[논문]저에너지 UV 경화형 무용제 소재 개발

김광인; 이주헌; 이현주; 한학수

doi:10.7316/khnes.2017.28.1.77

저에너지 UV 경화형 무용제 소재 개발
Solventless UV Curable Material for Low Cost System 원문보기

한국수소 및 신에너지학회 논문집 = Transactions of the Korean Hydrogen and New Energy Society, v.28 no.1, 2017년, pp.77 - 84

김광인 (연세대학교 대학원) , 이주헌 (연세대학교 대학원) , 이현주 (연세대학교 대학원) , 한학수 (연세대학교 대학원)

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, Poly-urethane acrylate (PUA) was synthesized by the reaction between Polycaprolactonetriol (PCLT) and Isophorone dissocyanate (IPDI) and hybridized with inorganic materials. Tetraethylortho silicate (TEOS) and nano clay (Closite 20A) were used as inorganic particles. For the hybridization of TEOS with PUA, sol-gel method is used, in which TEOS is made into spherical particle in the firsthand. In the case of Nano clay, hybridization is carried out through the dispersion as Nano clay has a layered structure. The solution of PUA hybrid was made into a film after UV curing and its thermo and electrical properties were measured. The experimental analysis and result demonstrate that the PUA hybrid shows an improved thermal properties and lower dielectric constant than that of the non-hybrid PUA. The trend of improved properties was different depending on structure of inorganic materials.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

무기물을 첨가하지 않은 PUA, 구형 실리카 입자를 첨가한 PUA-Si 샘플, 나노클레이를 첨가한 PUA-Clay 샘플들에 대하여 FT-IR을 측정하였으며 그 결과를 Fig. 1과 Fig. 2에 나타내었다.
본 연구에서는 TEOS와 nano clay를 사용하였으며 각각의 구조 차이가 PUA 필름의 열적, 전기적 특성에 어떠한 영향을 주는지 비교하여 보았다.
상기 용액에 광개시 경화제를 첨가하고 1분간 UV 조사하여 필름을 경화시켰다.
상기 용액에 광개시 경화제를 첨가하고 1분간 UV 조사하여 필름을 경화시켰다.

대상 데이터

광개시경화제 Chivacure 284는 Double Bond Chemical에서 구매하였고 nano clay는 Southern Clay Products에서 구매하였다.
Polycaprolactone triol (PCLT), 2-hydroxyethyl acrylate (2-HEA), methylmetha acrylate (MMA) tetraethylorthosilicate (TEOS)를 Aldrich Chemical에서 구입하였고 isophorone diisocyanate (IPDI)를 TCI에 서 구입하였다.

이론/모형

TEOS를 사용한 실험에서는 솔-젤법을 사용하여 PUA와 구형입자 형태의 실리카를 하이브리드 시켰다9).

성능/효과

DSC 측정 결과, PUA-Si 및 PUA-Clay 하이브리드 필름 모두 순수한 PUA보다 1~3℃ 높은 결과를 보였다.
PUA와 무기물 하이브리드 필름의 합성 과정에서 무기물의 형태에 따라서 결정성이 달라짐을 확인할 수 있었다.
PUA와 무기물 하이브리드 필름의 합성 과정에서 무기물의 형태에 따라서 결정성이 달라짐을 확인할 수 있었다.
TGA 측정 결과, TEOS를 첨가한 모든 PUA-Si 하이브리드 필름의 5 wt% 분해개시 온도가 약 20~30℃ 정도 개선되었다.
TGA 측정 결과, 나노클레이를 첨가한 모든 PUAClay 하이브리드 필름의 5 wt% 분해개시 온도가 약 5~10℃ 정도 개선되었다.
결과적으로 분해개시 온도를 크게 개선시키고 유전상수가 크게 감소하였으나 층상구조의 나노클레이보다 지지체로써의 성능이 낮아서 유리전이 온도는 상대적으로 개선효과가 적었다.
결과적으로 실리카 구형 입자와 층상구조의 나노클레이가 고분자 내부에 첨가되었을 때 유전상수가 감소하였으며 그 변화경향은 열적특성에서의 거동과 같았다.
결과적으로, 실리카 구형입자는 응집이라는 요소로 인하여 물성이 다시 감소할 수 있으나 5 wt% 이하가 하이브리드 될 경우 높은 개선 효과를 나타낸다. 층상구조의 나노클레이는 잉여 나노클레이가 존재하여도 물성이 감소하지는 않으나 높은 개선 효과를 나타내지 못한다.
그 결과, 5 wt% 분해개시 온도는 PUA-Si 3 wt% > PUA-Si 5 wt% > PUA-Si 10 wt% > PUA-Si 1 wt% > PUA-Si 0 wt% 순서로 높았다.
다만, TEOS의 첨가량이 증가함에 따라서 피크의 intensity가 점점 감소하였으며 이로부터 PUA-Si 하이 브리드 필름의 결정성이 감소하였음을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 구형입자의 실리카와 층상구조의 나노클레이가 PUA 고분자 내에서 서로 다른 영향을 준다는 사실을 알 수 있었으며 그 경향을 확인하 였다.
이로부터 TEOS의 첨가량이 증가함에 따라 실리카 입자의 크기가 커지며 일정 wt% 이상을 첨가할 경우 용액 내에서 실리카 입자 사이의 충돌 및 응집 확률이 증가함을 알 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	열경화 코팅의 특징은 무엇인가?	열경화 코팅은 휘발성 용매를 대기로 흘려 보내기 때문에 대기 오염 등의 문제를 야기시킨다. 이로 인해 기존의 열경화 방식을 대체하는 자외선 코팅 방식이 주목을 받게 되었다.
	자외선 경화 방식의 장점은 무엇인가?	이로 인해 기존의 열경화 방식을 대체하는 자외선 코팅 방식이 주목을 받게 되었다. 자외선 경화 방식은 열 경화 방식보다 적은 에너지를 사용하며 경화 온도가 낮고 경화 시간이 짧다는 장점이 있다1). 이러한 적은 에너지 소모, 짧은 경화 시간 및 휘발성 용매가 발생하지 않는다는 장점으로 인하여 코팅, 필름 등 다양한 분야의 산업에서 적용되고 있다2,3).
	실리카 입자가 결정성을 감소시켰다는 근거는 무엇인가?	PUA와 PUA-Si 하이브리드들의 고분자 사슬 사이의 거리에는 큰 차이가 없었으며 전체적으로 결정성이 적은 브로드한 피크를 보여주었기 때문에 이들이 구조적으로 amorphous 함을 알 수 있었다28). 다만, TEOS의 첨가량이 증가함에 따라서 피크의 intensity가 점점 감소하였으며 이로부터 PUA-Si 하이 브리드 필름의 결정성이 감소하였음을 확인할 수 있었다. 이는 실리카 입자가 필름의 일부분에서 응집되어 고분자 필름 내부에 잘 분산되지 못하게 되었고 결과적으로 결정성을 감소시킨 것이다.

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표제어: PCR

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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