고분자재료설계 part 2 report

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목차

1.개요

2.이론적 배경
1)고분자 블렌드
2)BCP co polymer
3)Self-assembly
4)상분리
5)상분리도

3.<TASK 1>고분자 블렌드의 벌크 상 거동 설계 조건

4.결과 및 논의 - TASK 1

5.<TASK 2> 블록공중합체계의 선정 및 고차구조 설계 조건

6.결과 및 논의 - TASK 2

7.결론

본문내용

1.개요
고분자 블렌드는 섞이지 않고 상분리를 하는 immisible한 copolymer와 서로 섞여 Heterogeneous한 copolymer로 구분 지을 수 있다. 그러나 대부분의 고분자는 자연 상태 그 자체에서는 섞이지 않고 분리하는 거동을 보인다. 이러한 상분리 고분자는 서로 다른 상을 지니고 또 단일 상에 존재할 때는 섞이는 거동을 보인다.
우리는 이 설계를 통해 블렌드 고분자의 상분리 거동을 파악하고 블록공중합체의 나노구조를 파악하는 것이 목적이다. 이를 위해 우리는 binodal과 spinodal 곡선을 사용할 것이다. 블렌드 고분자의 thermodynamic model을 보건대, 상분리가 나타난 상태에서 온도와 조성을 고려한 binodal과 spinodal 곡선은 상의 안정도를 파악하는 데에 있어서 매우 유용하다. binodal 곡선은 온도와 열적으로 상분리를 선호하는 구조로 정의가 된다. spinodal 곡선은 바이노달 곡선과 critical point 한 점(열적으로 안정한 상태에 속하는 임계값)에서 plot 된다.
2.이론적 배경
1)고분자 블렌드
고분자의 혼합은 다음과 같은 열역학 관계식을 따른다.

<중 략>

3)Self-assembly
자가조립이란 분자가 외부 요인에 구애 받지 않고 열적으로 안정해지는 free energy에 도달할 때까지 구조를 형성해가는 과정을 의미한다. BCP는 이러한 self-assembly 과정을 거친다.
Bottom-up 방식으로 조립되는 self-assembly 소재는 반도체 전자 회로나 약물을 전달하는 고분자 (DDS) 가공에 사용되고 있다. 이러한 자가조립은 용매를 바꾸어가며 용해도 파라미터인 X값을 조정해줌으로써 특정 나노 크기까지 분자를 키우거나 줄일 수 있다는 장점을 갖는다.

4)상분리
블렌딩 고분자의 상거동은 고분자 용액의 거동과 매우 유사하다. 이를 감안하여 flory-huggins 이론을 통해 상거동을 설명할 수 있다.

참고 자료

Flory-Huggins Based Model to Determine Thermodynamic Property of Polymeric Membrane Solution, P T P Aryanti1 , D Ariono2 , A N Hakim2 , and I G Wenten, International Conference on Computation in Science and Engineering, 2018 J. Phys.: Conf. Ser. 1090 012074
Yan X, Zhu P, Li J (2010) Self-assembly and application of diphenylalanine-based nanostructures. Chem Soc Rev, 39, 1877-1890
Introduction to Polymers/Third Edition, Robert J. Young, Young J. Young, Peter A. Lovell, CRC Press [2010.03.31]
Block Copolymer Nanostructures for Technology, Yu-Chih Tseng, Polymers 2010, 2(4), 470-489, 20 October 2010.
Self-assembly of block copolymers towards mesoporous materials for energy storage and conversion systems, Chen Li, Qian Li, Yusuf Valentino Kaneti, Dan Hou, Yusuke Yamauchi and Yiyong Mai, Chem. Soc. Rev., 2020, 49, 4681, 11th January 2020.