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  공학기초실험 | Styrene monomer의 정제, Styrene 벌크중합 TIP  정제된 단량체 styrene에 개시제 AIBN(azobis(isobutyronitrile))을 첨가하여 벌크중합을 진행하고, 고분자 polystyrene에 대해 알아본다. 이 과정에서 개시제의 농도와 중합 온도에 따른 반응 메커니즘을 이해한다.   중합이라 하는 것은 모노머들이 화학적으로 결합하고 매우 큰 사슬형 또는 그물형으로 분자가 만들어지는 반응을 말한다. 적어도 100개정도의 모노머분자가 결합해야하며 수천개이상의 분자가 결합하여 단일중합체분자가 된다. 벌크중합은 단량체와 소량의 개시제 또는 개시제 조차 없는 상태에서의 반응으로서 중합 반응 공정이 매우 단순하고 제조된 고분자도 미반응 단량체를 제외하면 불순물이 거의 없는 순도가 매우 높은 장점을 갖고 있다.  그러나 벌크중합은 중합 반응열.. Engineering/고분자공학 2024. 7. 9.

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  중합공학실험 | Synthesis of Urea-formaldehyde Resin TIP 1. Urea-formaldehyde 수지의 합성에 대한 이해 및 합성법 습득 2. 부가축합 반응에 대한 이해 실험 방법 1. Urea-formaldehyde 수지의 합성 방법 1) 40% Formaldehyde 1.8 g과 25% aqueous ammonia 1방울을 2구 둥근 플라스크에 투입하여 65 ℃에서 1 hour 동안 교반 및 가열을 실시한다. 2) Aqueous ammonia를 이용하여 반응기의 pH가 7.5～8.5가 되도록 조절한다. 3) 2)의 혼합물을 교반시키면서 urea 1.5 g을 첨가하고, 1시간 동안 100 ℃가 되도록 천천히 승온을 실시한다. 4) 100 ℃ 30 min 유지하면서 butanol 2 ㎖을 첨가한다. 5) 4)의 혼합물에 phosphoric acid를 첨가.. Engineering/고분자공학 2024. 2. 5.

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  중합공학실험 | Synthesis of Polyamide TIP 1. Polyamide 수지의 합성에 대한 이해 및 합성법 습득 2. 중축합 반응과 계면중합 반응에 대한 이해 중축합반응 (Polycondensation) 물, HCl 등의 저분자 부생성물의 생성을 동반하면서 두 개의 작용기를 지닌 두 단량체의 단계적으로 생성하는 단계 성장 중합반응으로 polyamide와 polyester를 생성한다. 이 반응은 화학평형을 동반하기 때문에, 반응을 생성계 쪽으로 진행하기 위해서 생성하는 부생성물을 반응계로부터 제거해야 한다. 따라서 중축합반응의 평형상수가 클수록 생성계에 유리하다. 실험 방법 1. 비교반 계면중축합 1) 0.75㎖(0.84g)의 sebacoyl chloride를 25㎖의 xylene이 들어있는 비커에 넣어 녹인다. 2) 1.1g의 hexamethy.. Engineering/고분자공학 2024. 1. 29.

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  고분자공학실험 | 에폭시 수지 합성 TIP 1. bisphenol A 와 epichlorohydrin을 이용하여 epoxy 수지를 합성한다. 2. 에폭시 수지는 비스페놀 에이 (bisphenol A) 와 에피클로로히드린 (epichlorohydrin)의 축합 중합에 의해서 합성된다. 비스페놀A와 에피클로로히드린의 비를 조절하면 다양한 종류의 분자량을 가진 에폭시 수지를 제조할 수 있다. 에폭시 수지의 장점 1. 수지는 경화에 있어 반응수축이 매우 작고 또한 휘발물을 발생하지 않는다. 2. 경화 수지의 전기적 성질이 매우 우수한 성질을 지닌다. 3. 경화 수지의 기계적 성질이 우수할 뿐만 아니라 치수 안정성이 매우 좋다. 4. 기계 가공성이 좋은 것을 만들수가 있다. 5. 내수성, 내 약품성이 우수하다. 6. 가소성이 우수한 성질을 부여할 .. Engineering/고분자공학 2024. 1. 25.

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  고분자공학실험 | 유화 중합 TIP 유화중합을 통해 폴리스티렌을 제조하는 실험으로, 유화중합의 이론과 방법을 이해하고, 라텍스라 불리는 최종물질을 확인하는 데 목적이 있다. 유화 중합에서 유화제의 역할 유화중합에서 유화제의 존재를 무시할 수 없다. 유화제는 표면장력, 계면장력을 낮추는 역할을 하고 유화중합장소로서Micelle을 형성하고, 생성된 고분자 및 단량체 방을 표면위에 흡착하여 안정화하게 한다. 그리고 입자수 및 입자 크기의 분포조절을 할 수 있으며 계면활성제의 농도는 중합속도, 입자수 및 분자량과 관련이 있는 것으로 요약할 수 있다. 유화제는 유화중합에 있어 중요한 물질이고 그 거동은 복합하다. 소수성monomer에서는 유화제가 입자 표면에 강력히 흡착되어 배열하므로 유능한 유화제에서는 그 사용량이 0.1%정도로도 충분하다.. Engineering/고분자공학 2023. 8. 28.

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  고분자공학실험 | PMMA 무유화 중합 실험 요약 술폰화-p-크레졸(SPC)은 반응에 미세한 불순물로 첨가되어 폴리아닐린의 3차원 나노섬유 입체구조를 합성하게끔 한다고 한다. 여기서 3차원 나노섬유 입체구조는 산화제로 벤조닐과산화물과 같은 용해성의 유기성 용액에 SPC와 로우릴황산나트륨(SLS) 계면활성제를 이용한 유화중합반응으로 형성되었다. 이 때 온도, 교반의 유무, 반응물의 농도 등 반응 환경에 따라 폴리아닐린의 3차원 나노섬유 입체구조 형성이 어떤 영향을 받는지를 연구하였다. 폴리아닐린의 3차원 나노섬유 입체구조는 직경이 40～160㎚였고, 모노머로 사용된 아닐린의 질량의 134 %라는 높은 수득률과 24시간동안 0.1 S/㎝라는 높은 전도율을 나타내었다고 한다. SPC와 SLS농도의 다양한 비율과 다양한 환경에서 얻어진 폴리아닐린의 .. Engineering/고분자공학 2023. 2. 4.

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  섬유화학실험 | 재결정 TIP 고체의 순도 향상을 위한 조작. 즉, 용해도차와 온도차를 이용하여 순도가 좋은 물질을 얻는다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 불순한 나프탈렌(naphthalene) 약 10g 정도를 150cc 삼각플라스크에 넣고 95% 에탄올을 40㎖ 메스실린더로 계량하여 넣는다. 적당량의 활성탄과 고반바(stirring bar)도 넣어준다 ※ 순서는 고체가 먼저 액체는 그 다음이다. 활성탄을 넣어주면 색상이 있는 이물질을 흡착시키는 효과가 있다 2) 가열 플레이트로 에탄올이 끓는점 68℃ 까지 서서히 가열시킨다. 가열후 어느 정도 식혀준다. ※ 식혀줄 때 너무 식혀주면 재결정이 일어나므로 살짝만 식혀주는게 좋다 3) 2)의 실험 종료된 플라스크를 병풍 접기한 여과지에 부어 넣는다. (여과지는 미리 깔때기에 끼.. Engineering/고분자공학 2022. 12. 27.

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  섬유물리실험 | 초산 섬유소 제조 초산 cellulose의 성질 초산cellulose는 클로로포름이나 염화에틸렌에는 가용이고, 아세톤에는 불용이지만 치환도를 2.0～2.5정도로 균일한 상태로 감소시키면 가용성이 된다. 이것은 물을 함유한 산용해에 용해상태로 유지하며, 다음의 식(식-7)과 같은 가수분해 반응이 일어난다. Cell-OCOCH3 + H2O ⇄ Cell-OH + CH3COOH 이 반응은 평형반응이므로 초산농도가 낮을수록 검경 검화(비누화)속도가 빨라지며, 초화촉매로 사용하는 황산도 검화를 촉진함으로써 안정화 처리가 필요하다. 가수분해가 진행하여 초화도가 약 30% 정도되면 수용성 초산 cellulose가 얻어진다. 실험 방법 1. 실험 과정 1) 0.6g의 탈지면을 200cc의 삼각플라스크에 넣고 20cc의 초산과 8cc의 무.. Engineering/고분자공학 2022. 10. 29.

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  섬유공학실험 | 양모섬유를 이용한 펠트섬유 만들기 TIP 양모섬유는 비늘구조 때문에 방향에 따른 마찰력이 서로 달라 양모에 비누액을 가한 후 비비고 두드리는 등의 마찰과 압력을 가하면 양모섬유가 서로 얽혀서 길이와 폭이 줄어들고 두께가 두터워지고 조직이 치밀해진다. 이러한 과정을 펠팅이라고 하는데 이러한 펠트 성질을 이용하여 양털로 여러 가지 공예품을 만들 수 있다. 펠트의 종류 펠트의 종류에는 압축 펠트(프레스 펠트)와 제직(製織) 펠트가 있다. 압축 펠트는 양털, 노일, 모반모(毛反毛) 등의 섬유를 원료로 하고, 그 축융성을 이용하여, 수증기, 열, 압력 등의 작용에 의해 섬유가 서로 엉기도록 하고, 축융시켜서 천과 같이 만든 것을 말한다. 합성섬유 등의 다른 섬유를 섞어 넣은 것도 있다. 잡아당기거나 마찰에 저항하는 힘은 아주 약하다. 용도는 보온.. Engineering/고분자공학 2022. 10. 27.

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  섬유제품평가 | 작물의 외관적 성능 - 강연성,드레이프성,방추성 의복에 있어서 외관은 내구적인 성능 못지않게 중요한 역할을 한다. 그만큼 좋은 외관을 갖는 의복을 만들기 위해서는 옷의 디자인에 따라 적당한 외관을 갖춘 직물을 선택할 필요가 있다. 옷감의 외관인 강연성·드레이프성·방추성은 직물은 구성 섬유에 따라 달라지기도 하지만 구성방법에 더 큰 영향을 받고 가공에 의해서도 달라진다. 본 실험을 통해 직물의 강연성·드레이프성·방추성에 영향을 미치는 요인을 섬유의 종류, 직물의 조직으로 나누고 마와 나일론의 실험을 통하여 산출해 내고 비교해 볼 수 있다. 실험 방법 1. 강연성 1) 캔틸레버법(Cantilever, KS K 0539) ① 시험편은 시험 전에 표준상태에서 24시간 이상 방치한 뒤 구김이 없고 평평한 것을 사용한다. 시험편의 크기는 2.5㎝×15㎝로 하여 .. Engineering/고분자공학 2022. 10. 26.

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  섬유화공실험 | 나일론 6,6의 계면중축합 TIP Nylon 6,6을 제조하여 보고 구성성분을 파악하고 제조원리를 이해하며 반응 원리를 알아보자. 나일론은 나일론mn 및 나일론m으로 나누어지는데 전자는 디카르복시산(dicarboxylic acid) 및 디아민(diamine)이 반응하여 아미드기를 형성하는 경우로 디아민에 포함된 탄소의 수를 m, 디카르복시산에 포함된 타소의 수를 n으로 나타낸다. 또한, 아미드기는 아민기와 카르복시산기를 동시에 갖는 단량체로부터도 형성 될 수 있으며, 이때 단량체에 포함된 탄소의 수를 m이라고 하며 나일론 m이라 명명한다. 나일론6,6는 헥사메틸렌디아민(hexamethylenediamine)과 아디핀산(adipic acid)를 원료로 하여 탈수축합반응으로 합성한다. 그러나 실험실에서는 산염화물을 이용하여 저온에서 .. Engineering/고분자공학 2022. 10. 25.

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  섬유공학실험 | 유기 태양전지의 제작 및 측정 - Fabrication of Organic Solar Cell and It`s Measurement TIP 1. 대표적인 유기반도체 소재인 p-형 폴리(3-헥실)티오펜, poly(3-hexyl thiophene)과 n-형 플러렌 유도체, phenyl-C61-butyric acid methyl ester(PCBM)를 이용한 유기태양전지의 소개, π-공액구조 및 전하이동 메커니즘, 광기전력 효과(photovoltaic effect)를 이해한다. 2. 유기태양전지 효율에 있어 벌크 이종접합(bulk heterojunction, BHJ)와 2층(bi-layer)구조의 차이점을 이해한다. 유기 태양전지의 작동원리 유기 태양전지에 빛을 쬐어주면, donor 물질에서 빛을 흡수하여 여기 상태의 전자-정공 쌍(exciton)이 형성된다. 이 exciton은 임의 방향으로 확산하다가 acceptor 물질과의 계면(in.. Engineering/고분자공학 2022. 10. 24.

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  고분자공학실험 | 유기 태양전지의 제작 및 측정 TIP 1. 대표적인 유기반도체 소재인 p-형 폴리(3-헥실)티오펜, poly(3-hexyl thiophene)과 n-형 플러렌 유도체, phenyl-C61-butyric acid methyl ester(PCBM)를 이용한 유기태양전지의 소개, π-공액구조 및 전하이동 메커니즘, 광기전력 효과(photovoltaic effect)를 이해한다. 2. 유기태양전지 효율에 있어 벌크 이종접합(bulk heterojunction, BHJ)와 2층(bi-layer)구조의 차이점을 이해한다. 유기태양전지의 구조 유기 태양전지의 기본구조는 금속 / 유기반도체 (광활성층) / 금속(metal / semi-conductor or isulator / metal, MIM)구조로 간단히 표시할 수 있는데, 높은 일함수를 가진.. Engineering/고분자공학 2022. 5. 28.

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  고분자공학실험 | 박막 태양전지 TIP 1. CZTSSe 흡수층 구조를 통해서 박막 태양 전지를 이해하고 특성을 평가한다. 2. 실험 1 : S/Se 파우더 비율을 조절하여 흡수층의 band gap을 조절한다. 3. 실험 2 : 솔라 시뮬레이터를 이용하여 태양 전지의 특성을 평가한다. CIGS는 효율이 23%로 굉장히 높지만 In과 Ga의 희소성과 유독성 때문에 Zn와 Sn으로 대체한 CZTSSe 연구의 필요성이 높아지고 있다. CZTSSe는 CIGS에 비해 독성이 없고 자원이 풍부하여 경제적이지만 아직 최고 효율이 13% 정도로 CIGS에 비교하면 매우 낮다. CZT는 Cu, Zn, Sn으로 metal sputter(DC)를 이용해 올린다. 그 후, 열처리 과정에서 S와 Se 파우더를 넣어주는데 이 비율에 따라 특성이 달라진다. S를.. Engineering/고분자공학 2022. 5. 21.

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  고분자기초실험 | 이온성 액체 합성 TIP Acetonitrile(용매)를 반응촉매로 이용하여, 4-Methylmorpholine과 Chlorobutane을 합성해보고 액체 혼합물의 색 변화와 생성물을 알아본다. 이온성 액체 1. 양이온과 음이온의 비 대칭성 때문에 상온에서 결정체를 이루지 못하고 액체 상태로 존재하는 물질 2. 이온성 액체의 독특한 물성들이 양이온과 음이온의 크기 및 구조에 따라 달라짐 3. 독성이 적고 비가연성이며 증기압이 거의 없는 비 휘발성인 특성이 있음 4. 극성이 커서 무기 및 유기금속 화합물을 잘 용해함 5. 증기압이 거의 없어 휘발성 유기용매 분리할 시, 대기로 용매를 배출하지 않아 친환경적임 6. 오랫동안 분해되지 않고 존재함 실험 방법 1. 실험 과정 1) 물중탕 장치를 설치하고 핫플레이트를 미리 예열해 .. Engineering/고분자공학 2022. 5. 17.

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  고분자공학실험 | 메틸메타크릴레이트(Methyl Methacrylate)의 현탁중합 TIP 용액중합과 현탁중합의 차이를 이해하고 교반속도, 단량체와 물과의 비율, 안정제의 종류에 따른 생성중합체의 크기, 분자량 및 분포 등을 알아보는 것이다. 현탁 중합 물에 녹지 않는 단량체를 크기 0.01∼1㎜정도의 크기로 물에 분산시켜 중합하는 공정으로서 분산상 내에서는 단량체가 괴상중합 방식으로 중합되는 방법이다. 이때 중합개시제는 단량체의 분산상에 용해되어 있어야 분상상내에서 중합이 일어난다. 분산상의 크기는 분산안정성을 높이기 위해 사용되는 현탁체의 종류, 함량 및 교반에 큰 영향을 받는다. 현탁제로서는 폴리비닐알콜, 젤라틴 등의 수용성 고분자와 MgCO3와 같은 무기물이 주로 이용되고 있다. 현탁 중합은 폴리스티렌, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리렌, 폴리아크릴로니트릴 .. Engineering/고분자공학 2022. 3. 13.

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  고분자공학실험 | UTM 인장 실험 대부분의 구조물은 일반적으로 다양한 정적 및 동적 하중과 변형이 가해지게 되는 데 구조물을 구성하는 재료는 이와 같은 하중과 변형을 감당할 수 있도록 재료의 강도가 설계되어야 한다. 본 시험은 재료의 강도 설계를 위한 기초 정보를 제공하는 정적 인장실험을 통하여 다음과 같은 실험목적을 달성하고자 한다. 첫째, 인장실험을 위하여 사용되는 재료시험기의 사용방법을 습득하고, 재료의 강도 해석에 사용되는 기본적인 역학적 파라미터의 측정 방법과 원리를 이해한다. 둘째, 재료에 가해지는 하중과 측정된 변위 사이의 관계를 나타내는 재료의 기계적 거동을 이해하고, 이로부터 재료의 기계적 특성을 결정하는 탄성계수, 항복강도, 인장강도, 연신율, 단면수축률 등과 같은 재료물성치를 구하는 방법을 습득한다. 셋째, 재료의 기.. Engineering/고분자공학 2021. 8. 15.

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  고분자기초실험 | Free radical polymerization 반응을 이용한 Polystyrene 중합 TIP 라디칼 중합 반응에 대해서 이해하고 Polystyrene을 합성한다. Radical polymerization 라디칼을 이용해서 Vinyl 계(이중결합을 가지고 있는 물질) 단량체가 고분자가 되는 중합반응이다. 1. 1단계 - 개시반응 : 라디칼이 만들어지는 반응으로 개시제를 사용하여 라디칼을 쉽게 만들 수 있다. 2. 2단계 - 전파반응 : 라디칼이 전파되어 단량체들과 만나면서 고분자 사슬이 길어지는 반응이다. 3. 3단계 - 종결반응 : 라디칼이 없어지는 반응으로 중합반응이 완결된다. 라디칼끼리 서로 만나서 사라지거나(Combination) 라디칼이 옆에 있는 탄소의 수소를 가져가서 이중결합이 되어 이종의 다른 분자를 만드는 경우(Disproportionation)가 있다. 실험 방법 1. 실.. Engineering/고분자공학 2021. 7. 12.