음이온 교환막의 치환체 특성을 파악하기 위하여 탄화수소의 분자구조가 다른 세 종류의 음이온 교환기를 vinyl benzyl chloride (VBC) base 막에 도입하였다. 지방족계로 trimethylamine (TMA), 고리형계로 N-methylpiperidine (MP), 방향족계로 pyridine (Py)은 아민화 반응을 통하여 도입되었다. 각각의 반응속도는 막저항(MER)과 이온교환능력(IEC) 변화의 관측으로부터 Py < MP < TMA의 순서로 반응하고 있음을 보여주었다. 한편 SEM image에서는 Py 치환체 막이 가장 균일하고 치밀한 구조를 보여주었으며, 전기화학적 특성에서도 Py이 상용막(AMX)과 비슷한 막저항(5.0 Ω·cm2 >, in 0.5 mol/L NaCl)을 나타내었다. 이 모든 결과로부터 치환체의 공명구조는 균질한 이온교환막의 제조에 기여하고 있음을 알 수 있었다.

Poly(vinyl chloride)-g-poly(oxyethylene methacrylate) (PVC-g-POEM) 가지형 공중합체를 원자전달라디칼 중합을 통해 합성하여 전기변색소자의 전해질에 적용하였다. 가소화된 고분자 전해질은 가소제로서 propylene carbonate (PC)/ethylene carbonate (EC) 혼합물을 도입하여 제조하였으며, Lithium tetrafluoroborate (LiBF4), lithium perchlorate (LiCIO4), lithium iodide (LiI) and lithium bistrifluoromethanesulfonimide (LiTFSI)를 사용하여 염의 종류에 따른 영향을 조사하였다. 광각 x-선 산란(WAXS)과 시차주사 열량법(DSC) 측정 결과 고분자 전해질의 구조와 유리전이온도(Tg)가 변하였고, 이는 POEM 내의 에테르의 산소와 리튬염 사이의 상호작용으로 인해 변했다는 것을 FT-IR 분광법을 통하여 확인하였다. 투과전자현미경(TEM) 측정 결과 PVC-g-POEM 가지형 공중합체의 미세상분리 구조가 PC/EC와 리튬염의 도입에도 변하지 않는 것을 관찰하였다. 가소화된 고분자 전해질은 poly(3-hexylthiophene) (P3HT) 전도성 고분자를 이용한 전기변색소자에 적용되었다.

원자전달 라디칼 중합(ATRP)에 의해 poly(vinyl chloride) (PVC) 주사슬과 poly(styrene sulfonic acid) (PSSA) 곁사슬로 되어있는 양쪽성 PVC-g-PSSA 가지형 공중합체를 합성하였다. 합성된 고분자 전해질막을 10 wt% AgNO3 수용액에 담가 은이온으로 이온교환을 하였으며, 환원제를 통하여 은 나노입자를 성장시켰다. UV분광학과 XRD 분석을 통해 은 나노입자 성장을 확인하였다. 투과전자현미경(TEM) 분석결과 NaBH4를 사용하였을 때 10~20 nm 크기의 은 나노입자를 얻는데 가장 효과적임을 알 수 있었다. 또한 은 나노입자의 성장은 환원제의 농도와 환원 시간에 크게 영향을 받았다.

Poly(vinyl chloride) (PVC) 주사슬과 poly(hydroxyethyl acrylate) (PHEA) 곁사슬로 구성된 빗살모양의 PVC-g-PHEA 공중합체를 원자전달라디칼 중합을 통해 합성하였다. 이렇게 합성된 PVC-g-PHEA의 OH 그룹과 이미다졸 디카르복실릭산 (IDA)의 COOH 그룹과의 에스테르 반응에 의하여 가교된 전해질막을 제조하였다. 인산(PA)을 도핑하여 이미다졸-인산 착체를 형성한 결과, PA함량이 증가함에 따라 고분자 전해질막의 수소 이온 전도도가 증가하였다. 특히 100도 비가습 조건에서 수소 이온 전도도는 최대 0.011 S/cm까지 증가하였다. 만능 재료 시험기(UTM) 측정결과, 제조된 PVC-g-PHEA/IDA/PA 전해질막은 575 MPa의 높은 Young 모듈러스 및 기계적 강도를 보여주었다. 열분석 결과(TGA) 전해질막은 200℃까지 열적으로 안정함을 확인하였다.

Poly(vinyl chloride) (PVC) 주사슬과 poly(hydroxyethyl acrylate) (PHEA) 곁사슬로 구성된 가지형 공중합체를 원자전달라디칼 중합을 통해 합성하였다. PVC의 2차 염소원자의 직접적인 개시반응에 의해 친수성인 PHEA 단량체를 그래프팅시켰다. 이렇게 합성된 PVC-g-PHEA을 술포석시닉산(SA)를 사용하여 가교시켰으며, 이는 가지형 공중합체의 -OH 그룹과 SA의 -COOH와의 에스테르 반응임을 FT-IR 분광법을 이용하여 분석하였다. 이온교환능(IEC)은 SA 함량이 증가함에 따라 계속하여 증가하여 0.87 meq/g까지 도달하였고, 이는 전해질막에 이온 그룹수가 증가하기 때문이다. 하지만, 함수 율은 SA 함량이 20 wt%까지는 증가하다 그 이상에서는 감소하였다. 또한 수소 이온 전도도도 SA 함량에 따라 증가하여 20 wt% SA 농도에서 0.025 S/cm의 최대값을 나타내었고, 이는 SA 함량이 증가함에 따라 이온 그룹의 수가 증가하는 효과와 가교가 증가하는 효과가 서로 경쟁적으로 일어나기 때문으로 사료된다.

폴리비닐리덴플로라이드(PVDF) 지지체 위에 빗살모양의 술폰화된 공중합체를 코팅하여 나노 분리막을 제조하였다. 빗살모양의 공중합체는 원자전달 라디칼 중합법(ATRP)에 의해 제조하였으며, 폴리비닐클로라이드의 주사슬과 폴리스티렌 술폰산(PSSA)의 곁사슬로 구성되어 있다. 핵자기 공명법(1 H-NMR), FT-IR분광학 그리고 WAXS 분석법에 의해 공중합체가 성공적으로 합성되었음을 확인하였다 PVC-g-PSSA로 구성된 복합 나노 분리막은 PSSA의 함량이 증가함에 따라 플럭스와 배제율 모두 증가하였다. 이러한 성능 향상은 분리막의 술폰산의 함량의 증가로써 설명할 수 있다. PSSA가 71wt%첨가된 나노 복합막의 배제율은 Na2SO4 88%, NaCl 33%을 나타내었고, 플럭스는 Na2SO4 26, NaCl 34 L/m 2 h을 각각 나타내었다.

This study was designed to predict the risk of a hazard chemical, vinyl chloride, by applying dose-response assessment that are one of the major process in practicing risk assessment. After extrapolating from the high dose exposure of vinyl chloride based upon animal carcinogenic data to the low dose exposed to human using several mathematical models, we calculated the cancer potency factors as well as virtually safe dose and the resulted values were compared. This process will provide the new insight to assess the risk of a chemical accurately imposed to human in the future.