풀러렌의 성질과 반응

임충선 ( Choong Sun Lim ),홍성규 ( Seong Kyu Hong ),고원배 ( Weon Bae Ko ) 한국고무학회 2010 엘라스토머 및 콤포지트 Vol.45 No.2

논문에서는 풀러렌의 성질, 유기반응, 고분자반응을 설명하였으며, 풀러렌과 고분자의 블렌딩에 대해 소개를 하였다. 또한 다른 화학물질과 풀러렌의 반응성을 기술하였다. 풀러렌의 화학 반응은 가지 사슬 풀러렌 고분자, 주사슬 풀러렌 고분자, 별 모양 풀러렌 고분자, 덴드리머 타입 풀러렌 고분자와 같은 연구에 응용되었다. In this review, the properties of buckminsterfullerene and its organic and polymeric reactions were focused. In addition, polymer blending with C60 will be briefly introduced. As soon as C60 was discovered, chemists put their efforts to explore its reactivity with other compounds. The knowledge of the organic reactions with C60 was extended to construct different types of fullerene polymers such as side chain fullerene polymers, main chain fullerene polymers, star shaped fullerene polymers, and dendritic fullerene polymers.

실란 커플링제를 이용하여 개질한 할로이사이트 나노튜브가 함유된 에폭시 조성물의 열적·기계적 물성

김태희 ( Taehee Kim ),임충선 ( Choong-sun Lim ),김진철 ( Jin Chul Kim ),서봉국 ( Bongkuk Seo ) 한국접착및계면학회 2017 접착 및 계면 Vol.18 No.2

에폭시 수지는 우수한 열적, 기계적, 화학적 성질로 인해 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며, 에폭시 수지의 기계적 물성을 향상시키기 위한 많은 소재와 함께 혼합하여 사용하고 있다. 에폭시 조성물의 경화 후 기계적 물성의 향상을 위해서 에폭시 수지에 다양한 소재를 혼합하는데, 나노소재중에서는 CNT가 가장 많이 사용되고 있다. 하지만 CNT는 제조 공정 및 제조 비용적인 측면에서 한계점이 있기 때문에 천연적으로 산출되는 HNT에 대한 관심이 모아지고 있다. 본 연구에서는 두 종류의 실란으로 각각 처리된 HNT가 함유된 에폭시 조성물의 열적·기계적 물성에 대해서 조사하였다. 실란처리 된 HNT를 다양한 함량으로 제조하여 에폭시 조성물에 첨가한 후 금형몰드에서 경화시키고 만능재료시험기를 이용하여 기계적 물성을 측정하였으며, differential scanning calorimeter (DSC)·thermogravimetric analysis (TGA)·thermomechanical Analysis (TMA) 등의 장비를 이용하여 다양한 열적 특성을 측정하였다. 위의 실험 결과, 두 종류의 실란 화합물 중 아민으로 HNT를 표면 처리하였을 경우, 이를 포함하는 에폭시 조성물의 인장강도가 에폭시 실란으로 처리된 HNT를 포함하는 에폭시 조성물 보다 높은 것을 보였다. 또한 치수 안정성 비교를 위한 thermomechanical analysis 실험에서 얻은 선형 열팽창계수는 아민계 실란으로 처리한 HNT 조성물이 65 ppm으로 처리하지 않은 HNT 보다 낮은 값을 갖는 것을 보였다. Epoxy resins are widely used in various fields due to their excellent thermal, mechanical and chemical properties. In order to improve the mechanical properties of the epoxy composition after curing, various materials are mixed in the epoxy resin. Among the nano materials, CNT is the most widely used. However, CNT has limitations in terms of manufacturing process and manufacturing cost. Therefore, there is a growing interest in naturally occurring HNTs having similar structure to that of CNT. In this study, the thermal and mechanical properties of epoxy compositions containing HNTs treated with two types of silane compounds were investigated. The mechanical properties of silane-treated HNT were measured by using a universal testing machine. The differential scanning calorimeter (DSC), thermogravimetric analysis (TGA), and thermomechanical analysis (TMA) were used to measure thermal properties. As a result of the above tests, when the HNT was surface-treated with aminosilane, the tensile strength of the epoxy composition containing the HNT was higher than that of the epoxy composition containing epoxy silane treated HNT. The linear thermal expansion coefficients (CTE) obtained from the thermomechanical analysis of the two epoxy compositions for the comparison of dimensional stability showed that the HNT composition treated with aminosilane showed a lower value of CTE than that of epoxy composition including the pristine HNT.

수용성 접착제 경화 공정용 제습 막 건조기 시스템의 효과

유서윤 ( Seoyoon Yu ),임충선 ( Choong-sun Lim ),서봉국 ( Bongkuk Seo ) 한국접착및계면학회 2016 접착 및 계면 Vol.17 No.2

수용성 접착제의 경화 공정은 일반적으로 열풍건조기를 대부분 사용하고 있다. 열풍건조기는 열에 의해서만 수용성 접착제를 경화시키는 방법으로서, 충분한 경화를 위해 100°C 이상의 높은 온도와 최소 20 min 이상의 경화 공정을 요구하는 단점을 가지고 있다. 경화 과정 중에 온도가 너무 높을 경우, 접착제의 점도가 낮아져 접착에 방해가 될 수 있으며, 경화 과정 중에 발생하는 수분에 의해 경화 조건이 일정하게 유지되기 어렵다. 본 연구에서는 제습 막 건조기 시스템을 활용하여, 수용성 접착제의 경화 공정을 일정하게 유지시키고 공정 중의 제습을 통해 건조공기의 공급으로 경화시간을 단축하고자 한다. 제습 막 건조기 시스템을 활용한 최적의 경화 조건을 찾고, 제습 막 건조기 시스템의 효과를 확인하기 위하여, 제습 막 건조기와 강제순환 건조기를 적용한 경화 과정을 통해 접착력(peel strength)을 측정하여 비교 분석해 보았다. The curing processes of waterborne adhesives are in general undergone by using hot-air dryer. The hot-air dryer curing the adhesives with heat has a disadvantage of requiring high temperature over 100°C as well as curing time as long as 20 min. When it comes to the heat control, high temperature open disturbs the adhesion of substrates by extremely lowering the viscosity of the adhesives. Furthermore, the humidity resulting from the drying process makes the curing condition irregularly. In this report, dehumidifying membrane dryer was used in order to keep the curing process same by removing humidity caused by the evaporation of water during the drying process, and to shorten the curing time. Here, we compared the peel strength of attached substrates in the dehumidifying membrane dryer to find out appropriate curing condition and confirm the effects of the dehumidifying membrane.

실리카 파우더를 이용한 에폭시 복합소재의 열적/기계적 특성

이혜련 ( Hye Ryeon Lee ),송지혜 ( Jeehye Song ),김대연 ( Daeyeon Kim ),임충선 ( Choong Sun Lim ),서봉국 ( Bongkuk Seo ) 한국접착및계면학회 2016 접착 및 계면 Vol.17 No.1

에폭시 수지는 취성(brittleness)으로 인한 기계적 강도의 저하가 발생하고 금속 등과 같이 열팽창 계수가 다른 재료와 결합하여 함께 사용하는 경우에 열변형 차이 때문에 부품의 박리나 부분손상 등이 일어나는 단점이 있다. 본 연구에서는 복합재료의 기계적 강도 및 열안정성을 높이기 위하여 아민기를 가진 실란 커플링제를 이용하여 표면 처리한 실리카 입자를 에폭시 수지에 첨가하여 강화된 복합재료 시편을 제조한 에폭시 복합재료 시편을 대상으로 분산의 적절성을 확인하고 기계적 특성과 열적 물성을 평가하고자 하였다. 함량 변화에 따른 기계적 특성 변화를 UTM으로 인장강도를 측정한 결과 30-50 MPa의 인장강도 값을 보였다. 실리카 입자가 에폭시 수지 내에 함량에 따라 분산된 정도를 비교하기 위해 SEM 및 EDS 분석을 수행하였다. TMA 분석을 통하여 열팽창계수 및 유리전이온도를 확인하였으며 열충격 실험을 통하여 에폭시 복합소재의 내열안정성을 평가하였다. Epoxy composites with concentrations of 5-70 wt% of silica particles were prepared in order to improve mechanical property and poor thermal stability. The mechanical and thermal properties were investigated and compared to the corresponding properties of neat epoxy composite. Furthermore, the effects of silane compound treatment on silica particles were observed by the experimental results of the tensile strength, glass transition temperature, and thermal stability of epoxy composite. Tensile strength of epoxy composites was measured by universal testing machine (UTM) and after that, the structure and morphology analysis of epoxy nanocomposites were analyzed by field emission scanning electron microscope (FE-SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). The increased solid content of CA0030 particle improved the tensile strength of epoxy/modified composites to give 30-50 MPa. The thermal expansion coefficients (CTE) of neat epoxy resin and epoxy/silica composites measured with a thermomechanical analyzer (TMA) showed that the incorporation of silica particles was helpful to reduce the CTE of neat epoxy resin.

철산화물과 텅스텐으로 표면 처리된 보론카바이드를 포함하는 에폭시 조성물의 열적·기계적 물성

김태희 ( Taehee Kim ),이원주 ( Wonjoo Lee ),서봉국 ( Bongkuk Seo ),임충선 ( Choong-sun Lim ) 한국접착및계면학회 2018 접착 및 계면 Vol.19 No.3

보론카바이드는 하드니스가 다이아몬드나 보론 나이트라이드 보단 낮지만 30 GPa이상의 높은 경도를 갖고 있으며, 높은 경도로 인해 탱크 장갑, 탄피 제조에 사용되고 있다. 또한 중성자를 흡수하는 능력이 있어 중성자 흡수제로 많이 사용되고 있어, 핵 발전 관련 사업에 활용도가 증가하고 있다. 중성자는 전자와의 상호작용이 없으며, 물질을 통과하는 과정에서도 상호작용 없이 통과하는 것으로 알려져 있다. 보론 카바이드와 함께 중성자와 상호작용이 높은 원자는 수소이며, 보론을 포함하는 수소 농도가 높은 폴리에스터, 에폭시 고분자 등이 원자력 발전 폐기물 보관을 위한 제품 제조를 위한 소재로 사용되고 있다. 본 논문에서는 보론 카바이드의 표면을 철산화물과 텅스텐으로 처리하여, 개질된 보론 카바이드와 에폭시 소재와의 상호작용을 향상시켰다. XRD, XPS를 이용하여 표면개질 되었음을 확인하였고, 처리된 보론카바이드의 함량에 따른 기계적 강도는 만능시험기(UTM)로 측정하였으며, 동역학 분석기(DMA)를 사용하여 경화물의 동적 특성을 관찰하였다. Boron carbide is lower in hardness than diamond or boron nitride but has a hardness of more than 30 GPa and is used for manufacturing tank armors and ammo shells due to its high hardness. It is also used as a neutron absorber due to its ability to absorb neutrons, which is increasing its use in nuclear power projects. Neutrons have no interaction with electrons and are known to pass through the material without interactions. Along with boron carbide, the atoms with high interaction with neutrons are hydrogen, and high hydrogen concentration polyesters and epoxy polymers including boron are used as materials for manufacturing products for nuclear power generation waste. In this paper, the surface of boron carbide is treated with iron oxide and tungsten to improve interaction between modified boron carbide and epoxy polymer. XRD and XPS were used to confirm that iron oxide and tungsten are well attached on the surface of boron carbide, respectively. The mechanical strength of the surface treated boron carbide was measured by a universal testing machine (UTM) and the dynamic characteristics of the cured product were observed by using a dynamic analyzer (DMA).

에폭시 강인성 향상 첨가제의 적용 및 물성 분석

김대연 ( Daeyeon Kim ),김순천 ( Soonchoen Kim ),박영일 ( Young Il Park ),김영철 ( Young Chul Kim ),임충선 ( Choong Sun Lim ) 한국접착및계면학회 2015 접착 및 계면 Vol.16 No.3

코어/쉘 나노입자, CTBN 변성에폭시, 폴리에스터 폴리올, 폴리우레탄 등과 같은 다양한 종류의 강인화 소재는 에폭시 수지의 주요 단점으로 알려진 취성을 보완하여 낮은 충격 저항성을 개선시키기 위한 방법으로 연구되고 있다. 본 연구에서는 앞서 언급된 강인화 소재를 선정, 접착제 조성물에 첨가하여 기계적 물성을 조사하였다. 강인화 소재 도입에 따른 기계적 강도의 측정은 UTM을 이용한 굴곡 강도와 탄성률 측정 및 Izod 충격 시험기를 사용한 충격 강도 실험을 통해 이루어 졌으며, 그 결과 강인화 소재가 에폭시 경화물의 유연성 및 충격에 대한 저항성 향상에 미치는 긍정적인 효과가 나타남을 관찰하였다. 또한, DMA를 이용한 저장 탄성률 결과는 굴곡 탄성률의 결과와 동일한 경향으로 나타남을 확인하였다. 강인화 소재가 충격 강도 향상에 영향을 주는 이유는 에폭시 수지에 첨가된 강인화 소재의 상 분리 현상에 의한 것이며, 상 분리된 강인화 소재는 에폭시 조성물의 파단면을 관찰한 FE-SEM 이미지에서 관찰하였다. Epoxy resin toughening agents such as core/shell nanoparticles, CTBN epoxy, polyester polyols, and polyurethane have been widely used in order to compensate for the brittleness and improve the impact resistance of the epoxy resin. In this work, a few tougheners mentioned above were individually added into adhesive compositions to observe the effects of physical and mechanical properties. Both flexural strength and flexural modulus were measured with UTM while impact strength was analyzed with Izod impact tester. The obtained results showed that the addition of toughening agents afforded positive performance in terms of flexibility and impact resistance of the cured epoxy resin. Furthermore, DMA experiments suggested that the trends of storage modulus data of each epoxy resin composition coincided with the trends of flexural modulus data. FE-SEM images showed that toughening agents formed circled-shape particles when it was cured in epoxy resin composition at high temperature by phase separation. The existence of particles in the cured samples explains why epoxy resin with toughener has higher impact resistance.

에폭시 수지/방향족 아민 경화물의 배합비 변화에 따른 열적 특성 분석

김대연 ( Daeyeon Kim ),김순천 ( Soonc Hoen Kim ),박영일 ( Young Il Park ),김영철 ( Young Chul Kim ),임충선 ( Choong Sun Lim ) 한국접착및계면학회 2014 접착 및 계면 Vol.15 No.3

본 연구에서는 비스페놀 A 에폭시 수지/경화제(YD-128/DDM) 조성물의 비율을 조절하여 170°C의 경화온도에서 접착성능 최적화 조성비를 얻기 위한 실험을 진행하였다. DSC, TGA, DMA, TMA 열분석 장비를 사용하여 YD-128/DDM 혼합물의 당량비 변화가 경화물의 열적 특성에 미치는 영향에 대하여 조사하였으며, 조성물의 경화시간은 YD-128/DDM (1 : 1.1) 조성물을 동적 DSC를 이용하여 측정된 시간당 누적 발열량을 총 발열량으로 나누어 계산한 전환율을 토대로 결정하였다. TGA를 이용한 분해 활성화 에너지 분석에서는 경화물의 DDM 당량비가 증가할수록 열안정성과 열분해 활성화 에너지가 높게 나타났고, DMA와 TMA를 이용한 경화물의 열적 특성 조사 결과에서는 당량비 1 : 1에서 다른 당량비 조건에 비해 우수한 탄성률 및 열팽창성이 관찰되었다. 또한 각기 다른 당량비의 조성물을 170°C에서 경화하여 중첩 전단 강도를 측정하였다. In this work, a series of molar ratios composed with YD-128 and DDM were chosen based on the viscosity analysis. The mixtures of YD-128 and DDM with the different molar ratios were cured at 170°C for 15 min followed by post cure at 190°C for two hours. The thermal properties of the cured samples were investigated with DSC, TGA, DMA, and TMA. The conversion ratio of the mixtures of YD-128 and DDM (1 : 1.1) was calculated by dividing ΔH obtained from DSC experiments for each cured sample by ΔH. The TGA data of the cured samples showed that the thermal stability and thermal degradation activation energy were proportional to the amount of DDM in the mixtures. However, the highest tan δ, and the lowest thermal expansion data with DMA and TMA respectively were obtained from the stoichiometric mixture of YD 128 and DDM. Furthermore, the different ratio of mixtures were applied to test specimens to be cured at 170 C to measure single lap shear strength with universal testing machine.

에폭시 개질 한 다관능 아크릴레이트를 포함하는 충격 저항성이 향상된 불포화폴리에스터 SMC (Sheet Molding Compound) 소재제조 및 그의 물성연구

장정범 ( Jeong Beom Jang ),김태희 ( Taehee Kim ),김혜진 ( Hye Jin Kim ),이원주 ( Wonjoo Lee ),서봉국 ( Bongkuk Seo ),김용성 ( Yongsung Kim ),김창윤 ( Changyoon Kim ),임충선 ( Choong-sun Lim ) 한국접착및계면학회 2020 접착 및 계면 Vol.21 No.3

본 연구에서는 에폭시 수지를 개질 한 변성 아크릴레이트를 합성하였으며, 이를 기존의 유리섬유 복합소재에 사용하는 SMC 조성물에 5 phr - 15 phr을 첨가하여 SMC 소재를 제조하였다. SMC 프리프레그를 고온고압 (150 ℃, 10 bar)에서 컴프레션 몰딩방법으로 성형하여 유리섬유 복합소재를 제조하였으며, 제조된 복합소재를 가공하여 인장강도, 충격강도 등의 기계적 물성을 연구하였다. 실험결과 합성된 변성 아크릴레이트를 5 phr을 포함하는 복합소재가 합성 아크릴레이트를 포함하지 않는 binder 샘플보다 인장강도는 약 20%, 충격강도는 약 12% 향상함을 보였으며, 이는 합성 아크릴레이트가 폴리에스터와 반응할 수 있는 4개의 아크릴 기를 가짐으로써 가교반응을 강하게 하면서 기계적 강도가 향상됨을 확인하였다. In this study, epoxy-modified acrylate was synthesized. The synthesized acrylate was added to the composition for sheet molding compound (SMC) in the range of 5 phr to 15 phr. The prepared SMC prepreg was molded at high temperature and pressure to produce a glass fiber reinforced composite. Physical properties such as tensile and impact strength of the composite were measured, respectively. Experimental data show that the composite with 5 phr of synthesized acrylate has 20% improved tensile strength and 12% improved impact strength than that of the reference sample.

불포화 폴리에스터 (UPR)에 폴리우레탄을 첨가하여 강인성을 부여한 유리섬유 복합소재

백창완 ( Chang Wan Baek ),장태우 ( Tae Woo Jang ),김태희 ( Taehee Kim ),김혜진 ( Hye Jin Kim ),김창윤 ( Changyoon Kim ),김현국 ( Hyeon-gook Kim ),서봉국 ( Bongkuk Seo ),임충선 ( Choong-sun Lim ) 한국접착및계면학회 2021 접착 및 계면 Vol.22 No.2

Unsaturated Polyester Resin (UPR)은 유리섬유와 같은 강화제와 함께 사용되어 복합재료로 사용된다. 열경화성 수지인 UPR은 복합재료의 다양한 성형법 중 생산성이 우수하고 대량생산에 유리한sheet molding compound (SMC) 성형법으로 산업에서 사용되고 있다. UPR을 기지재로 하는 섬유강화복합재료는 가볍고, 물성이 뛰어난 장점이 있지만 충격에 약하여 깨지기 쉽고, 경화 이후에는 부피가감소하는 단점이 있기 때문에 강인성과 유연성을 부여할 수 있는 폴리올과 캡핑제를 달리하는 폴리우레탄 4종을 합성하여 첨가하여 그 단점을 극복하고자 하였다. Unsaturated Polyester Resin (UPR) is in general used as a resin to prepare for composite materials with reinforcing materials such as glass fibers. UPR, a thermosetting resin, is used in industry to prepare for sheet molding compound (SMC) molding prepreg that has excellent productivity and is advantageous for mass production among various molding methods of composite materials. The fiber-reinforced composite material using UPR as a matrix material is light and has the advantage of excellent physical properties, but it is weak against impact and is fragile. Four types of polyurethane were synthesized and added to UPR resin to overcome the shortcomings.