유화 중합에 의해 제조된 폴리(비닐 아세테이트)는 수지를 가소화 시키는데 도움이 되는 낮은 유리전이 온도를 가지고 있어 페인트의 바인더, 나무나 종이의 접착제 등에 광범위하게 사용된다. 유화 중합의 유화제는 이온개시제가 고분자 생산품의 특성을 저하시키는 성질 때문에 비닐 아세테이트와 부틸 아크릴레이트를 KPS(potasium persulfate)를 촉매로 하고 고분자 특성을 예방하는 보호 콜로이드로서 폴리(비닐 알코올)를 사용하여 합성되었다. 공중합 라텍스 생산품은 내부적으로 가소화 되었고, 콜로이드 안정성 접착성 인장강도와 신율이 강화되었다. 비닐 아세테이트와 부틸 아크릴레이트가 유화 중합 동안 0.7 wt%의 KPS와 15 wt%의 폴리(비닐 알코올) 그리고 비닐 아세테이트와 부틸 아크릴레이트의 중량 비율이 19일 때 응집물이 없고 높은 전환율을 보인다. 골리(비닐 알코올) 농도의 증가 때문에 공중합은 더욱 빨라지고 폴리머 입자는 더 안정해진다. 또 비닐 아세테이트와 부틸 아크릴레이트 공중합체의 기계적 안정성을 강화시킨다. 하지만 고분자 입자의 크기는 폴리(비닐 알코올)가 증가함에 따라 감소한다. 최소 필름 형성온도, 유리 전이 온도, 표면 형태, 분자량. 분자량 분포도, 인장강도, 신율과 같은 비닐 아세테이트와 부틸 아크릴레이트 공중합체의 물성은 시차주사 열량계, 투과 전자 현미경 등의 분석기기를 사용하여 측정되었다.
TSL(Thin Spray-on Liner)는 폴리머 성분을 주재료로 사용하며 숏크리트에 비해 높은 부착성능을 갖고 초기 강도가 높고 시공성이 좋으며 일부 방수재료로도 활용이 가능하다. 이러한 TSL의 특성으로 인해 TSL이 시공된 콘크리트는 TSL의 강한 부착력에 의해 복합 구조체로서 기능을 발휘한다. 본 연구에서는 이러한 TSL 특성을 기존 터널 설계법에 적용하기 위해 수치해석 연구를 수행하였다. 터널 콘크리트 라이닝 설계에 사용되는 허용응력설계법에서는 휨압축응력, 휨인장응력, 전단력을 기준으로 허용 수치 범위내에서 검토한다. 이에 대한 검토를 위해 기존 연구에서 제시된 TSL의 재료 물성과 접촉면 조건을 인용하여 TSL이 보강된 경우와 그렇지 않은 경우에 대해 서로 비교하였다. 기존 허용응력설계법을 사용하여 콘크리트의 설계 두께를 검토한 후 TSL을 적용하여 콘크리트의 설계 두께 감소 여부를 확인하는 방법으로 연구를 수행하였다. 해석결과, 탄성이론을 근거로한 허용응력설계법 내에서는 TSL의 보강효과를 검토하기 어려웠다.
Poly(amic acid)(PAA)와 주사슬에 이미드 고리를 갖는 poly(o-hydroxy amide)(PHA)를 용액 블렌딩하여 고분자 블렌드를 제조하였으며, FTIR, FT NMR, DSC, TGA, SEM, XRD, UTM과 LOI를 이용하여 이들의 특성들을 조사하였다. 용해도 조사에서 블렌드들은 DMF, DMAc, DMSO 등과 같은 비양자성 용매에 잘 용해되었다. 블렌드들의 최대 무게손실 온도는 $578-645^{\circ}C$ 범위이고, PHA의 함량이 증가함에 따라 증가하였다. PBO/PI 블렌드는 56-69 wt%로 비교적 높은 잔유량을 보였다. 블렌드들의 LOI 값은 24.5-28.1% 영역이며, PHA의 함량과 함께 증가하였다. 블렌드들의 초기 모듈러스와 인장강도는 PAA보다 57-121%와 67-107% 각각 증가하였다. 특히 PHA/PAA=2/8(wt/wt)의 초기 모듈러스와 인장강도는 각각 4.87 GPa와 108 MPa로 가장 높은 값을 보였다. PHA 영역들은 $0.03-0.1{\mu}m$로 비교적 균일하게 분산되어 있었으며, PAA와 PHA의 계면접착력은 좋은 것으로 확인되었다.
혈항혈전성 표면의 제조를 위해 간단한 비용매 휘발 방법을 통하여 고탄성체이면서 생분해성 폴리 락티드-카프로락톤 공중합체 필름의 표면상에 연잎 구조물과 유사한 마이크로 돌기를 만들어 주었다. 표면 구조와 소수성도, 항혈전 효과 등을 시험했으며, 결정화도와 탄성회복률 등의 물리적 특성도 분석하였다. 그 결과 비용매와 메틸렌클로라이드의 혼합 부피비 1:2에서 연잎표면과 유사한 최적의 효과를 얻었으며, 이때 수접촉각은 $124^{\circ}$였다. 혈소판 부착시험에서는 처리하지 않는 군에 비해 약 10%만 부착되는 효과를 확인할 수 있었다.
에폭시계 분체도료에 사용되고 있는 경화제로는 치환 dicyandiamide(Sub-DICY), 촉진 dicyandiamide(Acc-DICY), trimellitic anhydride(TMA), pyromellitic dianhydride(PMDA), Phenolic curing agent(Ph.C.A.)등이 사용되고 있다. 본 연구는 상기 5가지의 에폭시 경화제를 사용해서 제조한 에폭시 분체도료를 적합한 경화조건에서 완전히 경화시킨 뒤 여러 가지 실험기기 및 분석기기를 이용해서 경화된 도막 $T_g$, 인장강도, 파단신율, 경도, 내마모성등의 기계적 물성을 측정하였다. 그리고 흡수율, 내산성, 내알카리성등의 화학적물성, 전기적특성, 방식성등을 측정함으로써 경화제의 종류에 따른 에폭시 도막의 화학구조가 도막의 물성에 미치는 영향을 비교하였다. 그 결과 Phenolic curing agent는 toughness가 우수하지만 온도에 따른 색상 변화가 크고 산무수물 경화제는 전기절연성과 온도에 따른 색상안정성이 우수하지만 toughness와 부착성이 부족하고 DICY계는 흡수율과 온도에 따른 색상변화가 큰 특성을 나타내었다.
Polycaprolactone (PCL)을 base로 하는 효과적인 compost 필름을 만들기 위하여 옥수수전분을 블렌딩한 뒤 기계적 특성과 미생물에 의한 생분해도를 조사하였다. 비상용성을 보이는 옥수수전분/PCL 블렌드에 대한 상용화제로는 2-hydroxyethylmethacrylate (HEMA)-PCL macromer를 옥수수전분에 그래프팅시킨 공중합체를 사용하였는데 옥수수전분에 대한 HEMA의 그래프팅율이 가장 높은 것과 가장 낮은 것을 선택하여 일정한 조성의 $\varepsilon$-caprolactone에 그래프팅시킨 상용화제들의 상용화 효과를 비교하였다. 상용화제를 함유한 옥수수전분/PCL (50/50) 블렌드의 신장율이 상당히 증가하였으며 SEM 관찰 결과 이는 상용화제로 인해 옥수수전분 알갱이와 PCL 기질간의 계면 접착력이 증가하였기 때문으로 판단된다. 그러나 모듈러스와 인장강도는 상용화치 사용에도 불구하고 별다른 변화가 없었다.
코팅, 발수 및 접착특성이 우수한 불소함유 아크릴계 공중합체를 설계, 제조하였다. 공중합체용 모노머로 methyl methacrylate(MMA), 2,2,2-trifluoroethyl acrylate(FMA) 그리고 2-hydroxyethyl methacrylate(HEMA)를 사용하여 괴상 중합 및 유화 중합으로 반응하여 > 95 %이상 고수율로 공중합체를 제조하였다. $^1H-NMR$로 화학구조를 확인하였고 DSC와 DMA로 물성분석을 한 결과, FMA의 함량이 5 %에서 10 %로 증가함에 따라 유리전이온도는 $3^{\circ}C$ 감소하였으며 HEMA의 경우에는 감소폭이 $2{\sim}8^{\circ}C$로 나타났다. Instron 및 TGA를 이용한 분석에서는 FMA 혹은 HEMA 함량이 10 % 증가함에 따라 괴상 및 유화 중합체 모두에서 인장강도는 29 MPa에서 22 MPa로 감소하였고 Td는 $200^{\circ}C$에서 $180^{\circ}C$로 감소하는 경향을 나타내었다. 접촉각은 친수성인 HEMA의 함량이 증가함에 따라 상대적으로 감소하였다.
셀룰로오스 디아세테이트(CDA)에 가소제로서 트리아세틴(TA)과 에폭시화된 콩기름(ESO)을 첨가하여 고속믹서에서 일차적으로 CDA를 가소화한 후, 여기에 화학적으로 처리한 라미섬유를 각각 첨가하여 천연섬유 복합체를 제조하였다. DMA측정에서 $tan\;\delta$ 피크로부터 유리전이 온도를 확인한 결과, 가소화된 CDA혼합체는 $85\;^{\circ}C$를 나타내고 여기에 라미섬유를 첨가하여 복합화한 필름의 경우는 $55\;^{\circ}C$ 증가한 $140\;^{\circ}C$의 $T_g$를 보였다. 기계적 강도 측정에서는 알칼리 처리된 라미섬유 필름이 상용화된 폴리프로필렌에 비교하여 인장강도와 탄성률이 각각 $15\%$와 $41\%$향상된 높은 수치로 우수한 물성이 관찰되었다 또한 복합 필름의 SEM 이미지로부터 알칼리 처리한 라미섬유(A1Ra)는 가소화된 CDA간의 계면접착성이 향상되었음을 확인할 수 있었다.
Magneto-rheological elastomer (MRE) is a material which shows reversible and various modulus under magnetic field. Comparing to conventional rubber vibration isolator, MREs are able to absorb broader frequency range of vibration. These characteristic phenomena result from the orientation of magnetic particle (i.e., chain-like formation) in rubber matrix. In this study, silicone rubber was used as a matrix of MREs. Carbonyl iron particle (CIP) was used to give magnetic field reactive modulus of MRE. The surface of the CIP was modified with chemical reactants such as silane coupling agent and poly(glycidyl methacrylate), to improve interfacial adhesion between matrix and CIP. The mechanical properties of MREs were measured without the application of magnetic field. The results showed that the tensile strength was decreased while the hardness was increased with the addition of CIP. Also, surface modification of CIP resulted in the improvement of physical properties of MRE, but the degree of orientation of CIP became decreased. The analysis of MR effect was carried out using electromagnetic equipment with various magnetic flux. As the addition of CIP and magnetic flux increased, increment of MR effect was observed. Even though the surface modification of CIP gave positive effect on the mechanical properties of MRE, MR effect was decreased with the surface modification of CIP due to decrease of CIP orientation. Throughout this study, it was found that the loading amounts of CIP affected the mechanical properties of MRE, and surface property of CIP was an important factor on MR effect of MRE.
내열, 코팅 및 접착특성이 우수한 아크릴계 공중합체를 설계, 제조하였다. 공중합체용 모노머로 methyl methacrylate(MMA), isobornyl methacrylate(IBMA) 그리고 2-hydroxyethyl methacrylate(HEMA)를 사용하여 괴상 중합 및 유화 중합으로 반응하여 > 95%이상 고수율로 중합체를 제조하였다. $^1H$-NMR로 화학구조를 확인하였고 DSC, DMA, TGA분석으로 내열성을 확인한 결과 유리전이온도가 $123^{\circ}C$이상 $140^{\circ}C$까지 높게 나타났다. 또한, IBMA성분이 증가함에 따라 저장 탄성율, 열분해온도 모두 증가하였다. 인장강도는 IBMA의 함량이 전체 모노머 조성물중 10%에서 30%로 증가함에 따라 괴상 및 유화 중합체 모두에서 22에서 30 MPa로 강도가 증가하였으며 IBMA의 소수성 특성으로 접촉각은 70도에서 88도까지 증가함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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