PVC 핏치를 산소분위기에서 안정화시킬 때 발생되는 화학반응 기구를 열중량 분석 및 FT-IR을 이용하여 규명하였다. PVC 핏치를 안정화시킬 ? 초기에 가속화현상이 이러나서 핏치내에 반응성이 강한 메칠기(-CH/ sub 3/)나 메칠렌기(-CH2-)등이 산소와 반응하여 카보닐기(C=O)를 생성하면서 급격한 무게증가 현상이 발생하였다. 이때의 생성물들은 알데히드(aldehyde), 케톤(ketone), 알코올(alcohol)이며, 물 (H2O)이 부산물로 발생된다. 이 가속화 현상에 의해 핏치내의 메칠기와 메칠렌기는 안정화 초기단계에서 대부분 산화되어 없어졌다. 안정화시간이 길어짐에 따라 생성된 알데히드나 일차 알코올의 산화가 발생하여 카르복실산(carboxylic acid)을 생성하고, 에테르 결합도 생성되었다. 이때에도 무게증가 현상이 발생하지만, 초기의 급격한 무게증가와는 달리 그 증가속도가 느리고, 시간이 경과함에 따라 증가속도는 더욱 느려졌다. 그리고, 안정화온도가 높고 안정화시간이 긴경우에는,카르복실산들의 탈수반응으로 인한 방향족 무수화물(aromatic anhydride)이 생성되었다. 290˚C에서 24시간 안정화시킨 경우, 무게감소가 발생했는데, 이것은 카르복실산의 탈카르복실화(decarboxylation)반응에 의해 CO2가 발생되었기 때문이다. 그리고, 안정화 온도가 높을수록 안정화에 무게증가의 최대값과 방향족 무수화물이 발생되는 무게증가 값이 작아지고, 안정화 초기단계에서 나타나는 가속화 현상의 구간도 짧아졌다.

PAN계 탄소섬유 roving 및 fabric을 2170˚C에서 열처리 하였다. 열처리를 행하지 않은 탄소섬유 fabric과 행한 것을 사용하고, Autoclave를 이용하여, CFRP와 CFRP의 성형체를 제조하였다. 열처리를 행한 탄소섬유 roving과 행하지 않은것 및 두종류의 성형체의 분석을 통하여, 열처리에 따른 탄소섬유 및 탄소복합재의 물리적. 기계적 특성변화를 연구하였다. 열처리 후 성유의 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 결과 탄소섬유의 직경이 6.8μ m에서 6.4μ m으로 감소하였으며, 열중량분석을 행한 결과 내산화성이 증진되었음을 알았다. 단섬유인장실험 결과 인장강도는 탄소섬유의 (3.11± 0.32)× 103 MPa 에서 열처리 섬유의 (1.87± 0.26)× 103MPa으로 감소되었으나, 탄성율은 탄소섬유의 (1.94± 0.06)× 105 MPa에서 열처리 섬유의 (2.02± 0.11)× 105MPa으로 증가하였다. 층간전단강도 측정 실험을 한 결과 그 값이 CFRP(148.8±1.6Mpa)가 CFRP(82.2±1.1Mpa)에 비하여 높음을 알 수 있었고, torch test 결과 CFRP는 층간분리 없이 매끄러운 삭마가 일어나나, GFRP는 층간분리가 발생함을 알 수 있었다.

다구찌의 실험계획기법을 이용하여 탄소섬유/페놀수지의 결화싸이클을 연구하였다. 본 연구에서는 1인자 2수준과 7인자 3수준으로 구성된 L18(21 × 37) 직교배열표를 사용하였고, 특성치로 굴곡강도와 기공률을 선정하여 실험하였다. 실험계획법의 압축성형 인자로는 8개의 성형인자(승온속도, 가압온도, 성형압력, 경화온도, 경화온도에서의 유지시간, 냉각속도 및 탈기포)가 고려되었으며, 이들 성형인자가 탄소섬유/페놀수지 복합재료의 물성에 미치는 영향을 고찰하였다. 분산분석법으로 실험결과를 분석한 결과, 탄소섬유/패놀수지 복합재료의 굴곡강도에 가장 큰 영향을 미치는 성형인자는 성형압력이고, 기공률에 가장 큰 영향을 미치는 성형인자는 경화온도임이 밝혀졌다.

본 연구에서는 탄소/탄소복합재료의 마모특성에 대한 탄소섬유 길이의 영향을 고찰하였다. 매트릭스 precursor로 레졸형의 페놀수지와 강화재로 표면처리를 하지않은 PAN계 단섬유형 탄소섬유를 사용하여 액상함침법으로 1회의 고온열처리 공정과 4회의 탄화공정을 통하여 탄소/탄소복합재료를 제조하였다. Disk-on-disk형의 마모시험기를 통하여 상대 마찰재로 AISI 304 stainliss steel을 사용하여 0.6MPa(61 ×103Kg/m2)의 압력과 0.71m/sec의 미끄러짐 속도하에서 측정된 탄소/탄소복합재료의 마찰계수는 0.2-0.3이었다. 마찰계수에 대한 섬유의 길이의 영향은 크게 나타나지 않았지만, 마모 속도는 섬유의 길이가 증가함에 따라 증가하는 경향이 나타났다. 본 실헙 결과를 섬유 강화 플라스틱의 마모 모델을 적용하여 고찰하여 본 결과, 섬유의 길이가 증가함에 따라 탄소/탄소복합재료의 마모 속도가 증가되는 경향은 생성된느 마모조각의 크기가 커기기 때문에 나타난 현상으로 판단되었다.