In this work, the effects of ozone treatments on mechanical interfacial properties of carbon fibers-reinforced nylon 6 matrix composites were investigated. The surface properties of ozone treated carbon fibers were studied by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Mechanical interfacial properties of the composites were investigated using critical stress intensity factor (KIC). The cross-section morphologies of ozone-treated carbon fiber/nylon-6 composites were observed by scanning electron microscope (SEM). As a result, KIC of the ozone-treated carbon fiber -reinforced composites showed higher values than those of as-received carbon fibers-reinforced composites due the enhanced O1s/C1s ratio of the carbon fiber by the ozone treatments. This result concludes that the mechanical interfacial properties of nylon-6 matrix composites can be controlled by suitable ozone treatments on the carbon fibers.

본 실험에서는 탄소섬유의 오존처리가 탄소섬유 강화 나일론6 매트릭스 복합 재료의 기계적 계면 특성에 미치는 영향을 관찰하였다. 오존처리는 농도에 따라 각각 30 min씩 처리하였으며, 오존처리된 탄소섬유의 표면 특성은 적외선 분광법 (Fourier transform infrared spectroscopy; FT-IR)과 X선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy; XPS)으로 측정하였다. 기계적 계면 물성은 임계응력 세기 인자(Critical stress intensity factor; KIC)를 통하여 알아보았으며, 파단실험 후 파단면은 주사전자현미경을 통해 관찰하였다. 실험결과, 탄소섬유를 오존처리함에 따라 탄소섬유 표면의 O1s/C1s 비율이 증가하였고, 이는 탄소섬유 표면의 산소관능기 발달에 따른 것으로 보여진다. 또한, 오존처리된 탄소섬유 강화 복합 재료는 미처리된 탄소섬유강화 복합재료보다 높은 KIC와 값을 보여주었다. 이러한 결과는 탄소섬유의 오존처리가 탄소 섬유와 나일론6 기지 사이의 계면결합력의 증대를 유도하여 복합재료의 기계적 계면강도가 증가된 것으로 판단된다.