On the study of blood oxygenator using the sodium sulfite

학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 화학공학과, 1985.2, [ v, 51 p. ]sodium sulfite 를 사용하여 blood oxygenator 의 설계에 필요한 산소전달능력을 이론적으로 알아보았다. 그 결과 유속이 큰 경우에 이론치와 실험치가 일치한다는 것을 알 수 있었다. 또한 membrane 내에서의 물질전달저항은 무시할 수 있으며 반경의 변화가 산소전달 flux에 영향을 미치지 못한다는 것을 이론적으로 알 수 있었다. 이 이론은 피와 sodium sulfite 의 산소전달 능력이 거의 같은 범위에서 다른 조건의 변화에 따른 blood oxygenator 의 영향을 예측할 수 있으며, 나아가서 설계에 중요한 역할을 하리라 생각된다. 이와 같은 sodium sulfite method 는 반경이 아주 작은 경우나 피를 재순환 시켰을 때 Oxyhemoglobin 의 농도가 감소하는 경우에는 적용될 수 없다. 그러나 반응이 단순하고 측정하기가 쉬우므로 앞으로의 정량적인 blood oxygenator의 연구에 많이 이용되리라 생각된다.한국과학기술원 : 화학공학과

The Effect of Blocking Layer Thickness on Dielectric Properties during the Curing of Epoxy/Glass Fiber Prepregs as Measured by a Remote Single Surface Sensor

본 연구에서는 항공기용 구조물로 쓰이는 에폭시/유기섬유로 구성된 프리프레그의 경화반응을 평판형 센서와 분리형 단평면 센서를 이용한 유전율 측정법을 통하여 등온조건에서 살펴보았다. 평판형 센서를 이용하여 측정한 결과 100 ℃의 등온 조건에서 일반적으로 경화반응이 종료된 것으로 판단되는 시간 이후에도 미세한 반응이 진행되고 있는 것을 알 수 있었다. 분리형 센서를 이용한 경우에는 차폐막 효과에 의해 유전율 상수와 손실 인자 등이 평판형 센서의 결과와 다른 형태를 보였고, 주파수를 낮출수록 이 영향은 크게 나타났나. 차폐막의 두께를 보정하여 평판형 센서의 결과와 비교함으로써 분리형 센서의 전기장이 미치는 범위가 센서 표면에서 약 1 mm 정도가 된다는 것을 알 수 있었고, 분리형 센서의 위와 아래에 각기 적층한 프리프레그의 두께를 달리하였을 때 측정되는 유전물성으로부터 이를 확인할 수 있었다. 또한 측정되는 유전물성은 분리형 센서의 아랫부분에 적층된 프리프레그의 두께에는 영향을 받지 않는다는 것을 알 수 있었다. ; Curing reaction of epoxy/glass fiber prepregs has been investigated under isothermal condition using dielectric analysis with both parallel plate electrode sensors and remote single surface sensors. Minute changes In dielectric properties eden after the end of curins reaction determined by other methods were detected with DEA carrying parallel plate sensors. Dielectric properties obtained with remote single surface sensors were generally different from those with parallel plate sensors due to blocking layer effect. which was observed to be more significant as applied frequency was lowered. Upon Correction due to blocking layer thickness, it was shown that the electric field of remote single surface sensor reached to about 1 mm above the sensor surface and it was confirmed by the results of dielectric properties measured with remote sensors inserted to different places across the prepreg thickness We also found that prepreg thickness beneath the sensor had no effect on the measured dielectric properties of the prepreg.본 연구는 1994년도 한국과학재단의 국제공동연구과제(94-KOSEF-NSF Joint Research Project)로 수행되었으며 이에 감사드립니다

On the Relationship between Viscosity and Dielectric Loss Factor of a Thermoset Resin

본 연구에서는 열경화성 수지의 경화반응 중의 점도변화를 rheometrics mechanical spectroscopy (RMS)로 측정하였고, dielectric analyzer (DEA)의 결과와 비교하였다. 승온조건에서 수지의 점도는 온도가 올라감에 따라 감소하다가 경화가 진행되면서 급격히 증가하는 전형적인 열경화성 수지의 점도 변화 거동을 보이는 것을 확인하였다. 유전율 손실인자(ε")는 온도가 증가하면서 이온의 모빌리티가 중가함에 따라 커지다가 경화가 진행됨에 따라 서서히 감소하였다. 일반적으로 ε"은 점도에 반비례한다는 것이 알려져 있고, 이러한 관계는 경화가 진행되면 성립하지 않음을 관찰하였다. 본 연구에서는 80℃ 부근에 존재하는 열경화성 수지의 물리적 상변화를 중심으로 ε"과 점도사이의 관계가 변하는 것을 확인하였고, 따라서 물리적 상변화 과정은 이온의 전기전도도의 변화에 의해 결정된다는 것을 알았다. ; The change of complex viscosity measured by rheometrics mechanical spectroscopy (RMS) was compared with dielectric loss factor (ε") change measured by dielectric analyzer (DEA) in a curing reaction of a thermosetting resin. Complex viscosity of the resin initially decreased with increasing temperature and then increased rapidly due to the curing reaction within the resin. ε" initially increased with increasing temperature due to the increase of ionic mobility within the resin and then decreased slowly as the curing reaction progressed. It is generally known that there is a reciprocal relationship between complex viscosity and ionic conductivity or ε", and that this relationship is valid up to the onset of the curing reaction. In present study, it is, however, found that this reciprocal relationship between ε" and complex viscosity is changed at the phase transition around 80℃, which leads to imply that the physical phase transition of the resin before curing is due to the change in ionic conductivity

A Study on Curing Process of Epoxy/Glass Fiber Prepregs

본 연구에서는 항공기용 구조물로 많이 사용되는 에폭시/유리섬유 프리프레그의 경화 반응을 시차 주사 열량계 (differential scanning calorimetry (DSC)) 및 유전율 측정법 (dielectric analysis (DEA))을 사용하여 등온 및 가온 조건에서 살펴보았다. 프리프레그의 등온 경화 반응에 대한 실험 결과는 자촉매 (autocatalysis) 반응식으로 잘 표현됨을 알았다. 또한 실제 복합재료 가공 공정과 유사한 조건을 만들기 위하여 부분 경화 (fractional cure) 실험을 통하여 얻은 결과를 등온 실험에서 얻어진 경화 모델식의 예측과 비교하였다. 등온 조건에서 DEA 및 DSC 실험 결과로부터 정성적인 Time-Temperature-Transformation (TTT) 경화 곡선 (cure diagram)을 얻을 수 있었다. 등온 실험에서 얻어진 모델식의 가온 조건에서의 적용 가능성을 확인하기 위하여 초기 경화도 (α0)와 가온 비율 (heating rate)에 따른 영향을 가온 DSC 및 DEA 실험을 통하여 분석하였다. 가온 DSC 실험 결과 초기 경화도 (α0)가 0에서 0.46까지는 등온 실험에서 얻저진 경화식의 예측 결과보다 실제 경화 피이크가 높은 온도에서 나타남을 확인하였으며, 초기 경화도가 0.46 이상인 경우는 등온 경화 모델식의 예측과 일치된 실험 결과를 얻었다. 가온 조건 하의 DEA 실험 결과 경화 반응 이전에 80℃ 부근에서 물리적 전이 현상이 존재하는 것이 관찰되었고, 이러한 전이는 초기 경화도가 0.46 이상이 되면 사라짐을 관찰하였다. 따라서 고온에서 등온 DSC 실험을 하여 구한 모델식은 이러한 경화 온도 이전의 저온 영역에서의 전이를 고려할 수 없었기 때문에, 가온 실험 조건에서는 초기 경화도가 작을 때에 실험으로부터 구한 경화 곡선이 등온 모델식의 예측보다 느리게 나타나며, 초기 경화도가 약 0.4 이상이 되면 등온 모델식과 잘 맞는다는 것을 알 수 있었다. ; The curing behavior of epoxy/glass fiber prepregs, widely used for aeronautic structural materials, has been investigated under isothermal and dynamic conditions using a differential scanning calorimetry (DSC) and a dielectric analyser (DEA). The isothermal curing reactions for the prepregs were found to be well-expressed by the autocatalytic kinetics. The fractional cure experiments, which are closely related to the practical composite processing, were also performed and compared with results from the isothermal cure reaction. The experimental results obtained from DEA and DSC under isothermal condition allowed us to construct a qualitative Time-Temperature-Transformation cure diagram (TTT cure diagram). In order to test the possibility that the kinetic expression for the isothermal cure reaction can be applied to dynamic cure condition, the effect of initial degree of cure (α0) and heating rate on the dynamic curing behavior has been studied using DSC as well as DEA. Dynamic DSC experiments show that the experimentally determined temperature at cure peak is higher than that for the cure peak predicted from the isothermal cure kinetics when α0 ranges between zero and 0.46. When α0 is larger than 0.46 the experimentally determined dynamic cure exotherm is in good agreement with that predicted from the isothermal cure kinetics. From the DEA experiments under dynamic cure condition we observed that there was a physical phase transition around 80℃ before curing reaction and the physical transition at the low temperature was not considered in the isothermal kinetics obtained at high cure temperatures, causing the deviation from the model predictions. When α0 was larger than about 0.4 the physical transition around 80℃ disappeared which could, in turn, explain the good agreement between experiment and model predictions

Characterization of Composite Cure Behaviors Using The Dielectric Analysis (DEA) Technique

DEA(Dielectric Analyzer)를 사용하여 유리섬유/에폭시수지 복합재료의 경화반응을 등온 및 승온 조건 하에서 시험하였으며 기존의 열분석 및 유동특성 시험결과와 비교검토하였다. DEA의 등온시험 결과 일정한 시간대에서 Loss Tangent(Tan δ)의 Peak를 관창할 수 있었으며 이 현상은 수지의 Vitrification에 기인하는 것으로 판단된다. DEA의 승온시험에서는 저주파수 영역에서 3개의 Tan δ의 Peak가 나타났으며 점도측정 결과와 비교하면 각각의 Peak는 최저점도, 급격한 점도증가, 유리전이 지점과 일치한다는 것을 알 수 있었다. 정량적으로는 반응이 일어나기 이전의 수지점도를 DEA의 Loss Factor(ε")로부터 측정할 수 있었다. 또한 후경화반응에서 나타나는 미세한 반응변화,, 초기 경화반응에 따른 기계적 물성 변화, 높은 점도에서의 기계적 물성 변화 등 기존의 열분석 및 유동특성 분석장비로 측정이 제한되어 있는 현상들을 DEA를 이용하여 정성적으로 분석할 수 있었다. ; Cure behaviors of the glass fiber/epoxy(GF/Ep) prepreg were characterized using the dielectric analysis(DEA1 under both isothermal and dynamic cure conditions, and their results were compared with those measured by conventional thermal and rheological analysis techniques. In isothermal DEA experiments, the loss tangent(Tan δ) exhibited a peak at specific times which increased with decreasing frequencies. Comparing with the Differential Scanning Calorimetry (DSC) results, this phenomenon was likely to be attributed to vitrification of the resin matrix. On the other hand, the dynamic DEA thermograms exhibited three peaks in Tan δ at low frequencies corresponding to minimum viscosity, gelation/vitrification, and glass transition of the cured matrix, respectively. Quantitatively, the DEA loss factor(ε") was also found to be inversely proportional to the viscosity of the uncured resin matrix. In addition, the slight changes in mechanical and physicochemical properties occurring in the entire cycle of the curing process, which might be difficult to detect with conventional thermal and rheological analysis techniques, could be measured using the dielectric analysis method