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[UNIST] 2024 반도체 소재 대학원 최종 합격 자기소개서

Preferred study field in detail (관심연구 분야 - 영문으로 줄 바꿈, 띄어쓰기 포함 500자 이내 작성) (494자/500자)I want to conduct research on next ..

자기소개서| 2024.04.09| 3페이지| 9,000원| 조회(261)

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[UNIST] 2024 반도체 소재 대학원 최종 합격 자기소개서

Preferred study field in detail (관심연구 분야 - 영문으로 줄 바꿈, 띄어쓰기 포함 500자 이내 작성) (494자/500자)I want to conduct research on next generation displays using quantum dots as the emissive material. Quantum dots can easily tune the emission wavelength by adjusting their size, thanks to the quantum confinement effect. However, quantum dots have a large surface area, which leads to reduced oxidative stability. Therefore, I aim to utilize a Tandem structure to overcome the drawbacks of quantum dots and effectively harness their advantages for the implementation of next generation displays.Study Plan (학업계획서 - 영문으로 줄 바꿈, 띄어쓰기 포함 3,000자 이내 작성) (2911자/3000자)Research goals at UNISTMy research goal is to develop stable light emitting layers for next generation displays with free form factors. Unlike flat panel displays, flexible displays require all components to be flexible, including the substrate, carrier transport layer, light emitting layer, and encapsulation material. In particular, the light emitting , organic materials have a major disadvantage: they are not chemically stable enough for long-term use, and their longevity and quality decrease with prolonged exposure to the external environment.I would like to apply quantum dots with core-shell structure without the disadvantages of organic materials, as the light emitting layer of flexible next-generation displays to secure their stability. Quantum dots don't degrade when bent, and they're as light as organic matter. Also, Quantum dots with core-shell structure are not sensitive to moisture and oxygen compared to organic materials, allowing them to emit stable light over long periods of time, and have high color purity and luminance. In the "KIDS DISPLAY SCHOOL Optics" class, I learned how to improve optical properties using a tandem structure. Therefore, I would like to study stable and effective light emission by forming a tandem structure light emitting layer using quantum dots with excellent stability and flexibility, high brigen the color gamut and improve color expression and efficiency. Therefore, I would like to study the tandem structure of light emitting layer using quantum dots and apply it to the light emitting layer of flexible next-generation displays.Why UNIST?I think UNIST has the best professors and environment for next-generation display research, as many professors have published excellent papers on next-generation displays and have many industry assignments. With such a great research environment and students, I think I can learn and achieve more in the field of quantum dots and next generation displays at UNIST. In graduate school, I will increase my understanding of the mechanical and optical behavior of nanoscale materials through classes in nanomechanics and optical properties of semiconductors and solid-state materials. With this understanding, I will focus on researching the light emitting layer of next generation displays.Personal Statement (자기소개서 - 영문으로 줄 바꿈, 띄어쓰기 포함 3,000자 이내 작성) (29ts light with high color purity and brightness for next generation displays could contribute to improving people's quality of life. To achieve my vision through research on next generation displays with a free form factor using QDs, I felt that graduate studies is necessary, and I aspire to realize this vision at UNIST, a university focused on leading the future.2. Experience to broaden knowledge about displayI actively took a lot of classes on displays because I thought that I must possess knowledge about displays to realize my vision. Through lectures such as Display Engineering and Kids Display Optics, I learned about the structure, emission characteristics, and optical technologies of displays like OLED and QLED. These lectures also provided me with insights into the characteristics and technologies of materials necessary for the implementation of next generation QD displays, capable of various form factors.3. Experience of solving problems with knowledgeI have experience in develoween such different materials, it was essential to understand the surface properties of both substrates.First, I measured the contact angle and surface energy of Cu and Teflon to understand their surface characteristics. Based on this understanding, I formulated an adhesive film with an intermediate surface energy between the two substrates, aiming to create a strong bond. However, the target bonding strength of 10 N was not achieved with this approach.To enhance the bonding strength, I blended a resin with the adhesive, which provided a 4 N improvement in bonding strength. The bond strength improved, but I still didn't achieve target strength of 10 N. To achieve the desired bonding strength, I enhanced the surface area by plasma treating the Cu surfaces. Additionally, I applied a primer treatment with a hydrophilic polymer solution to the adhesive film with a hydrophobic surface. By combining the previous two methods, I increased the bonding area between the adhesive and the substrateems.

학교| 2024.04.09| 3페이지| 9,000원| 조회(261)

대학원, 합격자소서, 유니스트, UNIST, 반도체소재대학원

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폴리비닐알코올(Poly(vinyl alcohol))의 합성 A+ 결과보고서

1. 실험 날짜 및 제목- 실험 날짜 : 2022년 12월 2일 금요일- 실험 제목 : 폴리비닐알코올(Poly(vinyl alcohol))의 합성2. 실험 목적- 고분자 반응에 의해서 합성되는 전형적인 고분자의 예로서 PVA의 생성 반응을 이해할 뿐만 아니라 그 합성법을 습득하도록 하는 데 있다.3. 이론① PVA- 섬유, 호제, 접착제 등으로 이용되는 중요한 고분자이다.- 오늘날 PVA는 분자량과 가수분해도에 따라 다양한 종류로 시판되고 있다.- PVA의 단량체인 vinyl alcohol은 불안정하여 존재하지 않기 때문에 PVA는 vinyl alcohol로부터는 제조할 수 없고 PVAc로부터 고분자 반응으로 제조한다.- PVAc에서 PVA로 전환하는 반응 (1)은 일반적으로 가수분해라고 한다.- 그러나, 실제에 있어서 PVA는 PVAc를 메탄올 용액 중에서 알카리 또는 산을 촉매로 하여 에스테르 교환 반응으로 제조한다. 알카리 촉매를 사용하는 경우에는 반응 (2)로 생성한 초산메틸이 반응 (3)으로 NaOH를 소비한다. 또, PVAc는 NaOH에 의해 직접 검화반응 (4)를 일으키기도 한다.반응 (2)반응 (3)반응 (4)- 물 중에서 산촉매를 사용하는 경우, PVAc는 물과 반응하여 (5)와 같이 가수분해되고 PVA가 생성된다.- 메탄올 중에서 알카리 촉매를 사용하여 PVA를 합성하는 경우는 (2), (3) 및 (4)의 각 반응이 일어나는 비율은 반응 조건에 의존한다. 특히 물을 아주 적게 포함하는 조건에서는 반응(2)가 주로 일어나고 반응(3)과 (4)는 거의 일어나지 않는다. 따라서 NaOH의 양이 PVAc의 단량체 단위의 당량 이하에서는 반응(2)가 잘 일어난다. 물을 많이 포함하게 되면 반응 (2), (3) 및 (4)가 함께 일어나 NaOH가 소비된다. 이 경우에 NaOH의 양이 당량 이하에서는 탈아세틸화 반응이 완전하게 진행되지는 않는다.4. 실험기구 및 시약1) 실험기구300mL 삼각 플라스크, 흡인병, 글라스 필터 또는 Buchner 깔때기, 있음고인화성 액체 및 증기에 주의한다.이름수산화나트륨 (sodium hydroxide)화학식NaOH구조분자량39.997g/mol상태흰색, 윤기나는 결정, 무취녹는점(318℃), 끓는점(1388℃)용해도 1110g/L (20℃)주의사항 및 독성피부 접촉 시 통증이 없는 발적, 피부 화상이 발생하고 눈에 접촉 시결막 각막 상태의 붕괴, 딱지 형성,각막 혼탁이 올 수 있다.섭취 시 인두부의 부식, 식도의 통증, 구토, 혈변이 발생할 수 있다.삼키면 유해, 호흡기도 화상, 피부 화상,눈 화상, 점막 화상을 일으킬 수 있다.조해성이 있으므로 공기와의 접촉을차단하여 보관해야 한다.이름에탄올화학식CH3CH2OH구조분자량46.07 g/mol상태무색의 휘발성 액체녹는점 : -114℃끓는점 : 78℃밀도 : 0.789g/ml특징에탄올은 우리 몸의 장기 중 간에서탄소 두 개로 이뤄진 Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5662989&ref=y" 아세트알데하이드(acetaldehyde)로 산화된다.에탄올을 마셨을 때 생성되는아세트알데하이드가 흔히 말하는숙취의 원인 중 하나이다.6. 실험방법1) PVA 합성 실험① PVAc 2.0g을 평량하여 삼각 플라스크에 넣고, 여기에 메탄올 100mL를 가해 교반기로 잘 흔들어 균일한 용액으로 만든다.② 40℃로 가열한 후 40% NaOH 수용액 2mL를 가하고 잘 흔들어 균일하게 혼합한 다음 방치한다. 이후, 백색 침전이 생기면, 30분간 방치한 후 반응액을 글라스 필터 혹은 Buchner 깔때기로 흡입 여과한다.③ 침전물은 메탄올로 수 회 세척하고 충분히 건조한 후 평량한다. PVAc의 중량으로부터 이론적으로 계산되는 PVA의 중량에 대한 PVA의 중량비로서 수율을 구한다.- PVA의 가수분해도 측정[가수분해도 97% 이하의 PVA의 가수분해도 측정]① 정확하게 평량한 0.5g 정도의 PVA와 증류수 100mL를 뚜껑을 가지는 300mL의 삼각 플라스크에 넣고 가열하여 PVA를 녹인깔때기형 여과기를 부흐너 플라스크에 끼운다.② 여과지를 여과기의 밑면 크기에 맞게 잘라 여과기 바닥에 놓는다.③ 아스피레이터에 물을 틀어 감압을 시킨다.④ 소량의 증류수로 여과지를 적셔 여과기에 완전히 밀착시킨다.⑤ 여과대상물을 여과기에 넣어 여과를 한다.⑥ 여과가 끝나면 여과기를 부흐너 플라스크와 분리 후 감압을 해제한다.8. 실험결과이번 실험은 수용성 고분자로써 대부분의 유기용매에 대해 아주 우수한 저항성을 나타내어 내용매성 코팅에 사용되는 폴리비닐알코올 합성 실험이었다. 비닐알코올은 실온에서 불안정하여 실온에서 안정한 상태인 아세트 알데하이드로 존재하게 된다(실온에서 아세트 알데하이드 상태 : 약 99%, 비닐 알코올 상태 : 약 1%). 따라서 폴리비닐알코올은 비닐 알코올이 아닌 비닐 아세테이트로 라디칼 중합하여 폴리비닐아세테이트를 얻은 후 폴리비닐아세테이트를 메탄올 용액중에서 염기를 촉매로 하여 에스테르 교환반응(saponification=비누화반응=검화반응)으로 제조한다. 이번 실험에서는 수업시간 관계상 교수님의 지도하에 폴리비닐아세테이트를 직접 중합하지는 않고 시중에 판매하는 폴리비닐아세테이트를 이용하여 폴리비닐알코올을 합성하는 실험을 진행하였다.실제 실험은 다음과 같은 방법으로 진행하였습니다.① PVAc 2.5g을 평량하여 삼각 플라스크에 넣고, 여기에 메탄올 100mL를 가해 교반기로 잘 흔들어 균일한 용액으로 만든다.② 40℃로 가열한 후 40% NaOH 수용액 2mL를 가하고 잘 흔들어 균일하게 혼합한 다음 방치한다. 이후, 백색 침전이 생기면, 30분간 방치한 후 반응액을 글라스 필터 혹은 Buchner 깔때기로 흡입 여과한다.③ 침전물은 메탄올로 수 회 세척하고 충분히 건조한 후 평량한다. PVAc의 중량으로부터 이론적으로 계산되는 PVA의 중량에 대한 PVA의 중량비로서 수율을 구한다.∙ 사용한 시약사용한 시약시약 순도실험에 사용한 양PVAc50%2.5g메탄올99.5%100mL(=2.47mol)NaOH최소 98%6.79g(=0.034m과정으로 반응하였을 것이다.이때 PVAc와 NaOH의 검화반응 및 PVAc와 메탄올의 에스테르 교환반응에 의해 생성되는 초산메틸과 NaOH의 에스테르 교환반응 모두 1대1의 반응비로 반응이 진행되므로 사용된 NaOH의 몰수와같은 몰수로 PVA가 생성되었을 것으로 생각할 수 있다.하지만 고분자의 분자량은 분포를 이루기 때문에 정확히 몇 몰이라고 단정짓기 어려울 것으로 생각된다.따라서 생성된 PVA의 수득률을 정확히 구할 수는 없고 PVAc의 질량 대비 생성된 PVA의 질량을 이용하여 수득률을 계산하면 다음과 같다.수득률 : 10.79g / 1.25g(사용한 PVAc의 순도가 50%이므로) * 100% = 863.2%9. 고찰이번 실험은 에스테르 교환반응을 이용한 PVA의 합성으로 비닐알코올의 실온에서의 불안정성으로 인해 비닐알코올을 모노머로 사용하지 못하여 PVAc로부터 에스테르 교환반응을 이용하여 PVA를 합성하는 실험이었다. 기존의 실험은 비닐 아세테이트를 모노머로 사용하여 폴리비닐아세테이트를 직접 중합한 뒤 이를 에스테르 교환반응을 이용하여 폴리비닐알코올을 합성하는 것이지만 실험 수업의 시간 관계상 직접 중합하지 않고 교수님의 지도 하에 시중에 판매되는 폴리비닐아세테이트를 사용하여 실험을 진행하였다. 실험결과에서 볼 수 있듯 PVAc로부터 합성한 PVA의 수득률이 비정상적인 수치로 나타난 것을 알 수 있다. 왜 이러한 결과가 나왔는지에 대해 고찰해보았다.① 감압여과하여 최종적으로 수득한 고체상의 PVA에 미반응 메탄올 및 물이 많이 포함되어 있었을 것이다. PVAc로부터 합성한 PVA를 감압여과한 후 오븐에서의 건조 등의 건조 과정을 진행하지 않고 바로 수득량을 측정하여 여과지에 미반응 메탄올이 스며들어 함께 측정되었을 것으로 생각되며 생성된 PVA의 OH기로 인해 OH기를 가진 미반응 메탄올과 친하여 OH기 간 상호작용으로 인해 합성한 PVA도 미반응 메탄올을 많이 함유하고 있었을 것으로 생각된다. (여기서 미반응 메탄올이 존재할 것으로 생각한 이유는 실않고 여과지에 남아 수득한 PVA의 질량을 측정하는데 오차로 작용했을 것이다. 따라서 수득한 PVA의 질량에 미반응 PVAc가 포함되어 있었을 것이며 수득한 PVA의 질량은 실험결과보다 더 작을 것이다. 만약 메탄올, NaOH 수용액 및 PVAc의 끓는점 아래에서 최대한 높은 온도 및 오랜 시간동안 에스테르 교환반응이 일어나도록 실험을 진행하였더라면 더욱 순수한 PVA만의 질량을 측정할 수 있었을 것이다.③ 감압여과를 통해 순수한 PVA를 얻는 과정에서 여과지에 증류수가 소량 흡수되어 수득량을 증가시켰다. 위 기구조작법에서 기술한 것과 같이 감압여과장치를 이용할 때 여과지에 소량의 증류수로 적셔 여과지를 여과기에 밀착시켜야 한다. 따라서 증류수를 여과지의 모든 면적에 적셔주어 약 2mL의 증류수가 여과지에 흡수되었을 것이다. 건조 과정을 거치지 않고 생성된 PVA의 질량을 측정하였으므로 이 또한 수득한 PVA의 질량이 높게 나오도록 하는데 영향을 주었을 것이다. 이는 앞서 고찰①에서 이야기한 것과 같이 오븐에서 건조와 같이 건조과정을 실시한 후 PVA의 질량을 측정하였더라면 더욱 신뢰 있는 결과를 얻을 수 있었을 것으로 생각된다.④ 불순물을 완벽히 제거했는지 알 수 없으므로 실험결과를 100% 신뢰할 수는 없다. 실험을 진행하면서 삼각플라스크 및 스포이드, 눈금실린더, 전자저울 등 많은 실험기구를 사용하였는데 이 실험기구들 모두 불순물이 완벽히 제거되었다고 할 수 없다. 특히 반응계로 사용했던 삼각 플라스크의 경우 주둥이가 좁아 완벽히 씻지 못했다. 따라서 씻겨 나가지 못한 불순물들이 PVAc와 반응되어야 할 메탄올과 반응했을 수 있다. 이로 인해 PVAc가 메탄올과 반응하여 PVA가 되는 반응이 방해를 받았을 것이다. 따라서 도출한 실험결과를 100% 신뢰할 수는 없다. 만약 불순물이 완벽히 제거된 반응계(예를 들어 새로운 삼각플라스크를 세척한 후 사용 등)가 사용된다면 이에 대한 오차는 줄일 수 있을 것으로 생각된다.⑤ 각 실험기구의 오차와 실험자로 인해 6

공학/기술| 2023.01.31| 11페이지| 2,500원| 조회(218)

폴리비닐알코올, 비닐 단량체, 라디칼 개시제, 고분자합성실험, A+보고서, 만점보..

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스타이렌과 MMA의 공중합(copolymerization) A+ 결과보고서

1. 실험 날짜 및 제목- 실험 날짜 : 2022년 11월 25일 금요일- 실험 제목 : 스타이렌과 MMA의 공중합(copolymerization)2. 실험 목적- 스타이렌과 MMA를 공중합(copolymerization)함으로써 공중합을 이해하고 공중합체의 특징을 알아본다.3. 이론(1) 공중합 및 공중합체란?- 공중합: 고분자화합물을 만드는 경우, 한 종류의 단량체(모노머)만을 결합하여 여러 가지 성질의 물건을 만들기는 힘들다. 그러나 2종류 이상의 모노머를 여러 가지 비율로 조합시켜서 양쪽의 좋은 성질을 전부 갖춘 것, 또는 어느 쪽이든 한쪽의 결점을 없앤 것을 만들 수 있다.공중합이란 이같이 두 종류 이상의 모노머를 동시에 반응시켜 중합시키는 것으로, 이루어진 고분자사슬은 두 종류 이상의 모노머가 섞여서 결합되어 있다. 공중합 중에서 가장 잘 알려진 것은 합성고무의 스티렌-부타디엔공중합물, 아크릴로니트릴-부타디엔공중합물 등이다. 플라스틱에도 염화비닐-염화비닐리덴공중합물, ABS 수지, 내부가소화 염화비닐과 같은 몇 개의 공중합물이 있다.- 공중합체: 공중합체(copolymer, 코폴리머), 공중합물은 공중합의 특성을 지니는 중합체로서, 하나 이상의 단량체종으로부터 파생된 중합체이다. 일반적으로 공중합체는 두 개 이상의 서로 다른 반복 단위로 이루어진 고분자를 의미한다. 따라서 반복 단위가 동일한 고분자는 단일 중합체(homopolymer)로 분류한다. 공중합체는 고분자 사슬에 반복 단위가 어떻게 배열되어 있는지에 따라서 다음 사진과 같이 몇 가지 종류로 분류할 수 있다.(A) : 무작위 공중합체 (B) : 교대 공중합체 (C) 블락 공중합체 (D) 가지 공중합체(2) 단계 공중합(Step copolymerization)선형 단계 공중합은 ARB + AR’B 또는 ARA + BR’B + CR”C인 일반적 형태의 중합을 말한다. 크고 적절한 몰질량을 가진 공중합체를 단계중합으로 얻으려면 높은 반응도를 가져야 한다. 이렇게 되면 얻은 공중합체 내의 단량체 조성은 초기에 넣은 단량체의 조성과 같게 된다. 단량체들의 서로간의 반응성이 반복 단위 분포에 영향을 미치게 된다.① 무작위 공중합체(Random copolymers)ARA + BR’B + BR”B형태의 중합에서 반응하는 작용기는 서로의 반응성이 같기 때문에 특정 단량체만이 반응할 확률은 초기에 넣은 작용기들의 몰분율에 의존하게 된다. 단량체 작용기의 반응성이 서로 비슷하기 때문에 무작위 공중합체가 만들어진다.예를 들어 헥사메틸렌다이아민을 아디프산과 세바스산의 혼합물과 반응시키면 나일론 6.6과 나일론 6.10 반복 단위가 동시에 있는 폴리아마이드 공중합체가 얻어진다.② 블록 공중합체(Block copolymers)ARA + BR’B + CR”C형태의 공중합에서 서로 다른 반응성인 두 가지(또는 그 이상)의 단량체를 단계 공중합시키면 블록 공중합체가 얻어진다. 반응성이 더 큰 작용기를 가진 단량체가 우선 반응하게 되어 올리고머 사슬이 우선 얻어지게 된다. 반응성이 작은 단량체는 먼저 반응하는 단량체가 거의 소모된 후에 공중합에 참여하게 된다. 따라서 그 공중합체 속에는 같은 반복 단위가 연속해서 나오게 되어 블록 공중합체가 만들어진다.예를 들어 한 가지 다이카복실산을 다이올과 다이아민 혼합물과 반응시키면 아민기가 하이드록실기보다 카복실기와의 반응성이 더 크기 때문에 블록 폴리(에스터-co-아마이드)가 얻어진다.(3) 사슬 공중합(Chain copolymerization)사슬 공중합에서 단량체의 반응성이 다르면 생성된 단량체 분자의 다른 반복 단위들의 연속 분포에 차이가 발생한다. 가장 반응성이 큰 단량체가 먼저 공중합체 사슬에 들어가게 된다. 하지만 전반적으로 낮은 반응도에서 큰 몰질량의 공중합체 분자들이 짧은 시간동안 개시되어 성장, 종료되므로 중합된 높은 몰질량의 공중합체 분자들은 초기 단량체 혼합물의 조성()과는 다른 공중합체 내 조성()을 가지게 된다.① 공중합체 조성식사슬 공중합이 진행되는 동안 공중합체의 조성을 예측하기 위해 말단 모형(terminal model)을 이용한다. 말단 모형은 활성 중심의 반응성이 고분자 사슬의 말단 단량체 단위에만 의존한다고 가정한다. 단량체 A와 단량체 B가 공중합할 때 두 가지 활성 중심((~A*, ~B*)만이 고려된다. (*는 활성 중심을 의미한다.)활성 중심 A* 또는 B*에 단량체가 첨가되어 성장하므로 네 가지 성장 반응이 가능하다. 이때 각각의 속도 계수({displaystyle k})가 존재한다.속도 계수 와를 가진 반응은 단일성장(homopropagation) 반응이고, 속도 계수 와 를 가진 반응은 교차성장(cross-propagation) 반응이다. 단량체 A와 B가 소모되는 식은 다음과 같이 주어진다.반응이 진행되는 어느 순간에 공중합체 사슬에 들어가는 단량체 A의 양에 대한 단량체 B의 양의 비율은 위의 두 식을 나누어 나타낸다.[A*]와 [B*]에 대한 정상 상태 근사법(steady-state approximation)을 사용하여 [A*]/[B*]의 비에 관한 식을 유도한다.위의 식을 통하여 공중합체 조성식(copolymer composition equation)을 얻을 수 있다. 공중합체 조성식은 단량체의 농도가 [A]와 [B]일 때 생성되는 공중합체 내에 존재하는 단량체 A의 단량체 B에 대한 몰비(molar ratio)를 나타낸다.와 는 단량체 반응성 비(monomer reactivity ratio)로 다음과 같이 정의한다.단량체 A의 초기 몰분율(mole fraction)을 라고 하면 단량체 B에 대한 초기 몰분율은 이다. 중합 중 특정 순간에 형성되는 공중합체 내의 반복 단위 A의 몰분율 는 이고, 반복 단위 B의 몰분율은 이다. 공중합체 조성식을 (또는 , , 로 나타낼 수 있다.이 식은 모든 형태의 사슬 공중합에 적용 가능하고, 단량체 조성과 단량체의 반응성 비(r)로부터 공중합체의 조성을 예측할 수 있다.(4) 단량체 반응성 비와 조성 및 구조①의 경우, 모든 에 대해 가 되는 무작위 공중합체(random copolymer)가 형성된다. 활성 중심에 단량체 A를 첨가할 확률이 단량체 B를 첨가할 확률과 같다. 이러한 조건에 부합하는 공중합은 거의 드물다. 해당 공중합에 속하려면 두 단량체가 아주 유사한 구조를 가져야 한다.⠀②의 경우, 이상 공중합(ideal copolymerization)이 일어난다. 대 곡선 형태가 이상 액체-액체 혼합물에 대한 비점의 그래프와 같은 데에서 유도되었다. 양쪽 활성 중심에 대해 두 단량체가 공중합체 사슬로 들어가는 상대 속도가 같다. 따라서 와 값이 다르더라도 형성된 공중합체 내 반복 단위의 순서적인 분포가 불규칙하다. 공중합체 조성식에 을 대입하면 이상 공중합에 대한 공중합체 조성식(copolymer composition equation for ideal copolymerization)이 된다.⠀③의 경우, 단일성장(homopropagation)이 일어나지 않기 때문에 교대 공중합체(alternating copolymer)가 형성된다. 만들어지는 공중합체 안에 들어있는 A와 B에 대한 비율은 절반이다.⠀④의 경우, 기울기 공중합(gradient copolymer)가 형성된다. 반응의 초기에 형성된 공중합체는 A형 반복 단위가 아주 긴 사슬을 형성하고 드문드문 B형 반복 단위가 있게 된다. 반응의 후반에는 단량체 A가 완전히 소모되어 남아있는 단량체인 B가 중합하여 단일중합체 B의 분자들만 형성된다.⠀⑤ 0

공학/기술| 2023.01.31| 21페이지| 2,500원| 조회(380)

공중합, MMA, 스타이렌, 공중합체, 고분자합성실험, A+보고서, copolyme..

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스타이렌의 유화 중합 A+ 결과보고서

1. 실험 날짜 및 제목- 실험 날짜 : 2022년 11월 18일 금요일- 실험 제목 : 스타이렌의 유화 중합2. 실험 목적- 스타이렌을 유화 중합으로 중합해 봄으로써 유화 중합의 원리와 특징을 알 수 있다.3. 이론(1) 유화 중합이란?어떤 작은 입자 지름(약 이하)를 갖는 물질이 매체에 분산하고 있는 계를 에멀젼(emulsion)이라고 한다. 유화 중합은 부가중합에 의하여 중합될 수 있는 고분자의 생산에 사용되는 중합 방법이다. 유화 중합반응계는 monomer와 분산매 및 계면활성제와 분산매에 용해되는 개시제로 이루어진다. 유화 중합은 분산매에 의하여 반응액의 유동성이 좋은 상태로 유지되므로 반응열의 제거가 용이하고 높은 분자량을 가지는 고분자를 중합 속도가 높게 유지되는 상태에서 생산할 수 있다. Bulk, 용액 및 현탁 중합의 경우 높은 분자량의 고분자를 생산하기 위하여는 개시제의 농도 혹은 중합 온도를 낮추는 것이 필요하므로 생산량의 감소가 수반될 수밖에 없다. 고무로써의 탄성을 가지기 위하여는 분자간의 꼬임(entanglement)이 많은 높은 분자량의 고분자가 필요하므로 대부분의 합성고무는 유화 중합에 의하여 생산되고 있다. 유화 중합에 의하여 생산되는 중합체는 계면활성제와 같은 저분자량의 불순물을 함유하고 있으며, 이들을 분리하기가 어려우므로 중합체의 용도가 높은 순도를 요구하는 경우에는 유화 중합 방법을 사용하지 않는 것이 보통이다. 유화 중합은 현탁 중합과 용액 중합과 같이 분산매가 필요하므로 실체 중합이 일어나는 반응기의 유효 부피(effective reaction volume)가 bulk중합에 비하여 작은 단점이 있다.(2) 유화중합의 특징유화 중합이라는 것은 고분자 물질의 Emulsion을 만드는 방법으로서 최종생성물은 일반적으로 Latex라 부르며 고분자 물질을 물과 다른 조성물로부터 사전 분리하지 않고 Emulsion으로 직접 사용하기도 한다. 유화 중합을 위한 주요 조성물로서는 단량체, 유화제, 분산제, 그리고 수용성 개시제이다. crylate, vinyl acetate의 경우 각각 0.07, 0.8, 7, 16, 25 g/L (25°c)이다. 또한 부가된 monomer 중 일부는 micelle 내에 친유성 부분으로 흘러 들어가 monomer에 의해 가용화 된 micelle(Monomer Solubilized Micelle)을 형성한다. 부가된 monomer 중 약 95%이상은 monorer 방울(Monomer Droplets)로 존재하며, 이러한 monomer 방울은 주위에 있는 계면활성제 분자들의 표면 흡착으로 안정화된다. monomer 방울의 직경은 교반 속도에 따라 변하지만 일반적으로 1~10 크기의 직경을 가지며, monomer로 가용화된 micelle(Monomer Solublized Micelle)과 비교할 때 상당히 큰 것을 알 수 있다. 더구나 농도면에서 monomer 방울 및 micelle의 경우 각각1mL당 1010~1011개와 1017~1018개이며, 이와 같은 입자 크기 및 농도의 차이는 micelle들이 monomer 방울들에 대해 약 100배 이상의 큰 표면적을 가지고 있다는 것을 암시해 준다. 이와 같은 현상은 계면활성제의 농도가 유화 중합의 경우 주로 micelle 내부에서 일어남을 설명하여 준다.물 중에 녹아 있는 개시제는 적당한 방법에 의해 분해되어 자유라디칼들을 생성하며, monomer를 공격하여 유화 중합을 개시한다. 일반적으로 라디칼 생성속도(Ri)는 1013radical/∙ sec 정도이다. 중합이 일어나는 장소(Polymerization Site)는 현탁 중합(Suspension Polymerization)과 달리, monomer 방울이 아니라, 대부분 micelle 내부이다. micelle은 기름과 같은 monomer와 수용성 자유라디칼들의 만남의 장소(중합장소)로서 중요성을 지닌다. 즉, micelle은 수상에 비해 고농도의 monomer를 보유하고 있으며, monomer 방울에 비해 표면적이 크기 때문이다. 중합이 진행됨에 따라 활성화된 개씩 고분자 입자에 포획될 경우, monomer로 팽윤된 고분자 입자 내에서의 자유라디칼 중합은 10~ 100초간에 걸쳐 일어나고(2번째 자유라디칼이 들어올 때까지의 시 간). 2번째 자유라디칼이 입자에 의해 포획되자마자 활성라디칼들의 즉각적인 결합에 의한 정지반응과 더불어 또 다른 10~100초간에 비활성 고분자 입자로서 지내게 된다. 이어서 3번째 자유라디칼을 포획하면 중합이 재개된다. 이와 같이 고분자 입자의 활성 및 비활성이 어떠한 시간을 두고 반복해서 진행된다는 것이 유화중합의 특징중의 하나이다.즉, Submicron 크기 이하의 격리된 입자 내에서 중합반응민 성장 및 정지가 반복해서 일어나기 때문에 유화 중합만이 갖는 특징인, 격리된 입자수의 증가는 반응속도와 분자량의 상승을 동시에 가져올 수 있다.제 2단계에서의 고분자 입자의 크기는 시간이 지남에 따라 증가하지만, 상대적으로 monomer의 입자 크기는 감소한다. 궁극적으로 제 2단계는 monomer 방울이 모두 사라지는 시점에서 끝이 난다(제0차 반응이라고도 한다).제 2단계에서 제 1단계으로의 전이는 일반적으로 monomer의 물에 대한 용해도 및 monomer에 의한 고분자 입자의 팽윤도가 클수록 빨리 일어난다. 예를 들어 물에 대한 낮은 용해도와 낮은 monomer 부피분률(m)을 갖는 winyl chloride의 경우 전이가 70 ~ 80% 전환율에서 일어난다. Styrene과 Butadiene(약 40~50%의 전환율), Methy methacrylate(약 25%의 전환율), Vinyl acetate(약 15%의 전환율)- 제 3단계이 구간에서는 고분자 입자 내에 존재하는 monomer 농도 및 중합속도는 지나면서 감소하여 궁극적으로 0이 된다. 이 구간에서는 Gel 및 Trommsdorff 효과가 일어날 가능성이 높다.일반적으로 유화 중합에 의해 제조되는 라텍스는 중합속도가 빠르고, 전환율이 거의 100%이다. 입지 크기는 대략 0.1~0.3정도이다. 이 크기는 반응초기의 micel자극이 있을 수 있으며, 지속적으로 접촉할 경우 피부의 건조, 발진이 나타날 수 있다. 알레르기 반응이 있을 수 있다.눈 접촉시 자극, 발적, 통증이 있을 수 있다.이름Aluminum sulfate화학식Al2(SO4)3구조분자량342.15g/mol특성백색 결정 고체밀도 : 2.672 g/cm3 (anhydrous)1.62 g/cm3 (octadecahydrate)녹는점 : 770 °C (1,420 °F; 1,040 K) (decomposes, anhydrous)86.5 °C ( Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/w/index.php?title=Octadecahydrate&action=edit&redlink=1" o "Octadecahydrate (없는 문서)" octadecahydrate)물에서의 용해도 : 31.2 g/100 mL (0 °C)36.4 g/100 mL (20 °C)89.0 g/100 mL (100 °C)주의사항 및 독성눈에 접촉시 심한 손상을 일으킴피부에 접촉시 모든 오염된 옷을 즉시 벗을 것, 피부를 물로 씻어야 함단단히 잠그고 건조한 곳에서 보관할 것물질을 작업한 후 손을 씻을 것6. 실험방법1) 진탕조에서의 반응① 5개의 깨끗한 플라스크에 60mL의 증류수, 0.03g의 K2S2O8, 0.03g의 Na2HPO4, 20mL의 스타이렌 단량체를 넣는다.② 병에 다음과 같이 sodium lauryl sulfate를 넣는다.: 0.06, 0.12, 0.20, 0.30, 0.50g③ 각 병의 내용물에 질소를 흘려보내 내용물에 있는 산소를 제거한다.재빨리 플라스크를 고무마개로 덮고 윗부분을 호일로 싼 뒤 label을 붙인다.④ 70℃의 진탕조에 병들을 놓는다. 진탕의 빈도가 5Hz를 넘지 않게 한다.⑤ 100mL의 증류수에 2.5g의 Al2(SO4)3를 넣은 용액을 만든다.⑥ 0.5~1시간동안 중합시킨 후 bath에서 플라스크를 꺼낸 뒤 각 플라스크에 라텍스의 응집을 일으키는 용액인 alum용액을 10mL 가한다.⑦ 80g16.47g중합 시간이 길어짐에 따라 폴리스타이렌이 더 많이 중합되어 생성된 폴리스타이렌 질량이 증가함을 볼 수 있었다.∙ 스타이렌 모노머가 모두 폴리스타이렌으로 중합되었을 시 얻을 수 있는 폴리스타이렌의 질량= 50mL(가한 스타이렌 모노머의 양) * 0.99 (assay) * 0.909g/mL = 약 45g9. 고찰이번 실험은 유화 중합을 이용한 폴리스타이렌 합성으로 모노머인 스타이렌을 교반을 통해 분산매인 증류수에 분산시킨 후 분산 안정제인 Sodium hydrogen phosphate를 이용하여 스타이렌 droplet이 뭉치지 않게 안정적으로 분산된 스타이렌 droplet을 만들고 현탁 중합과 달리 분산매인 물에 녹는 개시제(Potassium persulfate)를 이용하여 폴리스타이렌을 중합하는 실험이었다. 실험결과에서 볼 수 있듯 스타이렌 모노머가 모두 폴리스타이렌으로 중합되었을 시 얻을 수 있는 폴리스타이렌의 질량을 계산하였을 때 45g의 폴리스타이렌이 생성되는 것으로 볼 수 있는데 실험 결과에서는 마지막 측정인 45분간 중합한 폴리스타이렌의 질량이 16.47g으로 측정되었다. 이는 모든 스타이렌 모노머가 폴리스타이렌으로 중합이 되지 않았음을 알 수 있다. 폴리스타이렌 생성물이 소량으로 얻어진 이유대해 고찰하고 어떻게 하면 더 많은 폴리스타이렌 생성물을 얻을 수 있었을까에 대해 고찰해보았다.① 중합시간 및 교반 속도가 부족했다.이번 실험은 사슬 성장 중합 반응을 통한 폴리스타이렌 중합이었다. 사슬 성장 중합은 단계 성장 중합보다는 비교적 빠른 시간 내에 고분자를 얻을 수 있으나 이를 고려하여도 중합 반응 시간이 부족했을 것으로 판단된다. 반응계에 대부분이 분산매인 물 분자이고 소량의 스타이렌 모노머 droplet과 Potassium persulfate 음이온이 분산되어 존재한다. Potassium persulfate 음이온이 스타이렌 모노머 droplet에 침투하여 스타이렌 모노머를 공격하여야 중합과정이 개시되므로 Potassium persu68

공학/기술| 2023.01.31| 18페이지| 2,500원| 조회(224)

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계면중합에 의한 나일론(Nylon) 6, 10의 합성 A+ 결과보고서

1. 실험 날짜 및 제목- 실험 날짜 : 2022년 10월 14일 금요일- 실험 제목 : 계면중합에 의한 나일론(Nylon) 6, 10의 합성2. 실험 목적- 비교반과 교반을 이용해 계면 축합 방법으로 나일론 6, 10을 합성한다.- 계면중합을 이용하여 고분자를 합성한다.3. 이론(1) 중합이란?중합은 단위체라 불리는 간단한 분자들이 서로 결합하여 거대한 고분자 물질을 만드는 반응이다. 중합의 역반응은 해중합으로 해중합은 분해반응의 일종이다. 중합 반응에는 크게 축합 중합과 첨가 중합, 혼성 중합 등이 있다.Carothers의 분류 방법은 일부 축합 중합이 첨가 중합의 특성을 가지는 등 이러한 분류 방식이 모호하다는 점을 지적했다. 기초적인 중합 발생 메커니즘에 따라 단계 성장 중합, 사슬 성장 중합으로 구분하는 방법이 새롭게 제시되었다.① 축합 중합단위체가 결합하면서 자신이 갖고 있는 작용기 일부를 잃는 반응이다. 단위체가 단일 결합으로 이루어져 있는 경우에 일어나며 펩타이드 결합 반응, 에스테르 결합 반응, 글리코사이드 결합 반응이 대표적이다. 분리된 작용기는 간단한 구조의 물질을 생성하는데 특히, 이 반응으로 물이 나오는 반응을 탈수 축합 중합이라 부른다. 탈수 축합 중합의 촉매로는 진한 황산이 널리 쓰인다. 페놀 수지 같은 플라스틱이 축합 반응의 생성물이다.② 첨가 중합단위체들 사이에 결합할 때, 단위체가 갖고 있던 다중 결합이 단일 결합으로 변하며 연결되는 반응이다. 단위체가 다중결합으로 이루어져 있는 경우에 일어나며 폴리에틸렌, 폴리스타이렌, PVC 등이 생성되는 반응이 대표적이다. 추가적으로 생성되는 물질은 없다.③ 단계 성장 중합두 가지 분자종 사이에 발생하는 반응에 의해 순차적으로 생성되는 고분자 사슬의 중합 반응을 단계 성장 중합이라고 한다. 단계 중합 중 대배분의 종류가 매우 단순한 연결 반응에 근거하고 있다. 초기 단계에서 고분자 사슬이 빠르게 성장하는 특징이 있다. 오늘날 자주 접하면서 상업적으로 널리 사용되고 있는 폴리에스터, 폴리아마극히 적어 안정도 높은 중합체를 얻을 수 있으며 성형 가공도 쉽다. 얻어진 중합체 입자의 크기는 뒤섞는 속도에 반비례한다.중합 기구는 유화 중합 기구에 비해 간단하며 본질적으로 괴상 중합과 마찬가지이며 속도 형식도 양자는 동일하다. 다만 괴상 중합의 경우는 계 전체의 점성도 상승이나 내부 반응열 때문에 중합 반응이 균일하게 진행되지 않으며 그 온도 조절이 어렵지만 현탁 중합에서는 매체에 의해 쉽게 열이 제거되므로 공업적 규모의 중합 반응에 적합하며 뒤섞는 곤란도 적다. 그러나 아래 표처럼 유화 중합 정도로는 중합도가 높은 중합체는 얻을 수 없다. 염화비닐, 스티롤, 메타크릴산메틸 등은 이 방법으로 중화한다.④ 유화중합(Emulsion polymerization)중합 방법의 일종. 중합열을 분산하고 중합 반응을 조절하여 적당히 진행시키기 위해 물을 매체로 사용한다. 단위체가 물에 불용성인 경우에는 비누, 표면 활성제에 의해 수중에 균일하게 분산시킨다. 중합 촉매로서 수용성의 과산화이중황산, 과산화수소, α-쿠밀히드로퍼옥사이드 등이 사용되며 중합 후에도 중합체는 물에 분산된 유화 상태에서 얻을 수 있고, 천연의 라텍스에 대해 유화 중합에 의한 것을 합성 라텍스라고 부르는 경우가 많다.물이 중합열을 분산하기 때문에 온도 조절이 쉬우므로 중합이 빠르고 얻어진 중합체의 분자량도 크지만, 표면 활성제를 첨가하기 때문에 생성 중합체가 불순해지기 쉽다. 생성 중합체를 유화 상태 그대로 도료, 접착제로 사용할 때는 우선 편리하지만, 중합체를 분말상으로 뽑아낼 때는 염석, 응고, 거름, 수세, 건조와 같은 성가신 조작을 필요로 한다. 유화 중합 반응은 pH 등의 영향에 의해 속도가 변화하기 쉽고, 생성 중합체의 유화 상태도 열, 교반, pH 등의 영향에 의해 응고하는 결점도 있다. 공업적으로는 페이스트용 폴리염화비닐, 합성 고무 SBR, 폴리아세트산비닐 도료, 접착제 등이 유화 중합으로 만들어지고 있다.⑤ 계면 중축합(Interfacial polycondensation)각 단위 개발하여 판매하고 있는 것으로 알려져 있는데, 이것은 의 두 화합물의 중축합반응으로 합성되는 것으로 추정된다. 특히 합성섬유로서 많이 사용되며 양말에는 거의 독점적인 용도를 가지고 있다. 안감 · 속옷 · 블라우스 등 흡수성이 적은 부분에 널리 사용되고 있으며, 특히 혼방 · 혼직물도 많고 합성섬유 중에서 최대의 생산액을 보이고 있다. 어망 · 로프 등 산업용으로도 이용되고 있으나 대형 중합이 가능하기 때문에 플라스틱 방면으로의 진출도 점차 늘어가고 있다. 또 페놀수지, 그 밖의 것들과 혼용하여 내열성이 있는 접착제로도 중요시되고 있다.(4) 나일론 x,y 제조 메커니즘나일론의 제조법에는 크게 melt polymerization, interfacial polymerization(계면중합), ring-opening (개환중합) 방법 등이 있다.• melt 중합 방법은 염기와 산을 이용하여 염이 생산되고 이후 나일론이 생성된다. 염기에는 hexamethyl diamine, 산에는 adipic acid가 사용된다.• 계면중합 방법은 섞이지 않는 두 물질을 이용하여 두 개를 한 곳에 담았을 때 두 층으로 분리되며 만들어지는 계면에서 반응이 일어나 나일론이 생성되는 중합 방법이다.• 개환 중합 방법은 ε-카프로락탐에 물을 첨가하여 개환하여 폴리아마이드를 생성하는 방법이다.나일론 x, y는 아래의 식과 같이 탄소수가 x개인 diamine과 탄 소수가 y개인 디카르복실산을 반응시켜 얻는다.이 때, 카르복실산 대신 산염화물을 사용하면 다음 식과 같이 0~50의 낮은 온도에서 나일론을 합성할 수 있다.이러한 축합 반응을 균일계 용액중합 방법으로 행할 수도 있으나 이 경우 고분자량을 얻기 위해 두 반응물의 당량을 정확히 맞추는 것이 용이하지 않다. 대신 계면중합 방법이 많이 이용되는데, 이는 두 반응물을 다른 phase에 녹여 두 상의 계면에서 중합반응이 일어나게 하는 것이다. 수용액 상과 비수용액 상이 일반적인 형태인 데, 두 반응물이 계면에 당량으로 공급되므로 중합도를 높)화학식CH3COCH3구조분자량58.08g/mol특성향기가 있는 무색의 액체물에 잘 녹으며, 유기용매로서다른 유기 물질과도 잘 섞인다.페인트를 지우는 데 쓰이며,손톱에 바른 에나멜을 지우는 데에도많이 쓰인다.끓는점 : 56.5℃어는점 : -94.7℃ (1기압)녹는점 : -94℃밀도 : 0.778g/ml (25℃)독성아세톤은 인화성이 강한 물질이기 때문에취급에 주의해야 한다.장기적인 피부 접촉은 심한 염증을일으킬 수 있다.아세톤은 폐를 통하여 신속하게 흡수된다.증기를 흡입하면 두통, 흥분을야기할 수 있고 매우 높은 농도에서는 마취 작용이 나타날 수 있다.다량 복용하면 복통, 오심 및 구토가일어날 수 있다.이름메탄올화학식CH3OH구조분자량32.04g/mol특성무색 액체밀도 : 0.792 g/cm3녹는점 : -97.6°C끓는점 : 64.7 °C용해도 : 물, 에탄올, 벤젠, 아세톤, 클로로폼주의사항 및 독성메탄올을 10 mL 정도 섭취할 경우알코올 탈수소효소에 의해 폼알데하이드로대사된 후 알데하이드 탈수소효소에 의해폼산으로 대사되고 궁극적으로 시신경을손상해 영구 실명, 혼수상태, 죽음에 이를 수 있다. 이런 메탄올의 독성을 이용하는 한 예로 공업용 에탄올 제조 시 에탄올이 술을 만드는 데 오용되지 않게 하려고 메탄올을 첨가제로 사용한다.6. 실험방법- 비교반 계면 중합① 1.5mL(1.68g, 7mmol)의 sebacoyl chloride를 50mL의 사염화에틸렌 혹은 (CCl4)이 들어 있는 100mL 비커에 넣어 녹인다.② 2.2g(19mol)의 헥사메틸렌디아민과 0.6g의 NaOH를 25mL의 증류수에 넣어 녹인 후 조심스럽게 위에서 기술한 sebacoyl chloride용액에 층이 섞이지 않게 붓는다. 이때 수방울의 페놀프탈레인을 수용액 층에 가하면 계면이 보다 뚜렷하게 보인다.③ 그러면 즉시 생성된 나일론 610이 두 층의 경계면에 보인다. 이때 감기를 중단하면 중합반응이 정지하고, 한참 후 감기를 계속하면 중합이 다시 진행됨을 관찰할 수 있다.④ 나일론 09g∙ Nylon 6,10의 수득률Nylon 6,10의 이론적 수득량가한 헥사메틸렌다이아민 질량 : 2.2g(=18.74mmol)가한 sebacoyl chloride 질량 : 1.68g(=6.463mmol)Nylon 6,10의 반복단위 분자량 = 282.43g(헥사메틸렌다이아민과 sebacoyl chloride가 1:1로 반응하면서 2개의 HCl이 빠져나가므로Sebacoyl chloride의 분자량 + 헥사메틸렌다이아민 분자량 – 2 * HCl의 분자량)따라서 Nylon 6,10의 이론적 수득량= 283.43 * 0.006463 = 1.832g실제 Nylon 6,10 수득률실험을 통해 얻은 Nylon 6,10의 질량 = 30.09g수득률 = (30.09g/1.832g) * 100(%) = 1642.47%9. 고찰이번 실험은 탄소 6개와 아민기 2개를 가진 헥사메틸렌다이아민과 탄소 10개와 카보닐기 2개를 가진 sebacoyl chloride를 계면에서 반응시켜 나일론 6,10을 합성하는 실험이었다. Sebacoyl chloride 용액층과 헥사메틸렌다이아민 용액층의 계면에서 생성된 나일론을 핀셋 등으로 연속적으로 빼내어 나일론 6,10을 연속하여 생성하였다. 이때 나일론을 연속하여 빼내주는 이유는 생성되는 나일론을 연속적으로 빼주면 양쪽의 두 액상에서 단량체가 계면으로 확산해 오면서 연속적으로 고분자가 생성되기 때문이다. 만약 두 액을 정치해 두지 않고 교반하여 섞으면 계면의 넓이가 넓어져 고분자의 생성 속도가 빨라진다. 하지만 본 실험에서는 시약의 위험성으로 인해 비교반 계면 중합만 진행하였다. 또한 이번 실험에서는 카르복실산 대신 산염화물인 sebacoyl chloride를 사용하였는데 그 이유는 카르복실산 대신 산염화물을 사용하여 실험 이론 (4) 나일론 x,y 제조 메커니즘에서 설명한 것과 같이 0~50℃의 낮은 온도에서도 나일론을 빠르게 합성할 수 있기 때문이다.실험결과를 통해 얻은 실제 Nylon 6,10의 수득률을 보면 이론치보다 매우 높은 것을p.41

공학/기술| 2023.01.31| 17페이지| 2,500원| 조회(667)

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