Preparation and Characteristics of Poly(phenylene ether)s in Various Reaction Conditions

Abstract

PPE는 poly(phenylne oxide), poly(phenylene ether), 및 poly (arylene ether) 등으로 불리는 엔지니어링 플라스틱의 일종으로서 PPE의 연구는 1915년에 최초로 시작되었으나 분자량과 수율이 낮 아 공업적으로 관심을 끌지 못했다. 그후 1957년에 미국 General Electric사의 Hay가 Scheme 1에 나타낸 바와 같이 2,6-dimethylphenol(DMP)의 Cu/amine complex를 촉매로 사용한 산화커플링 중합으로 고분자량의 PPE 합성에 성공함으로써 새로운 엔지니어링 플라스틱으로 발돋음하게 되었다. 1-4 PPE는 기계적, 전기적 특성이 매우 뛰어나고 내열성, 내화학성 및 치수 안정성 등 물성이 우수하며 5 유리전이온도(T g )가 205 ℃로 높 고 -20 ℃의 낮은 온도에서도 우수한 충격 강도를 나타낸다. PPE의 융점(T m )은 267 ℃로 보고되고 있으나 결정화도가 5∼10%에 불과 하기 때문에 통상 무정형 고분자로 구분되고 있다. 6 중합에 사용되는 금속촉매인 CuCl은 중합체를 수거할 때 완벽히 제거되지 않기 때문에 고분자 사슬 내에 소량 존재하게 된다. 이 잔류 촉매로 인하여 높은 열 성형 온도에서 가공 중 변색이 되거나 열분해 되는 현상이 나타날 수 있다. 잔류 촉매를 제거하기 위하여 다양한 유 기산, 예를 들면 염산 또는 아세트산을 사용할 수 있으나 7 정제 단계 에서 PPE의 고유점도를 감소시키는 단점이 있다. 그래서 촉매제거와 동시에 고유점도를 감소시키지 않는 아미노카르복실산 유도체인 citric acid 또는 EDTA 수용액을 사용하여 촉매를 제거할 수 있다. 8,9 본 연구에서는 단량체인 DMP를 사용하여 산화 커플링 중합법으로 PPE를 합성하는데 있어 중합반응에 미치는 DMP와 촉매의 비, 다양한 용매, amine 리간드 및 분자량 조절제인 2,4,6-trimethylphenol (TMP) 함량 등의 영향을 분자량측정이나 열분석 및 분광학적 특성 분석에 의해 고찰하였다. 서로 다른 Cu/amine 촉매 system의 활성을 다양한 반응조건에 따른 폴리페닐렌에테르의 중합 특성 박종현ㆍ김남철ㆍ김용태  ㆍ남성우ㆍ김영준  ㆍ김지흥  성균관대학교 응용화학소재공학 협동과정, 화학공학부,  제일모직 Super EP CFG (초록: Copper(I) chloride와 아민 계열의 리간드와의 Cu-amine complex 촉매를 사용한 단량체 2,6-dimethlyphenol (DMP)의 산화중합을 통하여 poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene ether)(PPE)를 제조하였다. 중합반응에 있어서 DMP와 촉매의 비율, 다양한 리간드 및 첨가제로서 2,4,6-trimethylphenol(TMP)의 함량 등 여러 반응 변수들의 영 향을 분자량측정, 열분석, 및 광학적 특성분석을 통해 조사하였다. DMP의 산화중합에 사용된 다양한 Cu-amine 촉매 system의 중합활성을 비교하기 위하여 oxygen-uptake 실험을 실시하였다. 또한 제조된 PPE의 EDTA 수용액을 사용 한 정제 방법을 통하여 잔류촉매 제거가 PPE의 열 안정성에 미치는 효과를 TGA를 통해 확인하였다.Abstract: Poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene ether) (PPE) was synthesized by oxidative polymerization using various Cu(I)-amine catalyst system. The effects of catalyst/monomer ratio, different amine ligand, and the content of 2,4,6-trimethylphenol (TMP) additive on the polymer yield and molecular weight were investigated by using gel permeation chromatography. The catalytic activity of various Cu-amine systems on the 2,6-dimethylphenol (DMP) polymerization was monitored and compared each other through oxygen-uptake experiment. In addition, the effect of catalyst removal using aqueous EDTA on the thermal stability of the prepared polymer was elucidated by thermogravimetric analysis.

Physical Properties of Modified Polyphenylene Oxide as a Composite Material for Hydrogen Fuel Cell Stack Enclosure Suitable for Injection Molding

“…Table 12 presents the physical property data that required input for injection molding analysis under the categories of mechanical properties, fluid properties, and thermal properties, which were the criteria for sample selection. In the aforementioned tensile strength test, both elastic modulus and Poisson's rate were measured, and the shear modulus can be obtained using Equation (1). Table 13 shows the results of experiments on tensile strength, elastic modulus, and shear modulus for each sample.…”

“…Additionally, PPOs are not affected by most acids, alkalis, or organic solvents. Despite these excellent properties, PPOs have disadvantages in that they are not suitable for processing due to their high molding temperatures and poor fluidity when being molded into products [1].…”

Improving Environmental Durability of Epoxy Resin Using Tetra-n-butylammonium (TBA) Salt Modified Montmorillonite Nanoplatelets

“…1,2017 In recent years, polymer/clay nanocomposites have attracted great attention in both academic and industrial researches, due to their synergistic advanced properties at realtively low nanoclay loadings (up to 5 wt%). [7][8][9][10][11][12] The typical enhanced properties include tensile strength, heat deflection temperature, barrier properties, and so on. [13][14][15] Because of these good properties and low price, industrial applications of nanoclay also found great attraction nowadays.…”

Synthesis and Preliminary Characterization of a PPE-Type Polymer Containing Substituted Fullerenes and Transition Metal Ligation Sites

“…The use of GPC to determine molecular weights of fullerene-containing compounds has been performed previously using polystyrene standards and RI detection [26,27,[41][42][43][44][45]. In our case, the addition of PDA detection allowed for peak identification of the compounds of interest based upon their UV-Visible absorption spectra (since the chromophore absorption spectrum stays relatively consistent before and after polymerization, vide infra) and the corresponding RI peak used for molecular weight determination.…”