고무는 천연 고무를 비롯하여 부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 니트릴-부타디엔 고무, EPDM, 염소화 고무 등 산업적 요구에 따라 발전하여 왔다. 광범위한 분야에서 고무가 사용됨에 따라 새로운 물성을 갖는 합성 고무나 개질 고무의 생산이 필요하게 되었다. 본 리뷰 논문에서는 이중 결합을 포함하는 고무의 화학적 개질을 통하여 고무의 구조를 변화시키거나, 관능기, 이종 고분자 등을 도입하는 몇 가지 방법들에 대하여 정리해 보고자 한다. 특히, 최근에 많은 응용이 시도되고 있는 리빙 라디칼 중합법에 의한 고무의 개질을 소개하고 이의 효과를 알아보고자 한다.
지구 온난화 이슈에서 가장 고질적인 문제 중 하나는 온실가스의 배출이다. 다양한 온실 가스 중 가장 높은 비중을 차지하는 이산화탄소(CO2)는 이를 분리하기 위해 연구자들이 지속적으로 연구를 진행해오고 있다. 이러한 관점에서 본 연구에서는 이산화탄소 기체를 분리하기 위해 poly(vinyl alcohol) (PVA) 기반 공중합체를 제조하여 기체 분리막에 활용했다. 공중합체는 자유 라디칼 중합법을 활용했으며, 곁사슬을 위한 단량체로 아크릴산(acrylic acid)를 사용하여 PVA-g-PAA(VAA) 그래프트 공중합체를 제조했다. 본 공중합체를 이산화탄소 기체분리막에 적용한 사례는 최초이며, 폴리설폰 지지체에 복합막 형태로 제조했다. 공중합체 합성 결과는 FT-IR을 통해, 합성한 공중합체 의 거동은 TEM과 DSC, TGA를 통해 분석하였다. AA 그래프팅을 통해 공중합체는 나노 구조를 형성하며, PVA의 결정화도를 급격하게 감소시켜 이산화탄소의 용해도를 증가시켰고, 이는 이산화탄소 기체 분리 성능을 향상시켰다. 이를 통해 이산화탄소 분리막 분야에 용액-확산 및 그래프팅 방법이라는 새로운 접근법을 제시하였다.
펩타이드-고분자 하이브리드 소재(PPs)들은 선택적 용매에서 나노구조 형성을 위한 잠재적 구성 요소로서 많은 연구분야에 이용되고 있다. PPs는 잘 정의된 펩타이드-고분자로 이루어진 바이오콘주게이트의 손쉬운 제조방법과 다양한 응용분야에서 이들의 고유활성도에 대한 연구는 중요한 이슈이다. 본 연구에서는 atom transfer radical polymerization(ATRP)와 고체상 펩타이드 합성법을 이용하여 펩타이드-고분자 하이브리드 소재를 제조하였다. PYGK(proline-tyrosine-glycine-lysine) 펩타이드를 제조하기 위하여 일반적인 고체상 펩타이드 합성법을 이용하였다. PYGK 펩타이드는 섬유소용해(fibrinolysis) 과정에서 플라스미노젠과 반응하는 PFGK(proline-phenylalanine-glycine-lysine)와 유사한 펩타이드이다. 펩타이드와 펩타이드 개시제는 MALDI-TOF와 $^1H$ NMR을 이용하여 분석하였다. 펩타이드-고분자인 pSt-PYGK는 GPC, IR, $^1H$ NMR 분석법, 그리고 TLC를 이용하여 분석하였다. 구형 마이셀 집합체는 TEM과 SEM으로 측정하였다. 본 합성방법은 고유결합 활성도를 가진 잘 정의된 펩타이드-고분자 하이브리드 소재를 합성할 수 있는 기회를 제공한다.
Co$Cl_2$-THF-MMA계에 대한 중합반응을 조사한 결과 다음과 같은 사실을 알았다. 즉 중합시간에 따른 중합변화율이 6${\sim}$7% 미만의 초기에는 직선적인 관계가 있으나 차차 중합속도가 감소했다가 그 후에는 라디칼중합의 경우와 같이 자동가속화현상을 볼 수 있었다. 개시물인 염화 코발트(II)의 농도가 증가하면 중합속도가 증가했다가 약 $3.4{\times}10^{-4}$mole/l 이상이 되면 반대로 중합속도는 감소하였다. 그리고 단위체인 MMA의 농도에 따라 중합속도는 1.38의 반응차수를 가지고 증가하였다. 라디칼중합에 대한 억제물인 DPPH를 첨가하면 억제기간이 생기고 이 억제기간은 DPPH의 농도에 따라 증가하였다. 이 중합계에 대한 겉보기 총 활성화 에너지는 13.2kcal/moe임을 알았다. MMA($M_1$)과 styrene($M_2$)의 공중합체에 대한 단위체 반응성비는 $r_1$=2.35, $r_2$=0.78이었다. 그리고 이러한 실험결과에서 이 계에 의한 중합개시 메카니즘을 논의하여 디라디칼에 의한 중합이 우세하게 일어난다고 생각되었다.
다중벽 탄소나노튜브 및 전도성 고분자인 PEDOT으로 이루어진 하이브리드 나노재료를 제조하였다. 다중벽 탄소나노튜브 표면에 처리반응을 수행함으로써 -Br 특성기를 갖는 다중벽 탄소나노튜브를 제조하였으며, 이를 중합반응의 개시제로 사용하였다. 이와 함께 MMA를 사용하여 촉매와 리간드 존재 하에서 원자이동 라디칼중합 공정을 수행함으로써 다중벽 탄소나노튜브 표면에 PMMA가 공유결합된 나노복합체를 제조하였다. 미니에멀젼 중합공정을 통하여 제조된 PS 수용성 에멀젼에 EDOT과 산화가를 투입하여 산화중합을 수행함으로써 core-shell 구조를 갖는 PEDOT/PS 나노입자를 제조하였다. 실란화합물로 표면 처리한 silica 입자를 PEDOT:poly(styrene sulfonate) (PSS) 수용성 분산액에 투입한 후 표면화학 반응과정을 수행함으로써 silica 외벽에 PEDOT:PSS가 코팅된 나노입자를 제조하였다. 하이브리드 나노재료들은 TEM, FE-SEM, TGA, EDX, UV 그리고 FT-IR 등을 사용하여 분석되었다.
H-shaped amphiphilic pentablock copolymers $(PSt)_2-b-PCL-b-PEO-b-PCL-b-(PSt)_2$ was synthesized via chemoenzymatic method by combining enzyme-catalyzed ring-opening polymerization (eROP) of ${\varepsilon}$-caprolactone (${\varepsilon}$-CL) and atom transfer radical polymerization (ATRP) of styrene. By this process, we obtained copolymers with controlled molecular weight and low polydispersity. The structure and composition of the obtained copolymers were characterized by nuclear magnetic resonance (NMR), gel permeation chromatography (GPC) and infrared spectroscopy analysis (IR). The crystallization behavior of the copolymers was analyzed by differential scanning calorimetry (DSC) and X-ray diffraction (XRD). The crystallization behavior of the H-shaped block copolymers demonstrated a PCL dominate crystallization. The self-assembly behavior of the copolymers was investigated in aqueous media. The hydrodynamic diameters of the copolymer micelles in aqueous solution were measured by dynamic light scattering (DLS). The morphology of the copolymer micelles was observed by atomic force microscopy (AFM) and transmission electron microscopy (TEM). The hydrodynamic diameters of spherical micelles declined gradually with the increase of the hydrophobic chain lengths of the copolymers. The critical micelle concentration (CMC) values were determined from fluorescence emission, and it was found that the CMCs decreased with an increase of PSt hydrophobic block lengths.
Using aqueous solution free radical polymerization with glacial acrylic acid (GAA), maleic anhydride (MA) and sodium methallyl disulfonate (SMADS), a novel linear polycarboxylate dispersant was synthesized for ceramics. Dispersant linear structural characterization was done by FTIR, $^1H$ NMR, HPLC and GPC, and the ratio of monomers was determined using an orthogonal experiment. This research is focused on the effects of polymerization temperature, monomer mole ratios and dosage of initiator on ceramic slurry viscosity with linear polycarboxylate dispersant for ceramic dosage rate of 0.30% (based on dry slurry), all of which were investigated by single factor test. The best polymerization conditions for linear GAA-MA-SMADS are when n(AA) : n(MA) : n(SMADS) equals 3.0 : 1.0 : 0.5, the molecular weight of the polymer is 4600 daltons, the initiator sodium persulfate accounts for 7% of the total mass of polymerized monomers, the polymerization temperature is $90^{\circ}C$ and the reaction time is 2 h. The ceramic body slurry viscosity drops from $820mPa{\cdot}s$ to $46mPa{\cdot}s$ when the concentration of the polycarboxylate dispersant is 0.30%.
Radical copolymerization behavior of 4'-vinylbenzo-15-crown-5, a vinyl monomer having a pendant 15-membared crown ether unit (VCE) with di(ethylene glycol) ethyl ether acrylate (DEGEEA) was carried out in toluene solution using 2,2-azobisisobutyronitrile (AIBN) as an initiator. The copolymers were characterized by means of FT-IR, $^1{H-NMR}$, and $^{13}{C-NMR}$ . The reactivity ratio of VCE and DEGEEA, determined by Fineman-Ross and Kelen-Tudos method, gave values 0.55 for VCE, and 0.11 for DEGEEA respectively.
한국고분자학회 2006년도 IUPAC International Symposium on Advanced Polymers for Emerging Technologies
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pp.226-226
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2006
Ethylene was polymerized with a catalyst having sterically hindered pentamethylcyclopentadienyl ligand, $Cp^{\ast}_{2}ZrCl_{2}/MAO$, and the polymerization mixture were treated with dry oxygen (oxidative workup) to produce hydroxyl-terminated polyethylenes (PE-OH). Polyethylene-block-Poly (${\Box}-caprolactone$) was synthesized from PE-OH and ${\cdot}\^{A}-caprolactone$A by using stannous octoate as a catalyst for ring opening polymerization of ${\cdot}\^{A}-caprolactone$. Polyethylene-block-Poly(methyl methacrylate) was obtained by transforming the hydroxyl-terminated polyethylenes to macroinitiators for atom transfer radical polymerization (ATRP) and by reacting them with MMA.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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