| 학회 | 한국고분자학회 |
| 학술대회 | 2005년 봄 (04/14 ~ 04/15, 전경련회관) |
| 권호 | 30권 1호, p.170 |
| 발표분야 | 고분자 구조 및 물성 |
| 제목 | Depth dependence of surface orientation of poly(trimethylene 2,6-naphthalate)(PTN) studied with Polarized FTIR-ATR and GIWAXD |
| 초록 | 본 연구에서는 poly(trimethylene 2,6-naphthalate)(PTN) 필름의 표면 depth에 따른surface-induced orientation 및 구조변화를 FTIR-ATR 및 grazing incidence wide angle x-ray diffraction(GIWAXD)를 이용하여 관찰하였다. FTIR-ATR방법과 GIWAXD방법은 고분자 필름의 surface의 구조를 관찰할 수 있는 유력한 도구이다. Polarized FTIR-ATR방법으로는 표면으로부터 약 2~20μm두께 깊이에 대한 평균적인 orientation및 conformation에 관한 정보를 관찰할 수 있는 반면에 GIWAXD는 입사각에 따라 표면에서 깊이가 약 5nm부터 마이크로미터까지의 배향 및 구조적 변화에 관한 정보를 관찰할 수 있다. 본 연구에서는 polarized FTIR-ATR과 GIWAXD방법을 이용하여 필름 표면에서 깊이에 따른 surface-induced orientation 및 구조변화를 관찰하였다. Polarized FTIR-ATR 스펙트럼으로부터 x, y, z방향에서의 absorbance를 나타내는 attenuation index 값을 계산할 수 있으며 attenuation index값으로부터 상대적인 orientation를 나타낼 수 있는 orientation parameter값인 Ax, Ay, Az를 얻을 수 있다. 1 Random orientation의 경우, Ax=Ay=Az=1인 값을 나타낸다. 그림 1에 온도 변화에 따른 917cm-1 band의 orientation parameter값을 나타내었다. 917cm-1 는 naphthalene ring C-H out-of-plane vibration mode를 나타내는 band로서 transition dipole moment 방향이 naphthalene ring 표면에 수직이다. PTN필름은 상온에서 x, y, z방향에서의 orientation paramter값은 다 비슷한 값 1을 나타내다가 온도의 증가에 따라 약 110℃이상 온도에서부터는 Az값은 급격히 증가되지만, Ax, Ay값은 급격히 감소를 하는 것을 관찰할 수 있으며 200℃이상 온도에서 Ax, Ay. Az 값이 다시 모두 1를 나타내는 것을 관찰할 수 있다. 이러한 결과로부터 cold crystallization 진행되면서 naphthalene ring 으로 필름 표면에 parallel하게 배향된다는 것을 확인할 수 있다. 다른 vbration band로부터 다른 segment들도 필름표면에 선택적 배향된다는 것을 확인할 수 있었다. Polarized FTIR-ATR방법으로는 표면으로부터 2~20㎛ depth의 orientation에 관한 평균적인 정보만 알 수 있다. 따라서 표면으로부터 깊이 변화에 따른 surface-induced orientation정도 및 구조적 변화를 관찰하기 위하여 방사광 가속기를 이용한 GIWAXD 실험를 실행하였다. GIWAXD을 이용하여 입사각에 따라 표면에서 5-수천 nm depth에 관한 구조를 관찰할 수 있다. 본 연구에서는 x-ray의 입사각(αi) 를 critical angle(0.22°) 부근과 critical angle 보다 큰 각(0.45°)으로 입사하여 GIWAXD패턴을 얻었다. 그림 2에 0.22°으로 입사하였을 때 얻은 160℃에서의 GIWAXD pattern을 나타내었다. 그림 2에서 결정 면에 의한 pattern이 anisotropic하게 배향되어 있는 것을 관찰할 수 있다. 그러나 0.45°로 입사하였을 경우에는 배향정도가 많이 감소되는 것을 그림 3에서 관찰할 수 있다. GIWAXD결과로부터 결정화가 진행되면서 필름 surface로부터 결정이 선택적으로 배향되는 것을 알 수 있으며 surface의 depth에 따라 결정의 orientation정도가 다르다는 것을 알 수 있다. 참고문헌 1. H. S. Lee, S. C. Park, Y. H. Kim, Macromolecules, 33, 21, p7994-8001(2000) 2. S.C.Park, Y.Liang, H.S.Lee, Macromolecules, 37, 15, p5607-5614(2004) Fig.1. Orientation parameter Fig.2. GIWAXS pattern(0.22°) Fig.3 GIWAXS pattern(0.45°) Acknowledgment : 1. 이 연구는 2004년도 한국학술진흥재단의 지원에 의하여 진행되었음.(KRF-2003-041-D20161); 2. 이 연구의 실험은 포항가속기 연구소 4C2 빔라인에서진행하였으며, 포항방사광가속기에서의 실험은 과학기술처와 포항공대의 지원을 받았음. |
| 저자 | 양영일, 이동환, 이한섭 |
| 소속 | 인하대 |
| 키워드 | surface; orientation; GIWAXD; polarized FTIR-ATR; PTN |
