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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 하창식
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 부산대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
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본 연구에서는 세피오라이트와 실리카 나노입자를 무기필러로 이용하여, 폴리노보넨을 기반으로 하는 나노복합재료를 합성하였다. 세피오라이트 또는 실리카 나노입자를 필러로 사용함으로써, 종래의 폴리노보넨의 취약점인 열적, 기계적, 가스베리어 특성을 향상시키는 것을 목표로 연구를 진행하였으며 만족할만한 결과를 얻었다. 3-aminopropylethoxysilane(3-APTES)를 이용하여 세피오라이트의 표면을 아민기로 유기화학적으로 개질 하였고, 이를 이용하여 노보넨 고분자 용액에 균일한 상으로 분산된 노보넨 고분자-세피오라이트의 복합 소재가 얻어진다. 고분자와 세피오라이트 필러의 강한 상호작용으로 인해, 기계적 강도(Young’s modulus)가 세피오라이트 약 16 wt% 첨가 시에 기존의 폴리노보넨에 비하여 약 60% 증가한 값을 가지면서 뛰어난 물성을 보이는 것을 알 수 있었고, 열팽창계수(CTE) 또한 기존의 고분자에 비하여 약 37%가 감소하였다. 또한 제조된 복합체는 베리어 특성을 가지는 세피오라이트 필러에 의해 산소투과도가 약 66% 감소한 결과를 보이기도 했다. 본 결과는, 제조된 복합체가 산소 투과도가 낮으면서도 열적 안정성을 요하는 곳에도 응용할 수 있다는 가능성을 보여준다.
한편, 실리카 입자와 폴리노보넨 고분자복합체의 연구를 통해서는 폴리노보넨 본연의 우수한 광학적 특성은 유지하면서, 열팽창계수(CTE)를 낮추는 것을 목표로 연구가 진행되었다. 본 연구에서 사용된 실리카 입자는 졸-겔 방법에 의하여 직접 제조하였으며, 폴리노보넨 고분자 또한 Ring Opening Metathesis Polymeerization(ROMP)를 통해 직접 중합하여 사용하였다. 제조된 폴리노보넨/실리카 나노복합체는 가시광선영역에서 80% 이상의 투과도를 보이며 매우 투명한 특성을 보였다. 또한 DSC 분석을 통해 합성된 나노복합체의 열적 안정성을 확인한 결과, 10 wt%의 실리카 나노입자를 함유하는 복합체의 경우 그 Tg가 본래의 노보넨 고분자에 비해 약 20℃나 향상된 결과를 보였다. 또한 TMA 측정을 통해 복합체의 열팽창계수(CTE)를 확인해 본 결과, 본래의 폴리노보넨의 경우 79.0ppm/K 인 반해 10 wt%의 실리카 나노입자를 함유하는 복합체의 경우 50.7 ppm/K 으로, 약 35% 가량 감소된 수치를 보였다. 본 연구를 통해 개발된 폴리노보넨/실리카 나노복합체의 경우는 그 우수한 열적 물성과 치수안정성뿐 만 아니라 광학적 특성을 요하는 분야, 유연 디스플레이의 기판 등과 같은 다양한 분야에 응용이 가능할 것으로 기대된다.
한편, 실리카 입자와 폴리노보넨 고분자복합체의 연구를 통해서는 폴리노보넨 본연의 우수한 광학적 특성은 유지하면서, 열팽창계수(CTE)를 낮추는 것을 목표로 연구가 진행되었다. 본 연구에서 사용된 실리카 입자는 졸-겔 방법에 의하여 직접 제조하였으며, 폴리노보넨 고분자 또한 Ring Opening Metathesis Polymeerization(ROMP)를 통해 직접 중합하여 사용하였다. 제조된 폴리노보넨/실리카 나노복합체는 가시광선영역에서 80% 이상의 투과도를 보이며 매우 투명한 특성을 보였다. 또한 DSC 분석을 통해 합성된 나노복합체의 열적 안정성을 확인한 결과, 10 wt%의 실리카 나노입자를 함유하는 복합체의 경우 그 Tg가 본래의 노보넨 고분자에 비해 약 20℃나 향상된 결과를 보였다. 또한 TMA 측정을 통해 복합체의 열팽창계수(CTE)를 확인해 본 결과, 본래의 폴리노보넨의 경우 79.0ppm/K 인 반해 10 wt%의 실리카 나노입자를 함유하는 복합체의 경우 50.7 ppm/K 으로, 약 35% 가량 감소된 수치를 보였다. 본 연구를 통해 개발된 폴리노보넨/실리카 나노복합체의 경우는 그 우수한 열적 물성과 치수안정성뿐 만 아니라 광학적 특성을 요하는 분야, 유연 디스플레이의 기판 등과 같은 다양한 분야에 응용이 가능할 것으로 기대된다.
목차
List of Figures and Tables 1CHAPTER 1. Introduction 8CHAPTER 2. Literature survey 112-1. Polymer/Sepiolite Hybrid Films 112-1-1. Polynorbornene 112-1-2. Sepiolite 142-2. Polymer/Silica Nanocoomposite 172-2-1. Sol-Gel Process 172-2-2. Polymer for flexible substrates 252-3. References 51Part 1. Preparation and Properties of Polynorbornene/Sepiolite Hybrid FilmsCHAPTER 3. Introduction 60CHAPTER 4. Experimental 624-1. Materials 624-2. Modification of sepiolite 634-3. Synthesis and characterization of monomer 634-4. Polymerization of monomer 644-5. Preparation of polynorbornene/sepiolite hybrid films 654-6. Characterization 66CHAPTER 5. Results and Discussion 695-1. Characterization of modified sepiolite 695-2. Properties of polynorbornene/sepiolite hybrid films 78CHAPTER 6. Conclusions 97CHAPTER 7. References 98Part 2. Preparation and Properties of Polynorbornene/Silica NanocompositesCHAPTER 8. Introduction 102CHAPTER 9. Experimental 1039-1. Materials 1039-2. Synthesis and characterization of monomer 1049-3. Polymerization of monomer 1059-4. Preparation of Polynorbornene/Silica nanocomposites 1069-5. Characterization 106CHAPTER 10. Results and Discussion 108CHAPTER 11. Conclusions 117CHAPTER 12. References 118Summary (Korean) 120
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