붕소섬유

목차

1. 특징

2. 원료의 합성

3. 제조과정

4. 구조 및 성질

5. 용도

본문내용

1. 특징

- 불규칙한 구조를 갖는 연속상의 monofilament
- 직경이 100μm 정도, 밀도 2.30~2.65g/cm3
- 보통 사람의 머리카락 굵기 정도이며 carbon fiber의 10배정도의 굵기
- 비중이 2.55 (카본의 1.4배)
- 용융점 2,300±100℃ (직경이 200 μm B/W)
- 고강도 (인장강도: 2.0~5.2Gpa)
- 고탄성 (인장 탄성률: 350~450GPa)

고강도, 고탄성률 재료로서 저밀도의 우수한 비강도를 가지고 있는 고분자 재료이다. 하지만, 높은 경도와 취성으로 인해 가공이 어려우며 붕소섬유 단독으로는 사용범위가 크게 제한적이므로 고강도, 고탄성률이 요구되는 특수용도 분야에서만 주로 이용

2. 원료의 합성

- CVD법에 의한 삼염화붕소(BCl3)의 수소환원법
- 디보란(diborane, B2H6)의 열 분해법
- 유기붕소화합물의 전기 분해법
- 용융붕소의 직접 방사법

CVD법은 텅스텐와이어나 탄소섬유를 1,000~1,300도 직접 가열한 후 아래의 반응식과 같이 삼염화붕소와 수소가스를 반응시켜 생성된 붕소 침전물을 텡스턴와이어나 탄소섬유의 표면에 기상 증착 시키는 방법

2BCl3 + 3H2 → 2B + 6HCl

또한, 유기붕소화합물의 전기 분해법은 LiF, NaF, 및 CaF2와 같은 염들의 용융물 안에서 붕소화합물 (KBF4, B2O3등)을 전기분해 시키거나 니트로메탄, 이소프로필알코올에서 분산된 비결정성 붕소의 전기이동적 침전 등이 사용



3. 제조과정

- CVD 이 가장 많이 사용
- 이 방법은 삼염화붕소와 수소의 가스혼합물을 가열된 기질의 표면에 증착 시켜 제조하는 것으로 일반적인 기질로는 텅스텐와이어 (B/W type) 나 탄소섬유 (B/C type) 가 사용된다.
- 붕소섬유는 긴 유리관 챔버와 수은밀폐장치를 포함한 수평, 수직 반응조를 통해 제조되며, 이 때 유압수은밀폐장치는 챔버를 공기로부터 분리시키고 기질의 열처리가 이루어지게 함
- 이때 기질로 사용되는 텅스텐와이어나 탄소섬유가 일정한 속도와 장력 하에서 공급, 권취 되도록 하는 것이 중요한 요소
- 제조공정 중의 반응조의 형태, 밀폐장치, 기질 필라멘트의 공급장치 및 챔버의 수와 배열은 생산과 물성에 큰 영향을 미침

참고 자료

없음