불소화 일라이트/폴리프로필렌 복합섬유 형성 및 열 및 기계적 특성

정의경 ( Eui Gyung Jeong ),이영석 ( Young Seak Lee ) 한국공업화학회 2011 공업화학 Vol.22 No.5

본 연구에서는 천연물을 이용한 기능성 섬유를 제조하기 위하여 미처리 및 불소화 일라이트를 첨가하여 일라이트/PP 복합섬유를 용융방사로 제조하고 그 물리적 특성을 고찰하였다. 복합필라멘트 형성 시 층상구조를 가지는 일라이트의 윤활특성으로 순수 PP 필라멘트에 비해 복합필라멘트의 직경이 감소하는 현상이 나타났으며, 불소화의 효과로 인한 계면 친화성 향상 및 분산성 향상으로 불소화 일라이트/PP 복합필라멘트의 직경이 순수 PP 필라멘트의 2/3 정도로 감소하였다. 미처리 및 불소화 일라이트 모두 일라이트/PP 복합필라멘트의 열안정성을 향상시키는 효과가 있는 것으로 확인되었다. 또한, 미처리 일라이트/PP 복합필라멘트는 연신 공정을 거칠 때 절사가 발생하여, 복합섬유로서 활용 될 수 없었으나, 불소화 일라이트/PP 복합필라멘트는 연신 후 순수 PP 필라멘트와 비슷한 인장강도를 가지고, 50%정도 증가한 탄성률을 가지는 것으로 보아 복합섬유로서 사용될 수 있음을 확인할 수 있었다. 일라이트/PP 복합필라 멘트를 형성 시, 불소화를 통하여 일라이트/PP간의 계면 친화성이 향상되고 고분자 내 분산성은 향상이 되었으나, 층간 결합력이 강한 비팽윤성 일라이트 고유의 성질로 인하여 일라이트의 박리나 PP의 일라이트 내 층간삽입이 충분히 발생하지 않은 것으로 보아 나노복합체가 아닌 마이크로 복합체를 형성하는 것으로 여겨진다. This study investigated illite/polypropylene (PP) composite filament formation via melt-spinning and evaluated their physical properties to prepare functional fibers using natural materials. When composite filaments were formed, the composite filaments exhibited smaller fiber diameters compared to that of neat PP filament because of the lubricant effect of illite induced by its layered structure. Moreover, fluorination effect increased interfacial affinity and dispersion in the polymer, resulting in smaller diameter of fluorinated illite/PP composite filament, which was 2/3 of the neat PP filament diameter. Addition of raw and fluorinated illite improved thermal stability of illite/PP composite filament. Raw illite/PP composite filament cannot be used for a practical application, because it broke during drawing process, whereas the fluorinated illite/PP composite filament can be used for a practical application, because it exhibited similar tensile strength of the neat PP filament and 50% increased modulus. Even with improved illite/PP interfacial affinity and illite dispersion in the polymer, illite/PP composite filament formed microcomposite, because non-expandable illite had strongly bound layers, resulting in only a little illite exfoliation and PP intercalation into illite.

입자 저감 및 pH가 ATO (안티몬도핑 산화주석)의 분산 특성에 미치는 영향

김진훈 ( Jin Hoon Kim ),정의경 ( Eui Gyung Jeong ),이상헌 ( Sang Hun Lee ),한원희 ( Won Hee Han ),이영석 ( Young Seak Lee ) 한국공업화학회 2010 공업화학 Vol.21 No.3

공업화학(전기화학, 분석화학 포함) 촉매/반응공학 혼성반도체로 제조된 염료감응형 태양전지의 전기화학적 특성

이성규 ( Sung Kyu Lee ),정의경 ( Eui Gyung Jeong ),임지선 ( Ji Sun Im ),이영석 ( Young Seak Lee ) 한국화학공학회 2011 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.49 No.2

In this study, the TiO2/V2O5 hybrid semiconductors were prepared by mixing TiO2 and V2O5, and a subsequent smash process to reduce the recombination of electron and improve the efficiency of solar cells. Dye-sensitized solar cells were constructed using the resultant hybrid semiconductor, and their electrochemical properties were also investigated. The photocurrent-voltage curve obtained with the cells indicated a significant increase in the efficiency from 2.9 to 5.7% by the factor of 2 compared to the result obtained only with TiO2. It is believed that the introduction of V2O5 effectively transport electrons in the TiO2 conduction band to FTO glass and suppress recombination with the dye and/or the electrolyte, thus yielding an efficient performance of the dye sensitized solar cell. The impedance values also indicated a decrease of resistance in the interface of TiO2/dye/electrolyte supporting the constructive contributions of the smashed TiO2/V2O5 hybrid semiconductors for the efficiency.

과전압 보호용 황동전극 기체방전관의 절연파괴 특성

김민일 ( Min Il Kim ),정의경 ( Eui Gyung Jeong ),이세현 ( Sei Hyun Lee ),이영석 ( Young Seak Lee ) 한국공업화학회 2010 공업화학 Vol.21 No.2

물리화학적 처리에 의한 일라이트 점토광물의 입도조절 및 분산특성

임재원 ( Jae Won Lim ),정의경 ( Eui Gyung Jeong ),서경원 ( Kyeong Won Seo ),이영석 ( Young Seak Lee ) 한국공업화학회 2011 공업화학 Vol.22 No.2

본 연구에서는 다양한 용도로 사용되는 일라이트의 분산성 및 분산안정성을 향상시키고자, 습식 볼밀 분쇄법을 이용하여 일라이트의 입도를 저감하였다. 분쇄 시간에 따른 일라이트의 입도와 입도분포 및 분산특성의 변화를 고찰하였으며, 또한 여러 가지 pH조건에서 두 시간 동안 습식 볼밀 분쇄 처리하여 얻은 일라이트 분산용액의 분산성 및 분산안정성을 평가하였다. 일라이트의 입도분석 결과 분쇄시간의 증가에 따라 입자의 크기가 현저히 감소하였으며, 2h의 분쇄시간을 기점으로 입도저감의 효과가 저하됨을 확인하였다. 또한, 입도분포분석 결과 분쇄시간의 증가에 따라 입자가 균일해지는 것을 확인하였다. X-선 회절분석 결과 분쇄에 의한 결정구조의 변화는 나타나지 않았으나 입도저감 또는 박리현상으로 인하여 특성 피크의 강도가 입도저감 시간의 증가에 따라 약해지는 것을 확인하였다. Zeta potential 분석 결과, 분쇄시간이 증가함에 따라서 분산성이 높아지는 것을 확인하였다. 분산 안정성 측정 결과 pH 2에서 분쇄 처리한 일라이트의 분산안정성이 가장 낮았고 pH가 증가함에 따라서 표면 이온화도의 증가로 분산성 및 분산안정성이 향상되는 것을 확인하였다. 이러한 결과로부터 일라이트는 습식 볼밀 분쇄처리 시간을 증가시킬수록 입자 크기가 감소하고 표면 에너지 증가 및 입자간의 반발력 상승으로 분산성 및 분산안정성이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. In this study, illite was size-reduced using a wet-ball-milling treatment to improve its dispersion. Changes in illite particle size, size distribution, and dispersion characteristics after varying the treatment period were investigated. And the dispersion and dispersion stability of illite solution after 2 h wet ball milling treatment with different pH conditions were also evaluated. The illite particle size significantly decreased as the treatment time increased and the size reduction effect of wet ball milling deteriorated above 2 h treatment time. In addition, illite particle size was more evenly distributed as the treatment time increased. X-ray diffraction (XRD) analysis showed that no crystal structural changes of illite were induced, but the characteristic peak of illite the weaker due to the size reduction and exfoliation, as the treatment time increased. Zeta potential analysis showed that the illite dispersion improved, as the treatment time increased. The illite wet-ball-mill treated at pH 2 had the lowest dispersion stability. Illite dispersion and dispersion stability increased as pH increased, due to the increase in surface ionization. Hence, the results showed that as the treatment time increased, the illite particle size decreased, and dispersion and dispersion stability improved due to the increase in surface energy and repulsion force between particles.

아미노불소화 반응에 의한 활성탄소전극 제조 및 전기화학적 특성

이영석 ( Young Seok Lee ),임재원 ( Jae Won Lim ),정의경 ( Eui Gyung Jeong ),정민정 ( Mi Jung Jung ),이상익 ( Sang Ick Lee ) 한국공업화학회 2011 공업화학 Vol.22 No.4

본 연구에서는 고용량 EDLC 전극의 제조를 위하여 전극의 활물질인 활성탄소에 NF3 가스를 이용하여 아미노불소화 반응을 유도하였다. 또한, 아미노불소화 반응에 의한 활성탄소의 기공 및 표면화학적 특성 변화와 그로부터 제조된 활성탄소전극의 비정전용량 특성 변화에 대하여 고찰하였다. 활성탄소의 아미노불소화 반응은 재료의 표면 기공특성을 저하시키지 않고 비표면적 및 기공부피 등의 기공특성을 유지시키면서 활성탄소의 표면에 전기화학적 특성의 향상에 도움이 되는 질소 및 불소 관능기를 효과적으로 도입시켰다. 1 at% 이하의 질소 및 불소 관능기가 도입된 활성탄소전극 (E-NF100AC)은 2 mV/s의 전압주사속도 조건에서 528 (±9) F/g의 비정전용량으로 미처리 활성탄소전극(E-RAC)과 비 교하여 약 122%의 용량증대효과를 나타내었다. 반면에, E-NF200AC의 조건에서는 1 at% 이상, 과량의 불소 관능기가 도입됨에 따라 E-NF100AC에 비하여 용량이 감소하였으며 이러한 결과로부터 적당량의 질소 및 불소 관능기 도입이 활성탄소전극의 비정전용량을 효과적으로 증가시킴을 확인할 수 있었다. High-performance of an electric double layer capacitance (EDLC) electrode was prepared by the amino-fluorination of activated carbon by using NF3 gas. The pore structure and surface chemistry were investigated based on the specific capacitance of EDLC. The amino-fluorination of activated carbon introduced functional groups of nitrogen and fluorine which are beneficial for the specific capacitance of EDLC without the change of pore structures. The E-NF100AC electrode, which has nitrogen and fluorine functional groups less than 1 at%, showed the highly improved specific capacitance of 528 (±9) F/g at 2 mV/s showing 122% improved value when comparing with that of non?functionalized E-RAC electrodes. Whereas, the E-NF200AC electrode, which has nitrogen and fluorine functional groups over 1 at%, showed the decreased specific capacitance because of perfluorinated introduction. So, it is concluded that the proper contents of nitrogen and fluorine groups improved the specific capacitance of EDLC.

함산소불소화가 저밀도 폴리에틸렌 표면의 그라프트 중합 및 그 표면 특성에 미치는 영향

윤석민 ( Seok Min Yun ),우상욱 ( Sang Wook Woo ),정의경 ( Eui Gyung Jeong ),배병철 ( Byong Chol Bai ),박인준 ( In Jun Park ),이영석 ( Young Seak Lee ) 한국공업화학회 2010 공업화학 Vol.21 No.3

에폭시 복합체의 난연 특성에 미치는 불소화 일라이트의 영향

이영석(Young Seak Lee),유혜련(Hye Ryeon Yu),정의경(Eui Gyung Jeong),김진훈(Jin Hoon Kim) 한국고분자학회 2011 폴리머 Vol.35 No.1

본 연구는 에폭시의 난연 특성을 향상시키기 위하여 친환경, 저가, 고종횡비(high aspect ratio)를 갖는 무기계 난 연첨가재인 일라이트를 사용하였고, 친수성 일라이트의 소수성 에폭시 내 분산 문제점을 개선하기 위하여 불소화 반응 을 이용하여 일라이트의 소수화 개질을 실시하였다. 일라이트의 불소화 개질에 의하여 경화 전 에폭시 용액 내에서 일라 이트의 분산성 및 경화 후 형성된 복합체 내에서의 일라이트 분산성도 향상되었다. 이러한 분산성의 향상은 일라이트 불소화 개질로 인하여 소수화된 일라이트의 에폭시 용액에 대한 친화성 향상과 복합체 형성 시 에폭시 고분자의 일라 이트 층간 삽입 혹은 에폭시에 의한 일라이트의 박리현상 등에 의하여 나타난 현상으로 판단된다. 따라서, 한계 산소 지 수(limited oxygen index, LOI)는 일라이트의 불소화 영향으로 에폭시만의 값에 비해 약 24% 정도 증가한 것으로 보 아, 불소화 일라이트/에폭시 복합체의 제조로 에폭시의 난연 특성을 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다. In this study, illite, an environmental friendly, low cost, and high aspect ratio additive, was used to improve flame retardant property of epoxy and it was fluorinated to enhance dispersion of hydrophilic illite in hydrophobic epoxy by introducing hydrophobic functional groups. Fluorination of illite enhanced illite dispersion in epoxy solution before curing and that in the complex after curing. These enhanced dispersions were attributed to the increased affinity of illite to hydrophobic epoxy solution induced by fluorination of illite and the increased intercalation of epoxy polymer or exfoliation of illite by epoxy curing. Hence, limited oxygen index(LOI) of fluorinated illite/epoxy complex increased by 24%, compared to that of epoxy, suggesting that the preparation of fluorinated illite/epoxy complex increased their flame retardant properties.

친전자성 불소치환 직접플루오르화 반응에 의한 Perfluoropolyether 중간체의 합성

윤석민(Seok Min Yun),임재원(Jae Won Lim),정의경(Eui Gyung Jeong),박인준(In Jun Park),이영석(Young Seak Lee) 한국고분자학회 2011 폴리머 Vol.35 No.2

본 연구에서는 hexafluoropropylene oxide(HFPO)의 개환중합 및 메틸에스테르화 반응을 통하여 CH3 말 단 관능기를 가진 perfluoropolyether(PFPE) 중간체(TP-COOCH3)를 합성하고, 이를 친전자성 불소치환 직접플루 오르화법을 통하여 CF3 말단 관능기를 가진 PFPE 중간체(TP-COOCF3)를 합성하였다. 또한 반응조건인 용매의 양, 혼합가스 불소 부분압 및 반응시간이 TP-COOCF3 합성에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 실험결과, 플루오르화 반응은 온화한 조건에서 장시간 진행하는 것이 부반응을 최소화하여 전환율을 향상시키는 것으로 나타났다. FTIR, NMR 결과로부터 TP-COOCH3의 말단 CH3 관능기가 친전자성 불소치환 직접플루오르화를 통하여 CF3 관능기로 치환되어 최종 생성물인 TP-COOCF3가 95.4%의 전환율로 합성된 것을 확인할 수 있었다. This study reported the synthesis of perfluoropolyether intermediate (TP-COOCF3) having a CF3 functional group via electrophilic fluorine substituting direct fluorination from PFPE intermediate (TP-COOCH3) having a CH3 functional group, which was synthesized by the ring opening polymerization and methyl esterification of HFPO. The effects of reaction conditions such as the amount of solvent, fluorine partial pressure, reaction time, were investigated. The results showed that the yield of fluorination reaction became the highest when the reaction was carried out in a mild condition for a long reaction time, which also minimized side reactions. The sample was characterized by FTIR and NMR, which confirmed the synthesis of the final product, TP-COOCF3, via direct fluorination converting CH3 of TP-COOCH3 to CF3 of TP-COOCF3 with 95.4% yield.