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신하은,김채빈,안석훈,김두헌,임종국,고문주 한국복합재료학회 2019 Composites research Vol.32 No.6
To address tremendous needs for developing efficiently heat dissipating material with lightweights, a new class of polymer possessing recyclable and malleable characteristics was synthesized for incorporating model functional hexagonal boron nitride (h-BN) filler. A good interfacial affinity between the polymer matrix and the filler along with shear force generated upon manufacturing the composite yielded the final product bearing highly aligned filler via simple hot pressing method. For this reason, the composite exhibited a high thermal conductivity of 13.8 W/mK. Moreover, it was possible to recover the h-BN from the composite without physical/chemical denaturation of the filler by chemically depolymerizing the matrix, thus the recovered filler can be re-used in the future. We believe this polymer could be beneficial as matrix for incorporating many other functional fillers, thus they may find applications in various polymeric composite related fields. 본 연구에서는 재활용이 가능하며 열가소성 특성을 지닌 신규 고분자 수지를 개발하고 합성하였다. 이렇게 개발된 수지와 판상형 질화붕소(h-BN) 사이의 계면 친화성이 좋음을 계산과학을 통하여 확인하고 열압기(hot press)를 이용하여 복합소재를 제조하였다. 고분자 수지와 필러 사이의 계면 친화성과 함께 복합소재 제조시 발생되는 전단력(shear force) 만으로도 매우 높은 필러 정렬도를 지닌 복합소재를 제조할 수 있었고, 이러한 이유로 복합소재는 최대 13.8 W/mK의 높은 열전도도를 갖는 것을 확인하였다. 또한, 개발된 수지가 화학적으로 분해 가능한 장점을 이용하여 제조된 복합소재로부터 물리/화학적 변성 없이 필러를 회수할 수 있었고 이렇게 회수된 필러는 향후 다양한 신규 복합소재 제조에 재활용이 가능하다.
필러 네트워크 형성 및 배향이 복합소재 열전도도와 산소투과도에 미치는 영향 고찰
신하은 ( Haeun Shin ),김채빈 ( Chae Bin Kim ) 한국복합재료학회 2021 Composites research Vol.34 No.1
일체형 방열 및 기체 차단 재료 개발을 위하여 신규 고분자를 합성하고 판상형 육방정 질화 붕소(hBN) 필러를 포함하는 복합소재를 제조하였다. 복합소재는 필러의 크기 및 함량에 따라 열전도도 및 산소투과도 조절이 가능하였다. 복합소재는 최대 28.0 W·m<sup>-1</sup>·K<sup>-1</sup>의 높은 열전도도를 지녔으며 필러 미포함 샘플 대비 산소투과도는 62% 감소하였다. 열전도도 및 기체투과도 실험 측정값과 모델 예측값 비교를 통해 복합소재 내 필러의 종횡비를 계산하였다. 이러한 결과를 토대로 높은 열전도도 및 낮은 기체투과도는 필러 간 효과적인 네트워크 형성 때문이며 이는 복합소재 제조 시 전단 응력 극대화가 가능한 신규 수지의 특성으로부터 유래된것으로 사료된다. 또한, 열전도도로부터 계산된 필러 종횡비와 산소 투과도로부터 계산된 필러 종횡비 값이 서로 다름을 확인하였고 이에 관련하여 복합소재에서 열 전달 및 기체 투과 메커니즘에 대하여 고찰하였다. 본 연구에서 개발된 높은 열전도도 및 낮은 산소투과도를 갖는 고분자 복합소재는 전자 제품의 일체형 방열 및 산화 방지 재료로 사용 될 수 있다. In order to develop an integrated heat dissipating material and gas barrier film for electronics, new polymer was designed and synthesized for preparing composites containing hexagonal boron nitride (hBN) filler. Depending on the size and content of the hBN filler, both thermal conductivity and oxygen transmission rate can be adjusted. The composite achieved a high thermal conductivity of 28.0 W·m<sup>-1</sup>·K<sup>-1</sup> at most and the oxygen transmission rate was decreased by 62% compared to that of the filler free matrix. Effective filler aspect ratios could be estimated by comparing thermal conductivity and oxygen transmission rate with values predicted by theoretical models. Discrepancy on the aspect ratios extracted from thermal conductivity and oxygen transmission rate comparisons was also discussed.
고분자 수지의 내열성 강화를 위한 물질인 Cyclic imide의 합성을 위한 촉매 개발
주성한,김석찬,김동년 한국공업화학회 2018 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2018 No.0
전량 수입에 의존하고 있는 고분자 수지의 내열성 강화를 위한 화합물인 Cyclic imide(N-Phenylmaleimide 와 N-Cyclohexylmaleimide) 의 상용화를 위한 촉매 개발을 완료하였다. Maleic anhydride와 Aniline, Cyclohexylamine과의 반응을 진행하여 중간체인 N-Phenylmaleic acid (PMA), N-Cyclohexylmaleic acid (CMA)를 정량적으로 얻은 후, Cyclic imide를 얻기 위한 촉매를 탐색하였다. Zinc acetate/Triethylamine의 복합 촉매(PMI기준), Sulfuric acid/Triethylamine(CMI기준) 가 단일 산 촉매보다 우수한 성능을 보임을 확인하였다. 개발된 복합 촉매를 사용해 추가 정제 공정 없이 90%의 수율과 99.3%의 순도로 PMI를 합성 가능 하며, CMI는 증류 전 crude 수율 75~80% 수준 까지 합성 할 수 있었다.
이재영,이홍기 한국수소및신에너지학회 2011 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.22 No.6
Epoxy/graphite/expanded graphite composites have been prepared in various weight ratios and thermal degradation and electrical properties were estimated in order to use for the bipolar plate materials in PEMFC. Thermogravimetric analysis (TGA) showed that the epoxy/graphite system cured by a curing agent GX-533 was most proper because its weight loss until 80℃ at which PEMFC would be operated was 0.3 wt%, and differential scanning calorimetry (DSC) analysis showed its cure temperature would be sufficient at 80℃. The activation energy for the cure reaction was 132.0 kJ/mol and the pre-exponential factor was 1.76×10^17min^-1. Electrical conductivity on the surface of the bipolar plate prepared under a pressure of 200 kgf/cm^2 was increased from 4 to 25 S/cm^2 by increasing expanded graphite (EG) content from 50 phr to 90 phr. The percolation threshold was initiated around 75 phr and the corrosion rate at 80 phr was 1.903 uA/cm^2.
CNT 함량에 따른 CNT/Epoxy 복합재료 제작 및 모드 1 파괴 인성 평가
권동준,유형민 한국수소및신에너지학회 2021 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.32 No.1
In order to save the energy in vehicles using renewable energy, it is necessary to reduce the weight of parts with polymer matrix composites. Carbon nanotube (CNT) is the nano-scale reinforcement used to increase the interlaminar strength of fiber reinforced composites or enhance the fracture toughness of polymer. However, since the degree of improvement in mechanical properties varies according to the various experimental conditions such as shape of reinforcement, types of matrix and dispersion of reinforcement, research to find the optimal conditions is essentially needed. In this study, CNT/epoxy composites with different CNT concentration were fabricated under the same conditions, and the optimal CNT content (2 wt%) was found through Mode 1 fracture toughness test. Furthermore, through optical microscopy, it was confirmed that the fracture toughness was rather decreased due to the CNT aggregation when the CNT content exceeded 2 wt%.
S-RIM을 이용한 Glass Fiber Chopped Strand Mat 강화 p-DCPD 복합재료 제작 및 수치해석을 통한 공정 시간 예측
유형민,엄문광,최성웅 한국수소및신에너지학회 2019 한국수소 및 신에너지학회논문집 Vol.30 No.6
Dicyclopentadiene is a low viscosity resin which forms a poly-dicyclopentadiene rapidly through ring opening metathesis polymerization (ROMP). This poly-dicyclopentadiene has outstanding properties of low-temperature, water and impact resistances. Due to these advantages, military and offshore structures try to apply the DCPD composites by using liquid composite molding process. In this study, 14%, 38% volume fraction fiber glass strand mat reinforced p-DCPD composites processed by structural reaction injection molding (S-RIM) which has resin-catalsyt mixing head and glass fiber preform in the mold. Additionally, S-RIM numerical analysis was conducted to predict the process time depending on fiber volume fraction and mold temperature. The process time is shorter when it has the lower fiber volume fraction or the higher mold temperature. At higher mold temperature, it is necessary to set the maximum mold temperature considering the resin curing time.