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전자선 조사에 의한 PAN/TiO₂ 전기방사 나노섬유 제조 및 특성분석
강필현(Phil Hyun Kang),전준표(Joon Pyo Jeun),서동권(Dong Kwon Seo),김현빈(Hyun Bin Kim),노영창(Young Chang Nho) 한국고분자학회 2012 폴리머 Vol.36 No.1
본 연구에서는 전자선 조사가 PAN/TiO2 나노섬유의 광촉매 활성에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. PAN/TiO2 나노섬유는 polyacrylonitrile (PAN)과 titanium(IV) butoxide (Ti(OBu)4)를 출발원료로 하여 다양한 고분자 용액 농도, 전기장 세기, 고분자 용액의 공급속도 등의 조건하에서 전기방사하여 얻을 수 있었다. Titanium(IV) butoxide 농도가 증가함에 따라 방사물은 비드 형태에서 섬유상으로 변화하였으며, 전기장의 세기가 증가함에 따라 섬유의 직경은 감소하였다. 제조된 나노섬유는 가교결합을 유도하고 광촉매 활성을 향상시키고자 전자선 가속기를 이용해 조사되었다. 전자선 조사 후 메틸렌 블루 용액과의 반응에서 시료의 광촉매 활성은 반응 3시간 후 조사하지 않은 시료에 비해 175%의 높은 광분해 특성을 보였으며, 휘발성 유기용매에 대한 높은 분해특성을 나타내었다. In this study, PAN/TiO2 fiber mats were fabricated from polyacrylonitrile (PAN) and titanium(IV) butoxide (Ti(OBu)4) by an electrospinning method with various solution concentrations, applied voltages and solution flow rates. The fiber mats were irradiated with an electron beam to induce structural crosslinking and enhance photocatalytic activity. As a result, uniform and bead-free fibers without pits or cracks on surface were obtained at 5 wt% of Ti(OBu)4 solution with 15 kV and 0.02 mL/min flow rate. The PAN/TiO2 fiber mats were irradiated with an electron beam of 1.14 MeV acceleration voltage, 4 mA of current and 1 × 10(4) kGy. Electron beam irradiation was enhanced the photocatalytic activity of PAN/TiO2 nano fiber mat. The photocatalytic activity of the PAN/TiO2 fiber mat was analyzed by degradation of methylene blue and volatile organic compounds.
전자선 가교된 유리섬유 강화 나일론 12의 열적 거동 및 내마모 특성
강필현(Phil Hyun Kang),신범식(Bum Sik Shin),전준표(Joon Pyo Jeun),김현빈(Hyun Bin Kim) 한국고분자학회 2011 폴리머 Vol.35 No.1
나일론 12의 열적 거동 및 내마모 특성을 확인하기 위해서 100∼600 kGy로 조사선량을 달리 하여 전자선가교 반응을 진행하였다. 가교효과를 증대시키기 위해서 TAC, TAIC, TMPTMA의 가교제를 추가로 사용하였다. 나일론 12는 200 kGy 이상 전자선 가교가 진행되어야 높은 젤화율을 보이며, 조사선량이 증가할수록 결정성이 낮아져 T(m)과 DSC 피크 면적이 서서히 감소되는 것을 확인하였고, 또한 열분해 온도가 상승하여 열적 안정성이 우수 해짐을 확인하였다. 그리고 나일론 12의 내마모 특성도 향상되어 가교 전과 비교하였을 때 마모량, 마모계수가 감소하는 경향을 나타내었고, 마모 표면을 SEM 분석을 통해서 확인하였다. 나일론 12에 첨가된 가교제는 전자선 가교 시 우수한 가교 효과를 나타내며, 열적, 내마모 특성을 향상시키는 것으로 확인되었다. In this study, the effects of the electron beam irradiation on the thermal behavior and the abrasion properties of the glass fiber reinforced nylon 12 was investigated. The electron beam irradiation was carried out over a range of irradiation dose from 100 to 600 kGy with additive crosslinking agents such as triallyl cyanurate (TAC), triallyl isocyanurate (TAIC) and trimethylolpropane trimethacrylate (TMPTMA) for enhancing the crosslinking effects. The gel contents were increased dramatically above 200 kGy. It was verified that the degree of crosslinking depends on the radiation dose. The decreases of the melting temperature and the area of endothermic peak were observed as increasing the absorbed dose in the results of DSC analysis. The enhanced thermal stability was confirmed by the increases of decomposition temperature by electron beam irradiation. Furthermore, the negative deviations of the abrasion loss and the abrasion coefficients confirmed the improvement of the abrasion properties of irradiated nylon 12, as evidenced by SEM observation on the abrasion surfaces. The addition of the crosslinking agents to nylon 12 during effectively improved the thermal behavior and the abrasion properties of nylon 12 by the electron beam irradiation.
전자선이 조사된 리그닌을 이용한 카르복시메틸 리그닌의 합성 및 흡착 특성
이진영(Jin-Young Lee),이영주(Yeong-Ju Lee),강필현(Phil-Hyun Kang),전준표(Joon-Pyo Jeun) 한국고분자학회 2016 폴리머 Vol.40 No.1
리그닌에 전자선을 300 kGy로 조사하고 적외선 분광분석과 핵자기공명 분석을 이용하여 리그닌의 특성변화를 분석하였다. 조사된 리그닌에 카르복시메틸화 반응으로 카르복시기를 도입하여 흡착제로 사용하기 위한 카르복시메틸리그닌(CML)을 제조하였다. 적외선 분광분석으로 리그닌에 카르복시기가 성공적으로 도입되었음을 확인하였고, 첨가제 함량 및 전자선 조사가 CML의 치환율에 미치는 영향을 평가하였다. 제조 조건별 CML을 제조하고 전위차 적정법으로 치환율을 분석하여 첨가제의 주입 조건을 최적화하였다. 마지막으로 치환율이 다른 CML에 대한 그라파이트의 흡착에 있어 용액의 pH가 미치는 영향을 평가하기 위해 pH에 따른 CML과 그라파이트의 표면활성 및 CML에 대한 그라파이트의 흡착률을 측정하였다. Carboxymethyl lignin (CML) as an adsorbent was synthesized via caboxymethylation using an irradiated lignin at dose of 300 kGy. FTIR and NMR spectroscopy were utilized to confirm the structural change of lignin by an electron beam. The successful introduction of carboxylic acid group into the lignin surface was confirmed by FTIR. Potentiometric titration method was examined to determine the degree of substitution (DS) of carboxylic acid group of lignin surface. The results indicated that the degree of substitution in the prepared CML increases to the use of an irradiated lignin. Zeta potential and adsorption rate were utilized to characterize the surface activity and adsorption properties of prepared CML.
수용성 공액고분자/그래핀 옥사이드 복합체를 이용한 유기태양전지의정공수송층에 대한 연구
김규리(Kyu Ri Kim),오승환(Seung Hwan Oh),김현빈(Hyun Bin Kim),전준표(Joon Pyo Jeun),강필현(Phil Huyn Kang) 한국고분자학회 2014 폴리머 Vol.38 No.1
Poly[(9,9-bis((6`-(N,N,N-trimethylammonium)hexyl)-2,7-fluorene)-alt-(9,9-bis(2-(2-(2-methoxyethoxy)ethoxy)ethyl)-9-fluorene)) dibromide(WPF-6-oxy-F)]와 graphene oxide(GO)를 혼합하여 WPF-6-oxy-F-GO를 제조한 후 공기 중에서 감마선을 조사하였다. WPF-6-oxy-F-GO 복합재는 유기태양전지(organic solar cells, OSCs)의 정공수송층(holetransporting layer, HTL)으로서 적용하였다. GO와 비교해 보았을 때, 조사된 WPF-6-oxy-F-GO의 면저항(sheet resistance,Rsheet)은 약 2배 정도 감소하였다. 이는 감마선 조사를 통하여 WPF-6-oxy-F와 GO 사이의 C-N 결합의 형성으로 인한 π-π 공유 결합의 영향과 효율적인 packing 때문이다. 결과적으로, 조사된 WPF-6-oxy-F-GO를 정공수송층으로 적용하였을 때 유기태양전지의 효율은 6.10%까지 증가하였다. 수용성 고분자 WPF-6-oxy-F-GO는 정공수송층으로서 사용되고 있는 PEDOT:PSS를 대체하는 대안 소재로서, 높은 효율과 저가의 유기태양전지를 구현할 수 있을것으로 기대된다. The poly[(9,9-bis((6`-(N,N,N-trimethylammonium)hexyl)-2,7-fluorene)-alt-(9,9-bis(2-(2-(2-methoxyethoxy)ethoxy)ethyl)-9-fluorene)) dibromide (WPF-6-oxy-F)] and graphene oxide (GO) was blended and irradiated with gamma rayunder ambient condition. This WPF-6-oxy-F-GO composite was investigated as a hole-transporting layer (HTL) inorganic solar cells (OSCs). Compared with the pristine GO, the sheet resistance (Rsheet) of irradiated WPF-6-oxy-F-GOwas decreased about 2 orders of magnitude. The reason for the decrease of Rsheet is the effect of efficient π-π packingresulted from the formation of C-N bond between WPF6-oxy-F and GO. As a result, the efficiency of OSCs was dramaticallyenhanced ~ 6.10% by introducing irradiated WPF-6-oxy-F-GO as a HTL. WPF-6-oxy-F-GO is a sufficient candidatefor HTL to facilitate the low-cost and high efficiency OSCs.