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Polymer(Korea), 18(4), pp.543-551, 1994
End-functionalized Polystyrene을 반응 상용화제로 사용한 비결정성 나일론과 Polystyrene의 계면접착력 향상에 관한 연구
A Study on the Enhancement of the Interfacial Adhesion between Amorphous Polyamide and Polystyrene Using End-functionalized Polystyrene as a Reactive Compatiblizer
반응상용화 (reactive compatibilization)에 의한 계면접착력 향상기구를 알아보기 위해 모델 고분자로서 분자 끝에 무수 말레인산 (MAH) 기능기를 하나씩 갖는 Polystyrene(PS)인 end-functionalized PS(ef-PS)를 비상용인 비결정성 나일론과 PS 계면에 투입하여 연구하였다. ef-PS는 음이온 중합에 의해 수평균 분자량 60,000(60K)과 100,000(l00K)의 두가지를 합성하였으며, 접착력의 측정을 위해 asymrnetric fracture test를 이용하였다. 190℃, 2시간의 접착조건에서 60 K와 100 K의 ef-PS 모두 상업용 SMA 공중합체의 경우보다 계면에 훨씬 많은 양을 투입하여야 접착 효과를 나타냈으며 접착력의 값도 낮았다. 이것은 MAH 기능기의 절대량이 작아서 계면에서 반응할 확률이 낮기 때문이며, 비결정성 나일론의 Tg와 근접한 150℃에서는 이 효과가 더욱 중요함을 알았다. 또한 60 K의 ef-PS는 100K 보다 계면에 투입하는 양이 작은 값에서 부터 접착 효과를 나타냈으나, 계면에 투입되는 기능기의 양에 비례하는 두께/분자량 으로는 같은 값에서 접착효과가 나타남으로써 계면에서의 기능기의 절대량이 접착효과에 중요함을 알수 있었다. 계면에 투입한 양이 많은 경우에는 분라량이 큰 100 K가 접착력이 더 큰 값으로 증가하였다. 이것의 원인으로는 파괴에너지에 대한 분자량의 영향과 확산기구 차이에 의한 계면에서의 반응량의 차이를 고려하였다
The enhancement of the interfacial adhesion between immiscible amorphous polyamids and polystyrene(PS) by the addition of a model reactive compatibilizer was investigated. The model reactive compatibilizer, which were maleic anhydride(MAH) terminated PS with two different molecular weights(60K and 100k), were prepared by anionic polymerization. Fracture toughness of the interface was measured by employing the asymmetric fracture test. Under the annealing condition of 190℃ for 2 hrs the amount of the reactive compatibilizer required to see any adhesion improvement was increased to large extent and the toughness value remained low compared to the commercially available styren-maleic anhydride random copolymer. This is due to the small amount of the functional groups(HAM) which are able to react with amine end-groups of the amorphous polyamide to from in-situ copolymers in case of the end-functionalized PS(ef-PS). It was noted that smaller amount of the 60K ef-PS was required to inprove the interfacial adhesion when compared with the 100K ef-PS. When the amount(thickness) of the ef-PS was replotted with thickness/molecular weight, which is proportional to the amount of the functional group, the two different molecular at the interface is a crucial factor. The difference in the plateau value of the fracture toughness for two different molecular weight ef-PS was interpreted in terms of either the molecular weight dependence of the fracture energy or the residence time of the ef-PS at the interface during diffusion.
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