KR102648650B1 - 고분자 말단기 분석 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고분자의 말단기를 분석하는 방법에 관한 것으로, 고분자에 대하여 용해 특성 및 이온화 여부에 관계없이 고분자의 말단기 성분을 확인할 수 있다. 그러므로 시료의 분자량을 간단하게 측정할 수 있고, 고분자의 말단기를 전환하는 경우 상대 분자량을 예측할 수 있으며, 타 공정을 확인하는 데 유용하게 적용할 수 있다.
Description
본 발명은 고분자 말단기 성분을 분석하는 방법에 관한 것이다.
고분자 말단기 성분을 분석하는 방법으로는 일반적으로 핵자기공명 분석법(nuclear magnetic resonance, NMR), 말디토프 질량 분석법(Matrix-assisted laser desorption/ionization-time-of-flight mass spectrometry, MALDI-TOF MS) 등을 사용한다.
NMR 분석의 경우 정성분석과 함께 정량분석을 할 수 있다는 장점을 가지지만, 고분자가 용매에 반드시 녹아야 한다는 제한점이 있으므로 분자량이 크거나 난용 특성을 가지는 수지와 같은 물질은 분석이 어렵다는 큰 단점이 있다.
또한, 말디토프 질량 분석법은 고분자가 용매에 녹지 않아도 분석이 가능하다는 장점이 있으나, 이온화가 어렵다는 단점이 있다.
그러므로, 상기와 같은 단점을 극복하고 간단한 방법으로 말단기 성분을 확인할 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명의 목적은 고분자의 말단기 성분을 분석할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은
고분자로부터 올리고머 성분을 추출하는 추출 단계;
상기 올리고머 성분을 분석하는 분석 단계; 및
상기 분석 결과로부터 단편(fragments)들을 해석하여 말단기 구조를 확인하는 단계를 포함하는, 고분자 말단기 분석 방법을 제공한다.
일구현예에 따르면, 상기 추출 단계는 저온분쇄, 초음파, 마이크로파, 쉐이킹 및 재침전으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 방법을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 추출 단계는 가용성 고분자로부터 재침전법으로 올리고머 성분을 추출하는 단계를 포함할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 상기 추출 단계는 난용성 고분자를 저온 분쇄한 후, 초음파 또는 마이크로파를 가하여 올리고머 성분을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 분석 단계는 GC-MS, 열분해 GC-MS, LC-MS, FT-IR 또는 이들의 조합을 실시하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기와 같은 방법에 따른 방법을 적용한 시스템을 제공할 수 있다.
기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명은 고분자에 대하여 용해 특성 및 이온화 여부에 관계없이 고분자의 말단기 성분을 확인할 수 있다. 그러므로 시료의 분자량을 간단하게 측정할 수 있고, 고분자의 말단기를 전환하는 경우 상대 분자량을 예측할 수 있으며, 타 공정을 확인하는 데 유용하게 적용할 수 있다.
도 1은 실시예 1에 따른 GC/MS 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2 및 3은 실시예 2에 따른 GC/MS 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 비교예 1에 따른 NMR 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2 및 3은 실시예 2에 따른 GC/MS 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 비교예 1에 따른 NMR 결과를 나타내는 그래프이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 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.
이하, 본 발명의 구현예에 따른 고분자 말단기 분석 방법에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
본 발명은, 고분자로부터 올리고머 성분을 추출하는 추출 단계;
상기 올리고머(oligomer) 성분을 분석하는 분석 단계; 및
상기 분석 결과로부터 단편(fragments)들을 해석하여 말단기 구조를 확인하는 단계를 포함하는, 고분자 말단기 분석 방법을 제공한다.
일구현예에 따르면, 상기 추출 단계는 저온 분쇄(freeze milling), 초음파(sonication), 마이크로파(micro wave), 쉐이킹(shaking) 및 재침전(reprecipitaion)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 방법을 포함할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 가용성 고분자로부터 재침전법으로 올리고머 성분을 추출할 수 있다. 또한, 예를 들면, 난용성 고분자를 저온 분쇄한 후, 초음파 또는 마이크로파를 가하여 올리고머 성분을 추출하는 단계를 포함할 수 있다. 저온 분쇄법은 액체질소 등 불활성 가스 냉매를 이용하여 시료를 동결시킨 상태에서 물리적인 힘을 가하여 분쇄하는 방법이다. 초음파 또는 마이크로파 처리는 20kHz 이상 또는 300MHz 이상의 전자파로 고분자를 절단하는 방법이다. 쉐이킹법은 용매를 첨가하고 쉐이킹하여 고분자를 분해하는 방법이다. 재침전법은 용액 중의 침전물을 적당한 용매에 용해시킨 후 다시 침전시키는 방법이다.
일구현예에 따르면, 상기 분석 단계는 GC-MS(gas chromatograph-mass spectrometry), 열분해 GC-MS(pyrolysis-GC/MS), LC-MS(Liquid chromatography-mass spectrometry), 푸리에 변환 적외분광법(fourier transform infrared spectroscopy, FT-IR) 또는 이들을 조합한 방법을 실시하는 단계를 포함할 수 있다.
일구현예에 따르면, 시료로서 사용할 수 있는 고분자의 예로 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide, PPS) 수지 등을 포함할 수 있으나, 분석 가능한 고분자의 종류는 특별히 제한되지 않는다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기한 바와 같은 방법을 적용한 시스템을 제공함으로써 고분자의 용해 특성 및 이온화 여부 등에 관계없이 용이하게 말단기를 분석할 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.
실시예 1
가용성 고분자로서 각각 PTBP 말단 폴리카보네이트(A사) 및 큐밀 페놀(cumyl phenol) 말단 폴리카보네이트(B사)를 사용하여 재침전법으로 올리고머 성분을 추출하였다. 추출한 올리고머 성분을 GC/MS(Agilent 7890A/5975C)로 측정하여 그 결과를 도 1에 나타내었다.
실시예 2
난용성 고분자로서 폴리페닐렌 설파이드(PPS)를 사용하였다. PPS는 일반적으로 Cl 말단을 가지므로 추출 후 GC/MS 측정 시 -Cl말단을 쉽게 확인할 수 있다.
한편, PPS 합성 시 수지를 변형(modify)시켜 산(acid) 말단을 합성하기 위하여 산으로서 초산(acetic acid)로 세척할 수 있으며, 산 처리 시 카복실산(carboxyl acid)이 치환된 PPS가 생성될 수 있다.
PPS 고분자를 SPEX SAMPLE Prep 6850 Freezer Mill로 저온 분쇄한 후, Branson 5510 초음파 세척기로 초음파 처리하여 올리고머 성분을 추출하였다. 추출한 올리고머 성분을 GC/MS(Agilent 7890A/5975C)로 측정하였으며, 산을 처리한 PPS 분석 결과는 도 2에, 산을 처리하지 않은 PPS 분석 결과는 도 3에 나타내었다.
비교예 1
가용성 고분자로서 폴리카보네이트를 사용하였다. 폴리카보네이트 고분자를 NMR 용매(Chloroform d, Euriso-Top)에 직접 녹여 NMR(Agilent 600MHz NMR)로 측정하였다. 도 4에 그 결과를 나타내었으며, 큐밀 페놀 (Cumyl phenol)과 페놀(phenol) 구조의 구분이 명확하게 나타나지 않음을 확인하였다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 방법의 의하면 고분자의 특성에 관계 없이 용이하게 고분자의 말단기를 분석할 수 있고, 정확도를 향상시킬 수 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술한 바, 당 업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 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)
- 고분자로부터 올리고머 성분을 추출하는 추출 단계;
상기 올리고머 성분을 분석하는 분석 단계; 및
상기 분석 결과로부터 단편(fragments)들을 해석하여 말단기 구조를 확인하는 단계를 포함하며,
상기 고분자가 난용성 고분자이고, 상기 추출 단계가 난용성 고분자를 저온 분쇄한 후, 초음파 또는 마이크로파를 가하여 올리고머 성분을 추출하는 단계를 포함하고,
상기 난용성 고분자가 폴리페닐렌 설파이드 수지를 포함하고,
상기 분석 단계가 GC-MS 또는 열분해 GC-MS를 실시하는 단계를 포함하는, 고분자 말단기 분석 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 분석 단계가 LC-MS, FT-IR 또는 이들의 조합을 실시하는 단계를 더 포함하는 것인, 고분자 말단기 분석 방법. - 제1항 또는 제5항에 따른 방법을 적용한 시스템.
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| Dong-Joo Kim et al., Determination of monomers and oligomers in PET trays and bottles for food use by using high performance LC-electrospray ionization-MS, Polymer Testing 31, 2012, pp.490-499 1부.* |
| Yoshiro Ito et al., Characterization of End Groups in Polycarbonates by Reactive Pyrolysis-Gas Chromatography, Polymer Journal, 1996, Vol.28, No.12, pp.1090-1095 1부.* |
| 정의민 외 2명, PET 생수병 내 휘발성 물질의 동정 및 이행량 분석, 한국식품과학회지, 2014, Vol.46, No.1, pp.19~24 1부.* |
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