Studies on the Synthesis of Novel Structured Polyamides by Reactive Extrusion and Their Physical Properties

Abstract

반응압출 공정(REX)은 고분자의 블렌딩(blending) 외에 중합, 그래프팅(grafting), 브랜칭(branching), 기능화 등의 다양한 화학반응을 동시에 진행할 수 있는 효과적이고 효율적인 고분자 가공 공정이다. 또한, 반응성 작용제(agent)를 반응 공정에 도입하여 분산을 균일하게 하고 반응시간을 감소시킬 수 있다. 따라서, 단순히 블렌딩을 하는 일반적인 압출 공정과 비교해 볼 때, 반응압출 공정은 블렌딩과 화학반응을 압출기 내에서 동시에 진행할 수 있다는 큰 장점이 있다. 결과적으로 반응압출공정의 도입을 통해 고분자의 중합과 반응을 한 단계의 공정으로 간소화 하는 것이 가능하다. 반응압출 공정의 이러한 특유의 장점을 이용하여, 단량체로부터 고분자 중합, 크래프팅이나 가교를 통한 고분자의 개질, 고분자끼리의 커플링 반응과 같은 다양한 화학반응에 응용할 수 있다. 고분자의 중합 반응은 반응 온도나 조성, 시간 등의 조건에 매우 민감하게 반응하기 때문에, 고기능성 고분자를 단량체로부터 중합하는 연구는 매우 어려운 일이다. 따라서, 이러한 중합이나 개질에 대해 많은 연구들이 진행되어 왔지만, 중합과 개질을 동시에 반응압출 공정을 통해서 가능하게 한 연구는 아직 보고된 바가 없다. 본 연구에서는, 반응압출 공정과 새로운 이작용기(bifunctional) 첨가제의 도입으로 단량체로부터 폴리아미드 6 복합체를 in-situ로 중합하였다. 기존에 보고된 이작용기 첨가제들의 경우 단량체로부터 in-situ 중합이 불가능하였으나, 에폭시와 아민 작용기를 갖는 첨가제를 합성하여 사용한 새로운 반응 시스템의 도입으로 in-situ 중합을 가능하게 하였고, 더 나아가 반응압출을 통해 단일공정으로 복합체를 제조하였다. 이작용기 첨가제의 경우 고분자 체인증량제(chain extender)로 작용하여 분자량을 증가시키고 물성을 향상시켰다. 하지만 반응 조건에 따른 고분 복합체의 성능이 차이를 보이므로 첨가제의 양과 반응조건에 대한 미세한 조종이 필요했다. 또한 본 연구에서는, 액정성을 띄는 열가소성 고분자를 반응압출로 중합하였다. 액정에폭시와 모노아민을 반응압출기 내에서 선형으로 반응시켜 성공적으로 액정고분자를 중합하였다. 하지만 높은 분자량의 액정고분자를 얻기 위해서는 추가 연구가 필요하다.