유기 코어 물질이라 함은 상변이 물질(PCM)과 커큐민(강황)을 일컫는 말이다. 상변이 물질의 경우, 온도 변화에 의해 상이 변하게 되어 열저장이 가능한 물질을 말한다. 그리고 커큐민은 “강황”이라 불리며, 식품 첨가제임과 동시에 항균 특성을 가지는 물질이다. 여기서 이 두 가지 물질은 물에 녹지 않으며, 다른 고분자들과 상용성이 좋지 않기 때문에 직접적인 사용에 어려움이 있다. 본 논문은 코어 물질로 사용되는 상변이 물질과 커큐민의 응용 가능성 및 상용성을 증대시키기 위해 도입한 새로운 ...
유기 코어 물질이라 함은 상변이 물질(PCM)과 커큐민(강황)을 일컫는 말이다. 상변이 물질의 경우, 온도 변화에 의해 상이 변하게 되어 열저장이 가능한 물질을 말한다. 그리고 커큐민은 “강황”이라 불리며, 식품 첨가제임과 동시에 항균 특성을 가지는 물질이다. 여기서 이 두 가지 물질은 물에 녹지 않으며, 다른 고분자들과 상용성이 좋지 않기 때문에 직접적인 사용에 어려움이 있다. 본 논문은 코어 물질로 사용되는 상변이 물질과 커큐민의 응용 가능성 및 상용성을 증대시키기 위해 도입한 새로운 캡슐화 공정에 대하여 서술하고자 한다. 여기서 구체적으로 쉘 물질은 polystyrene(PSt), polyurea(PU), 그리고 polyrhodanine(PRd)을 각각 사용하였다. 다음에 진술하는 연구들은 앞서 언급한 목적을 달성하기 위해 수행되었다. PCM을 코어 물질로서 사용하여 PCM-PSt 나노입자를 제조한 목적은 Resin-Fortified Miniemulsion(RFME) Polymerization system에서 alkali soluble resin인 poly(styrene-co-acrylic acid)(SAA)를 사용하여 코어/쉘 고분자 나노입자의 점착특성과 기계적 물성을 향상시키는 것이다. Dip-coating 방법으로 SAA를 이용한 PCM-PSt 나노입자의 점착 특성은 열화상 카메라를 통해 확인이 가능하였다. 나노캡슐화 된 PCM의 열용량과 상용성을 증대시키기 위해 PSt보다 열전도도가 높은 PU를 계면축합방법을 이용하여 PCM/PU 나노입자를 제조하였다. 그리고 이 나노입자를 전기방사법을 통해 Poly(ethylene oxide)(PEO) 나노섬유에 내장시켜 상변이 거동 및 열적 특성 연구를 진행하였다. PCM을 나노캡슐화 또는 PCM 단독으로 PEO 나노섬유에 embedding 시켰을 때의 안정성과 열적 특성을 열저장능과 열화상카메라를 통해 확인할 수 있다. 다음으로 사용한 코어 물질은 커큐민이라는 물질인데, 다른 고분자와의 상용성이 낮으며 물에 녹지 않기 때문에 응용에 있어서 제약이 따르는 단점을 해결하기 위해 Fenton 반응에 위한 산화중합법으로 커큐민/폴리로다닌 나노입자를 제조하였다. H2O2를 도입하여 소량의 산화제로도 중합이 가능하고, 코어 물질인 커큐민이 장시간동안 방출 가능하다는 점과 rhodanine 단량체 함량 조절을 통해 쉽게 쉘 두께 조절이 된다는 것을 확인하였다. 그리고 최소저해농도와 억제환의 크기로 항균 특성이 잘 나타나는 것을 증명하였다. 마지막으로 산화제 농도 조절하여 산화중합 시스템에서 커큐민/폴리로다닌 나노입자의 반응속도 계산과정을 증명하는 연구를 통해 향후 관련 분야 연구의 방향성을 제시하였다. 이와 같이 다양한 방법을 통해 고분자 코어/쉘 나노입자로 제조하여 그 특성들을 확인함으로써 응용 가능성 및 상용성이 증대되었으며, 이 연구는 앞으로도 모든 분야에서 활용 가치가 높은 연구가 될 것으로 생각한다.
유기 코어 물질이라 함은 상변이 물질(PCM)과 커큐민(강황)을 일컫는 말이다. 상변이 물질의 경우, 온도 변화에 의해 상이 변하게 되어 열저장이 가능한 물질을 말한다. 그리고 커큐민은 “강황”이라 불리며, 식품 첨가제임과 동시에 항균 특성을 가지는 물질이다. 여기서 이 두 가지 물질은 물에 녹지 않으며, 다른 고분자들과 상용성이 좋지 않기 때문에 직접적인 사용에 어려움이 있다. 본 논문은 코어 물질로 사용되는 상변이 물질과 커큐민의 응용 가능성 및 상용성을 증대시키기 위해 도입한 새로운 캡슐화 공정에 대하여 서술하고자 한다. 여기서 구체적으로 쉘 물질은 polystyrene(PSt), polyurea(PU), 그리고 polyrhodanine(PRd)을 각각 사용하였다. 다음에 진술하는 연구들은 앞서 언급한 목적을 달성하기 위해 수행되었다. PCM을 코어 물질로서 사용하여 PCM-PSt 나노입자를 제조한 목적은 Resin-Fortified Miniemulsion(RFME) Polymerization system에서 alkali soluble resin인 poly(styrene-co-acrylic acid)(SAA)를 사용하여 코어/쉘 고분자 나노입자의 점착특성과 기계적 물성을 향상시키는 것이다. Dip-coating 방법으로 SAA를 이용한 PCM-PSt 나노입자의 점착 특성은 열화상 카메라를 통해 확인이 가능하였다. 나노캡슐화 된 PCM의 열용량과 상용성을 증대시키기 위해 PSt보다 열전도도가 높은 PU를 계면축합방법을 이용하여 PCM/PU 나노입자를 제조하였다. 그리고 이 나노입자를 전기방사법을 통해 Poly(ethylene oxide)(PEO) 나노섬유에 내장시켜 상변이 거동 및 열적 특성 연구를 진행하였다. PCM을 나노캡슐화 또는 PCM 단독으로 PEO 나노섬유에 embedding 시켰을 때의 안정성과 열적 특성을 열저장능과 열화상카메라를 통해 확인할 수 있다. 다음으로 사용한 코어 물질은 커큐민이라는 물질인데, 다른 고분자와의 상용성이 낮으며 물에 녹지 않기 때문에 응용에 있어서 제약이 따르는 단점을 해결하기 위해 Fenton 반응에 위한 산화중합법으로 커큐민/폴리로다닌 나노입자를 제조하였다. H2O2를 도입하여 소량의 산화제로도 중합이 가능하고, 코어 물질인 커큐민이 장시간동안 방출 가능하다는 점과 rhodanine 단량체 함량 조절을 통해 쉽게 쉘 두께 조절이 된다는 것을 확인하였다. 그리고 최소저해농도와 억제환의 크기로 항균 특성이 잘 나타나는 것을 증명하였다. 마지막으로 산화제 농도 조절하여 산화중합 시스템에서 커큐민/폴리로다닌 나노입자의 반응속도 계산과정을 증명하는 연구를 통해 향후 관련 분야 연구의 방향성을 제시하였다. 이와 같이 다양한 방법을 통해 고분자 코어/쉘 나노입자로 제조하여 그 특성들을 확인함으로써 응용 가능성 및 상용성이 증대되었으며, 이 연구는 앞으로도 모든 분야에서 활용 가치가 높은 연구가 될 것으로 생각한다.
In this study, organic core materials refer to phase change material (PCM) and curcumin. In case of PCM, it is a material that can store heat by change of phase by the control of temperature. And curcumin, called “turmeric,” is a food additive and a natural material with antimicrobial properties. He...
In this study, organic core materials refer to phase change material (PCM) and curcumin. In case of PCM, it is a material that can store heat by change of phase by the control of temperature. And curcumin, called “turmeric,” is a food additive and a natural material with antimicrobial properties. Here, these two materials do not dissolve and are directly difficult to use. Because they are not compatible with other polymers. This thesis describes a novel encapsulation process introduced to increase the applicability and compatibility of phase change materials and curcumin used as core materials. Specially, we used polystyrene(PSt), polyurea(PU), and polyrhodanine(PRd) as the shell material, respectively. The following studies are established to achieve the above objectives. First, the purpose of producing PCM-PSt nanoparticles using PCM as a core material to enhance the adhesion and mechanical properties of the nanoparticles and synthesized into a core/shell type PCM and PSt using poly(styrene-co-acrylic acid)(SAA) which is an alkali soluble resin as a surfactant by using resin-fortified miniemulsion polymerization method. The adhesion property of PCM/PSt nanoparticles prepared using SAA by dip-coating method were confirmed with a thermal imaging camera. Then, core/shell nanoparticle was prepared by interfacial condensation polymerization system by introducing PU for heat capacity and high compatibility in PCM nanoparticle. In addition, PCM/PU nanoparticle was embedded in PEO nanofiber, and thermal storage nanofibers were fabricated in a mat type using electrospinning method, and thermal behavior by PCM/PU nanoparticle content was confirmed by thermal imaging camera. Finally, to solve the problem of application restriction because curcumin has poor miscibility with other polymers and is hydrophobic, curcumin/PRd core/shell nanoparticles were prepared by an oxidative polymerization system using Fenton reaction. It is easy to polymerize with a small amount of oxidizing agent, introduce H2O2, curcumin as a core material, can be released for a long time (1000 hours). And shell thickness of curcumin/polyrhodanine nanocapsules is easily adjustable through the control of rhodanine monomer content. Also, it was possible to prove that antimicrobial properties represent in minimal inhibition concentration and diameter of inhibition zone. Finally, the study on the reaction rate of curcumin/PRd nanoparticles in the oxidative polymerization system by adjusting the oxidant concentration is presented to suggest the direction of future research. In this way, by using various methods to manufacture with polymeric core/shell nanoparticles, the possibility and compatibility of the application are increased. We are expected to be highly valuable in all future fields.
In this study, organic core materials refer to phase change material (PCM) and curcumin. In case of PCM, it is a material that can store heat by change of phase by the control of temperature. And curcumin, called “turmeric,” is a food additive and a natural material with antimicrobial properties. Here, these two materials do not dissolve and are directly difficult to use. Because they are not compatible with other polymers. This thesis describes a novel encapsulation process introduced to increase the applicability and compatibility of phase change materials and curcumin used as core materials. Specially, we used polystyrene(PSt), polyurea(PU), and polyrhodanine(PRd) as the shell material, respectively. The following studies are established to achieve the above objectives. First, the purpose of producing PCM-PSt nanoparticles using PCM as a core material to enhance the adhesion and mechanical properties of the nanoparticles and synthesized into a core/shell type PCM and PSt using poly(styrene-co-acrylic acid)(SAA) which is an alkali soluble resin as a surfactant by using resin-fortified miniemulsion polymerization method. The adhesion property of PCM/PSt nanoparticles prepared using SAA by dip-coating method were confirmed with a thermal imaging camera. Then, core/shell nanoparticle was prepared by interfacial condensation polymerization system by introducing PU for heat capacity and high compatibility in PCM nanoparticle. In addition, PCM/PU nanoparticle was embedded in PEO nanofiber, and thermal storage nanofibers were fabricated in a mat type using electrospinning method, and thermal behavior by PCM/PU nanoparticle content was confirmed by thermal imaging camera. Finally, to solve the problem of application restriction because curcumin has poor miscibility with other polymers and is hydrophobic, curcumin/PRd core/shell nanoparticles were prepared by an oxidative polymerization system using Fenton reaction. It is easy to polymerize with a small amount of oxidizing agent, introduce H2O2, curcumin as a core material, can be released for a long time (1000 hours). And shell thickness of curcumin/polyrhodanine nanocapsules is easily adjustable through the control of rhodanine monomer content. Also, it was possible to prove that antimicrobial properties represent in minimal inhibition concentration and diameter of inhibition zone. Finally, the study on the reaction rate of curcumin/PRd nanoparticles in the oxidative polymerization system by adjusting the oxidant concentration is presented to suggest the direction of future research. In this way, by using various methods to manufacture with polymeric core/shell nanoparticles, the possibility and compatibility of the application are increased. We are expected to be highly valuable in all future fields.
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