800 °C 이상의 극고온에 견디는 실리콘 기반의 고무 패킹 소재를 개발하는 것으로, Si-O 결합을 가지고 있는 실리콘 소재를 합성하고 무기 금속 물질 또는 섬유 보강재를 혼합하여 복합 고무를 개발하고자 함
실리콘
고무
금속 복합체
극고온
패킹 소재
2
주관|
2023년 8월-2024년 5월
|18,750,000원
극고온용 실리콘 기반의 고무 패킹 소재 개발
본 과제는 800 °C 이상의 극고온 환경에서도 견디는 실리콘 기반 고무 패킹 소재를 개발하는 연구임. 실리콘 소재를 합성하고 무기 금속 물질 또는 섬유 보강재를 섞어 복합 고무로 만드는 흐름임.
연구 목표는 Si-O 결합을 가진 실리콘 소재 합성 후 복합 고무를 개발하여 극내열성 고무 패킹에 적용하는 데 있음. 사다리형 실리콘 고무를 가수분해-가열-축합중합으로 합성하고, 유리섬유/미네랄섬유 또는 aluminium hydroxide (ATH) 같은 난연 필러를 복합하여 극내열성 복합 고무를 제조함. 개발 소재는 관 연결부위 고무 패킹 제품으로 참여 기업(주)세원공업에서 제조함. 기대효과는 소재 국산화와 기술 경쟁력 확보로 세계 시장 경쟁력 및 기업 매출 증대, 신규 판로 개척 가능성에 있음.
본 과제는 소수성 실란으로 모래 표면을 개질해 얼지 않는 친환경 제설용 모래를 개발하는 연구임.
연구목표는 글리세린 기반 salt-free 부동액을 모래에 혼합해 방빙 성능과 부식방지 성능을 확보하는 데 있음. 연구내용은 실란 코팅 농도 최적화 및 반응 후 화학적 개질 여부를 Fourier 변환 적외선분광기 또는 XPS로 확인·제어하는 소수화 연구와, 글리세린에 점도/미끌거림/분자량 조절 첨가제를 적용해 어는점 평가로 최적 조성비를 확립하는 친환경 부동액 개발임. 기대효과는 제설제 대체로 차량·시설 부식 유지보수비 감소 및 겨울철 안전 확보, -OH 기반 다양한 소재 표면 개질로 응용성 확장과 사업화 발판 마련임.
본 과제는 천연섬유를 표면 개질해 물을 덜 젖게 만들고 폴리카보네이트와 섞어 복합 소재를 제조하여 더 단단하고 가벼운 재료 성능을 높이는 연구임.
연구 목표는 플라즈마 또는 산화제 처리를 이용한 천연섬유 소수화, 소수성 천연섬유/폴리카보네이트 복합소재 제조 최적화, 다양한 기계적 물성 측정 및 분석 확보임. 핵심 연구 내용은 황마·아마·대나무 등 천연섬유 전처리 후 hexylamine, dodecylamine, benzylamine 등 소수성 아민계 화합물 후보군 적용, CF( chloroform ) 또는 DCM( dichloromethane )에 폴리카보네이트를 용해하고 천연섬유 함량별로 분산시킨 복합 필름 제조 및 평가임. 기대 효과는 고강도·경량 친환경 복합 소재 개발, 지식재산권 확보, 산학 협력 기반 후속 대형 R&D 수주 발판, 제품 신규 판로 개척 가능성 제공임.
◉ 친환경 용매 및 모노머 선정
◇ GSK Solvent Sustainability Guide에 따라서 기존의 석유화학 기반의 용매를 친환경 그린 용매로 대체하고 선정된 용매들 사이의 용해도를 측정하여 계면 중합에 적용 가능한 중합 시스템 확장(서로 섞이지 않으면 계면 중합에 사용 가능)
◇ 하이드록시기(-OH), 아민기(-NH/-NH2), 알데하이드기(-CHO) 등을 포함하는 천연 소재 및 그 추출물들을 후보군으로 선정하고 앞에서 선정된 용매에 대한 용해도 측정(용매에 천연 소재 후보군이 녹아야 계면 중합에 적용 가능)
◉ 계면 중합을 통해 소수성/내용매성 나노여과막 제조
◇ 반응 시간 및 모노머의 농도에 따른 최적 반응 조건을 확립하고 분리 성능 평가를 통해서 정량적 목표 성능을 만족시키는 나노여과막 제조
◇ 셀룰로오스계 나노 입자 또는 보조 용매를 첨가하여 두 반응 모노머간의 반응 기회를 낮추어 상대적으로 큰 기공을 형성할 수 있도록 유도하여 선택도가 상이한 나노여과막 제조
◇ FT-IR, NMR 및 XPS 분석을 통해서 분리막 표면의 화학적 조성 및 가교 여부를 확인하고, SEM, TEM 및 AFM 분석을 통해서 분리막 표면의 거칠기 및 이미지를 비교 분석하며 water/oil contact angle 측정을 통해서 표면 장력을 계산하고 표면의 소수성 정도를 비교 분석
