Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제16권2호
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pp.74-77
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2015
The cure kinetics of a neat epoxy system and epoxy/silica composite were investigated by DSC analysis. A cycloaliphatic type epoxy resin was diglycidyl 1,2-cyclohexanedicarboxylate and curing agent was anhydride type. To estimate kinetic parameters, the Kissinger equation was used. The activation energy of the neat epoxy system was 88.9 kJ/mol and pre-exponential factor was 2.64×1012 min−1, while the activation energy and pre-exponential factor for epoxy/silica composite were 97.4 kJ/mol and 9.21×1012 min−1, respectively. These values showed that the silica particles have effects on the cure kinetics of the neat epoxy matrix.
본 연구에서는 DGEBA(diglycidyl ether of bisphenol A)를 사용한 에폭시/mercaptan 경화제의 경화 반응 거동을 에폭시/아민 유도체형 경화제와 비교하여 연구하였다. 경화 반응 거동은 DSC 분석에 의해 승온 및 등온의 조건에서 경화되는 과정을 연구하였다. DSC의 승온 실험에서는 Kissinger 법을 이용하였으며, 등온 실험에서는 Kamal의 속도모델을 이용하여 분석하였다. 결과적으로 활성화 에너지는 아민 유도체형 경화제를 사용하였을 때 약 40 kcal/mol이고, mercaptan 경화제를 사용하였을 때 약 28에서 19 kcal/mol로 -SH 관능기가 증가할수록 감소하였다. 에폭시/아민 유도체형 경화제는 약 $90^{\circ}C$ 이상에서 경화 반응이 개시되는 반면, 에폭시/mercaptan 경화제에서는 경화 반응 개시 온도가 약 $80^{\circ}C$ 이내로 낮아지고, 반응 속도가 상승하여 반응 시간이 10분 이내로 단축되었다. 또한 에폭시/mercaptan 경화제계는 자기 촉매 반응 모델을 따르는 것을 확인하였고 약 20~40%의 경화도에서 최대 반응속도를 나타내었다.
본 연구에서는 폴리에테르 계열의 폴리올과 이소시아네이트 (2,4-toluene diisocyanate) 그리고 하이드록시 아크릴레이트 (hydroxypropyl methacrylae)를 이용하여 광경화가 가능한 우레탄 메타아크릴레이트 계열의 올리고머를 합성하였다. 합성된 우레탄 메타아크릴레이트의 색상, 점도, 굴절율과 같은 기본적인 물성과 광경화후 필름에 대한 인장 강도, 신율, 영율 등을 측정하였다. 광경화 속도는 Photo-DSC를 이용하여 측정하였다. 유사한 폴리올 구조 내에서는 폴리올의 분자량이 증가하면 인장 강도, 영율, 광경화 속도는 감소하고 연신율은 증가하는 결과를 얻었다. 우레탄 메타아크릴레이트 올리고머의 관능기 숫자가 증가하면 인장 강도, 영율, 광경화 속도는 증가하고 반대로 연신율은 감소하는 결과를 얻게 되었다.
타이어 가황공정(curing process)은 타이어 제조를 위한 최종공정으로 여러 개의 고무배합물 층으로부터 성형된 그린타이어(green tire)를 가황기(mold)내에서 고압/고온 조건하에 유지시킴으로써 원하는 형상을 얻게 하고, 아울러 각 고무배합물이 고탄성을 갖도록 물성을 변화시키는 공정이다. 본 연구에서는 타이어 품질의 향상을 위해 가황공정을 수치적으로 최적화하는 기법을 개발하였다. 먼저, 가황공정 중 가황매체(cure media)의 최적공급 조건을 경정하기 위해 제약조건을 갖는 동적최적화문제(dynamic constrained optimization problem)로 정형화하였다. 즉, 가황기 내의 전열 및 가황 반응 현상을 묘사하는 공정모델로 표현되는 등위제약조건(equality constraint)과 가황매체가 갖는 온도의 한계를 표현하는 부등위제약조건(Inequality constraint) 아래 목적함수를 최적화 시켰다. 다음, 공급되는 가황매체의 최적조건을 결정하기 위해 구성된 최적화문제를 유한요소법(FEM)과 complex 알고리즘을 적용하여 풀었다.
The cure kinetics of a cycloalipatic epoxy / anhydride / Co(II) system for a no-flow underfill encapsulant, has been studied by using a differential scanning calorimetry(DSC) under isothermal and dynamic conditions over the temperature range of $160^{\circ}C ~220^{\circ}C$. The kinetic analysis was carried out by fitting dynamic/isothermal heating experimental data to the kinetic expressions to determine the reaction parameters, such as order of reaction and reaction constants. Diffusion-controlled reaction has been observed as the cure conversion increases and successfully analyzed by incorporating the diffusion control term into the rate equation. The prediction of reaction rates by the model equation corresponded well to experimental data at all temperature.
The investigation of cure kinetics and morphology studies on DGEBA/PEI/Anhydride system were performed by differential scanning calorimetry and scanning electron microscopy. Autocatalystic kinetics model was applied by isothermal scan test. Ozawa method and Kissinger method was applied by temperature scan. Activation energy was 95kJ/mol for neat DGEBA/NMA, 120kJ/mol for DGEBA/PEI(10p.h.r.)/NMA. The generation of secondary phase of PEI was observed and its size was grown up by increasing contents of PEI.
The photoreactive prepolymers with multifunctional cinnamate and bisphenol Atype cinnamate groups that could perform photodimerization without photoinitiators were synthesized by the reaction of t-cinnamic acids (CAs) and epoxy resins. Their photocure reaction rates and the extent of reaction conversion were measured with Fourier transform infrared spectroscopy, and these increased with the intensity of UVirradiation. The experimental data of these reaction rates showed the characteristics of nth-order kinetics reaction, and all kinetic constants of each photoreactive polymer with this equation were summarized. Although the GTR-1800-HCA and KWG1-EP-HCA with hydroxyl group substituted cinnamate showed lower reaction conversion rates and rate constant than GTR-1800-CA and KWG1-EP-CAwith an unsubstituted cinnamate group, GTR-1800-MCAand KWG1-EP-MCAwith methoxy group substituted cinnamate showed similar and higher reaction conversion rates than the former, respectively. These results were explained in terms of segmental mobility for photopolymerization by molecular interactions.
The cure kinetics of blends of epoxy (DGEBA:diglycidyl ether of bisphenol A)/anhydride (NMA:nadic methyl anhydride) resin with synthesized amino terminated polyetherimide (AT-PEI) were studied using differential scanning calorimetry (DSC) and Dynamic Mechanical Analysizer(DMA) under isothermal condition to determine the reaction parameters and gel-vitrification behavior. The fracture toughness of AT-PEI 20phr/epoxy resin system was improved over 224% and 42.5% more than neat epoxy resin and commercial PEI/Epoxy Resin System.
The process conditions during ultraviolet nanoimprint lithography (UV-NIL) process such as temperature, stamping pressure, UV irradiation, etc. are effective factors for successful imprinting of complex and fine patterns. In this study, the effects of aluminum mold on the thermal characteristics of UV-NIL process were investigated through imprinting experiments and numerical simulations. The temperature of polymer resin on mold was measured to study thermal characteristics during UV curing. From the experimental and numerical results, the importance of curing reaction control for UV-NIL process was discussed for deformation characteristics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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