치환도(DS) 그리고 몰치환도(MS)가 각각 2.47~2.52 그리고 4.9~7.8 범위에 있는 4 종류의 N,O-히드록시프로필 키토산들(HPCTOs)을 합성함과 동시에 이들의 분자특성과 열방성 및 유방성 특성을 검토하였다. MS는 DS에 비해 대단히 큰 경향을 나타냈다. 이러한 사실은 반응이 진행됨에 따라 프로필렌 옥사이드는 주사슬보다 곁사슬들에 우선적으로 부가됨을 시사한다. 모든 유도체들은 열방성 콜레스테릭 상들을 형성하였다. 유리 그리고 액정 상에서 액체 상으로의 전이 온도들은 MS가 증가함에 따라 낮아졌다. 열방성 콜레스테릭 상들의 광학피치들(${\lambda}_m$'s)은 온도가 상승함에 따라 증가하였다. 그러나 유도체들이 동일한 온도에서 나타내는 ${\lambda}_m$들은 MS가 증가함에 따라 증가하였다. 고분자의 농도가 30 wt% 이상인 HPCTO들의 물, 메탄올, 에탄올, 아세트산 그리고 포름산 용액들도 고분자의 농도가 증가함에 따라 ${\lambda}_m$이 지수 함수적으로 감소하는 콜레스테릭 상들을 형성하였다. 그러나 HPCTO 용액들의 ${\lambda}_m$의 농도의존성은 용매의 성질과 MS에 민감하게 의존하였다. HPCTO들의 열방성과 유방성 액정 상의 특성들은 히드록시프로필 셀룰로오스들에 대해 보고된 결과들에 비해 현저히 달랐다. 이러한 결과들은 C-2 위치에 존재하는 2차 아미노기가 콜레스테릭 상의 형성능, 안정성 그리고 ${\lambda}_m$의 온도와 농도의존성에 중요한 역할을 함을 시사한다.
We have been studying :he synthesis of thermotropic polyurethanes, based on structural modifications by means of (i) the introduction of bulky substituent group in the aromatic ring to decrease the degree of lateral packing, (ii) the copolymerization of two kinds of monomers having different alkylene lengths to lower the regularity of the polymer structure, and (iii) the use of nonlinear monomers to lower the persistence length of the polymer chain in the liquid crystalline phase and to decrease the lateral interactions in the solid state. (omitted)
폴리(비닐 알코올)과 1-{4-(4'-시아노페닐아조)펜옥시}알킬브롬들(CAFBn, n=$2{\sim}10$)을 이용하여 곁사슬형 액정 동족체들인 폴리 [1-(4-(4'-시아노페닐아조)펜옥시알킬옥시)에틸렌]들(CAFETn, n=$2{\sim}10$, 유연격자중의 메틸렌 단위들의 수)을 합성함과 동시에 이들의 열방성 액정 특성을 검토하였다. n=$2{\sim}5$인 CAPBn은 액정 상들을 형성하지 않는 반면 CAPB6 그리고 n=$7{\sim}10$인 CAPBn들은 각각 쌍방성 그리고 단방성 네마틱 상들을 형성 하였다. 이러한 사실과 판이하게, CAPETn 고분자들 중에서 CAPET5만이 쌍방성 네마틱 상을 형성하는 반면 나머지 고분자들은 단방성 네미틱 상들을 형성하였다. CAPETn들의 액체 상에서 네마틱 상으로의 전이온도들 그리고 CAPBn들에 비해 큰 값들을 갖는 CAPETn들의 상 전이시의 엔트로피 변화는 n의 함수로서 전형적인 홀수-짝수 효과를 나타냈다. 이러한 상 전이 거동들을 Imrie에 의한 'virtual trimer model'의 견지에서 검토하였다. CAPETn들의 액정 상의 특성들은 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트 그리고 폴리스티렌에 (시아노페닐아조)펜옥시 그룹들을 플리메틸렌 유연격자들을 통하여 연결시켜 얻은 고분자들에 대해 보고된 결과와 크게 달랐다. 이러한 결과들은 주사슬과 곁사슬 그룹의 화학적 결합양식이 액정 상의 형성능, 안정성 그리고 구조에 중요한 역할을 함을 시사한다.
복합형 액정 고분자 동족체들인 트리-O-[4-{4'-(시아노페닐아조)페녹시}]알킬셀룰로오스들 (CACETn, n=2-10, 유연격자중의 메틸렌 단위들의 수)의 열방성 액정 거동을 검토하였다. n=5,7인 CACETn은 쌍방성 네마틱 상들을 형성하는 반면 다른 고분자들은 단방성 네마틱 상들을 형성하였다. 액체 상에서 네마틱 상으로의 전이온도($T_{iN}$)는 n이 4까지는 높아지나 n이 5이상에서는 n이 증가함에 따라 낮아졌다. $T_{iN}$에서의 엔트로피 변화도 n=6에서 재차 증가하기 전에 n=5에서 최소치를 나타냈다. n=5에서의 급격한 변화는 곁사슬 그룹들의 배열의 차이에 의해 초래되는 것으로 생각된다. $T_{iN}$들과 달리 네마틱 상에서 결정 상으로의 전이온도들은 현저한 홀수-짝수 효과를 나타냈다. 이러한 사실은 네마틱 상과 결정 상에서의 곁사슬 그룹들의 평균적인 형태가 판이함을 시사한다. CACETn의 액정 특성은 트리-O-알킬 셀룰로오스들 그리고 폴리[1-{4-(4'-시아노페닐아조)페녹시알킬옥시}에틸렌]들에 대해 보고된 결과와 현저히 달랐다. 이러한 결과들을 주사슬과 곁사슬의 화학구조 그리고 반복단위당의 mesogenic 단위들의 차이들의 견지에서 검토하였다.
Hsieh, Tsung-Tang;Carlos Tiu;Hsieh, Kuo-Huang;George P. Simon
Korea-Australia Rheology Journal
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제11권3호
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pp.255-263
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1999
Blends of two thermotropic liquid crystalline polymers, HX2000 and Vectra A950, were prepared by melt blending. Effects of transesterification on these blends are investigated by comparing properties of the blends with and without the addition of an inhibitor, in terms of blend miscibility and rheology. Both the uninhibited and inhibited blends are found to be largely immiscible with very limited miscibility in HX2000-rich phase. No strong evidence indicates the occurrence of transesterification in the blends in the solid state. Dynamic rheological behaviour, such as shear storage modulus (G') and shear loss modulus (G") as a function of frequency, of the blends are interpreted by a three-zone model. HX2000 shows terminal-zone and plateau-zone behaviour, whilst Vectra A950 shows plateau-zone and transition-zone behaviour. The un- inhibited blends show plateau-zone behaviour up to 50% Vectra A950 content and the inhibited blends show plateau-zone behaviour up to 60% Vectra A950 content. Compositional dependence of the complex viscosities of the uninhibited and inhibited blends displayed positive deviations from additivity, which is a characteristic feature for the immiscible thermoplastic blends. When under steady shear, both the uninhibited and inhibited blends show shear thinning behaviour and their viscosities decrease monotonically with the addition of Vectra A950. Compositional dependence of the steady shear viscosities of the two sets of blends displayed negative deviations from additivity and the uninhibited blends were more viscous than the inhibited blends for the full composition range. Although limited agreement with the Cox-Merz rule is found for the inhibited blends, these two sets of blends, in general, do not follow the rule due to their liquid crystalline order and two-phase morphology. Despite being immiscible blends, transesterification, such as polymerization, in the blends might occur during the rheological characterization, supported by the facts that uninhibited blends show HX2000-dominant behaviour at lower Vectra A950 content and are more viscous than the inhibited blends. The addition of transesterification inhibitor in such blends is advised if only physical mixing is desired.ired.
열방성 액정 고분자의 유변 성질은 측정 전 고분자가 겪는 다양한 열 이력에 따라 다른 거동을 보이기 때문에 재현성 있는 실험 결과를 얻기가 매우 어렵다. 이 연구에서는 HBA/HNA계 액정 고분자가 열 이력의 영향을 이처럼 많이 받는 이유를 알고자 다양한 열 이력을 겪은 시료의 유변 물성을 관찰하였다. 그리고 비슷한 조건의 열이력을 겪은 시료의 DSC 측정을 통하여 그 원인을 파악하고자 하였다. 실험 결과 이 연구에서 사용된 액정고분자는 결정상-네마틱 전이온도 ($280^{\circ}C$)이상의 온도에서 액체와 같은 거동을 보이지만 이 온도 범위에서 결정화가 계속 진행되어 시간에 따라 점도가 증가하는 것으로 관찰되었다. 그러나 $320^{\circ}C$ 이상의 온도로 가열을 하면 생성되었던 모든 결정들이 용융되어 열 이력이 사라지는 것으로 관찰되었고 그 후에는 온도를 낮추더라도 결정의 성장 속도가 매우 느렸다. 이로서 액정고분자의 유변 물성 측정을 위해서는 $320^{\circ}C$ 이상의 온도로 가열을 하여 이전의 열 이력을 소멸 시킨 후 실험을 진행하여야 보다 재현성 있는 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있었다.
열방성 액정고분자(LCP)와 polycarbonate(PC) poly(ether imide) (PEI) poly(PEEK), polysulfone(PSF), 그리고 polyarylsulfone(PAS)과의 블렌드에 대한 상용성을 연구하였다. 제조된 블렌드의 상거동에서 액정고분자가 PC-, PEI-, PEEK-, PSF-, 그리고 PAS-rich 상 에 녹아 들어가는 양이 PC, PEI, PEEK, PSF, 그리고 PAS가 액정 고분자 -rich상에 녹아들 어가는 양보다 많음을 알수 있었다. 측정된 블렌드의 유리전이온도 결과로부터 PC, PEI, PEEK와 액정고분자 사이의 상용성이 PSF, PAS와 액정 고분자 사이의 상용성에 비하여 더 좋음을 알수 있었다. 액정 고분자의 이방성을 고려하여 고분자-고분자 상호작용계수($\chi$12)를 결정하였으며, PC, PEI, PEEK, PSF, 그리고 PAS를 포함한 액정 고분자 블렌드에서 $\chi$12는 0.078-0.183으로 나타났다.
Poly(p-hydroxybenzoate) (PHB)/poly(ethylene terephthalate) (PET) 8/2 공중합 폴리에스터 액정고분자와 poly(ethylene 2,6-naphthalate) (PEN), PET를 용융방사하여 인장탄성률을 측정하고, 55$^{\circ}C$ ο-chlorophenol 에서 2시간 동안 모재인 PEN/PET부분을 용출시킨 후, 용출되지 않은 PHB 피브릴을 전자현미경으로 조사하였다. 모재고분자 속에 존재하는 피브릴이 단섬유일 때 적용하는 Halpin-Tsai식과 피브릴이 연속상일 경우 적용하는 혼합의 법칙을 사용하여 이론적인 탄성률을 계산하고, 측정된 탄성률과 비교하였다. 이론적 탄성률과 측정된 탄성률의 차이를 보정하기 위하여 무차원 점도비 상수 (K)를 정의하고, K를 적용하여 기존의 식을 변형하였다. 변형된 Halpin-Tsai식과 혼합의 법칙을 통해 계산된 이론적인 탄성률은 용융방사를 통해 제조된 복합재료의 탄성률 계산에 더 적합함을 확인하였다.
주사슬에 나프탈렌고리와 테트라메틸렌 및 헥사메틸렌 유연격자를 가지면서 트라이어드메소겐을 갖는 새로운 열방성 방향족 액정 폴리에스테르(TLCP)를 용액중합법에 의하여 합성하였다. TLCP의 함량을 달리하는 TLCP/PEN in situ 복합재료를 용융방사하여 연신비가 각각 다른 단섬유를 제조하고 그들의 열적, 기계적 특성 및 모폴로지를 조사하였다. 합성된 TLCP는 네마틱 액정중합체였으며 고체상에서 액정상으로의 전이 온도는 249 ℃였다. 블렌드내의 TLCP 도메인들은 매트릭스 고분자인 PEN에 잘 분산 되었으며 어떠한 거대 상 분리 현상도 보여 주지 않았다. TLCP 함량의 증가에 따른 블렌드내 PEN의 cold crystallization 온도가 낮아진 것으로 보아서 TLCP가 PEN에 대한 조핵제 역할을 하였음을 알 수 있었다. 블렌드 섬유내의 TLCP의 도메인 크기는 대략 40 ~ 50 nm정도의 미세한 크기였으며 매트릭스와의 사이에 좋은 계면 접착력을 보였다. 또한 cold 및 hot-drawing 과정을 거친 낮은 draw ratio(DR)에서는 거의 fibril이 형성되지 않았지만, 높은 DR에서는 잘 발달된 fibril들을 보여 주었다. TLCP의 강화효과로 인하여 10 wt% TLCP/ PEN 블렌드 섬유의 초기 모듈러스는 270 %, 인장강도는 235 %의 증가를 보여주었다. 반면에 신장률은 DR의 증가와 함께 감소 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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