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직접 메탄올 연료전지를 위한 술폰화 폴리스티렌/테플론 복합막 제조 및 특성연구 (Sulfonated Polystyrene/PTFE Composite Membranes for Direct Methanol Fuel Cell)

  • 김정훈;신정필;박인준;이수복;서동학
    • 멤브레인
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    • 제14권2호
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    • pp.173-184
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    • 2004
  • 술폰화 폴리스티렌/테플론(Polystyrene/Teflon, 이하 'PS/PTFE'로 칭함) 복합막을 제조하여 직접 메탄을 연료전지용 막에 관한 특성을 조사하였다. 복합막은 다음과 같이 제조되었다. 먼저 다공성 테플론 필름에 styrene 단량체와 가교제인 diviny benzene (이하 'DVB'로 칭함)의 비율을 달리하면서, 개시제 2,2'-azobis(isobutylonitlie) (AIBN)와 함께 함침시킨 후 열을 가해 폴리스티렌/테플론 복합막을 제조하였다. 그 후 술폰화제인 chlorosulfonic acid와 1,2-dichloroethane혼합용액을 사용하여 술폰화된 복합막을 제조하였다. 제조된 복합막의 술폰화 전과 후의 물리화학적 구조는 ATR-FTIR, SEM, THF 및 물에 대한 함유율, 이들의 이온교환량을 통하여 확인하였다. 이러한 결과로부터 스티렌/디비닐벤젠의 비율에 따라 복합막이 성공적으로 제조되었음을 확인하였다. 또한 가교제인 디비닐벤젠의 함량이 높을수록, 가교도가 증가하여 물 및 THF에 대한 함유율이 감소하였다. 이온전도도, 메탄올투과도를 조사한 결과, 디비닐벤젠의 함량 증가와 함께 이온전도도는 감소하였으며, 메탄올 투과도가 감소하였다. 제조된 술폰화된 폴리스티렌/테플론 복합막은 Nafion$^{(R)}$ 과 비교할 만한 높은 이온 전도도(0.11∼0.08 S/cm, $25^{\circ}C$)를 보이면서 훨씬 낮은 메탄올 투과도($6.6{\times}10^{-7}∼1.3{\timas}10^{-7}$ $\textrm{cm}^2$/s)를 나타내었다. 이러한 결과들은 본 연구에서 개발된 복합막이 직접 메탄올 연료전지에 적용될 가능성이 높다는 것을 보여준다.

가교결합한 Poly((vinylbenzyl)trimethylammonium chloride-2-hydroxyethyl methacrylate)/poly(vinyl alcohol) 음이온 교환막 제조 (Preparation of Anion Exchange Membranes of Cross-linked Poly((vinylbenzyl)trimethylammonium chloride-2-hydroxyethyl methacrylate)/Poly(vinyl alcohol))

  • 김미양;김광제;강호
    • 공업화학
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    • 제21권6호
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    • pp.621-626
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    • 2010
  • 음이온 교환막은 전기투석뿐만 아니라 역전기투석에 의한 전기생산과 축전 탈이온에 의한 정수 분야에 이용될 수 있다. 본 연구에서는 폴리비닐알콜 수용액 상에서 (vinylbenzyl)trimethylammonium chloride와 2-hydroxyethyl methacrylate를 중합한 후 글루타르산과의 에스테르화 반응, 그리고 글루타르알데히드와 가교반응을 통해서 음이온 교환막을 제조하였다. 실험 변수에 따라 음이온 교환막을 제조하고 이온교환막의 전기화학적 물성을 조사하였다. 중합반응에서 음이온 교환성 단량체 비율에 따라 이온교환량과 저항 값이 변하였으며, 에스테르화 반응에서는 글루타르산의 함량의 증가에 따라 함수율과 전도도가 감소하였다. 형성된 필름과 알데히드의 가교반응 시간 변화는 함수율, 전기저항, 이동수 값들에 영향을 미쳤다. 끝으로 제조된 이온 교환막의 chronopotentiometry와 한계전류밀도도 측정하였다.

수소이온 전도성 가교된 P(VDF-co-CTFE)-MAA/SEMA 막 제조 및 분석 (Preparation and Characterization of Proton Conducting Crosslinked P(VDF-co-CTFE)-MAA/SEMA membranes)

  • 라즈쿠마 파텔;증효뢰;허성연;김종학
    • 멤브레인
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    • 제23권4호
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    • pp.290-296
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    • 2013
  • 촉매 1,8-diazabicyclo[5,4,0]undec-7-ene(DBU)를 이용하여, poly(vinylidenefluoride-co-chlorotrifluoroethylene) P(VDF-co-CTFE) 고분자와 methacrylic acid (MAA)를 반응시켜, P(VDF-co-CTFE)-MAA 공중합체를 제조하였다. 또한 P(VDF-co-CTFE)-MAA와 2-sulfoethyl methacrylate (SEMA) 단량체를 4',4'-azobis(4-cyanovaleric acid) (ACVA) 개시제 하에서 자유 라디칼 중합하여 수소 이온 전도성 막을 제조하였다. SEMA 함량이 많아짐에 따라 술폰산 그룹이 증가하였다. SEMA 함량이 50%일 때 최대 이온교환 용량값이 0.82 meq/g에 도달하였으며 이는 함수량 결과와 일치하였다. 또한, SEMA 함량이 50%일 때 수소이온 전도도가 0.041 S/cm까지 도달하였다. 이러한 결과는 분리막에서 SEMA 함량이 증가할수록 수소 이온을 전달시킬 수 있는 이온그룹이 증가하기 때문이다.

심바스타틴 자가유화약물전달시스템의 마이크로캡슐화를 통한 고형제제의 개발 (Preparation of Solid Dosage Form containing SMEDDS of Simvastatin by Microencapsulation)

  • 강복기;윤복영;서광수;정상영;길희주;강길선;이해방;조선행
    • Journal of Pharmaceutical Investigation
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    • 제33권2호
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    • pp.121-127
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    • 2003
  • The objective of this study was to solidify the simvastatin self-microemulsifying drug delivery system (SMEDDS) and to improve the encapsulation efficiency of solidified alginate beads using sodium alginate. Typical simvastatin SMEDDS was composed of various oils, surfactants and cosurfactants. Also solidified-alginate beads was prepared by crosslinking liquid emulsion mixtures containing sodium alginate and other excipients (cetylpyridinum chloride (CP-Cl), hydroxypropyl methylcellulose, starch and so on). in $CaCl_2$ solution, it has been investigated that the drug release pattern and encapsulation efficiency were varied with the ratio of cationic lipid (CP-Cl). Solidified sodium alginate beads containing simvastatin SMEDDS were redispersed into media without re-aggregation. Oil droplet size of redispersed solidified-beads in media produced smaller than the initial size. The density of beads and drug loading amount were increased with increasing cationic lipid content. These systems have advantages of storage stability and predictability of drug release rate.

PDMS 막을 이용한 물과 이소프로판올 혼합액의 투과증발 분리특성 (Pervaporation Separation of Isopropyl Alcohol-water Mixtures Using Poly (dimethyl siloxane) Membrane)

  • 김지선;이충섭;조은혜;임지원
    • 멤브레인
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    • 제23권3호
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    • pp.245-250
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    • 2013
  • PDMS 단일 막을 이용한 투과증발공정을 통해 이소프로필알코올(Isopropyl alcohol, IPA)-물계에 대한 분리특성을 알아보았다. RTV-655 주재와 가교제의 비율을 9:1과 10:1로 달리하고 반응온도를 40, 60, $80^{\circ}C$로 변화하여 경화시켰다. 이렇게 제조된 막을 이용하여 특성평가를 위해 물/IPA 혼합액에 대한 투과증발 실험을 수행하였다. 공급액의 조성은 85 wt% IPA 수용액을 사용하였으며, 온도는 25, 35, 45, $55^{\circ}C$로 변화시켰다. 공급액의 변화와 반응온도의 조건변화에 따른 투과도 및 IPA 농축농도를 측정하였는데, 투과도는 9:1 비율, 공급액 온도 $55^{\circ}C$일 때 $148g/m^2{\cdot}hr$, 선택도는 10:1 비율, 공급액 온도 $55^{\circ}C$일 때 17%로 가장 높은 값을 얻을 수 있었다.

쌍극자-쌍극자 상호작용 형성을 이용한 향상된 기능의 연료전지용 고분자 전해질 막의 개발 (Development of Polymer Electrolyte Membranes Using Dipole-dipole Interaction for Fuel Cell Applications)

  • 원미희;권소현;김태현
    • 대한화학회지
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    • 제59권5호
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    • pp.413-422
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    • 2015
  • 연료전지는 수소와 산소를 연료로 하여 전기를 생산해 내는 장치로, 전기분해에 의해 음극에서 생성된 수소이온을 양극으로 전달할 수 있는 전해질을 필요로 한다. 전해질로써 Nafion과 같은 불소계 고체 고분자 막이 개발되어 왔으나, 고온에서의 수소이온 전도도 감소 및 높은 함수율에 따른 안정성 감소 등의 문제로 인해 새로운 연료전지용 고분자 전해질 막의 개발을 필요로 하였다. 본 연구에서는 술폰산기가 밀집된 구조를 갖는 단량체를 이용함으로써 높은 수소이온 전도도를 확보하고 이에 따른 고분자 막의 높은 함수율은 고분자 사슬 내에 나이트릴(CN) 작용기를 친수성 올리고머에 함께 도입함으로써 고분자 사슬간 쌍극자-쌍극자 상호작용을 통해 극복할 수 있도록 하였다. 결과적으로 물리적 가교가 형성된 고분자 막들은 높은 함수율 대비 우수한 치수안정성을 나타내었으며, 모든 조성에서 Nafion-117 고분자막에 비해 낮은 IEC값을 가짐에도 불구하고 보다 높은 전도도를 나타내었다.

Sorbitol이 결합된 아크릴계 고흡수성 수지의 합성 및 특성 (Synthesis and Characterizations of Polyacrylic Superabsorbent Polymer Containing Sorbitol)

  • 김공수;신재섭;문용운;이광용
    • 공업화학
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    • 제7권1호
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    • pp.136-144
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    • 1996
  • 역상현탁 중합방법으로 sodium acrylate 및 아크릴산을 모노머로 사용하고 분산제로는 sucrose fatty acid ester(S-570), 증점제로는 Xanthan-gum, 가교제로는 EDGMA 및 GPGE, 개시제로는 $K_2S_2O_8$, 및 용매로는 사이클로헥산을 사용하여, sorbitol의 함유량을 10~50%로 변화시키면서 sorbitol이 결합하고 있는 고흡수성 수지(SAP)를 합성하였다. 합성한 고흡수성 수지를 모노머량의 0.05~0.40mol%로 표면가교 시켰고, 입자형태는 구형이었으며 입자크기 분포는 $177{\sim}707{\mu}m$ 이었다. 고흡수성 수지의 흡수량은 물에 대하여는 785~1086배 이었고, 0.9% NaCl 용액에 대해서는 50~83배 이었다. Sorbitol의 함유랑이 증가할 수록 고흡수성 수지의 흡수량과 보수량은 감소하였으며, +5 cal/g SAP의 흡열특성을 나타내었다.

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Poly (styrene-maleic anhydride)로 가교된 Poly (vinyl alcohol)막을 이용한 물/에탄올 수용액의 투과증발: 분리거동에 관한 연구 (Pervaporation of Water/ethanol Mixtures Using PVA Membranes Crosslinked with Poly (styrene-maleic anhydride): Study on the Separation Behavior)

  • 김상균;임균택;박상욱
    • 공업화학
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    • 제9권4호
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    • pp.469-474
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    • 1998
  • 스티렌-무수말레인산 공중합체로 가교된 PVA막을 용액법으로 제조하였다. 투과증발공정에서 가교된 PVA/ PSMAn막에 대한 분리거동을 연구하기 위해 30~90 wt % 에탄올-물 혼합 조성에서 막에 대한 팽윤 및 수착 실험을 막내부로 수착되는 용액의 양과 조성을 측정할 수 있는 장치를 이용하여 수행하였다. 본 연구에서 제조된 막의 경우, 수착과 투과단계에서 물에 대해 좋은 선택성을 나타냈고, 공급액의 농도 50 wt % 이상에서 막의 투과선택도는 가교제의 함량에 따른 팽윤비 변화보다 수착선택도와 보다 많은 상관 관계를 나타내었다. 이러한 거동을 투과 선택도와 수착선택도과 관련된 용해-확산 모델로 고찰한 결과, 투과선택도는 막 내에서의 확산단계에서 보다 오히려 수착단계에서 결정됨을 결론지을 수 있다.

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분자각인 Poly(methacrylic acid)의 제조 및 레티노이드 화합물의 HPLC 분리 특성 (Preparation of Molecularly Imprinted Poly(methacrylic acid) and Its HPLC Separation Characteristics of Retinoids)

  • 남기훈;권영돈;김덕준
    • 폴리머
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    • 제26권6호
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    • pp.710-717
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    • 2002
  • 주형분자로서 all-trans-retinoic acid를 사용하여 methacrylic acid (MAA)를 가교 중합함으로써 분자각인고분자를 제조하였다 제조된 분자각인고분자가 충전된 HPLC컬럼의 분리특성을 살펴본 결과 레티노이드 유도체에 대해 좋은 분리 특성을 보였다. 주형분자의 양이 일정할 경우 주형분자대비 MAA의 양이 증가할수록 컬럼의 성능인자와 선택도는 높게 나타났으며, 이는 확률적으로 보다 많은 호스트분자와 주형분자간의 결합소를 제공한데 따른 결과이다. 유화중합에 의해 제조된 분자각인 고분자입자는 둥근 형태로 관찰되었으며 그 크기도 용액중합에 의해 제조된 것에 비해 훨씬 일정하게 분산되었으나, 분리특성은 효율이 떨어짐을 알 수 있었다 이러한 이유는 유화중합에 의한 분자각인고분자 제조시 물과 MAA 또는 물과 주형분자간의 수소결합에 의해 MAA와 주형분자간의 결합력 및 결합소의 수에 손실이 있었기 때문이다.

Dodecyl phenol novolac 에폭시수지의 합성과 도막물성 (Synthesis of Dodecyl Phenol Novolac Epoxy Resin and Physical Properties of Coatings)

  • 이동찬;김진욱;최중소
    • 한국응용과학기술학회지
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    • 제33권4호
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    • pp.615-626
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    • 2016
  • 약용매에 용해가 가능한 알킬기 변성 에폭시수지를 합성하기 위하여, 1단계에서 당량비 기준 dodecyl phenol (DP)/formaldehyde = 1.25~1.333/1.0로 하여, 합성된 도데실 페놀 노볼락 화합물의 벤젠 고리수가 3.0~5.0가 되도록 합성하였고, 2단계에서는 당량비 기준으로 1단계에서 합성된 도데실 페놀 노볼락 화합물/비스페놀A형 에폭시수지 (YD-128) = 1/2로 합성하였고, 3단계는 지방산을 투입하여 지방산 변성 도데실 페놀 노볼락 에폭시수지를 합성하였다. 합성된 수지의 반응성도, 점성도와 분자량 변화, 약용매 가용성 등을 측정한 결과, 1단계에서 합성된 도데실 페놀 노볼락 화합물의 벤젠고리수가 늘어남에 따라 지방산 변성 도데실 페놀 노볼락 에폭시수지의 점도가 상승하였고, 약용매 가용성이 우수하였다. 도료 제조 후 물성을 측정한 결과, 개환촉매로 triphenylphosphine(TPP)을 사용한 DPFAC-5는 건조속도, 접착성, 도막경도, 내충격성, 내산성 및 저장안정성이 양호하였다.