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SPEEK/PWA/Silica 복합막의 전기화학적 특성에 관한 연구
오세중(Oh, Sae-Joong) 한국산학기술학회 2013 한국산학기술학회논문지 Vol.14 No.5
SPEEK/PWA/silica 전해질 복합막을 제조하기 위하여 졸-겔 방법을 이용하였다. 졸-겔반응의 전구체로는 TEOS를 사용하였으며 첨가제 겸 촉매로는 phosphotungstic acid(PWA)를 사용하였다. FE-SEM 분석을 통하여 PWA 및 silica 나노입자들은 고분자속으로 균일하게 분산되는 것을 확인할 수 있었다. SPEEK/PWA/silica 복합막의 함수율 은 TEOS의 비율이 낮은 경우에는 TEOS의 증가에 따라 함수율이 감소하였지만 TEOS의 비율이 높은 경우에는 TEOS의 영향을 적게 받았다. SPEEK/PWA/silica 복합막의 이온전도도는 함수율의 변화와 유사한 경향을 나타내었으 며 TEOS의 비율이 증가함에 따라 처음에는 이온전도도가 감소하다가 다시 증가하는 경향을 나타내었다. SPEEK/ PWA/silica 복합막의 메탄올 투과도는 TEOS의 농도가 증가함에 따라 투과도가 감소하는 경향을 나타내었다. Sol-gel method was utilized to prepare SPEEK/PWA electrolyte composite membranes. TEOS was used as a precursor and phosphotungstic acid(PWA) as a catalyst for the sol-gel reaction. It was observed through FE-SEM analysis that the PWA and silica nanoparticles were uniformly dispersed into the polymer matrix. The water uptake of SPEEK/PWA/silica composite membranes was less affected by TEOS concentration at higher TEOS contents, while the water uptake decreased as TEOS concentration increased at lower TEOS contents. The proton conductivity of the composite membranes showed similar trend as the water uptake of the composite membranes. The methanol permeability of SPEEK/PWA/silica composite membranes decreased as TEOS concentration increased.
Hexamethyldisiloxane 플라즈마 중합막을 통한 영구기체 및 응축성 증기의 투과특성에 관한 연구
오세중(Sae-Joong Oh) 한국산학기술학회 2018 한국산학기술학회논문지 Vol.19 No.3
플라즈마 고분자의 영구기체(He, H₂, O₂, N₂, CH₄) 및 응축성 증기(CO₂, C₂H₄, C₃H8)에 대한 투과 특성을 조사하였다. 플라즈마 고분자는 마이크로파 방전과 라디오파 방전을 이용하여 제조하였으며 플라즈마 중합의 단량체(monomer)로는 hexamethyldisiloxane(HMDS)을 사용하였다. 마이크로파를 이용하여 제조한 HMDS 플라즈마 고분자막의 투과도계수는 투과 기체의 분자지름에 의존하는 경향을 나타내었으며 라디오파를 이용하여 제조한 플라즈마 고분자막보다 높은 산소/질소 투과선택도를 나타내었다. 반면에 라디오파를 이용하여 제조한 HMDS 플라즈마 고분자막의 투과도계수는 투과기체의 임계온도에 의존하는 경향을 나타내었으며 질소에 대한 에틸렌 및 프로판의 투과선택도가 우수한 특성을 나타내었다. 마이크로파로 중합시킨 고분자막은 가교결합도가 높기 때문에 기체의 투과도계수가 주로 확산계수(또는 분자지름)에 의존하게 된다. 그러나 라디오파의 에너지 밀도는 마이크로파의 에너지 밀도보다 낮기 때문에 라디오파로 중합시킨 플라즈마 고분자막의 구조는 마이크로파로 중합시킨 고분자 막에 비하여 가교결합도가 떨어지게 되며 이 막을 통한 투과도계수는 분자크기 보다는 기체의 임계온도에 의존하는 경향을 나타내었다. 따라서 라디오파를 이용하여 중합시킨 HMDS 플라즈마 고분자막은 영구기체 보다는 공기 중의 유기물질을 제거하는데 보다 효과적으로 이용될 수 있을 것으로 생각된다. The permeation properties of plasma polymer membranes were studied for permanent gases such as He, H₂, O₂, N₂, CH₄ and condensable vapors such as CO₂, C₂H₄, C₃H8. The plasma polymers were prepared by the discharge of microwave or radiofrequency(RF) wave. Hexamethyldisiloxane (HMDS) vapor was used as a monomer for plasma polymerization. In HMDS plasma-polymerized membranes prepared under microwave discharge, the permeability coefficient was dependent of the kinetic molecular diameter of the permeate gases. Additionally the membranes showed higher O₂/N₂ permselectivity compared to the plasma polymers from radiofrequency discharge. On the contrary, in the HMDS plasma-polymerized membranes prepared under radiofrequency discharge, the permeability coefficient was dependent of the critical temperature of the permeant gases. The membranes showed high selectivities of C₂H₄ and C₃H8 over N₂. The permeability coefficient of plasma polymerized membranes prepared under microwave discharge was dependent of the molecular diameter of permeant gases because of high crosslinking density of the membrane. However, the crosslinking density of the plasma polymerized membranes prepared under RF discharge was lower because the energy density of RF wave is weaker than that of microwave. Hence, the permeability of RF plasma polymerized membranes became dependent of the critical temperature rather than molecular diameter of the gases.
오세중(Oh, Sae-Joong) 한국산학기술학회 2013 한국산학기술학회논문지 Vol.14 No.6
AL<sub>2</sub>O₃, CoO, Cr<sub>2</sub>O₃, ZnO, SrO₂ 및 Kaolin을 이용하여 무기안료를 제조하였다. 제조방법은 원료분말들을 일정 비율로 배합하고 분쇄한 후 소성을 시키고 분쇄 및 건조과정을 거쳐 제조하였다. 안료의 원료 중 Cr<sub>2</sub>O₃의 비율이 증 가할수록 청색에서 녹색으로 발현되는 것을 알 수 있었으며 안료의 조성에 관계없이 소성시킨 안료의 입자크기가 작 아질수록 색도가 밝아지는 것을 알 수 있었다. 그리고 소성시 최고온도는 1,250℃정도가 가장 적합한 것으로 조사되 었다. 안료의 유약적합성 실험에서는 안료 성분 중 Cr<sub>2</sub>O₃의 비율이 증가할수록 녹색에 가까워졌으며 CoO의 비율이 증가할수록 청색감이 증가하였다. Inorganic pigments were prepared from AL<sub>2</sub>O₃, CoO, Cr<sub>2</sub>O₃, ZnO, SrO₂ and Kaolin. The pigment was prepared through the processes of mixing and crushing of the raw materials, sintering, milling and drying. The color of the pigments was changed from blue to green as Cr<sub>2</sub>O₃ contents in the pigment increased. The color became brighter irrespective of the pigment composition as pigment particle size became smaller. Maximum sintering temperature was the most suitable at around 1,250℃. In the test of compatability between the pigment and glaze, the color became close to green as Cr<sub>2</sub>O₃ contents in the pigment increased, and became close to blue as CoO contents increased.
물리적 가교결합을 이용한 sPEEK 전해질막의 특성에 관한 연구
오세중(Oh, Sae-Joong) 한국산학기술학회 2016 한국산학기술학회논문지 Vol.17 No.1
설폰화시킨 poly(etheretherketone)(sPEEK)막의 전해질 특성을 향상시키기 위하여 sPEEK에 imidazole과 무기물인 phosphotungstic acid(PWA)를 첨가하고 용액주조법을 이용하여 복합막을 제조하였다. TGA분석을 통하여 산-염기 상호작용 에 의한 물리적 가교결합이 복합막의 설폰산그룹 분해에 대한 열저항성을 향상시키고 PWA의 첨가는 복합막의 열분해에 대한 저항성을 향상시키는 것을 확인할 수 있었다. 산-염기 상호작용은 sPEEK/imidazole 복합막의 함수율과 양이온전도도 및 메탄올 투과도를 감소시켰는데 이것은 물리적 가교결합이 복합막을 견고하게 만들기 때문이다. PWA는 sPEEK/imidazole/PWA 복합막의 함수율과 메탄올 투과도는 감소시켰지만 양이온전도를 향상시켰다. 따라서 PWA는 복합막 의 선택도를 향상시키는 효과를 나타내었다. Composite membranes were prepared by the solution casting method from sulfonated poly(etheretherketone)(sPEEK) and imidazole and phosphotungstic acid(PWA) to enhance the electrolytic properties of the membrane. TGA measurements showed that physical crosslinking due to acid-base interactions improved the thermal resistance to the desulfonation of sulfonic acid groups of the composite membrane and the addition of PWA enhanced the resistance to thermal decomposition of the composite membrane. The acid-base interaction decreased the water uptake, proton conductivity and methanol permeability of the sPEEK/imidazole composite membranes. The addition of PWA increased the proton conductivities while it decreased the water uptake and methanol permeability of sPEEK/imidazole/PWA composite membranes. Therefore, the selectivity of the composite membranes was enhanced by the addition of PWA.