• Current Research on Agriculture and Life Sciences
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• 제30권1호
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• pp.41-50
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• 2012

As a part of abating formaldehyde emission of urea-formaldehyde resin, this study was conducted to investigate the rmalcure kinetics of both neat and modified urea-formaldehyde resins using differential scanning calorimetry. Neat urea-formaldehyde resins with three different formaldehyde/urea mol ratios (1.4, 1.2 and 1.0) were modified by adding three different additives (sodium bisulfite, sodium hydrosulfite and acrylamide) at two different levels (1 and 3wt%). An isoconversional method at four different heating rates was employed to characterize thermal cure kinetics of these urea-formaldehyde resins to obtain activation energy ($E{\alpha}$) dependent on the degree of conversion (${\alpha}$). The $E{\alpha}$ values of neat urea-formaldehyde resins (formaldehyde/urea = 1.4 and 1.2) consistently changed as the ${\alpha}$ increased. Neat and modified urea-formaldehyde resins of these two F/U mol ratios did show a decrease of the $E{\alpha}$ at the final stage of the conversion while the $E{\alpha}$ of neat urea-formaldehyde resin (formaldehyde/urea = 1.0) increased as the ${\alpha}$ increased, indicating the presence of incomplete cure. However, the change of the $E{\alpha}$ values of all urea-formaldehyde resins was consistent to that of the Ea values. The isoconversional method indicated that thermal cure kinetics of neat and modified urea-formaldehyde resins showed a strong dependence on the resin viscosity as well as diffusion control reaction at the final stage of the conversion.

• Elastomers and Composites
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• 제39권4호
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• pp.281-285
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• 2004

이 연구는 열분석법을 이용하여 간단하게 자유 라디칼 중합의 활성화 에너지를 결정하는 방법을 부틸 아크릴레이트을 모델로 하여 구했다. 활성화 에너지는 Kissinger, Osawa 및 half-width법인 다수의 주사 속도법 (multiple scanning-rate method)을 이용하여 $1^{\circ}C/min,\;2^{\circ}C/min,\;5^{\circ}C/min$, 그리고 $10^{\circ}C/min$로 측정하였으며 단수 주사 속도법인 Barret 법을 이용하여 구하였다. 열분석법에 의해 구해진 중합반응의 활성화 에너지는 개시반응, 성장반응 및 종결반응의 각각의 활성화 에너지에서 계산된 전체 중합반응에서의 활성화 에너지와 가깝게 접근하였다.

• Elastomers and Composites
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• 제40권1호
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• pp.3-11
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• 2005

시차열분석계(DSC)를 이용하여 달린(pendant) 탄소카본길이가 8(C-8), 12(C-12), 16(C-16)인 3 가지 종류의 무수화물(ASA)과 두 가지 촉매를 이용한 에폭시 수지의 경화 동력학을 연구하였다. 비등온(Nonisothermal)과 등전환(Isoconversional)법을 사용하였다. 비등온법의 결과는 무수화물의 달린 카본길이에 따른 결과에는 큰 차이가 없었다. 그러나 등전환법에서는 촉매사용에 따라 개시반응의 활성화 에너지가 C-8, C-12, 그리고 C-16의 경우 각각 $61.7{\sim}57.7kJ/mol$, $63.0{\sim}57.3 kJ/mol$, 그리고 $130.4{\sim}94.2 kJ/mol$이었다. 보고된 개시반응의 활성화에너지 20 kJ/mol 과 다른 것은 무수화물의 달린 탄소길이에 따른 효과로 해석된다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 한국연소학회 2015년도 제51회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
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• pp.219-222
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• 2015

The kinetic analysis of energetic materials using Differential Scanning Calorimetry (DSC) is proposed. Friedman Isoconversional method is applied to DSC experiment data and AKTS software is used for analysis. The frequency factor and activation energy are extracted as a function of product mass fraction. The extracted kinetic scheme does not assume multiple chemical steps to describe the response of energetic materials; instead, multiple set of Arrhenius factors are used in describing a single global step. The proposed kinetic scheme has considerable advantage over the standard method based on One-Dimenaionl Time to Explosion (ODTX). Reaction rate and product mass fraction simulation are conducted to validate extracted kinetic scheme. Also a slow cook-off simulation is implemented for validating the applicability of the extracted kinetics scheme to a practical thermal experiment.

• Composites Research
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• 제33권5호
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• pp.268-274
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• 2020

이 연구에서는 에폭시 수지에 나노 실리카 입자의 농도가 열화 거동에 미치는 영향에 대해 알아보았다. 약 12 nm 크기의 실리카 입자를 에폭시 수지에 세가지 무게비로 섞은 나노 복합소재를 제작하여 열중량분석(Thermogravimetric Analysis, TGA)을 이용하여 여섯 가지의 서로 다른 승온률 하에서 열화거동 변화를 분석하였다. 등변환법(Isoconversional Method)에 기초한 Friedman, Flynn-Wall-Ozawa, Kissinger 그리고 DAEM(Distributed Activation Energy Method) 방식으로 활성화에너지를 정량적으로 계산하였다. 계산 결과에 의하면 순수 에폭시와 비교했을 때, 실리카 입자가 함유될 경우 활성화에너지가 상승한다는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 10%와 18%의 활성화에너지 값이 유사함에 따라 반드시 함유랑에 비례하지는 않는 것으로 나타났다. 또한 각 방법에 의한 계산방식을 분석하여 그 결과를 비교하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제20권2호
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• pp.46-55
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• 2016

Differential Scanning Calorimetry(DSC) 실험 데이터를 이용하여 고에너지 물질의 반응속도식을 추출해내는 이론적 방법을 제안하고 알루미늄 고함유 화약(RDX/HTPB/Al)에 대한 반응속도식 추출을 수행하였다. DSC 실험 결과는 Friedman 등전환법으로 분석되었다. 질량분율에 따른 활성화에너지와 빈도인자를 추출해 내어 반응속도식을 완성하였다. 추출된 반응속도식은 고에너지 물질의 화학반응과정을 몇 단계의 주요단계로 가정하는 형태가 아닌 전체 화학반응 과정을 나타내는 형태를 갖는다. 이는 기존의 ODTX 실험을 통해 추출되는 화학반응속도식 형태에 비해 이론적 측면과 정확성 측면에서 상당한 장점을 갖는다. 추출된 반응속도식의 검증을 위해 화학반응률 그리고 생성물 질량분율에 대해 DSC 실험과 동일한 조건하에서 전산모사를 수행하였으며 실험값과 잘 일치함을 확인하였다. 또한 완속가열 전산모사를 수행하였으며 실험결과와 비교하여 DSC 반응속도식의 전산모사에의 적용가능성을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제19권1호
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• pp.33-41
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• 2015

DSC 실험 데이터를 이용하여 고에너지 물질의 반응속도식을 추출해내는 이론적 방법을 제안하고 알루미늄 고함유 화약(RDX/HTPB/Al)에 대한 반응속도식 추출을 수행하였다. DSC 실험 결과는 Friedman 등전환법으로 분석되며 AKTS software를 사용하였다. 질량분율에 따른 활성화에너지와 빈도인자를 추출해 내어 반응속도식을 완성하였다. 추출된 반응속도식은 기존의 ODTX 실험을 통해 추출되는 화학반응속도식 형태에 비해 이론적 측면과 정확성 측면에서 상당한 장점을 갖는다. 추출된 반응속도식의 검증을 위해 화학반응률 그리고 생성물 질량분율에 대해 DSC 실험과 동일한 조건하에서 전산모사를 수행하였으며 실험값과 잘 일치함을 확인하였다. 또한 붕소 질산칼륨($B/KNO_3$)에 대한 완속가열 전산모사를 수행하였으며 실험결과와 비교하여 DSC 반응속도식의 전산모사에의 적용가능성을 확인하였다.

• Elastomers and Composites
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• 제53권1호
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• pp.1-5
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• 2018

In the current research, the curing kinetics of a mixture system consisting of a Bisphenol-A type vinyl ester resin and styrene monomer was studied. Methylethylketone peroxide and cobalt octoate were used as the polymerization initiator and accelerator respectively. Thermograms with several different heating rates were obtained using non-isothermal differential scanning calorimetry. Activation energy values analyzed by the Flynn-Wall-Ozawa isoconversional method showed a three-step change with conversion ${\alpha}$: a slight decrease initially for ${\alpha}$ < 0.1, a constant value of 47.9 kJ/mol in the range 0.1 < ${\alpha}$ < 0.7, and a slow increase for 0.7 < ${\alpha}$. When assuming a constant activation energy of 47.9 kJ/mol, an autocatalytic model of the Sestak-Berggren equation was considered as the proper mathematical model of the conversion function, indicating an overall order of 1.2.

• Elastomers and Composites
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• 제53권2호
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• pp.52-56
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• 2018

The present study examines the transformation of dynamic DSC data into the equivalent isothermal data for the formation kinetics of a polyurethane elastomer. The reaction of 2'-dichloro-4,4'-methylenedianiline (MOCA) with a PTMG/TDI-based isocyanate prepolymer was evaluated. DSC measurement was performed in the dynamic scanning mode with several different heating rates to obtain the reaction thermograms. Then, the data was transformed into the isothermal data through a procedure based on Ozawa analysis. The main feature of this procedure was the transformation of $({\alpha}-T)_{\beta}$ curves from dynamic DSC into $({\alpha}-t)_T$ curves using the isoconversional $(t-T)_{\alpha}$ diagram. Validity was discussed for the relationship between the dynamic DSC data and the transformed isothermal results.

• Elastomers and Composites
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• 제50권2호
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• pp.92-97
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• 2015

A study on reaction kinetics for a PTMG/TDI prepolymer with 2,2'-dichloro-4,4'-methylenedianiline (MOCA), of which formulations may be generally used for fabricating high performance polyurethane elastomers, was peformed using non-isothermal differential scanning calorimetry (DSC). A number of thermograms were obtained at several constant heating rates, and analysed using Flynn-Wall-Ozawa (FWO) isoconversional method for activation energy, $E_a$ and extended-Avrami equation for reaction order, n. Urea formation reaction of the present system was observed to occur through the simple exothermic reaction process in the temperature range of $100{\sim}130^{\circ}C$ for the heating rate of $3{\sim}7^{\circ}C/min$. and could be well-fitted with generalized sigmoid function. Though activation energy was nearly constant as $53.0{\pm}0.5kJ/mol$, it tended to increase a little at initial stage, but it decreases at later stage by the transformation into diffusion-controlled reaction due to the increased viscosity. Reaction order was evaluated as about 2.8, which was somewhat higher than the generally well-known $2^{nd}$ order values for the various urea reactions. Both the reaction order and reaction rate explicitly increased with temperature, which was considered as the indication of occurring the side reactions such as allophanate or biuret formation.