K₄CuNb₈O₂₃ 첨가에 따른 (K,Na)NbO₃ 세라믹스의 유전 및 압전특성

서병호,류주현,마석범,정영호,Seo, Byeong-Ho,Yoo, Ju-Hyun,Mah, Suk-Burm,Jeong, Yeong-Ho 한국전기전자재료학회 2009 전기전자재료학회논문지 Vol.22 No.11

In this study, in order to develop excellent lead-free composition ceramics for piezoelectric transformer, ($K_4CuNb_8O_{23}$) added $(K_{0.5}Na_{0.5})(Nb_{0.96}Sb_{0.04})O_3$ ceramics were fabricated using conventional mixed oxide method and their piezoelectric and dielectric properties were investigated as a fu+EY50nction of the amount of KCN addition. With increasing the amount of KCN addition, density and mechanical quality factor(Qm), electromechanical coupling factor (Kp) were increased up to 1.2 mol% and then decreased. At the 1.2 mol% KCN added specimen, mechanical quality factor (Qm), electromechanical coupling factor (Kp), density and dielectric constant (${\varepsilon}r$) showed the optimal values of 781, 0.445, $4.42\;g/cm^3$ and 443, respectively, for piezoelectric transformer application.

Iron Oxide가 (K_0.5Na_0.5)(Nb_0.96Sb_0.04)O₃ 세라믹스의 유전 및 압전특성에 미치는 영향

서병호,류주현,Seo, Byeong-Ho,Yoo, Ju-Hyun 한국전기전자재료학회 2010 전기전자재료학회논문지 Vol.23 No.8

($K_{0.5}Na_{0.5}$)($Nb_{0.96}Sb_{0.04}$)$O_3$+1.2 mol% $K_4CuNb_8O_{23}$ ceramics doped with iron oxide ($Fe_2O_3$) were prepared by a conventional mixed oxide method. And then, their piezoelectric and dielectric properties were investigated as a function of $Fe_2O_3$ addition. X-ray diffraction studies reveal that $Fe^{3+}$ diffuses into the NKN lattices to form a solid solution with a pure perovskite structure at room temperature. At the sintering temperature of $1,060^{\circ}C$, when 0.2 mol% $Fe_2O_3$ was doped, the piezoelectric constant ($d_{33}$), electromechanical coupling factor (Kp), and mechanical quality factor ($Q_m$) showed the excellent values of 131.67 pC/N, 0.436, and 696.36, respectively. Results show that $Fe_2O_3$ deped ($K_{0.5}Na_{0.5}$)($Nb_{0.96}Sb_{0.04}$)$O_3$+1.2 mol% $K_4CuNb_8O_{23}$ lead-free piezoelectric ceramics are a promising lead free material for piezoelectric transformer applications.

가교제 증량이 트레드용 실리카 컴파운드의 물성에 미치는 영향

서병호 ( Byeong Ho Seo ),김기현 ( Ki Hyun Kim ),김원호 ( Won Ho Kim ) 한국고무학회 2013 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.48 No.3

본 연구는 황과 가교 촉진제의 함량이 달리 적용된 acrylonitrile styrene-butadiene rubber (ANSBR)/silica 컴파운드가 타이어 트레드 컴파운드의 특성에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 실험 결과, 가교제 및 가교촉진제의 함량이 증가할수록 가교 반응성이 증대되어 가교속도 및 컴파운드의 가교도가 상승하였다. 또한 내마모특성 뿐만 아니라 경도, 모듈러스와 같은 컴파운드의 기계적 특성은 높은 가교도에 기인하여 향상되었다. 동적 점탄특성에서는 가교도의 증가와 함께 유리전이온도 (Tg) 가 상승하여 0℃ 영역에서의 tan δ 값이 향상되었고, 60℃영역에서의 tan δ 값이 감소되었다. 초기 가교 속도 (t1)는 60℃의 tan δ 값과 선형적인 관계를 나타내었다. 이는 가교제의 증량으로 초기 가교 속도 (t1)가 빨라져 조기에 가교가 시작됨으로써 filler network 의 발달을 억제시킨결과에 따른 것으로 판단된다. 이러한 결과는 AFM (atomic force microscopy)을 통하여 열처리된 컴파운드의 표면 관찰에서도 확인할 수 있었다. 따라서, 빠른 초기 가황 반응에 기인한 실리카의 re-agglomeration 감소는 60℃에서의 tan δ 를 결정하는 매우 중요한 변수임을 알 수 있다. In this study, effect of different amounts of sulfur and vulcanization accelerators in the acrylonitrile styrene- butadiene rubber (AN-SBR)/silica compounds on the properties of tire tread compound were studied. As a result, cure rate and degree of cross-linking of the compounds were increased due to enhanced cross-linking reactivity by the increased amounts of sulfur and vulcanization accelerators. Also, abrasion resistance and the mechanical properties such as hardness and modulus of the compounds were improved by enhanced degree of cross-linking of the compounds. For the dynamic properties, tan δ value at 0℃ was increased due to the increase of glass transition temperature (Tg) by enhanced degree of cross-linking of the compound, and tan δ value at 60℃ was decreased. Initial cure time (t1) showed the linear relationship with tan δ value at 60℃. This result is attributed that reduced initial cure time (t1) of compounds by applying increased amount of curatives can form cross-linking in early stage of vulcanization that may suppress development of filler network. This result is verified by observation on the surface of annealed compounds using AFM (atomic force microscopy). Consequently, decreased initial cure time is considered a very important parameter to reduce tan δ at 60℃ through reduced re-agglomeration of silica particles.

촉매로서 금속 착화합물이 실리카가 충전된 에폭시-산무수물 복합체의 경화 거동 및 물성에 미치는 영향

서병호 ( Byeong Ho Seo ),이동훈 ( Dong Hoon Lee ),이누리 ( Noo Ri Lee ),도기원 ( Ki Won Do ),마경남 ( Kyung Nam Ma ),김원호 ( Won Ho Kim ) 한국고무학회 2014 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.49 No.1

본 연구에서는, 71℃/40 시간의 경화 조건에서 에폭시/산무수물로 구성된 몰딩 컴파운드를 경화시키기 위하여 촉매로서 코발트 (II) 아세틸아세토네이트, 칼륨 아세틸아세토네이트, 철 (III) 아세틸아세토네이트 및 크롬 (III)옥토에이트와 같은 다양한 금속 착화합물들을 각각 적용하였고, 몰딩 컴파운드의 기계적 강도를 향상시키기 위하여 에폭시 부/경화제 부의 무게비를 조절하였다. 실험 결과에 따라 크롬 (III) 옥토에이트 촉매는 71℃/40 시간의 경화조건에서 몰딩 컴파운드의 경화 반응을 완료시킬 뿐만 아니라 크롬 (III) 옥토에이트 촉매가 적용된 컴파운드는 상온에서 적절한 가공성을 나타내었다. 경화된 몰딩 컴파운드의 기계적 특성에서는 에폭시 부/경화제 부의 무게비가 0.9/1에서 0.5/1 사이에서 제조된 컴파운드가 가장 높은 굴곡강도를 나타내었고, 경화제 부의 함량이 증가함에 따라 더 높은 압축 강도를 나타내었다. In this study, in order to complete curing reaction of the molding compound comprising an epoxy/anhydride at 71℃ for 40 hours, metal coordination complexes such as cobalt (II) acetylacetonate, potassium acetylacetonate, iron (III) acetylacetonate and chromium (III) octoate as a catalyst were applied to the epoxy/anhydride compounds respectively. The weight ratio of an epoxy part/an anhydride part was adjusted to improve the mechanical properties of the molding compound. According to the experimental results, an epoxy/anhydride compound containing chromium (III) octoate showed a high conversion at 71℃ for 40 hours as well as a proper processability at room temperature among the several metal coordination complexes. For the mechanical properties of the cured epoxy/anhydride compound, the compounds containing weight ratio from 0.9/1 to 0.5/1 of the epoxy part/anhydride part with chromium (III) octoate showed the high flexural strength, and higher compressive strength was shown with increasing of the hardener part.

아크릴로니트릴이 극성기로 도입된 유화중합 SBR/실리카 컴파운드의 기계적 물성

김동원 ( Dong Won Kim ),서병호 ( Byeong Ho Seo ),김희정 ( Hee Jeong Kim ),백현종 ( Hyun Jong Paik ),강종원 ( Jong Won Kang ),김원호 ( Won Ho Kim ) 한국고무학회 2012 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.47 No.1

본 연구에서는 polar 한 silica 와 non-polar 한 고무사이의 친화력을 증대시키기 위하여 SBR 분자 주쇄에 acrylonitrile 을 도입시킨 acrylonitirle functionalized emulsion SBR 의 물성에 관하여 연구하였다. Acrylonitrile의 nitrile group 은 silica 표면의 silanol group 과 H-bond 를 형성할 수 있음으로 polar 한 silica 표면에 흡착되는 가교촉진제를 줄이고 가황반응을 촉진시키는 것으로 판단된다. SBR 및 AN-SBR 에 PEG 를 적용한 컴파운드의 경우 PEG 와 silica 표면의 silanol group 과의 상용성이 높아 가교촉진제가 polar 한 silica 표면에 흡착됨을 줄여가교시간이 단축된 것으로 판단된다. 기계적 물성에서 AN-SBR 컴파운드는 SBR 1721 컴파운드 대비 100%, 300%에서 높은 모듈러스 값을 나타내었다. 이러한 결과는 AN-SBR 의 높은 분자량 및 nitrile group 의 도입에 따른 가교도의 상승에 의한 결과로 판단된다. 동적점탄특성 결과에서 AN-SBR 컴파운드는 SBR 1721 컴파운드 대비60 ℃ 에서 낮은 tan δ 값을 나타내었으며, 이는 nitrile group 과 silica 사이의 친화력에 따른 filler-rubber interaction의 향상에 의해 반복변형에 의한 energy dissipation 이 낮은 것으로 판단된다. Acrylonitrile was introduced in the emulsion SBR to increase compatibility between silica and rubber. AN-SBR/silica compounds showed faster vulcanization time and higher delta torque values than SBR 1721/silica compounds because interaction between nitrile group of AN-SBR and silanol group on the silica surface could make hydrogen bond that prevented adsorption of the accelerator on the silica surface, which improved the vulcanization reaction efficiency and enhanced the degree of crosslinking. AN-SBR/silica compound showed higher values in minimum torque than SBR 1721/silica compound during the vulcanization because AN-SBR has higher molecular weight than SBR 1721 in the raw material. When PEG was added to the SBR 1721 and AN-SBR compounds, vulcanization time was faster than SBR 1721 and AN-SBR compounds without PEG because PEG has a large number of ether linkages which show high compatibility with silanol group on the silica surface that prevented the adsorption of the accelerator and the ingredients on the silica surface, which improved the vulcanization reaction efficiency. In the mechanical properties, AN-SBR compounds showed higher modulus values at 100%, 300% than SBR 1721 compounds because interaction between nitrile group of AN-SBR and silanol group on the silica surface enhanced the degree of crosslinking. In the dynamic properties, AN-SBR compounds showed lower tan δ values at 0 ℃ than SBR 1721 compounds in accordance with the Tg values. AN-SBR compounds showed lower tan δ values at 60 ℃ than SBR 1721 compounds because interaction between acrylonitrile and silica caused strong filler-rubber interaction that induced low energy dissipation by the filler-filler interaction.

Methacrylic Acid가 도입된 Styrene-Butadiene Rubber를 기반으로 한 Ionic Elastomer 합성

김기현 ( Ki Hyun Kim ),이종엽 ( Jong Yeop Lee ),최준명 ( Joon Myeong Choi ),김희정 ( Hee Jung Kim ),서병호 ( Byeong Ho Seo ),김봉수 ( Bong Soo Kim ),곽광훈 ( Gwang Hoon Kwag ),백현종 ( Hyun Jong Paik ),김원호 ( Won Ho Kim ) 한국고무학회 2013 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.48 No.1

본 연구에서는 저온유화중합을 통해 벤질메타아크릴레이트 (benzyl methacrylate, BzMA) 를 third monomer로 사용하여 styrene-butadiene-benzyl methacrylate copolymer (BzMA-SBR) 를 합성하였다. 수산화나트륨 (NaOH) 을 이용하여 가수분해반응을 통해 BzMA 의 벤질 그룹을 deprotection 시켜 carboxylated styrene butadiene rubber (XSBR) 로 만든 후, Na-XSBR 아이오노머를 제조하였다. 중합 시 BzMA 의 투입량을 달리하여 XSBR 의 카르복실기 (carboxyl group) 함량을 다양하게 조절하였다. FTIR (ATR), 1H NMR, DSC 를 이용하여 합성된 BzMA-SBR, Na-XSBR 아이오노머의 구조와 특성을 분석하였다. A new terpolymer, styrene-butadiene-benzyl methacrylate copolymer (BzMA-SBR) was synthesized by emulsion polymerization. After polymerization, XSBR ionomer was prepared by deprotection of benzyl group of BzMA through hydrolysis with NaOH. Carboxyl group contents can be controlled by changing the initial feed contents of BzMA. Structure of BzMA-SBR and XSBR were characterized by FTIR, 1H NMR and DSC.