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공부/고분자 기본 지식 9

고분자 분자량과 물성1

아무래도 굉장히 범용적인 개념이고, 이에 따라 너무나도 다양한 효과를 보여주는 인자이기 때문에 제가 보여드린 것 이외에도 매우 다양한 케이스들이 있을 것이라 생각합니다. 알고 있는 수준에서 공부하며 정리하니, 댓글로 조언해주시면 좋을 것 같네요. 내용이 많아져서 아마 2개로 나누어 포스팅을 진행할 것 같습니다. 고분자 물리, 고분자 물리화학, 고분자 화학 책들에서 고분자에 대한 미시적부분을 열심히 들여다보는 이유는 결국 이걸 어떻게 써먹을까에 대한 것입니다. 그냥 우연히 여러가지를 만들다가 새로운 특성이 나오는 고분자를 만들기도 했겠지만, 어떠한 목적(물성이겠죠?)을 가지고 디자인하여 만들어진 고분자들도 있을 것입니다. 당연히 이러한 분자 디자인과 동시에 많은 연구가 진행된 부분이 고분자가 얼마만큼 넓은..

고분자의 결정화도 (crystallinity of polymer) 측정 방법2

저번 포스팅에서 DSC를 이용한 결정화도 계산법 두가지를 소개하였습니다. 나머진 WAXS, Raman spectroscopy, solid-NMR이고, 이번에 포스팅할 내용입니다. DSC, WAXS, Raman spectroscopy, solid-state NMR의 차이가 무엇이길래 측정방법별로 결정화도 값이 차이나는지는 이어서 작성하겠습니다. WAXS (wide-angle X-ray scattering)으로 하는 결정화도 계산법 X-ray scattering 학문은 기초부터 관심있게 보는 사람들이 적고, 수학과 공간에 대한 지식이 없으면 이해하기가 상당히 난해하기 때문에, 이대로 설명만 하기엔 부족할 수도 있다. 하지만, 여기에 그걸 다 쓰면 배보다 배꼽이 커지는 상황이므로 일단 방법론만 소개하려고 한다..

고분자의 결정화도 (crystallinity of polymer) 측정 방법1

고분자 결정화도 계산하는 방법이 좀 다양합니다. 재미있는 점은 고분자는 금속이나 small molecules처럼 딱 떨어지는 구조가 아니라서 물성도 어중간하게 나오고, 이에 따라 분자량이나 branch유무에 따라 달라지는데, 결정화도도 그렇습니다. 측정방식에 따라 결정화도 값이 달라집니다. 대략 제가 아는건 5가지 정도가 있네요. DSC로 2가지, WAXS (wide-angle X-ray scattering)으로 1가지, Raman spectroscopy로 1가지, Solid-state NMR로 1가지네요. 이 측정방식이 모든 경우에 적용되는 것은 아닙니다. 나름의 용도가 있고, 서로 보완을하며, 측정 방식을 보면 그 의미가 다릅니다. 하나하나 간단히 설명하겠습니다. DSC를 이용한 결정화도 계산법1 고..

고분자 결정구조와 결정화 속도, 왜 semi-crystalline일까

관심있는 분이 있을지는 모르겠다. 일단 공부하는 걸 정리하는 거니까.. 고분자 결정구조 결정구조에 대해 자세히 다 다룰 순 없을 것 같고, 나중에 X-ray scattering쪽을 다루게 된다면 자세히 설명할 수 있을 것 같다. 대신 기본적인 것들을 위주로 설명하려고 한다. 가장 일반적인 형태의 고분자 결정구조를 거시적인 관점에서 미시적인 관점으로 볼때를 나타낸 그림이다. 저 동그랗게 보이는 것을 spherulites라고 부르며, 자세히 보면 crystalline region과 amorphous region으로 나눠져 있다. crystalline region을 확대해서 보면 chain packing이 되어있는 것을 보이고, 대부분 lamellar 형태를 이루고 있다. 이를 반복단위까지 쪼개서 살펴보면 c..

고분자 공중합체 (copolymers) 소개: 설명 및 장단점

이번엔 공중합체에 대해서 간단히 설명해보려고 한다. 현재 실생활에 사용하는 플라스틱은 절대 단순하게 구성된 것이 단 한가지도 없다. 지금은 그 기술이 고이고 고여서.. 분자레벨로 내려가서 관찰하게 되면, 감탄이 나올 정도로 복잡하게 계획되어있다. 심지어.. 싸구려 플라스틱 조차도 말이다. 충분한 설명은 아니었지만.. 블렌드에 대해 조금 소개하였으니 화학적으로 이용하는 공중합체에 대해 설명해보려고 한다. 공중합체 (copolymers) 공중+합체가 아니고.. 공+중합체, 영어로는 co- + polymers가 되겠다. 2 종 이상의 단량체(monomer)를 한 중합체안에 화학적으로 같이 연결해 놓는다고 보면 되겠다. 블렌드관련 포스팅에서 왜 자꾸 섞는가에 대한 답변으로 "좋은 특성을 한 재료에 더 많이 구현..

고분자 블렌드 (polymer blend) 2부: 실험적인 Miscibility확인법

일을 하면서 또는 공부나 실험을 하면서 고분자를 섞어보기 위해 뭔가 인터넷에서 찾기보단 섞인 애들을 분석하기위해 찾아보는 경우가 더 많을 것이라 생각한다. 고분자 블렌드를 섞어보려고 한다면 물질명으로 검색을 하겠지.. 'PMMA과 PS상용성 또는 miscibility' 뭐 이런식으로.. 이런 경우에는 전통적으로 연구가 많이 되어있어서 이쪽 분야를 시도하는 사람들은 알고 있으리라 생각한다. 보통은 Flory-Huggins parameter (카이 파라미터로 많이들 기억함)를 polymer handbook에서 찾아내거나 solubility parameter를 검색하여 구해보려고 하겠지 싶다. 온도에 따른 LCST, UCST거동을 비율별로 구해서 구해볼 수도 있지만.. 이걸 실험적으로 구현해서 정확한 값을 얻..

고분자 블렌드 (polymer blend) 1부: blend에 대한 간단한 소개

오랜만에 다시 학구적인 열정으로 포스팅 시작! 고분자를 어찌됐던 개발하고 만들게된 계기는 더 좋은 품질의 무언가를 만들기 위해서이다. 개발 방향은 수많은 방식과 방법으로 다양하고, 몇개로 정의될 수 없지만 굳이 두가지 정도로 크게 분류해서 볼 수 있다. '화학적인 방법과 물리적인 방법' 화학적인 방법은 간단하게 단량체 구조부터 개발 방향을 잡는 방법으로 물성이 좋을만한 구조를 디자인하고, 이를 중합하여 만드는 방법이다. 또는, 서로 다른 물성이 좋다고 알려진 물질 두 가지 이상을 공중합하여 물성의 장점을 이끌어내려고 할 수 있다. 화학적인 방법보다 직관적이며 좀 더 쉽게 접근할 수 있는 방법이 물리적인 방법이라고 생각한다. 물리/구조적인 관점에서는 고분자의 분자량이나 사슬의 갯수 등의 관점에서 벌어지는 ..

고분자 녹는다? 안녹는다?

흠.. 의외로 이건 모르는 사람이 제법되어서 구분지어 설명을 한다. 보통 우리나라말로 '녹는다'라고 표현된 고분자쪽 매칭 단어는 'melting'이다. 고분자에서는 저렇게 semicrystalline이라고 나온것처럼 접혀서 (folded) 패킹되어있는 상태를 결정이라고 한다. 접히려면 꺽이는 부분이나 짜투리들이 존재하기 때문에 무기물이나 유기물 단분자와 다르게 100% crystalline은 없다. 가지런히 접힌게 amorphous라고 되어있는 상태로 풀리는게 melting이다. 즉, 결정을 만들지 못하는 비정질 고분자는 melting현상을 관찰할 수 없다. (잡아당기는 등의 특수상황 빼고..) 그럼 비정질 친구들도 온도가 올라가면 잘 움직여지는데 뭐라 부르는게 적당할까? 보통 '말랑해진다'라는 표현이 ..

고분자 학문 관련하여..

내가 있는 주변만 그런건진 모르겠지만.. 요즘 고분자하면 스마트하고, 팬시한 것들이 많다. 연구실, 연구소에서 많이 개발하니까.. 근데 주변에 보면 요즘 기준 스마트하고, 팬시하지 않은 우리가 흔히 아는 고분자로 만든 제품이 대다수이다. 화공, 화학, 고분자공학 하시는 분들 대학에서 공부 열심히하고 우와 OLED, 스마트 센서, 나노 스케일!! 하지만 대부분 회사는 PE, PP, PET에 관심 많고, 이걸 하게 되는 것 같다. 물론 미래연구하는 곳도 있지만 나도 그랬고.. 결국 회사와서 보는 논문들은 죄다 1950~1980년대 논문들이다. 그리고 내가 얼마나 학과공부에 무지했는지, 이런 전통고분자를 무시했는지 깨달았고 어마무시한 학자들이 엄청난 이론들로 상상하지 못할 수준으로 연구하고 파고들고 했구나를 ..

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