and the mechanical interfacial properties of final composites were characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and interlaminar shear strength (ILSS), respectively. It was found that the electrolytic Ni-plating conditions significantly affected the degree of adhesion at interfaces between carbon fibers and epoxy resin matrix in a composite system. Especially, the increase of O,$_{1s}$/$C_{1s}$ ratio, production of NiO groups, and formation of metallic nickel on the nickel-plated carbon fiber surfaces led to an increase of the ILSS of the composites. Also, the ILSS of the composites was greatly correlated with the $O_{1s}$/$C_{1s}$ ratio of the carbon fibers treated in this work.is work.
In an effort to predict the long term durability of carbon fiber/epoxy composites in a space environ-ment interlaminar shear strength (ILSS) of the composites was measured as a function of 0.5 MeV electron radiation dosage. For the ILSS measurements a notch method (ASTM D3846) was used with and without side-supports. the supports were used to prevent peeling or bending during the test. The ILSS of both T300/ 5209 longitudinal composite system increases monotonically with radiation when the test is corried out without the support the ILSS of the composites increases initially but then decreases with further radiation. It is also observed that the ILSS of the unsupported case is much lower than that of the supported case. Measurement of epoxy modulus shows that the elastic modulus increases monotonically with radiation. But the breaking strength of the epoxy decreases with radiation. Electron Spectroscopy for Chemcal Analysis shows that the oxygen contents at both the pure epoxy surface and the composite fracture surface increase with radiation dose resulting in the increase of polarity at the interfacial region. This may be a supporting evidence for the increase in the ILSS of the composites.
Kim, Dong-Kyu;Kim, Kwan-Woo;Han, Woong;Song, Bhumkeun;Oh, Sang-Yub;Bang, Yun Hyuk;Kim, Byung-Joo
Applied Chemistry for Engineering
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v.27
no.5
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pp.472-477
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2016
We studied the effects of anodic oxidation treatments of carbon fibers on interfacial adhesion of the carbon fibers-reinforced epoxy matrix composites with various current densities. The surface of treated carbon fibers was characterized by atomic force microscope (AFM), field emission-scanning electron microscope (FE-SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The interlaminar shear strength (ILSS) of the composites was determined by a short beam shear test. This result showed that both the roughness and oxygen group of the carbon fibers surface increased in proportion to the current density. After anodic-oxidation-treated, the ILSS also increased as a function of the current density. In addition, the proportional relationship between ILSS and phenolic hydroxyl group was confirmed. The ILSS of the CF-2.0 sample increased by 4% compared to that of the CF-AS sample, because the anodic oxidation treatment increased the oxygen group and roughness on the carbon fibers surface, which leading to the improvement of the interfacial adhesion of the carbon fibers-reinforced epoxy matrix composites. Among these, the phenolic hydroxyl group which has the proportional relationship with ILSS is found to be the most important factor for improving the interfacial adhesion of the carbon fibers-reinforced epoxy matrix composites.
Proceedings of the Korean Society For Composite Materials Conference
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2000.11a
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pp.88-91
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2000
흑연분말, 카본블랙, 탄소섬유분말을 첨가제로 한 저밀도 2-D 탄소/탄소 복합재의 밀도 및 기 기공도에 피치는 영향과 ILSS, 굽힘강도 및 충격에너지와 같은 기계적 물성과의 상관관계에 대하여 연구하였다. 흑연분말을 약 9 vol.% 첨가한 경우 가장 큰 ILSS값과 굽힘강도 및 충격에너지 흡수 거동을 나타내었는데, 특히 흑연의 함량이 증가함에 따라 puncture mode로의 충격 거동을 나타내 띠 많은 충격에너지를 흡수하였고, 인성이 상당히 증가하였다 카본블랙이 첨가된 경우에는, 약 3 vol.%에서 ILSS 값이 증가하였으나 큰 개선을 보이지 못하였으며, 굽힘강도는 감소하였다. 탄소섬유분말의 첨가량이 증가함에 따라 층간분리에 의해 밀도가 현저히 감소하여 ILSS 및 굽힘강도의 감소를 보였다.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.16
no.3
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pp.1-10
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2012
In spite of high resistant to corrosion and its strength, over the last two decades, concerns still remain about the durability of FRP materials under severe environmental and thermal exposures. In this paper, authors experimentally examine the combined degradation by thermal and chemical attacks in heterogeneous FRP rebar be made up with various fibers and resins. Five types of Carbon, Glass and Hybrid FRP rebars had manufactured by different process and surface patterns are adopted for the experiments such as weight change, interlaminar shear strength, SEM and FT-IR analysis. FRP specimens were immersed in alkaline or distilled solution up to 150 days and then thermal exposed on 60, 100, 150 and $300^{\circ}C$ for 30 minutes. From the test results, the degradation of FRP bars are influnced by the resin type and manufacturing process as well as the fiber, and ILSS of exposed FRP bar in solutions is slightly increased in initial stage and then decresed with the passing of immersed time. But, in this test, it is observed that the discrepancy of ILSS between degraded by alkaline solution and distilled water is negligible value.
Kim, Yun-Hae;Kim, Kook-Jin;Han, Joong-Won;Jo, Young-Dae;Bae, Sung-Youl;Moon, Kyoung-Man;Kim, Dong-Hun
Composites Research
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v.21
no.2
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pp.1-7
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2008
Composite materials are currently used in aero-space industry, sport and leisure industry but it has many problems such as mechanical properties deterioration by moisture absorption. In this study, we appraised interlaminar shear strength with specimen that immersed/ immersed-dried in water environment(distilled/sea) during $100{\sim}200$days. In the result, properties degradation of resin part and silan part by moisture absorption is judged early on main cause of interlaminar shear strength, and later destruction of mechanical bonding between silan part and fiber by moisture absorption is Judged later main cause of interlaminar shear strength. In conclusion, the recovery of interlaminar shear strength is judged to difficult due to interfacial destruction by moisture when pass over irreversible by moisture in composite material.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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