PTMSP/PDMS-Borosilicate 복합막에 의한 수소-질소 기체 분리에 관한 연구

이석호,이현경 한국막학회 2015 멤브레인 Vol.25 No.2

PTMSP와 PDMS로부터 합성된 PTMSP/PDMS 그라프트 공중합체에 다공성 borosilicate를 0~5 wt% 첨가하여 PTMSP/PDMS-borosilicate 복합막을 제조하였다. 합성된 PTMSP/PDMS 그라프트 공중합체의 수평균분자량(Mn)은 460,000이었 고, 중량평균분자량(Mw)은 570,000이었으며, 유리전이온도(Tg)는 33.53°C에서 나타났다. TGA 측정에 의하면 PTMSP/PDMS에 borosilicate가 첨가되면 복합막의 감량이 작아지고 감량이 완결되는 온도도 낮아졌다. SEM측정에 의하면 PTMSP/PDMS-borosilicate 복합막 내에 들어있는 borosilicate는 1~5 μm 크기로 분산되어 있었다. 기체투과 실험에 의하면 PTMSP/PDMS-borosilicate가 첨가되면서 자유부피, 공동, 기공률이 증가하여 기체투과가 용해확산에 의한 것보다 분자체거름, 표면확산, Knudsen 확산에 의해 일어나는 경우가 점차 증가하여 H2와 N2의 투과도는 증가하고 선택도(H2/N2)는 감소하였다 The PTMSP/PDMS graft copolymer were synthesized from the PTMSP[poly(1-trimethylsilyl-1-propyne)] and the PDMS[poly(dimethylsiloxane)] and then the PTMSP/PDMS-borosilicate composite membranes were prepared by adding the porous borosilicates to the PTMSP/PDMS graft copolymer. The number-average molecular weight (Mn) and the weight-average molecular weight (Mw) of PTMSP/PDMS graft copolymer were 460,000 and 570,000 respectively, and glass transition temperature (Tg) of PTMSP/PDMS graft copolymer appeared at 33.53°C according to DSC analysis. According to the TGA measurements, the addition of borosilicate to the PTMSP/PDMS graft copolymer leaded the decreased weight loss and the completed weight loss temperature went down. SEM observation showed that borosilicate was dispersed in the PTMSP/PDMS-borosilicate composite membranes with the size of 1~5 μm. Gas permeation experiment indicated that the addition of borosilicate to PTMSP/PDMS graft copolymer resulted in the increase in free volume, cavity and porosity resulting in the gradual shift of the mechanism of the gas permeation from solution diffusion to molecular sieving surface diffusion, and Knudsen diffusion. Consequently, the permeability of H2 and N2 increased and selectivity (H2/N2) decreased as the contents of borosilicate increased.

PDMS-SiO₂·B₂O₃ 복합막에 의한 수소-질소 기체 분리

이석호,강태범,Lee, Suk Ho,Kang, Tae Beom 한국막학회 2015 멤브레인 Vol.25 No.2

$SiO_2{\cdot}B_2O_3$ was prepared by trimethylborate (TMB)/tetraethylorthosilicate (TEOS) mole ratio 0.01 at $800^{\circ}C$. PDMS[poly(dimethysiloxane)]-$SiO_2{\cdot}B_2O_3$ composite membranes were prepared by adding porous $SiO_2{\cdot}B_2O_3$ to PDMS. To investigate the characteristics of PDMS-$SiO_2{\cdot}B_2O_3$ composite membrane, we observed PDMS-$SiO_2{\cdot}B_2O_3$ composite membrane using TG-DTA, FT-IR, BET, X-ray, and SEM. PDMS-$SiO_2{\cdot}B_2O_3$ composite membrane was studied on the permeabilities of $H_2$ and $N_2$ and the selectivity ($H_2/N_2$). Following the results of TG-DTA, BET, X-ray, FT-IR, $SiO_2{\cdot}B_2O_3$ was the amorphous porous $SiO_2{\cdot}B_2O_3$ with $247.6868m^2/g$ surface area and $37.7821{\AA}$ the mean of pore diameter. According to the TGA measurements, the thermal stability of PDMS-$SiO_2{\cdot}B_2O_3$ composite membrane was enhanced by inserting $SiO_2{\cdot}B_2O_3$. SEM observation showed that the size of dispersed $SiO_2{\cdot}B_2O_3$ in the PDMS-$SiO_2{\cdot}B_2O_3$ composite membrane was about $1{\mu}m$. The increasing of $SiO_2{\cdot}B_2O_3$ content in PDMS leaded the following results in the gas permeation experiment: the permeability of both $H_2$ and $N_2$ was increased, and the permeability of $H_2$ was higher than $N_2$, but the selectivity($H_2/N_2$) was decreased. 졸겔법에 의해서 trimethylborate (TMB)/tetraethylorthosilicate (TEOS) 몰비 0.01, 온도 $800^{\circ}C$에서 $SiO_2{\cdot}B_2O_3$가 제조되었다. 그리고 제조된 $SiO_2{\cdot}B_2O_3$와 PDMS[poly(dimethylsiloxane)]로부터 PDMS-$SiO_2{\cdot}B_2O_3$ 복합막을 제조하고 막의 물리화학적 특성을 TG-DTA, FT-IR, BET, X-ray, SEM에 의해 조사하고 그리고 $H_2$와 $N_2$의 투과도와 선택도를 조사하였다. TG-DTA, BET, X-ray, FT-IR 측정에 의하면 $SiO_2{\cdot}B_2O_3$는 무정형의 다공성 $SiO_2{\cdot}B_2O_3$였으며, 기공의 평균직경은 $37.7821{\AA}$, 표면적은 $247.6868m^2/g$이었다. TGA 측정에 의하면 PDMS 내에 $SiO_2{\cdot}B_2O_3$가 첨가되었을 때 PDMS-$SiO_2{\cdot}B_2O_3$ 복합막의 열적 안정성은 향상되었다. SEM 관찰에 의하면 $SiO_2{\cdot}B_2O_3$는 약 $1{\mu}m$ 크기로 PDMS 내에 덩어리 상태로 뭉쳐서 분산되어 있었다. 기체투과실험에 의하면 PDMS 내에 $SiO_2{\cdot}B_2O_3$ 함량이 증가하면 $H_2$와 $N_2$의 투과도는 증가하였고, 질소보다 Lenard Jones 분자지름이 작은 $H_2$의 투과도는 $N_2$의 투과도보다 컸으며, 선택도($H_2/N_2$)는 감소하였다.

PDMS 기반 강성도 경사형 신축 전자패키지의 신축변형-저항 특성

박대웅,오태성 한국마이크로전자및패키징학회 2019 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.26 No.4

Stiffness-gradient stretchable electronic packages of the soft PDMS/hard PDMS/PTFE structure were processed using the polydimethylsiloxane (PDMS) as the base substrate and the more stiff polytetrafluoroethylene (PTFE) as the island substrate, and their stretchable deformation-resistance characteristics were characterized. The flip-chip joints, formed by bonding the chip bumps of 50 μm-diameter onto the PDMS/PTFE substrate pads, exhibited an average contact resistance of 96 mΩ. When the stretchable package of the soft PDMS/hard PDMS/PTFE structure was deformed to 30% elongation, the strain on the PTFE was restrained to 1%, resulting in a negligible resistance increase of 1% in the daisychain circuit formed on the PTFE island substrate. The circuit resistance increased for 1.7% after 2,500 cycles of 0~30% stretchable deformation. Polydimethylsiloxane (PDMS)를 베이스 기판으로 사용하고 이보다 강성도가 높은 polytetrafluoroethylene (PTFE)를 island 기판으로 사용한 soft PDMS/hard PDMS/PTFE 구조의 강성도 경사형 신축 패키지를 형성하고, 이의 신축변형에 따른 저항특성을 분석하였다. PDMS/PTFE 기판패드에 50 μm 직경의 칩 범프들을 anisotropic conductive paste 를 사용하여 실장한 플립칩 접속부는 96 mΩ의 평균 접속저항을 나타내었다. Soft PDMS/hard PDMS/PTFE 구조의 신축 패키지를 30% 변형률로 인장시 PTFE의 변형률이 1%로 억제되었으며, PTFE 기판에 형성한 회로저항의 중가는 1% 로 무시할 정도였다. 0~30% 범위의 신축변형 싸이클을 2,500회 반복시 회로저항이 1.7% 증가하였다.

CNT-PDMS 센서의 반복 사용에 따른 특성 변화 분석

황희윤(Hui Yun Hwang),정라희(La Hee Jung) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.4

탄소나노튜브(CNT)와 고분자재료 혹은 탄성중합체로 제작된 센서는 전기저항 변화를 이용하여 변형율을 측정하는데 널리 사용되고 있다. 이러한 변형율 센서는 고분자재료 혹은 탄성중합체를 기지로 사용하기 때문에 강성이 매우 낮으며 페인트처럼 측정하고자 하는 기재에 뿌려서 원하는 모양, 두께, 감도를 가지도록 제작할 수 있기 때문에 곡면이나 매우 부드러운 재질에도 적용이 가능하다. 특히, CNT 와 폴리디메틸실록산(PDMS)으로 제작된 변형율 센서는 넓은 측정범위 및 비교적 우수한 감도 특성으로 인하여 가장 널리 연구되어 왔다. 하지만, PDMS는 탄성중합체의 하나로 변형율 속도나 반복 사용에 의해 재료 특성의 변화 가능성이 있으며, 이로 인해 CNT-PDMS 센서의 전기저항 변화 특성에도 영향을 미칠 수 있다. 이러한 특성 변화는 센서가 가져야할 신뢰성, 정확성에 문제가 될 수 있기 때문에 이에 대한 고찰이 필요하다. 본 연구에서는 다중벽탄소나노튜브(MWCNT)와 PDM을 이용하여 게이지 길이가 10mm 인 아령형 변형율 센서를 제작하였다. MWCNT의 함량에 따라 변형율 속도 및 반복 사용이 CNT-PDMS 센서의 특성 변화가 달라질 수 있기 때문에, 세 가지 서로 다른 함량 (1.0, 2.0, 3.0wt%)을 가지는 센서를 고려하였다. 전기 저항 변화를 측정하기 위하여 N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP)와 Tetra-n-butylammonium fluoride (TBAF) 혼합물을 이용하여 시편 장착부를 에칭하였으며, 표면의 PDMS를 제거한 후 동박편을 부착하여 전극을 만들었다. 에칭 시간에 따라 PDMS 식각량이 달라지며, 이에 따라 전극과 센서 내 CNT 네트워크와의 접촉 저항도 변하게 된다. 에칭하지 않은 경우와 1, 2, 3 분 에칭한 경우 센서 특성 변화를 비교 분석하였다. 반복 시험은 소형 인장 시험기를 이용하여 30% 변형율까지 하중을 인가하였다가 제거하는 방식으로 수행하였으며, 시험 속도는 0.2/0.4/0.6/0.8/1.0%/s 로 달리 하여 변형율 속도에 따른 영향을 분석하였다. 변형율 속도가 느릴 때는 변형율과 전기저항 변화는 선형적인 관계를 가지지만, 변형율 속도가 빠를수록 변형율 증가에 따른 전기저항 변화가 비선형적인 관계로 변화하기 시작하였다. 변형율 속도가 빠른 경우, 변형율이 낮은 경우에 비해 변형율이 큰 경우이 전기저항 변화가 더 크게 관찰되었는데 이는 PDMS의 점탄성 특성에 기인한 것으로 판단된다. 이러한 특성은 CNT 함량이 높을수록 더 크게 나타났다. 한편, 변형율 속도가 느린 경우 반복 사용에 따른 전기저항 변화는 관찰되지 않았지만, 변형율 속도가 빠른 경우 반복 사용에 따라 전기저항 변화이 폭이 급격히 감소하는 경향이 나타났다. 이와 같은 시험 결과로부터 CNT-PDMS 변형율 센서의 반복 사용 신뢰성 확보를 위해서는 사용되는 변형율 속도의 제한이 필요하며, 제작된 센서의 감도와 함께 제공되어야 함이 바람직하다. We investigated the effect of repeated usage on the sensor characteristics of CNT-PDMS strain sensors. CNT-PDMS sensors were fabricated with different CNT wt%, etched with NMP-TBAF solutions, and had the copper electrode on the etched surfaces. We measured the electric resistance changes with respect to the strain rate and repeated numbers. We found that a higher strain rate made the nonlinear relation between strain and electric resistance changes of CNT-PDMS sensors. Also, under the higher strain rate loading, the electric resistance change of CNT-PDMS decreased even if the loading conditions were the same. To ensure the reliability of CNT-PDMS strain sensors, we have to give the limitation of the strain rate as well as the strain sensitivity for repeated loading conditions.

PTMSP/PDMS-Borosilicate 복합막에 의한 수소-질소 기체 분리에 관한 연구

이석호,이현경,Lee, Suk Ho,Lee, Hyun Kyung 한국막학회 2015 멤브레인 Vol.25 No.2

PTMSP와 PDMS로부터 합성된 PTMSP/PDMS 그라프트 공중합체에 다공성 borosilicate를 0~5 wt% 첨가하여 PTMSP/PDMS-borosilicate 복합막을 제조하였다. 합성된 PTMSP/PDMS 그라프트 공중합체의 수평균분자량(${\bar{M}}_n$)은 460,000이었고, 중량평균분자량(${\bar{M}}_w$)은 570,000이었으며, 유리전이온도($T_g$)는 $33.53^{\circ}C$에서 나타났다. TGA 측정에 의하면 PTMSP/PDMS에 borosilicate가 첨가되면 복합막의 감량이 작아지고 감량이 완결되는 온도도 낮아졌다. SEM측정에 의하면 PTMSP/PDMS-borosilicate 복합막 내에 들어있는 borosilicate는 $1{\sim}5{\mu}m$ 크기로 분산되어 있었다. 기체투과 실험에 의하면 PTMSP/PDMS-borosilicate가 첨가되면서 자유부피, 공동, 기공률이 증가하여 기체투과가 용해확산에 의한 것보다 분자체거름, 표면확산, Knudsen 확산에 의해 일어나는 경우가 점차 증가하여 $H_2$와 $N_2$의 투과도는 증가하고 선택도($H_2/N_2$)는 감소하였다. The PTMSP/PDMS graft copolymer were synthesized from the PTMSP[poly(1-trimethylsilyl-1-propyne)] and the PDMS[poly(dimethylsiloxane)] and then the PTMSP/PDMS-borosilicate composite membranes were prepared by adding the porous borosilicates to the PTMSP/PDMS graft copolymer. The number-average molecular weight (${\bar{M}}_n$) and the weight-average molecular weight (${\bar{M}}_w$) of PTMSP/PDMS graft copolymer were 460,000 and 570,000 respectively, and glass transition temperature ($T_g$) of PTMSP/PDMS graft copolymer appeared at $33.53^{\circ}C$ according to DSC analysis. According to the TGA measurements, the addition of borosilicate to the PTMSP/PDMS graft copolymer leaded the decreased weight loss and the completed weight loss temperature went down. SEM observation showed that borosilicate was dispersed in the PTMSP/PDMS-borosilicate composite membranes with the size of $1{\sim}5{\mu}m$. Gas permeation experiment indicated that the addition of borosilicate to PTMSP/PDMS graft copolymer resulted in the increase in free volume, cavity and porosity resulting in the gradual shift of the mechanism of the gas permeation from solution diffusion to molecular sieving surface diffusion, and Knudsen diffusion. Consequently, the permeability of $H_2$ and $N_2$ increased and selectivity ($H_2/N_2$) decreased as the contents of borosilicate increased.

화학적 증기 증착 방법을 통해 제조한 소수성 폴리디메틸실록산 박막: 수처리로의 응용

한상욱 ( Sang Wook Han ),김광대 ( Kwang-dae Kim ),김주환 ( Ju Hwan Kim ),엄성현 ( Sunghyun Uhm ),김영독 ( Young Dok Kim ) 한국공업화학회 2017 공업화학 Vol.28 No.1

폴리디메틸실록산(PDMS)은 화학적 증기 증착 방법을 통해 다양한 물질에 5 nm 두께 이하의 박막 형태로 증착될 수 있다. SiO₂, TiO₂, ZnO, C, Ni 및 NiO와 같은 다양한 종류의 나노입자 표면에도 PDMS 박막은 증기 증착을 통해 고르게 형성될 수 있으며, PDMS가 증착된 표면은 완벽한 소수성을 갖게 된다. 이 소수성 박막은 안정성이 높아 산, 염기 및 자외선 노출 시에도 잘 분해되지 않으며, 또한 PDMS로 코팅된 나노입자는 다양한 환경 분야에 응용될 수 있다. PDMS 코팅된 소수성 SiO₂ 입자는 기름/물 혼합액에서 기름과 선택적으로 반응하고, 기름 유출 사고 시 유류 확산을 억제할 수 있으며, 유출된 기름을 물에서 물리적으로 쉽게 분리할 수 있게 해준다. PDMS 코팅된 TiO₂를 진공 상태에서 열처리 할 경우 TiO₂ 표면은 완전하게 친수성으로 개질되며, 이때 TiO₂가 가시광선을 흡수하여 반응할 수 있게 하는 산소 빈자리 또한 발생하게 된다. PDMS 코팅 후 열처리한 TiO₂는 아무 처리하지 않은 TiO₂에 비해 가시광 하에서 수중의 유기 염료를 분해하는데 더 뛰어난 광촉매 활성을 보인다. 우리는 해당 연구에서 제시하는 간단한 PDMS 박막 코팅 방법이 다양한 환경 과학 및 공학 분야에서 응용될 수 있음을 소개하고자 한다. Polydimethylsiloxane (PDMS) can be deposited on various substrates using chemical vapor deposition process, which results in the formation of PDMS thin films with thickness below 5 nm. PDMS layers can be evenly deposited on surfaces of nano-particles composed of various chemical compositions such as SiO₂, TiO₂, ZnO, C, Ni, and NiO, and the PDMS-coated surface becomes completely hydrophobic. These hydrophobic layers are highly resistant towards degradation under acidic and basic environments and UV-exposures. Nanoparticles coated with PDMS can be used in various environmental applications: hydro-phobic silica nanoparticles can selectively interact with oil from oil/water mixture, suppressing fast diffusion of spill-oil on water and allowing more facile physical separation of spill-oil from the water. Upon heat-treatments of PDMS-coated TiO₂ under vacuum conditions, TiO₂ surface becomes completely hydrophilic, accompanying formation oxygen vacancies responsible for visible-light absorption. The post-annealed PDMS-TiO₂ shows enhanced photocatalytic activity with respect to the bare TiO₂ for decomposition of organic dyes in water under visible light illumination. We show that the simple PDMS-coating process presented here can be useful in a variety of field of environmental science and technology.

PDMS-Ecoflex 하이브리드 소재를 이용한 투명 신축성 기판의 기계적 및 광학적 특성

이원재,박소연,남현진,좌성훈 한국마이크로전자및패키징학회 2018 마이크로전자 및 패키징학회지 Vol.25 No.4

In the stretchable electronic devices, the stretchable substrate is a very essential material which determines the stretchability, performances and durability of the stretchable electronic devices. In particular, the current stretchable materials have hysteresis making difficult to used as sensors and other electronic devices. In this study, we developed a PDMS-Ecoflex hybrid stretchable substrate mixed with PDMS and Ecoflex material in order to increase stretchability and improve hysteresis characteristics. Mechanical behavior of the hybrid substrate was evaluated using a tensile test, and optical transmittance of the hybrid substrate was also measured. As the content of Ecoflex increases, the PDMS-Ecoflex hybrid substrate becomes more flexible, and the elastic modulus decreases. In addition, the PDMS substrate failed a tensile strain of 270%, while the PDMS-Ecoflex hybrid substrate did not fail even at 500% strain indicating excellent stretchability. In the repeated tensile test, the hybrid substrate with 2:1 mixing ratio of PDMS and Ecoflex showed hysteresis. On the other hand, in the case of the hybrid substrate with the mixing ratio of 1:1, hysteresis did not occur at a strain of 50% and 100%. Hence, we developed a stretchable substrate with over 150% stretchability and no hysteresis characteristics. The optical transmittance of the Ecoflex substrate was 68.6%, whereas the transmittances of the hybrid substrate with mixing ratio of 2:1 and 1:1 were 78.6% and 75.4%, respectively. These results indicate that the PDMSEcoflex hybrid substrate is a potential candidate for a transparent stretchable substrate. 신축성 기판은 신축성 전자소자의 신축성, 공정성, 내구성을 결정하는 매우 중요한 소재로서 신축성 전자소자를 개발함에 있어서 우선적으로 고려해야 된다. 특히 현재 사용되는 신축성 기판은 히스테리시스가 존재하여 센서 및 기타 응용에 많은 어려움이 있다. 본 연구에서는 신축성 소재 기판으로 사용되는 PDMS와 Ecoflex를 혼합한 PDMS-Ecoflex 하이브리드 신축성 기판을 제작하여 신축성과 히스테리시스 특성을 향상하고자 하였다. 인장 시험을 통하여 신축성 하이브리드 기판의 기계적 거동을 관찰하였으며, 투과도 측정을 통하여 투과도를 평가하였다. Ecoflex의 함량이 증가할수록하이브리드 신축성 기판은 더 유연해지며, 탄성계수는 감소한다. 또한 PDMS 기판은 270% 변형률에서 파단이 발생한 반면, PDMS-Ecoflex 하이브리드 기판은 500%의 변형률까지 파단되지 않으며 우수한 신축성을 갖는 것을 알 수 있었다. 반복 인장시험에서 PDMS와 Ecoflex의 혼합비를 2:1로 제작된 기판은 히스테리시스가 발생하였다. 반면 1:1의 혼합비로제작된 기판의 경우 50%, 100%의 변형률에서는 히스테리시스가 발생하지 않았다. 결론적으로 500% 이상의 신축성을갖으면서 히스테리시스가 없은 기판을 제작하였다. 기판의 혼합비에 따른 광투과도 측정 결과, Ecoflex 기판의 투과도는68.6% 이였으나, PDMS-Ecoflex 함량이 2:1, 1:1인 하이브리드 기판의 경우, 각각 78.6%, 75.4%의 투과율을 보이며, 향후 투명 신축성 기판으로서 개발 가능성을 보여주었다.

PDMS-SiO2⋅B2O3 복합막에 의한 수소-질소 기체 분리

이석호,강태범 한국막학회 2015 멤브레인 Vol.25 No.2

졸겔법에 의해서 trimethylborate (TMB)/tetraethylorthosilicate (TEOS) 몰비 0.01, 온도 800°C에서 SiO2⋅B2O3가 제조되었다. 그리고 제조된 SiO2⋅B2O3와 PDMS[poly(dimethylsiloxane)]로부터 PDMS-SiO2⋅B2O3 복합막을 제조하고 막의물리화학적 특성을 TG-DTA, FT-IR, BET, X-ray, SEM에 의해 조사하고 그리고 H2와 N2의 투과도와 선택도를 조사하였다.TG-DTA, BET, X-ray, FT-IR 측정에 의하면 SiO2⋅B2O3는 무정형의 다공성 SiO2⋅B2O3였으며, 기공의 평균직경은 37.7821Å, 표면적은 247.6868 m2/g이었다. TGA 측정에 의하면 PDMS 내에 SiO2⋅B2O3가 첨가되었을 때 PDMS-SiO2⋅B2O3 복합막의 열적 안정성은 향상되었다. SEM 관찰에 의하면 SiO2⋅B2O3는 약 1 μm 크기로 PDMS 내에 덩어리 상태로 뭉쳐서 분산되어 있었다. 기체투과실험에 의하면 PDMS 내에 SiO2⋅B2O3 함량이 증가하면 H2와 N2의 투과도는 증가하였고, SiO2⋅B2O3 was prepared by trimethylborate (TMB)/tetraethylorthosilicate (TEOS) mole ratio 0.01 at 800°C. PDMS[poly(dimethysiloxane)]-SiO2⋅B2O3 composite membranes were prepared by adding porous SiO2⋅B2O3 to PDMS. To investigate the characteristics of PDMS-SiO2⋅B2O3 composite membrane, we observed PDMS-SiO2⋅B2O3 composite membrane using TG-DTA, FT-IR, BET, X-ray, and SEM. PDMS-SiO2⋅B2O3 composite membrane was studied on the permeabilities of H2 and N2 and the selectivity (H2/N2). Following the results of TG-DTA, BET, X-ray, FT-IR, SiO2⋅B2O3 was the amorphous porous SiO2⋅B2O3 with 247.6868 m2/g surface area and 37.7821 Å the mean of pore diameter. According to the TGA measurements, the thermal stability of PDMS-SiO2⋅B2O3 composite membrane was enhanced by inserting SiO2 ⋅B2O3. SEM observation showed that the size of dispersed SiO2⋅B2O3 in the PDMS-SiO2⋅B2O3 composite membrane was about 1 μm. The increasing of SiO2⋅B2O3 content in PDMS leaded the following results in the gas permeation experiment: the permeability of both H2 and N2 was increased, and the permeability of H2 was higher than N2, but the selectivity(H2/N2) was decreased.

PDMS 흡수방지재를 적용한 SHCC의 압축강도 및 염화물이온 침투저항성

이준희,현정환,박수현,김윤용 한국구조물진단유지관리공학회 2018 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.22 No.6

본 연구에서는 표면 침투 및 코팅형 흡수방지재인 Polydimethylsiloxane(PDMS)을 고인성 섬유복합체(ECC)에 적용하여 적용성, 강도 평가 및 염화물이온 침투 저항성능에 대한 연구를 수행하였다. PDMS 적용 방법에 따른 침투깊이를 분석한 결과 모든 방법에서 KS F4930 의 기준을 만족하는 것을 확인하였다. 적용 방법 중, 침지 방법이 가장 우수한 침투깊이를 보였으나 현장적용성을 고려할 경우 스프레이 방법이 적용 가능한 것으로 확인되었다. ECC 배합에 따른 PDMS 침투깊이 실험 결과 배합강도가 감소할수록 침투깊이는 최대 70% 이상 증가하는 경향을 나타났다. 압축강도 시험 결과에서는 PDMS 침투 깊이가 큰 M4-A, M4-B 시험체의 압축강도는 PDMS를 적용하지 않은 M4 시험체와 비교하여 9.6%, 8.0% 압축강도가 감소하였다. 또한, 침투깊이가 작은 M1-A와 M1-B 시험체의 압축강도는 M1 시험체와 비교하여 4%, 2.2% 감소하여 PDMS 침투깊이가 클수록 강도감소율이 증가하였다. 염소이온침투 저항성능 평가 시험결과, PDMS의 침투깊이가 클수록 염소이온 침투 저항성능이 향상되는 것을 확인하였다. In this study, Polydimethylsiloxane (PDMS) was applied to Strain Hardening Cement Composites (SHCC) for penetrating water repellency. The penetration depth of PDMS, strength of SHCC, and chloride ion penetration resistance of SHCC were investigated. As a result of measuring penetration depth of PDMS when applying different application method, it was confirmed that all methods satisfied the requirements of KS F 4930. Although the immersion method showed the largest penetration depth, the spray method was considered to be more appropriate considering the ease of field application. Compressive strength tests showed that the penetration depth of PDMS decreased as the compressive strength of SHCC increased. The compressive strength of M4-A and M4-B specimens with large PDMS penetration depths decreased by 9.6% and 8.0%, respectively, compared with those of M4 specimens produced without PDMS. Compressive strengths of the M1-A and M1-B specimens with small PDMS penetration depths were reduced by 4% and 2.2%, respectively, compared with the M1 specimen. As a result, it can be seen that the strength reduction rate of SHCC increases as the penetration depth of PDMS increases. The chlorine ion penetration tests showed that the chlorine ion penetration resistance increases with the penetration depth of PDMS.

PDMS-HNT과 PDMS-mHNT 복합막을 통한 CO₂와 N₂의 기체투과

이슬기 ( Seul Ki Lee ),홍세령 ( Se Ryeong Hong ) 한국공업화학회 2018 공업화학 Vol.29 No.1

본 연구에서는 PDMS에 halloysite nanotube (HNT)와 modified HNT (mHNT)를 첨가하여 PDMS-HNT 복합막과 PDMS-mHNT 복합막을 제조하였다. 그리고 물리 화학적 특성을 조사하기 위하여 FT-IR, XRD, TGA, SEM을 사용하였고, N₂와 CO₂ 기체에 대한 투과도와 선택도 성질을 고찰하였다. 특히, 35 ℃에서 PDMS-HNT 10 wt% 복합막과 PDMS-mHNT 5 wt% 복합막은 가장 높은 CO₂/N₂ 선택도와 CO₂ 투과도를 보였다. 전체적으로 PDMS-HNT 복합막과 PDMS-mHNT 복합막은 PDMS 막보다 CO₂/N₂ 선택도가 증가하였다. In this study, PDMS-HNT and PDMS-mHNT composite membranes were prepared by the addition of halloysite nanotube (HNT) and modified HNT (mHNT) to PDMS. To investigate the physico-chemical characteristics of composite membranes, analytical methods such as FT-IR, XRD, TGA, and SEM were utilized. The gas permeability and selectivity properties of N₂ and CO₂ were evaluated. In particular, the PDMS-HNT with 10 wt% HNT and PDMS-mHNT with 5 wt% mHNT showed the highest CO₂/N₂ selectivity and CO₂ permeability at 35 ℃, respectively. Overall, PDMS-HNT and PDMS-mHNT composite membranes improved the CO₂/N₂ selectivity compared to that of using PDMS membrane.