This study investigates the interfacial adhesion properties of two commonly used structural sealants, polyurethane (PU) and polysulfide (PSF), when applied to carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) substrates with different resin matrices, PU-based and epoxy-based CFRP. The calculated work of adhesion (W_adh) values revealed that the PU sealant exhibited significantly higher surface energy and polar component than the PSF counterpart, owing to its urethane groups capable of hydrogen bonding and dipolar interaction. Shear adhesion strength tests showed that the PU sealant achieved strengths of 1.3 MPa and 0.9 MPa on PU and epoxy CFRP, respectively, whereas the PSF sealant exhibited consistently low strength (0.1 MPa). These differences were attributed to the chemical structure, polarity, and compatibility between the sealant and substrate. The findings demonstrate that interfacial adhesion is strongly influenced by both the molecular functionality of the sealant and the chemical nature of the CFRP matrix. This study highlights the importance of selecting sealants based on interfacial compatibility and structural performance requirements for reliable bonding in composite structures.

본 연구에서는 구조용 실란트로 널리 사용되는 폴리우레탄(PU) 실란트와 폴리설파이드(PSF) 실란트를 대상으로, 서로 다른 기지재료를 가진 탄소섬유강화복합재(CFRP)와의 계면 접착 특성을 비교·분석하였다. 피착재로는 PU 기반 CFRP와 에폭시 기반 CFRP를 사용하였다. PU 실란트는 우레탄기 내 수소결합과 극성 작용기로 인해 PSF 실란트보다 현저히 높은 표면 에너지와 극성 성분을 나타냈으며, 이에 따라 더 높은 접착일을 보였다. 전단 접착 강도를 측정한 결과, PU 실란트는 두 기지재료 모두 약 1 MPa의 접착 강도를 나타내었으나, PSF 실란트는 두 기지재료 모두에서 0.1 MPa 수준의 낮은 값을 보였다. 이러한 차이는 실란트의 화학 구조, 극성, 그리고 피착재와의 상용성에 기인하는 것으로 분석된다. 본 연구는 실란트의 계면 접착 성능이 분자 구조와 피착재의 화학적 특성에 크게 영향을 받음을 보여주며, 복합재 구조물의 신뢰성 있는 접합을 위해 실란트 선택 시 계면 적합성과 구조적 요구 특성의 병행 고려가 필요함을 제시한다.

Keywords: 실란트(Sealant), 표면 분석(Surface analysis), 접착강도(Adhesion strength), 탄소섬유강화복합재료(CFRP)