전기방사에 의한 탄소섬유제조

소개

전기방사에 의한 탄소섬유제조하는 실험보고서입니다.
실험중에 찍은 사진 및 자세한 실험 과정 포함되어있습니다.

목차

Ⅰ. 서 론
Ⅱ. 이론적 배경
2-1. 탄소섬유
2-2. 전기방사
2-2-1. 전기방사 메카니즘
2-2-2. Taylor식의 유도
2-3. 흡 착
2-3-1. 흡착의 정의
2-3-2. 흡착에너지
2-3-3. 물리흡착(physorption)
2-3-4. 화학흡착(chemisorption)
2-4. PAN(polyacrylonitrile)
2-5. DMF(N,N-Dimethyl formamaide)
Ⅲ. 실 험
3-1. 시 약
3-1-1. PAN(polyacrylonitrile)
3-1-2. DMF(N,N-dimethylformamide)
3-1-3. AEROSIL
3-2. 실험 장치
3-2-1. Hot plate
3-2-2. Clamp
3-2-3. Syringe & needle - 30cc., 18G
3-2-4. A balance
3-2-5. Electrospinning reactor & Electrospun process controller & Electrospun system controller
3-2-6. Oxidation reactor
3-2-7. Carbonization reaction
3-2-8. BET
3-3. 실험방법
3-3-1. 방사용액의 제조
3-3-2. 용액의 거치
3-3-3. 용액의 방사
3-3-4. 산 화
3-3-5. 탄 화
3-3-6. 후 처리

본문내용

가는관 속으로 폴리머 용액을 통과시키면 용액자체는 일반적으로 표면장력을 받아 완전한 형태를 유지한다. 그 때 동 용액에 전하가 걸리고 집속판 부근에 위치한 관 끝에서 용액 방울이 낙하하게 되면, 전압강하가 일어나면서 표면장력보다 전기력이 커지게 된다. 따라서 용액 방울의 낙하는 늦어지며, 집속판 쪽으로 뿜어지게 된다. 뿜어지는 궤적은 초기에는 rectolinear의 형식을 띄지만 이후 빠르게 회전하면서 집속판 부근까지 나선형으로 몇 미터를 뻗어나가게 된다. 뻗어나가는 길이는 폴리머 용액의 증발시간에 달려있으며, 길고 가는 섬유형태로 남게 된다. 결국 집속판에는 불규칙 형태로 섬유가 모아지게 되어 부직포형태와 비슷한 섬유의 배열이 나타난다[1].
전기방사는 매우 가는 섬유를 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 고분자의 응용 범위가 매우 넓고, 설비비가 저렴하고, 장치가 간단하며, 방사 공정이 복잡하지 않은 장점을 가지고 있다.
본 실험에서는 PAN(polyacrylonitrile)을 DMF(N,N-dimethylformamide)에 녹인 다음 silicon souce인 TEOS(tetraethly orthosilicate)를 녹여서 전기방사로 탄소 섬유를 제조하고, silicon을 불산에 녹임으로서 만들어지는 기공에 의한 비표면적 변화를 알아본 다음 산화 과정과 탄화과정의 전과 후 질량 변화를 측정해 보았다.

참고자료

· 1. http://kcfa.or.kr/jboard/?code=gi5&p=detail&id=23
· 2. http://cgi.chol.com/~swethom/technote/read.cgi?board=cinema&y_number=207&nnew=2
· 3. http://epic.kdi.re.kr/epic/epic_view.jsp?num=74021&menu=2
· 4. J. Doshi and D. H. Reneker, "Electrospinning Process and Applications of Electrospun Fibers", J. Electrostatics, 35, 151-160(1995).
· 5. Y. M. Shin, M. M. Hohman, M. P. Brenner, and G. C. Rutledge, "Experimental Characterization of Electrospinning: the Electrically Forced Jet and Instabilities", polymer, 42, 9955-9967(2001).
· 6. J. M. Deitzel, J. D. Kleinmeyer, J. K. Hirvonen, and N. C. Beck Tan, "Controlled Deposition of Electrospun Poly(Ethylene Oxide)Fibers", polymer, 42, 8163-8170(2001).
· 7. 조용준, 장덕례, 허기석, 최창남, “첨가물 함량 및 종류에 따른 PAN/DMF 용액의 전기방사에 의한 나노섬유 제조 및 특성”, Applide Chemystry, Vol 9, No 1, (2005)
· 8. http://www.qrsc.or.kr/news/no14/survey1.pdf
· 9. http://www.banax.co.kr/main.asp
· 10. J.B. Donnet, R.C. Bansal, "Carbon fibers", Marcel dekker, Inc., 27-30 (1984)
· 11. 朴永泰 編, 活性炭, 東和技術, 15-30 (1996)
· 12. D. H. Reneker and I. Chun, “Nanometre Diameter Fibres of Polymer, Produced by Electrospinning”, Nanotechnology, V(7), 216∼223(1996)
· 13. J. Doshi and D. H. Reneker, “Electrospinning Process and Applications of Electrospun Fibers”, J. Electrostatic, V(35), 151∼160(1995)
· 14. L. Larrondo and St. John Manley R,“Electrostatic Fiber Spinning from Polymer Melt. Ⅰ. Experimental Observation on Fiber Formation and Properties”, J. Poly. Sci., Polymer Physics Edition, V(19), 909∼920(1981)
· 15. L. Larrondo and St. John Manley R, “Electrostatic Fiber Spinning from Polymer Melt. Ⅱ. Examination of the Flow Field in an Electrically Driven Jet”, J. Poly. Sci., Polymer Physics Edition, V(19), 921∼932(1981)
· 16. L. Larrondo and St. John Manley R, “Electrostatic Fiber Spinning from Polymer Melt. Ⅲ. Electrostatic Deformation of a Pendant Drop of Polymer Melt”, J. Poly. Sci., Polymer Physics Edition, V(19), 933∼940(1981)
· 17. J. H. Shin, “용융전기방사법을 이용한 폴리에스테르 섬유 제조 및 그 특성”, pp.4-10(2003)
· 18. G. Taylor, “Disintegration of Water Drops in an Electric Field”, Proc. R. Soc. pp.383-397(1964)
· 19. G. Taylor, “Electrically Driven Jets”, Proc. R. Soc. A. V(313), pp.453-475(1969)
· 20. R. L. Burwell Jr., Adv. Catal., 26, p.351(1997)
· 21. Y. A. Kang, “Dynamic adsorption behaviors of DMMP on ACF packed column”, pp.16-18(2003)
· 22. Y. R. Lee, “표면처리 활성탄소섬유에 의한 U(VI)의 전기흡착”, pp.4-5(2004)
· 23. http://www.cheric.org/ippage/d/ipdata/2001/05/file/d200105-02.hwp
· 24. http://mbel.kaist.ac.kr/lecture/che201/2002-3.ppt
· 25. http://pslc.ws/mactest/pan.htm