KR20170002878A - 공중합체 제조 방법 및 이를 이용한 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공중합체 제조 방법 및 이를 이용한 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게 본 발명은 원하는 성능이나 물성을 나타낼 것이라고 기대되는 최적의 단량체를 선택해서 공중합체를 제조할 수 있는 새로운 방법에 관한 것이다.
본 발명의 공중합체 제조 방법 및 이를 이용한 시스템은 특성 평가를 통해 선택된 공중합체에 사용된 단량체 중에서 대표 단량체를 선택하고, 선택된 대표 단량체에 대해서 특성 규정을 수행한 후, 이를 이용해 평가된 공중합체와 유사하거나 또는 성능이 향상될 것으로 기대되는 최적의 단량체를 선택해서 공중합체를 제조할 수 있는 획기적인 방법이다.

Description

공중합체 제조 방법 및 이를 이용한 시스템{METHOD FOR MANUFACTURING A POLYMER AND SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 공중합체 제조 방법 및 이를 이용한 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게 본 발명은 원하는 성능이나 물성을 나타낼 것이라고 기대되는 최적의 단량체를 선택해서 공중합체를 제조할 수 있는 새로운 방법에 관한 것이다.
본 발명의 공중합체 제조 방법 및 이를 이용한 시스템은 특성 평가를 통해 선택된 공중합체에 사용된 단량체 중에서 대표 단량체를 선택하고, 선택된 대표 단량체에 대해서 특성 규정을 수행한 후, 이를 이용해 평가된 공중합체와 유사하거나 또는 성능이 향상될 것으로 기대되는 최적의 단량체를 선택해서 공중합체를 제조할 수 있는 획기적인 방법이다.
공중합체는 1개 이상의 단량체(monomer)가 n번 반복되는 구조를 가지는 분자량이 큰 물질로, 반복되는 횟수인 n의 조절을 통해 여러 가지 분자량 또는 분자량 분포를 가질 수 있어 다양한 특성 또는 물성을 조절할 수 있는 매우 가변적인 물질이다. 따라서 공중합체는 많은 분야에서 중요하게 이용되고 개발되고 있는 핵심 소재 물질이다. 이러한, 공중합체의 특성을 조절하고 물성을 향상시키기 위해서는 가장 적합한 단량체를 선택해서 이를 이용해서 공중합체를 합성하여야 한다. 하지만, 공중합체를 구성하는 단량체의 개수, 종류 또는 단량체 결합 방식에 따라 공중합체의 특성이 크게 변화하기 때문에 이와 같은 점을 모두 고려해서 최적의 단량체를 찾을 수 있는 방법은 존재하지 않는다.
따라서, 여러 개의 합성 가능한 단량체 중에서 공중합체로 합성 시 기대한 수준의 공중합체 특성을 나타낼 것이라고 기대되는 최적의 단량체를 선택해서 제조하기 위해서는 단량체를 평가할 수 있는 특성 평가 방법 및 이를 이용한 선택 방법에 대한 새로운 개발이 필요한 실정이다.
J. E. Mark. Physical Properties of Polymers Handbook. 2007. Springer.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 원하는 성능이나 물성을 나타낼 것이라고 기대되는 최적의 단량체를 선택하여 공중합체를 제조할 수 있는 새로운 방법이다. 즉, 특성을 평가를 통해 선택된 공중합체에 사용된 단량체 중에서 대표 단량체를 선택하고, 선택된 대표 단량체에 대해서 특성 규정을 수행함으로써 이를 이용해 평가된 공중합체와 유사하거나 또는 성능이 향상될 것으로 기대되는 최적의 단량체를 선택해서 공중합체를 제조하는 새로운 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, NK개의 공중합체와 유사한 특성을 갖는 단량체를 포함하는 새로운 공중합체의 제조방법으로서,
a)NK개의 공중합체들을 형성하는 각각의 단량체들의 구조를 확인한 후, 각각의 단량체 Mi가 사용된 경우를 세어, 그 사용된 경우의 수가 Nx보다 큰 Nmo개의 단량체들을 대표 단량체(RMi)로 선정하는 단계(상기 NK은 1 이상의 자연수이고, Nx는 1 이상의 자연수이고, Mi는 단량체 중 i번째 단량체를 나타낸다);
b)상기 a)단계에서 선정된 Nmo개의 대표 단량체(RMi)에 대한 특성을 규정하기 위하여 α(Nmo)를 계산한 후, 계산된 α(Nmo)가 한계값인 δc보다 큰 경우 과정을 종료하고, 계산된 α(Nmo)가 한계값인 δc보다 작은 경우 하기에 나타낸 식 1 내지 식 3을 이용하여 Nmo개 RMi 각각의 Multi(RMi)를 계산하여 Nmo개의 Multi(RMi)에 대한 평균값(AVG)과 표준편차(SD)를 계산하는 단계
(α(Nmo)는 Nmo개의 X(RMi)와 CV(RMi)에 대하여 계산된 크론바하 알파(Cronbach’s Alpha)를 나타내고, δc는 한계값으로 0.0 내지 1.0의 실수이고,
[식 1]
Figure pat00001
[식 2]
Figure pat00002
[식 3]
Figure pat00003
상기 식 1 내지 식 3에서 Vol(RMi)는 대표 단량체 RMi에 대한 부피를 나타내는 값으로 몰부피(Molar Volume), 맥고완 부피(McGowan Molecular volume) 또는 반데르발스 부피(van der Waals Volume)이고, SurfA(RMi)는 대표 단량체 RMi에 대한 표면 면적을 나타내는 값으로 근사 표면적(Approximate Surface Area) 또는 반데르발스 표면적(van der Waals Surface Area)이고, m과 n은 조절 상수로 동시에 0이 아닌 실수이고, CV(RMi)는 물질의 특성을 나타내는 값으로 옥탄올/물 분배계수(Octanol/Water Partition Coefficient), 분자 지름(Molecular Diameter), 분자 이심률(Molecular Eccentricity), 주관성 모먼트(Principal moments of inertia), 분자 비구면계수(Molecular Asphericity), 분자 스팬(Molecular Span), 분자 복합성(Molecular complexity) 또는 고리 복합성(Ring complexity)이고, Function은 변수 X(RMi) 및 CV(RMi)에 대한 함수이고, a, b, c, d, e는 Function의 형태에 따라 달라지는 조절 상수로 a는 0이 아닌 실수이고, b, c, d, e는 실수이다.);
c) Nc개의 예비 단랑체에 대하여 상기 Multi(RMi)를 계산하고, 상기 b)단계에서 계산된 Nmo개의 Multi(RMi)에 대한 평균값(AVG)과 표준편차(SD)를 이용하여 표준정규분포를 이용해 누적분포함수(cumulative distribution function)를 계산하여, Nc개의 예비 단량체 각각의 누적분포함수값이 한계값인 ψ보다 큰 값을 가지는 단량체로 선택하는 단계(한계값인 ψ는 50% 이하의 값을 갖는다.); 및
d)상기 c) 단계에서 선택된 단량체를 포함하는 새로운 공중합체를 제조하는 단계를 포함하는, 공중합체의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 d)단계에서 제조되는 공중합체는 상기 a)단계의 NK개의 공중합체 중 대표 단량체(RMi)로 제조되는 공중합체와, 동일한 특성 또는 향상된 특성을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명은, NK개의 공중합체와 유사한 특성을 갖는 단량체를 포함하는 새로운 공중합체의 제조 시스템으로서,
NK개의 공중합체들을 형성하는 각각의 단량체들의 구조를 확인한 후, 각각의 단량체 Mi가 사용된 경우를 세어, 그 사용된 경우의 수가 Nx보다 큰 Nmo개의 단량체들을 대표 단량체(RMi)로 정하는 선정 모듈(상기 NK은 1 이상의 자연수이고, Nx는 1 이상의 자연수이고, Mi는 단량체 중 i번째 단량체를 나타낸다);
상기 선정 모듈에서 선정된 Nmo개의 대표 단량체(RMi)에 대한 특성을 규정하기 위하여 α(Nmo)를 계산한 후, 계산된 α(Nmo)가 한계값인 δc보다 큰 경우 과정을 종료하고, 계산된 α(Nmo)가 한계값인 δc보다 작은 경우 하기에 나타낸 식 1 내지 식 3을 이용하여 Nmo개 RMi 각각의 Multi(RMi)를 계산하여 Nmo개의 Multi(RMi)에 대한 평균값(AVG)과 표준편차(SD)를 계산하는 계산 모듈(α(Nmo)는 Nmo개의 X(RMi)와 CV(RMi)에 대하여 계산된 크론바하 알파(Cronbach’s Alpha)를 나타내고, δc는 한계값으로 0.0 내지 1.0의 실수이고,
[식 1]
Figure pat00004
[식 2]
Figure pat00005
[식 3]
Figure pat00006
상기 식 1 내지 식 3에서 Vol(RMi)는 대표 단량체 RMi에 대한 부피를 나타내는 값으로 몰부피(Molar Volume), 맥고완 부피(McGowan Molecular volume) 또는 반데르발스 부피(van der Waals Volume)이고, SurfA(RMi)는 대표 단량체 RMi에 대한 표면 면적을 나타내는 값으로 근사 표면적(Approximate Surface Area) 또는 반데르발스 표면적(van der Waals Surface Area)이고, m과 n은 조절 상수로 동시에 0이 아닌 실수이고, CV(RMi)는 물질의 특성을 나타내는 값으로 옥탄올/물 분배계수(Octanol/Water Partition Coefficient), 분자 지름(Molecular Diameter), 분자 이심률(Molecular Eccentricity), 주관성 모먼트(Principal moments of inertia), 분자 비구면계수(Molecular Asphericity), 분자 스팬(Molecular Span), 분자 복합성(Molecular complexity) 또는 고리 복합성(Ring complexity)이고, Function은 변수 X(RMi) 및 CV(RMi)에 대한 함수이고, a, b, c, d, e는 Function의 형태에 따라 달라지는 조절 상수로 a는 0이 아닌 실수이고, b, c, d, e는 실수이다.);
Nc개의 예비 단랑체에 대하여 상기 Multi(RMi)를 계산하고, 상기 계산 모듈에서 계산된 Nmo개의 Multi(RMi)에 대한 평균값(AVG)과 표준편차(SD)를 이용하여 표준정규분포를 이용해 누적분포함수(cumulative distribution function)를 계산하여, Nc개의 예비 단량체 각각의 누적분포함수값이 한계값인 ψ보다 큰 값을 가지는 단량체로 선택하는 단량체 선택 모듈 (한계값인 ψ는 50% 이하의 값을 갖는다.); 및
상기 단량체 선택 모듈에서 선택된 단량체를 포함하는 새로운 공중합체 제조 모듈을 포함하는, 공중합체의 제조 시스템을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 공중합체 제조 모듈에서 제조되는 공중합체는 상기 선정모듈의 NK 개의 공중합체 중 대표 단량체(RMi)로 제조되는 공중합체와, 동일한 특성 또는 향상된 특성을 나타낼 수 있다.
공중합체를 구성하는 단량체가 공중합체 특성에 미치는 영향은 서로 유사하거나 크게 차이가 발생할 수 있는데, 이러한 공중합체 특성에 미치는 단량체가 공중합체 내에서 적합한 정도를 정확하게 추정할 수 있는 방법이 있다면, 공중합체를 이용한 소재 개발에 매우 중요하게 사용될 것으로 예상 가능하다. 본 발명에 따른 공중합체 제조 방법 및 이를 이용한 시스템은 단량체가 공중합체 내에서 적합한 정도를 누적분포함수(cumulative distribution function)를 통한 기대치로 추정할 수 있어 여러 개의 단량체 후보 물질 중에서 각각의 목적에 맞는 최적의 단량체를 선택해서 제조할 수 있어 최적의 성능 또는 향상된 물성을 가지는 공중합체를 합성하고 이용하는데 매우 중요한 역할을 수행할 것으로 기대할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 공중합체의 제조 방법은,
NK개의 공중합체와 유사한 특성을 갖는 단량체를 포함하는 새로운 공중합체의 제조방법으로서,
a)NK개의 공중합체들을 형성하는 각각의 단량체들의 구조를 확인한 후, 각각의 단량체 Mi가 사용된 경우를 세어, 그 사용된 경우의 수가 Nx보다 큰 Nmo개의 단량체들을 대표 단량체(RMi)로 선정하는 단계(상기 NK은 1 이상의 자연수이고, Nx는 1 이상의 자연수이고, Mi는 단량체 중 i번째 단량체를 나타낸다);
b)상기 a)단계에서 선정된 Nmo개의 대표 단량체(RMi)에 대한 특성을 규정하기 위하여 α(Nmo)를 계산한 후, 계산된 α(Nmo)가 한계값인 δc보다 큰 경우 과정을 종료하고, 계산된 α(Nmo)가 한계값인 δc보다 작은 경우 하기에 나타낸 식 1 내지 식 3을 이용하여 Nmo개 RMi 각각의 Multi(RMi)를 계산하여 Nmo개의 Multi(RMi)에 대한 평균값(AVG)과 표준편차(SD)를 계산하는 단계
(α(Nmo)는 Nmo개의 X(RMi)와 CV(RMi)에 대하여 계산된 크론바하 알파(Cronbach’s Alpha)를 나타내고, δc는 한계값으로 0.0 내지 1.0의 실수이고,
[식 1]
Figure pat00007
[식 2]
Figure pat00008
[식 3]
Figure pat00009
상기 식 1 내지 식 3에서 Vol(RMi)는 대표 단량체 RMi에 대한 부피를 나타내는 값으로 몰부피(Molar Volume), 맥고완 부피(McGowan Molecular volume) 또는 반데르발스 부피(van der Waals Volume)이고, SurfA(RMi)는 대표 단량체 RMi에 대한 표면 면적을 나타내는 값으로 근사 표면적(Approximate Surface Area) 또는 반데르발스 표면적(van der Waals Surface Area)이고, m과 n은 조절 상수로 동시에 0이 아닌 실수이고, CV(RMi)는 물질의 특성을 나타내는 값으로 옥탄올/물 분배계수(Octanol/Water Partition Coefficient), 분자 지름(Molecular Diameter), 분자 이심률(Molecular Eccentricity), 주관성 모먼트(Principal moments of inertia), 분자 비구면계수(Molecular Asphericity), 분자 스팬(Molecular Span), 분자 복합성(Molecular complexity) 또는 고리 복합성(Ring complexity)이고, Function은 변수 X(RMi) 및 CV(RMi)에 대한 함수이고, a, b, c, d, e는 Function의 형태에 따라 달라지는 조절 상수로 a는 0이 아닌 실수이고, b, c, d, e는 실수이다.);
c)Nc개의 예비 단랑체에 대하여 상기 Multi(RMi)를 계산하고, 상기 b)단계에서 계산된 Nmo개의 Multi(RMi)에 대한 평균값(AVG)과 표준편차(SD)를 이용하여 표준정규분포를 이용해 누적분포함수(cumulative distribution function)를 계산하여, Nc개의 예비 단량체 각각의 누적분포함수값이 한계값인 ψ보다 큰 값을 가지는 경우에, 그 예비 단량체로 공중합체를 제조할 때 대표 단량체(RMi)로 제조할 경우와 동일한 특성 또는 향상된 특성을 기대할 수 있는 단량체로 선택하는 단계(한계값인 ψ는 50% 이하의 값을 갖는다.); 및
d)상기 c) 단계에서 선택된 단량체가 포함되도록 새로운 공중합체를 제조하는 단계를 포함하는 제조 단계를 포함한다.
구체적으로 상기 a)단계는 NK개의 공중합체들을 형성하는 각각의 단량체들의 구조를 확인한 후, 각각의 단량체 Mi가 사용된 경우를 세어, 그 사용된 경우의 수가 Nx보다 큰 Nmo개의 단량체들을 대표 단량체(RMi)로 선정하는 단계로, 우선, 공중합체로 합성해 특성을 평가한 결과 유사한 특성을 나타내는 것으로 판단된 NK개의 공중합체들에 대한 각각의 단량체의 구조를 확인한다. 상기 NK는 1 이상의 자연수인 것이 바람직하고, 4 이상의 자연수인 것이 더욱 바람직하다. 이 후, NK개의 공중합체를 형성하는 각각의 단량체 Mi의 종류와 사용된 경우를 세는데, 예를 들어 단량체 1이 2개의 공중합체를 제조하는데 사용되었다면 단량체 1에 대해서 사용된 개수는 2가 되게 된다. 사용된 경우가 Nx보다 큰 Nmo개의 단량체를 대표 단량체로 선정하게 되는데, Nx는 1 이상의 자연수일 경우 큰 제약은 없지만 1 내지 5인 자연수인 것이 더욱 바람직하다. 상기 Nx값을 지나치게 큰 값(>20)으로 설정하는 경우 특정 단량체가 공중합체 전체 특성을 좌우하는 것으로 잘못된 평가를 할 수 있기 때문에 20보다 큰 값을 사용하지 않는 것이 바람직하다. 또한 Mi는 단량체 중 i번째 단량체를 나타낸다.
상기 첫번째 단계인 a)단계에서 상기 NK개의 공중합체는 접착 특성, 전기적 특성, 점착 특성 및 건조특성으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상에서 유사한 특성을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 a)단계에서 선정한 Nmo개의 대표 단량체(RMi)에 대한 특성 규정을 하기에 기술한 b)단계의 계산을 통해 진행할 수 있다.
상기 두번째 단계인 b)단계는 상기 a)단계에서 선정된 Nmo개의 대표 단량체(RMi)에 대한 특성을 규정하기 위하여 α(Nmo)를 계산한 후, 계산된 α(Nmo)가 한계값인 δc보다 큰 경우 과정을 종료하고, 계산된 α(Nmo)가 한계값인 δc보다 작은 경우 하기에 나타낸 식 1 내지 식 3을 이용하여 Nmo개 RMi 각각의 Multi(RMi)를 계산하여 Nmo개의 Multi(RMi)에 대한 평균값(AVG)과 표준편차(SD)를 계산하는 단계로, 상기 b)단계의 CV(RMi)은 Molecular Network GmbH Computerchemie사에서 개발한 ADRIANA.Code 프로그램을 이용하여 계산할 수 있다. 또한, b)단계의 Nmo개의 X(RMi)와 CV(RMi)에 대하여 계산된 크론바하 알파(Cronbach’s Alpha)값인 α(Nmo)는 데이터의 신뢰도를 나타내는 크론바하 알파이다. 그리고 상기 값은 spss 프로그램을 이용하여 계산할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 b)단계의 δc는 한계값으로 0.0 내지 1.0의 실수인 것이 바람직하고, 0.45 내지 0.99인 실수인 것이 더욱 바람직하다. Function은 변수 X(RMi) 및 CV(RMi)에 대한 함수이고, a, b, c, d, e는 Function의 형태에 따라 달라지는 조절 상수로 a는 0이 아닌 실수이고, b, c, d, e는 실수인 것이 바람직하고, a는 0보다 큰 실수이고, b는 0.0 내지 4.5인 실수이고, c는 -11.0 내지 15.0인 실수이고, d는 -8.0 내지 4.0인 실수이고, e는 -8.0 내지 4.0인 실수인 것이 더욱 바람직하다.
α(Nmo)가 한계값인 δc보다 큰 경우에는 과정을 종료 하고, 상기에서 계산된 α(Nmo)가 한계값인 δc보다 작은 경우에 각각의 단량체의 Multi(RMi)값을 계산한다.
그 후 Nmo개의 Multi(RMi)에 대한 평균값(AVG)와 표준편차(SD)를 계산한다.
상기 세번째 단계인 c)단계는 새로운 공중합체의 중합에 도입하려고 하는 Nc개의 예비 단랑체에 대하여 상기 Multi(RMi)를 계산하고, 상기 b)단계에서 계산된 Nmo개의 Multi(RMi)에 대한 평균값(AVG)과 표준편차(SD)를 이용하여 표준정규분포를 이용해 누적분포함수(cumulative distribution function)를 계산하여, Nc개의 예비 단량체 각각의 누적분포함수값이 한계값인 ψ보다 큰 값을 가지는 단량체로 선택하는 단계로, 한계값인 ψ는 50% 이하의 값을 갖는 것이 바람직하고, 0.001% 내지 25%의 값을 갖는 것이 더욱 바람직하다.
상기 네번째 단계인 d)단계는 상기 c) 단계에서 선택된 단량체가 포함되도록 새로운 공중합체를 제조하는 단계이다. 이는 선택된 단량체로 합성된 공중합체는 여러 개의 단량체 후보 물질 중에서 각각의 목적에 맞는 최적의 단량체를 선택해서 공중합체를 제조할 수 있게 되므로, 최적의 성능 또는 향상된 물성을 가지는 공중합체를 합성할 수 있게 된다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 d)단계에서 제조되는 공중합체는 상기 a)단계의 NK개의 공중합체 중 대표 단량체(RMi)로 제조되는 공중합체와, 동일한 특성 또는 향상된 특성을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명은 NK개의 공중합체와 유사한 특성을 갖는 새로운 단량체를 포함하는 공중합체의 제조 시스템으로서,
NK개의 공중합체들을 형성하는 각각의 단량체들의 구조를 확인한 후, 각각의 단량체 Mi가 사용된 경우를 세어, 그 사용된 경우의 수가 Nx보다 큰 Nmo개의 단량체들을 대표 단량체(RMi)로 정하는 선정 모듈(상기 NK은 1 이상의 자연수이고, Nx는 1 이상의 자연수이고, Mi는 단량체 중 i번째 단량체를 나타낸다);
상기 선정 모듈에서 선정된 Nmo개의 대표 단량체(RMi)에 대한 특성을 규정하기 위하여 α(Nmo)를 계산한 후, 계산된 α(Nmo)가 한계값인 δc보다 큰 경우 과정을 종료하고, 계산된 α(Nmo)가 한계값인 δc보다 작은 경우 하기에 나타낸 식 1 내지 식 3을 이용하여 Nmo개 RMi 각각의 Multi(RMi)를 계산하여 Nmo개의 Multi(RMi)에 대한 평균값(AVG)과 표준편차(SD)를 계산하는 계산 모듈(α(Nmo)는 Nmo개의 X(RMi)와 CV(RMi)에 대하여 계산된 크론바하 알파(Cronbach’s Alpha)를 나타내고, δc는 한계값으로 0.0 내지 1.0의 실수이고,
[식 1]
Figure pat00010
[식 2]
Figure pat00011
[식 3]
Figure pat00012
상기 식 1 내지 식 3에서 Vol(RMi)는 대표 단량체 RMi에 대한 부피를 나타내는 값으로 몰부피(Molar Volume), 맥고완 부피(McGowan Molecular volume) 또는 반데르발스 부피(van der Waals Volume)이고, SurfA(RMi)는 대표 단량체 RMi에 대한 표면 면적을 나타내는 값으로 근사 표면적(Approximate Surface Area) 또는 반데르발스 표면적(van der Waals Surface Area)이고, m과 n은 조절 상수로 동시에 0이 아닌 실수이고, CV(RMi)는 물질의 특성을 나타내는 값으로 옥탄올/물 분배계수(Octanol/Water Partition Coefficient), 분자 지름(Molecular Diameter), 분자 이심률(Molecular Eccentricity), 주관성 모먼트(Principal moments of inertia), 분자 비구면계수(Molecular Asphericity), 분자 스팬(Molecular Span), 분자 복합성(Molecular complexity) 또는 고리 복합성(Ring complexity)이고, Function은 변수 X(RMi) 및 CV(RMi)에 대한 함수이고, a, b, c, d, e는 Function의 형태에 따라 달라지는 조절 상수로 a는 0이 아닌 실수이고, b, c, d, e는 실수이다.);
Nc개의 예비 단랑체에 대하여 상기 Multi(RMi)를 계산하고, 상기 계산 모듈에서 계산된 Nmo개의 Multi(RMi)에 대한 평균값(AVG)과 표준편차(SD)를 이용하여 표준정규분포를 이용해 누적분포함수(cumulative distribution function)를 계산하여, Nc개의 예비 단량체 각각의 누적분포함수값이 한계값인 ψ보다 큰 값을 가지는 경우에 그 예비 단량체로 공중합체를 제조할 때 대표 단량체(RMi)로 제조할 경우와 동일한 특성 또는 향상된 특성을 기대할 수 있는 단량체로 선택하는 단량체 선택 모듈 (한계값인 ψ는 50% 이하의 값을 갖는다.); 및
상기 단량체 선택 모듈에서 선택된 단량체를 포함하는 새로운 공중합체 제조 모듈을 포함한다.
구체적으로 상기 선정 모듈은 NK개의 공중합체들을 형성하는 각각의 단량체들의 구조를 확인한 후, 각각의 단량체 Mi가 사용된 경우를 세어, 그 사용된 경우의 수가 Nx보다 큰 Nmo개의 단량체들을 대표 단량체(RMi)로 정하는 모듈로, 우선, 공중합체로 합성해 특성을 평가한 결과 유사한 특성을 나타내는 것으로 판단된 NK개의 공중합체들에 대한 각각의 단량체의 구조를 확인한다. 상기 NK는 1 이상의 자연수인 것이 바람직하고, 4 이상의 자연수인 것이 더욱 바람직하다. 이 후, NK개의 공중합체를 형성하는 각각의 단량체 Mi의 종류와 사용된 경우를 세는데, 예를 들어 단량체 1이 2개의 공중합체를 제조하는데 사용되었다면 단량체 1에 대해서 사용된 개수는 2가 되게 된다. 사용된 경우가 Nx보다 큰 Nmo개의 단량체를 대표 단량체로 선정하게 되는데, Nx는 1 이상의 자연수일 경우 큰 제약은 없지만 1 내지 5인 자연수인 것이 더욱 바람직하다. 상기 Nx값을 지나치게 큰 값(>20)으로 설정하는 경우 특정 단량체가 공중합체 전체 특성을 좌우하는 것으로 잘못된 평가를 할 수 있기 때문에 20보다 큰 값을 사용하지 않는 것이 바람직하다. 또한 Mi는 단량체 중 i번째 단량체를 나타낸다.
상기 첫번째 모듈인 선정 모듈에서 상기 NK개의 공중합체는 접착 특성, 전기적 특성, 점착 특성 및 건조특성으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상에서 유사한 특성을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 선정 모듈에서 선정한 Nmo개의 대표 단량체(RMi)에 대한 특성 규정을 하기에 기술한 계산 모듈의 계산을 통해 진행할 수 있다.
상기 두번째 모듈인 계산 모듈은 상기 선정 모듈에서 선정된 Nmo개의 대표 단량체(RMi)에 대한 특성을 규정하기 위하여 α(Nmo)를 계산한 후, 계산된 α(Nmo)가 한계값인 δc보다 큰 경우 과정을 종료하고, 계산된 α(Nmo)가 한계값인 δc보다 작은 경우 하기에 나타낸 식 1 내지 식 3을 이용하여 Nmo개 RMi 각각의 Multi(RMi)를 계산하여 Nmo개의 Multi(RMi)에 대한 평균값(AVG)과 표준편차(SD)를 계산하는 모듈로, 상기 계산 모듈의 CV(RMi)은 Molecular Network GmbH Computerchemie사에서 개발한 ADRIANA.Code 프로그램을 이용하여 계산할 수 있다. 또한, 계산 모듈의 Nmo개의 X(RMi)와 CV(RMi)에 대하여 계산된 크론바하 알파(Cronbach’s Alpha)값인 α(Nmo)는 spss 프로그램을 이용하여 계산할 수 있다.
상기 계산 모듈의 δc는 한계값으로 0.0 내지 1.0의 실수인 것이 바람직하고, 0.45 내지 0.99인 실수인 것이 더욱 바람직하다. Function은 변수 X(RMi) 및 CV(RMi)에 대한 함수이고, a, b, c, d, e는 Function의 형태에 따라 달라지는 조절 상수로 a는 0이 아닌 실수이고, b, c, d, e는 실수인 것이 바람직하고, a는 0보다 큰 실수이고, b는 0.0 내지 4.5인 실수이고, c는 -11.0 내지 15.0인 실수이고, d는 -8.0 내지 4.0인 실수이고, e는 -8.0 내지 4.0인 실수인 것이 더욱 바람직하다.
상기에서 계산된 α(Nmo)가 한계값인 δc보다 큰 경우에는 과정을 종료하고, 상기에서 계산된 α(Nmo)가 한계값인 δc보다 작은 경우에 각각의 단량체의 Multi(RMi)값을 계산한다. 그 후 Nmo개의 Multi(RMi)에 대한 평균값(AVG)와 표준편차(SD)를 계산한다.
상기 세번째 모듈인 단량체 선택 모듈은 공중합체의 중합에 도입하려고 하는 Nc개의 예비 단랑체에 대하여 상기 Multi(RMi)를 계산하고, 상기 계산 모듈에서 계산된 Nmo개의 Multi(RMi)에 대한 평균값(AVG)과 표준편차(SD)를 이용하여 표준정규분포를 이용해 누적분포함수(cumulative distribution function)를 계산하여, Nc개의 예비 단량체 각각의 누적분포함수값이 한계값인 ψ보다 큰 값을 가지는 경우에 그 예비 단량체로 공중합체를 제조 할 때 대표 단량체(RMi)로 제조할 경우와 동일한 특성 또는 향상된 특성을 기대할 수 있는 단량체로 선택하는 모듈로, 한계값인 ψ는 50% 이하의 값을 갖는 것이 바람직하고, 0.001% 내지 25%의 값을 갖는 것이 더욱 바람직하다.
상기 네번째 모듈인 공중합체 제조 모듈은 상기 단량체 선택 모듈에서 선택된 단량체를 포함하는 새로운 공중합체를 제조하는 모듈이다. 이는 선택된 예비 단량체로 합성된 공중합체는 여러 개의 단량체 후보 물질 중에서 각각의 목적에 맞는 최적의 단량체를 선택해서 공중합체를 제조할 수 있게 되므로, 최적의 성능 또는 향상된 물성을 가지는 공중합체를 합성할 수 있게 된다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 공중합체 제조 모듈에서 제조되는 공중합체는 상기 선정모듈의 NK개의 공중합체 중 대표 단량체(RMi)로 제조되는 공중합체와, 동일한 특성 또는 향상된 특성을 나타낼 수 있다.
또한, 본 명세서에서 기재한 모듈(module)이란 용어는 특정한 기능이나 동작을 처리하는 하나의 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현할 수 있다.
참고로, 본 발명의 상기 계산식에서 정의된 상수들은 본 발명의 방법이 잘 수행되는 범위를 바탕으로 한정한 상수 값일 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 기초하여 더욱 상세하게 설명하지만, 하기에 개시되는 본 발명의 실시 형태는 어디까지 예시로써, 본 발명의 범위는 이들의 실시 형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 표시되었고, 더욱이 특허 청구범위 기록과 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 포함하고 있다.
실시예
단계 1. 특성을 평가한 N K 개의 공중합체에 대한 N mo 개의 대표 단량체 선정
특성을 평가한 결과 유사한 특성을 나타내는 것으로 판단된 공중합체는 하기의 공중합체 1 내지 공중합체 4이고(NK=4), 각각의 공중합체를 구성하는 단량체들을 하기의 화학식 1 내지 4에 나타내었다. 4종의 공중합체는 서로 다른 단량체로 구성된 폴리이미드(polyimide)공중합체이다.
4종의 공중합체들에 사용된 단량체들 종류와 사용된 경우를 세는데, 예를 들면 단량체 1은 공중합체 1과 공중합체 3을 구성하는데 참여하기 때문에 사용된 경우는 2가 되었다. 사용된 경우가 Nx보다 큰 단량체를 대표 단량체로 선정하였다. 본 실시예에서는 Nx=1로 설정하였다. 따라서 대표로 선정된 단량체는 단량체 1, 단량체 2, 단량체 3, 단량체 4 로 Nmo는 4가 되었다.
Figure pat00013
[화학식 1]
Figure pat00014
[화학식 2]
Figure pat00015
[화학식 3]
Figure pat00016
[화학식 4]
Figure pat00017
단계 2. 대표 단량체에 대한 특성 규정
상기 단계 1에서 선정한 4개의 대표 단량체(RMi)에 대한 특성 규정을 하기에 나타낸 [식 1], [식 2] 및 [식 3]을 이용하여 진행하였다.
[식 1]
Figure pat00018
[식 2]
Figure pat00019
상기 계산에서 Vol(RMi)는 맥고완 부피(McGowan Molecular volume)로 설정하였고, SurfA(RMi)는 근사 표면적(Approximate Surface Area)으로 설정하였다. 변수인 m과 n은 1.0으로 설정하였다. 또한, 대표 단량체(RMi)에 대해서 CV(RMi)로 선택된 물성은 분자 이심률(Molecular Eccentricity)이었다. 다양한 방법으로 계산이 가능하지만 본 실시예에서는 Molecular Network GmbH Computerchemie사에서 개발한 ADRIANA.Code 프로그램을 이용하여 계산하였고, 한계값인 δc=0.7로 설정하였다. 이 경우, 각각의 단량체에 대한 값은 Vol(RM1)은 185.1ml/mol, Vol(RM2)은 200.7 ml/mol, Vol(RM3)은 158.3 ml/mol, Vol(RM4)은 168.0 ml/mol이다. 그리고 SurfA(RM1)은 293.8Å2, SurfA(RM2)은 324.6Å2, SurfA(RM3)은 262.8Å2, SurfA(RM4)은 277.2 Å2이며, CV(RM1)은 0.99, CV(RM2)은 0.97, CV(RM3)은 0.99, CV(RM4)은 0.95이다. X(RM1)은 0.63, X(RM2)은 0.62, X(RM3)은 0.60, X(RM4)은 0.61이다.
Multi(RMi)을 계산하기 위해 필요한 함수(Function)는 다양한 형태가 가능하지만, 본 실시예에서는 하기의 [식 3]을 이용하여 계산하였다.
[식 3]
Figure pat00020
상기 식 3의 Function에서 사용된 변수는 a=1.0, b=1.0, c=3.2, d=0.0, e=1.0 이었다.
그 후, α(Nmo)를 계산하였고 계산된 α(Nmo)가 0.57로 설정된 δc값보다 작은 값을 나타내어 조건을 만족하기 때문에 각각의 대표 단량체에 대해서 Multi값을 계산하여 각각의 값을 하기 표 2에 나타내었다.
Figure pat00021
이 후, 4개의 계산된 Multi값에 대해서 계산한 평균값(AVG)과 표준편차(SD)는 하기의 표 3에 나타내었다.
Figure pat00022
단계 3. 규정된 특성을 이용한 단량체 제조
폴리이미드를 중합하기 위해 사용하려고 하는 예비 단량체 후보는 하기 화학식 5에서 나타낸 단량체 A와 단량체 B이다. 하기 2개의 단량체 중 공중합체를 제조하기 적합한 단량체의 기대치를 예측하는 것은 다음의 과정을 통해 선택하였다.
[화학식 5]
Figure pat00023
예비 단량체인 단량체 A와 단량체 B에 대해서 계산된 Multi(RMi)값은 하기의 표 4에 나타내었다.
Figure pat00024
대표 단랑체에 대해서 계산된 파라미터(parameter)인 평균과 표준편차를 바탕으로 표준정규분포를 이용해 누적분포함수(cumulative distribution function)를 계산한 결과, 단량체 A는 24.46%의 값을 가지고, 단량체 B는 0.27%의 값을 나타내었다. 한계값인 ψ를 15%로 설정하였다. 상기의 경우, 단량체 A는 한계값보다 큰 값을 갖기 때문에 공중합체를 제조하기 적합한 단랑체로 판단하였고, 단량체 B는 한계값보다 매우 작은 값을 갖기 때문에 공중합체로 제조하기에 적합하지 않은 단량체로 판단하였다.
상기의 방법을 통해 공중합체 특성에 미치는 단량체가 공중합체 내에서 적합한 정도를 정확하게 추정하여 그 적합한 정도를 누적분포함수(cumulative distribution function)를 통한 기대치로 추정할 수 있어 여러 개의 단량체 후보 물질 중에서 각각의 목적에 맞는 최적의 단량체를 선택해서 제조할 수 있어 최적의 성능 또는 향상된 물성을 가지는 공중합체를 합성하고 이용할 수 있었다.

Claims (18)

  1. NK개의 공중합체와 유사한 특성을 갖는 단량체를 포함하는 새로운 공중합체의 제조방법으로서,
    a) 상기 NK개의 공중합체들을 형성하는 각각의 단량체들의 구조를 확인한 후, 각각의 단량체 Mi가 사용된 경우를 세어, 그 사용된 경우의 수가 Nx보다 큰 Nmo개의 단량체들을 대표 단량체(RMi)로 선정하는 단계(상기 NK은 1 이상의 자연수이고, Nx는 1 이상의 자연수이고, Mi는 단량체 중 i번째 단량체를 나타낸다);
    b) 상기 a)단계에서 선정된 Nmo개의 대표 단량체(RMi)에 대한 특성을 규정하기 위하여 α(Nmo)를 계산한 후, 계산된 α(Nmo)가 한계값인 δc보다 큰 경우 과정을 종료하고, 계산된 α(Nmo)가 한계값인 δc보다 작은 경우 하기에 나타낸 식 1 내지 식 3을 이용하여 Nmo개 RMi 각각의 Multi(RMi)를 계산하여 Nmo개의 Multi(RMi)에 대한 평균값(AVG)과 표준편차(SD)를 계산하는 단계
    (α(Nmo)는 Nmo개의 X(RMi)와 CV(RMi)에 대하여 계산된 크론바하 알파(Cronbach’s Alpha)를 나타내고, δc는 한계값으로 0.0 내지 1.0의 실수이고,
    [식 1]
    Figure pat00025

    [식 2]
    Figure pat00026

    [식 3]
    Figure pat00027

    상기 식 1 내지 식 3에서 Vol(RMi)는 대표 단량체 RMi에 대한 부피를 나타내는 값으로 몰부피(Molar Volume), 맥고완 부피(McGowan Molecular volume) 또는 반데르발스 부피(van der Waals Volume)이고, SurfA(RMi)는 대표 단량체 RMi에 대한 표면 면적을 나타내는 값으로 근사 표면적(Approximate Surface Area) 또는 반데르발스 표면적(van der Waals Surface Area)이고, m과 n은 조절 상수로 동시에 0이 아닌 실수이고, CV(RMi)는 물질의 특성을 나타내는 값으로 옥탄올/물 분배계수(Octanol/Water Partition Coefficient), 분자 지름(Molecular Diameter), 분자 이심률(Molecular Eccentricity), 주관성 모먼트(Principal moments of inertia), 분자 비구면계수(Molecular Asphericity), 분자 스팬(Molecular Span), 분자 복합성(Molecular complexity) 또는 고리 복합성(Ring complexity)이고, Function은 변수 X(RMi) 및 CV(RMi)에 대한 함수이고, a, b, c, d, e는 Function의 형태에 따라 달라지는 조절 상수로 a는 0이 아닌 실수이고, b, c, d, e는 실수이다.);
    c) Nc개의 예비 단랑체에 대하여 상기 Multi(RMi)를 계산하고, 상기 b)단계에서 계산된 Nmo개의 Multi(RMi)에 대한 평균값(AVG)과 표준편차(SD)를 이용하여 표준정규분포를 이용해 누적분포함수(cumulative distribution function)를 계산하여, Nc개의 예비 단량체 각각의 누적분포함수값이 한계값인 ψ보다 큰 값을 가지는 단량체를 선택하는 단계(한계값인 ψ는 50% 이하의 값을 갖는다.); 및
    d) 상기 c) 단계에서 선택된 단량체를 포함하는 새로운 공중합체를 제조하는 단계를 포함하는, 공중합체의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서
    상기 d)단계에서 제조되는 공중합체는 상기 a)단계의 NK개의 공중합체 중 대표 단량체(RMi)로 제조되는 공중합체와, 동일한 특성 또는 향상된 특성을 나타내는 것을 특징으로 하는, 공중합체의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 NK개의 공중합체는 접착 특성, 전기적 특성, 점착 특성 및 건조특성으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상에서 유사한 특성을 갖는 것을 특징으로 하는, 공중합체의 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 a)단계의 NK은 4 이상의 자연수인 것을 특징으로 하는, 공중합체의 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 a)단계의 Nx는 1 내지 5인 자연수인 것을 특징으로 하는, 공중합체의 제조 방법.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 b)단계의 CV(RMi)은 ADRIANA.Code 프로그램을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는, 공중합체의 제조 방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 b)단계의 δc는 0.45 내지 0.99인 실수인 것을 특징으로 하는, 공중합체의 제조 방법.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 b)단계의 식 3에서 a는 0보다 큰 실수이고, b는 0.0 내지 4.5인 실수이고, c는 -11.0 내지 15.0인 실수이고, d는 -8.0 내지 4.0인 실수이고, e는 -8.0 내지 4.0인 실수인 것을 특징으로 하는, 공중합체의 제조 방법.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 c)단계의 ψ는 0.001% 내지 25%인 것을 특징으로 하는, 공중합체의 제조 방법.
  10. NK개의 공중합체와 유사한 특성을 갖는 단량체를 포함하는 새로운 공중합체의 제조 시스템으로서,
    NK개의 공중합체들을 형성하는 각각의 단량체들의 구조를 확인한 후, 각각의 단량체 Mi가 사용된 경우를 세어, 그 사용된 경우의 수가 Nx보다 큰 Nmo개의 단량체들을 대표 단량체(RMi)로 정하는 선정 모듈(상기 NK은 1 이상의 자연수이고, Nx는 1 이상의 자연수이고, Mi는 단량체 중 i번째 단량체를 나타낸다);
    상기 선정 모듈에서 선정된 Nmo개의 대표 단량체(RMi)에 대한 특성을 규정하기 위하여 α(Nmo)를 계산한 후, 계산된 α(Nmo)가 한계값인 δc보다 큰 경우 과정을 종료하고, 계산된 α(Nmo)가 한계값인 δc보다 작은 경우 하기에 나타낸 식 1 내지 식 3을 이용하여 Nmo개 RMi 각각의 Multi(RMi)를 계산하여 Nmo개의 Multi(RMi)에 대한 평균값(AVG)과 표준편차(SD)를 계산하는 계산 모듈(α(Nmo)는 Nmo개의 X(RMi)와 CV(RMi)에 대하여 계산된 크론바하 알파(Cronbach’s Alpha)를 나타내고, δc는 한계값으로 0.0 내지 1.0의 실수이고,
    [식 1]
    Figure pat00028

    [식 2]
    Figure pat00029

    [식 3]
    Figure pat00030

    상기 식 1 내지 식 3에서 Vol(RMi)는 대표 단량체 RMi에 대한 부피를 나타내는 값으로 몰부피(Molar Volume), 맥고완 부피(McGowan Molecular volume) 또는 반데르발스 부피(van der Waals Volume)이고, SurfA(RMi)는 대표 단량체 RMi에 대한 표면 면적을 나타내는 값으로 근사 표면적(Approximate Surface Area) 또는 반데르발스 표면적(van der Waals Surface Area)이고, m과 n은 조절 상수로 동시에 0이 아닌 실수이고, CV(RMi)는 물질의 특성을 나타내는 값으로 옥탄올/물 분배계수(Octanol/Water Partition Coefficient), 분자 지름(Molecular Diameter), 분자 이심률(Molecular Eccentricity), 주관성 모먼트(Principal moments of inertia), 분자 비구면계수(Molecular Asphericity), 분자 스팬(Molecular Span), 분자 복합성(Molecular complexity) 또는 고리 복합성(Ring complexity)이고, Function은 변수 X(RMi) 및 CV(RMi)에 대한 함수이고, a, b, c, d, e는 Function의 형태에 따라 달라지는 조절 상수로 a는 0이 아닌 실수이고, b, c, d, e는 실수이다.);
    Nc개의 예비 단랑체에 대하여 상기 Multi(RMi)를 계산하고, 상기 계산 모듈에서 계산된 Nmo개의 Multi(RMi)에 대한 평균값(AVG)과 표준편차(SD)를 이용하여 표준정규분포를 이용해 누적분포함수(cumulative distribution function)를 계산하여, Nc개의 예비 단량체 각각의 누적분포함수값이 한계값인 ψ보다 큰 값을 가지는 단량체로 선택하는 단량체 선택 모듈 (한계값인 ψ는 50% 이하의 값을 갖는다.); 및
    상기 단량체 선택 모듈에서 선택된 단량체를 포함하는 새로운 공중합체 제조 모듈을 포함하는, 공중합체의 제조 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서
    상기 공중합체 제조 모듈에서 제조되는 공중합체는 상기 선정 모듈의 NK개의 공중합체 중 대표 단량체(RMi)로 제조되는 공중합체와, 동일한 특성 또는 향상된 특성을 나타내는 것을 특징으로 하는, 공중합체의 제조 시스템.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 NK개의 공중합체는 접착 특성, 전기적 특성, 점착 특성 및 건조특성으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상에서 유사한 특성을 갖는 것을 특징으로 하는, 공중합체의 제조 시스템.
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 선정 모듈의 NK은 4 이상의 자연수인 것을 특징으로 하는, 공중합체의 제조 시스템.
  14. 청구항 10에 있어서, 상기 선정 모듈의 Nx는 1 내지 5인 자연수인 것을 특징으로 하는, 공중합체의 제조 시스템.
  15. 청구항 10에 있어서, 상기 계산 모듈의 CV(RMi)은 ADRIANA.Code 프로그램을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는, 공중합체의 제조 시스템.
  16. 청구항 10에 있어서, 상기 계산 모듈의 δc는 0.45 내지 0.99인 실수인 것을 특징으로 하는, 공중합체의 제조 시스템.
  17. 청구항 10에 있어서, 상기 계산 모듈의 식 3에서 a는 0보다 큰 실수이고, b는 0.0 내지 4.5인 실수이고, c는 -11.0 내지 15.0인 실수이고, d는 -8.0 내지 4.0인 실수이고, e는 -8.0 내지 4.0인 실수인 것을 특징으로 하는, 공중합체의 제조 시스템.
  18. 청구항 10에 있어서, 상기 단량체 선택 모듈의 ψ는 0.001% 내지 25%인 것을 특징으로 하는, 공중합체의 제조 시스템.
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