보고서 정보
주관연구기관 |
고려대학교 Korea University |
연구책임자 |
김우년
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발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 1998-04 |
주관부처 |
과학기술부 |
사업 관리 기관 |
고려대학교 Korea University |
등록번호 |
TRKO200200019220 |
DB 구축일자 |
2013-04-18
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키워드 |
특수 엔지니어링 고분자.블렌드.유리전이온도.상용성.물성.specialty engineering polymer.blend.glass transition temperature.miscibility.
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초록
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특수 엔지니어링 고분자는 유리전이온도및 용융온도가 매우 높고화학적 안정성이 뛰어나며 우수한 기계적 강도를 가지고 있기 때문에 내열성, 기계적 강도및 내구성이 요구되는 구조물 등에 금속, 나무, 석재 등 기존의 재료를 대치할 수 있는 신소재로서 현재 세계적으로 널리 연구되고 있다. 특수 엔지니어링 고분자는 기존의 재료에비해 가볍고, 경제적이며 가공성이 우수하기 때문에 이에 대한 수요는 확대되고 있는 추세이다. 특수 엔지니어링 고분자를 이용하여 원하는 물성을 가지는 새로운 물질을 개발하기위한 방법으로 새로운 고분자의 합성
특수 엔지니어링 고분자는 유리전이온도및 용융온도가 매우 높고화학적 안정성이 뛰어나며 우수한 기계적 강도를 가지고 있기 때문에 내열성, 기계적 강도및 내구성이 요구되는 구조물 등에 금속, 나무, 석재 등 기존의 재료를 대치할 수 있는 신소재로서 현재 세계적으로 널리 연구되고 있다. 특수 엔지니어링 고분자는 기존의 재료에비해 가볍고, 경제적이며 가공성이 우수하기 때문에 이에 대한 수요는 확대되고 있는 추세이다. 특수 엔지니어링 고분자를 이용하여 원하는 물성을 가지는 새로운 물질을 개발하기위한 방법으로 새로운 고분자의 합성, 고분자 복합소재의 개발, 고분자 블렌드의 개발 등이있으며, 이중 고분자 블렌드의 개발은 원하는 물성을 가지는 물질을 얻기 쉽고 경제성이 있으며 공해물질을 유발하지 않는 장점을 가지고 있기 때문에 현재 우리 나라에서 이에 대한연구는 매우 중요하다. 최근에는 고분자 블렌드에서 두 고분자간의 상용성을 높이는 연구들이 진행되고 있는데, 상용화제의 첨가, 화학구조의 변경, 조업방법 또는 조업조건의 변경등의 방법이 가장 많이 시도되고 있다. 또한 교환반응도 비상용성 고분자 블렌드에서 상용성을 증가시키는 방법의 일종으로 사용될 수 있기 때문에 여러 방법으로 연구가 진행되고있다. 본 연구에서는 polyarylate와 copolyester사이의 에스터 교환반응이 DSC, protonNMR, FTIR에 의해 연구되었다. PAr/PETG 블렌드 중 PAr의 무게분율을 0.9에서 0.1까지 변화시키면서 melt mixing과 solution-casting을 하였다. PAr/PETG melt 블렌드의 열분석에서 하나의 유리전이온도가 관찰되는 것으로 보아 PAr과 PETG는 상용성이 있음을알 수 있었다. PAr/PETG(50/50) melt 블렌드와 solution-cast 블렌드 중 벤젠에 용해되지않는 부분의 FTIR과 NMR spectra로 부터 PAr과 PETG는 melt blending되는 중에 에스터교환반응이 발생함을 알 수 있다. 또한, Poly(ether ether ketone)을 95% 진한 황산으로술폰화하여 sulphonated poly(ether ether ketone)을 제조하였으며, 이를 이용하여 poly(etherimide)와 polycarbonte와의 블렌드를 solution casting 방법으로 제조하였다. 이성분계 블렌드의 열적 성질을 DSC를 이용하여 측정한 결과 SPEEK-PEI 블렌드는 하나의 유리전이온도가 관찰되어 상용성이 있는 것으로 나타났고 SPEEK-PC 블렌드는 두개의 유리전이온도가 관찰되었다. 열분석 결과를 이용하여 SPEEK-PEI 블렌드와 SPEEK-PC 블렌드 각각의 고분자-고분자 상호작용계수 (χ12)를 계산하였고, 이를 이용하여 삼성분계 블렌드의상거동을 모사 하였다. 이성분계 블렌드로부터 구한 χ12값을 이용하여 삼성분계 블렌드의 상거동을 모사한 결과 SPEEK-PEI 블렌드 쪽으로 단일상이 나타나는 것으로 계산되었고, 나머지 대부분의 조성에서는 상분리가 일어나는 것으로 계산되었다. DSC를 이용하여관찰된 SPEEK-PEI-PC 삼성분계 블렌드의 Tg 결과와 χ12값을 이용하여 모사한 삼성분계블렌드와 비교한 결과가 일치함을 보였다. 고분자 블렌드의 물성에 관한 연구는 단기간에새로운 물질을 개발할 수 있는 기술발전에 기여할 것으로 보인다. 장기적으로는 특수 엔지니어링 고분자의 열역학 및 물리적인 물성치들을 확보함으로서 학문의 발전에 기여할 수있다.
Abstract
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Specialty engineering polymers are used extensively due to thefact that they display excellent mechanical properties, good thermal stability, andchemical resistance. In recent year, a lot of classical materials such as metals, lumber,and stone are replaced by specialty engineering polym
Specialty engineering polymers are used extensively due to thefact that they display excellent mechanical properties, good thermal stability, andchemical resistance. In recent year, a lot of classical materials such as metals, lumber,and stone are replaced by specialty engineering polymers. The usage of specialtyengineering polymer is inclined to increasing today because they are light, economical,and have good processability. There are some methods of developing new materialwhich exhibit desirable properties. Polymer blending, polymer compounding, andpolymerization technology are good examples for this category. Especially, polymerblending has provided economically viable and versatile way to produce new materialswith a wide range of properties. In order to increase the compatibility of polymerblends, it is usually attempted to add compatibilizing agent, to change chemical structureor processing conditions. Interchange reaction is additional method to increase thecompatibility of polymer blends. In this study, transesterification reaction betweenpolyarylate(PAr) and a copolyester(PETG) have been investigated by proton NMR,FTIR, DSC. Blends of PAr and PETG were prepared by melt mixing andsolution-casting with weight fractions of PAr in the blends varying from 0.9 to 0.1.From the thermal analysis of the PAr/PETG (50/50) melt blend, a single glass transitiontemperature is observed, which indicates a miscibility between PAr and PETG. Thebenzene insoluble fraction of the PAr/PETG (50/50) melt blends and solution-castingblends were characterized using NMR and FTIR. The results of NMR and FTIRsupport the conclusion that transesterification reactions between the PAr and PETGoccurred under the melt blending conditions applied. Besides, sulphonated poly(etherether ketone) was obtained by sulphonation of PEEK using 95% sulfuric acid. Theblends of SPEEK with poly(ether imide) and polycarbonate were prepared by solutioncasting. Glass transition temperatures were measured by differential scanningcalorimeter for the binary blends. Single Tg was observed in SPEEK-PEI blendswhich indicate the miscibility. Double Tgs were observed in the blends of SPEEK-PCwhich indicates phase separation. Polymer-polymer interaction parameters (χ12) forthe SPEEK-PEI blends and SPEEK-PC blends were calculated from the thermalanalysis. Phase behavior of the SPEEK-PEI-PC ternary blends was studied using theχ12 values which were obtained from the binary blends. From this result, singlephase was calculated in the region of SPEEK-PEI blends and phase separation wascalculated in the most of the other region. Tg results obtained from the DSCmeasurements of SPEEK-PEI-PC ternary blends were found to be consistent with thephase behavior of the SPEEK-PEI-PC ternary blends. Study on the properties ofpolymer blends seems to contribute to develop new materials in short time.
목차 Contents
- 1. 서론...8
- 1) 연구배경...8
- 2) 연구목적 및 범위...11
- 2. 연구방법 및 이론...12
- 1) 특수 엔지니어링 고분자 블렌드의 제조...12
- 2) 시차 주사 열분석기...13
- 3) 핵자기 공명 분광법...13
- 4) 적외선 분광법...13
- 5) Torque 측정...13
- 6) 고분자-고분자 상호작용계수 결정...14
- 7) 삼성분계 블렌드의 상거동...15
- 3. 결과...16
- 1) polyaryalate와 copolyester(PETG) 블렌드...16
- 2) SPEEK/PEI/PC 삼성분계 고분자 블렌드...18
- 4. 고찰...20
- 1) polyarylate와 copolyester(PETG) 블렌드...20
- 2) SPEEK/PEI/PC 삼성분계 고분자 블렌드...22
- 5. 결론...25
- 6. 인용문헌...26
- 7. 연구수행관련 논문발표 목록서...38
- 8. 자체평가서...40
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