To address the need for a suitable thermoplastic resin-based sizing agent for accommodating the increasing demands of carbon fiber-reinforced plastic, in this work, alcohol-soluble polyamide 6 (PA6) and silane were chemically combined in a certain ratio to improve the mechanical interface properties of the carbon fiber/PA6 composite, and the enhancement in the mechanical interface strength of the final composite according to the treatment time was confirmed. Carbon fiber surface properties were analyzed through ultrahigh-resolution field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), X-ray photoelectron spectroscopy, and Fourier transform infrared spectrometry. The tensile strength of carbon fibers before and after hybrid sizing treatment and the mechanical interfacial shear strength of the final composite were analyzed using tensile and universal testing machines, respectively. After the hybrid sizing treatment, the introduction of the sizing agent to the carbon fiber surface was confirmed through FE-SEM, and a simultaneous increase in the surface roughness was observed. Moreover, the interfacial adhesion was confirmed to increase significantly, as compared to that of the desized carbon fiber. Therefore, this modified sizing agent treatment serves as an effective method for improving the mechanical interfacial adhesion between the carbon fiber and the PA6 matrix.

In the fabrication of joined materials between anodized aluminum alloy and polymer, the performance of the metalpolymer joining is greatly influenced by the chemical properties of the oxide film. In a previous study, the dependence of physical joining strength on the thickness, structure, pore formation, and surface roughness of films formed on aluminum alloys is investigated. In this study, we investigated the effect of silane coupling treatment on the joining strength and sealing performance between aluminum alloy and polymer. After a two-step anodization process with additional treatment by silane, the oxide film with chemically modified nanostructure is strongly bonded to the polymer through physical and chemical reactions. More specifically, after the two-step anodization with silane treatment, the oxide film has a three-dimensional (3D) nanostructure and the silane components are present in combination with hydroxyl groups up to a depth of 150 nm. Accordingly, the joining strength between the polymer and aluminum alloy increases from 29 to 35 MPa, and the helium leak performance increases from 10−2-10−4 to 10−8-10−9 Pa m3 s−1.

Biomass porous carbons derived from Laminaria japonica were prepared by KOH and H3PO4 activation methods, respectively. The results indicated that the chemical activation had an apparent effect on the molecular framework and space of materials. To enhance the selective adsorption for organic acids, biomass carbons were modified by dopamine combined with N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane. The SEM and BET results illustrated the effect of the chemical activation approach on the morphology and porous texture. The biomass porous carbon using KOH activation method had the highest surface area (up to 1558 m2/ g). Compared with unmodified materials, the modified materials showed higher adsorption capacity for organic acids (27.90 μg/mL for chlorogenic acid and 25.47 μg/mL for caffeic acid). It was suggested that modification of porous carbons might be a viable pathway to increase the specific adsorption affinity and efficiency for organic acids in dried jujube samples.

This research is conducted to analyze the compatibility of used monomers and produce the high functional hydrogel ophthalmic polymer containing silane and nanoparticles. VTMS (vinyltrimethoxysilane), TAVS [Triacetoxy(vinyl)silane] and cobalt oxide nanoparticles are used as additives for the basic combination of SilM (silicone monomer), MMA (methyl methacrylate) and MA (methyl acrylate). Also, the materials are copolymerized with EGDMA (ethylene glycol dimethacrylate) as cross-linking agent, AIBN (thermal polymerization initiator) as the initiator. It is judged that the lenses of all combinations are optically excellent and thus have good compatibility. Measurement of the optical and physical characteristics of the manufactured hydrophilic ophthalmic polymer are different in each case. Especially for TAVS, the addition of cobalt oxide nanoparticles increases the oxygen permeability. These materials are considered to create synergy, so they can be used in functional hydrogel ophthalmic lenses.

본 연구에서는 염색⋅염료 산업의 폐수 처리 및 재활용 공정에 분리막을 적용하고자 실란 커플링제를 이용하여 상용화된 나노복합막을 표면 개질하였다. 실란 커플링제는 말단 관능기가 다른 octyltrimethoxysilane (OcTMS)와 (3-aminopropyl) trimethoxysilane (APTMS)을 사용하였으며, 표면 개질을 통해 염료 분리 및 내오염성을 향상시키고자 하였다. XPS, FE-SEM, EDX 분석을 통하여 막 표면의 화학 구조 변화 및 실란 적층을 확인하였고, AFM 분석을 통해 개질막의 표면 모폴로지를 확인하였다. Zeta potential을 통해 실란 개질 막이 상용막 대비 표면 전하가 중성으로 변하는 것을 확인하였다. 그 결과, OcTMS와 APTMS로 개질한 막의 내오염성은 NE70에 비해 약 2배 이상 향상되었다. 또한, 실란으로 표면 개질한 나노복합막은 음이온 염료(Orange II) 용액에서 약 90% 이상, 양이온 염료(Safranin-O) 용액에서 약 98% 이상의 염료 제거율을 나타내어 양이온 염료 용액 처리에 적합한 것을 확인하였다.

염색공정으로부터 배출되는 염료⋅염색 폐수를 효과적으로 제거하고 재활용하기 위해 막분리법을 적용하고자 하였고, 본 연구에서는 상용화된 나노복합막 표면을 실란 커플링제로 개질하여 분리막 성능을 향상시키고자 하였다. NaCl, MgSO4를 사용하여 개질한 막의 성능 평가를 진행하였고, 그 결과 상용막에 비해 투과도와 제거율이 향상되었음을 확인할 수 있었다. 또한 염색, 염료 폐수의 분리 특성을 확인하고자 인공염색 폐수를 적용하였고, UV 흡광도 측정을 통해 99% 이상의 제거 성능을 확인할 수 있었다. 제조된 분리막의 표면 특성은 AFM, XPS, FE-SEM, FT-IR, Contact angle 등을 이용하여 분석하였다.

본 연구는 역삼투막의 물리-화학적 표면 개질을 통하여 친수성 증가에 따른 내오염성 및 내염소성을 향상하고자 하였다. 자외선조사로 상용막 표면을 활성화한 후 실란 커플링제를 sol-gel법으로 개질하여 염소에 대한 민감도를 낮춰 폴리 아마이드 활성층을 보호하여 내염소성을 향상시켰다. 또한, 에폭사이드의 개수가 다른 PGPE, SPE 두 종류의 에폭시로 코팅 후 에폭사이드의 개환반응으로 내오염성을 향상시켰으며, 표면 개질 조건은 접촉각과 FT-IR, XPS 분석을 통해 최적화하였다. 실란-에폭시 개질막의 오염성 평가 결과 투과도 감소율이 상용막보다 약 1.5배 감소하였고, 내염소성 평가 결과 20,000 ppm × hr에서도 염제거율이 90% 이상 유지되었다.

최근, 실리카는 코팅제 및 복합체의 충전제로 많이 사용되고 있으며 상용성을 증가시키기 위하여, 실리카 표면의 실라놀기를 커플링제와 반응시켜 특정한 작용기를 도입하는 표면 처리가 사용되고 있다. 본 연구에서는 초임계이산화탄 소를 용매로 사용하여 실리카 나노 파티클을 실란커플링제로 표면 개질 하는 반응을 연구하였다. 실란커플링제로 3-(trimethoxysilyl)propylmethacrylate (MPS), (3-Glycidoxypropyl) trimethoxysilane (GPS), (3-aminopropyl)trimethoxysilane (APS) 세 가지 종류를 사용하였다. TGA 측정 시 감소된 양은 실리카의 표면 개질된 실란커플링제의 비율로 볼 수 있다. MPS로 개질된 실리카는 6시간 반응 시 6%, 12시간 반응 시 7%, 24시간 반응 시 9% 감소하였다. APS로 개질된 실리카는 6, 12 및 24시간 반응 시 15% 감소를 보였다. GPS로 개질된 실리카는 6시간 반응 시 6%, 12시간 반응 시 10%, 24시간 반응 시 30% 감소되었다. 가수 분해 된 GPS의 수산기가 실리카 표면의 에폭 사이드 그룹과 반응 할 수 있기 때문에 반응 시간이 길어질수록 GPS 비율이 증가합니다.

Al2O3 nanosol dispersed under ethanol or N-Methyl-2-pyrrolidone(NMP) was studied and optimized with various dispersion factors and by utilizing the silane modification method. The two kinds of Al2O3 powders used were prepared by thermal decomposition method from aluminum ammonium sulfate(AlNH4(SO4)2) while controlling the calcination temperature. Al2O3 sol was prepared under ethanol solvent by using a batch-type bead mill. The dispersion properties of the Al2O3 sol have a close relationship to the dispersion factors such as the pH, the amount of acid additive(nitric acid, acetic acid), the milling time, and the size and combination of zirconia beads. Especially, Al2O3 sol added 4 wt% acetic acid was found to maintain the dispersion stability while its solid concentration increased to 15 wt%, this stability maintenance was the result of the electrostatic and steric repulsion of acetic acid molecules adsorbed on the surface of the Al2O3 particles. In order to observe the dispersion property of Al2O3 sol under NMP solvent, Al2O3 sol dispersed under ethanol solvent was modified and solventexchanged with N-Phenyl-(3-aminopropyl)trimethoxy silane(APTMS) through a binary solvent system. Characterization of the Al2O3 powder and the nanosol was observed by XRD, SEM, ICP, FT-IR, TGA, Particles size analysis, etc.

본 연구에서는 역삼투막의 내오염성을 향상시키기 위해 실란 커플링제로 표 면 개질하여 steric hinderance를 일으키고 에폭시 코팅으로 친수성을 향상시키고자 하였다. 상용 역삼투막을 UV로 식각하여 표면을 활성화한 후 말단기가 다 른 실란 커플링제를 sol-gel 공법으로 표면 개질하고 에폭시를 이용하여 코팅하였다. 그 결과, 친수성 및 내오염성이 향상된 것을 확인하였고, FT-IR, SEM, XPS 를 통해 막의 특성을 분석하였다.

본 연구에서는 분리막 공정의 가장 큰 단점인 파울링을 저감시키기 위해 상용 나노막 표면을 실란 화합물로 개질하여 내오염성 및 내염소성이 향상된 복 합막을 제조하고자 하였다. 각기 다른 말단 관능기를 포함한 실란 커플링제로 (3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane (MPTES), Octyltrimethoxysilane (OcTES), (3-Aminopropyl)trimethoxysilane (APTMS)을 사용해 표면을 개질하였다. 실란을 표면에 그래프팅 시킨 결과 막 표면의 친수화 증가로 인한 개질막의 투과 수량 향상과 내오염성 및 내염소성에 미치는 영향을 확인할 수 있었다. 또한 AFM, XPS, FT-IR을 통해 제조된 막의 특성을 분석하였다.

본 연구에서는 고온에서 우수한 전도성을 가지는 전해질막의 개발을 위하여 신규한 실란계 무기물을 합성하였으 며, 이를 이용하여 제조된 분리막의 특성평가가 진행되었다. 탄화수소계열 고분자인 SPAES를 합성하여 고분자 물질로 사용 하였으며, 높은 이온전도성을 가지는 무기물의 제조를 위하여 silica, phosphate, zironium계 물질을 졸겔법을 이용하여 복합화 시켰다. 각 조성의 몰비를 조절하여 세 가지 종류의 무기물을 제조하였으며 조성에 따른 물성변화를 관찰하였다. EDX 분석 결과 제조된 무기물은 고분자 분리막 내에 고르게 분산이 되는 것을 확인하였다. 친수성을 가지는 무기물의 도입을 통하여 분리막 내에 이온을 전달할 수 있는 수분채널이 형성되어 함수율이 증가가 됨을 확인하였다. 또한 zirconium계 무기물의 함량이 높을수록 고온에서 전도도가 향상되는 결과를 확인하였으며 복합화된 실리카는 저온 가습조건에서 이온전도도가 향상 되는 결과를 나타내었다.

본 연구는 역삼투막의 막오염을 해결하기 위하여 실란-에폭시 층을 형성시킨 다층 표면개질법을 이용하여 역삼투막의 내오염성을 향상시키고자 하였다. Sol-gel법을 이용하여 Octyltrimethoxysilane (OcTES)을 막 표면에 가교를 통해 고분자화 하였으며 n = 8인 OcTES의 알킬기가 자발적인 self-assembly를 통하여 막 표면에 가지구조를 형성시켰다. 그 위에 ethylene glycol diglycidyl ether (EGDE)의 ether기를 ring-opening을 통해 막 표면에 친수성을 부여하여 역삼투막의 내오염성을 향상시키고자 하였다. FE-TEM, AFM을 이용하여 막의 단면 및 표면구조 분석을 하였고 막 표면의 ridge and valley 구조와 OcTES, EGDE의 다층 표면개질로 인한 bridge 구조를 확인하였으며, 거칠기의 증가를 통해 막 표면의 가지가 잘 형성되었음을 확인하였다. XPS를 통하여 막 표면의 화학구조에 대한 관찰과 표면개질이 잘 이루어졌음을 확인하였으며, contact angle 분석을 통해 표면개질막의 표면에 친수성이 부여되었음을 확인하였다. EGDE 표면개질 조건 최적화를 진행한 결과 EGDE 농도는 0.5 wt%, ring-opening 온도는 70°C가 가장 적합하였고, 내오염성 실험 결과 및 막오염지수(MFI)는 SUL-H10, PA-OcTES1.0, PA-OcTES1.0-EGDE0.5이 68.7, 60.4, 5.4 (10E-8 hr/mL2)로 나타나 다층 표면 개질막의 내오염성이 매우 향상되었음을 확인할 수 있었다.

고분자 전해질 막의 성능을 개선하고자 사용된 대표적인 무기물인 solid acid가 첨가된 복합막의 경우 고온에서 높은 열안정성을 나타내며 친수성이 강해지는 장점을 나타내지만 물에 녹는 단점을 가지고 있다. 그러므로 본 연구에서는 phosphotungstic acid(PWA)의 이온전도성을 증가시키며 물에 용해되는 성질을 제거하기 위하여 실리카 입자를 sol-gel법을 이용하여 술폰산기와 아민그룹을 도입시킨 입자를 제조한 후 sulfonated poly(arylene ether sulfone)(SPAES)고분자에 첨가하여 복합막을 제조하였으며 특성평가가 이루어졌다.