This study aimed to fabricate composites with high thermal conductivity using diglycidyl ether of bisphenol-A (DGEBA), incorporating carbon fiber cloth (CFC) and graphene as reinforcing agents. Notably, the dispersion of graphene within the DGEBA matrix was enhanced through surface modification via a silane coupling agent. The effects of CFC and graphene addition on the impact strength, thermal conductivity, and morphology of the composites were examined. The experimental results showed that the incorporation of 6 wt% CFC resulted in a substantial (16-fold) increase in impact strength. Furthermore, the introduction of 6 wt% CFCs along with 20 wt% graphene led to a remarkable enhancement in thermal conductivity to 5.7 W/(m K), which was approximately 22 and 4 times higher than the intrinsic thermal conductivities of pristine DGEBA and the CFC/DGEBA composite, respectively. The increased impact strength is ascribed to the incorporation of CFC and silane-modified graphene. Additionally, the gradual increase in thermal conductivity can be attributed to the enhanced interaction between the acidic silane-modified graphene and the basic epoxy–amine hardener within the system studied.

Neopentyl glycoI(NPG) 의 함량변화에 따른 diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA)/4,4' -methylene dianiline (MDA) 계의 등온적 경화거동을 DSC를 이용하여 분석하였다. DGEBA/MDA 계의 경화속도를 증가시키기 위하여 NPG를 첨가하였다. NPG 함량에 관계없이 전화율 곡선이 s-자 모양이었으며, 이것은 DGEBA/MDA/NPG 계의 경화반응이 자촉매 반응 메커니즘에 따른다는 것을 의미한다. NPG의 함량이 증가함에 따라 경화속도가 증가하였으며, 이것은 NPG가 가지고 있는 두 개의 hydroxyl 기가 촉매로 작용하기 때문이다.

Diglycidy1 ether of bisphenol A (DEGBA)/4, 4'-methylene dianiline(MDA) 계의 반응속도에 미치는 10 phr의 pheny1 glycidy1 ether(PGE)-acetamide(AcAm)의 영향을 살펴보았다. PGE-AcAm이 첨가됨으로 인해서 승온적 DSC 곡선에서 최대 발열피크의 온도와 피크 시작 온도가 감소하였다. PGE-AcAm의 첨가 여부에 관계없이 전화율 곡선은 s-자 형상이었고, 이는 DGEBA/MDA 계와 DGEBA/MDA/PGE-AcAm 계가 자촉대 반응을 한다는 것을 의미한다. 또한 PGE-AcAm이 10 phr 첨가됨으로 인해서 1.2-1.4배 증가하였는데, 이는 PGE-AcAm의 수산기가 촉매로 작용하기 때문이다.

에폭시 수지 DGEBA/MDA/GN계의 트링 열화에 미치는 전압과 온도의 영향에 대한 고찰을 통하여 고분자 절연재료의 절연파괴 거동을 연구하였다. 전압 인가시간에 따라 트리의 성장속도은 역S자의 형태로 나타났다. 인가전압과 온도가 증가함에 따라 트리의 성장속도는 증가하였으며 트리형상의 복잡함, 즉 국부적인 트링열화의 정도는 인가전압이 감소하거나 온도가 증가한 경우에 높게 나타났다. 절연파괴 강도는 유리 전이온도 이상에서 급격히 감소하였다.

DGEBA/MDA/GN 계의 기계적 및 절연성질에 미치는 후기경화 조건의 영향을 연구하였다. 시편은 80˚C에서 1.5시간 동안 경화한 후 150˚C에서의 후기 경화시간과 경화온도를 다르게 하였다. 후기 경화온도가 증가함에 따라 인장강도, 절연파괴 강도 그리고 유리전이온도는 약간 증가하였으나 감소하였다. 4시간까지 후기경화되었을 때 인장강도와 유리전이온도는 증가하였으나 충격강도는 감소하였다. 그러나 4시간 후에는 거의 일정한 값을 나타내었다. 절연파괴 강도는 후기경화 시간에 관계없이 거의 일정한 값을 나타내었다.

고분자 재료의 가격을 낮추거나 물리적, 열적 성질을 향상시키기 위해 고분자 복합재료 분야에서 무기 첨가제의 사용이 크게 증가하고 있다. 본 연구에서는 DBEBA/MDA/GN 계의 경화특성에 미치는 천연 Zeolite의 영향을 고찰하였다. DGEBA/MDA/GN 계의 경화 매카니즘과 DGEBA/MDA/GN/natural zeolite계의 경화 메카니즘은 매우 유사하였다. Zeolite의함량이 20phr까지 증가함에 따라 속도 상수는 증가하였으나 Zeolite의 함량이 증가함에 따라 속도 상수는 감소하였다.

에폭시 수지 계의 경화반응 속도를 증가시키고 기계적 물성을 향상시키기 위해 합성 pheny1 glycidy1 ether(PGE)-acetamide(AcAm)를 diglycidy1 ether of bispenol A(DGEBA)/4,4'-methylene dianiline(MDA)계에 도입하였다. PGE와 AcAm을 2:1의 몰비로 혼합한 후 180˚C에서 1시간 반응시켜서 PGE-AcAm을 합성하였다. 5phr의 PGE-AcAm이 첨가되었을 때 인장강도가 15% 개선되었으며, 그 이후로는 PGE-AcAm을 합성하였다. 5phr의 PGE-AcAm이 첨가되었을 때 인장강도가 15% 개선되었으며, 그 이후로는 PGE-AcAm의 함량에 관계없이 거의 비슷한 값을 나타내었다. 반면에유리전이 온도(Tg)와 충격강도는 PGE-AcAm의 함량이 증가함에 따라 감소하였다. 파단면은 PGE-AcAm이 첨가됨으로써 더 복잡한 형상을 나타내었다.

반응성 첨가제로 사용된 HQ-PGE가 DGEBA/MDA계의 기계적 성질에 미치는 영향을 살펴보기 위해서 충격강도와 인장강도를 측정하였다. HQ-PGE의 함량이 25phr일 때 충격 강도는 첨가되지 않았을 때보다 40% 증가하고, 인장강도도 약간 증가하였다. 이것은 HQ-PGE가 합성될 때 생성된 수산기가 자촉매 반응을 하면서 에폭시 수지의 미반응된 에폭시기와 반응한 결과로 사료된다. Young's modulus와 신장율은 HQ-PGE의 함량이 증가함에 따라 크게 변화하지 않았다.

Diglycidyl ether of bisphenol A(DGEBA)/4,4'-methylene dianiline(MDA)/phenyl glycidyl ether(PGE)-acetamide(AcAm)/carboxyl-terminated acrylonitrile butadiene copolymer(CTBN) 계의 열적 안정성을 평가하기 위해 열중량 분석법(TG)을 사용하였다. 활성화 에너지를 구하기 위해 Freeman & Carrol, kissinger, Flynn & Wall 식을 사용하였다. Freeman & Wall 식을 이용하여 구한 활성화 에너지는 112.9 kJ/mol, Kissinger 식에 의한 값은 151.5kJ/mol 이었으며, Flynn & Wall식에 의해 구한 값은 168.3 kJ/mol 이었다.

Diglycidy1 ether of bisphenol A (DGEBA)/4, 4' -methylene dianiline(MDA)에 hydroquinonepheny1 glycidy1 ether(HQ-PGE)를 첨가한 계의 경화반응 메카니즘 FT-IR을 이용하여 연구하였다. 150˚C에서 경화반응이 일어날 경우 반응기간이 증가할 때 에폭시기와 히드록시기는 감소하였고, 에테르기는 증가하였다. 그리고, HQ-PGE의 함량이 증가함에 따라 에폭시기의 소모량이 증가하였고, 유리 전이 온도가 감소하였다. 이로부터 HQ-PGE는 반응에 참여할 때 사슬 확장제와 반응 가속제로 작용함을 할 수 있었다.

DGEBA (diglycidyl ether of bisphenol A )/MDA(4,4'-methylene dianiline)/SN(succinonitrile)계와 DGEBA/MDA/SN/HQ(hydroquinone)계의 경화반응 속도론을 Kissinger equation 및 Fractional life 법에 의해 85~150˚C에서 DSC를 이용하여 연구하였다. 경화반응 온도가 높아짐에 따라 반응속도는 증가하는 반면, 반응차수는 거의 일정하였다. 또한 촉매로 HQ를 첨가한 계가 첨가하지 않은 계보다 반응속도는 크게 증가했으며, 활성화 에너지 값은 약 20% 정도 감소하였다 또한, 경화반응 시작온도는 30˚C 정도 낮아졌다.

Diglycidyll ether of bisphenol A(DGEBA)/4, 4'-methylene dianiline(MDA)계에 반응성 첨가제 malononitrile(MN)을 첨가하면 내충격성은 크게 향상되나 반응속도는 감소하게 된다. 에폭시 수지의 경화반응은 에폭시기가 개환되어 생성되는 히드록시기가 촉매로 작용하는 자촉매 반응이며, 외부에서도입된 히드록시기도 같은 효과를 나타낸다. 따라서 본 연구에서는 DGEBA/MDA/MN 계의경화 반응속도를 증가시키기 위해 히드록시기를 가진 촉매로서 hydroquinone(HQ)을 도입하였고 이들 계의경화특성 및 열적성질을 고찰하였다. HQ가 첨가됨으로 인해 활성화 에너지는 감속하고 속도상수는 증가하였으며, 발열곡선에서 반응 시작온도가 낮아졌다. 이 결과로부터 HQ가 반응 가속제로 작용하고 있음을 알 수 있다.

에폭시 수지를 개질하기 위하여 반응성 첨가제 Malononitrild(MN)을 Diglycidy1 ether fo vispenol A (CGEBA)/Methylene dianiline(MDA)계를 첨가하여 이 계의 경화 반응속도론과 경화반응메카니즘을 시차주사 열분석(DSC)과 적외선 흡수 분광법을 통해 관찰하였다. 경화반응속도론으로부터 MN으로 개질된 DGEBA/MDA는 완전히 경화를 이루기 위하여 80˚C로 부터 170˚C까지 30˚C간격으로 경화시킨 시료로 반응메카니즘을 고찰한 결과 PA(primary amine)-E(epoxide)그리고 E(epoxide)-OH(hydroxy1 group)반응 이외에 PA(primary amine)-CN(nitrile)과 CN(nitrile)-OH(hydroxy1 group)반응이 일어남을 알았다.

열경화성 에폭시 수지의 물성 중 담약성을 개선하기 위해 새로운 반응성첨가제 succinonitrile(SN)을 Diglycidy1 ether of bisphenol A(DGEBA(-4,4'-methylene dianiline(MDA)계에 도입하여 현재 널리 사용되고 있는 유리섬유 복합재료에 매트릭스로 사용될 경우에 있어서 파괴되는 거동을 미시적으로 고찰하였다. 그 결과 post debond friction 에너지가 파괴 거동을 주도하고 있으며, 다음으로 pull-out에너지 그리고 debonding 에너지 순으로 나타났다. 따라서 파괴 거동에 미치고 있는 중요한 요인은 섬유와 매트릭스 간의 경계면 전단 응력이 크게 좌우함을 알 수 있었으며, 이때 반응성 첨가제 SN은 전단응력을 떨어뜨리는 것으로 고찰되었다.