초록 ▼

가교결합구조를 갖는 고분자는 용매에 함침되어 적당량의 용매를흡수하여 용이하게 용매를 탈착시키지 않고 대기 중에서 서서히 용매를 방출시켜 처음 상태로 되돌아가는 특성이 있다. 이를 팽윤평형이라 하며, 이러한 기술은 사무기기의 전송롤러나 고열발생부분의 절연튜브 등의 산업분야에 직접 응용될 수 있으므로 산업계에서 비상한관심을 모으고 있다.본 연구에서는 가교결합구조를 갖는 고분자를 팽윤시키는 팽윤평형기술을 이용하여 공기수축 튜브를 개발하기 위한 최적조건을 제시하고자 한다. 이를 위하여 실리콘고무(poly-(dimethyl

가교결합구조를 갖는 고분자는 용매에 함침되어 적당량의 용매를흡수하여 용이하게 용매를 탈착시키지 않고 대기 중에서 서서히 용매를 방출시켜 처음 상태로 되돌아가는 특성이 있다. 이를 팽윤평형이라 하며, 이러한 기술은 사무기기의 전송롤러나 고열발생부분의 절연튜브 등의 산업분야에 직접 응용될 수 있으므로 산업계에서 비상한관심을 모으고 있다.본 연구에서는 가교결합구조를 갖는 고분자를 팽윤시키는 팽윤평형기술을 이용하여 공기수축 튜브를 개발하기 위한 최적조건을 제시하고자 한다. 이를 위하여 실리콘고무(poly-(dimethylsiloxane), PDMS)는 가교결합된 상태의 콤파운드를 경도별로 PDMS-35,PDMS-40, PDMS-45, PDMS-50 형태로 주문하여 경화시켜 사용하였다. 또한 실리콘고무를 팽윤시키는 유기용매는 탄화수소치환체(chloroform, trichloroethylene, cyclohexane), 에테르(diisopropylether), 포화탄화수소(n-hexane, n-heptane), 방향족(toluene, chlorobenzene,benzene), 케톤(methylisobutylketone, methylethylketone) 등의 11종류를 선택하였다. 이들실리콘고무와 유기용매로 이루어진 solvent(1)/PDMS(2)계에 대하여 팽윤평형실험을 행하였다. 사용된 유기용매 중 탄화수소치환체와 포화탄화수소들이 실리콘고무에 대하여 훌륭한팽윤현상을 보였고, 상업적인 응용을 위하여 증기발생에 대한 인체의 작업안전성, 환경안정성, 경제성을 고려하여 최적용매로서 n-hexane을 선택하였다. 따라서 이를 실리콘고무를팽윤시키는 정용매(good solvent)로 사용하고, 팽윤을 억제시키는 부용매(poor solvent)로서acetone, ethanol을 선택하여 n-hexane(1)/acetone(2)/PDMS(3),n-hexane(1)/ethanol(2)/PDMS(3) 계에 대하여 각각의 부용매의 농도를 변화시켜가며 다시팽윤평형실험을 행하였다. 실험결과는 solvent(1)/PDMS(2)계에 대하여 온도영역 298.15K∼318.15K 범위, 실리콘고무의 경도 35∼50 범위내에서 정용매 n-hexane에 대한 패윤평형비는 실리콘고무의 경도 범위에 따라 303.15K에서 3.2∼3.8범위였으며, 308.15K에서 2.9∼3.6이었고, 313.15K에서 3.0∼3.7이었다. 팽윤평형비는 3.0∼4.0범위를 나타내는 값이 권장할만한수치이다. 정용매와 부용매로 구성된 혼합용매계에 대한 팽윤평형 실험결과는 acetone이ethanol보다 안정된 팽윤평형비를 제공하고 있는 것으로 나타났으며, 권장농도범위는n-hexane 70wt.%∼60wt.%, acetone 30wt.%∼40wt.%이다. 한편 팽윤평형을 해석하기 위하여 solvent(1)/PDMS(2)계에 대한 혼합자유에너지(ΔGmix)항은 Flory-Huggins 모델을 사용하였고, 탄성변형자유에너지(ΔGel)항은 Flory, James and Guth, Wall and White 등의 모델을 사용하였다. 측정된 solvent(1)/PDMS(2)계에 대한 팽윤평형데이타는 팽윤평형모델에상호연관시켜 파라미터를 구하여 제공하고, 실험치에 대한 계산치를 비교한 결과는 양호한일치를 보였다.이와 같이 본 연구결과는 가교결합고분자 구조를 가지는 고분자에 대한 팽윤평형기술을제공하는 기초적, 현장응용성이 강한 기능을 가지고 있을 뿐만 아니라 가교결합된 제반 고분자에 대한 팽윤평형기술의 지표가 될 것으로 기대된다.

Abstract ▼

Cross-linked polymers absorb solvents in the solvent/polymersystems and have a property to shrink slowly into an original form in the atmosphere.This phenomena is called as the swelling equilibria and such techniques can be appliedto the transmission rollers of the office machineries or the in

Cross-linked polymers absorb solvents in the solvent/polymersystems and have a property to shrink slowly into an original form in the atmosphere.This phenomena is called as the swelling equilibria and such techniques can be appliedto the transmission rollers of the office machineries or the insulating tubes of the partsemitting the superheat. Therefore the phenomena of te swelling equilibria have beeninterested in the industrial fields.In this work, we will recommand the optimum conditions that develope theair-shrinking tubes by using the technique of swelling equilibria to swell te cross-linkedpolymers. We ordered the cross-linked compound of silicone rubbers(poly(dimethylsilioxane), PDMS) to represent the hardness of PDMS-35, PDMS-40,PDMS-45 and PDMS-50 and used them after vulcanizing. And we selected the organicreagents of 11 species to swell the silicone rubbers. They were the substitutions(chloroform, trichloroethylene, cyclohexane) of hydrocarbons, ether(diisopropylether),saturated hydrocabons(n-hexane, n-heptane), aromatics(toluene, chlorobenzene, benzene),and ketones(methylethylketone, methylisobutylketone). The experiments of the swellingequilibria was carried out for solvent(1)/PDMS(2) systems consisting of various solventsand silicone rubbers. The substitutions of hydrocarbons and the saturated hydrocarbonswere excellent solvents for swelling of hydrocarbons and the saturated hydrocarbonswere excellent solvents for swelling of silicone rubbers among the used reagents.Therefore the n-hexane was selected as the optimum solvent in consideration of thesafety of work, the safety of environment, and the economical efficiencies. Again wecarried out the experiment of swelling equilibria for the n-hexane(1)/acetone(2)/PDMS(3)and n-hexane(1)/ethanol(2)/PDMS(3) systems after selecting the n-hexane as the goodsolvent and the acetone and the ethanol as poor solvent for the silicone rubbers. Theirresults were that the swelling ratios were 3.2∼3.8 at 303.15K, 2.9∼3.6 at 308.15K and3.0∼3.7 at 313.15K for the solvent(1)/PDMS(2) systems. The experimental conditionswere 298.15K∼318.15K for the temperature and the hardnesses of 35∼50 for the siliconerubbers. The 3.0∼4.0 values for the swelling ratios are recommendable things forswelling of cross-linked polymers. The experimental results were things which theswelling ratios of acetone were more excellent than those of ethanol against the mixedsolvent for swelling the silicone rubbers systems consisting of the good solvent and thepoor solvent. The recommendable composition ranges were 70wt.%∼60wt.% for then-hexane and 30wt.%∼40wt.% for the acetone. On the other hand, we used theFlory-Huggins model for the mixing free energy(ΔGmix) and the models of Flory,James and Guth, Wall and White for the elastic deformation free energy(ΔGel) torepresent the swelling equilibria of solvent(1)/PDMS(2) systems. The data of swellingequilibria were supplied to calculate the parameters and the compositions of equilibria.And te calculated values were agreed with the experimental data.The results of this work will be anticipated as a guide post of swelling equilibriafor all of cross-linked polymers as well as the basic functions and the applications ofindustrial fields.

목차 Contents

• 1. 서 론...7
• 2. 연구 방법 및 실험 결과 해석...9
• 2.1 실 험...9
• 2.2 실험 데이타...10
• 2.3 팽윤평형에 대한 영향인자...17
• 2.4 팽윤평형 기술을 이용한 상업적 응용...20
• 3. 결과 및 고찰...25
• 3.1 팽윤평형 이론...25
• 3.2 팽윤평형 계산...27
• 4. 결 론...33
• 5. 사용 기호...34
• 6. 인용 문헌...35
• 자체 평가서...38