폴리인산염 첨가에 의한 폴리프로필렌 기반의Wood Plastic Composites 열안정성

전상진 ( Sang Jin Chun ),이선영 ( Sun Young Lee ) 한국목재공학회 2014 목재공학 Vol.42 No.6

본 연구에서는 WPC의 열안정성을 향상시키기 위해 폴리프로펠렌 매트릭스에 목분과 폴리인산염(ammonium polyphosphate,APP)의 삼종혼합 후, 목분과 난연제 첨가에 따른 목재플라스틱 복합재(wood plastic composites, WPC)의 열분해 거동이 조사되었다. 모든 배합비의 WPC 열분해 거동은 질소의 환경에서 분당 10℃ 상승속도로 제어하여 열중량분석기(Thermogravimetric analyzer)를 통해 분석하였다. 목분의 열분해온도가 PP의 열분해온도 보다 낮기 때문에 목분에 의해 생성된 char막은 PP로의 열전달 속도를 낮추며, 2차 열분해온도 증가 및 열분해속도를 늦춘다. APP를 첨가한 WPC의 경우 1차 열분해온도 감소 및 2차 열분해온도의 증가를 보여준다. 목분의 함량이 높은 WPC의 경우, APP첨가 시 1차 열분해온도 감소 및 2차 열분해속도가 증가하였고, 고온에서 잔여물의 양은 APP 함량이 증가할수록 크게 증가하였다. APP가 첨가된 WPC 경우, 목분의 함량이 10 wt%에서 50 wt%로 증가 시 고온에서 잔여물 양이 증가하였는데, 이는 APP 및 목질섬유의 char화가 동시에 발생되기 때문으로 보이며 결과적으로 목분 함량이 증가할수록 APP의 효과가 높게 나타나 열안정 효과를 관찰할 수 있었다. In order to improve the thermal stability of wood plastic composites (WPC), thermal degradation behavior of WPC in this study was investigated by the addition of wood flour and fire retardant after hybridization of wood flour and ammonium polyphosphate (APP) into polypropylene (PP) matrix. Thermal degradation behavior of all formulations was analyzed with thermo gravimetric analyzer under nitrogen environment at heating rate of 10℃/min. As the thermal degradation temperature of wood flour is lower than that of PP, char layer formed by the wood flour decreases the speed of heat transfer to PP. In addition, the char layer increases the 2nd thermal degradation temperature and decreases the2nd thermal degradation speed. The WPC treated with APP increases the 1st and 2nd degradation temperatures. In the case of WPC with high loading level of wood flour, the 1st thermal degradation temperature and 2nd thermal degradation rate were increased by the addition of APP, and then the amount of remnants at high temperature was increased by the increase of the APP loading level. In the case of WPC treated with APP, the amount of the remnants at high temperature was increased with the increase of wood flour content from 10 wt% to 50 wt%, indicating that char formation of the APP and wood flour occurred at the same time, resulting in high thermal stability effect by the increase of wood flour content.

Molecular Structure of PCP Pincer Complexes: Poisoning Catalyst on the Dehydrogenation of Alkanes

이지현,전상진,권기혁,이도원,Lee Ji Hyun,Chun Sang Jin,Kwon Ki Hyeok,Lee Do Weon Korea Crystallographic Association 2005 韓國結晶學會誌 Vol.16 No.1

알칸화합물(alkanes)에서 탄소-수소결합을 활성화시켜서 더욱 값이 비싸고 더 유용한 알켄화합물(alkenes)로 만들 수 있는 촉매를 만들고자 지난 수 십 년간 많은 화학자들이 연구해왔다 이러한 목적의 하나로서 두개의 수소를 가지는 이리디움 P-C-P핀서(pincer) 착물 $(IrH_2{C_6H_3-2,6-(CH_2PBu_2^t)_2})$을 성공적으로 합성하였다. 이 착물은 알칸의 탈수소화반응(dehyrogenation)에 아주 효과적인 촉매로 알려졌다 알칸의 탈수소화반응에 촉매독으로 작용하는 질소, 물, 이산화탄소 및 일산화탄소와 같은 작은 화합물들과 직접 반응시켜서 어떻게 촉매독으로 작용하는지를 알아봤다. 촉매독으로 작용할 수 있는 화합물들을 합성하여 핵자기공명분광법(NMR)과 적외선분광법(IR)으로 확인하였고 분자구조를 알아보기 위해서 단결정X-ray 회절법을 통하여 확인하였다. 본 논문에서는 촉매 및 촉매독물질의 합성과 분자구조와 각각의 화합물의 반응성과 특이성을 알아보았다. The dihydrido P-C-P pincer complex, $IrH_2{C_6H_3-2,6-(CH_2PBu_2^t)_2}$ (1), was successfully prepared from the reaction of the hydrochloride complex, $IrClH (C_6H_3-2,6-(CH_2PBu_2^t)_2}$, and super acid $(LiBEt_3H)$ under 1 atm of hydrogen in pentane solution at room temperature and followed by Heating at $130^{\circ}C$ in vacuo. Jensen recently found that the dihydrido P-C-P pincer complex 1 is a highly active homogeneous catalyst for the transfer dehydrogenation of alkanes with unusual longterm stability at temperatures as high as $200^{\circ}C$. The treatment of dihydrido complex 1 with nitrogen, water, carbon dioxide, and carbon monoxide in presence of tert-butylethylene (the) at room temperature in an appropriate solution gave the dinitrogen complex, $[Ir{C-6H_3-2,6-(CH_2PBu_2^t)_2}]_2({\mu}-N_2)$ (2), the hydrido hydroxyl complex, $IrH(OH){C_6H_3-2,6-(CH_2PBu_2^t)_2}$ (3), the carbon dioxide complex, $Ir({\eta}^2-CO_2) {C_6H_3-2,6-(CH_2PBu_2^t)_2}$ (including the bicarbonate complex, $IrH({\kappa}^2-O_2COH){C_6H_3-2,6-(CH_2PBu_2^t)_2}\;(4))$, and the carbonyl complex, $Ir(CO) {C_6H_3-2,6-(CH_2PBu_2^t)_2}\;(5)$ (including the carboxyl complex, $IrH(C(O)OH) {C_6H_3-2,6-(CH_2PBu_2^t)_2}\;(6))$, in good yield, respectively. These P-C-P iridium complexes were isolated and characterized by $^1H,\;^{13}C,\;^{31}P\; NMR$, and IR spectroscopy. In addition, the complexes (1-6) were characterized by a single crystal X-ray crystallography. These complexes account for these small molecules' inhibition of dehydrogenation of alkanes catalyzed by the dihydrido complex 1.

셀룰로오스 나노섬유의 제조 및 응용: 고강도 나노종이와 고분자복합필름

이선영 ( Sun Young Lee ),전상진 ( Sang Jin Chun ),도금현 ( Geum Hyun Doh ),이수 ( Soo Lee ),김병훈 ( Byung Hoon Kim ),민경선 ( Kyung Seon Min ),김승찬 ( Seung Chan Kim ),허윤식 ( Yoon Seok Huh ) 한국목재공학회 2011 목재공학 Vol.39 No.3

본 연구에서는 마이크로 입자의 셀룰로오스를 1.400 bar의 압력에서 고압 호모지나이저(high-pressure ho-mogenizer)를 이용하여 직경이 약 50~100 nm의 셀룰로오스 나노섬유를 제조하였다. 나노섬유 현탁액을 감압 여과하여 고강도 나노종이를 제조하였다. 용매 및 필름캐스팅법을 이용하여 나노섬유를 hydroxypropyl cellu-lose(HPC) 와 Polyvinyl alcohol (PVA) 수지에 보강 및 분산시켜 복합필름을 제조하였다. 고압 호모지나이저 통과 횟수를 2. 4. 6. 8까지 점점 증가시켰을 때. 나노종이의 인장강도가 매우 높았으며 통과횟수가 증가할수록 직선적으로 크게 향상되었다. IH, IH. 2H, 2H-perfluorodecyl-triethoxysilane (PFDTES)로 나노종이를 화학적 개질한 결과. 나노종이의 기계적 강도와 내수성이 크게 향상되었다. 셀룰로오스 나노섬유를 HPC와 PVA 수지에 중량대비 l. 3 및 5% 로 보강시켰을 때. HPC와 PVA 복합필름의 기계적 강도가 크게 향상되었다. Cellulose nanofibrils (CNF) with 50~100 nm diameter were manufactured from micro-size cellulose by an application of a high-pressure homogenizer at 1,400 bar. High strength nanopapers were prepared over a filter paper by a vacuum filtration from CNF suspension. After reinforcing and dispersing CNF suspension, hydroxypropyl cellulose (HPC) and polyvinyl alcohol (PVA)-based composites were tailored by solven- and film-casting methods, respectively. After 2, 4, 6 and 8 passes through high-pressure homogenizer, the tensile strength of the nanopapers were extremely high and increased linearly depending upon the pass number. Chemical modification of 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl-triethoxysilane (PFDTES) on the nanopapers significantly increased the mechanical strength and water repellency. The reinforcement of 1, 3, and 5 wt% CNF to HPC and PVA resins also improved the mechanical properties of the both composites.

목분-폴리프로필렌 복합재의 수분흡수율: 목재수종, 충진제 입자크기 및 상용화제의 영향

강인애 ( In Aeh Kang ),이선영 ( Sun Young Lee ),도금현 ( Geum Hyun Doh ),전상진 ( Sang Jin Chun ),윤승락 ( Seung Lak Yoon ) 한국목재공학회 2010 목재공학 Vol.38 No.4

본 연구에서는 목분 첨가된 폴리프로필렌 복합재의 수분흡수 특성에 목재수종, 화학조성분, 충진제 함량, 입자크기 및 상용화제의 첨가가 미치는 영향에 관해서 알아보았다. 500, 1,000, 1,500, 2,000, 2,500 및 3,000 시간동안 물에 침지시킨 후, 상수리나무(Quercus accutisima Carr.)와 다릅나무(Maackia amuresis Rupr. et Maxim)는 낙엽송(Larix kaempferi Lamb.)에 비하여 훨씬 낮은 물흡수도를 보였다. 모든 수종에서 목분의 함량이 10wt%로부터 50wt%까지 증가할수록, 주어진 시간동안 물에 침지시켰을 때 복합재의 수분흡수율이 증가하였다. 목분의 입자크기는 복합재의 수분흡수율에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 상용화제의 첨가는 복합재의 수분흡수율을 낮추는데 아주 효과적이다. 가장 낮은 수분흡수율은 다릅나무 목분을 이용하고, 목분의 함량이 낮을수록, 목분의 입자크기가 작을수록, 그리고 상용화제를 첨가했을 때 얻을 수 있다. 복합재의 두께팽창은 수분흡수율과 아주 높은 상관관계를 가지고 있다. The effects of wood species, chemical components, filler loading level, filler particle size, and coupling agent on the water absorption property of the wood flour filled polypropylene (PP) composites were investigated in this study. After 500, 1,000, 1,500, 2,000, 2,500 and 3,000 hr water immersion, Quercus (Quercus accutisima Carr.) and Maackia (Maackia amuresis Rupr. et Maxim) showed significantly lower water absorption properties compared to Larix (Larix kaempferi Lamb.). As wood flour loading increases from 10 to 50 wt%, most wood species showed increased water absorption after a given immersion period. Particle size of wood flour proved to have very significant effects on water absorption of the composites. The effect of coupling agent was positive in terms of lowering water absorption of the composites. As the treatment level of coupling agent increases, the water absorption of the composites decreases. The lowest water absorption was obtained at the lower wood flour loading (Maackia), smaller particle size and by the addition of coupling agent. Thickness swelling of the composites shows close dependency on water absorption.

전기방사를 이용한 PLA/CNC 복합 매트의 기초 특성

조유정 ( Yu Jeong Jo ),이선영 ( Sun Young Lee ),전상진 ( Sang Jin Chun ) 한국목재공학회 2015 목재공학 Vol.43 No.4

본 연구에서는 바이오 매스기반의 셀룰로오스 나노크리스탈(cellulose nanocrystals, 이하 CNC)과 PLA (polylactic acid, 이하 PLA)를 tetrahydrofuran (THF)에 용해시킨 서스펜션으로부터 PLA 및 PLA/CNC 나노섬유 복합재 매트를 상온에서 전기방사법으로 제작하였다. PLA 및 PLA/CNC 나노복합재 매트의 형상은 섬유가 긴축을 따라 3차원 구조의 표면으로 정렬된 것으로 관찰되었다. PLA 및 PLA/CNC 나노섬유 복합재 매트의 인장강도는 CNC 함량이 증가할수록 감소하였는데, 이는 전기방사된 섬유 속에 형성된 비드와 PLA와 CNC의 낮은 계면접착력 때문으로 기인된다. PLA/CNC 복합재 매트를 구성하는 섬유의 평균 지름 크기는 CNC의 함량이 증가할수록 작아졌다. 한편 PLA/CNC 나노섬유 복합재 매트의 열안정성은 CNC의 함량이 증가할수록 증가하는 것을 보였다. In this study, nanocomposite mats consisting of cellulose nanocrystals (CNCs) and poly(lactic acide) (PLA) were electrospun from a suspension mixture consisting of tetrahydrofuran at room temperature. Morphology study showed that fibers of electrospun composite mats were aligned in three dimensional surface along the fiber long-axis. Average diameter of the electrospun fibers decreased with an increase in the CNC loading level. Tensile strength of the electrospun fibers mat decreased with an increase in the CNC loading level because of bead formation in the formed fibers and low interfacial bond strength between PLA and CNC. Meanwhile, thermal stability of the electrospun nanocomposite mats was effectively improved as the amount of CNC increased.

Hydroxypropyl cellulose/TEMPO-산화 처리된 셀룰로오스나노섬유를 이용한 복합필름의 기계적 및 열적 특성

조유정 ( Yu Jeong Jo ),조혜정 ( Hye Jung Cho ),전상진 ( Sang Jin Chun ),이선영 ( Sun Young Lee ) 한국목재공학회 2015 목재공학 Vol.43 No.6

본 연구에서는 HPC (hydroxypropyl cellulose)와 TEMPO 산화된 셀룰로오스 나노섬유(Tempo-oxidized cellulose nanofibrils, TOCN)가 보강된 복합필름을 제조하였다. 복합필름의 기계적, 열적 특성을 관찰하기 위해 인장강도 및 열중량 분석기(TGA)를 측정하였다. HPC/TOCN 복합필름에서 TOCN의 함량이 1 wt%에서 5 wt%까지 증가할수록 인장강도와 인장탄성계수는 직선적으로 증가하는 경향을 보였다. 그러나 TGA 분석 결과, TOCN의 함량에 관계없이 HPC/TOCN 복합필름의 열 안정성은 거의 차이가 없었다. Hydroxypropyl cellulose (HPC) composite films filled with TEMPO-oxidized cellulose nanofibrils (TOCN) were prepared in this study. In order to investigate mechanical and thermal properties of HPC/TOCN composite films, tensile strength and thermogravimetric analysis (TGA) wer performed. As the loading level of TOCN increased, the tensile strength and modulus increased significantly. However, thermal stability of HPC/TOCN composite films was not related to the loading levels of the TOCN.

팽창성 흑연과 금속수산화물이 목재·플라스틱 복합재의 특성에 미치는 영향에 관한 연구

김승균(Seungkyun Kim),이단비(Danbee Lee),이선영(Sun-Young Lee),전상진(Sang-Jin Chun),김범준(Birm-June Kim) 한국가구학회 2016 한국가구학회지 Vol.27 No.4

Wood-plastic composites (WPCs) composed of mainly wood flour and thermoplastics have attracted considerable attentions due to advantages of cost effectiveness, high durability, and microbial resistance. However, relatively poor fire resistance of WPCs from low thermal stability of wood and plastics prevents further uses. This study investigated the effect of expandable graphite (EG) and aluminium hydroxide (AH)/magnesium hydroxide (MH) on the properties of WPCs. The combined incorporation of both EG and metal hydroxide (i.e., AH or MH) into formulations leads to higher flexural modulus of filled composites compared to neat PP and WPC. In thermal properties, EG played an important role in improving thermal stability of filled composites by suppressing thermal decompositions of wood and PP. Moreover, EG showed better water absorption features. From this research, it can be said that EG and metal hydroxides have potentials as effective reinforcement, flame retardant, and moisture barrier.

열중량 분석기와 질량가속기를 이용한 목재·플라스틱 복합재의 목질섬유함량 분석

권재경 ( Jae-gyoung Gwon ),이단비 ( Dan-bee Lee ),조혜정 ( Hye-jung Cho ),전상진 ( Sang-jin Chun ),최돈하 ( Don-ha Choi ),이선영 ( Sun-young Lee ) 한국목재공학회 2017 목재공학 Vol.45 No.5

WPC 내 목질섬유 함량 분석은 신뢰도 높은 목재 플라스틱 복합재(WPC) 소비시장 형성을 위해 상당히 중요하다. 본 연구에서는 polypropylene과 목질섬유를 복합화한 단순 WPC 배합 조건에서 WPC 내 목질섬유 함량에 대한 분석을 TGA를 이용한 열분석 방법과 AMS를 이용한 바이오 탄소 함량 분석 방법을 통해 진행하였다. TGA를 통한 열분해 분석법은 5℃/min의 승온속도로 고분자 PP의 최대 미분 온도를 이용하여 신뢰도 높은 WPC 내 목질섬유 함량에 관한 검량선을 얻을 수 있었다. TGA와 AMS의 분석 방법 비교에 있어서는, 바이오 탄소 함량을 이용하는 AMS 분석법이 더 높은 신뢰성을 보여주었다. Determination of the wood content in wood plastic composite (WPC) is crucial to form reliable WPC market. WPC with simple formulation consisting of only two components (wood flour and polypropylene) was examined using thermogravimetric analysis (TGA) and accelerator mass spectrometry (AMS) for determining wood content in the WPC. TGA method using derivative peak temperature (DTp) of polypropylene under low heating rate (5℃/min) showed more reliable calibration curve and lower error factor compared to method of using the percentage of weight loss of wood flour. In addition, AMS using bio-based carbon content showed greater reliability for the determination of wood content in the WPC in comparison with the TGA method.

질소산화물에서의 선택적 환원 촉매의 Life Span

박경호 ( Kyoung Ho Park ),권기혁 ( Ki Hyeok Kwon ),허승욱 ( Seoung Uk Heo ),이지현 ( Ji Hyun Lee ),전상진 ( Sang Jin Chun ),이도원 ( Do Weon Lee ) 서울시립대학교 산업기술연구소 2005 산업기술연구소논문집 Vol.13 No.-