[논문]직접중축합법에 의한 하이퍼브랜치 액정 폴리에스터의 합성 및 성질

박종률; 김혜미; 윤두수; 손정선; 방문수

doi:10.14478/ace.2017.1006

직접중축합법에 의한 하이퍼브랜치 액정 폴리에스터의 합성 및 성질
Synthesis and Properties of Hyperbranched Liquid Crystalline Polyesters by Direct Polycondensation 원문보기

공업화학 = Applied chemistry for engineering, v.28 no.2, 2017년, pp.237 - 244

박종률 (공주대학교 신소재공학부) , 김혜미 (공주대학교 신소재공학부) , 윤두수 (조선이공대학교 생명환경화공과) , 손정선 (조선대학교 기초교육대학 자유전공학부) , 방문수 (공주대학교 신소재공학부)

초록
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분자의 말단에 아조메소젠기와 콜레스테릴기를 갖는 하이퍼브랜치 액정 고분자가 설계되어 직접중축합 반응에 의해 합성되었다. 합성된 고분자들의 화학구조와 열적 성질 및 액정성은 FT-IR, $^1H-NMR$, 시차주사열량분석(DSC), 열중량 분석(TGA), 편광현미경(POM)에 의하여 조사되었다. 합성된 고분자들의 고유점성도(${\eta}_{inh}$)는 페놀/p-클로로페놀/1,1,2,2-테트라클로로에테인(25/40/35 = w/w/w) 내에서 0.30~0.50 dL/g으로 측정되었고, 가지화도(DB)는 0.37~0.75의 범위를 나타내었다. 고분자들은 모두 비결정성으로써 $80{\sim}120^{\circ}C$의 유리전이온도($T_g$)를 보여주었으며, 실험에 사용된 대부분의 유기용매에 잘 용해되었다. 메소젠기로써 콜레스테릴기를 갖는 하이퍼브랜치 고분자들만이 액정상을 나타내었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Hyperbranched liquid crystalline polymers with azomesogenic and cholesteryl groups in their terminal positions were designed and synthesized by direct polycondensation reaction. The chemical structures and thermal and mesomorphic properties of the synthesized polymers were investigated by FT-IR, $^1H-NMR$, differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetry analysis (TGA), and polarizing optical microscopy (POM). The inherent viscosities (${\eta}_{inh}$) of the polymers were measured to be between 0.30 and 0.50 dL/g in phenol/p-chlorophenol/1,1,2,2-tetrachloroethane (25/40/35 = w/w/w). The degree of branching (DB) in these polymers ranged from 0.37 to 0.75; they, as amorphous polymer, showed glass transition temperatures ranging from 80 to $120^{\circ}C$; the polymers readily dissolved in most of the organic solvents used in the experiments. Only hyperbranched polymers with a cholesteryl group as their mesogenic group showed liquid crystalline phases.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 메소젠기로써 아조벤젠기 및 콜레스테릴기를 말단에 갖는 하이퍼브랜치 액정폴리에스터를 직접중축합방법으로 합성하였다. 분자의 가지부분은 하나의 하이드록시기와 두 개의 카르복시기를 갖는 AB₂형태의 화합물을 사용하였고, 중심 부분에 네 개의 카르복시기를 갖는 화합물을 사용하여 덴드리머의 구조를 갖는 하이퍼브랜치 고분자가 되도록 설계하고 합성하여 특성을 조사하였다.

제안 방법

본 연구에서는 메소젠기로써 아조벤젠기 및 콜레스테릴기를 말단에 갖는 하이퍼브랜치 액정폴리에스터를 직접중축합방법으로 합성하였다. 분자의 가지부분은 하나의 하이드록시기와 두 개의 카르복시기를 갖는 AB₂형태의 화합물을 사용하였고, 중심 부분에 네 개의 카르복시기를 갖는 화합물을 사용하여 덴드리머의 구조를 갖는 하이퍼브랜치 고분자가 되도록 설계하고 합성하여 특성을 조사하였다.

대상 데이터

본 연구에서 사용된 시약인 다이메틸-5-하이드록시아이소프탈레이트, 1-브로모헥세인, 4-메톡시아닐린, 4-아미노벤조니트릴, 4-아세트아미도페놀, 페놀, 콜레스테롤, 테트라뷰틸암모늄브로마이드(TBAB)는 TCI사 제품을, 1,4-다이브로모뷰테인, 하이드로퀴논, 1,1,2,2-테트라클로로에테인(TCE), 피리딘은 Aldrich사의 제품을 추가 정제 없이 그대로 사용하였다. TCI사 제품의 티오닐 클로라이드(SOCl₂)는 트리페닐포스파이트(triphenylphosphite)와 2 h 동안 환류시킨 후 증류하여 사용하였다.

성능/효과

75의 값을 나타내었다. 고분자들의 용해성은 고분자의 고차가지구조에 의한 용매의 침투 용이성과 극성의 에스터기로 연결되어 있는 고분자의 내부사슬로 인하여 조사에 사용된 대부분의 용매에 좋은 용해성을 나타내었으며, 특히, 극성용매에 서의 용해성이 더 큰 것으로 조사되었다. 고분자의 열분석 결과, 유리전이온도(Tg)는 관찰되었으나 용융전이온도(Tm)가 나타나지 않음으로써 비결정성 고분자임을 확인하였으며, 열안정성은 P-Ch < P-Ch-X < P-X의 순서로써 콜레스테릴기를 갖는 고분자들이 낮게 나타났다.
고분자들의 용해성은 고분자의 고차가지구조에 의한 용매의 침투 용이성과 극성의 에스터기로 연결되어 있는 고분자의 내부사슬로 인하여 조사에 사용된 대부분의 용매에 좋은 용해성을 나타내었으며, 특히, 극성용매에 서의 용해성이 더 큰 것으로 조사되었다. 고분자의 열분석 결과, 유리전이온도(Tg)는 관찰되었으나 용융전이온도(Tm)가 나타나지 않음으로써 비결정성 고분자임을 확인하였으며, 열안정성은 P-Ch < P-Ch-X < P-X의 순서로써 콜레스테릴기를 갖는 고분자들이 낮게 나타났다. 그리고, 합성된 고분자들 중, 메소젠기로써 콜레스테릴기를 갖는 고분자P-Ch와 P-Ch-X는 액정성을 나타내었으나, P-X는 액정성을 나타내지 않았다.
고분자의 열분석 결과, 유리전이온도(Tg)는 관찰되었으나 용융전이온도(Tm)가 나타나지 않음으로써 비결정성 고분자임을 확인하였으며, 열안정성은 P-Ch < P-Ch-X < P-X의 순서로써 콜레스테릴기를 갖는 고분자들이 낮게 나타났다. 그리고, 합성된 고분자들 중, 메소젠기로써 콜레스테릴기를 갖는 고분자P-Ch와 P-Ch-X는 액정성을 나타내었으나, P-X는 액정성을 나타내지 않았다. 액정성을 갖는 고분자들은 모두 양방성이었으며, 액정을 형성하는 온도구간에서 분명한 복굴절 현상을 관찰할 수는 있었으나 액정상의 종류를 확인할 수 있는 특징적인 texture의 관찰은 어려웠다.
그리고, 합성된 고분자들 중, 메소젠기로써 콜레스테릴기를 갖는 고분자P-Ch와 P-Ch-X는 액정성을 나타내었으나, P-X는 액정성을 나타내지 않았다. 액정성을 갖는 고분자들은 모두 양방성이었으며, 액정을 형성하는 온도구간에서 분명한 복굴절 현상을 관찰할 수는 있었으나 액정상의 종류를 확인할 수 있는 특징적인 texture의 관찰은 어려웠다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	덴드리틱 고분자란?	덴드리틱 고분자는 고차가지구조를 갖는 3차원 구형의 기하학적인 형태로 인하여 동일한 분자량의 선형 고분자에 비하여 낮은 점도와 높은 용해도 등의 독특한 특성을 나타내며 분자내부의 사슬의 밀도가 낮고 표면의 말단기의 농도가 큰 구조적 특징을 이용하여 다양한 분야에서의 응용이 기대되는 재료이다[1-3]. 이러한 덴드리틱 고분자는 덴드리머와 하이퍼브랜치 고분자로 분류되며, 덴드리머의 경우, 잘 조절된 크기와 모양을 가지고 있으나 합성에 여러 단계의 반응이 필요 하고, 각 단계마다 분리와 정제과정 등의 많은 노력을 필요로 한다.
	치환기의 종류에 따른, P-X 고분자들의 Tg를 비교하면 OC6H13 < OCH3 < CN의 순으로 높아지는데 이유는?	따라서, 치환기의 종류에 따른, P-X 고분자들의 Tg를 비교해 보면 OC6H13 < OCH3 < CN의 순으로 높아지는 결과를 보여주었다. 이는 치환기인 CN은 강한 극성과 강직한 구조로 갖으며, OC6H13는 사슬이 유연하여 운동이 자유롭기 때문인 것으로 볼 수 있다[22].Shibaev 등[23]은 분자 말단에 다양한 메소젠기를 갖는 덴드리머를 합성한 결과, 메소젠의 구조 및 치환기의 종류가 고분자의 Tg를 결정짓는 중요한 요소임을 보고하였다.
	덴드리머의 특징은?	덴드리틱 고분자는 고차가지구조를 갖는 3차원 구형의 기하학적인 형태로 인하여 동일한 분자량의 선형 고분자에 비하여 낮은 점도와 높은 용해도 등의 독특한 특성을 나타내며 분자내부의 사슬의 밀도가 낮고 표면의 말단기의 농도가 큰 구조적 특징을 이용하여 다양한 분야에서의 응용이 기대되는 재료이다[1-3]. 이러한 덴드리틱 고분자는 덴드리머와 하이퍼브랜치 고분자로 분류되며, 덴드리머의 경우, 잘 조절된 크기와 모양을 가지고 있으나 합성에 여러 단계의 반응이 필요 하고, 각 단계마다 분리와 정제과정 등의 많은 노력을 필요로 한다. 반면에 하이퍼브랜치 고분자는 ABx (x ≥ 2) 형태의 단량체를 사용하여 쉽게 중합할 수 있기 때문에 상업적인 측면에서 대량생산의 잠재력과 가격경쟁력을 지닌 고부가가치의 기능성 재료가 될 수 있다[4].

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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