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전도성 고분자의 현장중합을 통한 초소수성 발열 면직물 개발
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | 박정희 | - |
| dc.contributor.author | 이수현 | - |
| dc.date.accessioned | 2018-05-28T16:48:01Z | - |
| dc.date.available | 2018-05-28T16:48:01Z | - |
| dc.date.issued | 2018-02 | - |
| dc.identifier.other | 000000150126 | - |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10371/140922 | - |
| dc.description | 학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 : 생활과학대학 의류학과, 2018. 2. 박정희. | - |
| dc.description.abstract | 본 연구에서는 면직물에 전도성 고분자인 폴리피롤을 현장중합하고 소수화 코팅하여 초소수성과 전기발열성능을 지닌 스마트 소재를 개발하고자 하였다. 특히 폴리피롤의 중합 과정에서 과황산암모늄(ammonium peroxodisulfate, APS)과 염화제2철(FeCl3)의 혼합산화제를 도입함으로써 폴리피롤 입자의 크기를 조절하여 면직물 표면에 다양한 나노 거칠기를 부여하고, 섬유의 물성저하를 예방하고자 하였다.
이에 산화제의 혼합비율에 따라 폴리피롤 증착 직물의 외관과 전도성, 초소수성 및 물리적 성질 변화를 확인하고, 의류 소재로 적합한 최적의 산화제 조건을 선정하였다. 혼합산화제의 사용으로 면직물 표면에 형성된 폴리피롤 입자는 직경이 약 80nm로 단독 산화제 사용 시보다 크기가 감소하였다. 전기적 성질의 경우, 혼합산화제는 단독 산화제인 APS보다 높고, FeCl3보다 낮은 전도성을 나타내었다. 또한 혼합산화제 내 FeCl3 비율이 증가할수록 바이폴라론 구조가 형성되고 도핑수준이 향상되어, 표면저항이 감소하고 발열성능이 우수해져 최대 20℃의 표면온도 상승을 나타내었다. 표면 젖음성의 경우, 단독 산화제와 모든 산화제 혼합 조건에서 폴리피롤에 의한 나노 거칠기로 접촉각 150°이상, shedding angle 10° 미만의 초소수성을 달성하였다. 그러나 혼합산화제는 작은 나노 거칠기로 인하여 단독산화제보다 shedding angle이 다소 높게 나타났다. 폴리피롤 증착은 면직물의 인장강도를 감소시키고 강경도를 증가시켰는데, 혼합산화제 조건에서는 단독산화제보다 섬유의 물성변화가 작게 나타났다. 소수화 코팅에 의하여 형성된 초소수성 표면은 물방울의 roll-off에 의한 자가 세정 기능뿐만 아니라 산소 및 수분으로부터 폴리피롤 전도층을 효과적으로 보호함으로써 산화, 마찰, 수분 및 세탁으로부터 전도성 감소를 지연시키는 효과를 나타내었다. | - |
| dc.description.tableofcontents | Ⅰ. 서 론 1
1. 연구의 필요성 및 목적 1 2. 이론적 배경 5 2.1. 전도성고분자 5 2.2. 폴리피롤 8 2.2.1. 폴리피롤의 특성 및 중합 메커니즘 8 2.2.2. 폴리피롤의 전도성 구현 원리 10 2.2.3. 폴리피롤의 전하전달 모델 12 2.3. 폴리피롤 섬유복합체 16 2.3.1. 폴리피롤 섬유복합체의 제조 방법 16 2.3.2. 산화제에 따른 폴리피롤 섬유복합체의 특성 18 2.3.3. 전기 저항열에 의한 발열특성 22 2.4. 초소수성 26 2.4.1. 초소수성 표면과 자가세정작용 26 2.4.2. 표면 젖음성 이론 29 2.4.3. 초소수성 직물 구현방법 32 2.4.4. 초소수성 전도성 직물 36 Ⅱ. 실 험 38 1. 시료 및 시약 38 2. 전도성 고분자 증착 및 표면소수화 40 2.1. 폴리피롤 증착 40 2.2. 표면소수화 가공 41 3. 시료 특성 분석 및 평가 44 3.1. 표면형태 및 화학적 특성 44 3.1.1. 표면특성 44 3.1.2. 직물에 증착된 폴리피롤 입도 특성 44 3.1.3. Add-on 45 3.1.4. 폴리피롤 분말의 화학적 구조 45 3.1.5. 폴리피롤 증착 직물의 화학적 성분 46 3.2. 전도성 및 발열성능 평가 47 3.2.1. 표면저항 47 3.2.2. 전기발열 특성 48 3.2.3. 발열 지속 시간 49 3.3. 초소수성 평가 50 3.3.1. 정적 접촉각 50 3.3.2. Shedding angle 51 3.3.3. Self-cleaning 특성 52 3.4. 물리적 성질 평가 53 3.4.1. 인장강도 53 3.4.2. 강연성 53 3.5. 내구성 평가 55 3.5.1. 산화내구성 55 3.5.2. 마찰내구성 56 3.5.3. 수분노출에 따른 표면저항 56 3.5.4. 세탁내구성 58 Ⅲ. 결과 및 고찰 60 1. 폴리피롤 증착 직물의 산화제 혼합 비율에 따른 변화 60 1.1. 표면형태 및 화학적 성분 60 1.1.1. 폴리피롤 증착 직물의 외관 분석 60 1.1.2. 폴리피롤 증착 및 소수화 코팅에 따른 add-on 69 1.1.3. 산화제 혼합비율에 따른 폴리피롤 분말의 화학적 구조 분석 71 1.1.4. 폴리피롤 증착 및 소수화 코팅 직물의 화학적 성분 변화 75 1.2. 전도성 및 발열성능 81 1.2.1. 산화제 혼합비율 및 소수화 코팅에 따른 표면저항 81 1.2.2. 인가전압에 따른 폴리피롤 증착 초소수성 직물의 전기발열 특성 88 1.2.3. 폴리피롤 증착 초소수성 직물의 발열지속시간 97 1.2.4. 산화제의 혼합비율에 따른 표면저항 및 발열성능 비교 100 1.3. 표면젖음성 103 1.3.1. 폴리피롤 증착 및 소수화 코팅에 따른 정적 접촉각 103 1.3.2. 폴리피롤 증착 및 소수화 코팅에 따른 shedding angle 108 1.3.3. 폴리피롤 증착 초소수성 직물의 self-cleaning 특성 112 1.3.4. 산화제의 혼합비율에 따른 표면젖음성 비교 119 1.4. 물리적 성질 122 1.4.1. 폴리피롤 증착 초소수성 직물의 인장강도 122 1.4.2. 폴리피롤 증착 초소수성 직물의 강연성 126 1.4.3. 산화제의 혼합비율에 따른 폴리피롤 증착 초소수성 직물의 물리적 성질 변화 비교 129 2. 폴리피롤 증착 초소수성 직물의 최적조건 선정 131 3. 폴리피롤 증착 초소수성 직물의 내구성 134 3.1. 소수화 코팅에 따른 산화내구성 134 3.2. 소수화 코팅에 따른 마찰내구성 138 3.3. 반복적인 수분 노출에 따른 전도성 변화 141 3.4. 소수화 코팅에 따른 세탁내구성 144 Ⅳ. 결론 149 Ⅴ. 참고문헌 152 Abstract 171 | - |
| dc.format | application/pdf | - |
| dc.format.extent | 5102535 bytes | - |
| dc.format.medium | application/pdf | - |
| dc.language.iso | ko | - |
| dc.publisher | 서울대학교 대학원 | - |
| dc.subject | 폴리피롤 | - |
| dc.subject | 현장중합 | - |
| dc.subject | 혼합산화제 | - |
| dc.subject | 초소수성 | - |
| dc.subject | 전도성직물 | - |
| dc.subject.ddc | 646 | - |
| dc.title | 전도성 고분자의 현장중합을 통한 초소수성 발열 면직물 개발 | - |
| dc.type | Thesis | - |
| dc.description.degree | Doctor | - |
| dc.contributor.affiliation | 생활과학대학 의류학과 | - |
| dc.date.awarded | 2018-02 | - |
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