KR102070488B1 - 고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수 분석법 - Google Patents

고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수 분석법 Download PDF

Info

Publication number
KR102070488B1
KR102070488B1 KR1020170104326A KR20170104326A KR102070488B1 KR 102070488 B1 KR102070488 B1 KR 102070488B1 KR 1020170104326 A KR1020170104326 A KR 1020170104326A KR 20170104326 A KR20170104326 A KR 20170104326A KR 102070488 B1 KR102070488 B1 KR 102070488B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solvent
diffusion coefficient
polymer material
solvent molecules
polymer
Prior art date
Application number
KR1020170104326A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190019437A (ko
Inventor
김승하
권인혜
김경훈
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020170104326A priority Critical patent/KR102070488B1/ko
Priority to JP2019516573A priority patent/JP6821899B2/ja
Priority to US16/476,478 priority patent/US11480511B2/en
Priority to PCT/KR2018/008898 priority patent/WO2019035585A1/ko
Priority to EP18846713.8A priority patent/EP3543679A4/en
Priority to CN201880004327.2A priority patent/CN109937357B/zh
Publication of KR20190019437A publication Critical patent/KR20190019437A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102070488B1 publication Critical patent/KR102070488B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
    • G01N15/082—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/11—Complex mathematical operations for solving equations, e.g. nonlinear equations, general mathematical optimization problems
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16C—COMPUTATIONAL CHEMISTRY; CHEMOINFORMATICS; COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE
    • G16C60/00—Computational materials science, i.e. ICT specially adapted for investigating the physical or chemical properties of materials or phenomena associated with their design, synthesis, processing, characterisation or utilisation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
    • G01N2015/086—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials of films, membranes or pellicules

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Operations Research (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Bioinformatics & Computational Biology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

본 발명은 고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수를 분석하기 위하여 용매의 특성과 관련된 표현자(descriptor)를 종속변수로 하여 분석하는 용매 분자의 확산계수 분석 모델 및 이를 이용하여 고분자에 대한 용매 분자의 확산계수를 분석하는 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 용매 분자의 확산계수 분석법은 용액 공정을 이용하는 고분자 필름 제작시 건조 공정에 적합한 용매를 스크리닝하거나, 제품에 사용되는 고분자 소재의 투과도를 분석하여야 할 때, 용매 분자의 확산계수를 효율적으로 분석하여 최적의 용매를 제공할 수 있다.

Description

고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수 분석법 {ANALYSIS MEHTOD FOR DIFFUSION COEFFICIENT OF SOLVENT MOLECULES COMPRISED IN POLYMERIC MATERIALS}
본 발명은 용액 공정을 이용하는 고분자 필름의 제조에 있어서, 고분자 소재에 잔류하는 용매 분자의 확산계수를 분석하는 방법에 관한 것이다.
색변환 필름 등 용액 공정을 통하여 고분자 필름을 제조하는 경우, 제조된 고분자 필름의 내구성을 높이기 위해서는 상기 필름을 건조시키는 동안 고분자 필름에 포함된 잔류 용매량이 최소화되어야 하며, 이를 위해서는 용매 분자의 이동도(mobility)가 높아야 한다(참조: Wong et al, Polymer, 2004, 45, 5151; Schabel et al, Chem. Eng. Sci., 2007, 62, 2254).
또한, 제약이나 전자 제품에 사용되는 고분자 소재에서는 증기, 산소, 이산화탄소 등이 흡습되지 않도록 해야 하는데, 이를 위해서는 고분자 필름에서의 투과도 분석이 필요하다. 이러한 고분자 필름의 투과도는 고분자와의 용해도와 확산이 중요한 요소이다(참조: Luan et al, Comp. Mat. Sci., 2006, 37, 454). 이와 같이 고분자 필름의 내구성 향상과 제품의 투과도 분석을 위해서는 각 고분자 소재의 기체 확산 계수 분석이 필요하다.
종래에 알려진 용매 분자의 확산계수 분석방법은 실험적으로 자성 부유 밸런스(magnetic suspension balance, MSB)와 수착평형(sorption equilibrium)을 이용하여 고분자 소재 내의 용매 분자의 확산 계수를 측정하는 것이나(참조: Mamaliga et al, Chem. Eng. & Proc., 2004, 43, 753), 이를 위해서는 고분자와 용매와의 플로리-허긴스 파라미터(Flory-Huggins parameter)가 필요하며, 실험의 재현성 등 측정에 어려움이 있다는 문제점이 있다. 또한, 분자동역학을 통하여 용매 분자의 확산 계수를 측정하는 방법에서는 계산 시간 등의 한계가 존재한다.
이에, 고분자 필름 제조 공정 중 용매 건조 특성 및 기체 투과도 분석을 위해 효율적인 확산 계수 분석 모델이 필요한 실정이다.
본 발명은 용매의 특성과 관련된 표현자(descriptor)로부터 분석된 전산모사 모델을 이용하여 고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수를 분석하는 분석법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 용액 공정을 통해 제조되는 고분자 필름에 있어서 해당 고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수 분석법을 제공한다. 구체적으로, 상기 분석법은 하기 수학식 1의 확산계수 분석 모델을 이용하여 해당 고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수를 분석하는 것을 포함한다:
[수학식 1]
lnD pred = c1exp(-ME)[c2lnEV + c3lnNB + c4lnMV + c5]
상기 수학식 1에 있어서,
ME, EV, NB 및 MV는 각각 용매 분자와 관련된 표현자(descriptor)로서,
ME는 용매-고분자의 혼합 에너지(mixing energy, ME)(kcal/mol)이고,
EV는 용매의 증발 엔탈피(enthalpy of vaporization)(kcal/mol)이며,
NB는 용매의 원소간의 화학적 결합(bond) 개수이고,
MV는 용매의 몰 부피(molar volume)(cm3/mol)이며,
c1은 0 내지 1의 조정계수로서, 온도 등 실험조건에 따라 조정되는 값이고,
c2는 -10 내지 0의 조정계수로서, 고분자 소재에 따라 조정되는 값이며,
c3는 -10 내지 0의 조정계수로서, 고분자 소재에 따라 조정되는 값이고,
c4는 -1 내지 1의 조정계수로서, 고분자 소재에 따라 조정되는 값이며,
c5는 -10 내지 10의 조정계수로서, 고분자 소재에 따라 조정되는 값이다.
한 실시양태에 따르면, 상기 수학식 1의 확산계수 분석 모델로부터 계산된 용매 분자의 확산계수 lnD pred 와 NpT 앙상블(ensemble) 적용하에 분자동역학으로 분석된 용매 분자의 확산계수 lnD md 와의 상관관계에 대한 평균 제곱 편차(root-mean-square deviation, RMSD, R2) 값은 0.6 내지 0.99일 수 있다.
한 실시양태에 따르면, 상기 수학식 1의 용매 분자의 확산계수 분석 모델은 특정 고분자에 대한 다양한 종류의 용매의 확산계수를 특정 온도 및 압력 조건 하에서 분자동역학을 이용해 확산계수(lnD md )를 분석하는 단계; 및 상기 분자동역학으로부터 분석된 확산계수를 ME, EV, NB 및 MV로 표현되는 용매와 관련된 표현자를 이용해 다중선형회귀분석(multi-linear regression)을 실시하여 확산계수 분석 모델 및 조정계수를 설정하는 단계를 포함하는 방법으로 얻어진다.
본 발명은 용매 공정을 이용하는 고분자 필름 제작시 건조 공정에 적합한 용매를 스크리닝하거나, 제품에 사용되는 고분자 소재의 투과도를 분석하여야 할 때, 용매 분자의 확산계수를 효율적으로 분석하여 최적의 용매를 제공할 수 있다.
도 1은 COSMO-RS 이론을 적용하여 고분자-용매 간의 혼합 에너지(mixing energy, ME)를 분석하여 나타낸 것이다.
도 2는 분자동역학으로 분석된 용매 분자의 확산계수와 수학식 1의 분석 모델로 계산된 용매 분자의 확산계수의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시양태를 가질 수 있는 바, 특정 실시양태를 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시양태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 고분자 필름 제조 후 상기 필름에 잔류하는 용매량을 최소화하거나 고분자 필름 투과도를 위해 상기 용매 분자의 확산계수를 분석하기 위한 것으로, 용매 분자의 확산계수를 용매와 관련된 표현자(descriptor)를 종속변수로 하여 분석하는 전산모사 모델을 제공한다.
구체적으로, 본 발명은 용액 공정을 통해 제조되는 고분자 필름에 있어서 해당 고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수 분석법을 제공하며 고분자 필름에서의 투과도 분석에도 적용가능하다. 이 분석법은 하기 수학식 1의 확산계수 분석 모델을 이용하여 해당 고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수를 분석하는 것을 포함한다:
[수학식 1]
lnD pred = c1exp(-ME)[c2lnEV + c3lnNB + c4lnMV + c5]
상기 수학식 1에 있어서,
ME, EV, NB 및 MV는 각각 용매 분자와 관련된 표현자로서,
ME는 용매-고분자의 혼합 에너지(ME)(kcal/mol)이고,
EV는 용매의 증발 엔탈피(kcal/mol)이며,
NB는 용매 원소간의 화학적 결합(bond) 개수이고
MV는 용매의 몰 부피(cm3/mol)이며,
c1은 0 내지 1의 조정계수로서, 온도 등 실험조건에 따라 조정되는 값이고,
c2는 -10 내지 0의 조정계수로서, 고분자 소재에 따라 조정되는 값이며,
c3는 -10 내지 0의 조정계수로서, 고분자 소재에 따라 조정되는 값이고,
c4는 -1 내지 1의 조정계수로서, 고분자 소재에 따라 조정되는 값이며,
c5는 -10 내지 10의 조정계수로서, 고분자 소재에 따라 조정되는 값이다.
한 실시양태에 따르면, 상기 고분자-용매 간의 혼합 에너지(ME)는 COSMO-RS 이론을 이용하여 구할 수 있다.
본 발명에 따른 고분자 소재, 예를 들어, 고분자 바인더 또는 고분자 수지에 따른 용매 분자의 확산계수 분석 모델은 다음과 같은 방법으로 얻을 수 있다. 먼저, 고급(high level) 계산방법인 분자동역학을 이용해 특정 고분자에 대한 다양한 종류의 용매, 예를 들면, 도 1에 나타낸 바와 같은 50종 이상의 용매의 확산계수를 분석한다. 이때, 분자동역학은 특정 온도 및 압력 조건 하에서(예를 들어, 150℃ 및 1기압 하에서) 이루어지는 것으로, NpT 앙상블을 적용하여 각각의 용매에 대한 확산계수(lnD md )를 분석할 수 있다.
상기와 같이 분자동역학을 통해 분석된 용매 분자의 확산계수를 상기 4가지 표현자, 즉 ME, EV, NB 및 MV를 이용해 다중선형회귀분석을 실시함으로써, 수학식 1과 같은 분석 모델 및 조정계수를 설정할 수 있으며, 이러한 분석 모델로부터 용매의 확산계수 lnD pred 를 계산할 수 있다.
이후, 상기 수학식 1의 용매 분자의 확산계수 분석 모델을 이용하여 분자동역학 분석을 통하지 않더라도 용매 분자와 관련된 상기 4가지 표현자의 값을 통해 보다 효율적으로 고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수를 분석할 수 있다. 본 발명은 이러한 분석 모델을 사용함으로써 고분자의 제조공정 및 제품의 내구성, 투과도 등과 같은 물성 향상에 적합한 용매를 보다 효율적으로 선택할 수 있다.
상기 수학식 1의 분석 모델로부터 계산된 용매 분자의 확산계수 lnD pred 와 특정 온도 및 압력 조건하에서 NPT 앙상블을 적용하여 분자동역학으로 분석된 용매의 확산계수 lnD md 와의 상관관계를 구할 수 있다. 한 실시양태에서, lnD pred 와 lnD md 와의 상관관계에 대한 평균 제곱 편차(RMSD, R2) 값은 0.6 이상, 예를 들어, 0.64 내지 0.8일 수 있다.
한 실시양태에 따르면, 상기 분석 모델에 적합한 용매는 일반적으로 고분자 소재를 이용한 제품 제조시에 사용되는 용매라면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 자일렌, 아세톤, 클로로포름, 메틸 에틸 케톤(MEK), 메틸 이소부틸 케톤(MIBK), 에틸 아세테이트(EA), 부틸 아세테이트, 사이클로헥사논, 프로필렌 글리콜 메틸에틸 아세테이트(PGMEA), 다이옥산, N-메틸피롤리돈(NMP), 디메틸포름아미드(DMF), N,N-디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드, 사이클로펜타논, N,N-디메틸프로판아미드, N,N-디에틸포름아미드, 1-에틸-2-피롤리디논, 테트라메틸우레아, 니트로벤젠, 피리딘, γ-부티로락톤, 2-메틸피리딘, 1,2-디메톡시에탄, 3-메틸-2-옥사졸리돈, 4-메틸피리딘, 사이클로헥사논, 2-메틸피라진, 1-비닐-2-피롤리디논, 1,2-디아미노에탄, 1-메틸이미다졸, 티아졸, n-프로필 아세테이트, 4,6-디메틸피리미딘, 이소프로필 아세테이트, 피리미딘, 아닐린, 3-피리딘카복스알데하이드, 2-(디메틸아미노)-에탄올, 이소부틸 나이트레이트, 2,4-디메틸피리딘, 아세트산 페닐메틸 에스테르, 벤조니트릴, 1,4-부탄디아민, n-부틸 아세테이트, 벤질알콜, 1-메틸-1H-인돌, N,N-디에틸-m-톨루아미드, 2-메틸-퀴놀린, 1H-인덴, n-펜틸아세테이트, 1-인다놀, 톨루엔, 1-메톡시나프날렌, 프로판올, 에톡시벤젠, 1-메틸나프탈렌, 2-부톡시에탄올, 1,4-디메틸벤젠, 1,2-디메틸나프탈렌, 1-부탄올, 인단, 3-페녹시톨루엔, 3-펜탄올 또는 이들 중 2개 이상의 혼합물로부터 선택될 수 있다.
한 실시양태에 따르면, 상기 분석 모델에 적합한 고분자 소재로는 열가소성 또는 열경화성 고분자 소재와 같은 고분자 바인더 또는 고분자 수지가 사용될 수 있으며, 예를 들면, 폴리올레핀계, 아크릴레이트계, 폴리우레탄계, 폴리에테르계, 폴리에스테르계, 폴리아미드계, 포름알데히드계 및 실리콘계 고분자, 또는 이들 고분자의 모노머들 중 2개 이상으로부터 형성된 공중합체를 들 수 있으며, 상기 고분자들 중 2개 이상의 조합도 사용할 수 있다. 상기 고분자는, 예를 들어, 폴리에틸렌(PE), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리비닐리덴클로라이드(PVDC), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리프로필렌(PP), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리(1-부텐), 폴리(4-메틸펜텐), 폴리스티렌, 폴리비닐피리딘, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리클로로프렌, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 삼원공중합체, 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 스티렌-부타디엔 고무, 니트릴 고무, 테트라플루오로에틸렌 공중합체, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 에테르, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐카바졸, 폴리우레탄, 폴리아세탈, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 에폭시 수지, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리디하이드록시메틸사이클로헥실 테레프탈레이트, 셀룰로오스 에스테르, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리아릴렌계 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한 실시양태에 따르면, 상기 확산계수 분석은 10 내지 200℃ 및 1 내지 3기압에서 수행할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 개시하였으며 특허청구범위의 기재 내용과 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 포함한다.
<실시예>
본 실시예에서는 건조 공정 중 필름의 잔류 용매를 최소화하기 위하여 고분자 바인더에서의 용매 분자의 확산계수를 분석하였다.
고분자 바인더에서의 용매 분자의 확산계수를 다음과 같이 분석하였다.
(1) 고분자 바인더에 따른 상온에서의 용매 분자의 확산계수를 고급 계산 방법인 분자동역학을 이용하여 고분자 바인더로서 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)와 도 1에 나타낸 바와 같은 50종의 용매에 대하여 분석하였다(lnD md ).
(2) 분자동역학은 고분자 바인더의 질량을 기준으로 이의 20중량%를 용매로 하여 각 용매 분자들을 임의로 위치하게 하는 시뮬레이션 박스(simulation box)를 생성하였다.
(3) 150℃ 및 1기압 조건 하에서 NpT 앙상블(ensemble)을 적용하여 각각의 용매 분자의 확산계수를 분석하였다.
(4) 위에서 분석된 확산계수를 4가지 표현자(descriptor)(즉, ME, EV, NB 및 MV)와 용매 분자의 확산계수 분석 모델을 적용하여 다중선형회귀분석을 이용하여 분석 모델의 조정계수(c1, c2, c3, c4 및 c5)를 c1:0.881, c2: -1.643, c3: -2.069, c4: 0.896 및 c5: 5.639로서 설정하였다. 고분자-용매 간의 혼합 에너지(ME)는 COSMO-RS 이론을 이용하여 구할 수 있으며, 각 용매에 대한 혼합 에너지를 도 1에 나타내었다.
상기의 방법으로 분석된 용매 분자의 확산계수(lnD pred )와 상기 분자동역학에서 분석된 용매 분자의 확산계수(lnD md )의 상관관계를 도 2에 나타내었다. lnD pred 와 lnD md 의 상관관계에 대한 관계식은 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있으며, 상기 상관관계에 대한 RMSD 값(R2)은 0.644로 나타난다.
[수학식 2]
y=0.657x-0.679 R2=0.644
이상과 같이, 본 발명의 특정 실시양태를 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (6)

  1. 용액 공정을 이용하는 고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수 분석법으로서,
    하기 수학식 1의 확산계수 분석 모델을 이용하여 상기 고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수를 분석하는 것을 포함하는, 고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수 분석법:
    [수학식 1]
    lnD pred = c1exp(-ME)[c2lnEV + c3lnNB + c4lnMV + c5]
    상기 수학식 1에 있어서,
    ME, EV, NB 및 MV는 각각 용매 분자와 관련된 표현자(descriptor)로서,
    ME는 용매-고분자의 혼합 에너지(mixing energy, ME)(kcal/mol)이고,
    EV는 용매의 증발 엔탈피(enthalpy of vaporization)(kcal/mol)이며,
    NB는 용매의 원소간의 화학적 결합(bond) 개수이고,
    MV는 용매의 몰 부피(molar volume)(cm3/mol)이며,
    c1은 0 내지 1의 조정계수로서, 온도 등 실험조건에 따라 조정되는 값이고,
    c2는 -10 내지 0의 조정계수로서, 고분자 소재에 따라 조정되는 값이며,
    c3는 -10 내지 0의 조정계수로서, 고분자 소재에 따라 조정되는 값이고,
    c4는 -1 내지 1의 조정계수로서, 고분자 소재에 따라 조정되는 값이며,
    c5는 -10 내지 10의 조정계수로서, 고분자 소재에 따라 조정되는 값이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수학식 1의 분석 모델로부터 계산된 용매 분자의 확산계수 lnD pred 와 NpT 앙상블(ensemble) 적용하에 분자동역학으로 분석된 용매 분자의 확산계수 lnD md 와의 상관관계에 대한 평균 제곱 편차(root-mean-square deviation: RMSD, R2) 값이 0.6 내지 0.99인, 고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수 분석법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수학식 1의 용매 분자의 확산계수 분석 모델이,
    고분자 소재에 대한 다양한 종류의 용매 분자의 확산계수를 이의 측정 온도 및 압력 조건 하에서 분자동역학을 이용해 용매 분자의 확산계수(lnD md )를 분석하는 단계; 및
    상기 분자동역학으로부터 분석된 용매 분자의 확산계수를 ME, EV, NB 및 MV로 표현되는 용매의 특성과 관련된 표현자(descriptor)를 이용해 다중선형회귀분석(multi-linear regression)을 실시함으로써 용매 분자의 확산계수 분석 모델 및 조정계수를 설정하는 단계를 포함하는 방법으로 얻어지는 것인, 고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수 분석법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 용매가 자일렌, 아세톤, 클로로포름, 메틸 에틸 케톤(MEK), 메틸 이소부틸 케톤(MIBK), 에틸 아세테이트(EA), 부틸 아세테이트, 사이클로헥사논, 프로필렌 글리콜 메틸에틸 아세테이트(PGMEA), 다이옥산, N-메틸피롤리돈(NMP), 디메틸포름아미드(DMF), N,N-디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드, 사이클로펜타논, N,N-디메틸프로판아미드, N,N-디에틸포름아미드, 1-에틸-2-피롤리디논, 테트라메틸우레아, 니트로벤젠, 피리딘, γ-부티로락톤, 2-메틸피리딘, 1,2-디메톡시에탄, 3-메틸-2-옥사졸리돈, 4-메틸피리딘, 사이클로헥사논, 2-메틸피라진, 1-비닐-2-피롤리디논, 1,2-디아미노에탄, 1-메틸이미다졸, 티아졸, n-프로필 아세테이트, 4,6-디메틸피리미딘, 이소프로필 아세테이트, 피리미딘, 아닐린, 3-피리딘카복스알데하이드, 2-(디메틸아미노)-에탄올, 이소부틸 나이트레이트, 2,4-디메틸피리딘, 아세트산 페닐메틸 에스테르, 벤조니트릴, 1,4-부탄디아민, n-부틸 아세테이트, 벤질알콜, 1-메틸-1H-인돌, N,N-디에틸-m-톨루아미드, 2-메틸-퀴놀린, 1H-인덴, n-펜틸아세테이트, 1-인다놀, 톨루엔, 1-메톡시나프날렌, 프로판올, 에톡시벤젠, 1-메틸나프탈렌, 2-부톡시에탄올, 1,4-디메틸벤젠, 1,2-디메틸나프탈렌, 1-부탄올, 인단, 3-페녹시톨루엔, 3-펜탄올 또는 이들 중 2개 이상의 혼합물로부터 선택되는 것인, 고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수 분석법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 고분자 소재가 폴리에틸렌(PE), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리비닐리덴클로라이드(PVDC), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리프로필렌(PP), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리(1-부텐), 폴리(4-메틸펜텐), 폴리스티렌, 폴리비닐피리딘, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리클로로프렌, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체(SAN), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 삼원공중합체, 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 스티렌-부타디엔 고무, 니트릴 고무, 테트라플루오로에틸렌 공중합체, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 에테르, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐카바졸, 폴리우레탄, 폴리아세탈, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 에폭시 수지, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리디하이드록시메틸사이클로헥실 테레프탈레이트, 셀룰로오스 에스테르, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리이미드 및 폴리아릴렌계로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수 분석법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 확산계수 분석이 10 내지 200℃ 및 1 내지 3기압에서 수행되는 것인, 고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수 분석법.
KR1020170104326A 2017-08-17 2017-08-17 고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수 분석법 KR102070488B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170104326A KR102070488B1 (ko) 2017-08-17 2017-08-17 고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수 분석법
JP2019516573A JP6821899B2 (ja) 2017-08-17 2018-08-06 高分子素材での溶媒分子の拡散係数の分析法
US16/476,478 US11480511B2 (en) 2017-08-17 2018-08-06 Method for analyzing diffusion coefficient of solvent molecules in polymer material
PCT/KR2018/008898 WO2019035585A1 (ko) 2017-08-17 2018-08-06 고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수 분석법
EP18846713.8A EP3543679A4 (en) 2017-08-17 2018-08-06 METHOD FOR ANALYZING THE DIFFUSION COEFFICIENT OF SOLVENT MOLECULES IN POLYMER MATERIAL
CN201880004327.2A CN109937357B (zh) 2017-08-17 2018-08-06 分析溶剂分子在聚合物材料中的扩散系数的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170104326A KR102070488B1 (ko) 2017-08-17 2017-08-17 고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수 분석법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190019437A KR20190019437A (ko) 2019-02-27
KR102070488B1 true KR102070488B1 (ko) 2020-01-28

Family

ID=65362568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170104326A KR102070488B1 (ko) 2017-08-17 2017-08-17 고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수 분석법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11480511B2 (ko)
EP (1) EP3543679A4 (ko)
JP (1) JP6821899B2 (ko)
KR (1) KR102070488B1 (ko)
CN (1) CN109937357B (ko)
WO (1) WO2019035585A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102070488B1 (ko) 2017-08-17 2020-01-28 주식회사 엘지화학 고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수 분석법
WO2020180109A1 (ko) * 2019-03-07 2020-09-10 주식회사 엘지화학 광학 필름용 조성물, 이를 포함한 광학 필름 및 디스플레이 장치
KR102242549B1 (ko) 2019-03-07 2021-04-20 주식회사 엘지화학 광학 필름용 조성물, 이를 포함한 광학 필름 및 디스플레이 장치
KR20200124955A (ko) * 2019-04-25 2020-11-04 현대자동차주식회사 분자동역학 시뮬레이션 기반 고분자막 기체 투과도 평가방법
CN110556168B (zh) * 2019-09-11 2022-07-05 江西省科学院能源研究所 一种分析水溶性单体在凝胶膜中扩散性质的模拟方法
CN111192628B (zh) * 2020-02-27 2023-03-24 西安理工大学 一种聚二甲基硅氧烷的氧气扩散系数计算方法
CN113327649B (zh) * 2021-06-30 2023-06-16 青岛科技大学 一种基于分子动力学的半纤维素溶解机理的分析方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5627329A (en) 1995-09-13 1997-05-06 Occidental Chemical Corporation Determination of diffusion coefficient
WO2001002850A1 (en) * 1999-07-06 2001-01-11 Caliper Technologies Corp. Microfluidic systems and methods for determining modulator kinetics
JP5006235B2 (ja) * 2008-03-19 2012-08-22 富士フイルム株式会社 機能性フィルムの製造方法
KR101106260B1 (ko) 2009-07-23 2012-01-18 한국과학기술원 확산계수 측정 장치 및 방법
CN101907549B (zh) * 2010-07-06 2013-03-13 南京工业大学 一种同时获取固体溶质在液相中饱和溶解度和扩散系数的测试方法及测试装置
FR2986616B1 (fr) * 2012-02-06 2014-11-21 Arkema France Procede de modelisation de permeation aux essences d'une structure polymere multicouches
JP6243287B2 (ja) 2014-04-24 2017-12-06 日本電信電話株式会社 拡散係数測定方法および拡散係数測定装置
KR20170104326A (ko) 2016-03-07 2017-09-15 엄용길 다양한 보관기능이 구비된 보석함
CN106198594B (zh) 2016-06-20 2018-07-27 中国科学院长春应用化学研究所 一种聚合物分子量的表征方法
CN106501130B (zh) 2016-10-18 2019-08-16 西安理工大学 一种有机涂层扩散系数测试装置及基于该装置的测试方法
KR102070488B1 (ko) 2017-08-17 2020-01-28 주식회사 엘지화학 고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수 분석법

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DIFFUSION COEFFICIENTS IN POLYMER-SOLVENT SYSTEMS FOR HIGHLY CONCENTRATED POLYMER SOLUTIONS(R.A.Reis, Brazilian Journal of Chemical Engineering. 2001)
Esimation of solvent activities in polymer solutions using a group-contribution method(OISHI, Ind.&Eng. Chem. Process, 1978)
Measurement and Analysis of Diffusivity for SBS/cyclic Solvent Systems Using CCIGC Technique(Jini Kim, Appl. Chem. Eng. Vol.25, 2014)
Measurements of sorption isotherms and diffusion coefficients by means of a magnetic suspension balance(Mamaliga, Chmical Eng. and Processing, 2004)
Predicting polymer/solvent diffusion coefficients using free-volume theory(ZIELINSKI, AIChE Journal, 1992)

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019035585A1 (ko) 2019-02-21
JP2020507743A (ja) 2020-03-12
US20200056976A1 (en) 2020-02-20
CN109937357A (zh) 2019-06-25
CN109937357B (zh) 2022-03-25
JP6821899B2 (ja) 2021-01-27
EP3543679A4 (en) 2020-01-22
KR20190019437A (ko) 2019-02-27
EP3543679A1 (en) 2019-09-25
US11480511B2 (en) 2022-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102070488B1 (ko) 고분자 소재에서의 용매 분자의 확산계수 분석법
Salimi et al. Conformational changes and phase transformation mechanisms in PVDF solution‐cast films
US3139470A (en) Process for preparing oriented, organic, thermoplastic polymeric film
Lee et al. Gas separation through conductive polymer membranes. 2. Polyaniline membranes with high oxygen selectivity
KR102543074B1 (ko) 용매의 스크리닝 방법 및 이를 이용하는 조성물의 제조방법
Tao et al. Nucleobase‐Mediated Stereospecific Radical Polymerization and Combination with RAFT Polymerization for Simultaneous Control of Molecular Weight and Tacticity
Zhang et al. Pre‐Stretched Double Network Polymer Films Based on Agarose and Polyacrylamide with Sensitive Humidity‐Responsive Deformation, Shape Memory, and Self‐Healing Properties
Kim et al. Flexible biomimetic block copolymer composite for temperature and long-wave infrared sensing
Koenig et al. Recent applications of FT-IR spectroscopy to polymer systems
Huang et al. Molecular rheology of complex fluids
Pin et al. Exploration of Polymer Calorimetric Glass Transition Phenomenology by Two-Dimensional Correlation Analysis
González et al. Fourier transform infrared spectroscopy in the study of the interaction between PVC and plasticizers: PVC/plasticizer compatibility
Hakkarainen et al. Indicator products: A new tool for lifetime prediction of polymeric materials
Turner et al. Biaxial characterization of poly (ether‐ether‐ketone) for thermoforming: A comparison between bulge and in‐plane biaxial testing
KR20220118792A (ko) 고분자 분리막 상분리 품질 예측 방법
Sakurai et al. Mechanism of Thermally Induced Morphological Reorganization and Lamellar Orientation from the Herringbone Structure in Cross-Linked Polystyrene-b lock-polybutadiene-b lock-polystyrene Triblock Copolymers
Bharadwaj et al. Spherically symmetric solvent is sufficient to explain the LCST mechanism in polymer solutions
Izadpanah et al. Graft Copolymerization of Styrene‐Maleic Anhydride Onto Poly (Vinyl Chloride) and Its Cross‐linking by Toluene Diisocyanate: Characterization, Thermal, and Mechanical Properties
Maziad et al. Polyethylene film modification using polylactic acid‐Starch additives and study ionizing radiation effect onto aging properties
JP7474771B2 (ja) 共重合体及びその製造方法、共重合体混合物、ドープ樹脂組成物、並びに樹脂成形体及びその製造方法
Yao et al. A novel method to characterize thermal properties of the polymer and gas/supercritical fluid mixture using dielectric measurements
Kamei et al. Specific recognition of syndiotactic poly (methacrylic acid) in porous isotactic poly (methyl methacrylate) thin films based on the effects of stereoregularity, temperature, and solvent
Fidelis et al. Development of biodegradable films of cassava starch and poly (butylene adipate co-terephthalate): effects of oregano essential oil and potassium sorbate in films characterization
Pal et al. Molecular dynamics simulations and hygrothermal aging of polyurea–poss nanocomposites
Dumas et al. Effect of dose and subsequent annealing on radicals distribution in γ-irradiated PVDF as quantitatively monitored by ESR: Correlation between network features and radical type

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant