본문 바로가기
HOME> 논문 > 논문 검색상세

논문 상세정보

초임계 유체를 이용한 고분자 합성 연구
Synthesis of Polymers in Supercritical Carbon Dioxide

이현석    ((주)아모레퍼시픽 기술연구원 피부과학연구소   ); 김진웅    ((주)아모레퍼시픽 기술연구원 피부과학연구소  );
  • 초록

    본 총설에서는 이산화탄소에 용해력이 있는 새로운 탄화수소 공중합체의 설계와 개발, 그리고 생체친화성 고분자의 초임계 중합을 위한 효과적인 계면활성제로써의 성능에 대해 소개하고, 초입계 유체의 기본적 개념을 용매로서의 성질과 고분자 합성분야에서의 응용적인 측면에서 기술한다. 이산화탄소에 높은 용해력을 지닌 탄화수소 고분자 중합을 위해 새로운 리빙라디칼 중합기술을 사용하였고, 이 물질들의 이산화탄소 내에서의 상거동을 측정하여 공중합체의 분자량과 구조가 용해도에 미치는 영향을 조사하였다. 초임계 분산중합에서의 효과적인 계면활성력을 확인하였고, 성장하는 입자의 안정화에 필요한 키 파라미터를 결정하기 위해 다양한 조건에서 실험을 수행하였으며, 화장품 분야에 응용될 수 있는 새로운 구조의 친환경 고분자 소재 개발에 이 연구가 작용될 수 있다는 잠재적인 가능성을 확인하였다.


    This review shows the design and the development of new $CO_2$ -soluble hydrocarbon copolymers which can be used as effective stabilizers for successful dispersion polymerizations of bio-compatible materials in supercritical carbon dioxide ( $scCO_2$ ). The basic concepts of supercritical fluid including its solvent properties and applications in polymer synthesis are described. We report the facile synthesis of highly soluble hydrocarbon based copolymers, prepared with good control via controlled free radical polymerization from readily accessible and commercially available monomers. The phase behaviour of these materials was monitored in pure $CO_2$ to investigate how the molecular weights and the composition of the copolymers affect their solubility in $CO_2$ . Their activity as a stabilizer was then tested in dispersion polymerization of N-vinyl pyrrolidone in $CO_2$ at various reaction conditions to identify the key parameters required for a successful dispersion stabilization of growing PVP particles. Some prospective potentials of this research which can be applied in developing new polymer materials in an environmentally-friendly fashion for use in cosmetics are also discussed.


  • 주제어

    supercritical .   polymer .   surfactant .   hydrocarbon .   RAFT.  

  • 참고문헌 (123)

    1. A. I. Cooper, Journal of Materials Chemistry, 10(2), 207 (2000). 
    2. S. G. Kazarian, Polymer Science, 42(1), 78 (2000). 
    3. J. L. Kendall, D. A. Canelas, J. L. Young, and J. M. DeSimone, Chemical Reviews, 99(2), 543 (1999). 
    4. H. M. Woods. M. Silva, C. Nouvel, K. M. Shakesheff, and S. M. Howdle, Journal of Materials Chemistry, 14(11), 1663 (2004). 
    5. E. J. Beckman, Industrial & Engineering Chemistry Research, 42(8), 1598 (2003). 
    6. A. I. Cooper and J. M. DeSimone, Current Opinion in Solid State & Materials Science. 1(6). 761 (1996). 
    7. S. M. Howdle and A. I. Cooper, $CO_2$ Under Pressure - A Clean Solution for Polymer Processing, Materials World, pp. 10-12 (2000). 
    8. S. Kim, Y. S. Kim, and S. B. Lee, Journal of Supercritical Fluids, 13(1-3). 99 (1998). 
    9. D. L. Tomasko. H. B. Li, D. H. Liu, X. M. Han, M. J. Wingert, L. J. Lee, and K. W. Koelling, Industrial & Engineering Chemistry Research, 42(25), 6431 (2003). 
    10. H. -P. Hentze and M. Antonietti, Reviews in Molecular Biotechnology, 90, 27 (2002). 
    11. J. Q. Pham, K. P. Johnston, and P. F. Green. Journal of Physical Chemistry B, 108(11), 3457 (2004). 
    12. B. L. West, S. G. Kazarian, M. F. Vincent. N. H. Brantley, and C. A. Eckert. Journal of Applied Polymer Science. 69(5). 911 (1998). 
    13. R. G. Wissinger and M. E. Paulaitis, Journal of Polymer Science Part B-Polymer Physics, 25(12), 2497 (1987). 
    14. Y. P. Handa and Z. Y. Zhang, Cellular Polymers. 21(4). 221 (2002). 
    15. A. I. Cooper, Advanced Materials, 15(13), 1049 (2003). 
    16. A. I. Cooper. Advanced Materials, 13(14). 1111 (2001). 
    17. D. Bratton. M. Brown. and S. M. Howdle. J. Polyrn. Sci., Part A: Polyrn. Chem., 43(24). 6573 (2005). 
    18. D. Bratton. M. Brown, and S. M. Howdle. Macromolecules, 38(4). 1190 (2005). 
    19. F. C. Loeker, C. J. Duxbury, R. Kumar, W. Gao, R. A. Gross, and S. M. Howdle, Macromolecules, 37(7), 2450 (2004). 
    20. J. M. DeSimone, E. E. Maury, Y. Z. Menceloglu, J. B. McClain, T. J. Romack, and J. R. Combes, Science. 265(5170), 356 (1994). 
    21. J. L. Kendall. D. A. Canelas. J. L. Young, and J. M. DeSimone, Chem. Rev., 99(2). 543 (1999). 
    22. T. J. Romack, J. R. Combes, and J. M. DeSimone. Macromolecules. 28(5), 1724 (1995). 
    23. D. A. Canelas and J. M. DeSimone, Macromolecules. 30(19). 5673 (1997). 
    24. Y. S. T. Arai and T. Takebayashi. Supercritical Fluids: Molecular Interactions, Physical Properties and New Applications. Spinger: Berlin (2002). 
    25. J. A. Darr and M. Poliakoff, Chemical Reviews, 99(2), 495 (1999). 
    26. M. A. McHugh and V. J. Krukonis, Supercritical Fluid Extraction: Priciples and Practice. Butterworth-Heineman: Boston (1994). 
    27. C. F. Kirby and M. A. McHugh, Chemical Reviews, 99(2), 565 (1999). 
    28. M. L. O'Neill, Q. Cao, R. Fang, K. P. Johnston. S. P. Wilkinson, C. D. Smith, J. L. Kerschner, and S. H. Jureller. Industrial & Engineering Chemistry Research, 37(8), 3067 (1998). 
    29. P. G. Jessop and W. Leitner. Chemical Synthesis Using Supercritical Fluids. Wiley-VCH: Weinheim (1999). 
    30. D. A. Newman, T. A. Hoefling. R. R. Beitle. E. J. Beckman. and R. M. Enick, Journal of Supercritical Fluids, 6(4). 205 (1993). 
    31. C. Lepilleur. E. J. Beckman. H. Schonemann. and V. J. Krukonis. Fluid Phase Equilibria, 134(1-2). 285 (1997). 
    32. J. A. Hyatt. Journal of Organic Chemistry, 49(26), 5097 (1984). 
    33. J. M. Walsh, G. D. Ikonomou. and M. D. Donohue, Fluid Phase Eqwlibria. 33(3), 295 (1987). 
    34. F. Rindfleisch, T. P. DiNoia, and M. A. McHugh. Journal of Physical Chemistry. 100(38). 15581 (1996). 
    35. F. Rindfleisch, T. P. DiNoia. and M. A. McHugh, J. Phys. Chem-US. 100(38). 15581 (1996). 
    36. T. P. Dinoia, S. E. Conway, J. S. Lim. and M. A. McHugh, Journal of Polymer Science Part B-Polymer Physics. 38(21), 2832 (2000). 
    37. N. Sundararajan. S. Yang, K. Ogino. S. Valiyaveettil, J. G. Wang, X. Y. Zhou. C. K. Ober, S. K. Obendorf, and R. D. Allen. Chemistry of Materials, 12(1). 41 (2000). 
    38. C. A. Mertdogan. T. P. DiNoia. and M. A. McHugh, Macromolecules, 30(24). 7511 (1997). 
    39. M. E. Wright. K. M. Lott. M. A. McHugh, and Z. H. Shen. Macromolecules. 36(7). 2242 (2003). 
    40. R. Enick. E. Beckman. A. Yazdi. V. Krukonis, H. Schonemann. and J. Howell. Journal of Supercritical Fluids. 13(1-3), 121 (1998). 
    41. G. Luna-Barcenas, S. Mawson. S. Takishima. J. M. DeSimone. I. C. Sanchez. and K. P. Johnston, Fluid Phase Equilibria, 146(1-2). 325 (1998). 
    42. R. Fink and E. J. Beckman, Journal of Supercritical Fluids, 18(2). 101 (2000). 
    43. Z. Bayraktar and E. Kiran. Journal of Applied Polymer Science. 75(11), 1397 (2000). 
    44. K. Liu and E. Kiran, Journal of Supercritical Fluids, 16(1), 59 (1999). 
    45. Y. B. Melnichenko, E. Kiran. G. D. Wignall. K. D. Heath, S. Salaniwal, H. D. Cochran, and M. Stamm, Macromolecules, 32(16), 5344 (1999). 
    46. Y. Xiong and E. Kiran, Polymer, 36(25). 4817 (1995). 
    47. A. Dardin, J. M. DeSimone, and E. T. Samulski, Journal of Physical Chemistry E, 102(10). 1775 (1998). 
    48. R. Fink, D. Hancu, R. Valentine, and E. J. Beckman, Journal of Physical Chemistry B, 103(31), 6441 (1999). 
    49. J. C. Meredith, K. P. Johnston, J. M. Seminario, S. G. Kazarian, and C. A. Eckert, Journal of Physical Chemistry, 100(26), 10837 (1996). 
    50. C. Drohmann and E. J. Beckman, Journal of Supercritical Fluids, 22(2), 103 (2002). 
    51. Z. Shen, M. A. McHugh, J. Xu, J. Belardi, S. Kilic, A. Mesiano, S. Bane, C. Karnikas, E. Beckman, and R. Enick, Polymer, 44(5), 1491 (2003). 
    52. H. Shiho and J. M. Desimone, J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem., 38(7), 1139 (2000). 
    53. J. R. Combes, Z. Guan, and J. M. DeSimone, Macromolecules, 27(3), 865 (1994). 
    54. J. M. Desimone, Z. Guan, and C. S. Elsbernd, Science, 257(5072), 945 (1992). 
    55. M. McCoy, Chemical & Engineering News, 10 (1999). 
    56. M. L. O'Neill, M. Z. Yates, K. P. Johnston, C. D. Smith, and S. P. Wilkinson, Macromolecules, 31(9), 2848 (1998). 
    57. G. Li, M. Z. Yates, K. P. Johnston, and S. M. Howdle, Macromolecules, 33(11), 4008 (2000). 
    58. J. M. Desimone, E. E. Maury, Y. Z. Menceloglu, J. B. McClain, T. J. Romack, and J. R. Combes, Science, 265(5170), 356 (1994). 
    59. K. A. Consani and R. D. Simth, The Journal of Supercritical Fluids, 3, 51 (1990). 
    60. Y. L. Hsiao, E. E. Maury, J. M. Desimone. S. Mawson, and K. P. Johnston, Macromolecules, 28(24), 8159 (1995). 
    61. T. M. Yong, W. P. Hems, J. L. M. vanNunen, A. B. Holmes. J. H. G. Steinke. P. L. Taylor. J. A. Segal, and D. A. Griffin, Chemical Communications, (18), 1811 (1997). 
    62. W. P. Hems, T. M. Yong, J. L. M. van Nunen, A. I. Cooper, A. B. Holmes, and D. A. Griffin, Journal of Materials Chemistry, 9(7), 1403 (1999). 
    63. H. Shiho and J. M. DeSimone, Journal of Polymer Science Part a-Polymer Chemistry, 38(7), 1146 (2000). 
    64. Y. L. Hsiao and J. M. DeSimone, Journal of Polymer Science Part a-Polymer Chemistry, 35(10), 2009 (1997). 
    65. D. A. Canelas, D. E. Betts, J. M. DeSimone, M. Z. Yates, and K. P. Johnston, Macromolecules, 31(20), 6794 (1998). 
    66. H. Shiho and J. M. DeSimone, Journal of Polymer Science Part a-Polymer Chemistry, 37(14), 2429 (1999). 
    67. K. K. Kapellen, C. D. Mistele, and J. M. DeSimone, Macromolecules, 29(1), 495 (1996). 
    68. M. L. O'Neill, M. Z. Yates, K. P. Johnston, C. D. Smith, and S. P. Wilkinson, Macromolecules, 31(9), 2838 (1998). 
    69. C. Lepilleur and E. J. Beckman, Macromolecules, 30(4), 745 (1997). 
    70. F. Rindfleisch, R. Becker, and W. -D. Hergeth, Polymeric Materials Science and Engineering, 80, 518 (1999). 
    71. A. I. Cooper, W. P. Hems, and A. B. Holmes, Macromolecular Rapid Communications, 19(7), 353 (1998). 
    72. A. I. Cooper, W. P. Hems, and A. B. Holmes, Macromolecules, 32(7), 2156 (1999). 
    73. A. Gregory, Controlled Polymerisations in Supercritical Carbon Dioxide. University of Nottingham, nottingham (2007). 
    74. Z. Wang, Y. J. Yang, Q. Dong, T. Liu, and C. P. Hu, Polymer, 47(22), 7670 (2006). 
    75. H. Shiho and J. M. DeSimone, Macromolecules, 33(5), 1565 (2000). 
    76. D. A. Canelas, D. E. Betts, and J. M. DeSimone, Macromolecules, 29(8), 2818 (1996). 
    77. R. Wang and H. M. Cheung, J. Appl. Polym. Sci., 93(2), 545 (2004). 
    78. H. Shiho and J. M. Desimone, J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem., 38(7), 1146 (2000). 
    79. H. Tai, W. Wang, and S. M. Howdle, Macromolecules, 38(5), 1542 (2005). 
    80. J. DeSimone and L. Riddick, Proceedings - NOB-CChE, 26, 53 (1999). 
    81. P. A. Mueller, G. Storti, M. Morbidelli. I. Costa, A. Galia, O. Scialdone, and G. Filardo, Maexumolecules, 39(9), 6483 (2006). 
    82. Y. Yang, Q. Dong, Z. Wang, C. Shen, Z. Huang, H. Zhu, T. Liu, and C. P. Hu, J. Appl. Polym. Sci., 102(6), 5640 (2006). 
    83. F. Rindfleisch, R. Becker, and W.-D. Hergeth, Polym. Mater. Sci. Eng., 80, 518 (1999) 
    84. K. A. Shaffer, T. A. Jones, D. A. Canelas, J. M. DeSimone, and S. P. Wilkinson, Macromolecules, 29(7), 2704 (1996). 
    85. H. M. Woods, C. Nouvel, P. Licence, D. J. Irvine, and S. M. Howdle, Macromolecules, 38(8), 3271 (2005). 
    86. M. R. Giles, R. M. T. Griffiths, D. J. Irvine, and S. M. Howdle, Eur. Polym. J., 39(9), 1785 (2003). 
    87. W. Wang, R. M. T. Griffiths, A. Naylor, M. R. Giles, D. J. Irvine, and S. M. Howdle, Polymer, 43(25). 6653 (2002). 
    88. H. Shiho and J. M. DeSimone, Macromolecules, 34(5), 1198 (2001). 
    89. W. Wang, M. R. Giles, D. Bratton, D. J. Irvine, S. P. Armes, J. V. W. Weaver, and S. M. Howdle, Polymer, 44(4), 3803 (2003). 
    90. Z. Ma and P. Lacroix-Desmazes, Polymer, 45(20), 6789 (2004). 
    91. H. Shiho and J. M. DeSimone, J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem., 38(20), 3783 (2000). 
    92. E. J. Beckman, Chemical Communications (Cambridge, United Kingdom), (17), 1885 (2004). 
    93. A. L. C. Burke, G. Maier, and J. M. DeSimone, Abstracts of Papers of the American Chemical Society, 211, 152-PMSE (1996). 
    94. T. Sarbu, T. J. Styranec, and E. J. Beckman, Industrial and Engineering Chemistry Research, 39(12), 4678 (2000). 
    95. M. R. Nelson and R. F. Borkman, Journal of Physical Chemistry A, 102(40), 7860 (1998). 
    96. P. Raveendran and S. L. Wallen, Journal of the American Chemical Society, 124, 7274 (2002). 
    97. H. M. Woods, Hydrocarbon Stabilisers for Use in Supercritical Carbon Dioxide. The University of Nottingham (2005). 
    98. G. S. Moad, D. H., The Chemistry of Free Radical Polymerization. Pergamon: Oxford (1995). 
    99. M. Wakioka, K.-Y. Baek, T. Ando, M. Kamigaito, and M. Sawamoto, Macromolecules, 35(2), 330 (2002). 
    100. D. Batt-Coutrot, D. M. Haddleton, A. P. Jarvis, and R. L. Kelly, European Polymer Journal, 39(12), 2243 (2003). 
    101. S. H. Qin and K. Y. Qiu, Polymer, 42(7), 3033 (2001). 
    102. Z. J. Lu, X. Y. Huang, and J. L. Huang, Journal of Polymer Science Part a-Polymer Chemistry, 37(14), 2595 (1999). 
    103. X. Y. Huang, Z. J. Lu, and J. L. Huang, Polymer, 39(6-7), 1369 (1998). 
    104. B. Boutevin, M. Macret, C. Maubert, Y. Pietrasanta, and M. Tanesie, Tetrahedron Letters, (33), 3019 (1978). 
    105. E. Rizzardo, J. Chiefari, R. T. A. Mayadunne, G. Moad, and S. H. Thang, ACS Symposium Series, 768(Controlled/Living Radical Polymerization), 278 (2000). 
    106. D. Charmot. P. Corpart, H. Adam, S. Z. Zard, T. Biadatti, and G. Bouhadir, Macromolecular Symposia, 150(Polymers in Dispersed Media), 23 (2000). 
    107. G. Moad, E. Rizzardo, and S. H. Thang, Australian Journal of Chemistry, 58(6), 379 (2005). 
    108. D. Boschmann and P. Vana, Polymer Bulletin (Heidelberg, Germany), 53(4), 231 (2005). 
    109. M. H. Stenzel, L. Cummins, G. E. Roberts, T. P. Davis, P. Vana, and C. Barner-Kowollik, Macromolecular Chemistry and Physics, 204(9), 1160 (2003). 
    110. M. R. Wood, D. J. Duncalf, S. P. Rannard, and S. Perrier, Organic Letters, 8 ( 4), 553 (2006). 
    111. B. Tan, H. M. Woods, P. Licence, S. M. Howdle, and A. I. Cooper, Macromolecules, 38(5), 1691. 
    112. T, Berger, B, McGhee, U, Scherf, and W, Steffen, Macromolecules, 33(10), 3505 (2000). 
    113. A. Galia, A. G., V. Iaia, and G. Filardo. J. Polym. Sci. Pol. Chern., 42, 173 (2004). 
    114. H. Lee, E. Terry, M. Zong, N. Arrowsmith, S. Perrier, K. J. Thurecht, and S. M. Howdle, J. Am. Chem. Soc., 130(37), 12242 (2008). 
    115. B. I. Bomer, Houben-Weyl : Methoden der Organischen Chemie. Stuttgart, Vol. E20/2 (1987). 
    116. A. I. Cooper, Green Chemistry, 1(6), G167 (1999). 
    117. J. A. Lopes, D. Gourgouillon, P. J. Pereira, A. M. Ramos, M. N. da Ponte, Journal of Supercriticai Flwds, 16(3), 261 (2000). 
    118. Y. Sato, T. Takikawa. S. Takishima. and H. Masuoka. Journal of Supercritical Fluids. 19(2). 187 (2001). 
    119. Z. Guan. J. R. Combes. Y. Z. Menceloglu, and J. M. DeSimone. Macromolecules, 26(11). 2663 (1993). 
    120. S. G. Kazarian, M. F. Vincent, F. V. Bright, C. L. Liotta, and C. A. Eckert, Journal of the American Chemical Society, 118(7), 1729 (1996). 
    121. K. A. Shaffer, T. A. Jones, D. A. Canelas, J. M. DeSimone, and S. P. Wilkinson, Macromolecules, 29(7), 2704 (1996). 
    122. T. Carson, K. Lizotte, and J. M. Desimone, Macromolecules, 33(6), 1917 (2000). 
    123. W. Smulders, R. G. Gilbert, M. J. Monteiro, Macromolecules, 36(2), 4309 (2003). 

 활용도 분석

  • 상세보기

    amChart 영역
  • 원문보기

    amChart 영역

원문보기

무료다운로드
  • NDSL :
유료다운로드

유료 다운로드의 경우 해당 사이트의 정책에 따라 신규 회원가입, 로그인, 유료 구매 등이 필요할 수 있습니다. 해당 사이트에서 발생하는 귀하의 모든 정보활동은 NDSL의 서비스 정책과 무관합니다.

원문복사신청을 하시면, 일부 해외 인쇄학술지의 경우 외국학술지지원센터(FRIC)에서
무료 원문복사 서비스를 제공합니다.

NDSL에서는 해당 원문을 복사서비스하고 있습니다. 위의 원문복사신청 또는 장바구니 담기를 통하여 원문복사서비스 이용이 가능합니다.

이 논문과 함께 출판된 논문 + 더보기