탄소 섬유 및 인계 난연제 함량 변화에 따른 재활용 폴리아미드 기반엔지니어링 플라스틱의 열적 물성 및 난연 특성 변화
Effect of Carbon Fiber and Phosphorus-Based Flame Retardant Content on the Thermal, Physical, and Flame Retardant Properties of Recycled Polyamide Engineering Plastics
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초록
본 연구는 탄소 섬유과 인계 난연제 함량 변화가 재활용 나일론/탄소 섬유 기반 난연 복합재의 열적,기계적, 그리고 난연 성능에 미치는 영향을 고찰하였다. 그 결과 탄소 섬유와 난연제 함량이 높을수록 열적안정성과 숯 형성 능력이 향상되어 복합재의 내열성이 증가함을 확인했다. 기계적 특성 측면에서는 탄소 섬유함량 증가에 따라 인장 강도가 향상된 반면 충격 강도는 감소하는 경향을 보여, 섬유 강화에 따른 전형적인강성-인성 상충 관계를 나타냈다. 한편, 난연제 함량 증가는 충격 강도를 점진적으로 개선시키는 효과를 보였으나, 인장 강도의 경우 초기에는 증가하다가 일정 함량이 상에서 감소하는 거동을 나타냈다. 난연 성능 평가에서는 탄소 섬유 함량이 증가할수록 UL-94 V-0 등급을 달성하기 위해 요구되는 난연제 함량이 높아지는 것으로나타나, 복합재 조성에 따른 최적 난연제 함량 설정의 중요성을 시사하였다.
Abstract
This study investigates the effects of varying carbon fiber content and phosphorus-based flameretardant on the thermal, mechanical, and flame-retardant properties of recycled nylon/carbon fiber composites. The results demonstrated that increasing the contents of both carbon fiber and flame retardant enhanced thethermal stability and char formation, thereby improving the heat resistance of the composites. In terms ofmechanical properties, higher carbon fiber content led to an increase in tensile strength but a decrease inimpact strength, reflecting the typical stiffness-toughness trade-off associated with fiber reinforcement. Additionally, the content of the flame retardant had a quantity- dependent effect on mechanical behavior:impact strength gradually increased with higher flame retardant content, while tensile strength initiallyincreased and then decreased beyond a certain content. Flame retardancy tests further revealed that a higherflame retardant content was required to achieve the UL-94 V-0 rating as the carbon fiber content increased,highlighting the need to optimize flame retardant loading based on composite composition.