노보넨 (norbornene)의 개환 복분해 중합과 디아민의 변화에 따른 폴리이미드의 열적거동과 물성 변화에 대한 연구 The effect of ROMP (Ring Opening Metathesis Polymerization) of norbornene and diamine change on thermal behavior and properties of polyimide원문보기
본 학위 논문의 연구 목적은 노보넨 (norbornene)의 개환 복분해 중합(ROMP)을 이용하여 폴리이미드(PI)의 열적 거동 및 물리적 특성에 미치는 영향에 관한 연구를 하는 것이다. 400℃에서의 고온 열경화 공정을 필요로 하는 항공우주 및 전자재료 산업에서 이종소재인 기판과 ...
본 학위 논문의 연구 목적은 노보넨 (norbornene)의 개환 복분해 중합(ROMP)을 이용하여 폴리이미드(PI)의 열적 거동 및 물리적 특성에 미치는 영향에 관한 연구를 하는 것이다. 400℃에서의 고온 열경화 공정을 필요로 하는 항공우주 및 전자재료 산업에서 이종소재인 기판과 고분자 소재의 열팽창계수(CTE: Coefficient of thermal expansion) 차이가 클 경우에는 수축하거나 기판이 휘는 현상이 발생하게 된다. 따라서, 열팽창 계수를 낮추기 위하여 고분자의 구조 설계와 이와 관련된 고분자의 열적 특성 및 기계적 물성에 대한 연구가 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 폴리이미드의 주사슬 말단기에 가교가 가능한 end capping agent인 노보넨(NE:Norbornene)을 사용하고 디아민의 구조에 변화를 주어 연구를 진행 하였다. NE의 경우 개환 복분해 중합 (ROMP:Ring Opening Metathesis Polymerization)에 의하여 가교가 일어나며 이를 이용하여 고분자 사슬내의 가교도에 변화를 주는 연구를 진행 하였다.
본 연구를 통하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 첫째 노보넨의 함량 비율에 따라서 개환 복분해 중합이 폴리이미드 사슬의 가교도에 미치는 영향에 대해서 확인을 하였으며, 그 결과 노보넨의 함량 비율이 증가 함에 따라서 고분자 사슬간의 가교(crosslinking)와 밀집도 (packagingdensity)가 증가하고 열팽창계수 값이 낮아지는 것을 알 수 있었다. 둘째 노보넨으로 가교가 된 폴리이미드 주사슬에 디아민의 bridge linkage 구조(-O-, -CF3-, -S-)에 따른 변화가 고분자의 물성에 미치는 영향에 관한 연구를 함께 진행하였으며, 열적 거동 및 기계적 특성 변화를 확인 하였다. 그리고 마지막으로 연구를 통한 결과는 향후 가교형 폴리이미드 박막 제조를 통하여 최소화된 열팽창계수, 향상된 내열성 그리고 기계적 특성으로 미세전자소자의 소재 및 항공우주 소재로 사용이 가능할 것으로 기대하고 있다.
본 학위 논문의 연구 목적은 노보넨 (norbornene)의 개환 복분해 중합(ROMP)을 이용하여 폴리이미드(PI)의 열적 거동 및 물리적 특성에 미치는 영향에 관한 연구를 하는 것이다. 400℃에서의 고온 열경화 공정을 필요로 하는 항공우주 및 전자재료 산업에서 이종소재인 기판과 고분자 소재의 열팽창계수(CTE: Coefficient of thermal expansion) 차이가 클 경우에는 수축하거나 기판이 휘는 현상이 발생하게 된다. 따라서, 열팽창 계수를 낮추기 위하여 고분자의 구조 설계와 이와 관련된 고분자의 열적 특성 및 기계적 물성에 대한 연구가 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 폴리이미드의 주사슬 말단기에 가교가 가능한 end capping agent인 노보넨(NE:Norbornene)을 사용하고 디아민의 구조에 변화를 주어 연구를 진행 하였다. NE의 경우 개환 복분해 중합 (ROMP:Ring Opening Metathesis Polymerization)에 의하여 가교가 일어나며 이를 이용하여 고분자 사슬내의 가교도에 변화를 주는 연구를 진행 하였다.
본 연구를 통하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 첫째 노보넨의 함량 비율에 따라서 개환 복분해 중합이 폴리이미드 사슬의 가교도에 미치는 영향에 대해서 확인을 하였으며, 그 결과 노보넨의 함량 비율이 증가 함에 따라서 고분자 사슬간의 가교(crosslinking)와 밀집도 (packaging density)가 증가하고 열팽창계수 값이 낮아지는 것을 알 수 있었다. 둘째 노보넨으로 가교가 된 폴리이미드 주사슬에 디아민의 bridge linkage 구조(-O-, -CF3-, -S-)에 따른 변화가 고분자의 물성에 미치는 영향에 관한 연구를 함께 진행하였으며, 열적 거동 및 기계적 특성 변화를 확인 하였다. 그리고 마지막으로 연구를 통한 결과는 향후 가교형 폴리이미드 박막 제조를 통하여 최소화된 열팽창계수, 향상된 내열성 그리고 기계적 특성으로 미세전자소자의 소재 및 항공우주 소재로 사용이 가능할 것으로 기대하고 있다.
The purpose of this dissertation is to provide studies on results of the effect of ring opening metathesis polymerization of norbornene (NE) on polymer thermal behaviors. In this study on ring opening metathesis polymerization (ROMP) of NE, the features of cross-linked polyimide were investigated as...
The purpose of this dissertation is to provide studies on results of the effect of ring opening metathesis polymerization of norbornene (NE) on polymer thermal behaviors. In this study on ring opening metathesis polymerization (ROMP) of NE, the features of cross-linked polyimide were investigated as the ratio of the NE monomer was varied. Each sample was thermally cured which led to a ring opening mechanism of the norbornene through the reverse Diels-Alder reaction. After confirming the effect of ratio of NE on polyimide, the effects of NE crosslinking with change of diamine bridge linkages (ether, sulfone, trifluoromethyl) on polyimide films were investigated to study the relation of bridge linkage mobility of the polyimide at elevated temperature. Thermal mechanical analysis (TMA) was utilized to determine the coefficient of thermal expansion (CTE) and dynamic mechanical analysis (DMA) was used to determine the storage modulus (ε’) and loss modulus (ε’’) of the polyimide film. Residual stress was measured to confirm the loaded stress between the substrate and polymer film through a thin film stress analyzer (TFSA). The following conclusions are drawn from results of this dissertation: First, as the ratio of NE increased, the thermal properties, including the CTE and glass transition temperature increased thermal stability at elevated temperature and the modulus of materials increased. Second, the diamine structure and NE crosslinking affect the thermal properties and modulus of polyimide thin film
The purpose of this dissertation is to provide studies on results of the effect of ring opening metathesis polymerization of norbornene (NE) on polymer thermal behaviors. In this study on ring opening metathesis polymerization (ROMP) of NE, the features of cross-linked polyimide were investigated as the ratio of the NE monomer was varied. Each sample was thermally cured which led to a ring opening mechanism of the norbornene through the reverse Diels-Alder reaction. After confirming the effect of ratio of NE on polyimide, the effects of NE crosslinking with change of diamine bridge linkages (ether, sulfone, trifluoromethyl) on polyimide films were investigated to study the relation of bridge linkage mobility of the polyimide at elevated temperature. Thermal mechanical analysis (TMA) was utilized to determine the coefficient of thermal expansion (CTE) and dynamic mechanical analysis (DMA) was used to determine the storage modulus (ε’) and loss modulus (ε’’) of the polyimide film. Residual stress was measured to confirm the loaded stress between the substrate and polymer film through a thin film stress analyzer (TFSA). The following conclusions are drawn from results of this dissertation: First, as the ratio of NE increased, the thermal properties, including the CTE and glass transition temperature increased thermal stability at elevated temperature and the modulus of materials increased. Second, the diamine structure and NE crosslinking affect the thermal properties and modulus of polyimide thin film
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