Abstract
The effect of anodic oxidation on high strength PAN-based carbon fibers has been studied in terms of surface functionality and surface energetics of the fiber surfaces, resulting in improving the mechanical properties of composites. According to FT-IR and XPS measurements, it reveals that the oxygen functional groups on fiber surfaces induced by an anodic oxidation largely influence the surface energetics of fibers or the mechanical interfacial properties of composites, such as the interlaminar shear strength (ILSS) of composites. According to the contact angle measurements based on the wicking rate of a test liquid, it is observed that anodic oxidation does lead to an increase in surface free energy of the carbon fibers, mainly due to the increase of its specific (or polar) component. From the surface energetic point of view, it is found that good wetting plays an important role in improving the degree of adhesion at interfaces between fiber and epoxy resin matrix of the resulting composites. Also, a direct linear relationship is shown between 01s/01s ratio and ILSS or between specific component and ILSS of the composites for this system.
고강도 PAN계 탄소섬유를 양극산화하여 섬유의 표면 관능기와 표면 자유에너지, 그리고 최종 복합재료의 기계적 특성 향상에 미치는 영향을 고찰하였다. FT-IR과 XPS 측정 결과, 양극산화에 의해 형성된 섬유 표면의 산소 관능기는 섬유의 표면 에너지와 복합재료의 층간 전단강도 (ILSS)에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 그리고 젖음액의 wicking rate에 근거한 접촉각 측정에서 탄소섬유의 양극산화는 표면 자유에너지의 극성 요소를 크게 증가시키며, 이것은 표면 에너지 관점에서 살펴볼 때 좋은 젖음성이 최종 복합재료의 섬유와 에폭시 수지 매트릭스사이의 계면결합력 향상에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다. 또한 본 연구에서는 섬유 표면의 $O_{1s}$ $C_{11}$ ratio 또는 극성 요소와 복합재료의 ILSS사이에서 직선적인 상관관계를 나타낼 수 있었다.다.
