초록 ▼

새로운 폴리에스테르계 섬유로 사용될 수 있는 poly(trimethyleneterephthalate) (PTMT)를 테레프탈산과 1,3-propanediol로부터 축중합시켜 얻은 뒤 이PTMT 고분자에 대해서 용융거동, 등온 결정화거동, 비등온 결정화거동, 등온 열분해거동,비등온 열분해거동 등을 조사하고 PTMT의 기타 기본적인 물리화학적 고유 특성값들을 구하였다. 또한 중합한 PTMT를 24 filament의 섬유로 방사한 뒤 여러가지 비율로 연신하고 여러 가지 조건에서 열처리한 후 이들 각 시료에 대해서 강신도

새로운 폴리에스테르계 섬유로 사용될 수 있는 poly(trimethyleneterephthalate) (PTMT)를 테레프탈산과 1,3-propanediol로부터 축중합시켜 얻은 뒤 이PTMT 고분자에 대해서 용융거동, 등온 결정화거동, 비등온 결정화거동, 등온 열분해거동,비등온 열분해거동 등을 조사하고 PTMT의 기타 기본적인 물리화학적 고유 특성값들을 구하였다. 또한 중합한 PTMT를 24 filament의 섬유로 방사한 뒤 여러가지 비율로 연신하고 여러 가지 조건에서 열처리한 후 이들 각 시료에 대해서 강신도, 결정화도, 동역학적 특성, 복굴절률, 결정 및 비결정 영역의 배향도, chain conformation 등의 변화를 조사하였다.PTMT는 결정화가 매우 빠르게 진행되었으며, 180~210℃ 범위에서 결정화 시키는 경우 결정 성장 메카니즘이 달라지는 regime transition은 일어나지 않았으며, LauritzenZ-test에 의한 결과 regime 거동은 regime(II) kinetics를 따랐다. PTMT의 결정화시 측면표면자유에너지(σ) 값은 10.37erg/㎠이었고, 말단 표면자유에너지(σe) 값은 101.14erg/㎠ 이었으며, 굽힘을 형성하는데 필요한 일인 q값은 33.01kJ/mol 이었다. PTMT의 등온열분해활성화에너지 값은 약 158 kJ/mol 이었고 비등온 열분해 활성화에너지 값은 약 163kJ/mol로 두 열분해 메카니즘이 비슷하였다. 미배향 PTMT사를 열처리하면 Tg는 열처리 온도에 따라 증가하다가 열처리 온도 100℃ 부근에서 최대값을 보이고, 그 이상의 온도에서 열처리하면 Tg가 감소하였다.여러 가지 연신비를 갖는 PTMT 섬유를 여러 가지 조건에서 열처리하여 결정화도와배향도 등이 다른 시료를 준비하고 이들 시료들에 대해서 편광현미경에 의해 복굴절률(Δn), X-ray 회절 분석에 의해 결정영역의 배향도(fc), sonic modulus의 측정에 의해 비결정영역의 배향도(fam), 밀도로부터 결정화도(β)를 측정하였다. 연신비가 증가하면 Tg는 증가하였고, 결정화도와 밀도, 복굴절률, sonic modulus도 모두 증가하였다. 또한 연신에 의해결정과 비결정영역의 배향 함수가 모두 증가하여 결정과 비결정이 연신에 의해 동시에 배향됨을 알 수 있었다. 이들 복굴절률, 결정영역의 배향도, 비결정영역의 배향도, 결정화도 값으로부터 PTMT 섬유의 고유 복굴절률값을 구하였는데, 완전 배향된 결정영역의 고유복굴절(Δco) 값은 0.236, 그리고 완전 배향된 비결정영역의 고유복굴절(Δamo)값은 0.273이었다.따라서 앞으로는 결정 배향함수, 밀도, 복굴절률값만 측정하면 위의 값을 이용하여 sonicmodulus의 측정없이 PTMT 섬유의 비결정 배향함수를 알아낼 수 있다.다양한 조건의 열처리를 하여 결정의 함량을 변화시킨 PTMT 필름의 IR 스펙트럼을얻어 열처리에 따른 결정 특성의 밴드와 비결정 특성의 밴드로 구별하였으며, 반복적인 하중을 가하면서 동시에 측정한 IR 스펙트럼들을 분석하여 PTMT는 PBT와는 달리 인장시의결정 전이현상은 없다는 것을 확인하였다.

Abstract ▼

Poly(trimethylene terephthalate) (PTMT), which is expected tobe used as a new polyester fiber, was polymerized from terephthalic acid and1,3-propanediol and its basic thermal properties such as glass transition, meltingbehavior, isothermal and non-isothermal crystallization and de

Poly(trimethylene terephthalate) (PTMT), which is expected tobe used as a new polyester fiber, was polymerized from terephthalic acid and1,3-propanediol and its basic thermal properties such as glass transition, meltingbehavior, isothermal and non-isothermal crystallization and degradation behaviors wereinvestigated using differential scanning calorimetry(DSC) and thermogravimetricanalysis(TGA). Polymerized PTMT was spun to fibers with 24 filaments which weresubsequently drawn with various draw ratios and heat-treated at various conditions.Some characteristic parameters and physical constants were determined using PTMTpolymer, film and fibers.PTMT crystallized very fast compared to PET. The Lauritzen Z-test showedthat the isothermal crystallization of PTMT in the temperature range of 180~200℃followed regime (II) kinetics and that no regime transition occurred. Surface freeenergy of side surface(σ) was determined to be 10.37erg/㎠, and that of end surface(σe) was 101.14 erg/㎠, while the work required to form a fold(q) was 33.01kJ/mol. Theactivation energy for the degradation obtained by TGA experiments was about 158 and163kJ/mol for the isothermal and non-isothermal degradation, respectively. Thesesimilar activation energy values indicated that the degradation mechanism may be thesame. Glass transition temperature of annealed PTMT fibers determined by DMAincreased with annealing temperature of up to 100℃ and then decreased with annealingtemperature.Changes in crystallinity(β), birefringence(Δn), degrees of crystalline orientation(fc),and degrees of amorphous orientation(fam) of PTMT fibers drawn and annealed atvarious conditions were determined by density measurement, polarized microscopy,X-ray diffraction, and sonic modulus measurements, respectively.Birefringence, and crystalline and amorphous orientation function of PTMT fiberincreased with increasing draw ratio. This substantiated that orientations in PTMTfiber occurred simultaneously in crystalline and amorphous regions by drawing.The intrinsic birefringence of perfectly oriented crystalline(Δco) and that ofamorphous region(Δamo) of PTMT fibers calculated from the values of birefringences,crystallinities, crystalline and amorphous orientation functions were found to be 0.236and 0.273, respectively.IR spectra of PTMT films annealed at various conditions were obtained and peakscorresponds to crystalline region and amorphous region were analyzed. From theanalysis of IR spectra under cyclic loading and unloading it is confirmed that nocrystal-crystal transition occurs during extension and relaxation.

목차 Contents

• 1. 서론...8
• 2. 실험...9
• 3. 실험결과 및 고찰...12
• 4. 결 론...33
• 5. 인용문헌...34
• 연구수행관련 논문발표목록서...47
• 자체평가서...48
• Proceding 발표실적 증빙서류...49