고분자재료설계 Part 1 report

소개

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목차

1. 개요

2. 이론적 배경
1) The Freely Jointed Chain
2) Characteristic ratio
3) Length & size of polymer
4) End-End distance
5) Rg, Radius of gyration
6) 고분자 입체 배열 구조
7) PVC
8) PS
9) PP
10) PVAc

3. 1차 구조 및 설계 조건

4. 결과 및 논의
1)Task 1: C값 도출
2)Task 2: 고분자 벌크 물성 예측 및 분석

5. 결론

본문내용

1. 개요
화학적인 결합을 통해 monomer가 중합되어 고분자를 합성한다. 이러한 고분자는 1차구조, 2차구조, 3차구조, 4차구조 그리고 고차원구조로 이루어져 있다.
그 중 1차구조는 분자의 constitution, configuration에 직접적인 영향을 받고 2차 구조는 conformation을 통해 공간 배치를 결정한다. 그 후 결정성과 비결정성을 확정짓는 분자의 3차원적인 구조를 형성하고 (tertiary structure) 고분자의 고차구조는 분자 집합체의 응집 구조라고 볼 수 있다. 고분자의 고차 구조의 구성에 따라 높은 elastic condition을 부여할 수 있다.
이 설계 task 에서는 고분자의 거동을 Material studio 프로그램을 통해 파악한 뒤 분자 구조 설계 시에 물질의 조건에 따른 혼화성 사슬의 형태를 알아내는 것이 목적이다.
part 1의 task 1에서는 그 중에서도 고분자의 1차 구조를 설계하여 그 후 1차구조와 2차구조의 반복되는 분자들의 단위(constitution)를 각각 다른 factor로 설정하고 온도와 고분자의 농도를 달리하여 사슬의 C값의 변화를 측정할 것이다.
그 후 두 번째 task로 PP와 PS, PVAC, PVC의 물성 (밀도, 용해도 상수, 기계적 성질 등)을 파악하여 문헌과 직접 비교해 볼 것이다.

2. 이론적 배경
1) The Freely Jointed Chain
The Freely Jointed Chain model은 특정 공간에 있는 고분자 사슬을 간단히 파악한 모델이라고 볼 수 있다. 이 모델에서 고분자는 모두 일정한 결합 길이를 갖기 때문에 결합각에 대한 방향과 상관관계가 존재하지 않고 따라서 torsion 또한 고려하지 않는다.
Freely Jointed Chain 모델의 equivalent freely jointed chain에서 도출한 C를 통하여 이상적인 고분자 사슬의 크기를 파악할 수 있다.

참고자료

· Introduction to physical polymer science, Sperling, L. H. Wiley, 2005.12.01.
· Polymer weight determination from numerical and experimental data of the reduced viscosity of polymer in brine, A. Vega-Paz, F. de J. Guevara-Rodr´ıguez*, J. F. Palomeque-Santiago, and N. Victorovna Likhanova, Instituto Mexicano del Petroleo, Instituto Mexicano del Petroleo, JULY-AUGUST 2019
· Thin Polymer Films Out of Thermodynamic Equilibrium, Inaugural-Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Fakultät für Mathematik und Physik der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Vorgelegt von, Mithun CHOWDHURY, 2012.
· PAC, 1996, 68, 2193. (Basic terminology of stereochemistry (IUPAC Recommendations 1996)) on page 2204
· Polymerdatabase, 22. 12. 15. 접속. https://polymerdatabase.com/polymer%20chemistry/Constitutional%20Isomerism.html
· Conformations and Cycloalkanes, James Ashenhurst, Last updated: December 13th, 2022, 접속 날짜: 22. 12.15. https://www.masterorganicchemistry.com/2020/05/29/newman-projection-of-butane-and-gauche-conformation/
· Scaling behaviour of different polymer models in dissipative particle dynamics of unentangled melts, Zbyšek Posel, Bernard Rousseau, Martin Lísal, Molecular Simulation, 2014 Vol. 40, No. 15, 1274–1289 Dec, 2014.
· Effect of cyclic chain architecture on properties of dilute solutions of polyethylene from molecular dynamics simulations, Seung Soon Jang, Tcagin Cagin, William A. Goddard, JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS VOLUME 119, NUMBER 3, Jul 2003.