실리카 나노입자 표면에 결합된 2차 아미노기와 Poly(ethylene glycol) Diacrylate의 마이클 부가반응에 대한 연구

하기룡(Ki Ryong Ha),전하나(Ha Na Jeon) 한국고분자학회 2012 폴리머 Vol.36 No.6

본 연구에서는 실리카 나노입자를 우수한 내가수분해성을 가지는 dipodal 형태의 bis[3-(trimethoxysilyl)propyl] amine(BTMA) 실란 커플링제로 표면 개질한 후, 실리카에 도입된 BTMA의 2차 아미노기인 N-H기와 마이클 부가 반응이 가능한 acrylate기를 1분자당 2개씩 가지는 poly(ethylene glycol)diacrylate(PEGDA)로 표면 처리하여 acrylate 기를 실리카 입자 표면에 도입하는 연구를 수행하였다. PEGDA의 몰수 및 3가지 서로 다른 분자량의 PEGDA (M.W. 258, 575, 700) 처리가 실리카 표면에 도입되는 acrylate기의 구조에 미치는 영향을 fourier transform infrared spectroscopy(FTIR), elemental analysis(EA, 원소분석) 및 고체 상태 13C cross-polarization magic angle spinning (CP/MAS) nuclear magnetic resonance spectroscopy(NMR)법을 사용하여 분석하였다. 액체상태의 순수 PEGDA와 순수 BTMA를 같은 몰 비로 반응시키면 PEGDA 1분자당 2개씩 존재하는 acrylate기 중 1개 acrylate기는 순수 BTMA의 N-H기와 1:1의 비율로 마이클 부가반응이 일어나 β-amino acid ester를 형성하고, 나머지 1개의 acrylate기 는 남아서 중합반응이 가능한 단량체 합성이 가능하다. 하지만, BTMA로 개질된 실리카 입자를 PEGDA와 반응시 키면, PEGDA 1분자당 2개씩 결합있는 acrylate기 대부분이 실리카 입자에 결합되어 있는 BTMA의 N-H기와 마이 클 부가반응으로 β-amino acid ester를 형성하여, acrylate기의 C=C기 대부분이 C-C로 변화함을 확인하였다. We used dipodal type bis[3-(trimethoxysilyl)propyl]amine (BTMA) silane coupling agent to modify silica nanoparticles to introduce secondary amino groups on the silica surface. These N-H groups were reacted with three different molecular weights (M.W. = 258, 575, and 700) of poly(ethylene glycol) diacrylates to introduce different attached layer thicknesses on the silica surface by Michael addition reaction. After Michael addition reaction, we used several analytical techniques such as fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), elemental analysis (EA) and solid state 13C cross-polarization magic angle spinning (CP/MAS) nuclear magnetic resonance spectroscopy to characterize introduced structures. We found almost complete Michael addition reaction of both two acrylate groups of PDGDA with N-H groups of BTMA modified silica to form β-amino acid esters. Between equimolar ratio of pure BTMA and pure PEGDA reaction, only one acrylate group of two acrylate groups of PEGDA reacted with N-H groups of pure BTMA to form β-amino acid ester and the other remaining acrylate group can be used to form a polymer later.

금속 산화물에 플루오르화 카르복시산을 흡찬시킨 소수성 표면의 제조

하기룡 ( Ki Ryong Ha ),이명희 ( Myung Hee Lee ),정진갑 ( Chin Kap Chung ) 한국공업화학회 2005 공업화학 Vol.16 No.4

인공면역체계와 기계학습

하기룡(Ki Ryong Ha),이도헌(Do Heon Lee) 한국정보과학회 2007 정보과학회지 Vol.25 No.3

백금/니켈 전기 도금 상대전극을 사용한 염료 감응형 태양전지 광전 변환 효율 특성

하기룡 ( Ki Ryong Ha ),황기섭 ( Ki Seob Hwang ),도석주 ( Seok Joo Doh ) 한국공업화학회 2011 공업화학 Vol.22 No.1

DSSC의 광전 효율 증대와 Pt 상대전극의 접착성 향상을 위하여 FTO (Fluorine-doped Tin Oxide) 유리면에 Ni underlayer를 전기 도금 후 Pt 층을 전기 도금하였다. Ni underlayer는 10mA/cm2에서 2min 동안 도금한 경우 Ni 층과 FTO 면 사이의 접착성이 가장 우수하게 나타났으며, Ni underlayer를 10mA/cm2에서 2min, Pt 층을 5mA/cm 2에서 1min 동안 전기 도금한 상대전극의 XRD 분석 결과 Ni 및 Pt의 금속 회절 peak들을 관찰 할 수 있었다. 이렇게 제조한 상대전극을 사용하여 DSSC의 impedance 측정 결과 75ohm의 가장 낮은 저항을 나타냈으며, 광전 효율은 5.6%로서 가장 높은 값을 나타내었다. We prepared a counter electrode by electroplating Ni as underlayer and Pt as plating layer on the FTO glass to increase the efficiency of dye-sensitized solar cell (DSSC). We found an excellent adhesion between Ni underlayer and FTO glass when Ni underlayer was electroplated at 10mA/cm2 for 2min on FTO glass. We observed Ni and Pt metal diffraction peaks by XRD analysis when Ni underlayer was electroplated at 10mA/cm2 for 2min, and Pt layer was electroplated at 5mA/cm2 for 1min on the Ni underlayer. Photovoltaic performance and impedance analysis of DSSCs fabricated with this counter electrode shows the highest efficiency of 5.6% and the lowest resistance of 75 ohm.

접착성 증가를 위한 플루오르 고분자들의 표면 개질에 관한 연구

하기룡(Ki Ryong Ha),Andrew Garton 한국고분자학회 1993 폴리머 Vol.17 No.1

고활성촉매를 사용한 프로필렌 중합

하기룡(Ki Ryong Ha),조원형(Weon Hyeong Jo),이동호(Dong Ho Lee),민경은(Kyung Eun Min) 한국고분자학회 1987 폴리머 Vol.11 No.3

표면이 가교된 Crosslinked Poly(sodium acrylate) 흡수제가 첨가된 시멘트 모르타르의 강도 특성 연구

황기섭(Ki Seob Hwang),장석수(Seok Soo Jang),정용욱(Yong Wook Jung),이승한(Seung Han Lee),하기룡(Ki Ryong Ha) 한국고분자학회 2012 폴리머 Vol.36 No.2

콘크리트 제조 시 사용되는 잉여수를 지연 흡수시키기 위하여 역유화중합법으로 중합된 가교 poly(sodium acrylate)(cPSA)를 ethylene glycol dimethacrylate(EGDMA) 5, 10 및 20 g을 사용하여 표면 가교시켰다. 표면 가교제 첨가량이 다른 cPSA-EGDMA를 시멘트 질량의 0.5, 1.0 및 1.5 wt% 각각 첨가하여 모르타르의 압축 및 휨강도를 측정하였다. 그 결과 cPSA-EGDMA(20 g)을 0.5 wt% 첨가한 모르타르의 압축강도는 무첨가 시멘트에 비하여 낮게 나타났으나 다른 cPSA-EGDMA 첨가 모르타르는 높게 나타났다. 그 중 특히 cPSA-EGDMA(5 g)을 1.0 wt% 첨가 한 모르타르는 무첨가 모르타르의 압축강도(26.8 MPa)와 휨강도(2.52 MPa)와 비교하면 압축강도는 약 16%, 휨강 도는 약 10% 증가로 가장 높게 나타났다. 그리고 공극률이 압축강도와 휨강도에 미치는 영향을 측정하기 위하여, 이들 모르타르의 FE-SEM 분석 및 porosity를 측정하였다. FE-SEM 분석결과 팽윤된 cPSA-EGDMA(5 g)이 칼슘 실리케이트 수화물(C-S-H) 결정들 사이를 채우고 있는 것으로 확인되었다. cPSA-EGDMA를 첨가한 모르타르의 porosity 측정결과 무첨가 시멘트 모르타르에 비하여 모두 낮아진 가운데, 특히 cPSA-EGDMA(5 g) 1.0 wt% 첨가 한 모르타르는 무첨가 시멘트 모르타르(20.1%)보다 porosity가 16.5%로 가장 낮게 나타났다. To study the effect of surface crosslinked layer on the crosslinked poly(sodium acrylate) (cPSA) absorbent, we synthesized several surface crosslinked cPSAs with 5, 10 and 20 g of ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) by an inverse emulsion polymerization method to delay the absorption of excess water in concrete. We measured the compressive and flexural strength of mortars having 0.5, 1.0 and 1.5 wt% cPSA-EGDMA. We observed the increase of compressive and flexural strength of the cPSA-EGDMA added cement mortars except for the 0.5 wt% cPSAEGDMA (20 g) added cement mortar. 1.0 wt% cPSA-EGDMA (5 g) added cement mortar showed about 16% and 10% increased compressive and flexural strength than those of plain cement mortar. To study the effect of porosity on compressive and flexural strength, we used FE-SEM and porosimeter. FE-SEM analysis showed swollen cPSMAEGDMA (5 g) filled between calcium silicate hydrate (C-S-H) crystals. We observed the decreased porosity of the cPSA-EGDMA added cement mortars than that of plain cement mortar. 1.0 wt% cPSA-EGDMA (5 g) cement mortar showed the lowest porosity of 16.5%.

시멘트 수용액에서 흡수 지연을 위한 Crosslinked Poly(sodium acrylate)의 표면 가교

황기섭(Ki Seob Hwang),장석수(Seok Soo Jang),정용욱(Yong Wook Jung),이승한(Seung Han Lee),하기룡(Ki Ryong Ha) 한국고분자학회 2011 폴리머 Vol.35 No.4

콘크리트 제조 시 사용되는 잉여수를 지연 흡수시키기 위하여 역유화중합법으로 중합된 가교 poly(sodium acrylate)(cPSA)를 ethylene glycol dimethacrylate(EGDMA)로 표면 가교시켰다. cPSA의 제조에서 연속상은 paraffin liquid, 단량체는 8 M 농도의 NaOH 수용액으로 90% 중화된 acrylic acid(AA), 가교제는 N,N-methylene bisacrylamide(MBA), redox 개시제는 ammonium persulfate(APS)와 sodium metabisulfite(SMBS)를 사용하여 역유화중합법으로 제조하였다. 제조된 cPSA는 EGDMA를 사용하여 표면 가교 반응을 수행하였다. 시멘트 수용액에서 Ca2+ 이온과 cPSA의 상호 작용을 관찰하기 위하여 FTIR spectroscopy 분석법을 사용하였다. 제조된 흡수제들을 탈이온수, Ca(OH)2 수용액(pH 12) 및 시멘트 포화 수용액에서의 팽윤비를 측정하였으며, cPSA는 2시간만에 팽윤이 완료되었지만, 표면이 가교된 cPSA-EGDMA는 3시간 후 팽윤이 거의 완료되는 것을 관찰하였다. 또한 합성한 cPSA-EGDMA를 첨가함으로써 시멘트의 응결시간과 모르타르의 압축강도 증가를 관찰하였다. To study the effect of incorporation of a surface crosslinking layer on a crosslinked poly(sodium acrylate)(cPSA) absorbent with ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA), we synthesized several surface crosslinked cPSAs with EGDMA by an inverse emulsion polymerization method to delay the absorption of excess water in concrete. Liquid paraffin was used as a continuous phase. cPSA was synthesized with acrylic acid (AA) neutralized with aqueous 8 M sodium hydroxide solution as a monomer, N,N-methylene bisacrylamide (MBA) as crosslinking agent and ammonium persulfate (APS) and sodium metabisulfite (SMBS) as a redox initiator system by inverse emulsion polymerization. FTIR spectroscopy was used to characterize Ca2+ ion interaction with cPSA and cPSA-EGDMAs. The swelling ratios of synthesized absorbents were evaluated from the absorption in deionized water, cement saturated aqueous solution and aqueous solution of calcium hydroxide (pH 12). Equilibrium swelling times for cPSA and surface crosslinked cPSA with EGDMA were 2 and 3 hrs, respectively. We also observed an increase in setting time of the cement and an increase in the compressive strength of mortar by addition of the synthesized cPSA-EGDMA.

아스팔트용 반응성 고분자 개질제 합성 및 적용(1)

황기섭(Ki Seob Hwang),안원술(Won Sool Ahn),서숭혁(Soong Hyuck Suh),하기룡(Ki Ryong Ha) 한국고분자학회 2007 폴리머 Vol.31 No.1

모르타르 강도 증진을 위한 고분자 흡수제의 역유화 중합

황기섭(Ki Seob Hwang),정명근(Myoung Geun Jung),장석수(Seok Soo Jang),정용욱(Yong Wook Jung),이승한(Seung Han Lee),하기룡(Ki Ryong Ha) 한국고분자학회 2010 폴리머 Vol.34 No.5

콘크리트 제조 시 사용되는 잉여수를 흡수하기 위하여 흡수성의 sodium polyacrylate(PAANa)를 역유화중 합법으로 제조하였다. 연속상은 paraffin liquid를 사용하였으며 acrylic acid(AA)는 NaOH로 중화시켜 사용하였다. 가교제는 N.N`-methylene bisacrylamide (MBA)를 사용하였고 첨가량을 다르게 하여 중합을 실시하였다. 중합된 PAANa들의 입자크기 분석을 실시하고 이들이 탈이온수, 시멘트 포화수용액 및 Ca(OH)2 수용액에서의 팽윤비를 측정하였다. Ca2+ 이온과 PAANa의 상호작용을 관찰하기 위하여 FTIR spectroscopy 분석을 실시하였다. 중합된 PAANa를 포틀랜드 시멘트에 1 wt% 혼합 후 시멘트 모르타르 공시체의 압축강도와 휨강도를 측정한 결과, AA에 대하여 0.15 mol%의 MBA를 첨가하여 중합한 PAANa를 첨가하여 제조한 PAANa-시멘트가 일반 포틀랜드 시멘트와 비교하여 압축강도 약 30% 및 휨강도 약 10%가 각각 증가함을 확인하였다. Sodium polyacrylate (PAANa) was synthesized by inverse emulsion polymerization method to absorb excess water in concrete. Liquid paraffin was used as a continuous phase, Acrylic acid (AA) was neutralized by aqueous sodium hydroxide solution (8 M). Different amount of N,N`-methylene bisacryl-amide (MBA) was used as a crosslinking agent to change crosslinking density of the synthesized PAANa. The size distribution of synthesized particles was measured by particle size analyzer. Swelling ratio of crosslinked PAANa was evaluated from the equation in D. Ⅰ. water, cement aqueous solution, and Ca (OH)2 aqueous solution. The FTIR spectroscopy was used to characterize Ca2+ ion interaction with PAANa. Incorporation of 1.0 wt% PAANa into cement increased compressive and flexural strength approximately 30% and 10%. respectively, compared with those of ordinary portland cement.