• Applied Chemistry for Engineering
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• v.18 no.6
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• pp.630-635
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• 2007

New chiral Co-salen complexes with one $C_3-^tBu$ group in the structure have been synthesized and applied as a chiral catalyst. A dimeric chiral salen having aluminum group metal salts such as $AlCl_3$ displayed very high catalytic reactivity and enantioselectivity for the asymmetric ring opening of epoxides to synthesize optically pure ${\alpha}$-aryloxy alcohols via phenolic kinetic resolution. The salen complexes immobilized on the inorganic support were also used as effective catalysts in that reaction. The identity of metal salts in the new chiral salen complex has proved to be important in the enantioselective reactions.

• Proceedings of the Korean Society of Dyers and Finishers Conference
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• 2012.03a
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• pp.41-41
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• 2012

고급 스포츠웨어와 이너웨어 등에 많이 사용되고 있는 나일론/폴리우레탄 혼방제품은 염색에 있어서 Grin-through 현상, 인공피혁의 염료 이염 현상 등 많은 문제들이 존재한다. 본 연구의 나일론과 폴리우레탄 복합소재에서 나타나는 염색거동을 고찰하고 분석하여, 폴리우레탄 복합소재의 염색성을 개선하기 위하여 실시하였다. 폴리우레탄 복합소재는 해성분이 용출되지 않은 나일론 초극세사 소재에 폴리우레탄 수지를 함침하여 인공피혁과 같은 느낌을 주도록 직접 제조하였다. 제조된 폴리우레탄 함침 나일론 초극세사 소재의 해성분을 용출하였고, Red 색상의 밀링형 산성 염료, 함금속 염료와 반응성 염료에 따라 달라지는 염색특성 및 세탁 견뢰도 등을 고찰하였다. 본 연구를 통하여 다음과 같은 실험결과를 얻을 수 있었다. 나일론 초극세사와 폴리우레탄 수지를 준비하여 습식공정을 통해 인공피혁을 제조한 함침 소재를 알칼리 감량하였고, 감량률은 15~17% 정도로서 대부분의 해성분이 용출됨을 확인하였다. PPG와 PTMG로 구성된 폴리올을 기반으로 한 폴리우레탄 함침 피혁과 PTMG를 단독으로 사용한 함침 피혁의 염색성을 비교한 결과, PPG+PTMG 타입이 더 우수한 염색성을 나타내었다. 특히 밀링 타입과 함금속 타입 염료의 경우는 거의 2배 이상의 흡진율과 겉보기 색농도를 나타내었다. 한편, 반응성 염료의 경우는 두 종류의 폴리우레탄 필름에 거의 염착되지 않았기 때문에 앞으로의 염색실험에서 제외하였다. 견뢰도 측면에서는 각각의 피염물의 등급은 거의 유사하게 나타남을 확인하였다. 이상과 같은 결과로부터, 인공피혁 제조시 PPG+PTMG 타입의 폴리우레탄 수지를 사용하여 함침시 더 높은 색강도와 염착률을 얻을 수 있음을 알았다. 사용하는 염료의 종류를 좀 더 다양하게 하여 실험을 실시하고 폴리우레탄의 물성 및 분석 등의 추가적인 연구가 진행된다면, 인공피혁의 염색시에 발생하는 여러 가지 문제점들을 해결할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.121-121
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• 2016

치아는 인체중에서도 혹한 환경에서 부분으로 높은 하중과 타액과 같은 강 부식성 매체로 그 환경이 상상을 초월한다. 즉 반복적으로 가해지는 하중(응력)과 침식을 유발하는 타액과 음식물 등이다. 따라서 치아가 쉽게 파괴되거나 썩는 현상이 나타나게 된다. 이렇게 사용되다가 치아의 역할을 다하게 되면 인공치아를 사용하게 되는데 그 재료가 바로 타이타늄(Ti)이다. 생체매식재로 사용되는 Ti는 반응성이 높아 산소와 쉽게 결합하여 표면에 TiO, $TiO_2$, 및 $Ti_2O_3$와 같은 산화피막을 표면에 형성함으로써 뛰어난 부식저항성과 생체적합성을 가지며 생체에 독성이 없고 탄성계수가 골과 비슷하여 골과 임플란트 경계면에서 응력분산에 유리한 성질 등 물리적, 기계적 성질이 뛰어나 외과용 임플란트 재료로 가장 좋은 재료이다. 금속 임플란트의 생체적합도는 임플란트 재료 자체보다는 생체 내 산화막이 화학적으로 불안정할 때 부식이 발생하게 되고 그 결과 금속이온이 주위로 유리되어 조직반응을 일으키므로 금속의 표면을 덮고 있는 산화막에 의해 좌우된다. Ti는 생체불활성재료로서 매식재료로 사용할 경우 뼈와 잘 융합되는 골유착을 나타내나 골과 화학적결합은 하지 않고 골형성을 적극적으로 유도하지 못함으로 환자의 치유기간이 길어지게 된다. 이러한 이유로 골조직내 임플란트의 접합을 개선하기위한 연구가 이루어져 골과의 결합을 높이기 위해 골유착을 일으키는 Ti에 골성장을 유도하는 뼈성분인 하이드록시 아파타이트(HA)라는 물질을 플라즈마 코팅법을 사용하던가 아니면 Hanks' solution내에서 침적 후 HA도금을 하는 방법 등으로 처리하고 있다. 그러나 플라즈마 코팅법은 고온에서 처리를 행하고 Hanks' solution내에 침적할 경우 Ti표면에 밀착도가 저하되거나 합금의 상변화 등으로 인하여 표면처리 과정 중에서 내식성이 크게 감소될 수 있다. 이러한 여러 가지 코팅법을 통하여 골 유착을 증진시키기 위한 연구는 계속되고 있지만 임상적으로 사용 후 문제가 단시일에 발생되는 것도 아니고 수년이 지나야 나타나게 된다. 이러한 방법으로 코팅을 하게 되면 골과 잘 유착이 되어 자연차아와 같은 기능을 하게 된다. 따라서 이러한 문제를 최소화하는 방법이 나노구조를 표면에 형성시켜 골유착을 쉽게 함으로써 이를 개선할 수 있을 것으로 생각되어 본 강의에서는 임플란트의 문제와 사용되는 재료에 대하여 고찰하여 자연치아를 대체 할 수 있는지 알아보았다.

• Clean Technology
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• v.15 no.1
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• pp.9-15
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• 2009

Catalytic hydrodechlorination of PCBs (polychlorinated biphenyls) included in the transformer oil was carried out to detoxify PCBs and to recycle the treated oil. Catalysts such as 0.98 wt% Pt and 0.79 wt% Pd on ${\gamma}$-alumina (${\gamma}-Al_2O_3$) support, 12.8 wt% Ni on ${\gamma}-Al_2O_3$, and 57.6 wt% Ni on silica-alumina ($SiO_2-Al_2O_3$) support were used for the catalytic hydrodechlorination. Various supercritical fluids such as carbon dioxide, propane and isobutane were used as reaction media. The effects of reaction temperature, reaction time, catalysts, and supercritical fluids on the catalytic hydrodechlorination were examined in detail. The detoxification degree increased in the order of Ni > Pd > Pt. This is possibly due to higher metal loading and larger metal size of the Ni catalyst. Below $175^{\circ}C,\;scCO_2$ was found as the most effective reaction media for the catalytic hydrodechlorination of PCBs included in the transformer oil.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.222-222
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• 2003

나노크기 금속입자가 분산된 세라믹 나노복합재료는 향상된 기계적 특성과 함께 독특한 전기적, 자기적 특성을 보여주어 새로운 기능성 재료로의 응용가능성을 갖고 있다. 그러나 소결 중의 반응이나 입자성장 등으로 형성된 반응상 또는 조대한 입자상이 세라믹 기지의 입계 등에 존재한다면, 나노크기 금속상 분산에 의한 기계적 특성의 향상과 독특한 기능성 부여라는 장점들이 없어지게 된다. 따라서 요구되는 특성을 구현할 수 있는 금속분산 나노복합재료의 제조를 위해서는 미세조직 제어를 위한 최적의 제조공정 확립과 미세조직과 특성 등의 관계에 대한 연구가 요구된다. 본 연구에서는 기지상으로 A1$_2$O$_3$를, 분산상으로는 저융점 금속이며 일반적인 A1$_2$O$_3$의 가압소결시에 (약 140$0^{\circ}C$) 액상으로 존재하는 금속 Cu를 선택하여 조성이 5 vol% Cu가 되도록 복합재료를 제조하였다. $Al_2$O$_3$와 CuO 원료분말들은 습식 및 건식 볼 밀링을 통하여 균일한 분말혼합체로 제조되었다. 혼합분말은 열간가압소결기 내에 장입한 후 35$0^{\circ}C$에서 30분 동안 H$_2$가스를 흘려주며 CuO를 Cu로 환원 처리하였다. 계속해서 H$_2$분위기를 유지하며 승온한 후, 각각 1000-145$0^{\circ}C$에서 분위기를 Ar 으로 치환하였다. 소결은 145$0^{\circ}C$에서 30 ㎫의 압력으로 1시간동안 행하였다 소결한 시편들은 직사각형 형태로 가공하였으며 표면은 0.5$\mu\textrm{m}$의 다이아몬드 입자로 연마하였다. XRD, SEM 및 TEM을 이용하여 상분석 및 미세조직관찰을 행하였다. 파괴강도는 3중점 굽힘 법으로 (3-point bending test) 측정하였다. 이때 시편 하부의 지지 점간의 거리는 30mm, cross-head 속도는 0.5 mm/min으로 하였고 5개의 시편을 측정하여 평균값을 구하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.43 no.2
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• pp.206-214
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• 2005

Heterogeneously-catalyzed oxidation of aqueous phase trichloroethylene (TCE) over supported metal oxides has been conducted to establish an approach to eliminate ppm levels of organic compounds in water. A continuous flow reactor system was designed to effect predominant reaction parameters in determining catalytic activity of the catalysts for wet TCE decomposition as a model reaction. 5 wt.% $CoO_x/TiO_2$ catalyst exhibited a transient period in activity vs. on-stream time behavior, suggesting that the surface structure of the $CoO_x$ might be altered with on-stream hours; regardless, it is probable to be the most promising catalyst. Not only could the bare support be inactive for the wet decomposition reaction at $36^{\circ}C$, but no TCE removal also occurred by the process of adsorption on $TiO_2$ surface. The catalytic activity was independent of all particle sizes used, thereby representing no mass transfer limitation in intraparticle diffusion. Very low TCE conversion appeared for $TiO_2$-supported $NiO_x$ and $CrO_x$ catalysts. Wet oxidation performance of supported Cu and Fe catalysts, obtained through an incipient wetness and ion exchange technique, was dependent primarily on the kinds of the metal oxides, in addition to the acidic solid supports and the preparation routes. 5 wt.% $FeO_x/TiO_2$ catalyst gave no activity in the oxidation reaction at $36^{\circ}C$, while 1.2 wt.% Fe-MFI was active for the wet decomposition depending on time on-stream. The noticeable difference in activity of the both catalysts suggests that the Fe oxidation states involved to catalytic redox cycle during the course of reaction play a significant role in catalyzing the wet decomposition as well as in maintaining the time on-stream activity. Based on the results of different $CoO_x$ loadings and reaction temperatures for the decomposition reaction at $36^{\circ}C$ with $CoO_x/TiO_2$, the catalyst possessed an optimal $CoO_x$ amount at which higher reaction temperatures facilitated the catalytic TCE conversion. Small amounts of the active ingredient could be dissolved by acidic leaching but such a process gave no appreciable activity loss of the $CoO_x$ catalyst.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.20 no.4
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• pp.381-385
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• 2009

A basic objective is the preparation and surface studies of supported molten salt catalysts because molten salts can stay as the liquid phase in the range of the ordinary reaction temperature. Many kinds of metal salt mixtures for the formation of molten salt phase are appliable but CuCl and KCl were selected in this study because Cu is considered catalytically reactive in many reactons. The loading of the molten salt was selected as 25 vol% of the total pore volume of ${\gamma}-alumina$ to provide reasonable exposed surface area. The surface structure of catalysts containing molten salts in the ${\gamma}-alumina$ was studied using scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive spectroscopy (EDS). CuCl and KCl were added into the ${\gamma}-alumina$ using concentrated hydrochloric acid solution by the impregnation technique. The surfaces of the prepared catalysts before and after heat treatments were compared and they suggested that the heat treatment of catalysts helped the formation of molten-salt although the surface compositions of CuCl and KCl were not uniform.

• Clean Technology
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• v.20 no.2
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• pp.108-115
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• 2014

Various metal chlorides and acid catalysts in ionic liquid solvent were investigated to directly convert cellulose into 5-hydroxymethylfurfural (5-HMF). Metal chlorides containing Sn(II), Zn(II), Al(III), Fe(III), Cu(II), and Cr(III) were used and acidic ionic liquid immobilized on silica gel as an acid catalyst and commercial acid catalysts (sulfuric acid, chloric acid, Amberlyst-15,DOWEX50x8) were used for comparison studies. The acid strength and amount of acid catalysts were probed with Hammett indicator. The selectivity and yield of 5-HMF were determined with reaction temperature, reaction time and catalyst ratio. A catalyst containing $CrCl_3-6H_2O$ and $SiO_2-[ASBI]HSO_4$ showed the highest selectivity and it was found that this catalyst had higher activity than commercial solid acid catalysts such as Amberlyst-15 and DOWEX50x8. The selectivity of 5-HMF appeared to be mainly dependent on the acid strength and catalyst ratio, it was found that levulinic acid was produced from 5-HMF by rehydration.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.166-166
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• 2017

금속 재료 중 철강은 기계적 특성이 우수하고 대량생산이 가능하여 선박, 건축, 자동차 등 다양한 분야에 기초재료로써 널리 사용되고 있다. 그러나 스테인리스강 등과 같은 일부 특수한 용도의 강을 제외하고는 부식환경에 취약한 특성을 가지기 때문에 내식성을 향상을 위한 표면처리에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 가장 일반적으로 습식법(wet process)을 통해 표면상에 아연(Zn)을 도금해 사용하며, 아연이 자체적으로 포함한 희생양극(sacrificial anode) 및 차폐(barrier) 효과가 철강의 부식을 방지하게 된다. 하지만 산업의 고도화에 따라 더욱 가혹해진 노출환경으로 인해 고내식 강재에 대한 수요가 점차 증가하고 있으며, 아연코팅 층의 두께를 증가하여 내식성을 확보하는 방안은 미래 환경 및 자원적인 측면에서 근본적인 해결책으로 제시하기 어려움이 있다. 한편, 건식 프로세스(wet process)로 대별되는 PVD(physical vacuum deposition)에 의해 내식성을 향상시키고자 하는 연구들이 다양하게 진행되고 있다. 이것은 표면에 고순도 양질의 금속 막을 형성시킴으로써 외부환경과의 반응을 효과적으로 제어가 가능하며, 형성된 막은 그 물질의 고유 특성뿐만 아니라 제작 조건에 따른 표면의 기하학적 혹은 결정학적 구조에 의해 크게 영향을 받게 된다. 본 연구에서는 실용금속 중 이온화 경향이 가장 크고 산소와 반응하여 투과성이 작은 산화 피막 형성이 유리한 마그네슘(Mg)을 활용해 표면의 전기화학적 특성을 향상시켰다. 또한 금속 증착 중 진공도조절을 위해 도입되는 불활성 가스로 아르곤(Ar) 및 질소($N_2$)를 사용하여 표면에 형성한 막의 모폴로지 및 결정배향성이 내식성에 미치는 상관관계를 해석하고자 하였다. 실험방법으로 PVD법 중 비교적 간편하고 기초적인 지침을 제시하기 적합할 것으로 고려된 진공증착(vacuum evaporation)법을 이용해 아르곤 및 질소 분위기에서 진공도를 조절하며 용융아연도금상 Mg막을 형성하였다. 제작조건별 막의 기초 특성을 분석하기위해 SEM, EDS, XRD를 이용하였고, 결정배향성(crystal orientation) 분석을 위해 면간격(d-value)과 상대강도(relative intensity)를 확인하였다. 또한 내식성 평가로 염수분무(salt sprat test) 및 양극분극(anode polarization)을 각각 실시하였다. 실험결과에 따르면, Ar 및 $N_2$ 모두에서 가스압이 증가할수록 코팅층의 증착량은 적어지고 입상정(granular structure)의 모폴로지 형성 및 면간격과 상대강도가 증가하는 것이 확인되었다. 또한 쳄버 내 동일 진공도에서, $N_2$ 도입 시 Mg막은 더욱 치밀하고 미세한 입상정의 모폴로지로 형성되며 면간격과 상대강도는 더욱 증가한 것으로 나타났다. 내식성 평가에서 저진공 $N_2$ 조건에서 형성시킨 막이 가장 우수한 내식성이 나타났는데, 이는 상대적으로 불안정하고 반응하기 유리한 입계면적을 많이 포함한 입상정 모폴로지 및 표면에너지가 높은면의 면점유율 증가로 인해 외부환경과의 신속한 반응은 물론 안정적인 피막형성이 용이하였기 때문일 것으로 사료된다. 이상으로 Ar 및 $N_2$ 가스압 조건에 따른 고내식 Mg 막의 유효성을 확인하였고 향후 내식성을 향상시키는 방법으로 응용 가능할 것으로 생각된다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.10a
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• pp.26-26
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• 2011

Fe계 TiC 합금은 미량의 합금원소를 첨가시켜 경화능, 내식성, 내마모성 성질을 개선한 특수 공구용 재료로서 현재 절삭, 내마모성, 광산, 금형재료 등의 분야에 널리 사용되고 있다. 금속과 세라믹의 복합재료인 초경합금은 비열처리용 공구강으로 WC, TiC 등의 4, 5, 6족 금속탄화물에 Co, Ni, Fe등의 철족이 결합금속으로 소결한 복합재료로 WC-Co계 초경합금이 주종을 이루고 있으나, 전략 소재로서 고가인 Co 원료를 대체하기 위한 재료로서 초경재료의 고경도와 공구강의 경제성 및 가공성의 장점을 이용한 Fe-TiC계 초경합금의 연구가 다양하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 Fe기지에 서브마이크론 크기의 미세한 TiC 입자가 균일하게 분산된 Fe-TiC 복합분말을 경제적으로 제조하기 위해 순수한 Fe, Ti 원료분말에 비해 단가가 낮고 미세 분쇄가 용이한 FeO, $TiH_2$ 분말을 고에너지 밀링 후 반응 열처리 시키는 유사 기계화학적 공정을 시도하였다. 조성비 Fe-30wt%TiC 복합분말을 제조하기위해 마이크론(micron) 크기의 FeO, $TiH_2$, C 분말을 사용하였고, 1단계로 FeO와 C을 고에너지 밀링으로 혼합 후 반응시켜 환원시키는 공정과 2단계로 이렇게 환원된 분말과 TiH2를 고에너지 밀링으로 다시 혼합, 분쇄한 후 반응열처리 하는 두 단계 공정을 사용하였다. FeO의 환원 단계에서는 $700{\sim}1,000^{\circ}C$ 온도 범위에서 1시간 유지하였고, 고에너지 밀링 시 밀링시간, 회전속도를 변수로 두고 실험하였다. 환원된 분말은 수평관상로를 이용해 아르곤분위기에서 $1,000{\sim}1300^{\circ}C$까지 1시간 유지하여 반응열처리시켜 Fe-TiC 복합분말을 제조하였다. 준비된 복합분말을 XRD와 FE-SEM, EDS, 입도분석기 (LPSA) 등을 이용해 분말의 형태와 특성, 상, 조성, 입도, 분산도 등을 조사하였다. 제조된 Fe-TiC 나노복합분말을 방전플라즈마소결(SPS) 과 상압소결 실험을 진행하였다. Fe-TiC 복합분말 제조공정의 첫 번째 단계인 FeO의 환원반응은 $800^{\circ}C$이상의 온도에서 Fe로 환원이 진행됨을 확인하였다. 두 번째 단계인 반응열처리공정에서는 $1,000^{\circ}C$ 이상에서 TiC가 형성됨을 XRD 상분석을 통해 확인할 수 있었고, $1,100^{\circ}C$ 이상의 온도에서 반응열처리를 했을 때 XRD 분석결과와 산소 조성 분석 결과로부터 반응의 완결성과 순도에서 최적 온도 조건임을 확인하였다. 온도를 $1,300^{\circ}C$로 증가시킬 경우 반응의 완결성에 큰 변화가 없는 반면 분말입자간의 목형성이 일어나 가소결 되는 것을 FE-SEM을 통해 관찰하였다. 또한 최적조건으로 제조된 Fe-TiC 복합분말의 입도분석과 FE-SEM/EDS 관찰/분석을 시행한 결과 평균 입도 0.6 ${\mu}m$의 미세한 Fe-TiC 복합분말 내에 Fe분말 주변과 내부에 나노크기의 TiC입자가 균일하게 분산되어 존재하는 것을 확인하였다.