부산대학교 도서관

유기촉매를 사용하는 것은 금속촉매를 사용하는 것에 비해 환경친화적이며 촉매를 제거하기 위한 별도의 과정을 필요로 하지 않는다. 따라서 유기촉매를 이용하는 것은 환경 친화적 고분자를 중합할 때 아주 유리하게 작용할 수 있다. 에틸렌 카보네이트 (EC)와 ɛ-카프로락톤 (CL)을 이용한 공중합체는 생체 적합성이 높은 대표적 생분해성 폴리머이다. 본 연구에서는 열가소성 엘라스토머를 중합하는데 있어 유기촉매를 사용했고 EC와 CL의 공중합체를 소프트새그먼트 (SS)로 활용하여 폴리에스테르카보네이트 열가소성 엘라스토머 (TPEC)를 중합하였다. 유기촉매로는 트리아자바이시클로데켄과 메탄술폰산을 열을가하면서 블랜딩해 산-염기 유기촉매를 제조였다. 제조된 산-염기 유기촉매는 핵자기공명분석법 (1H NMR)을 이용해 분석되었다. TPEC는 EC와 CL, 그리고 하드새그먼트 (HS)와 SS의 다양한 비율에 따라 중합되었다. EC의 탈카복실화 반응으로 생성된 에테르기와 SS의 비율이 증가에 의해 생성된 유연성에 의해 물리적 성질이 결정되었다. 제조한 TPEC 는 시차주사 열량측정법 (Differential Scanning Calorimetry, DSC)과 동적 기계적분석 (Dynamic Mechanical Analysis, DMA)을 통해 HS 비율이 늘어날수록 열적 특성이 우수해졌고, TPCE내 EC의 비율이 높아지면 열적 특성이 감소하는 것을 확인하였다. 또한 엑스선 회절패턴 (X-Ray Diffraction, XRD) 분석을 통해 열적 특성과 마찬가지로 HS가 증가하고 EC가 감소했을 때 결정화도가 향상되었다. 만능 재료 시험기 (Universal Testing Machine, UTM)를 통해 SS의 함량이 증가할수록 연신율이 향상하고 인장강도가 감소했으며, EC의 비율이 높고 SS 비율을 증가시켰을 때 에테르가 증가하면서 물리적 특성 변화폭이 커지는 것을 확인하였다. 핵자기공명분석법 (1H NMR, 13C NMR)을 이용하여 중합이 성공적으로 이루어진 것을 확인하였고 실제 EC와 CL의 함량을 계산했다. 또한, 실험 진행 단계별로 생성물과 부산물의 핵자기공명분석법을 통해 반응 메커니즘을 분석하고 유기촉매가 TPCE 중합에 이용되는 반응인 에스테르교환반응과 개환반응에 효과적으로 작용하는 것을 확인하였다.
Thermoplastic elastomers (TPEs) have been widely used in automotive and household areas as alternatives to traditional rubbers due to their special rubber-like properties such as high flexibility and heat resistance, combining with plastic nature like extrusion and injection molding. So far, most of TPEs are derived from nonrenewable resources and metal-based catalytic systems. Considering the environmental impact as well as the sustainability issues, the use of bio-based compounds and metal-free procedures for producing TPEs has attracted increasing attention. In this study, we have synthesized a series of poly(ester carbonate)-based thermoplastic elastomers (TPECs) using organo-based catalysts consisting of 1,5,7-triazabicyclo[4.4.0]dec-5-ene and methanesulfonic acid. Hard segment (HS) was prepared via transesterification of 1,6-hexanediol and dimethyl-2,6-naphthalenedicarboxylate. On the other hand, soft segment (SS) was achieved via copolymerization of ethylene carbonate (EC) and ε-caprolactone (CL). The effect of the cyclic carbonate and cyclic ester on the properties of the regarding elastomers was investigated by modifying the HS/SS and EC/CL ratios. The resultant TPECs were characterized by nuclear magnetic resonance spectroscopy and gel permeation chromatography. Their physical properties were investigated using universal testing machine, differential scanning calorimetry, thermogravimetric analysis, dynamic mechanical analysis, and viscometer.