In order to improve the interfacial bonding force and reaction polymerization degree of the carbon fiber reinforced nylon 6 composite material, the surface of the existing epoxy-sizing carbon fiber was desized to remove the epoxy and treated with urethane, nylon and phenoxy sizing agent, was observed. The interfacial bond strength of the resized carbon fiber was confirmed by IFSS (Interfacial Shear Strength) and the fracture surface was observed by scanning electron microscope. The results showed that the interfacial bonding strength of the carbon fiber treated with nylon and phenoxy sizing agents was higher than that of urethane - based sizing. It has been found that the urethane - type resizing carbon fiber has lower interfacial bonding strength than the conventional epoxy - sizing carbon fiber. This result shows that the interfacial bonding between carbon fiber and nylon 6 is improved by removing low activity and smoothness of existing carbon fiber.
Min Su Kim;Ki Hoon Kim;Bo-kyung Choi;Jong Hyun Park;Seong Yun Kim
Composites Research
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v.37
no.3
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pp.197-203
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2024
Mechanical, electrical and thermal properties of polymer composites can be improved simultaneously by incorporating carbon fibers (CFs), which are beneficial for improving the mechanical properties, and multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs), which are advantageous for improving the conductive properties. In this study, MWCNTs were incorporated into carbon long fiber thermoplastic (CLFT), which has excellent mass production processability and excellent mechanical properties, to control electrical and thermal properties. The mechanical and electrical properties of the prepared composites were most significantly influenced by the amount of filler incorporated. On the other hand, the thermal properties were improved due to the formation of a filler network interconnected by the incorporation of MWCNTs. By adjusting the filler amount, filler composition, and filler network structure of MWCNT-incorporated CLFT, the mechanical, electrical, and thermal properties could be controlled.
The objective of this study was to examine the effect of oxidation inhibitor contents on the work of adhesion, fracture toughness, and impact strength of the unidirectional carbon-carbon composites (C/C composites). The molybdenum disilicide ($MoSi_2$) used as an oxidation inhibitor was impregnated with phenolic resins to improve the anti-oxidation properties of the composites in different concentrations of 4, 12 and 20 wt%. Based on Wilhelmy equation, the work of adhesion of C/C composites was calculated by contact angle methods. Fracture toughness and impact strength were pressured by three-point bending test for the critical intensity factor ($K_IC$) and Izod test method, respectively. As a result, the composites made with $MoSi_2$ resulted in an increasing of both fracture toughness and impact strength. Especially, the composites made with 12 wt% $MoSi_2$ content showed the highest value of London dispersive component, $W_A\;^L$, in work of adhesion, resulting from improving the interfacial adhesion force among fibers, filler, and matrix in this system.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2005.06a
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pp.663-667
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2005
Surface modified carbon nanotubes were applied into the epoxy composites to investigate its tribological property. Carbon nanotubes reinforced epoxy composites were fabricated by casting. Effects to the tribological property of loading concentrations and types of surface modification of carbon nanotubes were investigated under sliding condition using linear reciprocal sliding wear tester. The results show that the small amount of carbon nanotubes into the epoxy exhibited lower weight loss than the pure epoxy. It is concluded that the effect of an enormous aspect ratio of carbon nanotubes surface area which wider than conventional fillers that react as interface for stress transfer. As increased the contents of carbon nanotubes, the weight loss from the wear test was reduced. And the surface modified carbon nanotubes show better tribological property than as produced carbon nanotubes. It is due that a surface modification of carbon nanotubes increases the interfacial bonding between carbon nanotubes and epoxy matrix through chemical bonding. Changes in worn surface morphology are also observed by optical microscope and SEM for investigating wear behaviors. Carbon nanotubes in the epoxy matrix near the surface are exposed, because it becomes the lubricating working film on the worn surface. It reduces the friction and results in the lower surface roughness morphology in the epoxy matrix as increasing the contents of the carbon nanotubes.
It is known that the relative dielectric constant of insulating polyethylene matrix composites with conducting materials (such as carbon black and metal powder) increases as the conducting material content increases below the percolation threshold. Below the percolation threshold, dielectric properties show an ohmic behavior and their value is almost the same as that of the matrix. The change is very small, but its origin is not clear. In this paper, the dielectric properties of carbon black-filled polyethylene matrix composites are studied based on the effect medium approximation theory. Although there is a significant amount of literature on the calculation based on the theory of changing the parameters, an overall discussion taking into account the theory is required in order to explain the dielectric properties of the composites. Changes of dielectric properties and the temperature dependence of dielectric properties of the composites made of carbon particle and polyethylene below the percolation threshold for the volume fraction of carbon black have been discussed based on the theory. Above the percolation threshold, the composites are satisfied with the universal law of conductivity, whereas below the percolation threshold, they give the critical exponent of s = 1 for dielectric constant. The rate at which the percentages of both the dielectric constant and the dielectric loss factor for temperature increases with more volume fraction below the percolation threshold.
Kim, Hyun-Il;Choi, Woong-Ki;Oh, Sang-Yub;An, Kay-Hyeok;Kim, Byung-Joo
Applied Chemistry for Engineering
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v.24
no.5
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pp.476-482
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2013
In this work, the effects of electrochemical oxidation of carbon fiber surfaces on mechanical interfacial properties of carbon fibers-reinforced polarized-polypropylene matrix composites were studied with various current densities during the treatments. Surface properties of the fibers before and after treatments were observed by SEM, AFM, XPS, and contact angle measurements. Mechanical interfacial properties of the composites were measured in terms of critical stress intensity factor ($K_{IC}$). From the results it was found that $O_{1s}$ peaks of the fiber surfaces were strengthened after electrochemical oxidation which led to the enhancement of surface free energy of the fiber, resulting in good mechanical performance of the composites. It can be concluded that electrochemical oxidation of the carbon fiber surfaces can control the interfacial adhesion between the carbon fibers and polarized-polypropylene in this composites system.
In order to increase the electrical conductivity and the mechanical properties of carbon fabric composites, multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) and carbon nanofibers (CNFs) were deposited on carbon fabrics by anodic and cathodic electrophoretic deposition (EPD) processes. In the cathodic EPD, carbon nano-particles and nano-sized Cu particles were simultaneously deposited on the carbon fabric, which gave a synergetic effect on the enhancement of properties as well as the degree of deposition. The hybridization of carbon nano-particles and micron-sized carbon fiber significantly improved the through-the-thickness electrical conductivity. In addition, both MWCNTs and CNFs were deposited onto the carbon fabric for multi-scale hybrid composites. Multi-scale deposition improved the through-the-thickness electrical conductivity, compared to the deposition of either MWCNTs or CNFs.
The use of carbon nanotubes (CNTs) as a reinforcing material in a polymer matrix has increased in various industries. In this study, the flexural behavior of CNT-modified epoxy/basalt (CNT/epoxy/basalt) composites is investigated. The effects of CNT modification with silane on the flexural properties of CNT/epoxy/basalt composites were also examined. Flexural tests were performed using epoxy/basalt, oxidized CNT/epoxy/basalt, and silanized CNT/epoxy/basalt multi-scale composites. After the flexural tests, the fracture surfaces of the specimens were examined via scanning electron microscopy (SEM) to investigate the fracture mechanisms of the CNT/epoxy/basalt multi-scale composites with respect to the CNT modification process. The flexural properties of the epoxy/basalt composites were improved by the addition of CNTs. The flexural modulus and strength of the silane-treated CNT/epoxy/basalt multi-scale composites increased by approximately 54% and 34%, respectively, compared to those of epoxy/basalt composites. A SEM examination of the fracture surfaces revealed that the improvement in the flexural properties of the silane-treated CNT/epoxy/basalt multi-scale composites could be attributed to the improved dispersion of the CNTs in the epoxy.
Kim, Hyun-Il;Han, Woong;Choi, Woong-Ki;Park, Soo-Jin;An, Kay-Hyeok;Kim, Byung-Joo
Carbon letters
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v.20
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pp.39-46
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2016
In this work, the effects of maleic anhydride (MA) content on mechanical properties of chopped carbon fibers (CFs)-reinforced MA-grafted-polypropylene (MAPP) matrix composites. A direct oxyfluorination on CF surfaces was applied to increase the interfacial strength between the CFs and MAPP matrix. The mechanical properties of the CFs/MAPP composites are likely to be different in terms of MA content. Surface characteristics were observed by scanning electron microscope, Fourier transform infrared spectroscopy, and single fiber contact angle method. The mechanical properties of the composites were also measured by a critical stress intensity factor (KIC). From the KIC test results, the KIC values were increased to a maximum value of 3.4 MPa with the 0.1 % of MA in the PP, and then decreased with higher MA content.
Although carbon nanotubes(CNTs) have outstanding theoretical mechanical and electrical properties, CNT fibers(CNTFs) have not yet reached that level. Particularly, tensile strength is only about 10% or less, so studies for making up for it are being actively conducted. As a way for improving mechanical strength, methods such as synthesizing long CNT, orientation, chemical cross-linking, hydrogen bonding and polymer infiltration are being studied. In this review paper, we report preparation methods for highly conductive and strong CNTF/Carbon composites through coating and infiltration followed by carbonization of carbon precursor polymers such as polyacrylonitrile (PAN) and polydopamine (PDA) on CNTFs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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