연구발표논문초록 : 수용액중의 탄산칼슘 고형물의 침전

안원술,최창균 (정) ( Won Sool Ahn,C . K . Choi ) 한국화학공학회 1982 춘계총회초록집 Vol.- No.-

PFA 및 MWCNT의 기핵효과에 의한 경질 폴리우레탄 폼의 물성 변화에 대한 연구

안원술(Ahn, Won-Sool) 한국산학기술학회 2015 한국산학기술학회논문지 Vol.16 No.4

경질 폴리우레탄 폼(RPUF) 제조에서의 단열성 향상을 위하여 사용되는 PFA (Perfluoroalkane)는 액상의 발포 기핵제 로서 성능은 뛰어나지만 매우 고가일 뿐만 아니라 불소화합물로서 환경 유해성 물질이다. 따라서 이를 대체할 수 있는 고성 능의 대체 기핵제 개발에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 이에 대하여 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)를 고상 기핵제로 사용하여 제조한 샘플에서의 셀 크기 및 단열 성능과 기계적 물성에 미치는 영향을 비교 연구하여 보고자 하였다. 셀의 평균크기는 165.6㎛에서 162.9㎛로 상대적으로 더 작아졌으며, 표준 편차 역시 각각 45.6 및 35.2로서 상대적으 로 더 균일한 셀 크기 분포를 가진 것으로 나타났다. k-factor 값 역시 0.01763 및 0.01745 kcal/m.hr.oC의 값으로서 1.02%가 감소된 더 작은 값을 나타내었다. 또한 압축 응력 시험에서의 초기 모듈러스는 상대적으로 더 큰 값을 나타내었으나 압축 항복 응력은 약 0.030x105 Pa로서 거의 같은 값을 나타내었다. 이러한 결과들로 부터 MWCNT는 매우 우수한 기핵제로 작용 함을 알 수 있었고, 따라서 소량의 MWCNT를 기핵제로 사용하여 경제적이면서도 우수한 단열효과와 기계적 물성을 지닌 친환경적인 경질 폴리우레탄 폼을 제조할 수 있음을 알 수 있었다. While perfluoroalkane (PFA), a liquid state nucleating agent for a rigid polyurethane foam (RPUF) to enhance the thermal insulation property, has the excellent nucleating characteristics, it is very expensive as well as environmentally harmful due to the fluoride compound. Many researches, therefore, have been performed to develop the alternative nucleating agents to replace PFA. In the present work, a multi-wall carbon nanotube (MWCNT) was used as a sloid state nucleating agent, and thereby the effects on the property changes of the RPUF were carried out. Average cell size decreased from 165.6 for base RPUF to 162.9 μm and cell uniformity was also enhanced, showing the standard cell-size deviation of 45.6 and 35.2, respectively. While k-factor of base PUF was 0.01763 kcal/m.hr.oC, that of the sample with 0.01 phr MWCNT showed 1.02% reduced value of 0.01745 kcal/m.hr.oC. Though the compressive yield stress is nearly the same as 0.030x105 Pa for the both samples, initial modulus of the sample with 0.01 phr MWCNT was higher than that of base sample. it was considered as the results that small amount of MWCNT could play a sufficient role as the effective nucleating agent for RPUF, showing that an echo-friendly RPUF with reduced-cost could be fabricated, which has an enhanced thermal and mechanical properties.

Dynamic DSC 및 TGA 열분석을 이용한 PU Elastomer의 종합반응 및 열분해 반응 Kinetics에 관한 연구

안원술 ( Won Sool Ahn ),윤수공 ( Soo Kong Yoon ) 한국고무학회 2007 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.42 No.1

다기능성 함불소고분자/Blocked-HMDI 블렌드계의 가교화 반응에서의 촉매 영향

안원술(Ahn, Won-Sool) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.5

불소를 함유하는 다기능성 함불소고분자의 가교화 반응을 위하여 페놀로 blocking된 HMDI를 사용하고 반응 의 촉진을 위하여 주석계 촉매(stanous catalyst)를 사용하여 DSC 및 TGA를 사용하여 반응에 미치는 촉매의 영향을 살펴보았다. 용매 및 HMDI의 blocking제로 사용된 페놀이 약 150oC에 이르기까지 해리되면서 휘발하게 되고 230-250 oC 온도에서 가교 생성반응이 이루어지는 것이 관찰되었다. 촉매의 농도에 따른 반응기구의 변화는 없는 대신 촉매가 도입될 경우 100배 이상 급격한빨라지는 반응속도의 변화가 관찰되었으며, 이에 따른 활성화 에너지는 비촉매계에 대한 81.8 kJ/mol로부터 1 phr 촉매계의 대하여 61.7 kJ/mol까지 감소하는 것이 관찰되었다. Effects of stanous catalyst on the cross-linking reaction characteristics of multi-functional fluoropolymer with blocked-hexamethylene diisocyanate(HMDI) were studied by dynamic DSC and non-isothermal thermogravimetric analysis (TGA). Results showed that cross-linking reaction occurred around 230-250 oC aftr the solvent and phenol, blocking agent, were removed upto the 150 oC. It was considered that the reaction mechanism of the multi-functional fluoropolymer with HMDI might not be changed by the catalyst, however, the reaction rate became extremely faster upto to 100 times, showing the change of activation energy 81.8 kJ/mol for non-catalytic system to 61.7 kJ/mol for 1 phr catalytic system.

GTR 및 미발포 Expancel이 경질우레탄폼의 열전도특성에 미치는 영향

안원술(Ahn, Won-Sool) 한국산학기술학회 2012 한국산학기술학회논문지 Vol.13 No.6

미세하게 분쇄된 폐타이어 분말(GTR)과 미발포 Expancel^® 분말이 경질 폴리우레탄 발포체(PUF)의 열전도 특성에 미치는 영향을 연구하였다. 마이크론 크기로 분쇄된 GTR과 100℃ 이상의 온도 영역에서 약 40배 부피로 팽 창 가능한 Expancel^® 미세분말을 사용하였고 이들이 경질 PUF 생성 시의 발포 기핵제 역할에 의한 기포크기 감소효 과 및 이로 인한 PUF의 열전도특성 개선 효과를 집중적으로 살펴보았다. 연구의 결과로서, GTR이 충전된 PUF 샘플 들의 열전도도는 GTR 함량이 증가함에 따라 선형적으로 증가하는 현상을 나타내는 반면, Expancel^®이 도입된 샘플 들은 농도에 따라 약간 감소하는 특성을 보여 주었다. 이러한 결과로부터 GTR은 PUF 생성에서 증량제의 역할이 상 대적으로 우세하여 단열 특성에 기여하지 못하는 반면, Expancel^®은 분말의 표면극성으로 인한 발포 기핵 작용에 의 하여 셀 크기를 감소시킴으로서 단열효과에 기여할 수 있는 것으로 생각되었다. Effects of ground tire rubber(GTR) and unexpanded Expancel^® powders on the thermal conducting characteristics of rigid polyurethane foams(PUFs) were studied. Sub-micron sized GTR powders and Expancel^® powders were used as the foam nucleating agents to improve the thermal insulating properties of the rigid PUFs. As the results, while the thermal conductivities of the GTR filled-PUF samples were increased linearly with GTR contents, those of Expancel^® filled-PUF samples were decreased a little bit. It was considered from the results that GTR powders might predominantly play a role as the extending fillers. On the other hand, Expancel^® powders could act as the foam nucleating agents based on the polar surface, showing smaller cell sized PUF with improved insulating characteristics.

올리고머형 디올로 개질된 상온주형용 PU 엘라스토머의 반응과 물성

안원술 ( Won Sool Ahn ),김훈섭 ( Hoon Seop Kim ) 한국고무학회 2008 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.43 No.1

사슬연장제로 사용되는 디올형 올리고머를 상온주형용의 폴리우레탄(PU) 엘라스토머의 반응 및 물성조절제로 사용하였다. 기본 수지에 대해 one-shot 방식으로 혼합된 디올형 올리고 머는 반응속도 지연효과를 나타내었으며 혼합 농도가 증가함에 따라 지수적으로 반응속도가 감소하는 현상을 나타내었다. Kissinger의 열분석에 관한 연구 결과는 본 연구에서의 해석에서도 ln(q/T2p) vs. (1/Tp) 플롯이 직선성을 보이고 계산된 활성화에너지 Ea값이 44.80 kJ/mol로서 일반적인 주형용 폴리우레탄 생성반응에서의 활성화에너지와 유사한 값을 보임으로서 매우 유효하게 적용될 수 있었다. 기계적인 성질에 있어서도 약 20 phr 정도에 이르기까지의 조절제 농도에서는 뚜렷한 강도의 저하가 이루어지고 그 이후에는 점차적으로 낮아지는 것으로 관찰되었으며, 조절제가 약 20 phr 이상 혼입되는 경우에는 항복점의 구분이 매우 약화되고 고무탄성체의 특징인 저강도 고신율의 거동을 보이는 특징적인 현상이 관찰되었다. 또한 파단강도의 경우 조절제의 함량이 증가할수록 지수적으로 강도가 감소하는 경향을 나타내어 조절제의 혼합 농도조건에 따라 강도변화가 매우 민감함을 보여 주었다. An oligomeric diol was utilized as a modifier for the reaction rate and mechanical properties of a RT-castable polyurethane elastomer. Both the reaction rate and the tensile strength of the blend samples, in which the modifier and the base resins were mixed with one-shot method, showed an exponential decrease as the increase of modifier concentration. Thermal analysis method of Kissinger was also effectively applied in the present study, showing good linearity in the plot of ln (q/T 2p) vs. (1/T p) and activation energy Ea of 44.80 kJ/mol, which is similar to the general castable polyurethane. In the mechanical properties, remarkable decrease of strength was found by the addition of modifier concentration range up to about 20 phr, while characteristic elongation property of the elastomer, high elongation at lower strength, was observed over 20 phr of the modifier. Exponential decrease of the break strength of the blend sample exhibited that the mechanical properties of the blend might be considerably sensitive to the modifier concentration.

Fumed Silica/Ceramic Wool 무기복합재의 제조 및 열적 성질

안원술(Ahn, Won-Sool) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회논문지 Vol.15 No.6

Fumed Silica와 섬유상의 Ceramic Wool을 사용하여 경량의 무기복합재 샘플을 제조하기 위한 조건과 만들어진 샘플 의 단열특성을 살펴보았다. 정량된 Fumed Silica 미세분말과 Ceramic Wool을 혼합한 반죽을 몰드에 넣고 상온에서 안정화시 킨 후에 150℃ 오븐에서 완전히 건조하여 샘플을 제작하였다. 소량의 PVA 계면접착제를 사용하지 않는 샘플에서는 Fumed Silica 조성비가 10-70wt% 사이에서 벌크밀도가 0.6-0.8 g/cm₃이었으며, 50wt% 이상의 샘플에서는 건조 수축으로 인한 크랙 현상이 관찰되었다. 그러나 3wt%의 PVA를 사용한 샘플의 벌크밀도는 절반 정도로 크게 감소하면서도 기계적 특성과 단열 성은 향상되었다. 만들어진 샘플들은 800oC 이상의 고온에서도 열크랙 없이 안정한 열적 특성을 보여주었으며, 샘플의 단열 성은 Fumed Silica 조성비가 높아질수록 향상되는 것으로 나타났다. Fumed Silica 30wt%인 샘플의 열전도도는 500oC에서 약 0.08 W/moK의 우수한 단열 특성을 보여 주었다. This study examined the fabrication and thermal properties of fumed silica/ceramic wool inorganic composites. A predetermined quantity of fumed silica and ceramic wool was mixed uniformly into a slurry state and stabilized in the mold at room temperature, and converted to a massive foamed body through a complete drying process at 150 °C. Although the samples without polyvinyl alcohol (PVA) as an interfacial adhesive showed a bulk density of 0.6-0.8 g/cm₃ in the range, 10-70wt% fumed silica, those samples with 3wt% PVA exhibited remarkably lower bulk densities with enhanced mechanical and thermal insulation properties, without thermal cracking even above 800oC. The K-factor of the samples was lower in proportion to the fumed silica contents, showing good thermal insulation properties of ca. 0.08 W/moK at 500oC for the sample with 30wt% fumed silica.

팽창진주암 무기복합재에서의 단열성능 및 열크랙 방지에 관한 연구

안원술(Ahn, Won-Sool) 한국산학기술학회 2014 한국산학기술학회논문지 Vol.15 No.5

400℃의 고온에서 사용할 수 있는 무기단열재를 개발하기 위한 기초 연구로서 물유리(waterglass)를 바인더로 사용 하여 제조한 팽창진주암(expandedperlite)무기복합재의 단열성과 열 충격에 의한 크랙 방지에 관한 연구를 진행하였다.정 량된 팽창진주암 미세분말과 물유리를 혼합한 반죽을 몰드에 넣고 하루 동안 안정화시킨 후에 150℃ 오븐에서 완전히 건조하 여 샘플을 제작하였다.인산알미늄(aluminum phosphate)와 마이카(mica)분말이 각각 반응촉진제와 열 충격 방지제로 사용 되었다.특히 마이카 분말이 도입된 샘플은 500℃의 고온에서도 열에 의한 크랙 발생이 일어나지 않았으며,샘플의 단열성은 팽창진주암의 혼합비율이 높아질수록 향상됨을 보여주었으며,중량비로 물유리/perlite/mica/Alphosphate=100/200/10/1.5의 조성비를 같는 샘플은 500℃에서 약 0.09W/mK의 열전도도를 나타내는 우수한 단열 특성을 나타내었다.그러나 나트륨 실 리케이트(sodium silicate)가 주성분인 물유리 바인더의 열적 특성으로 인하여 600℃이상의 온도에서는 심한 치수변형을 발 생시켜 실제 사용상의 온도 제한성을 보여 주었다. A study on the crack protection and thermal insulation properties of the expanded perlite inorganic composites was performed. Mixed expanded perlite with a water glass was stabilized for 24 hrs at room temperature in the mold and, thereafter, converted into a massive foamed body through complete drying process at 150℃. Aluminum phosphate and micron size mica powder were used as a reaction accelerator and a stabilizer for thermal crack, respectively. Especially, use of mica exhibited a remarkable effect on the protection of thermal crack at higher temperature over 500℃, and thermal conductivity of the composites was enhanced with higher perlite contents, showing ca. 0.09 W/mK for the sample of 100/200/10/1.5 water glass/perlite/mica/Al phosphate by weight. A severe dimensional deformation of the composite materials was observed over 600℃, however, showing a temperature limitation for a practical application. The facts were considered as the results from the glass transition temperature of the water glass, of which main component is sodium silicate.

비등온 TGA를 이용한 ACM 고무복합재료의 열분해 거동 연구

안원술 ( Won Sool Ahn ),이형석 ( Hyung Seok Lee ) 한국고무학회 2013 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.48 No.2

비등온 TGA 실험방법을 이용하여 가교 사이트가 서로 다른 chlorine cure-site ACM 고무와 carboxylic cure-site ACM 고무 두 종류에 대하여 열분해 거동을 연구하였다. 분해 반응이 최대인 점의 온도는 모든 승온 속도에서 carboxylic cure-site ACM 고무의 열분해 특성이 상대적으로 더 안정함을 보여 주었다. Kissinger의 해석 방법에 의한 활성화에너지는 chlorine cure-site ACM 및 carboxylic cure-site ACM 고무에 대하여 각각 118.6 및 105.5 kJ/mol로 나타났으며, Flynn-Wall-Ozawa의 해석방법에서의 전환율 0.1∼0.2 범위의 평균과 유사한 값을 나타내었다. 반응차수 해석으로부터 두 시험편 모두 일반적인 고무와 유사한 다중 복합반응에 의하여 열분해 반응이 진행됨을 알 수 있었다. Thermal degradation behavior of chlorine cure-site ACM and carboxylic cure-site ACM rubbers was studied by non-isothermal TGA thermal analysis. Carboxylic cure-site ACM rubber exhibited comparatively more thermally stable than chlorine cure-site ACM, showing higher peak temperature, at which maximum reaction rate occurred. Activation energies from Kissinger method were calculated as 118.6 kJ/mol for the chlorine cure-site ACM and 105.5 kJ/mol for the carboxylic cure-site ACM, showing similar values from Flynn-Wall-Ozawa analysis over the conversion range of 0.1∼0.2. From the analysis of the reaction order change, both samples seemed thermally decomposed through the multiple reaction mechanism as is the common rubber materials.

노화촉진시험법 및 TGA를 이용한 ACM 고무복합재료의 수명 예측 연구

안원술 ( Won Sool Ahn ),이준만 ( Joon Man Lee ),이형석 ( Hyung Seok Lee ) 한국고무학회 2014 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.49 No.2

자동차 엔진 부품용으로 많이 사용되는 ACM 고무 샘플에 대하여 150℃, 160℃, 170℃, 및 180℃의 등온 상태에서 시간에 따른 압축영구줄음율(CS)과 열중량감소율을 측정하여 상관관계를 구하고, 이를 비등온 TGA를 이용하는 Toop의 해석방법에 이용하여 사용온도에서의 수명을 예측하고자 하였다. 노화촉진시험으로부터 측정된 중량감소율는 CS에 대하여 선형적으로 변화하는 것이 관찰되었으며, 이로부터 CS 40%에 이르는 시간을 재료의 수명시간으로 했을 때 중량감소에 의한 전환율은 4.2%로 나타났다. TGA 곡선으로부터 Flynn-Wall-Ozawa법에 의하여 전환율 4.2%에서의 활성화에너지는 120.2 kJ/mol로 계산되었으며, 이를 Toop의 해석법에 적용하였을 때의 예측수명은 사용온도 120℃에서 약 9,700 시간으로 계산되었다. Compression set (CS) and weight loss by thermal degradation of the ACM rubber composite sample prepared for an automotive part were measured simultaneously at several given temperatures of 150℃, 160℃, 170℃, and 180℃. Using the relationship between them, thermal life of the sample could be predicted at a given operating temperature by applying Toops method which is based on the analysis of non-isothermal TGA thermograms. Conversion by weight loss showed a linear relationship with CS changes, exhibiting 4.2% at CS 40%. Activation energy of thermal degradation was calculated as 120.2 kJ/mol at 4.2% of weight loss from Flynn-Wall-Ozawa analysis. When the expected life was set as time to reach CS 40% at 120℃, the life time of the sample was calculated as 9,700 hrs when Toops method was applied.