선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
제안 방법
- 본 실험에 사 용된 HPMCP에 대한 화학적 구조를 Figure 1에 나타내었다.24 본 연구에서는 디이 소시아네이 트의 하나인 isophorone diisocyan—ate(IPDI) 와 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) # 사용하 여 순차적인 우레탄 반응을 통해 HPMCP에 이중 결합을 도입하였 다. IPDI는 각각 primary, secondary 이소시아네이트 그룹을 갖고 있으며, 이의 반응성이 70배 이상 차이가 나기 때문에 순차적인 우 레탄 그룹의 형성이 가능하다25-26
- 이에 관한 자세한 합성 방법을 Table 2에 나타내었다. HPMCP (또는 반응형 HPMCP) 의 양은 스티렌 단량체의 질량 대비로 6, 9, 12, 18, 24 wt%까지 변화시키면서 실험하였다.
- 반응형 HPMCP의 확인 : HPMCP 및 반응형 HPMCP의 화학적구조는 FTIR(Tensor 27, Bruker사)과 'H-NMRCAMX-SOO, Bruker사, DMSO-dQ을 이용하여 분석하였다. HPMCP 및 반 응형 HPMCP의 임 계 미 셀 농도는 표면장력 계 (Surface Ten- siomat 21, Fisher Sci사)를 이용하여 상온에서 분석하였다. 분자 량의 경우 젤투과 크로마토그래피 (GPC, Waters Breeze System) 를 이용하였으며, 표준 시료로 단분산성의 폴리스티렌 시료(Shodex 사)를 이용하였다.
- HPMCP에 IPDI와 HEMA를 차례로 도입하여 비닐 그룹을 가진 반응형 HPMCP를 합성하였으며, 순수 HPMCP와 함께 스티렌 중합에 유화제로서 사용하였다 순수 HPMCP에 비해 반응형 HPMCP 는 분자 내에 도입된 비닐 그룹으로 인해 수상에서 형성된 HPMCP 의 미셀 또는 aggregate로 유입된 스티렌 올리고머 라디칼과 화학적 결합을 이루어 더 높은 최대 중합 속도(Rp.max)와 더 큰 입자당 평균 라디칼 개수 값 (#)을 갖게 된다. 또한 미셀의 활성화에 더 큰 기여를 하여 고분자 입자의 생성에 도움을 줌을 입자 크기 분포 결과로 알 수 있었다.
- Figure 2에 순수한 HPMCP 와 반응형 HPMCP를 이용한 스티렌 단량체의 유화 중합 속도를 나타내었다. HPMCP의 함량은 각각 순수한 HPMCP와 반응형 HPMCP의 분자량을 고려하여 물에 대한 몰 농도로 표시하였으며 , 중합 속도(Rmax) 는 중합 전화율 0.3 ~0.4 부 근의 최대 중합 속도를 기준으로 나타내었다. Figure 2에서 실선 및 점선으로 나타낸 두 화살표는 순수 HPMCP와 반응형 HPMCP의 CMC를 각각 나타내었다.
- 이러한 결과는 순수한 HPMCP의 농도가 증가함에 따라 비활성화된 HPMCP의 aggregate의 농도가 증가하여, 그 크기가 감소한 것으로 생각된다. 그 이유는 이온성의 고분자형 유화제의 경우 수상에서 고분자 전해질로서 작용하기 때문에, 수상에서의 농도가 증가함에 따라서 수상에 형성된 미셀 또는 aggregate의 전기적 반발력을 감소시켜 수력학적 반경 (hydrodynamic radius)을 감소시키기 때문이다이러한 22~20 nm 크기의 aggregate는 스티렌이 중합된 입자가 아님을 TEM 분석에서 확인하였다.
- 수소 탈착에 대해서는 일반적 현상으로 다수의 고분자형 유화제의 대표적인 화학적 결 합 메커니즘의 하나로 잘 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 생분 해성 셀룰로오스계 고분자의 하나인 hydroxypropyl methyl cellulose phthalate (HPMCP) 를 사용하여 스티렌의 유화 중합에 사용하였다. HPMCP는 많은 히드록시 (hydroxyl) 그룹을 갖고 있 어 다양한 화학적인 개질이 가능하며, 프탈릭산(phthalic acid) 그 룹을 갖고 있어 염기 분위기의 수상에서 녹아.
- 4 wt%의 phosphotungstic acid 수용액을 2~3방울 넣은 후, 이를 스프레이를 사용하여 200 mesh의 cupper grid 위에서 건조하였다. 또한 샘플 이미지의 contrast를 증가시키기 위해 후드 안에서 건조된 grid를 미리 제조된 0.1 wt% 의 RuO4 수용액 위에 올려놓고 증기 염색법을 통해 염색하였다.
- 중합 속도는 전화율 데이터로부터 직접 계산하였으며, 입자 내 평균 라디칼 개수의 분석은 다음의 식(1)과 식 ⑵를 사용하여 구하였다. 또한 입자 1개당 중 합속도에 대해서도 분석하였다 B
- 순수 HPMCP 및 반응형 HPMCP를 이용한 셀룰로오스 혼성 폴리스 티렌 나노입자의 합성 : 셀룰로오스 혼성 폴리스티렌 나노입자의 합 성 방법은 다음과 같다. 먼저 응축기, 교반기, 개시제 funnel 등이 달린 500 mL의 이중 자켓 반응기에 중화도 100%로 초순수에 완전히 녹인 HPMCP (또는 반응형 HPMCP) 수용액을 투입한다. 스티렌을 반응기에 넣고 30분간 질소 퍼지한 후, 반응 온도(50℃) 가 되면 미리 준비한 KPS 수용액(10 mL)을 개시제 funnel을 통 해 투입하여 반응을 진행한다.
- 반응형 HPMCP의 생성 여부를 확인하기 위해 1H-NMR 분석을 하였으며, 다음에 반응형 HPMCP에 대한 HEMA 및 IPDI 부분에 대한 1H-NMR 결과를 나타내었다.
- 반응형 HPMCP의 확인. 반응형 HPMCP의 합성시 반응 여부를 확인하기 위해 FTIR 분석을 실시하였다. FTIR 분석 결과, IPDI 투입 후 2274 cm-1의 NCO 피크의 크기가 점차 감소하여 5시간 이후부터는 변화가 관찰되지 않았다.
- 반응형 HPMCP의 확인 : HPMCP 및 반응형 HPMCP의 화학적구조는 FTIR(Tensor 27, Bruker사)과 'H-NMRCAMX-SOO, Bruker사, DMSO-dQ을 이용하여 분석하였다. HPMCP 및 반 응형 HPMCP의 임 계 미 셀 농도는 표면장력 계 (Surface Ten- siomat 21, Fisher Sci사)를 이용하여 상온에서 분석하였다.
- 셀룰로오스 흔성 폴리스티렌 나노입자의 구조 분석 : 셀룰로오스 혼성 폴리스티렌 나노입자의 모폴로지 분석을 위해 투과전자현미경(TEM, H-7600, Hitachi사)을 사용하였다 먼저 샘플을 무한 희석한 후 후드 안에서 0.4 wt%의 phosphotungstic acid 수용액을 2~3방울 넣은 후, 이를 스프레이를 사용하여 200 mesh의 cupper grid 위에서 건조하였다. 또한 샘플 이미지의 contrast를 증가시키기 위해 후드 안에서 건조된 grid를 미리 제조된 0.
- HPMCP 혼성 폴리스티렌의 열적 안정성 분석. 앞에서 제조된 HPMCP 혼성 폴리스티렌 라텍스를 60 ℃ 의 오븐에서 건조시킨 후, TGA를 이용하여 열적 안정성을 분석하였다. Figure 8에는 순수 HPMCP의 함량을 6, 12, 24 wt%로 사용하여 제조된 HPMCP 혼성 폴리스티렌의 열적 안정성 결과를 나타내었다.
- FTIR 분석 결과, IPDI 투입 후 2274 cm-1의 NCO 피크의 크기가 점차 감소하여 5시간 이후부터는 변화가 관찰되지 않았다. 이에 반응 시간을 5시간으로 결정하고 HEMA를 투입하였다. HEMA 투입 후 2274 cm-1의 NCO 피크의 크기가 점차 감소하여 24시간 이후부터는 변화가 관찰되지 않았다.
- 중합 속도 및 입자 내 평균 라디칼 개수 분석 : 순수 HPMCP 및 반응형 HPMCP를 이용하여 제조되는 셀룰로오스 혼성 폴리스티렌 나노입자의 중합 속도는 중량법 (gravimetric method) 을 이용하였 으며, 100 ppm의 히드로퀴논(hydroquinone) 메탄올 용액을 중합 금지제로 사용하여 반응을 정지시켰다. 중합 속도는 전화율 데이터로부터 직접 계산하였으며, 입자 내 평균 라디칼 개수의 분석은 다음의 식(1)과 식 ⑵를 사용하여 구하였다.
대상 데이터
- 반응형 HPMCP 의 제조를 위해 사용된 시약으로 isophorone diisocyanate (IPDI, Aldrich사) 와 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA, Junsei사) , dibutyltin dilaurate (DBTDL, Lancaster사) 를 사용하였으며, HPMCP를 용액 상태에서 반응하기 위해 Mmethyl-2- pyrrolidone (NMP, anhydrous, Aldrich사) 을 용매로 사용하였다. HPMCP를 수상에 녹이기 위해 중화제로 암모니아 수용액(NH^OH, 28% aqueous solution, 덕산)을 사용하였다. 유화 중합을 위해서 스티렌(Kanto사)을 사용하였으며, 반응 전 중합 금지제를 제거하기 위해 중합 금지제 제거 컬럼(Aldrich사)을 이용하여 정제하였다.
- 유화 중합을 위해서 스티렌(Kanto사)을 사용하였으며, 반응 전 중합 금지제를 제거하기 위해 중합 금지제 제거 컬럼(Aldrich사)을 이용하여 정제하였다. 개시제로는 potassium persulfate (KPS, 덕산)를 사용하였으며, 사용 전 초순수로 세척 후 메탄올로 침전시킨 다음, 진공 건조하여 사용하였다.
- HPMCP는 삼성정밀화학에서 기증 받았으며, 사용 전진 공 오븐에서 건조 후 데시케이터에서 보관하였다. 반응형 HPMCP 의 제조를 위해 사용된 시약으로 isophorone diisocyanate (IPDI, Aldrich사) 와 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA, Junsei사) , dibutyltin dilaurate (DBTDL, Lancaster사) 를 사용하였으며, HPMCP를 용액 상태에서 반응하기 위해 Mmethyl-2- pyrrolidone (NMP, anhydrous, Aldrich사) 을 용매로 사용하였다. HPMCP를 수상에 녹이기 위해 중화제로 암모니아 수용액(NH^OH, 28% aqueous solution, 덕산)을 사용하였다.
- HPMCP 및 반 응형 HPMCP의 임 계 미 셀 농도는 표면장력 계 (Surface Ten- siomat 21, Fisher Sci사)를 이용하여 상온에서 분석하였다. 분자 량의 경우 젤투과 크로마토그래피 (GPC, Waters Breeze System) 를 이용하였으며, 표준 시료로 단분산성의 폴리스티렌 시료(Shodex 사)를 이용하였다.
- HPMCP를 수상에 녹이기 위해 중화제로 암모니아 수용액(NH^OH, 28% aqueous solution, 덕산)을 사용하였다. 유화 중합을 위해서 스티렌(Kanto사)을 사용하였으며, 반응 전 중합 금지제를 제거하기 위해 중합 금지제 제거 컬럼(Aldrich사)을 이용하여 정제하였다. 개시제로는 potassium persulfate (KPS, 덕산)를 사용하였으며, 사용 전 초순수로 세척 후 메탄올로 침전시킨 다음, 진공 건조하여 사용하였다.
이론/모형
- 젤 함량의 측정 : HPMCP 또는 반응형 HPMCP의 경우 스티렌과 중합되면서, 가지형 또는 가교형 분자가 형성된다. 따라서 soxhlet extraction법을 통해 중합 중 생성되는 젤 함량을 중량법으로 측정 하였다.27
- 001 g의 DBDTL를 첨가하여 80 ℃에서 24시간 동안 반응시킨다. 반응 시간의 결정과 생성물의 확인은 FTIR 분석법을 이용하여, 2274 cnf4에서의 피크의 크기 변화를 2920 cm-1의 피크를 기준으로 정량적으로 측정하여 결정하였다. 반응 종결 후 생성물은 상온에서 초순수로 세척, 침전시켜서 잔류하는 NMP와 기타 불순물을 제거하였다.
- 셀룰로오스 혼성 폴리스티렌 필름의 열적 안정성 분석 : 제조된 셀룰로오스 혼성 폴리스티렌 필름의 열적 안정성 분석을 위해 열중량법 (thermo-gravimetric analysis, TGA Q50, TA사) 을 시행하 였다. 상온에서부터 600 ℃까지 분석하였으며, 역시 분당 30 mL 의 속도로 질소 퍼지하여 측정하였다.
- 또한 자유로운 단량체 라디칼의 탈착은 수상에서 새로운 올리고머를 형성하고 비활성화된 또 다른 미셀이나 aggregate로 유입되어 새로운 입자를 형성할 확률이 높다. 이를 확인하기 위해 HPMCP의 농도에 따른 입자의 크기 분포를 CHDF법을 이용하여 분석하였다.
- 입자 평균 크기 및 크기 분포 분석 : 셀룰로오스 혼성 폴리스티렌 나노입자의 평균 입자 및 입자 크기 분포는 capillary hydrody namic fractionation (CHDF, CHDF-2000, Matec사) 법을 이용하여 상온에서 분석하였다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.