KR20180042716A - Characteristic evaluation method of a polymeric binder using molecular dynamics - Google Patents

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KR20180042716A KR1020160135227A KR20160135227A KR20180042716A KR 20180042716 A KR20180042716 A KR 20180042716A KR 1020160135227 A KR1020160135227 A KR 1020160135227A KR 20160135227 A KR20160135227 A KR 20160135227A KR 20180042716 A KR20180042716 A KR 20180042716A
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Abstract

Disclosed is a method of evaluating characteristics of a polymeric binder by using molecular dynamics, capable of confirming an optical property of a film by predicting the structure of a polymeric binder containing dye used for a fluorescent film. The method includes: a step (a) of selecting a polymeric binder containing fluorescent dye, and then, confirming an oligomer structure; a step (b) of optimizing the structure of the polymeric binder; a step (c) of repeating calculation until the density of the polymeric binder in a solution becomes constant to stabilize the structure of the polymeric binder; a step (d) of confirming an arrangement of the polymeric binder when the structure is stabilized; and a step (e) of obtaining I(Q) value of Mathematical formula 1 shown below in relation to the structure of the polymeric binder. [Mathematical formula] In relation to Mathematical formula 1, Q is a scattering vector, I(Q) is scattering intensity, j and k are atoms corresponding to j and k, fj(Q) and fk(Q) are form factors coming from an atom position of each of the j and k, and the last one is a distance between the atom positions of the j and k.

Description

분자동역학을 이용한 고분자 바인더의 특성 평가방법{Characteristic evaluation method of a polymeric binder using molecular dynamics}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for evaluating the properties of a polymeric binder using molecular dynamics,

본 발명은 분자동역학을 이용한 고분자 바인더의 특성 평가방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 형광 필름에 사용되는 염료 포함 고분자 바인더의 구조를 예측하여 필름의 광학 특성을 확인할 수 있는, 분자동역학을 이용한 고분자 바인더의 특성 평가방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for evaluating the properties of a polymeric binder using molecular dynamics, and more particularly, to a method for evaluating the properties of a polymeric binder including a polymer using a molecular dynamics And a method of evaluating properties of a binder.

광퇴색(photobleaching) 현상은, 형광물질(dye)이 에너지를 흡수해서 여기(excitation)되었다가, 빛을 방사(radiation)하여 다시 바닥 상태(ground state)로 돌아오는 과정에 있어서, 형광물질 내에 새로운 공유 결합 등이 발생하고, 이로 인해 구조가 파괴되어, 기존의 본(本) 구조로 돌아오지 못하는 현상으로서, 형광 필름에 사용되는 유기 형광물질(dye)의 경우, 이와 같은 광퇴색 현상으로 인하여 수명이 짧아지는 것으로 알려져 있다.Photobleaching is a phenomenon in which a dye absorbs energy and then excites it and then irradiates it to return to the ground state. Covalent bonding, etc., resulting in breakage of the structure and failure to return to the existing structure. In the case of an organic fluorescent material used for a fluorescent film, due to such a light discoloration phenomenon, Is known to be shortened.

따라서, 유기 형광물질의 광퇴색 현상을 방지하기 위해서는, 형광물질(dye)이 산소나 수분 등과의 접촉을 하지 않도록, 고분자 바인더 등을 이용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 고분자 바인더를 이용하게 되면, 바인더 내에 함유된 형광물질의 변형이 최소화 되는데, 이는, 필름 제조 시 코팅액 내에서 고분자 바인더가 뭉쳐지지 않고 넓게 펼쳐져, 필름에서 고분자 바인더의 면적을 최대화 할 수 있기 때문이며, 이를 통해, 필름의 내광성을 향상시킬 수 있고, 필름의 색차 변화 또한 최소화 할 수 있다.Therefore, in order to prevent the light discoloration phenomenon of the organic fluorescent material, it is preferable to use a polymer binder or the like so that the fluorescent material does not come in contact with oxygen, moisture or the like. When such a polymer binder is used, the deformation of the fluorescent substance contained in the binder is minimized because the polymer binder spreads widely in the coating liquid without being aggregated during film production, thereby maximizing the area of the polymer binder in the film , Whereby the light resistance of the film can be improved and the color difference of the film can be minimized.

한편, 이와 같은 고분자 바인더를 이용한 형광필름은, 고분자 바인더가 효과적으로 산소 및 수분을 차단할 수 있는지에 대한 필름의 광학 특성의 확인 및 평가가 수행되어야 한다.On the other hand, in the fluorescent film using such a polymer binder, confirmation and evaluation of the optical properties of the film as to whether or not the polymer binder can effectively block oxygen and moisture should be performed.

대한민국 특허등록 제10-0756173호Korea Patent No. 10-0756173

앞서 살펴본 바와 같이, 고분자 바인더를 이용한 형광필름은, 고분자 바인더가 효과적으로 산소 및 수분을 차단할 수 있는지에 대한 필름의 광학 특성의 확인 및 평가가 필요하며, 이는 용매의 조성에 따라 형광필름을 제작한 후 평가가 이루어질 수 있지만, 이 경우 많은 시간이 소요되기 때문에, 이를 개선할 수 있는 효율적인 필름의 광학 특성 평가 방법이 모색되어야 한다.As described above, it is necessary to confirm and evaluate the optical characteristics of the film as to whether or not the polymer binder can effectively block oxygen and moisture, and the fluorescent film using the polymer binder is required to be prepared by preparing a fluorescent film according to the composition of the solvent Evaluation can be made, but in this case, since it takes a long time, an efficient method for evaluating the optical properties of the film should be sought to improve it.

따라서, 본 발명의 목적은, 분자동역학을 이용하여, 형광염료를 포함하는 고분자 바인더의 구조 및 용매의 조성만으로 신속하게 형광필름의 광학 특성을 확인할 수 있는, 분자동역학을 이용한 고분자 바인더의 특성 평가방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for evaluating the properties of polymeric binders using molecular dynamics, which can confirm the optical properties of a fluorescent film promptly only by the structure of a polymeric binder including a fluorescent dye and the composition of a solvent by using molecular dynamics .

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, (a) 형광물질(dye)이 포함되어 있는 고분자 바인더를 지정한 후 올리고머 구조를 확인하는 단계; (b) 상기 고분자 바인더의 농도에 맞추어 용매의 분자 개수를 정한 후, 이를 상기 고분자 바인더와 혼합하여 상기 고분자 바인더의 구조를 최적화 하는 단계; (c) 분자동역학을 이용하여 NPT 앙상블 방법으로, 상기 고분자 바인더의 구조가 안정화되도록 용액 내 고분자 바인더의 밀도가 일정해질 때까지 계산을 반복 수행하는 단계; (d) 구조가 안정화되면, 분자동역학을 이용하여 NVT 앙상블 방법으로 계산한 후 상기 고분자 바인더의 배열 형태를 확인하는 단계; 및 (e) 고분자 간 응집도를 확인하기 위한 스캐터링(scattering) 방법에 의해, 고분자 바인더 구조에 대한 하기 수학식 1의 I(Q) 값을 구하는 단계;를 포함하며, 상기 I(Q) 값의 최대값이 높을수록 고분자 간의 응집도가 높아지고, 응집도가 낮을수록 코팅 시 최대 면적이 확보되어 형광물질의 변형이 최소화되는 것을 특징으로 하는, 분자동역학을 이용한 고분자 바인더의 특성 평가방법을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for fabricating a light emitting device, comprising the steps of: (a) identifying a polymer binder containing a fluorescent dye and then identifying an oligomer structure; (b) determining the number of molecules of the solvent in accordance with the concentration of the polymeric binder, and then mixing the polymer with the polymeric binder to optimize the structure of the polymeric binder; (c) repeating the calculation until the density of the polymeric binder in the solution becomes constant so that the structure of the polymeric binder is stabilized by the NPT ensemble method using molecular dynamics; (d) if the structure is stabilized, calculating the NVT ensemble method using molecular dynamics and confirming the arrangement form of the polymeric binder; And (e) obtaining a value I (Q) of the polymer binder structure by the scattering method for confirming the degree of cohesion between polymers, wherein the value of I (Q) of the formula The present invention provides a method for evaluating the properties of a polymeric binder using molecular dynamics, characterized in that the higher the maximum value, the higher the degree of cohesion between polymers, and the smaller the degree of cohesion is, the smaller the maximum area is obtained during coating, thereby minimizing the deformation of the fluorescent substance.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 수학식 1에 있어서, Q는 산란 벡터(scattering vector)이고, I(Q)는 산란 강도(scattering intensity)이고, j 및 k는 j, k에 해당되는 원자(atom)이고, fj(Q) 및 fk(Q)는 상기 j 및 k의 각 원자 위치(atom position)에서 나오는 폼 팩터(form factor)이며,

Figure pat00002
는 j 및 k의 원자 위치(atom position) 사이의 거리 벡터이다.In the above Equation 1, Q is a scattering vector, I (Q) is a scattering intensity, j and k are atoms corresponding to j, k, fj (Q) And fk (Q) are the form factors that arise at each atom position of j and k,
Figure pat00002
Is a distance vector between the atom positions of j and k.

본 발명에 따른 분자동역학을 이용한 고분자 바인더의 특성 평가방법에 의하면, 분자동역학을 이용함으로써 형광염료를 포함하는 고분자 바인더의 구조 및 용매의 조성만으로 신속하게 형광필름의 광학 특성을 확인할 수 있다.According to the method of evaluating the characteristics of the polymeric binder using the molecular dynamics according to the present invention, the optical characteristics of the fluorescent film can be quickly confirmed by the molecular dynamics only by the structure of the polymer binder including the fluorescent dye and the composition of the solvent.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 각 용매에 따른 고분자 바인더의 서로 다른 구조를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 스캐터링법을 이용하여 각 용매에 따른 고분자 바인더의 응집도를 보여주는 도면이다.
FIG. 1 is a view showing different structures of a polymer binder according to each solvent according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 2 is a view showing the degree of agglomeration of a polymer binder according to each solvent by using a scattering method according to an embodiment of the present invention. FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 분자동역학을 이용한 고분자 바인더의 특성 평가방법은, (a) 형광물질(dye)이 포함되어 있는 고분자 바인더를 지정한 후 올리고머 구조를 확인하는 단계, (b) 상기 고분자 바인더의 농도에 맞추어 용매의 분자 개수를 정한 후, 이를 상기 고분자 바인더와 혼합하여 상기 고분자 바인더의 구조를 최적화 하는 단계, (c) 분자동역학을 이용하여 NPT 앙상블 방법으로, 상기 고분자 바인더의 구조가 안정화되도록 용액 내 고분자 바인더의 밀도가 일정해질 때까지 계산을 반복 수행하는 단계, (d) 구조가 안정화되면, 분자동역학을 이용하여 NVT 앙상블 방법으로 계산한 후 상기 고분자 바인더의 배열 형태를 확인하는 단계 및 (e) 고분자 간 응집도를 확인하기 위한 스캐터링(scattering) 방법에 의해, 고분자 바인더 구조에 대한 하기 수학식 1의 I(Q) 값을 구하는 단계를 포함하며, 상기 I(Q) 값의 최대값이 높을수록 고분자 간의 응집도가 높아지고, 응집도가 낮을수록 코팅 시 최대 면적이 확보되어 형광물질의 변형이 최소화되는 것을 특징으로 한다.A method of evaluating the properties of a polymeric binder using molecular dynamics according to the present invention comprises the steps of: (a) identifying a polymeric binder containing a fluorescent dye and then confirming an oligomer structure; (b) (B) determining the number of molecules of the solvent, and then mixing the polymer binder with the polymer binder to optimize the structure of the polymer binder; and (c) using the molecular dynamics to make the structure of the polymer binder stabilized by the NPT ensemble method. Repeating the calculation until the density of the polymer binder is stabilized; (d) if the structure is stabilized, determining the arrangement form of the polymer binder by using NVT ensemble method using molecular dynamics; and (e) By the scattering method for confirming the cohesion, the I (Q) value of the following formula (1) for the polymeric binder structure Comprising the step of, the higher the maximum value of the I (Q) value, the greater the degree of compaction between the polymer, the more agglomeration is low ensuring the largest area when the coating is characterized in that the minimal deformation of the fluorescent material.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 수학식 1에 있어서, Q는 산란 벡터(scattering vector)이고, I(Q)는 산란 강도(scattering intensity)이고, j 및 k는 j, k에 해당되는 원자(atom)이고, fj(Q) 및 fk(Q)는 상기 j 및 k의 각 원자 위치(atom position)에서 나오는 폼 팩터(form factor)이며,

Figure pat00004
는 j 및 k의 원자 위치(atom position) 사이의 거리 벡터이다.In the above Equation 1, Q is a scattering vector, I (Q) is a scattering intensity, j and k are atoms corresponding to j, k, fj (Q) And fk (Q) are the form factors that arise at each atom position of j and k,
Figure pat00004
Is a distance vector between the atom positions of j and k.

이와 같은, 본 발명에 따른 분자동역학을 이용한 고분자 바인더의 특성 평가방법은, 형광필름 내 고분자 바인더가 효과적으로 산소 및 수분을 차단할 수 있는지에 대한 필름의 광학 특성을 확인하기 위한 것으로서, 기존에 이루어지던 필름 제작 후의 평가 방법의 단점을 개선한 것이며, 바인더 고분자의 구조와 용매의 조성 정보만으로 상기 바인더 고분자 및 용매의 상호작용(interaction)을 분석함으로써, 필름 형성 시 고분자가 효과적으로 산소 및 수분을 차단할 수 있는 지에 대한 확인이 가능하고, 또한, 용매의 변화에 따른 필름의 광학 특성을 단시간 내에 효율적으로 확인할 수 있는 장점이 있다.The method for evaluating the properties of the polymer binder using the molecular dynamics according to the present invention is to confirm the optical characteristics of the film as to whether the polymer binder in the fluorescent film can effectively block oxygen and moisture, The interaction between the binder polymer and the solvent is analyzed only by the structure of the binder polymer and the composition of the solvent to determine whether the polymer effectively blocks oxygen and moisture at the time of film formation And it is also advantageous that the optical characteristics of the film due to the change of the solvent can be efficiently confirmed in a short time.

이하, 본 발명에 따른 분자동역학을 이용한 고분자 바인더의 특성 평가방법을 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 먼저, 형광물질(dye)이 포함되어 있는 고분자 바인더를 지정한 후 올리고머 구조를 확인하는 (a) 단계는, 형광물질을 포함하는 특정 고분자 바인더의 구조를 확인하는 단계로서, 이와 같이 지정된 고분자 바인더의 구조를 확인하는 이유는, 고분자 바인더가 하기할 용매에 용해되어 변화되었을 때의 구조와 비교 대조하기 위함이다. 상기 형광물질은 형광 성분을 가지는 염료(dye)로서, 통상의 형광염료가 사용될 수 있으며, 설포-시아닌 염료를 포함하는 시아닌(Cyanine)계 형광염료, 붕소-디피로메텐(boron-dipyrromethene)계 형광염료 등을 예시할 수 있고, 상품명으로는 Abberior Dyes 및 SureLight Dyes 등이 있다. 또한, 상기 고분자 바인더는 형광염료(형광물질)가 산소나 수분과 접촉하는 것을 방지하기 위하여 사용되는 고분자 성분의 바인더로서, 이와 같은 목적 달성이 가능한 것이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있으며, 스타이렌-아크릴로나이트릴 레진(SAN), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등을 예시할 수 있다.Hereinafter, a method for evaluating the properties of the polymeric binder using the molecular dynamics according to the present invention will be described in more detail. The step (a) of identifying the oligomer structure after designating the polymer binder containing the fluorescent dye is a step of confirming the structure of the specific polymer binder including the fluorescent material, and the structure of the polymer binder Is to compare and contrast with the structure when the polymeric binder is dissolved in the solvent to be changed. The fluorescent material is a dye having a fluorescent component. Conventional fluorescent dyes can be used. Cyanine-based fluorescent dyes including a sulfo-cyanine dye, boron-dipyrromethene-based fluorescent dyes Dyes and the like, and trade names include Abberior Dyes and SureLight Dyes. The polymer binder is a binder of a polymer component used to prevent the fluorescent dye (fluorescent material) from coming into contact with oxygen or moisture, and can be used without any particular limitation as long as it can achieve the above object. The styrene- Examples thereof include nitrile resin (SAN), ethylene vinyl acetate (EVA), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS) and polymethylmethacrylate (PMMA).

다음으로, 상기 고분자 바인더의 농도에 맞추어 용매의 분자 개수를 정한 후, 이를 상기 고분자 바인더와 혼합하여(정확하게는, 고분자 바인더를 용매에 녹여) 상기 고분자 바인더의 구조를 최적화 한다(단계 b). 용매를 상기 고분자 바인더의 농도에 맞는 분자 개수로 정해야 하는 이유는, 고분자의 농도에 따라 그 구조가 상이해지기 때문이며, 따라서, 실제 코팅액에서 사용되는 고분자 농도를 맞추어 정해야 한다. 또한, 상기 고분자 바인더의 구조를 최적화 한다는 것은, 고분자의 구조가 에너지적으로 가장 안정한 상태가 되도록 한다는 의미로서, 구조 최적화는 molecular mechanics를 적용하여 고분자 구조 에너지가 최소화되는 구조를 얻는 방식을 통해 이루어진다.Next, the number of molecules of the solvent is determined according to the concentration of the polymeric binder, and the polymeric binder is mixed with the polymeric binder (precisely, the polymeric binder is dissolved in a solvent) to optimize the structure of the polymeric binder (step b). The reason why the solvent should be determined by the number of molecules suitable for the concentration of the polymer binder is that the structure differs depending on the concentration of the polymer, and therefore, it is necessary to adjust the concentration of the polymer used in the actual coating solution. In addition, optimizing the structure of the polymer binder means that the structure of the polymer becomes the most stable state in energy, and the structure optimization is achieved by a method of obtaining a structure in which the molecular structure energy is minimized by applying molecular mechanics.

계속해서, 분자동역학을 이용하여 NPT 앙상블 방법으로, 상기 고분자 바인더의 구조가 안정화되도록 용액 내 고분자 바인더의 밀도가 일정해질 때까지 계산을 반복 수행한다(단계 c). 상기 NPT 앙상블(isothermal-isobaric ensemble, 등온등압 앙상블)이란, 계 내부에 있는 입자의 수, 계의 압력, 계의 온도가 고정된 고립계로 이루어진 확률 분포로서, 상기 c 단계는 뉴턴 방정식(Newton's equation)을 바탕으로 하는 물질의 거동을 계산함으로써 이루어진다.Subsequently, the calculation is repeated (step c) until the density of the polymeric binder in the solution becomes constant so that the structure of the polymeric binder is stabilized by the NPT ensemble method using molecular dynamics. The isothermal-isobaric ensemble (NPT ensemble) is a probability distribution in which the number of particles in the system, the pressure of the system, and the temperature of the system are fixed with the fixed system, and step c is a Newton's equation ) Is calculated based on the behavior of the material.

이를 통해 상기 고분자 바인더의 구조를 안정화 한다는 것은, 압력 변화에 따라 고분자의 물성이 변화하지 않아 안정화되었다는 의미로서, 분자동역학 프로그램(FORCITE, GROMACS, LAMMPS)를 통하여 분자들의 움직임을 계산하여, 고분자의 물성 중 하나인 밀도가 시간에 따라 변화가 거의 없을 때, 구조가 안정화되었다고 판단하며, 보통 1 ~ 2 ns 동안 계산하게 되면 구조적으로 최적화된다. 한편, 상기 구조 최적화는 고분자 구조가 에너지적으로 안정한 구조를 갖도록 하기 위한 과정이고, 구조 안정화는 계의 압력 변화에 따른 차이가 일어나지 않고 평형 상태로 가기 위한 과정으로서, 상기 구조 최적화와 구조 안정화는 이와 같은 차이점에 의해 구별될 수 있다.Stabilizing the structure of the polymer binder by means of this means that the movement of the molecules is calculated through the molecular dynamics program (FORCITE, GROMACS, LAMMPS) to mean that the physical properties of the polymer are stabilized by the change of pressure, , One assumes that the structure is stable when there is little change in the density over time and is typically structurally optimized if it is calculated for 1 to 2 ns. Meanwhile, the structure optimization is a process for making the polymer structure have an energy-stable structure, and the structure stabilization is a process for going to the equilibrium state without causing a difference according to the pressure change of the system. Can be distinguished by the same difference.

다음으로, 상기 고분자 바인더의 구조가 안정화되면, 분자동역학을 이용하여 NVT 앙상블 방법으로 계산한 후 상기 고분자 바인더의 배열 형태를 확인한다(단계 d). 상기 NVT 앙상블(canonical ensemble, 바른틀 앙상블)이란, 온도와 계의 부피, 계 내부에 있는 입자의 수가 고정된 고립계로 이루어진 확률분포로서, 상기 d 단계는 NVT 앙상블 조건 하에서 뉴턴 방정식(Newton's equation)에 의하여 분자들의 동적 거동을 계산함으로써 이루어지며, 이를 통해, 상기 고분자 바인더의 변형된 배열 형태를 확인할 수 있다.Next, when the structure of the polymeric binder is stabilized, the arrangement of the polymeric binder is confirmed by using NVT ensemble method using molecular dynamics (step d). The NVT ensemble is a probability distribution in which the temperature and the volume of the system, and the number of particles inside the system are fixed, and the d step is a Newton's equation under the NVT ensemble condition. By calculating the dynamic behavior of the molecules, thereby confirming the modified arrangement form of the polymeric binder.

마지막으로, 고분자 간 응집도를 확인하기 위한 스캐터링(scattering) 방법에 의해, 고분자 바인더 구조에 대한 상기 수학식 1의 I(Q) 값을 구한다(단계 e). 이는, 실제 실험방법인 빛 산란(light scattering)과 물질의 구조에 따라 산란강도(scattering intensity)가 변하는 것을 착안하여 분자동역학을 통하여 얻어진 최종 고분자 구조에 의해, 상기 수학식 1의 방법을 이용하여 I(Q)를 계산하는 것으로서, 상기 I(Q) 값의 최대값이 높을수록 고분자 간의 응집도가 높아지고, 응집도가 낮을수록 코팅 시 최대 면적이 확보되어 형광물질의 변형이 최소화되는데, 이는 곧 고분자 간의 응집도가 낮을수록 필름의 광학 특성이 향상됨을 의미한다. 즉, 다시 말해, 용매의 조성에 따른 형광필름의 광학 특성을 간단히 손쉽게 확인 및 평가할 수 있다.Finally, the I (Q) value of the above formula (1) for the polymeric binder structure is obtained by a scattering method for confirming the degree of cohesion between polymers (step e). This is based on the fact that the scattering intensity varies depending on the light scattering and the structure of the substance, which is the actual experimental method, and by using the final polymer structure obtained through molecular dynamics, (Q). The higher the maximum value of I (Q), the higher the degree of cohesion between the polymers. The lower the cohesion, the smaller the maximum area of the coating to minimize the deformation of the fluorescent material. The better the optical properties of the film. That is, in other words, the optical characteristics of the fluorescent film according to the composition of the solvent can be easily confirmed and evaluated easily.

이상 상술한 바와 같은, 본 발명에 따른 분자동역학을 이용한 고분자 바인더의 특성 평가방법을 이용하게 되면, 바인더 고분자의 구조와 용매의 조성 정보만으로 고분자 및 용매의 상호작용(interaction)을 분석함으로써, 필름 형성 시 고분자가 효과적으로 산소 및 수분을 차단할 수 있는 지에 대한 확인이 가능할 뿐만 아니라, 용매의 변화에 따른 필름의 광학 특성을 단시간 내에 효율적으로 확인할 수 있다.As described above, when the method for characterizing the polymer binder using the molecular dynamics according to the present invention is used, the interaction between the polymer and the solvent is analyzed only by the structure of the binder polymer and the composition information of the solvent, It is possible to confirm whether or not the polymer can effectively block oxygen and moisture, and in addition, it is possible to efficiently confirm the optical characteristics of the film in a short time according to the change of the solvent.

이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as set forth in the appended claims. Such changes and modifications are intended to be within the scope of the appended claims.

[실시예 1] 분자동역학을 이용한 고분자 바인더의 구조 분석 [Example 1] Structural analysis of polymeric binder using molecular dynamics

먼저, 형광물질(dye)이 포함되어 있는 고분자 바인더를 지정하여 올리고머 구조를 확인한 후, 상기 고분자 바인더의 농도에 맞는 다이옥산(Dioxane), 프로필렌글리콜 모노메틸에테르(PGME) 및 디메틸포름아미드(DMF) 용매 각각의 분자 개수를 정하고, 용기 내에 이들을 공급하여, 상기 고분자 바인더를 상기 각 용매에 용해시킴으로써, 상기 고분자 바인더의 구조를 최적화 하였다. 계속해서, 상기 고분자 바인더가 용매에 용해된 각 용액 상의 밀도가 일정해질 때까지(즉, 고분자 바인더의 구조가 안정화 될 때까지) 분자동역학을 이용하여 NPT 계산하였으며, 이어서, 상기 고분자 바인더의 각 용매에 따른 배열 형태를 확인하기 위하여, 분자동역학을 이용하여 NVT로 20 ns 동안 각각 계산하였다. 마지막으로, 스캐터링(scattering) 방법에 의해, 각 용매에 따른 고분자 바인더의 응집도를 확인하였다.First, a polymer binder containing a fluorescent dye was designated to identify the oligomer structure. Then, a mixture of dioxane, propylene glycol monomethyl ether (PGME), and dimethylformamide (DMF) The number of molecules was determined, and the polymer binder was supplied into the container, and the polymer binder was dissolved in each of the solvents to optimize the structure of the polymer binder. Subsequently, NPT was calculated by using molecular dynamics until the density of each solution phase in which the polymeric binder was dissolved in the solvent became constant (that is, until the structure of the polymeric binder was stabilized), and then, each solvent of the polymeric binder Were calculated for 20 ns by NVT using molecular dynamics, respectively. Finally, the degree of coagulation of the polymeric binder according to each solvent was confirmed by a scattering method.

[실시예 1] 고분자 바인더의 특성 평가 [Example 1] Characteristic evaluation of polymer binder

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 각 용매에 따른 고분자 바인더의 서로 다른 구조를 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 스캐터링법을 이용하여 각 용매에 따른 고분자 바인더의 응집도를 보여주는 도면이다. 상기 NVT로 계산하여 각 고분자 바인더의 배열 형태를 확인한 결과, 도 1에 도시된 바와 같이, 디메틸포름아미드(DMF) 용매를 사용한 경우, 고분자 바인더의 구조가 가장 펼쳐진 형태(coil)인 것을 알 수 있으며, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르(PGME)와 다이옥산(Dioxane) 순으로 고분자 구조가 덜 펼쳐진 것을 확인할 수 있었다. FIG. 1 is a view showing different structures of polymer binders according to each solvent according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a polymer binder according to an embodiment of the present invention, FIG. As shown in FIG. 1, when the dimethylformamide (DMF) solvent was used, it was found that the structure of the polymeric binder was the most unfolded form (coil) , Propylene glycol monomethyl ether (PGME), and dioxane.

또한, 고분자 바인더의 응집도를 확인하기 위하여 사용되는 수학식 1(

Figure pat00005
)의 I(Q) 최대값을 구한 결과, 도 2에 도시된 바와 같이, 디메틸포름아미드(DMF) 용매를 사용한 경우가 I(Q) 최대값이 가장 작아, 응집도가 가장 적은 것을 알 수 있었으며, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르(PGME)와 다이옥산(Dioxane) 순으로 I(Q) 최대값이 커져, 다이옥산(Dioxane) 용매를 사용한 경우가 응집도가 가장 큰 것을 알 수 있었다. Further, in order to confirm the degree of coagulation of the polymeric binder,
Figure pat00005
As shown in FIG. 2, when the dimethylformamide (DMF) solvent was used, the maximum value of I (Q) was the smallest and the cohesion degree was the smallest. As a result, The maximum value of I (Q) was increased in the order of propylene glycol monomethyl ether (PGME) and dioxane, and it was found that the coagulation degree was the largest when dioxane solvent was used.

따라서, I(Q) 최대값이 작을수록 고분자 바인더의 구조는 보다 펼쳐지는 형태인 것을 알 수 있었으며, 이로부터, 최대한 펼져진 구조의 고분자 바인더를 사용하였을 시, 코팅 시 최대 면적이 확보되어 형광물질의 변형이 최소화됨으로써, 광학 특성이 가장 우수한 것을 확인할 수 있었다.Therefore, it can be seen that the structure of the polymeric binder is more expanded as the maximum value of I (Q) is smaller. Thus, when the polymer binder having the maximum expanded structure is used, It was confirmed that the optical characteristics were the most excellent.

Claims (7)

(a) 형광물질(dye)이 포함되어 있는 고분자 바인더를 지정한 후 올리고머 구조를 확인하는 단계;
(b) 상기 고분자 바인더의 농도에 맞추어 용매의 분자 개수를 정한 후, 이를 상기 고분자 바인더와 혼합하여 상기 고분자 바인더의 구조를 최적화 하는 단계;
(c) 분자동역학을 이용하여 NPT 앙상블 방법으로, 상기 고분자 바인더의 구조가 안정화되도록 용액 내 고분자 바인더의 밀도가 일정해질 때까지 계산을 반복 수행하는 단계;
(d) 구조가 안정화되면, 분자동역학을 이용하여 NVT 앙상블 방법으로 계산한 후 상기 고분자 바인더의 배열 형태를 확인하는 단계; 및
(e) 고분자 간 응집도를 확인하기 위한 스캐터링(scattering) 방법에 의해, 고분자 바인더 구조에 대한 하기 수학식 1의 I(Q) 값을 구하는 단계;를 포함하며, 상기 I(Q) 값의 최대값이 높을수록 고분자 간의 응집도가 높아지고, 응집도가 낮을수록 코팅 시 최대 면적이 확보되어 형광물질의 변형이 최소화되는 것을 특징으로 하는, 분자동역학을 이용한 고분자 바인더의 특성 평가방법.
[수학식 1]
Figure pat00006

상기 수학식 1에 있어서, Q는 산란 벡터(scattering vector)이고, I(Q)는 산란 강도(scattering intensity)이고, j 및 k는 j, k에 해당되는 원자(atom)이고, fj(Q) 및 fk(Q)는 상기 j 및 k의 각 원자 위치(atom position)에서 나오는 폼 팩터(form factor)이며,
Figure pat00007
는 j 및 k의 원자 위치(atom position) 사이의 거리 벡터이다.
(a) identifying an oligomer structure after designating a polymer binder containing a fluorescent dye;
(b) determining the number of molecules of the solvent in accordance with the concentration of the polymeric binder, and then mixing the polymer with the polymeric binder to optimize the structure of the polymeric binder;
(c) repeating the calculation until the density of the polymeric binder in the solution becomes constant so that the structure of the polymeric binder is stabilized by the NPT ensemble method using molecular dynamics;
(d) if the structure is stabilized, calculating the NVT ensemble method using molecular dynamics and confirming the arrangement form of the polymeric binder; And
(i) obtaining a value I (Q) of the polymer binder structure by the scattering method for confirming the degree of cohesion between polymers, Wherein a degree of cohesion between the polymers increases as the value increases, and a degree of cohesion decreases as the cohesion decreases, thereby securing a maximum area during coating and minimizing deformation of the fluorescent substance.
[Equation 1]
Figure pat00006

In the above Equation 1, Q is a scattering vector, I (Q) is a scattering intensity, j and k are atoms corresponding to j, k, fj (Q) And fk (Q) are the form factors that arise at each atom position of j and k,
Figure pat00007
Is a distance vector between the atom positions of j and k.
청구항 1에 있어서, 상기 (a) 단계의 고분자 바인더 구조 확인은, 상기 고분자 바인더가 용매에 용해되어 변화되었을 때의 구조와 비교 대조하기 위함인 것을 특징으로 하는, 분자동역학을 이용한 고분자 바인더의 특성 평가방법.The method of claim 1, wherein the polymer binder structure identification in step (a) is for comparing the structure of the polymer binder with the structure when the polymer binder is dissolved in a solvent Way. 청구항 1에 있어서, 상기 (b) 단계의 구조 최적화는 molecular mechanics를 적용하여 고분자 구조 에너지가 최소화되는 구조를 얻는 방식을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는, 분자동역학을 이용한 고분자 바인더의 특성 평가방법.The method according to claim 1, wherein the structural optimization of step (b) is performed through a method of obtaining a structure in which molecular structure energy is minimized by applying molecular mechanics. 청구항 1에 있어서, 상기 (c) 단계는 뉴턴 방정식(Newton's equation)을 바탕으로 하는 물질의 거동을 계산함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는, 분자동역학을 이용한 고분자 바인더의 특성 평가방법.The method according to claim 1, wherein the step (c) is performed by calculating a behavior of a material based on a Newton's equation. 청구항 1에 있어서, 상기 (c) 단계의 구조 최적화는 계의 압력 변화에 따른 차이가 일어나지 않고 평형 상태로 가기 위한 과정을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는, 분자동역학을 이용한 고분자 바인더의 특성 평가방법.The method according to claim 1, wherein the structure optimization of step (c) is performed through a process for going to an equilibrium state without causing a difference according to a pressure change of the system. 청구항 1에 있어서, 상기 (d) 단계는 NVT 앙상블 조건 하에서 뉴턴 방정식(Newton's equation)에 의하여 분자들의 동적 거동을 계산함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는, 분자동역학을 이용한 고분자 바인더의 특성 평가방법.The method according to claim 1, wherein step (d) is performed by calculating the dynamic behavior of molecules under Newton's equation under NVT ensemble conditions. 청구항 1에 있어서, 상기 바인더 고분자의 구조와 용매의 조성 정보만으로 바인더 고분자 및 용매의 상호작용(interaction)을 분석하는 것을 특징으로 하는, 분자동역학을 이용한 고분자 바인더의 특성 평가방법.The method according to claim 1, wherein the interaction between the binder polymer and the solvent is analyzed based on only the structure of the binder polymer and the composition information of the solvent.
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"Molecular dynamics modeling and simulation of bituminous binder chemical aging due to variation of oxidation level and saturate-aromatic-resin-asphaltene fraction" *
"Molecular Dynamics Study of the Separation Behavior at the Interface between PVDF Binder and Copper Current Collector" *

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