Hyun-Jae Cho;Hye Rin Lee;Byoung-Suhk, Kim;Yong-Sik, Chung
Composites Research
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v.37
no.3
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pp.162-169
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2024
In this study, PAN(polyacrylonitrile)-based precursor fibers were produced through a wet-spinning process, and their morphologies and graphitization behavior were investigated in the presence of two graphitization catalysts (Ca, Ni). The graphitization catalysts were introduced into the formed pores during hot-water stretching of wet-spun PAN-based precursor fibers. The catalytic effects of graphitization catalysts were examined through crystal structure and Raman analysis. At a relatively low temperature of 1500℃, the graphitization was not significantly affected, whereas at a high temperature of 2400℃, the obtained ID/IG value of graphite fiber (GF-Ni100) was decreased by about twice (~0.28) compared to the untreated fibers (GF-AS~0.54). By comparing the ID/IG values (GF-Ca100~0.42: GF-Ni100~0.28) of Ca and Ni graphitization catalyst, it was found that the degree of graphitization of Ni graphitization catalyst showed higher influence than that of Ca graphitization catalyst. Moreover, 2D band was also observed, indicating that the graphite plane structures composed of multiple layers were developed. XRD results confirmed that the crystal inter-planar distance (d002) of the graphite crystal was slightly decreased after the treatment with the graphitization catalyst, But, the crystal size of Ca-treated graphite fiber (GF-Ca100) was increased by up to ~5 nm.
Experimental study was performed regarding the effects of disc-like filler orientation and contents on the coefficient of thermal expansion (CTE) of polypropylene composites using the three dimensional ellipsoids ($a_1$ > $a_2$ > $a_3$) analyzed by two aspect ratios(${\rho}_{\alpha}=a_1/a_3$and ${\rho}_{\beta}=a_1/a_2$). Measured data were compared with the theoretical approaches proposed by Lee et al. Mica and talc were useed as disk-like fillers in the composites. As experimental results, ${\alpha}_{11}/{\alpha}_m$ decreased down to ca. 0.56 with mica content of 20 wt% and the aspect ratios, ${\rho}_{\alpha}=13.5$, ${\rho}_{\beta}=1.8$. However, ${\alpha}_{33}/{\alpha}_m$ increased to more than 1. In the case of talc, ${\alpha}_{11}/{\alpha}_m$ decreased to ca. 0.63 with 20 wt% and ${\rho}_{\alpha}=3.7$, ${\rho}_{\beta}=1.4$. Finally, the longitudinal CTEs (${\alpha}_{11}$) of polypropylene composites decreased as filler contents increased, but normal CTE (${\alpha}_{33}$) increased in the low filler contents like the theory.
In this paper, The concept of a wheel with carbon fiber composite is to replace the conventional material used for a wheel hub, such as plastic, with a disk-type hub made of carbon fabric and epoxy resin. The impact load from the ground under real conditions was considered; a low-velocity impact test was conducted to evaluate the impact performance of the carbon wheel and compare it with that of a conventional plastic wheel. This study applied a 70 J impact load as a test condition. The impact energy was controlled in the test by adjustment of height and weight of impactor. The use of a carbon disk wheel hub was confirmed to reduce weight and generate an excellent repulsive force at low energy under conditions similar to real driving conditions. The results showed that the maximum load increased proportionally depending on the impact load, but the growth of the maximum load was reduced at a 20 J impact load and tended to decrease at a 45 J impact load. The carbon wheel showed excellent properties ; the level of rebounding was 35.3% and 19.1% of the total impact energy at impact loads of 5 J and 10 J, respectively. On the other hand, the carbon disk wheel rebounded less than 5% of the total energy due to crack generation of the thin carbon hub for impact loads of more than 20 J.
The energy harvesting device is known to be promising as an alternative to solve the resource shortage caused by the depletion of petroleum resources. In order to overcome the limitations (environmental pollution and low mechanical properties) of piezoelectric elements capable of converting mechanical motion into electrical energy, many studies have been conducted on a polymer matrix-based composite piezoelectric energy harvesting device. In this paper, the output performance and related applications of the reported piezoelectric composites are reviewed based on the applied materials and processes. As for the piezoelectric fillers, zinc oxide, which is advantageous in terms of eco-friendliness, biocompatibility, and flexibility, as well as ceramic fillers based on lead zirconate titanate and barium titanate, were reviewed. The polymer matrix was classified into piezoelectric polymers composed of polyvinylidene fluoride and copolymers, and flexible polymers based on epoxy and polydimethylsiloxane, to discuss piezoelectric synergy of composite materials and improvement of piezoelectric output by high external force application, respectively. In addition, the effect of improving the conductivity or the mechanical properties of composite material by the application of a metal or carbon-based secondary filler on the output performance of the piezoelectric harvesting device was explained in terms of the structure of the composite material. Composite material-based piezoelectric harvesting devices, which can be applied to small electronic devices, smart sensors, and medicine with improved performance, can provide potential insights as a power source for wireless electronic devices expected to be encountered in future daily life.
An issue of major concern in the utilization of laminated composites based epoxy resin is associated with the occurrence of delaminations or interlaminar cracks, which may be related to manufacturing defects or are induced in service by low-velocity impacts. A strong interfacial filament/brittle epoxy resin bonding can, however, be combined with the high fracture toughness of weak interfacial bonding, when the filaments are arranged to have alternate sections of shear stress. To improve this drawback of the epoxy resin, UV-thermal dual curable resin were developed. This paper presents UV-thermal dual curable resin which were prepared using epoxy acrylate oligomer, photoinitiators, a thermal-curing agent and thermoset epoxy resin. The UV curing behaviors and characteristics of UV-thermal dual curable epoxy resin were investigated using Photo-DSC, DMA and FTIR-ATR spectroscopy. The mechanical properties of UV-thermal dual curable epoxy resin impregnated CF prepreg by UV curable resin content were measured with Tensile, Flextural, ILSS and Sharpy impact test. The obtained results showed that UV curable resin content improves the epoxy toughness.
In this work, we have prepared the filter papers with the pitch-based activated carbon fibers and the binder fibers using wet-laid process. The influence of the binder fiber on the porosity of the filter papers has been investigated by using nitrogen adsorption isotherms at 77 K and a scanning electron microscope (SEM). As a result, the specific surface area has increased with an decrease in the content of binder fiber. It has been shown that the optimum ratio of pitch-based activated carbon fibers and the binder fibers is 70:30, resulting in high porosity, excellent bonding strength, large specific surface area ($650.4m^2/g$) and high noxious gas removal efficiency (86.9%). In addition, it has been observed that the mean pore size distribution of the fiber papers has not been affected by the binder fiber.
Silica-filled rubber compound needs longer mixing time compared to carbon black-filled one since it has poor dispersion or the filler. Influence of the mixing procedure on the properties of natural rubber compound filled with both silica and carbon black was studied. The discharge temperature of the master batch (MB) mixing was $150^{\circ}C$. The mixing time was longer when silica and carbon black were loaded separately than when loaded simultaneously. The mixing time was longer when silica was loaded first than when carbon black is loaded first. The compounds prepared by one MB step (conventional mixing) were compared with the compounds prepared by two MB steps (two-step mixing). Scorch times of the two-step mixing compounds were longer than those by the conventional mixing ones. Bound rubber contents of the formers were lower than those of the tatters. The two-step mixing vulcanizates had longer elongation at break, higher tensile strength, and better fatigue life.
Eom, SeoBin;Lee, Sun Young;Park, Sung Han;Lee, Seung Goo
Elastomers and Composites
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v.53
no.3
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pp.124-130
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2018
Recently, microwaves have been used for desulfurization because they can selectively dissociate C-S and S-S bonds present in vulcanized rubber. In this study, we investigated the changes in structural and physical properties of EPDM (Ethylene propylene diene monomer) rubber by irradiating it with microwaves for different durations. The surface chemical composition of the irradiated EPDM rubber was analyzed by FT-IR, XPS, and EDS analyses. It was confirmed by XPS that C-S and S-S S2p peak heights greatly decreased when microwave irradiation was performed for more than 5 min. In the EPDM sample irradiated with microwaves for 10 min, the number of S-O bonds significantly increased owing to oxidation. As the microwave irradiation time was increased, SEM images showed cracks and voids on the EPDM surface. The 20% decomposition temperature of the EPDM rubber sample was investigated by TGA, and it was found to be about $435.23^{\circ}C$ for the EPDM rubber irradiated for 10 min. The crosslinking density of the EPDM rubber was determined by measuring the degree of swelling, and the highest value was observed for the E5 sample irradiated for 5 min. The degree of swelling of the E10 sample irradiated for 10 min was lower than that of the E5 sample. These results indicate that when irradiated with microwaves for more than a certain time, desulfurization occurs and the side chain of the EPDM rubber dissociates and forms additional crosslinking bonds.
In this paper, Glass Fiber Reinforced Thermoplastic (GFRTP) for automotive headlight source module was fabricated by compounding and injection molding using PPS (Poly Phenylene Sulfide) resin with glass fiber which has three cross section (round type, cocoon type, flat type). Tensile, flexural, impact properties were investigated on effect of cross section, glass fiber contents. And it was observed flatness, dimensional stability, fluidity depending on glass fiber cross section. As a result, flat glass fiber reinforced thermoplastic's mechanical properties were most excellent. Also, dimensional stability and flatness showed better results when using flat glass fiber.
The fiber reinforced thermoplastic composites(FRTP) were prepared with polypropylene fiber(PPF) as matrix and vinylon(VF), Aramid(KF) or nylon fiber(PAF) as reinforcing materials using the integrated fiber mixing apparatus. The composite sheets were prepared by compression molding and their impact and morphological properties were characterized. VF/PP system showed the maximum value in Izod impact strength, while KF/PP system showed the maximum value in high rate impact properties. Ductility Index(DI) order was VF/PP>KF/PP>PAF/PP. A maximum DI for VF/PP, 2.43, was obtained when the weight fraction of VF was 20%. The optimum amount of the reinforcing organic fiber was found to be 20~30%. As a result, it is concluded that VF/PP system has better interfacial adhesion properties than either KF/PP or PAF/PP.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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