KR102469280B1 - 동적점탄성 측정을 통한 고분자의 자일렌 용해도 예측방법 및 고분자의 자일렌 용해도 예측 장치 - Google Patents

동적점탄성 측정을 통한 고분자의 자일렌 용해도 예측방법 및 고분자의 자일렌 용해도 예측 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 동적점탄성 측정을 통한 고분자의 자일렌 용해도 예측방법 및 고분자의 자일렌 용해도 예측 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유해 화학물질을 사용하지 않으며, 샘플 준비가 간단하고, 동적 기계 분석을 통해 측정된 동적 점탄성 손실 탄젠트와 유리전이온도를 이용함으로써 간단한 방법으로 전처리를 포함하여 최대 4시간 이내에 자일렌 용해도를 예측할 수 있다. 또한 별도의 용매를 사용하지 않으며, 분석의 전문성이 별도로 요구되지 않을 뿐만 아니라 예측된 자일렌 용해도의 측정 오차가 거의 발생하지 않는 이점이 있다.

Description

동적점탄성 측정을 통한 고분자의 자일렌 용해도 예측방법 및 고분자의 자일렌 용해도 예측 장치{Method for predicting xylene solubility of polymer through dynamic viscoelasticity measurement and device for predicting xylene solubility of polymer}
본 발명은 동적점탄성 측정을 통한 고분자의 자일렌 용해도 예측방법 및 고분자의 자일렌 용해도 예측 장치에 관한 것이다.
비닐기(Vinyl group)를 가진 모노머(Monomer)를 이용하여 고분자를 중합하게 되면 사용되는 촉매에 따라 아이소택틱(Isotactic), 신디오택틱(Syndiotactic), 아택틱(Atatic)의 입체 규칙성을 가지는 고분자가 얻어지게 된다. 고분자의 입체 규칙성은 고분자 사슬의 움직임과 공간에서 사슬의 배열, 인접한 분자 및 사슬간 거리 등에 영향을 주어 아택틱(Atatic)의 경우 결정을 생성하기 어려워 결정화도, 결정화 온도, 용융 온도 등에 영향을 끼치며 나아가 제품의 기계적 물성이나 투명도 등에 영향을 주게 된다. 따라서 이러한 물성 측정은 고분자 제품의 개발뿐만 아니라 실제 산업 현장에서 원하는 용도의 제품으로 적용하는 것에 있어 필수적이라고 할 수 있다.
고분자의 입체 규칙성은 각 구조에 따라 자기장 안에서의 양성자 움직임이 다르기 때문에 NMR(Nuclear Magnetic Resonance)을 통해 고분자 사슬의 구조를 파악하는 것으로 알 수 있다. 그러나 NMR은 고가의 장비이며 해당 장비를 운용하기 위한 제반 시설 투자 및 운용비의 문제로 폴리프로필렌의 경우 산업적으로는 입체 규칙성에 따라 자일렌(Xylene)에 녹는 정도의 차이를 이용하는 방법이 많이 쓰이고 있다. 아택틱(Atatic)의 경우 아이소택틱(Isotactic) 보다 자일렌(Xylene)에 대한 용해도가 크므로 자일렌 용해도(Xylene Soluble) 수치를 통해 폴리프로필렌 내의 아택틱(Atatic) 부분의 양을 유추할 수 있다.
그러나 자일렌을 이용한 분석 방법은 유독성 물질인 자일렌을 과량 사용해야할 뿐만 아니라 폴리프로필렌을 자일렌에 녹인 후 여과시켜 고온에서 진공 건조를 해야 하는 등 분석 절차가 번거롭고 복잡하여 실험 오차가 발생할 가능성이 높은 문제가 있다.
한국등록특허 제10-1975004호
상기와 같은 문제 해결을 위하여, 본 발명은 간단한 방법으로 짧은 시간 내에 자일렌 용해도 예측이 가능한 동적점탄성 측정을 통한 고분자의 자일렌 용해도 예측방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한 본 발명은 고분자의 자일렌 용해도 측정 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 동적 기계 분석(dynamic mechanical analysis, DMA)을 이용하여 고분자 고체 시료의 온도에 대한 동적 점탄성 손실 탄젠트(loss tangent) 데이터를 측정하는 단계; 및 상기 측정한 온도에 대한 동적 점탄성 손실 탄젠트 데이터에서 브라운 운동(Brownian Motion)이 시작되는 온도를 T1으로 하고, 유리전이온도 이후의 극소점 온도를 T2로 하여 하기 수학식 1에 의해 상기 고분자 고체 시료의 자일렌 용해도를 예측하는 단계;를 포함하는 동적점탄성 측정을 통한 고분자의 자일렌 용해도 예측방법을 제공한다.
[수학식 1]
Figure 112021019178418-pat00001
또한 본 발명은 동적 기계 분석(dynamic mechanical analysis, DMA)을 이용하여 고분자 고체 시료의 온도에 대한 동적 점탄성 손실 탄젠트(loss tangent) 데이터를 측정하는 측정부; 및 상기 측정한 온도에 대한 동적 점탄성 손실 탄젠트 데이터에서 브라운 운동(Brownian Motion)이 시작되는 온도를 T1으로 하고, 유리전이온도 이후의 극소점 온도를 T2로 하여 하기 수학식 1에 의해 상기 고분자 고체 시료의 자일렌 용해도를 예측하는 연산부;를 포함하는 고분자의 자일렌 용해도 측정 장치를 제공한다.
[수학식 1]
Figure 112021019178418-pat00002
본 발명에 따른 고분자의 자일렌 용해도 예측방법은 유해 화학물질을 사용하지 않으며, 샘플 준비가 간단하고, 동적 기계 분석을 통해 측정된 동적 점탄성 손실 탄젠트와 유리전이온도를 이용함으로써 간단한 방법으로 전처리를 포함하여 최대 4시간 이내에 자일렌 용해도를 예측할 수 있다. 또한 별도의 용매를 사용하지 않으며, 분석의 전문성이 별도로 요구되지 않을 뿐만 아니라 예측된 자일렌 용해도의 측정 오차가 거의 발생하지 않는 이점이 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 실시예 1 내지 6에 대하여 기존 ASTM 측정방법과 DMA를 이용하여 예측된 각 자일렌 용해도의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
이하에서는 본 발명을 하나의 실시예로 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 동적점탄성 측정을 통한 고분자의 자일렌 용해도 예측방법 및 고분자의 자일렌 용해도 예측 장치에 관한 것이다.
앞서 설명한 바와 같이, 고분자의 입체 규칙성은 고분자의 결정화도 뿐만 아니라 기계적 물성, 투명도 등 고분자의 물성에 영향을 주는 고분자 사슬에서의 공간 배열과 관련되어 있다. 이를 측정하기 위해서는 기존 NMR과 같은 높은 유지비 및 제반 설비 투자가 필요한 고가의 장비를 필요로 하거나 자일렌과 같은 화학물질에 고분자를 녹여 측정하는 방법이 필요하다. 특히 자일렌을 이용한 분석 방법은 유독성 물질인 자일렌을 과량 사용할 뿐 아니라 분석 절차가 번거롭고 복잡하여 실험 오차가 발생할 가능성이 높은 문제가 있었다.
이에 본 발명에서는 유해 화학물질을 사용하지 않으며, 샘플 준비가 간단하고, 동적 기계 분석을 통해 측정된 동적 점탄성 손실 탄젠트와 유리전이온도를 이용함으로써 간단한 방법으로 전처리를 포함하여 최대 4시간 이내에 자일렌 용해도를 예측할 수 있다. 또한 별도의 용매를 사용하지 않으며, 분석의 전문성이 별도로 요구되지 않을 뿐만 아니라 예측된 자일렌 용해도의 측정 오차가 거의 발생하지 않는 이점이 있다.
구체적으로 본 발명은 동적 기계 분석(dynamic mechanical analysis, DMA)을 이용하여 고분자 고체 시료의 온도에 대한 동적 점탄성 손실 탄젠트(loss tangent) 데이터를 측정하는 단계; 및 상기 측정한 온도에 대한 동적 점탄성 손실 탄젠트 데이터에서 브라운 운동(Brownian Motion)이 시작되는 온도를 T1으로 하고, 유리전이온도 이후의 극소점 온도를 T2로 하여 하기 수학식 1에 의해 상기 고분자 고체 시료의 자일렌 용해도를 예측하는 단계;를 포함하는 동적점탄성 측정을 통한 고분자의 자일렌 용해도 예측방법을 제공한다.
[수학식 1]
Figure 112021019178418-pat00003
상기 동적 점탄성 손실 탄젠트 데이터를 측정하는 단계는 동적 기계 분석을 이용하여 고분자 고체 시료의 온도에 대한 동적 점탄성 손실 탄젠트 데이터를 측정할 수 있다.
상기 동적 점탄성 손실 탄젠트 데이터를 측정하는 단계에서 손실 탄젠트 데이터를 측정함에 있어 물체에 가해지는 외력에 대한 응답은 해당 외력의 크기뿐만 아니라 주기에 의해서도 영향을 받는다. 특히 점탄성의 특성이 강하게 나타나는 고분자 시료의 경우 주기에 의해 그 영향이 더욱 민감할 수 있다. 동일한 크기의 외력이 작용할 경우에도 주기가 짧을수록 시료의 변형이 지나치게 커져 얻어지는 데이터 해석의 어려움이 있을 수 있다. 반면, 그 주기가 길 경우 데이터에 발생한 노이즈(noise)에 의해 그 해석이 어려울 수 있다. 이에 따라 고분자 구조의 파괴가 일어나지 않는 일정한 범위 안에서 여러 주기에 대한 응답으로 얻어지는 손실탄젠트 데이터의 경우 서로 다른 주기 간의 중첩, TTS(Time-Temperature Superposition)이 가능하다.
본 발명에서 상기 동적 기계 분석의 측정 주파수는 해당 주파수에서 고분자의 구조가 파괴되지 않는 범위, 바람직하게는 1 내지 10 Hz, 더욱 바람직하게는 3 내지 10 Hz, 가장 바람직하게는 5 내지 10 Hz일 수 있다. 상기 동적 기계 분석에서 측정 주파수는 자일렌 용해도의 오차를 증가시키고 부정확성을 높이는 요인이 될 수 있기 때문에 적정 주파수 범위에서 수행되는 것이 중요하다. 본 발명에서는 동적 기계 분석의 측정 주파수를 특히 5 내지 10 Hz 범위에서 수행함으로써 측정의 노이즈 발생을 현저하게 줄여 자일렌 용해도를 보다 정확하게 예측할 수 있다.
상기 동적 기계 분석은 상기 고분자 고체 시료를 1 내지 5 ℃/분, 바람직하게는 2 내지 4 ℃/분, 가장 바람직하게는 2.5 내지 3.5 ℃/분의 승온 속도로 상기 고분자 고체 시료의 온도를 -150 ℃에서 150 ℃까지 승온시켜 수행될 수 있다. 상기 동적 기계 분석은 상기 고분자 고체 시료에 대하여 1 내지 5 ℃/분의 속도로 승온시킬 수 있는데, 이때, 승온 속도가 1 ℃/분 미만이면, 상기 고분자 고체 시료의 동적 기계 분석 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라 고분자 사슬의 움직임이 활발한 온도 이상의 고온에서의 장시간 노출의 경우 결정화가 추가로 진행되는 등 측정하고자 하는 시료의 성질과 차이가 있을 수 있고, 반대로 5 ℃/분 초과이면 분석 시간은 줄일 수 있으나 빠른 승온 속도로 인해 고분자 사슬이 열에 반응하여 움직일 시간이 충분하지 않아 데이터 측정에 바람직하지 않다.
상기 고분자 고체 시료는 폴리프로필렌일 수 있다.
상기 고분자 고체 시료의 자일렌 용해도를 예측하는 단계는 동적 점탄성 손실 탄젠트 데이터에서 브라운 운동이 시작되는 온도와 유리전이온도 이후의 극소점 온도를 이용하여 상기 수학식 1에 의해 고분자 고체 시료의 자일렌 용해도를 예측할 수 있다. 상기 예측된 자일렌 용해도를 통해 고분자 고체 시료의 입체 규칙성을 파악하여 원하는 용도의 제품으로 응용할 수 있다.
여기서, 상기 브라운 운동(Brownian Motion)이란 액체나 기체 안에 떠서 움직이는 미소입자의 불규칙한 운동을 의미하며, 본 발명에서는 고분자 고체 시료 내에 고분자 사슬이 자체의 강성(Rigidity)이나 반데르발스힘(Van der Waals Force) 등의 주변 환경을 극복하고 입자간 불규칙한 운동이 발생하는 것을 의미한다.
또한 상기 유리전이온도 이후의 극소점 온도는 유리전이 온도 이전의 고분자 사슬의 국소적인 움직임에 의해 축적된 내부 응력이 유리전이 온도 이후 고분자 사슬의 움직임이 가능해지고, 응력이 완화된 후 고분자 사슬 간의 부피가 온도 상승에 의해 넓어지며 손실 탄젠트가 상승하면서 유리전이 온도 이후 극소점이 나타나게 된다. 이에 따라 상기 유리전이 온도 이후 폴리프로필렌 고분자에 있어 극소점이 나타나는 극소점 온도 범위는 10 내지 50 ℃일 수 있다.
상기 예측된 자일렌 용해도는 기존 ASTM을 이용하여 측정된 자일렌 용해도 함량(중량%)을 하기 수학식 2에 대입하여 상기 고분자 고체 시료 내 자일렌 용해도 비율과 비교하였을 때 거의 유사한 범위로 일치하는 것을 확인할 수 있다.
[수학식 2]
Y = a1X + b1
(상기 수학식 2에서, Y는 동적 기계 분석을 이용하여 계산된 고분자 고체 시료의 자일렌 용해도 값이고, X는 ASTM 분석을 이용하여 측정된 고분자 고체 시료의 자일렌 용해도 함량(중량%)이고, a1 및 b1는 각각 0.05 내지 0.15의 실수이다.)
특히, 하기 실시예 또는 비교예 등에는 명시적으로 기재하지는 않았지만, 본 발명에 따른 고분자의 자일렌 용해도 예측방법은 하기 3가지 조건들을 달리하여 동적 기계 분석을 이용하여 고분자 시료의 자일렌 용해도를 예측하였다.
그 결과 즉, 다른 조건 및 다른 수치 범위에서와는 달리, 아래 조건을 모두 만족하였을 때 예측된 자일렌 용해도에서 오차가 거의 발생하지 않았으며, 측정 시간을 2시간 이내로 단축할 수 있었으며, 노이즈 발생이 줄어 예측된 자일렌 용해도의 정확도가 현저하게 향상되었다.
① 상기 동적 기계 분석의 측정 주파수는 5 내지 10 Hz이고, ② 상기 동적 기계 분석은 상기 고분자 고체 시료를 2.5 내지 3.5 ℃/분의 승온 속도로 상기 고분자 고체 시료의 온도를 -150 ℃에서 150 ℃까지 승온시켜 수행되고, ③ 상기 고분자 고체 시료는 폴리프로필렌일 수 있다.
다만, 상기 3가지 조건 중 어느 하나라도 충족되지 않는 경우에는 노이즈 발생으로 측정 시간이 3 시간 이상 길어졌으며, 예측된 자일렌 용해도 값이 정확도가 떨어지는 것을 확인하였다.
한편, 본 발명은 동적 기계 분석(dynamic mechanical analysis, DMA)을 이용하여 고분자 고체 시료의 온도에 대한 동적 점탄성 손실 탄젠트(loss tangent) 데이터를 측정하는 측정부; 및 상기 측정한 온도에 대한 동적 점탄성 손실 탄젠트 데이터에서 브라운 운동(Brownian Motion)이 시작되는 온도를 T1으로 하고, 유리전이온도 이후의 극소점 온도를 T2로 하여 하기 수학식 1에 의해 상기 고분자 고체 시료의 자일렌 용해도를 예측하는 연산부;를 포함하는 고분자의 자일렌 용해도 측정 장치를 제공한다.
[수학식 1]
Figure 112021019178418-pat00004
상기 동적 기계 분석의 측정 주파수는 해당 주파수에서 고분자의 구조가 파괴되지 않는 범위, 바람직하게는 1 내지 10 Hz, 더욱 바람직하게는 3 내지 10 Hz, 가장 바람직하게는 5 내지 10 Hz일 수 있다.
상기 동적 기계 분석은 상기 고분자 고체 시료를 1 내지 5 ℃/분, 바람직하게는 2 내지 4 ℃/분, 가장 바람직하게는 2.5 내지 3.5 ℃/분의 승온 속도로 상기 고분자 고체 시료의 온도를 -150 ℃에서 150 ℃까지 승온시켜 수행될 수 있다.
상기 고분자 고체 시료는 폴리프로필렌일 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명하겠는 바, 본 발명이 다음 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예
DMA를 이용한 고분자 고체 시료의 자일렌 용해도 측정
Hitachi사의 DMA7100을 이용하여 자일렌 용해도를 측정하였다. 분석은 -150 ℃에서 150 ℃까지 3 ℃/min의 승온 속도로 승온하여, 1, 2, 5, 10 Hz의 주기로 시료에 변형을 가하면서 온도 변화에 따른 동적탄성률(Dynamic Mouli)로부터 자일렌 용해도를 계산하였다. 여기서, 해당 주기의 주파수를 1, 2, 5, 10 Hz에서 각각 실시하였을 때 손실탄젠트 개형의 차이가 일부 발생하였으며, 그 중 노이즈(noise)가 적어 분석이 용이한 10 Hz의 데이터를 사용하였다.
실시예 1
고분자 고체 시료는 ASTM D5492 방법으로 측정되어 자일렌 용해도(XS)가 0.73 중량%인 필름 형상의 폴리프로필렌을 사용하였다. Hitachi사의 DMA7100을 이용하여, Tension Jig에 필름 형상의 폴리프로필렌 고체 시료(W: 10 mm, L: 20 mm, T: 0.3 mm)를 위치시키고, -150 ℃에서 150 ℃까지 3 ℃/min의 승온 속도로 승온하여 10 Hz의 주기로 시료에 변형을 가하면서 온도 변화에 따른 동적탄성률(Dynamic Mouli)을 측정하였다. 측정된 동적탄성률을 통해 온도에 따른 손실 정현(Loss Tangent) tanδ(T)를 계산하였다. 손실 정현은 고분자의 무정형(Amorphous) 영역의 움직임이 크게 나타나는 유리질 전이(Glassy Transition) 영역을 이용하였다. 고분자 사슬이 자체의 단단함(Rigidity)이나 반데르발스힘(Van der Waals Force) 등 주변 환경을 극복하고 브라운 운동(Brownian Motion)을 활발하게 시작하는 온도를 T1으로 하고 유리전이온도(Glass Transition Temperature, Tg) 이후의 극소점(Local Minimum)을 T2로 하여 하기 수학식 1에 따라 계산하여 고분자 XS를 예측하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[수학식 1]
Figure 112021019178418-pat00005
실시예 2
Tensile Zig 사이에 ASTM D5492 방법으로 측정된 XS가 0.86 중량%인 폴리프로필렌 고분자 고체 시료를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방식으로 고분자 XS를 예측하였고, 그 결과를 표 1에 기재하였다.
실시예 3
Tensile Zig 사이에 ASTM D5492 방법으로 측정된 XS가 1.34 중량%인 폴리프로필렌 고분자 고체 시료를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방식으로 고분자 XS를 예측하였고, 그 결과를 표 1에 기재하였다.
실시예 4
Tensile Zig 사이에 ASTM D5492 방법으로 측정된 XS가 1.44 중량%인 폴리프로필렌 고분자 고체 시료를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방식으로 고분자 XS를 예측하였고, 그 결과를 표 1에 기재하였다.
실시예 5
Tensile Zig 사이에 ASTM D5492 방법으로 측정된 XS가 2.65 중량%인 폴리프로필렌 고분자 고체 시료를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방식으로 고분자 XS를 예측하였고, 그 결과를 표 1에 기재하였다.
실시예 6
Tensile Zig 사이에 ASTM D5492 방법으로 측정된 XS가 2.81 중량%인 폴리프로필렌 고분자 고체 시료를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방식으로 고분자 XS를 예측하였고, 그 결과를 표 1에 기재하였다.
실험예 1. DMA 및 ASTM를 이용한 자일렌 용해도 측정의 상관관계 비교
상기 실시예 1 내지 6에 대하여 DMA를 이용하여 예측한 자일렌 용해도와 기존 ASTM D5492 방법으로 측정된 자일렌 용해도와의 상관관계를 하기 표 1 및 도 1에 나타내었다.
도 1은 상기 실시예 1 내지 6에 대하여 기존 ASTM 측정방법과 DMA를 이용하여 예측된 각 자일렌 용해도의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
Figure 112021019178418-pat00006
상기 표 1 및 도 1의 결과에 의하면, 상기 실시예 1 내지 6에서 DMA를 이용하여 측정된 자일렌 용해도 값이 기존 ASTM에 의해 측정된 자일렌 용해도와 대체적으로 일치하는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (8)

  1. 동적 기계 분석(dynamic mechanical analysis, DMA)을 이용하여 고분자 고체 시료의 온도에 대한 동적 점탄성 손실 탄젠트(loss tangent) 데이터를 측정하는 단계; 및
    상기 측정한 온도에 대한 동적 점탄성 손실 탄젠트 데이터에서 브라운 운동(Brownian Motion)이 시작되는 온도를 T1으로 하고, 유리전이온도 이후의 극소점 온도를 T2로 하여 하기 수학식 1에 의해 상기 고분자 고체 시료의 자일렌 용해도를 예측하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 동적 기계 분석의 측정 주파수는 1 내지 10 Hz인 것인 동적점탄성 측정을 통한 고분자의 자일렌 용해도 예측방법.
    [수학식 1]
    Figure 112022071954778-pat00007

    (상기 수학식 1에서, 상기
    Figure 112022071954778-pat00010
    는 고분자 고체 시료에 대하여 동적 기계 분석에 의해 측정된 동적 탄성률로 계산한 온도(T)에 따른 손실 탄젠트이고,
    상기
    Figure 112022071954778-pat00011
    는 손실 탄젠트 데이터에서 브라운 운동이 시작되는 온도(T1)에서의 손실 탄젠트 값이고,
    상기
    Figure 112022071954778-pat00012
    는 손실 탄젠트 데이터에서 유리전이온도 이후의 극소점 온도(T2)에서의 손실 탄젠트 값이고,
    상기
    Figure 112022071954778-pat00013
    는 손실 탄젠트 데이터에서 브라운 온동이 시작되는 온도(T1)에서 손실 탄젠트 값과 유리전이온도 이후의 극소점 온도(T2)에서의 손실 탄젠트 값의 차를 의미한다.)
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 동적 기계 분석은 상기 고분자 고체 시료를 1 내지 5 ℃/분의 승온 속도로 상기 고분자 고체 시료의 온도를 -150 ℃에서 150 ℃까지 승온시켜 수행되는 것인 동적점탄성 측정을 통한 고분자의 자일렌 용해도 예측방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 고체 시료는 폴리프로필렌인 것인 동적점탄성 측정을 통한 고분자의 자일렌 용해도 예측방법.
  5. 동적 기계 분석(dynamic mechanical analysis, DMA)을 이용하여 고분자 고체 시료의 온도에 대한 동적 점탄성 손실 탄젠트(loss tangent) 데이터를 측정하는 측정부; 및
    상기 측정한 온도에 대한 동적 점탄성 손실 탄젠트 데이터에서 브라운 운동(Brownian Motion)이 시작되는 온도를 T1으로 하고, 유리전이온도 이후의 극소점 온도를 T2로 하여 하기 수학식 1에 의해 상기 고분자 고체 시료의 자일렌 용해도를 예측하는 연산부;
    를 포함하고,
    상기 동적 기계 분석의 측정 주파수는 1 내지 10 Hz인 것인 고분자의 자일렌 용해도 측정 장치.
    [수학식 1]
    Figure 112022071954778-pat00008

    (상기 수학식 1에서, 상기
    Figure 112022071954778-pat00014
    는 고분자 고체 시료에 대하여 동적 기계 분석에 의해 측정된 동적 탄성률로 계산한 온도(T)에 따른 손실 탄젠트이고,
    상기
    Figure 112022071954778-pat00015
    는 손실 탄젠트 데이터에서 브라운 운동이 시작되는 온도(T1)에서의 손실 탄젠트 값이고,
    상기
    Figure 112022071954778-pat00016
    는 손실 탄젠트 데이터에서 유리전이온도 이후의 극소점 온도(T2)에서의 손실 탄젠트 값이고,
    상기
    Figure 112022071954778-pat00017
    는 손실 탄젠트 데이터에서 브라운 온동이 시작되는 온도(T1)에서 손실 탄젠트 값과 유리전이온도 이후의 극소점 온도(T2)에서의 손실 탄젠트 값의 차를 의미한다.)
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 동적 기계 분석은 상기 고분자 고체 시료를 1 내지 5 ℃/분의 승온 속도로 상기 고분자 고체 시료의 온도를 -150 ℃에서 150 ℃까지 승온시켜 수행되는 것인 고분자의 자일렌 용해도 측정 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 고분자 고체 시료는 폴리프로필렌인 것인 고분자의 자일렌 용해도 측정 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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