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학위논문 상세정보

저온정착성 고분자 복합체 입자 및 단분산성 폴리메틸메타크릴레이트 입자의 합성에 관한 연구 원문보기
Studies on the Synthesis of Polymeric Composite Particles with Low Fusion Properties and PMMA Particles with Narrow Size Distribution

  • 저자

    고태성

  • 학위수여기관

    水原大學校 大學院

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    高分子工學科

  • 지도교수

  • 발행년도

    2002

  • 총페이지

    xiii, 86 p.

  • 키워드

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T8955078&outLink=K  

  • 초록

    소수성 실리카를 안정제로 사용하여 현탁중합법으로 core-shell형 구조를 갖는 고분자 수지 입자와 고분자 복합체 입자를 합성하였다. 단량체로는 styrene과 butyl methacrylate를 단독 또는 혼합하여 사용하였다. 중합온도는 고분자 수지의 경우 75℃에서, 고분자 복합체의 경우 80℃에서 진행하였으며, 교반속도는 250 rpm을 유지하며 12시간 동안 반응을 진행하였다. 단량체 또는 혼합 단량체의 농도와 안정제의 농도를 변화시켜 입경과 입경분포도 그리고 분자량 및 유리전이온도를 측정하였다. 광학현미경을 이용하여 입자의 형태를 관찰한 결과 안정제의 농도가 증가할수록 입자형태의 안정성이 증가하는 것을 관찰할 수 있었다. 입경 및 분포도를 측정하기 위해 laser particle size analyzer를 이용하였다. 입경은 단량체 및 혼합 단량체의 농도가 증가하면 증가하고, 안정제의 농도가 증가하면 안정성의 증가와 함께 입경은 감소하는 경향을 보였다. 입경분포도는 혼합 단량체를 사용한 경우에만 1 ㎛ 범위에서 미세입자가 관찰되어졌다. GPC에 의하여 분자량을 측정한 결과 중량평균 분자량은 59,000 g/mol에서 174,000 g/mol까지 나타났으며, PDI 값은 2.77에서 5.16까지 변화하는 것으로 조사되었다. DSC에 의한 유리전이온도는 단량체 및 혼합 단량체의 종류에 따라 62℃에서 106℃까지 관찰되었다. 안정제인 PVP를 이용하여 분산중합법으로 비교적 입경분포도가 좁은 단분산성 마이크론 크기의 PMMA 입자를 합성하였다. 단량체로는 MMA를, 개시제로는 BPO를 분산매로는 메탄올, 그리고 안정제로는 분자량 40,000 g/mol의 poly(N-divinylpyrrolidone) (PVP)를 사용하였다. 중합온도는 60℃를, 교반속도는 30 rpm에서 60 rpm까지 변화하였고, 24시간 동안 반응을 진행하였다. 단량체와 개시제 및 안정제의 농도가 반응전환율과 입경 및 분포도 그리고 분자량에 미치는 영향을 조사하였다. 또한 교반속도를 변화하며 입경 및 분포도에 미치는 영향을 파악하였다. 단량체의 농도가 증가하면 입경은 증가하였고 개시제의 농도가 증가할수록 입경과 반응전환율은 증가하지만 입경분포도는 넓게 나타났으며 중량평균 분자량은 577,000 g/mol에서 98,000 g/mol까지 감소하는 것으로 관찰되었다. 안정제의 농도가 증가하면서 입경은 감소하였고 입경분포도는 좁아지는 경향을 관찰할 수 있었으나, 분자량에는 영향을 미치지 않았다. 본 연구에서 시행한 교반속도의 변화는 입경의 변화와는 무관한 것으로 조사되었다. 각각 반응물의 조성을 변화시키면서 입경 및 분포도의 변화를 조사한 결과, 표면 특성이 안정하며 단분산성의 분포도를 갖는 구형의 입자를 중합할 수 있는 최적의 배합비는 20 wt% MMA, 2 wt% BPO, 20 wt%와 30 wt% PVP이었으며, 이 조건에 의해서 합성된 입자의 평균 직경은 각각 2.08 ㎛와 2.44 ㎛이었고, 이들의 열적 특성인 유리전이온도는 각각 126℃와 127℃로 조사되었다.


    Polymeric resin particles and polymeric composite particles with a core-shell structure were prepared by suspension polymerization using hydrophobic silica as a stabilizer. We used styrene and/or butyl methacrylate as a monomer or comonomer. Reaction temperature was selected to be 75℃ for polymeric resin particles, and 80℃ for polymeric composite particles. Stirring speed was maintained at 250 rpm and polymerization reaction was carried out for 12 hours. Variation in particle diameter and size distribution, molecular weight and glass trasition temperature was studied by changing monomer, comonomer and/or stabilizer concentration. Optical microscope pictures revealed that bead stability increased with increasing stabilizer concentration. Laser particle size analyser was adopted for measurement of particle diameter and distribution. It was found that particle diameter increases with increase in monomer or comonomer concentration and decrease in stabilizer concentration. Particles with diameters in the proximity of 1 ㎛ was discovered only in the case that comonomer was used. Molecular weight was measured by GPC. It was found that weight average molecular weight varies from 59,000 g/mol to 174,000 g/mol, and PDI value, from 2.77 to 5.16. The glass transiton temperature ranged from 62℃ to 106℃, depending on comonomer composition. Micron-sized monodisperse PMMA beads were synthesized by dispersion polymerization using PVP as a stabilizer as an attempt to achieve narrow distribution in diameter. We used MMA as a monomer, BPO as an initiator, methanol as a dispersant and PVP (40,000 g/mol) as a stabilizer. Reaction temperature was selected to be 60℃. Stirring speed was varied from 30 rpm to 60 rpm, and polymerization reaction was carried out for 24 hours. Reaction conversion, particle diameter, size distribution and molecular weight were investigated varying monomer, initiator, stabilizer concentration and stirring speed. It was found that particle diameter increases with increasing monomer concentration. Particle diameter and reaction conversion increase with increasing initiator concentration, while resulting in a wide size distribution. Weight average molecular weight decreased from 577,000 g/mol to 98,000 g/mol. Increased stabilizer concentration led to reduction in particle diameter and size distribution, but did not affect molecular weight. Stirring speed ranging from 30 rpm to 60 rpm did not have an effect on particle diameter. Glass transition temperature was determined to be around 126℃. Accordingly we made a tentative conclusion that a recipe of 20 wt% MMA, 2 wt% BPO and either 20 wt% or 30 wt% PVP can produce PMMA beads with 2.08 ㎛ or 2.44 ㎛ in diameter, respectively.


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