| 학회 | 한국고분자학회 |
| 학술대회 | 2005년 봄 (04/14 ~ 04/15, 전경련회관) |
| 권호 | 30권 1호, p.177 |
| 발표분야 | 고분자 구조 및 물성 |
| 제목 | In situ 중합을 통한 poly(trimethylene terephthalate)/polyhedral oligomeric silsesquioxane 나노복합체 합성 및 특성 |
| 초록 | Poly(trimethylene terephthalate)[이하 PTT로 약기] 나노복합체를 합성하기 위하여 크게 2가지 type의 유무기 나노보강제를 사용한다. 하나는 유기화제로 개질된 MMT(organo-MMT)이며1, 다른 하나는 최근 제 3세대 nano-particle로 각광을 받고 있는 유-무기혼성체로 이루어지고 반복단위의 분자식을 RSiO1.5로 표시될 수 있는 polyhedral oligomeric silsesquioxane (이하 POSS로 약기) 유도체이다2. 그러나, PTT/MMT 나노복합체인 경우는 MMT가 응집되는 경우가 많이 발생하고 비록 응집을 최소화시켜 MMT를 나노크기로 균일 분산시킨다 하더라도 MMT는 aspect ratio가 크기 때문에 용융방사를 통하여 PTT/MMT 나노복합체 섬유를 제조하는 데는 많은 어려움이 예상된다. 따라서 나노복합체 보강제로 aspect ratio가 큰 판상의 MMT대신에 직경이 10nm이하인 구상의 POSS를 사용하여 PTT와 in situ 중합을 통한 PTT/POSS의 나노복합체를 만들거나 diol기를 갖는 POSS를 사용하여 PTT와 POSS를 공중합시켜 PTT/POSS 나노복합체를 제조하면 POSS의 우수한 분자구속력에 기인하여 PTT의 유리전이온도를 상당히 상승시켜 PTT의 경시변화 문제 해결 및 PTT 나노복합체 섬유의 제조가 가능할 것으로 기대하였다. 따라서, 본 연구에서는 PTT/POSS의 나노복합체 섬유를 제조하기 이전에 먼저 in situ 중합으로 제조된 PTT/POSS 나노복합체의 특성을 조사하였다. 본 연구에서 사용된 POSS는 중합시 DMT와 반응성이 있으면서 DMT와 PDO와도 상용성이 있을 것으로 예측되는 1,2-propanediolisobutyl-POSS(이하 PDIB-POSS로 약기)을 사용하였으며, POSS를 DMT/PDO 혼합액에 잘 분산시키기 위하여 약 3시간동안 PDO/POSS 용액을 ball milling한 후에 DMT/PDO/POSS를 혼합하였다. DMT/PDO/POSS 혼합 몰 비율은 1:0.995:0.005, 1:0.99:0.01, 1:0.985:0.015, 1:0.98:0.02, excess로 PDO를 1.2 mole을 더 추가하여 혼합하였으며, TiPT촉매 75ppm하에서 PTT/POSS nanocomposite를 in situ 중합으로 제조하였다. 이렇게 얻어진 중합물의 구조는 FT-NMR과 원소분석을 사용하여 확인하였다. 그림 1은 Si 원소분석 측정을 통한 무기입자인 Si 공급비에 따른 시료내의 Si 함량을 나타낸 것이다. Si 공급비가 증가할수록 시료내의 Si 함량은 증가하였으나, Si 공급 함량에 비해 시료 내에 존재하는 Si 함량은 1/2이상 적게 나타났다. 또한, PTT/PDIB-POSS 나노복합체는 PDIB-POSS함량에 따라 용융결정화거동과 용융거동의 변화를 보기 위하여 중합물을 상온에서 300oC까지 분당 10oC로 승온하면서 용융곡선을 얻었으며, 300oC에서 10분간 용융 후 분당 10oC로 30oC까지 냉각하면서 비등온 용융결정화 발열곡선을 얻었고, 다시 30oC에서 10분 유지한 후 분당 10oC로 재승온하면서 용융곡선을 얻었다. 용융결정화 온도는 PDIB-POSS의 함량이 증가할수록 감소하는 것으로 나타났다. 그림 2는 PDIB-POSS 함량에 따라 재승온하면서 얻은 용융곡선을 나타낸 것이다. PDIB-POSS의 함량이 증가할수록 용융결정화온도와 같이 용융피크온도도 감소하였다. 이는 PDIB-POSS가 증가함에 따라 결정화 후에 생성된 결정의 크기가 작거나 결정내에 결함을 많이 함유하고 있음을 의미한다. 그리고, SEM을 통하여 중합물의 파단면에서의 PDIB-POSS의 분산상태를 조사하였고, TGA를 이용하여 시료의 열분해온도를 평가하였으며, UTM을 이용하여 나노복합체의 역학적 성질도 측정하였다. 참고문헌 1) H. W. Cho and K. J. Kim, “Thermal and Mechanical Properties of Poly(trimethylene terephthalate)/Clay Nanocomposites via in situ Polymerization", 2002년도 한국섬유공학회-한국의류학회-한국염색가공학회 공동학술대회 논문집, 629 (2002). 2) G. Li, L. Wang, H. Ni, and C.U. Pittman. Jr., Journal of Inorganic and Organometallic Polymers, 11, 123 (2002). 본 연구는 2004년 경희대학교 교비 연구비지원으로 수행되었음. |
| 저자 | 이종순, 김갑진 |
| 소속 | 경희대 |
| 키워드 | PTT; polyhedral oligomeric silsesquioxane; POSS; 나노복합체; 합성; DMT process |
