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고형분 70% 아크릴수지 합성과 아크릴-우레탄 도료의 도막물성 비교 연구 (Syntheses of 70% Solids Acrylic Resin and Comparative Study in Physical Properties as Acrylic Urethane Resin Coatings)

  • 김성길;박형진
    • 한국응용과학기술학회지
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    • 제38권2호
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    • pp.476-487
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    • 2021
  • 고형분 70% 아크릴수지를 합성하기 위해 n-butyl methacrylate(BMA), methyl methacrylate(MMA), 2-hydroxyethyl methacrylate(2-HEMA) 및 acetoacetoxyethyl acrylate(AAEA)와 caprolactone acrylate(CLA)를 사용하여 공중합체의 유리전이온도(Tg)를 50 ℃로 조정하여 합성하였으며, 합성한 아크릴수지의 점도와 분자량은 수산기가(OH values)의 증가에 따라 증가되었다. 높은 고형분의 아크릴수지 합성에 적합한 반응개시제는 di-tert-amyl peroxide 이었으며, 최적의 합성조건은 반응 개시제 5 wt%, 연쇄이동제 4 wt%, 반응온도 140 ℃에서 적하시간은 4시간이었다. 합성수지의 구조는 FT-IR과 1H-NMR spectroscopy로 확인하였고, 수평균 분자량은 1900~2600, 분자량 분포도 1.4~2.1을 얻었다. 합성한 아크릴수지와 무황변성 폴리이소시아네이트인 hexamethylene diisocyanate trimer(Desmodur N-3300)의 NCO/OH 당량비를 1.2/1.0으로 조절하여 아크릴-우레탄 투명도료를 제조하였다. 도료의 물리적 특성으로 점도, 부착성, 건조시간, 가사시간, 연필경도 및 광택을 비교 검토한 결과 부착성, 건조시간, 가사시간, 연필경도 및 광택이 양호한 결과를 나타내었고, 특히 CLA를 10 % 도입한 도료는 부착성이 우수하고 낮은 점도와 높은 경도를 나타내었다.

압전 에너지 수확기의 성능 향상을 위한 복합재료 기반 소재 및 공정 기술 검토 (Composite-Based Material and Process Technology Review for Improving Performance of Piezoelectric Energy Harvester)

  • 김건수;장지운;김성륜
    • Composites Research
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    • 제34권6호
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    • pp.357-372
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    • 2021
  • 에너지 수확장치는 석유자원의 고갈로 인한 자원난을 해결할 수 있는 대안으로 유망하다고 알려져 있다. 기계적 움직임을 전기 에너지로 전환할 수 있는 압전 소자들의 한계(환경오염 및 낮은 기계적 특성)를 극복하기 위하여, 고분자 기지재 기반 복합재료 압전 에너지 수확장치에 대한 많은 연구들이 수행되었다. 본 논문에서는 사용된 재료 및 공정에 기초하여, 보고된 압전 복합재료의 출력 성능 및 관련된 응용 분야를 검토하였다. 압전 필러는 티탄산 지르콘산 연 및 티탄산바륨 기반의 세라믹 필러뿐만 아니라, 친환경, 생체적합성 및 유연성 측면에서 유리한 산화아연을 검토하였다. 기지재는 폴리비닐리덴플로오라이드 및 공중합체로 구성된 압전 고분자 및 에폭시 및 폴리디메틸실록산 기반의 유연한 고분자로 분류하여 복합재료의 압전 시너지 및 높은 외력 적용에 의한 압전 출력 향상을 논의하였다. 또한, 금속 혹은 탄소 소재 기반 2차 필러의 적용에 의한 복합재료의 전도성 혹은 기계적 특성의 향상이 압전 수확장치의 출력 성능에 미치는 영향을 복합재료의 구조 측면에서 검토하였다. 향상된 성능으로 소형 전자기기, 스마트 센서, 의학 분야 등에 응용 가능한 복합재료 기반 압전 수확장치는 미래의 일상에서 접할 수 있는 무선 전자 장치의 전원으로써 잠재적인 통찰을 제공할 수 있다.

이중 기능 고분자 전해질 막의 제조 및 탄소 섬유에 니켈, 코발트 기반의 나노와이어/MOF 배열을 통한 고성능 슈퍼커패시터 연구 (Preparation of Dual-functionalized Polymeric Membrane Electrolyte and Ni, Co-based Nanowire/MOF Array on Carbon Cloth for High-performance Supercapacitor)

  • 손혜정;김봉석;권지민;강유빈;이창수
    • 멤브레인
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    • 제33권4호
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    • pp.211-221
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    • 2023
  • 본 연구는 에너지 저장 응용을 위한 PVI-PGMA/LiTFSI 고분자 막 전해질 및 CxNy-C 유연 전극의 합성 및 특성에 관한 연구이다. 이중 기능을 갖는 PVI-PGMA 공중합체는 우수한 이온 전도성을 나타내었으며, PVI-GMA73/LiTFSI200 막 전해질은 1.0 × 10-3 S cm-1의 최고 전도도를 달성하였다. CxNy-C 전극의 전기화학적 성능을 체계적으로 분석하였으며, C3N2-C는 나노와이어와 다면체로 구성된 높은 연결성을 갖는 하이브리드 구조와 이중 Co/Ni 산화물을 포함하여 풍부한 산화환원 활성 부위와 이온 확산을 용이하게 하는 특징으로 인해 958 F g-1의 최고용량 및 최소한의 전하 전달 저항(Rct)을 달성하였다. 흑연 탄소 껍질의 존재는 충전-방전 동안 높은 전기화학적 안정성에 기여하였다. 이러한 결과들은 고성능 에너지 저장 장치인 슈퍼커패시터 및 리튬 이온 전지와 같은 첨단 에너지 저장 장비에 PVI-PGMA/LiTFSI 고분자 막 전해질과 CxNy-C 전극을 활용하는 잠재력을 보여주었으며, 지속 가능하고 고성능의 에너지 저장 기술을 더욱 발전시키는 길을 열어가고 있다.

직접 메탄올 연료전지용 탄화수소계 고분자 전해질 막 연구개발 동향 (Research Trends on Hydrocarbon-Based Polymer Electrolyte Membranes for Direct Methanol Fuel Cell Applications)

  • 정유경;이다정;김기현
    • 멤브레인
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    • 제33권6호
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    • pp.325-343
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    • 2023
  • 직접 메탄올 연료전지(direct methanol fuel cell, DMFC)는 연료의 개질 없이 메탄올 연료를 공급하여 수소이온과 전자 생성을 통해 전류를 생산하는 에너지 변환 장치이다. 현재 DMFC에 적용되고 있는 고분자 전해질 막(polymer electrolyte membrane, PEM)은 높은 수소이온 전도도와 물리화학적 안정성을 갖는 과불소화계 이오노머를 활용한 PEM이지만, 높은 메탄올 투과율과 분해 시 발생되는 환경 오염 물질 등의 문제로 인해 신규 소재 개발이 요구되고 있다. 최근 들어, 과불소화계 이오노머에 비해 낮은 연료 투과율 및 우수한 물리화학적 안정성을 갖는 탄화수소계 고분자 기반 PEM을 DMFC에 적용하는 연구들이 보고되고 있다. 본 총설에서는 탄화수소계 고분자 기반 PEM 중 1) 친수성/소수성 영역의 뚜렷한 나노 상분리 구조를 나타내는 가지형 공중합체를 합성하여 수소이온 전도성과 메탄올의 선택도를 향상시킨 연구, 2) 제막 단계에서 가교 구조를 도입하여 메탄올 투과율을 감소시키고 치수 안정성을 향상시킨 연구, 3) 유/무기계 첨가제 및 다공성 지지체를 도입하여 성능을 개선한 복합 막 개발 연구에 대해 소개하고자 한다.

광 반응성기를 갖는 아크릴 점착제의 합성과 반도체 다이싱 테이프로의 적용 연구 (Synthesis of Pressure-sensitive Acrylic Adhesives with Photoreactive Groups and Their Application to Semiconductor Dicing Tapes)

  • 박희웅;장남규;권기옥;신승한
    • 공업화학
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    • 제34권5호
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    • pp.522-528
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    • 2023
  • 반도체 제조공정인 다이싱 공정용 점착 테이프를 제조하기 위해 다양한 개수의 광 반응기를 갖는 화합물을 합성하였고 아크릴 공중합체에 도입하여 UV 경화형 아크릴 점착제를 제조하였다. 합성된 광반응성 화합물(f = 2 또는 3)의 구조는 NMR을 이용하여 확인하였다. 광반응성 화합물(f = 1~3)은 우레탄 반응을 통해 아크릴 점착제의 곁가지로 도입되었고, FT-IR 측정을 통해 UV 경화형 아크릴 점착제가 성공적으로 합성되었음을 확인하였다. UV 조사 전 후의 박리강도 변화는 실리콘 웨이퍼를 기재로 하여 평가되었으며, UV 조사 전 점착제의 높은 박리강도(~2000 gf/25 mm)가 UV조사 후 크게 감소(~5 gf/25 mm)하였다. 다 관능성 광 반응기가 도입된 점착제의 점착력 감소 효과가 가장 컸으며 FE-SEM을 통한 표면 잔류물 측정 결과, UV 조사 후의 표면 잔류물도 매우 낮은 수준(~0.2%)으로 관찰되었다.

IR Spectra에 의(依)한 리그닌의 화학구조(化學構造) - 단(單), 삼량체(三量體) 리그닌화합물(化合物)의 흡수대귀속(吸收帶歸屬) - (Chemical Structures of Lignin by Infrared Spectroscopy - Assignment of Infrared Absorption Bands in Lignin Compounds -)

  • 황병호
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제11권3호
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    • pp.58-69
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    • 1983
  • 본(本) 실험(實驗)은 한국산(韓國産) 잣나무에서 단리(單離)한 lignin 화합물(化合物)과 이미 단리(單離)된 유사한 구조(構造)를 갖는 화합물(化合物)을 비교 고찰하여 lignin화학구조(化學構造)를 위한 관능기(官能基) 및 방향환(芳香環)의 IR 스펙트럼의 귀속(歸屬)을 밝히고져 실시(實施)한 결과(結果)는 다음과 같다. 1) 측쇄(側鎖)${\alpha}$위(位)에 carbonyl 기(基)를 갖는 화합물(化合物) vanillin과 dehydrodivanillin의 경우 $1,665cm^{-1}$의 carbonyl 기(基)의 특징적인 흡수(吸收)가 공(共)히 함께 나타나는 것을 알 수 있었으며, 2) 측쇄(側鎖)에 carboxyl을 갖는 화합물(化合物) vanillic acid와 syringic acid의 경우, $1,675{\sim}1,690cm^{-1}$의 carboxyl 기(基)에 유래(由來)하는 흡수대(吸收帶)범위에 나타나는 것을 확인하였으며, 3) 측쇄(側鎖)에 alcohol 기(基)를 갖는 화합물(化合物) V, VI, VII의 경우, 3,420, 3.470, $3,350cm^{-1}$에 각각의 수산기(水酸基)의 신축진동(伸縮振動)의 흡수(吸收)가 보이며, 화합물(化合物) V, VI의 1가(價) alcohol에 관한 흡수(吸收)는 $1,030cm^{-1}$와 1,025$cm^{-1}$의 강(强)한 흡수(吸收)가 보이며, 2가(價) alcohol 인 화합물(化合物) VII의 경우는 $1,020cm^{-1}$에 흡수(吸收)가 보이는데 이는 alcohol 류(類)의 흡수대(吸收帶)와 잘 일치하는 것을 확인하였다. 4) Stilben화합물(化合物) VIII, IX의 경우는 매우 유사하며 guaiacyl 환(環)의 CO신축진동(伸縮振動)이 1,280, $1,270cm^{-1}$로 측정(測定)되었다. 5) Diaryl propane 화합물(化合物) X, XI, XII은 거의 유사하나 guaiacyl 환(環)을 갖는 화합물(化合物) X은 $1,030cm^{-1}$에서 CO신축진동(伸縮振動)을, syringyl 환(環)을 갖는 화합물(化合物) XI은 $1,330cm^{-1}$에서 CO신축진동(伸縮振動)을, guaiacyl-syringyl 공중합체(共重合體)(copolymer)을 갖는 화합물(化合物) XII는 $1,275cm^{-1}$$1,330cm^{-1}$에서 각각 특징적인, 흡수(吸收)를 나타내는 것을 재확인하였다. 이와같이 IR스펙트럼으로 화합물(化合物)의 관능기(官能基)의 흡수(吸收)나 방향족환(芳香族環)의 흡수(吸收)를 측정(測定) 비교한 결과(結果), 기재(基在) 우기화학분야(有機化學分野)나 목재화학분야(木材化學分野)의 data와 잘 일치(一致)하는 것을 재확인하였다. 앞으로 더욱이 수종(樹種)에서 새로운 lignin 화합물(化合物)을 단리동정(單離同定)하여 lignin에 관(關)한 각종(各種) data를 밝히므로서 잣나무 심재성분해명(心材成分解明)과 리그닌화학구조(化學構造) 연구(硏究)에 대한 기초적(基礎的) 자료(資料)를 제공(提供)하게 되므로 이는 학문(學問)뿐만 아니라 응용연구면(應用硏究面)에도 널리 활용(活用)될 수 있을 것으로 사료(思料)된다.

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소프트콘택트렌즈 건조로 인한 렌즈 형태 및 TBUT의 변화 (Changes of Lens Morphology and TBUT by Dehydration of Soft Contact Lens)

  • 박미정;이유나;강규은;이민하
    • 한국안광학회지
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    • 제13권2호
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    • pp.1-7
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    • 2008
  • 목적: 본 연구에서는 건안에 착용되어 지속적으로 건조한 상태에 노출되거나 관리 부주의로 건조한 상태가 되었던 소프트콘택트렌즈(soft contact lens, SCL)에 발생되는 렌즈의 형태 및 렌즈 착용시의 누액 안정성에 나타나는 변 화를 알아보고자 하였다. 방법: 함수율과 두께, 재질이 상이한 소프트콘택트렌즈들을 각각 인위적으로 2회 또는 4회 건조시키고 다시 수화시킨 후 렌즈 전체직경 및 곡률반경을 측정하였다. 또한, 소프트콘택트렌즈 착용시의 눈물파 괴시간(tear film break-up time, TBUT)의 변화를 측정하였다. 결과: 건조과정에 의하여 함수율 70% 소프트콘택트 렌즈와 59% 소프트콘택트렌즈 모두에서 전체직경의 감소가 나타났으며, 함수율 59% 소프트콘택트렌즈의 전체직경의 변화 정도가 더 컸다. 함수율 59%의 소프트콘택트렌즈는 건조횟수가 증가함에 따라 곡률반경이 증가하였다. 그러나, 함수율 70%의 소프트콘택트렌즈는 2회 건조시에는 곡률반경에 변화가 없었으며, 4회 건조시에는 곡률반경이 크게 증가하였다. -1.00 D 소프트콘택트렌즈는 -9.00 D 소프트콘택트렌즈 보다 직경의 감소 정도가 더 컸다. 또한, -1.00 D 소프트콘택트렌즈는 건조횟수가 증가하면 곡률반경의 증가정도가 커지는 반면, -9.00 D 소프트콘택트렌즈는 2회 건조시나 4회 건조시에 곡률반경의 차이가 없었다. 실리콘 하이드로겔 렌즈 재질인 lotrafilcon B의 직경 및 곡률반경 변화는 HEMA와 N-vinyl pyrrolidone의 공중합체인 hilafilcon B보다 더 적었다. 렌즈를 착용하였을 때의 TBUT는 건조되었던 소프트콘택트렌즈를 착용시 감소하였다. 결론: 소프트콘택트렌즈가 건조되었을 때 수화 과정을 거치더라도 렌즈의 전체직경 및 곡률반경이 변하였으며, 렌즈 착용시의 TBUT가 감소하였으며, 이러한 변화는 건조 되었던 소프트콘택트렌즈를 착용하였을 때의 착용감 저하의 주요 원인으로 작용할 것이다. 건조로 인한 소프트콘택 트렌즈의 형태 변화 및 TBUT 변화는 함수율, 두께, 재질에 따라 상이하였다.

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막걸리 주박 가수분해 산물과 propionic acid를 탄소원으로 이용한 Bacillus sp. EML-5020 균주로부터 poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) 생합성 (Production of Poly (3-Hydroxybutyrate-co-3-Hydroxyvalerate) by Bacillus sp. EMK-5020 Using Makgeolli Lees Enzymatic Hydrolysate and Propionic Acid as Carbon Sources)

  • 권경진;김종식;정정욱
    • 생명과학회지
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    • 제32권7호
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    • pp.510-522
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    • 2022
  • Poly (3-hydroxyalkanoates) (PHA)는 탄소원과 에너지원으로서 미생물이 과립형태로 생합성하는 열가소성 플라스틱이다. PHA 중 가장 연구가 많이 된 polyhydroxyburyrate (PHB)는 높은 결정성과 부서지기 쉬운 성질로 인해 사용 및 응용범위가 제한적이다. 따라서 본 연구에서는 polypropylene과 좀 더 유사한 성질을 지닌 PHA를 생합성하고자, 3-hydroxybutyrate와 3-hydroxyvalerat의 공중합체인 poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerat) (PHBV)를 생합성하는 Bacillus sp. EMK-5020 균주를 토양에서 분리하였다. 플라스크로 배양한 결과, Bacillus sp. EMK-5020 균주는 효소를 이용한 막걸리 주박 가수분해산물(enzymatic makgeolli less hydrolysate, MLEH)에 포함된 환원당(환원당MLEH)을 단일 탄소원으로 이용하여 1.3%의 3HV가 함유된 PHBV를 생합성하였으며, 보조탄소원으로 첨가한 propionic acid의 양이 증가할수록 3HV의 함량이 증가하여 최대 48.6%의 3HV가 포함된 PHBV를 합성하였다. 이 결과를 바탕으로 환원당MLEH (20 g/l)와 propionic acid (1 g/l)를 각각 주 탄소원 및 보조탄소원으로 이용하여 3 l 발효기에서 균주를 72시간 배양한 결과 6.4 g/l DCW와 8.9% 3HV를 함유하는 PHBV (MLEH-PHBV)를 50 wt% 생합성함을 확인하였다. 겔 투과 크로마토그래피 분석을 통해 MLEH-PHBV의 평균 분자량은 152 kDa으로 standard PHBV의 평균 분자량(314 kDa)에 비해 절반으로 감소한 것을 확인하였으며, 열중량을 분석한 결과 MLEH-PHBV의 분해 온도가 standard PHBV보다 20℃ 높은 273℃임을 확인하였다. 결론적으로 본 연구에서는 Bacillus sp. EMK- 5020균주를 이용하여 MLEH 및 propionic acid를 탄소원으로 사용하여 다양한 3HV 분획을 함유하는 PHBV생합성할 수 있었으며, 대량배양을 통해 생합성된 8.9% 3HV를 함유한 PHBV-MLEH는 standard PHBV (8% 3HV)에 비해 높은 열 안전성을 지닌 것을 확인하였다.

미래모빌리티를 위한 차세대 경량구조복합재료 검토: 자기강화복합재료의 적용 가능성 (Next Generation Lightweight Structural Composite Materials for Future Mobility Review: Applicability of Self-Reinforced Composites)

  • 김미나;장지운;이혜성;오명준;김성륜
    • Composites Research
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    • 제36권1호
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    • pp.1-15
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    • 2023
  • 미래모빌리티의 발전 기대에 따라 에너지 소비 절감에 대한 수요가 증가하고 있다. 경량구조용소재는 온실가스 배출 감소 및 에너지 효율 향상을 위한 방안으로 알려져 있다. 특히, 섬유강화복합재료(FRP, fiber reinforced polymer composite)는 뛰어난 기계적 특성 및 낮은 무게로 인해 기존 합금을 대체할 수 있는 소재로 주목받는다. 본 논문에서는, 탄소섬유강화복합재료(CFRP, carbon FRP) 및 자기강화복합재료(SRC, self-reinforced composite)의 산업 적용 및 연구 동향을 강화재, 고분자 매트릭스 및 공정에 기반하여 검토하였다. 항공분야에서 주로 활용되는 에폭시 수지 기반 오토클레이브 공법의 높은 공정단가 및 긴 제조시간을 극복하기 위하여, 속경화성 에폭시 수지를 이용한 고압수지이송성형 공정으로 CFRP가 적용된 전기자동차의 양산을 보고하였다. 또한, 탄소섬유복합재료의 재활용 이슈를 해결하기 위한 열가소성 수지 기반 CFRP 및 계면 향상 방안들이 재료 및 공정 측면에서 검토되었다. FRP의 우수한 기계적 특성을 유도하는 주요한 요인으로 알려진 완벽한 매트릭스-강화재 계면을 형성하기 위하여, 고분자 섬유에 동일한 매트릭스를 함침시킨 SRC에 대한 연구들이 보고되고 있다. 다양한 열가소성 고분자에 기초한 SRC의 물리적 및 기계적 특성들을 고분자 배향 및 복합재료 구조 측면에서 검토하였다. 또한, 고연 신 폴리프로필렌 섬유 기반 SRC의 공정창 확장을 위한 공중합체 매트릭스 전략이 논의되었다. 경량구조용소재의 CFRP 및 SRC 적용은 미래모빌리티의 에너지 효율 향상에 대한 잠재적인 선택을 제공할 수 있다.

잠재적인 UV 센서를 위한 희토류 금속착물이 기능화된 메조다공성 실리카 (Rare-Earth Metal Complex-Functionalized Mesoporous Silica for a Potential UV Sensor)

  • 박성수;김미라;오원태;김예담;이예은;이윤건;하강범;정도준
    • 접착 및 계면
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    • 제24권4호
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    • pp.136-142
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    • 2023
  • 본 연구에서는 실리카원으로 Tetraethyl orthosilicate (TEOS)를 사용하고 주형으로 트리블럭 공중합체(P123)를 사용하여 산성 조건에서 자기조립 방법과 수열합성 과정을 거쳐서 잘 배열된 육방체 구조의 메조세공 배열구조를 가지는 다공성 실리카 물질(Surfactant-extracted SBA-15)을 합성하였다. Surfactant-extracted SBA-15는 약 980 nm의 크기를 가지는 짧은 로드의 입자 모양을 보여주었다. 그리고 표면적과 세공 직경은 각각 730 m2g-1와 70.8 Å이었다. 한편, 포스트-합성방법(post-synthesis method)을 이용하여 메조세공 내에 아미노실란(3-aminopropyltriethoxysilane, APTES)을 그래프팅(grafting) 하였다. 아미노실란으로 개질된 메조다공성 실리카(APTES-SBA-15)는 잘 배열된 세공구조(p6mm)를 가지고 짧은 로드의 입자모양을 잘 유지 하였다. APTES-SBA-15의 표면적과 세공 직경은 각각 350 m2g-1와 60.7 Å으로 감소하였다. APTES가 개질된 메조 다공성 실리카에 희토류 금속이온(Eu3+, Tb3+) 용액을 처리하여 메조세공 내에 희토류 금속 착물이 도입된 메조다공성 실리카 물질을 합성하였다. (Eu/APTES-SBA-15, Tb/APTES- SBA-15) 이들 물질은 λex=250 nm 광에 의해 특징적인 광발광 스펙트라를 나타내었다. (Tb/APTES-SBA-15를 위하여 5D47F5 (543.5 nm), 5D47F4 (583.5 nm), 5D47F3 (620.2 nm) 전이; Eu/APTES-SBA-15를 위하여 5D0→7F0 (577.7 nm), 5D0→7F1 (592.0 nm), 5D0→7F2 (614.9 nm), 5D07F3 (650.3 nm) and 5D07F4 (698.5 nm) 전이)