광반응성 아크릴레이트 단량체의 반응성비가 경화필름의 기계적 물성에 미치는 영향

왕혁식(Hyuck Sik Wang),이승혁(Seung Hyuk Lee),부석형(Seok Hyeong Bu),김홍두(Hong Doo Kim),송기국(Kigook Song) 한국고분자학회 2020 폴리머 Vol.44 No.3

본 연구에서는 두 종류 이상의 아크릴레이트 단량체를 공단량체로 경화시킬 때, 단량체의 상대적 반응성비에 따른 사슬의 가교구조 변화를 예측하고, 경화된 필름의 기계적 물성 변화를 설명하였다. 올리고머/희석제/응집제로 구성된 아크릴 혼합물에서 희석제 butyl acrylate만 butyl methacrylate로 대체하여 경화한 필름의 기계적 물성이 인장강도는 5배 이상, 그리고 modulus는 200배 이상 증가하는 것을 보여주었다. 필름의 기계적 물성에 직접적으로 큰 영향을 주지 못하는 첨가제인 희석제의 구조를 단순히 아크릴레이트에서 메타크릴레이트로 바꾸어 필름의 강도를 크게 향상시킬 수 있는 현상을 아크릴 반응의 경화 kinetics와 이에 영향을 받은 사슬의 가교구조 변화를 바탕으로 설명하였다. When two or more types of acrylate monomers with a comonomer are cured, the change in the cross-linking structure of the chain according to the relative reactivity ratio of the monomers was predicted, and the mechanical properties of the cured film were described. In the oligomer/diluent/coagulant mixture, the mechanical properties of the film cured by replacing only butyl acrylate with butyl methacrylate showed that the ultimate strength increased by more than 5 times and the modulus by 200 times. The phenomenon that the strength of the film was significantly improved by simply changing the structure of the diluent, which is an additive that does not directly affect the mechanical properties of the film, from acrylate to methacrylate, is a result of curing kinetics of the acrylic reaction and the cross-linking structure of the chains affected by it.

라만 분광실험을 이용한 전기전도성 PEDOT:PSS 박막에 대한 이온성 액체의 영향 연구

왕혁식(Hyuck Sik Wang),김석현(Seok Hyeon Kim),조승연(Seung Yeun Joe),이승혁(Seung Heouk Lee),김인선(Insun Kim),송기국(Kigook Song) 한국고분자학회 2018 폴리머 Vol.42 No.1

Polyethylene glycol을 이용한 doping 또는 이온성 액체의 후처리 과정을 통하여 전도도가 향상된 poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate)(PEDOT:PSS) 박막을 얻을 수 있었다. PEDOT:PSS를 도핑하기 전과 후 라만 스펙트럼에서 PEDOT thiophene ring의 대칭신축운동 밴드를 curve-fitting으로 분석하면 quinoid 구조의 피크세기가 benzoid 구조 피크에 비하여 상대적으로 커지는 것을 볼 수 있었다. 이와 같은 라만 피크 세기 변화를 조사함으로써 도핑에 의한 PEDOT 사슬 구조의 변화와 이에 따른 전기전도도의 증가를 설명할 수 있었다. Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) thin films with improved conductivity were obtained through the polyethylene glycol doping process or ionic liquid post treatment. By the curve-fitting analysis of the symmetric stretching vibration of thiophene ring in PEDOT:PSS Raman spectra obtained before and after the doping process, it was found that the peak belonged to the quinoid structure increased its intensity compared to the peak of the benzoid structure. The observed conductivity enhancement due to the structural change of PEDOT chains could be explained using the Raman experimental data.

FTIR을 이용한 광반응 아크릴레이트 혼합물의 열경화 거동 연구

왕혁식(Hyuck Sik Wang),이승혁(Seung Hyuk Lee),부석형(Seok Hyeong Bu),송기국(Kigook Song) 한국고분자학회 2019 폴리머 Vol.43 No.1

열경화 반응을 할 수 있는 아크릴레이트 단량체들과 가교반응을 할 수 있는 diacrylate 올리고머의 혼합물에 대한 경화조건 변화에 따른 열경화 거동을 조사하였다. 열경화에 의한 우레탄 반응과 아크릴레이트의 광경화 반응을 time-resolved FTIR 실험으로 각 반응의 특성 IR 피크를 관찰하여 혼합물의 경화 속도와 경화율 변화를 측정하였다. 혼합물에 대하여 우레탄 열경화만 진행한 거동을 아크릴레이트 광경화 후 우레탄 열경화를 진행한 복합경화 경우와 비교하였다. Diacrylate 올리고머의 분자량과 아크릴레이트 단량체의 구조에 따른 우레탄 열경화 속도 변화를 조사하였다. Thermal curing behaviors of acrylate mixtures, which consist of photo-curable monomers and cross-linkable diacrylate oligomers, were studied under various curing conditions. The curing kinetics and curing degree of the mixtures were investigated using time-resolved FTIR spectroscopy by monitoring IR characteristic peaks of urethane thermal and acrylate photo-curing reactions. The thermal curing process of the mixture was compared with the dual curing process that is composed of urethane thermal-curing after acrylate photo-curing process. The effects of molecular weight of the diacrylate oligomer and of the acrylate monomer structures on the thermal curing kinetics were investigated.

라만 분광법을 이용한 아크릴레이트 하이드로젤 확산 연구

이몽룡(Mongryong Lee),왕혁식(Hyuck Sik Wang),송기국(Kigook Song) 한국고분자학회 2017 폴리머 Vol.41 No.6

아크릴레이트로 광경화한 하이드로젤에서의 확산을 조사하기 위하여 단백질 bovine serum albumin(BSA)의 시간과 거리에 따른 하이드로젤 내 분포를 Raman 분광법을 이용하여 측정하였다. Poly(ethyleneglycol diacrylate) (PEGDA)의 함량과 아크릴레이트 경화도를 조절한 하이드로젤 내 네트워크의 조밀한 정도가 BSA의 확산에 미치는 영향을 조사하였다. PEGDA 하이드로젤 시료 형상에 따라 단백질 분자의 확산 정도가 차이를 보였고, 동일 시료에서도 두께 방향으로 확산 속도가 빠른 것을 하이드로젤의 팽윤도를 측정하여 조사하였다. Raman spectroscopy has been used to investigate effects of time and distance on diffusion properties of bovine serum albumin (BSA) in a hydrogel photo-cured with acrylates. Diffusion of BSA in the poly(ethyleneglycol diacrylate) (PEGDA) hydrogel was studied by changing the density of crosslinking networks which are modified by controlling the amount of PEGDA and degree of curing. The diffusion rate of BSA is affected by the measurement direction in the hydrogel sample as well as the shape of the sample. It was found by determining the swelling rate of the hydrogel sample that the diffusion rate is faster along the thickness direction of the sample.

FTIR을 이용한 아크릴레이트 단량체의 광-열 복합경화 거동 연구

김석현(Seok Hyeon Kim),왕혁식(Hyuck Sik Wang),이승혁(Seung Hyuk Lee),부석형(Seok Hyung Bu),송기국(Kigook Song) 한국고분자학회 2018 폴리머 Vol.42 No.4

우레탄 열반응이 가능한 아크릴레이트 단량체의 UV 광경화 거동을 in-situ로 시분해 푸리에 변환 적외선 분광법(FTIR) 실험과 광 DSC 실험을 수행하여 조사하였다. 아크릴레이트 단량체 사이의 우레탄 열반응을 먼저 진행한 후 UV를 쪼여 아크릴레이트 광반응을 유도한 열-광 복합경화 공정이 UV 광경화만 진행한 경우보다 아크릴레이트 반응은 더 빠르게 진행되었지만, 아크릴레이트의 최종 경화율은 약간 감소하였다. 이와 같은 아크릴레이트 단량체 시스템에 긴 사슬의 아크릴레이트 올리고머를 첨가한 시스템에서도 복합경화 공정이 UV 광경화만 진행한 경우 보다 반응은 더 빠르게 진행되었고, 아크릴레이트 경화 정도는 큰 차이 없이 끝까지 진행되었다. The photo-curing behaviors of acrylate monomers capable of urethane thermal reaction were investigated using time-resolved Fourier transform infrared spectroscopy and photo-differential scanning calorimetry. Faster photo-reaction and lower conversion of acrylate reactions were observed in the thermal-photo dual curing process compared to the photo-curing only process. In the case of the acrylate system with long chain oligomers, faster photo-reaction was also observed in the dual curing process although no difference was found in the degree of conversion for acrylates between two photo-curing processes.

광경화 아크릴레이트 단량체의 복합경화 특성

배진우(Jin Woo Bae),정재현(Jae Hyun Jung),왕혁식(Hyuck Sik Wang),김석현(Seok Hyeon Kim),김일중(Il Joong Kim),김익재(Ik Jyae Kim),송기국(Kigook Song) 한국고분자학회 2017 폴리머 Vol.41 No.2

광경화와 열경화능을 가진 아크릴레이트 단량체를 사용하여 광경화-열경화 또는 열경화-광경화의 순서에 따른 경화속도 변화를 고찰하였다. Isocyanatoethyl acrylate(ICEA)와 2-hydroxyethyl methacrylate(HEMA) 처럼 광경화와 열경화 메카니즘이 다른 단량체 혼합물에 먼저 UV에 의한 광반응을 진행한 후, 2차로 열경화를 하는 복합경화시스템을 조사하였다. 이 경우 1차 광경화에 의해 고분자 사슬이 형성되면, 2차로 열경화에 의해 우레탄 반응에 참여하는 관능기들이 고분자 사슬에 묶이게 되어 열경화에 의한 우레탄 반응을 더 높은 온도에서 진행하여야 하며, 전환율도 낮아지는 것을 확인하였다. 반면에, 같은 조성의 혼합물에 열경화를 먼저 진행하고 광경화를 하는 복합경화의 경우에는 열경화에 의해 우레탄 아크릴레이트 단량체가 먼저 생성된 후, 단량체 양 말단에서 반응이 진행되어 빠르게 광경화 반응이 진행되었다. Dual curing systems of acrylates with thermo- and photo-reactions were studied to understand the effect of curing sequence on the curing reaction kinetics. A combined curing system that photochemical reaction with UV light followed by thermal cure was applied to acrylate monomer mixtures such as isocyanatoethyl acrylate (ICEA) and 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA). In such case, the polymer chain was formed by the first photo-curing and, then the functional groups participating in the urethane reaction were bound to the polymer chain, so that the urethane reaction by the thermal curing should be carried out at a higher temperature and the conversion rate was low. On the other hand, in the case of a dual curing process in which the photo-curing proceeded after the thermal curing, the urethane acrylate monomer was first formed by the thermal reaction, and then the faster photo-reaction proceeded at both ends of the monomer.

고분자 구동체를 이용한 손가락 외골격기구의 설계 및 동력학적 모델 개발

정광훈(Gwang Hun Jeong),김윤정(Yoon Jeong Kim),윤벼리(Byeri Yoon),왕혁식(Hyuck Sik Wang),송대석(Dae Seok Song),김슬기(Sulki Kim),이계한(Kyehan Rhee),조재영(Jae Young Jho),김동민(Dong Min Kim),이수진(Soo-Jin Lee) Korean Society for Precision Engineering 2012 한국정밀공학회지 Vol.29 No.7

반응성 액정 혼합물의 조성에 따른 분자 배열 연구

정재현(Jae Hyun Jung),김석현(Seok Hyeon Kim),이승혁(Seung Hyuk Lee),조민기(Min Ki Cho),왕혁식(Hyuck Sik Wang),송기국(Kigook Song) 한국고분자학회 2019 폴리머 Vol.43 No.2

광반응성 네마틱 액정 LC242(2-methyl-1,4-phenylene bis(4-(((4-(acryloyloxy)butoxy)carbonyl)oxy)benzoate))와 분자 크기가 상대적으로 작은 액정 5CB(4"-pentyl-[1,1"-biphenyl]-4-carbonitrile), 분자구조는 액정과 유사하지만 액정이 아닌 PBN(4-phenylbenzonitrile)을 이용하여 액정혼합물을 제작하였다. 두 혼합물의 온도에 따른 분자 배열 변화를 편광 FTIR 분광실험을 이용하여 비교 조사하였다. 온도가 증가함에 따라 액정상에서 뿐만 아니라 경화시킨 액정필름에서도 분자들이 액정 축의 방향은 유지하지만 배열 정도가 감소하였다. 액정성을 띠지 않는 PBN도 액정 5CB와 비슷하게 LC242 액정의 네마틱 배열 사이에 끼어들어 같이 배열이 되며 온도에 따른 움직임도 동일하게 나타났지만, order parameter 값으로 계산한 분자들의 배열 정도는 5CB에 비하여 낮게 나타났다. Polarized FTIR spectroscopy experiments were carried out to investigate the effects of temperature on molecular arrangement of liquid crystal mixtures. Photo-reactive nematic liquid crystal LC242 (2-methyl-1,4-phenylene bis(4-(((4-(acryloyloxy)butoxy)carbonyl)oxy)benzoate)) was compared with a mixture of 5CB (4"-pentyl-[1,1"-biphenyl]-4-carbonitrile) having a relatively small molecular size and a mixture of PBN (4-phenylbenzonitrile) which is similar in molecular structure but not liquid crystal. As the temperature increased, the orientation of the liquid crystal axes remained the same in the liquid crystal film as well as in the cured liquid crystal film, but the degree of alignment decreased. PBN was interposed between the nematic arrays of LC242 similarly to 5CB, and the movement according to the temperature was the same. However, the order of the PBN molecules calculated by the order parameter value was lower than that of 5CB.