Wide-area surface decontamination is essential in the emergency situation of release of radioisotopes to public such as nuclear accident or terrorist attack. Here, a self-generated hydrogel based on the reversible complex between poly (vinyl alcohol) (PVA) and phenylboronic acid-grafted poly (methyl vinyl ether-alt-mono-sodium maleate) (PBA-g-PVM-SM) was developed to remove the radioactive cesium from surface. Two aqueous polymeric solutions of PVA and PBA-g-PVM-SM containing sulfur-zeolite were simultaneously applied to surfaces, which subsequently self-generated a hydrogel based on the PBA-diol ester bond. The sulfur-zeolite suspended in hydrogel selectively remove the 137Cs from contaminated surface and easily separated from the dissociable used hydrogel by simple water rinsing. In radioactive tests, the resulting hydrogel containing sulfur-chabazite displayed high 137Cs removal efficiencies of 96.996% for painted cement and 63.404% for cement, which was 2.33 times higher than that of commercial strippable coating (Decongel). Considering the intrinsic various ion-exchange ability of zeolite, our hydrogel system has the excellent potential for the effective removal of various hazardous contamination including radionuclides from the surface.

Carbon nanotube (CNT) grafted with hyperbranched poly(amidoamine) (PAMAM) dendrimer (CNTD) were used as a multifunctional curing and composite agent of polyurethane (PU) terminated with epoxy units. Amino-functionalized CNT was used as the core for grafting the first generation of PAMAM dendrimer by sequential addition of methyl acrylate and ethylenediamine. Two different epoxy-terminated PUs (PUB and PU-PMDA) were prepared from the reaction of poly(ethylene glycol), excess amounts of hexamethylene diisocyanate, and different chain extenders (1,4-butanediol for PUB and pyromellitic dianhydride (PMDA) for PU-PMDA), and subsequent end group transformation of the isocyanate groups to epoxy functionalities using glycidol. Fourier transform infrared spectra and thermogravimetric analysis (TGA) results showed that CNTD was successfully prepared. TGA thermograms revealed that thermal decomposition of composites were carried out in two main steps related to the soft and hard segments. In addition, char content and thermal stability of the composites were increased with increasing the CNTD content. Most importantly, the PMDA chain extender resulted in high thermal stability of the epoxy-terminated PU composites. X-ray diffraction and scanning and transmission electron microscopies presented morphological and structural properties of nanotubes and hybrid composites.

본 연구는 합성된 zeolitic imidazolate framework-7 (ZIF-7)을 poly(ether-b-amide) 2533 (PEBAX2533)에 혼합하여 혼합막을 제조하고, 단일기체(N2, CO2)를 투과하여 기체에 대한 성질을 조사하였다. FT-IR, XRD, FE-SEM을 통해 ZIF-7이 가지는 피크와 형상을 확인하였고, 합성이 잘 되었음을 판단하였다. TGA를 통해 ZIF-7이 우수한 열적 안정성을 가지는 것과 막 내에 혼입되었을 때 순수 PEBAX2533에 비해 열적 안정성이 향상되는 것을 확인하였다. BET를 통해 합성된 ZIF-7의 CO2 흡착 능력이 우수하고 CO2/N2 흡착 선택도가 약 49.64로 높은 편이라는 것을 확인하였다. 기체 투과는 혼합막에서 ZIF-7 함량 이 증가함에 따라 N2 투과도는 감소하고 CO2 투과도는 비교적 적게 감소하면서 CO2/N2 선택도는 꾸준히 증가하는 모습을 보였다. 특히 ZIF-7 20 wt%이 첨가되었을 때 CO2 투과도가 크게 감소하지 않고 선택도가 상당히 증가하여 Robeson upper-bound 에 근접하는 결과를 얻었다.

본 연구에서는 3차원 네트워크 폴리아크릴산나트륨 겔의 가교환경을 변화시켜 기계적 강도 및 팽윤거동을 제어하고 그 물성을 평가하는 연구를 진행하였다. 일반적으로 겔 용액의 가교도가 증가함에 따라 3차원 네트워크 겔의 팽윤비는 감소하고 겔의 기계적 강도는 증가한다. 본 연구에서는 3차원 네트워크 겔 상의 가교개수밀도를 산출하여, 겔화 과정에서 가교환경에 의존하는 중합효율 및 가교효율을 확인하였다. 그 결과, 겔 용액에서 단량체와 가교제의 중량비가 동일하더라도 가교환경이 달라지면 실제 제조된 겔 내부의 가교개수밀도가 3.6배 이상 달라질 수 있음을 확인하였다. 본 연구에서 시도한 가교개수밀도 기반 겔 평가 방법을 활용하면 효과적인 VOCs 흡수제로써 3차원 네트워크 겔을 최적화 할 수 있으리라 기대된다.