Synthesis of Polyimides with Layered Structure from Diamines Containing Flexible Side Chains

We have synthesized two types of diamine monomers containing various chain length to prepare polyimides with layered structure. By using these diamines, homo-polyimides and co-polyimides having hydrophobic and hydrophilic segment of flexible side chain were synthesized. The segregated layered structures were formed by repulsive force with main chain as the side chains reach a critical length because the rigid main chains are packed into layered structure with the flexible side chains occupying the space between layers. As a result, the gallery space of each homo-polyimide was increased at spacing of $32.7\~48{\AA}\;or\;7\~10.5{\AA}$ as the increased hydrophobic or hydrophilic side chain length through X-ray diffraction. The gallery space of co-polyimides was also showed similar phenomenon by repulsive force of side chains with different properties. We have also confirmed that gallery space and molar volume were significantly depended on length of flexible side chain via molecular modeling.

유연한 곁가지를 가진 디아민으로부터 층상 구조의 폴리이미드 합성

층상구조의 폴리이미드 제조를 위해 다양한 곁가지 길이를 가지고 있는 두 종류의 디아민 단량체를 합성하였으며, 이를 이용하여 친수성 유연 곁가지와 친유성 유연 곁가지를 가지는 단일 중합 및 공중합 폴리이미드를 합성하였다. 강직한 주사슬의 충간은 유연한 곁가지로 인해 공간이 채워지게 되므로 곁가지의 길이가 특정 길이에 이르게 되면 주사슬과의 반발력으로 인하여 층상구조를 갖는 폴리이미드를 형성하게 된다. 친유성기를 도입한 단일중합체 폴리이미드의 경우 알킬곁가지의 길이가 증가함에 따라 층간거리가 $32.7\~48{\AA}$으로 증가하였고, 친수성기를 곁가지의 길이에 따라 도입한 경우에는 $7\~10.5{\AA}$으로 증가함을 X선 회절을 통해 확인하였다. 친유, 친수성기가 동시에 도입된 공중합체 폴리이미드의 경우에도 서로 다른 성질을 갖는 곁가지의 반발력에 의해 층상구조의 형성이 가능함을 알 수 있었다. 이를 분자모델링을 통한 이론적 구조계산과 비교해 본 결과, 유연한 곁가지의 길이에 따라 층간간격과 몰부피가 증가하는 층상구조의 폴리이미드 형성을 확인하였다.