KR20220154890A - 랜덤 또는 블록 폴리이미드 실록산 공중합체 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 경질 아민 단량체, 이 무수물 단량체 및 연질 아민 단량체로부터 제조되고, 상기 연질 아민의 함량의 조절을 통하여 기계적 특성, 신축성, 열적 특성이 조정되고 높은 열안정성, 내식성, 투명성 및 신축성을 갖는 랜덤 또는 블록 폴리이미드-실록산 공중합체 및 이의 제조방법을 제공한다. 조정 가능한 기계적 특성과 피부와 같은 감각 기능을 갖춘 신축성 있고 열적으로 안정된 랜덤 또는 블록 폴리이미드-실록산 공중 합체는 신축성 전자 장치에 적용할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 랜덤 또는 블록 폴리이미드-실록산 공중합체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 경질 아민 단량체, 이 무수물 단량체 및 연질 아민 단량체로부터 제조되고, 상기 연질 아민의 함량의 조절을 통하여 기계적 특성, 신축성, 열적 특성이 조정된 랜덤 또는 블록 폴리이미드-실록산 공중합체에 관한 것이다.
폴리이미드(PI)는 이미드(imide) 고리의 화학적 안정성을 기초로 우수한 기계적 강도, 내화학성, 내후성, 내열성, 절연성 및 낮은 유전율과 같은 뛰어난 전기적 특성을 띤다.
폴리이미드는 영하 269 ℃의 저온 영역과 섭씨 400 ℃의 고온 영역에서도 성능 변화가 없으며 높은 기계적 강도, 낮은 열팽창도, 낮은 유전 상수와 내 용매성 이 뛰어난 고 기능성 고분자로서 항공 우주 산업용 재료로 개발되어 현재 항공기, 산업용 기기, 전기 전자 분야의 성형, 코팅, 접착제, 필름 등 다양한 분야에서 응용범위를 넓혀가고 있는 물질이다.
상기 폴리이미드를 포함하는 기판이나 디스플레이가 완전히 구현되려면 물리적 신축성을 가져야 하는 문제가 있다.
또한, 기존의 견고하고 부피가 큰 전자 제품을 대체하는 폼 팩터와 새로운 기능을 특징으로 하는 소프트 전자 장치 제품에 도입 된 기능 중 신축성(조립 된 장치가 정상적인 기능을 유지하면서 기계적 변형을 견딜 수 있는 능력)은 견고한 기계적 내구성과 비 평면 표면에 대한 적합성을 부여하기 때문에 특히 중요하다.
또한 상기 폴리이미드를 미세 유체에 적용 했을 때 상기 미세 유체가 부풀어 오르는 문제를 극복하고 피부와 같은 감각 기능을 초박형 피부와 같은 기질에 통합하여 신체 움직임 (기계적 행동)에 따라 인간 피부가 변형되는 능력을 모방하면서 감지 기능(감각 능력)을 유지하는 것이 어려운 문제가 있다.
기존의 신축성 전자 장치용 기판을 만드는 데 사용 된 폴리 디메틸 실록산 (PDMS), 폴리우레탄(PU), Ecoflex 및 폴리(스티렌-부타디엔-스티렌)을 포함한 대부분의 상업용 엘라스토머 재료는 낮은 탄성 계수를 나타내므로 견고하지 않은 문제가 있다.
또한, 기존의 초박형 엘라스토머 기판은 구동 중 과도한 신축으로부터 장치가 보호되지 않은 문제가 있었다.
또한, 기존에는 상기 엘라스토머 기판의 강성과 강도를 높이기 위해 엘라스토머 매트릭스는 탄소 나노 튜브, 가교 멤브레인, 그래핀 옥사이드 (GO), 그래 핀 또는 실리카 나노 입자의 나노 필러와 혼합되었는데, 상기 나노 필러와 혼합하면 물질의 인성이 증가 할 수 있지만 기계적 계수를 조정하기 어려운 문제가 있었다.
상기의 기술적 문제점을 개선하기 위하여, 본 발명의 일 과제는 경질 아민 단량체, 이 무수물 단량체 및 연질 아민 단량체로부터 제조되고, 상기 연질 아민의 함량의 조절을 통하여 기계적 특성, 신축성, 열적 특성이 조정되고 높은 열안정성, 내식성, 투명성 및 신축성을 갖는 랜덤 또는 블록 폴리이미드-실록산 공중합체를 제공한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체를 제공한다.
하기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 구조 단위를 포함하고 하기 화학식1 내지 화학식 3 이 무작위로 배열되어 중합될 수 있다.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
상기 화학식 2 에서,
R1 및 R2 는 각각 독립적으로 C1 내지 C2,
상기 화학식 3 에서,
R3 및 R4 는 각각 독립적으로 C3 내지 C6의 선형 또는 분지형 알킬이다.
X 는 1 내지 12인 양의 유리수이다.
상기 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체는 하기 [화학식 4] 로 표시되는 구조를 가질 수 있다.
[화학식 4]
상기 화학식 4 에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 C3 내지 C6의 선형 또는 분지형 알킬이다.
X 는 1 내지 12인 양의 유리수이다.
M 은 1 내지 15의 정수이다.
상기 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체는 열안정성, 내식성, 투명성, 신축성을 가질 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 블록 폴리이미드-실록산 공중합체를 제공한다.
하기 [화학식 5]로 표시되는 제 1 블록; 및
하기 [화학식 6]으로 표시되는 제 2 블록;을 포함하고 상기 제 1블록과 제 2블록이 중합될 수 있다.
[화학식 5]
[화학식 6]
상기 화학식 5 및 화학식 6 에서,
R5, R6, R7, R8 은 각각 독립적으로 C1 내지 C2, R9 및 R10 은 각각 독립적으로 C3 내지 C6 의 선형 또는 분지형 알킬이다.
Y는 1 내지 12인 양의 유리수이다.
K 는 1 내지 15인 정수이고, L 은 1 내지 8인 정수이다.
상기 제 1블록 및 제 2블록의 중합도 비는, 상기 제 1 블록 중합도 1.0에 대하여 상기 제 2블록 중합도가 0.5 내지 1.0일 수 있다.
상기 블록 폴리이미드-실록산 공중합체는 열안정성, 내식성, 투명성, 신축성을 가질 수 있다.
상기 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체를 포함하거나 블록 폴리이미드-실록산 공중합체를 포함하는 미세 유체 장치를 제공할 수 있다.
상기 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체를 포함하거나 블록 폴리이미드-실록산 공중합체를 포함하는 신축성 온도 센서를 제공할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체 제조방법을 제공한다.
경질 아민 단량체, 이무수물 단량체 및 연질 아민 단량체를 혼합한 후 질소 분위기에서 가열하여 반응시키는 단계; 및
상기 반응이 진행된 후 얻어진 물질을 알코올에 침전하고 건조하여 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체를 얻는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 반응시키는 단계에서, 벤젠의 존재 하에서 행하여 질 수 있다.
상기 연질 아민 단량체의 함량이 0% 초과 100% 미만의 범위에서 조절될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 블록 폴리이미드-실록산 공중합체 제조방법을 제공한다.
연질 아민 단량체 및 이무수물 단량체를 혼합 후 반응시켜 소프트 블록 프리폴리머를 제조하고, 경질 아민 단량체 및 이무수물 단량체를 혼합 후 반응시켜 하드 블록 프리폴리머를 제조하는 단계;
상기 제조된 소프트 블록 프리폴리머와 하드 블록 프리폴리머를 혼합하고 질소 분위기 하에서 가열하여 반응시키는 단계; 및
상기 반응 후 얻어진 물질을 알코올에 침전하고 건조하여 블록 폴리이미드-실록산 공중합체을 얻는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 연질 아민 단량체의 함량이 0% 초과 100%미만의 범위에서 조절될 수 있다.
상기 경질 아민 단량체는 4,4'- 옥 시디 아닐린 (ODA), 4-(4-아미노-2-(트리플루오로메틸)페녹시)-3-메틸아닐린, 4-(4-아미노페녹시)-3-(트리플루오로메틸)아닐린, 4-(4-아미노페녹시)-3-플루오로아닐린, 4-(4-아미노-2-플루오로페녹시)-3-메틸아닐린, 4-(4-아미노-2-(트리플루오로메틸)페녹시)-3-플루오로아닐린, 4,4'-옥시비스(3-(트리플루오로메틸)아닐린), 4,4'-옥시비스(3-메틸아닐린), 4,4'-옥시비스(3-플루오로아닐린), 4-(4-아미노페녹시)-3-메틸아닐린 중에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 연질 아민 단량체는 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산 (APPS), 4,4'-(1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산-1,5-다이일)비스(2-메틸부테인-2-아민), 3-(5-(1-아미노프로판-2-일)-1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산일)부탄-1-아민, 4-(5-(3-아미노프로필)-1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산일)부탄-1-아민, 4-(5-(3-아미노-3-메틸부틸)-1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산일)부틸-1-아민, 4,4'-(1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산-1,5-다이일)비스(부탄-1-아민) 중에서 선택된 1종을 포함할 수 있다.
상기 이 무수물 단량체는 4,4 '-(4, 4'- 이소 프로필 리덴 디페 녹시) 비스 (프탈산 무수물), 5,5'-(((디플루오로메틸렌)비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((퍼플루오로프로페인-2,2-다이일)비스(4,1- 페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((1-플루오로에테인-1,1다이일)비스(4,1페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((퍼플루오로에테인-1,1-다이일)bis(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'- (((플루오로메틸렌)비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-((에테인-1,1-다이일비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-((프로페인-1,1-다이일비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((1,1,1-트리플루오로뷰테인-2,2-다이일)bis(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((1-플루오로프로페인-1,1-다이일)비스(4,1-페닐렌)비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-((뷰테인-2,2-다이일비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-((펜테인-3,3-다이일비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온) 중 에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 랜덤 또는 블록 폴리이미드-실록산 공중합체.
상기의 기술적 문제점을 개선하기 위하여, 본 발명의 경질 아민 단량체, 이 무수물 단량체 및 연질 아민 단량체로 부터 제조되고, 상기 연질 아민의 함량의 조절을 통하여 기계적 특성, 신축성, 열적 특성이 조정되고, 높은 열안정성, 내식성, 투명성 및 신축성을 갖는 랜덤 또는 블록 폴리이미드-실록산 공중합체 및 이의 제조방법을 제공한다.
조정 가능한 기계적 특성과 피부와 같은 감각 기능을 갖춘 신축성 있고 열적으로 안정된 랜덤 또는 블록 폴리이미드-실록산 공중 합체는 신축성 전자 장치에 적용할 수 있는 효과가 있다.
도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체 합성 과정을 나타내는 화학식이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 폴리이미드-실록산 공중합체 합성 과정을 나타내는 화학식이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 경질 아민 만을 포함하는 단일 중합체(H0) 생성을 나타내는 화학식이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연질 아민 만을 포함하는 단일 중합체(H100) 생성을 나타내는 화학식이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체(R80)를 나타내는 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 폴리이미드-실록산 공중합체(B80)를 나타내는 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 경질 아민 만을 포함하는 단일 중합체(H0)를 나타내는 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 연질 아민 만을 포함하는 단일 중합체(H100)를 나타내는 사진이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 R 80, B 80, H 0 및 H 100의 광학 투명도를 비교한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드 실록산 (R 80 및 B 80)의 화학 구조 확인할 수 있는 IR 스펙트럼이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 중합체(H0)의 화학 구조를 확인할 수 있는 IR 스펙트럼이다.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 중합체(H100)의 화학 구조를 확인할 수 있는 IR 스펙트럼이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체(R 20, R 40, R 60 및 R 80)의 기계적 특성 비교한 그래프이다.
도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 폴리이미드-실록산 공중합체(B 20, B 40, B 60 및 B 80)의 기계적 특성 비교한 그래프이다.
도 15은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 중합체(H0)의 응력-변형 곡선이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 중합체(H100)의 응력-변형 곡선이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드-실록산 공중합체의 내 산성 특성을 나타내는 그래프이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드-실록산 공중합체의 내 알칼리성 특성을 나타내는 그래프이다.
도 19은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드-실록산 공중합체의 방수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드-실록산 공중합체의 열안정성을 나타내는 그래프이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체(R 80)와 대조 샘플 사이의 세포 독성을 비교한 형광현미경사진 이다.
도 22은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체(R 80)의 다양한 구조를 나타내는 전계방출 주사전자형미경사진이다.
도 23는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체(R 80)와 PDMS(폴리디메틸실록산)의 버스트 테스트를 수행한 사진이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드-실록산 공중합체 샘플을 피부에 부착한 경우 전기적 특성을 나타내는 그래프이다.
도 25은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 폴리이미드-실록산 공중합체의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 폴리이미드-실록산 공중합체 합성 과정을 나타내는 화학식이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 경질 아민 만을 포함하는 단일 중합체(H0) 생성을 나타내는 화학식이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연질 아민 만을 포함하는 단일 중합체(H100) 생성을 나타내는 화학식이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체(R80)를 나타내는 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 폴리이미드-실록산 공중합체(B80)를 나타내는 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 경질 아민 만을 포함하는 단일 중합체(H0)를 나타내는 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 연질 아민 만을 포함하는 단일 중합체(H100)를 나타내는 사진이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 R 80, B 80, H 0 및 H 100의 광학 투명도를 비교한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드 실록산 (R 80 및 B 80)의 화학 구조 확인할 수 있는 IR 스펙트럼이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 중합체(H0)의 화학 구조를 확인할 수 있는 IR 스펙트럼이다.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 중합체(H100)의 화학 구조를 확인할 수 있는 IR 스펙트럼이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체(R 20, R 40, R 60 및 R 80)의 기계적 특성 비교한 그래프이다.
도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 폴리이미드-실록산 공중합체(B 20, B 40, B 60 및 B 80)의 기계적 특성 비교한 그래프이다.
도 15은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 중합체(H0)의 응력-변형 곡선이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 중합체(H100)의 응력-변형 곡선이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드-실록산 공중합체의 내 산성 특성을 나타내는 그래프이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드-실록산 공중합체의 내 알칼리성 특성을 나타내는 그래프이다.
도 19은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드-실록산 공중합체의 방수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드-실록산 공중합체의 열안정성을 나타내는 그래프이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체(R 80)와 대조 샘플 사이의 세포 독성을 비교한 형광현미경사진 이다.
도 22은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체(R 80)의 다양한 구조를 나타내는 전계방출 주사전자형미경사진이다.
도 23는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체(R 80)와 PDMS(폴리디메틸실록산)의 버스트 테스트를 수행한 사진이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드-실록산 공중합체 샘플을 피부에 부착한 경우 전기적 특성을 나타내는 그래프이다.
도 25은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 폴리이미드-실록산 공중합체의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체 및 블록 폴리이미드-실록산 공중합체를 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체는 하기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 구조 단위를 포함하고 상기 화학식1 내지 화학식 3 이 무작위로 배열되어 중합될 수 있다.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
상기 화학식 2 에서,
R1 및 R2 는 각각 독립적으로 C1 내지 C2,
상기 화학식 3 에서,
R3 및 R4 는 각각 독립적으로 C3 내지 C6의 선형 또는 분지형 알킬이다.
X 는 1 내지 12인 양의 유리수이다.
상기 화학식 1 내지 화학식 3의 무작위 배열되어 중합되어 하기 화학식 4로 표시되는 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체를 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 하기 화학식 4로 표시되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체를 제공한다.
[화학식 4]
상기 화학식 1 에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 C3 내지 C6의 선형 또는 분지형 알킬이다.
X 는 1 내지 12인 양의 유리수이다.
M 은 1 내지 15의 정수이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체 합성 과정을 나타내는 화학식이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체는,
경질 아민 단량체, 연질 아민 단량체 및 이 무수물 단량체가 중합반응하여 조합된 물질이다.
이때, 경질 아민으로 4,4'- 옥 시디 아닐린 (ODA), 4,4'- 옥 시디 아닐린 (ODA), 4-(4-아미노-2-(트리플루오로메틸)페녹시)-3-메틸아닐린, 4-(4-아미노페녹시)-3-(트리플루오로메틸)아닐린, 4-(4-아미노페녹시)-3-플루오로아닐린, 4-(4-아미노-2-플루오로페녹시)-3-메틸아닐린, 4-(4-아미노-2-(트리플루오로메틸)페녹시)-3-플루오로아닐린, 4,4'-옥시비스(3-(트리플루오로메틸)아닐린), 4,4'-옥시비스(3-메틸아닐린), 4,4'-옥시비스(3-플루오로아닐린), 4-(4-아미노페녹시)-3-메틸아닐린을 포함할 수 있고,
연질 아민으로 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산 (APPS), 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산 (APPS), 4,4'-(1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산-1,5-다이일)비스(2-메틸부테인-2-아민), 3-(5-(1-아미노프로판-2-일)-1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산일)부탄-1-아민, 4-(5-(3-아미노프로필)-1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산일)부탄-1-아민, 4-(5-(3-아미노-3-메틸부틸)-1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산일)부틸-1-아민, 4,4'-(1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산-1,5-다이일)비스(부탄-1-아민)을 포함할 수 있다.
또한, 이 무수물로 4,4 '-(4, 4'- 이소 프로필 리덴 디페 녹시) 비스 (프탈산 무수물) (BPADA), 5,5'-(((디플루오로메틸렌)비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((퍼플루오로프로페인-2,2-다이일)비스(4,1- 페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((1-플루오로에테인-1,1다이일)비스(4,1페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((퍼플루오로에테인-1,1-다이일)bis(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'- (((플루오로메틸렌)비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-((에테인-1,1-다이일비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-((프로페인-1,1-다이일비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((1,1,1-트리플루오로뷰테인-2,2-다이일)bis(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((1-플루오로프로페인-1,1-다이일)비스(4,1-페닐렌)비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-((뷰테인-2,2-다이일비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-((펜테인-3,3-다이일비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온)을 포함할 수 있다.
상기 물질들 중에 본 발명의 일 실시예는 경질 아민으로 4,4'- 옥 시디 아닐린 (ODA) 단량체, 연질 아민으로 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산 (APPS) 단량체, 이 무수물로 4,4 '-(4, 4'- 이소 프로필 리덴 디페 녹시) 비스 (프탈산 무수물) (BPADA)을 이용하였다.
도 1을 참조하면, 상기 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체는 4,4'- 옥 시디 아닐린 (ODA)단량체, 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산 (APPS) 단량체 및 4,4 '-(4, 4'-이소 프로필 리덴 디페 녹시) 비스 (프탈산 무수물) (BPADA)을 중합한 것을 나타낼 수 있다.
상기 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체는 각각의 단량체를 무작위로 배향 할 수 있으므로 도 1에 나타난 물질에 한정되지 않을 수 있다.
또한, 상기 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체에서 상기 연질 아민인 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산 (APPS)은 중량을 조절 할 수 있다.
상기 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산 (APPS)의 함량에 따라서 상기 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체를 R20, R40, R60 또는 R80로 표현한다.
이때, R20, R40, R60 또는 R80은 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산 (APPS) 함량이 순서대로 20%, 40%, 60% 또는 80% 가 포함된 것을 의미 할 수 있다.
상기 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산 (APPS)의 중량을 조절함으로서, 신축성, 초박형 두께, 영률, 인성, 투명성 및 생체 적합성을 결합하는 기계적 특성을 미세 조정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 하기 [화학식 5]로 표시되는 제 1 블록; 및
하기 [화학식 6]으로 표시되는 제 2 블록;을 포함하는 것을 특징으로 하는 블록 폴리이미드-실록산 공중합체를 제공한다.
[화학식 5]
[화학식 6]
상기 화학식 5 및 화학식 6에서,
R5, R6, R7, R8 은 각각 독립적으로 C1 내지 C2, R9 및 R10 은 각각 독립적으로 C3 내지 C6 의 선형 또는 분지형 알킬이다.
Y는 1 내지 12인 양의 유리수이다.
K 는 1 내지 15인 정수이고, L 은 1 내지 8인 정수이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 블록 폴리이미드-실록산 공중합체는,
경질 아민 단량체, 연질 아민 단량체 및 이 무수물 단량체의 중합반응하여 조합된 물질이다.
이때, 경질 아민으로 4,4'- 옥 시디 아닐린 (ODA), 4,4'- 옥 시디 아닐린 (ODA), 4-(4-아미노-2-(트리플루오로메틸)페녹시)-3-메틸아닐린, 4-(4-아미노페녹시)-3-(트리플루오로메틸)아닐린, 4-(4-아미노페녹시)-3-플루오로아닐린, 4-(4-아미노-2-플루오로페녹시)-3-메틸아닐린, 4-(4-아미노-2-(트리플루오로메틸)페녹시)-3-플루오로아닐린, 4,4'-옥시비스(3-(트리플루오로메틸)아닐린), 4,4'-옥시비스(3-메틸아닐린), 4,4'-옥시비스(3-플루오로아닐린), 4-(4-아미노페녹시)-3-메틸아닐린을 포함할 수 있고,
연질 아민으로 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산 (APPS), 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산 (APPS), 4,4'-(1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산-1,5-다이일)비스(2-메틸부테인-2-아민), 3-(5-(1-아미노프로판-2-일)-1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산일)부탄-1-아민, 4-(5-(3-아미노프로필)-1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산일)부탄-1-아민, 4-(5-(3-아미노-3-메틸부틸)-1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산일)부틸-1-아민, 4,4'-(1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산-1,5-다이일)비스(부탄-1-아민)을 포함할 수 있다.
또한, 이 무수물로 4,4 '-(4, 4'- 이소 프로필 리덴 디페 녹시) 비스 (프탈산 무수물) (BPADA), 5,5'-(((디플루오로메틸렌)비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((퍼플루오로프로페인-2,2-다이일)비스(4,1- 페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((1-플루오로에테인-1,1다이일)비스(4,1페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((퍼플루오로에테인-1,1-다이일)bis(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'- (((플루오로메틸렌)비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-((에테인-1,1-다이일비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-((프로페인-1,1-다이일비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((1,1,1-트리플루오로뷰테인-2,2-다이일)bis(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((1-플루오로프로페인-1,1-다이일)비스(4,1-페닐렌)비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-((뷰테인-2,2-다이일비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-((펜테인-3,3-다이일비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온)을 포함할 수 있다.
상기 물질들 중에 본 발명의 일 실시예는 경질 아민으로 4,4'- 옥 시디 아닐린 (ODA) 단량체, 연질 아민으로 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산 (APPS) 단량체, 이 무수물로 4,4 '-(4, 4'- 이소 프로필 리덴 디페 녹시) 비스 (프탈산 무수물) (BPADA)을 이용하였다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 폴리이미드-실록산 공중합체 합성 과정을 나타내는 화학식이다.
상기 도 2를 참조하면, 블록 폴리이미드-실록산 공중합체는 두 단계 반응을 통해서 합성될 수 있다.
상기 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산 (APPS)와 4,4 '-(4, 4'- 이소 프로필 리덴 디페 녹시) 비스 (프탈산 무수물) (BPADA)를 반응시켜 소프트 블록 프리폴리머를 합성하고, 4,4'- 옥 시디 아닐린 (ODA)와 4,4 '-(4, 4'- 이소 프로필 리덴 디페 녹시) 비스 (프탈산 무수물) (BPADA)를 반응시켜 하드 블록 프리폴리머를 합성한다.
또한, 상기 합성된 소프트 블록 프리폴리머와 하드 블록 프리폴리머를 반응시켜 최종 블록 폴리이미드-실록산 공중합체를 합성할 수 있다.
이때, 상기 소프트 블록 프리폴리머가 포함된 블록은 제 1블록이고 하드 블록 프리폴리머가 포함된 블록은 제 2블록을 나타낼 수 있다.
상기 도 2를 참조하면, 블록 폴리이미드-실록산 공중합체는 상기 제 1블록 및 제 2블록이 합성된 것임을 확인 할 수 있다.
이때, 상기 제 1불록 및 제 2블록의 중합도 비는, 상기 제 1 블록 중합도 1.0에 대하여 상기 제 2블록 중합도가 0.5 내지 1.0인 것을 특징으로 하는 블록 폴리이미드-실록산 공중합체.
또한, 상기 블록 폴리이미드-실록산 공중합체는 상기 연질 아민인 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산 (APPS)은 중량을 조절 할 수 있다.
상기 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산 (APPS)의 함량에 따라서 상기 블록 폴리이미드-실록산 공중합체를 B20, B40, B60 또는 B80로 표현한다.
이때, B20, B40, B60 또는 B80은 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산 (APPS) 함량이 순서대로 20%, 40%, 60% 또는 80% 가 포함된 것을 의미 할 수 있다.
상기 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산 (APPS)의 중량을 조절함으로서, 신축성, 초박형 두께, 영률, 인성, 투명성 및 생체 적합성을 결합하는 기계적 특성을 미세 조정할 수 있다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 또는 블록 폴리이미드-실록산 공중합체의 성능을 비교 설명하기 위해 제조된 단일 중합체이다.
상기 단일 중합체는 연질 아민의 함량이 0%인 단일 중합체(H0) 및 연질 아민의 함량이 100%인 단일 중합체(H100)일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 경질 아민 만을 포함하는 단일 중합체(H0) 생성을 나타내는 화학식이다.
도 3을 참조하면, 4,4'-(4,4'-이소 프로필 리덴 디페 녹시) 비스 (프탈산 무수물) (BPADA) 와 4,4'-옥 시디 아닐린 (ODA)가 반응하여 단일 중합체(H0)가 제조된 것을 나타낼 수 있다.
이때, 상기 단일 중합체(H0)는 경질 아민 만을 포함하고 연질 아민의 함량이 0%인 것을 확인 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연질 아민 만을 포함하는 단일 중합체(H100) 생성을 나타내는 화학식이다.
도 4를 참조하면, 4,4'-(4,4'-이소 프로필 리덴 디페 녹시) 비스 (프탈산 무수물) (BPADA)와 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산 (APPS)가 반응하여 단일 중합체(H100)가 제조된 것을 나타낼 수 있다.
이때, 상기 연질 아민 만을 포함하고 경질 아민을 포함하지 않으므로 연질 아민의 함량이 100%인 단일 중합체(H100)인 것을 확인 할 수 있다.
도 5 내지 도 9를 통해서 폴리이미드-실록산 공중 합체의 투명도 특성에 대해 설명한다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체(R80)를 나타내는 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 폴리이미드-실록산 공중합체(B80)를 나타내는 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 경질 아민 만을 포함하는 단일 중합체(H0)를 나타내는 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 연질 아민 만을 포함하는 단일 중합체(H0)를 나타내는 사진이다.
상기 도 5 내지 도 9를 참조하면, 도 5 의 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체와 도 6의 블록 폴리이미드-실록산 공중합체는 노란빛을 띄고 있으며 투명도 특성이 높은 것을 확인 할 수 있다.
또한, 도 8인 단일 중합체(H0)의 투명도는 도 7의 단일 중합체(H0)의 투명도와 비교했을 때, 투명도 특성이 높은 것을 확인 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 R80, B80, H0 및 H100의 광학 투명도를 비교한 그래프이다.
또한, 도 9를 참조하면, 상기 연질 아민인 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산(APPS)이 포함된 경우 투명도가 80% 에서 100% 사이의 값을 나타내고 연질 아민이 포함되지 않은 단일중합체(H0)는 약 70% 의 투명도를 나타낼 수 있다.
따라서, 본 발명인 폴리이미드-실록산 공중합체는 투명도 특성이 우수한 것을 확인 할 수 있다.
도 10 내지 도 12를 이용하여 상기 폴리이미드-실록산 공중합체의 화학 구조에 대해서 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드 실록산 (R 80 및 B 80)의 화학 구조 확인할 수 있는 IR 스펙트럼이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 중합체(H0)의 화학 구조를 확인할 수 있는 IR 스펙트럼이다.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 중합체(H100)의 화학 구조를 확인할 수 있는 IR 스펙트럼이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의해서 제조된 폴리이미드-실록산 공중합체 중에 연질 아민의 함량이 80% 가 포함된 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체 및 블록 폴리이미드-실록산 공중합체의 화학구조를 확인 할 수 있다.
이때, 상기 IR 스펙트럼상에 1780cm-1 및 1720cm-1의 피크가 나타난 점을 통해서 이미드 결합 형성되었음을 확인할 수 있다.
도 11 내지 도 12를 참조하면, 연질 아민이 포함되지 않은 단일 중합체(H0) 및 연질 아민의 함량이 100%인 단일 중합체(H100) 모두 IR 스펙트럼상에 1780cm-1 및 1720cm-1의 피크가 나타난 점을 통해서 이미드 결합이 형성되었음을 확인할 수 있다.
도 13 내지 도 14를 참조하여 폴리이미드-실록산 공중합체의 기계적 특성에 대해 설명한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체(R 20, R 40, R 60 및 R 80)의 기계적 특성을 비교한 그래프이다.
상기 도 13은, 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체의 연질 아민의 함량이 20%, 40%, 60% 및 80% 인 R 20, R 40, R 60 및 R 80 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체의 응력(stress)-변형(strain)곡선이다.
상기 도 13의 응력(stress)-변형(strain) 곡선을 참조하면, 상기 변형률(%)이 R 20에서 R 80으로 연질 아민 함량이 증가할 수 록 변형률(%)이 증가 함을 확인 할 수 있다.
따라서, 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체는 연질 아민의 함량이 증가할 수 록 기계적 특성이 낮아지는 것을 확인 할 수 있다.
이때, 상기 기계적 강도가 높을수록 물질이 쉽게 변형되지 않고 기계적 특성이 낮을수록 물질이 쉽게 변형될 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 폴리이미드-실록산 공중합체(B 20, B 40, B 60 및 B 80)의 기계적 특성 비교한 그래프이다.
상기 도 14는, 블록 폴리이미드-실록산 공중합체의 연질 아민의 함량이 20%, 40%, 60% 및 80% 인 B 20, B 40, B 60 및 B 80 블록 폴리이미드-실록산 공중합체의 응력(stress)-변형(strain)곡선이다.
상기 도 14의 응력(stress)-변형(strain) 곡선을 참조하면, 상기 변형률(%)이 R 20에서 R 80으로 연질 아민 함량이 증가할 수 록 변형률(%)이 증가 함을 확인 할 수 있다.
따라서, 블록 폴리이미드-실록산 공중합체는 연질 아민의 함량이 증가할 수 록 기계적 특성이 낮아 지는 것을 확인 할 수 있다.
도 15은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 중합체(H0)의 응력-변형 곡선이다.
상기 도 15를 참조하면, 상기 사슬에 실록산 함량이 없기 때문에 강도가 약 50MPa로 매우 높음을 보여줍니다.
따라서, 연질 아민을 포함하지 않은 폴리이미드(H0)는 기계적 강도가 높은 특성을 가진 것을 확인 할 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 중합체(H100)의 응력-변형 곡선이다.
도 16을 참조하면, 상기 단일 중합체(H100)의 변형률(%)은 250이상 이므로 기계적 강도가 낮은 특성을 확인 할 수 있다.
왜냐하면, 단일 중합체(H100)는 상기 연질 아민의 함량이 높기 때문에, 고분자 사슬에 있는 실록산 기능기의 함량이 매우 높으므로 기계적 강도가 낮고 신축성은 매우 높아 질 수 있다.
따라서, 실록산 기능기 함량에 따라 신축성이 조절 된 것을 확인 할 수 있고, 상기 실록산 기능기에 의해 기계적 강도가 낮고 신축성이 높은 신규 랜덤 또는 블록 폴리이미드-실록산 공중합체가 생성된 것을 확인 할 수 있다.
도 17 내지 도 18을 참조하여 폴리이미드-실록산 공중합체의 내 산성 특성 및 내 알칼리 특성을 설명한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드-실록산 공중합체의 내 산성 특성을 나타내는 그래프이다.
상기 도 17을 참조하면, 상기 폴리이미드-실록산 공중합체는 시간에 따른 내 산성 특성(ΔW/W0) 이 1% 미만인 것을 확인 할 수 있다.
이때, 상기 산 용액은 1M 염산 용액(HCl) 이다.
따라서 7일 동안 산 용액에 투입하여도 중량 변화가 거의 없는 것을 통해서, 상기 폴리이미드-실록산 공중합체는 산용액에서 안정적인 물질인 것을 확인 할 수 있다.
이때, 상기 산 용액은 1M 염산 용액(HCl) 이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드-실록산 공중합체의 내 알칼리성 특성을 나타내는 그래프이다.
상기 도 18을 참조하면, 상기 폴리이미드-실록산 공중합체는 시간에 따른 내 알칼리성 특성(ΔW/W0)이 0.5% 미만인 것을 확인 할 수 있다.
따라서, 7일 동안 1M NaOH 용액에 투입하여도 중량 변화가 거의 없는 것을 통해서, 상기 폴리이미드-실록산 공중합체는 알칼리 용액에서 안정적인 물질인 것을 확인 할 수 있다.
상기 도 17 및 도 18을 통해서 본 발명의 폴리이미드-실록산 공중합체에 포함된 이미드 결합이 안정적으로 형성 된 것을 확인 할 수 있다.
도 19를 참조하여 폴리이미드-실록산 공중합체의 방수 특성을 설명한다.
도 19은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드-실록산 공중합체의 방수 특성을 나타내는 그래프이다.
상기 폴리이미드-실록산 공중합체를 물에 투입하고 시간에 지남에 따른 무게 변화(ΔW/W0) 를 측정하였다.
이때, 시간이 지남에 따라서 무게 변화가 거의 없는 경우에는 방수 특성이 있는 것을 확인 할 수 있다.
상기 도 19를 참조하면, 폴리이미드-실록산 공중합체 샘플과 단일 중합체(H0 및 H100) 모두 7일 후에 무게 변화가 거의 없는 것을 나타낼 수 있다.
따라서, 본 발명인 폴리이미드-실록산 공중합체는 방수 특성이 존재하는 것을 확인 할 수 있다.
도 20을 참조하여 폴리이미드-실록산 공중합체의 열안정성을 설명한다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드-실록산 공중합체의 열안정성을 나타내는 그래프이다.
상기 도 20은 온도에 따른 무게 변화를 나타낼 수 있다.
상기 도 20을 참조 하면, 본 발명인 폴리이미드-실록산 공중합체(BCP20, BCP40, BCP60, BCP80, R20, R40, R60 및 R80)는 온도가 증가할수록 무게 변화율이(%) 20 미만인 것을 확인 할 수 있다.
이때, 실록산이 포함된 연질 아민의 함량이 증가하는 순서로 단일 중합체(H0)에서 단일중합체(H100)로 무게 변화율(%)이 증가 할 수 있다.
따라서, 폴리이미드-실록산 공중합체는 높은 열 안정성을 나타내는 것을 확인 할 수 있다.
도 21을 참조하여 폴리이미드-실록산 공중합체의 세포 독성 특성에 대해서 설명한다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체(R 80)와 대조 샘플 사이의 세포 독성을 비교한 형광현미경사진 이다.
상기 도 21을 참조하면, 상기 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체는(R80)
녹색 형광색을 띄는 세포 무독성의 제어된(Control) 샘플과 비교할 때 대부분 세포가 살아있고 적색 형광색을 띄는 죽은 세포가 관찰이 안되므로, 폴리이미드-실록산 공중합체는 제어된 샘플의 정도와 유사한 세포 무독성 특성을 갖는 것을 확인 할 수 있다.
따라서, 상기 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체는 살아있는 죽은 분석에서 무독성이므로 생체 적합성일 수 있다.
도 22를 참조하여 폴리이미드 실록산 공중합체의 다양한 구조에 대해서 설명한다.
도 22은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체(R 80)의 다양한 구조를 나타내는 전계방출 주사전자형미경사진이다.
상기 도 22는 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체(R-80)를 나노 섬유, 극세사, 모굴 패턴 필름 구조로 나타낸 것을 확인 할 수 있다.
따라서, 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체(R-80)는 임의의 형태로 형성 될 수 있다.
도 23을 참조하여 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체의 신축성 특성에 대해서 설명한다.
도 23는 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체(R 80)와 PDMS(폴리디메틸실록산)의 버스트 테스트를 수행한 사진이다.
상기 버스트 테스트를 수행하기 위해서, 먼저 산소 플라즈마 처리를 하여 상기 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체(R80)와 PDMS(폴리디메틸실록산)샘플을 유리에 결합한다.
다음으로, 각각의 샘플을 포함하는 장치의 버스트 테스트(burst test)를 수행한다.
상기 버스트 테스트는 미세 유체 장치의 채널 시스템에 공기 압력을 적용하여 수행되며 장치에서 처리할 수 있는 최대 압력을 확인 할 수 있다.
상기 PDMS가 포함된 장치는 200kPa 전에 파열되는 반면, 폴리이미드- 실록산 공중합체(R80)를 포함하는 장치는 누출이나 파열 없이 400kPa 의 높은 압력을 유지한 것을 확인 할 수 있다.
왜냐하면, PDMS는 분자를 흡수하기 때문에 부풀어 오르는 문제가 있지만 폴리이미드-실록산 공중합체는 부풀어 오르는 문제가 없기 때문에 매우 높은 압력을 유지할 수 있다.
따라서, 폴리이미드-실록산 공중합체는 신축성이 우수한 물질인 것을 확인 할 수 있다.
이로써, 상기 폴리이미드-실록산 공중합체는 인간 피부의 감각 능력을 모방하였음을 확인 할 수 있다.
도 24를 참조하여 폴리이미드-실록산 공중합체의 전기적 특성을 설명한다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리이미드-실록산 공중합체 샘플을 피부에 부착한 경우 전기적 특성을 나타내는 그래프이다.
상기 도 24를 참조하면, 폴리이미드-실록산 공중합체를 부착하고 온도가 36.1℃ 인 경우, 전류가 흐르는 것을 확인 할 수 있다.
따라서, 상기 폴리이미드-실록산 공중합체는 전기적 특성을 가지고 있으므로 피부의 감각 능력을 모방할 수 있다.
상기 랜덤 또는 블록 폴리이미드-실록산 공중합체를 포함하는 미세 유체 장치를 제조할 수 있다.
상기 미세 유체 장치의 채널에 상기 폴리이미드-실록산 공중합체를 적용하면 부풀어오르는 문제를 방지할 수 있고 접촉을 잘할 수 있는 효과가 있다.
상기 랜덤 또는 블록 폴리이미드-실록산 공중합체를 포함하는 신축성 온도 센서를 제조할 수 있다.
상기 폴리이미드-실록산 공중합체는 열안정성, 내식성, 투명성 및 신축성이 있는 성질이 있다.
상기 성질을 이용하여 상기 폴리이미드-실록산 공중합체를 온도 센서에 적용하여 인간 피부의 감각 기능을 모방한 신축성 전자 장치를 제조 할 수 있다.
따라서, 상기 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체 및 블록 폴리이미드-실록산 공중합체는 우수한 열안정성, 내식성, 투명성 및 신축성을 가질 수 있다.
도 25 내지 도 26을 참조하여 상기 폴리이미드-실록산 공중합체의 제조방법을 설명한다.
도 25은 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체의 제조방법은 경질 아민 단량체, 이무수물 단량체 및 연질 아민 단량체를 혼합한 후 질소 분위기에서 가열하여 반응시키는 단계(S10); 및
상기 반응이 진행된 후 얻어진 물질을 알코올에 침전하고 건조하여 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체를 얻는 단계(S20);를 포함할 수 있다.
첫째 단계로, 경질 아민 단량체, 이무수물 단량체 및 연질 아민 단량체를 혼합한 후 질소 분위기에서 가열하여 반응시키는 단계(S10)를 포함할 수 있다.
상기 반응시키는 단계에서, 경질 아민 단량체, 이무수물 단량체 및 연질 아민 단량체의 반응은 벤젠의 존재 하에서 행하여 질 수 있다.
예를 들면, 오르토-디클로로 벤젠 (ODCB)을 이용할 수 있다.
또한, 상기 경질 아민 단량체는 4,4'- 옥 시디 아닐린 (ODA), 4,4'- 옥 시디 아닐린 (ODA), 4-(4-아미노-2-(트리플루오로메틸)페녹시)-3-메틸아닐린, 4-(4-아미노페녹시)-3-(트리플루오로메틸)아닐린, 4-(4-아미노페녹시)-3-플루오로아닐린, 4-(4-아미노-2-플루오로페녹시)-3-메틸아닐린, 4-(4-아미노-2-(트리플루오로메틸)페녹시)-3-플루오로아닐린, 4,4'-옥시비스(3-(트리플루오로메틸)아닐린), 4,4'-옥시비스(3-메틸아닐린), 4,4'-옥시비스(3-플루오로아닐린), 4-(4-아미노페녹시)-3-메틸아닐린 중에서 선택된 1종을 포함할 수 있다.
또한, 상기 연질 아민 단량체는 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산 (APPS), 4,4'-(1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산-1,5-다이일)비스(2-메틸부테인-2-아민), 3-(5-(1-아미노프로판-2-일)-1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산일)부탄-1-아민, 4-(5-(3-아미노프로필)-1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산일)부탄-1-아민, 4-(5-(3-아미노-3-메틸부틸)-1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산일)부틸-1-아민, 4,4'-(1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산-1,5-다이일)비스(부탄-1-아민)중에서 선택된 1종을 포함 할 수 있다.
또한, 상기 이 무수물 단량체는 4,4 '-(4, 4'- 이소 프로필 리덴 디페 녹시) 비스 (프탈산 무수물) (BPADA), 5,5'-(((디플루오로메틸렌)비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((퍼플루오로프로페인-2,2-다이일)비스(4,1- 페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((1-플루오로에테인-1,1다이일)비스(4,1페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((퍼플루오로에테인-1,1-다이일)bis(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'- (((플루오로메틸렌)비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-((에테인-1,1-다이일비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-((프로페인-1,1-다이일비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((1,1,1-트리플루오로뷰테인-2,2-다이일)bis(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((1-플루오로프로페인-1,1-다이일)비스(4,1-페닐렌)비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-((뷰테인-2,2-다이일비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-((펜테인-3,3-다이일비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온) 중에서 선택된 1종을 포함할 수 있다.
상기 각각의 단량체들은 벤젠의 존재 하에 180 °C 에서 12 시간 동안 가열 하여 반응시킬 수 있다.
이때, 상기 연질 아민 단량체의 함량이 0% 초과 100% 미만의 범위에서 조절될 수 있다.
둘째 단계로, 상기 반응이 진행된 후 얻어진 물질을 알코올에 침전하고 건조하여 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체를 얻는 단계(S20)를 포함할 수 있다.
상기 반응이 완료된 물질은 점성이 있는 액체 상태이고 상기 점성이 있는 액체를 메탄올에 침전 시켜서 정제할 수 있다.
또한, 상기 정제된 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체를 건조하여 섬유질 상태인 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체를 얻을 수 있다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 폴리이미드-실록산 공중합체의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
블록 폴리이미드-실록산 공중합체의 제조방법은 연질 아민 단량체 및 이무수물 단량체를 혼합 후 반응시켜 소프트 블록 프리폴리머를 제조하고, 경질 아민 단량체 및 이무수물 단량체를 혼합 후 반응시켜 하드 블록 프리폴리머를 제조하는 단계(S100);
상기 제조된 소프트 블록 프리폴리머와 하드 블록 프리폴리머를 혼합하고 질소 분위기 하에서 가열하여 반응시키는 단계(S200); 및
상기 반응 후 얻어진 물질을 알코올에 침전하고 건조하여 블록 폴리이미드-실록산 공중합체을 얻는 단계(S300);를 포함할 수 있다.
첫째 단계로, 연질 아민 단량체 및 이무수물 단량체를 혼합 후 반응시켜 소프트 블록 프리폴리머를 제조하고, 경질 아민 단량체 및 이무수물 단량체를 혼합 후 반응시켜 하드 블록 프리폴리머를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. (S100)
이때, 상기 경질 아민 단량체는 4,4'- 옥 시디 아닐린 (ODA), 4,4'- 옥 시디 아닐린 (ODA), 4-(4-아미노-2-(트리플루오로메틸)페녹시)-3-메틸아닐린, 4-(4-아미노페녹시)-3-(트리플루오로메틸)아닐린, 4-(4-아미노페녹시)-3-플루오로아닐린, 4-(4-아미노-2-플루오로페녹시)-3-메틸아닐린, 4-(4-아미노-2-(트리플루오로메틸)페녹시)-3-플루오로아닐린, 4,4'-옥시비스(3-(트리플루오로메틸)아닐린), 4,4'-옥시비스(3-메틸아닐린), 4,4'-옥시비스(3-플루오로아닐린), 4-(4-아미노페녹시)-3-메틸아닐린 중에서 선택된 1종을 포함할 수 있다.
또한, 상기 연질 아민 단량체는 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산 (APPS), 4,4'-(1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산-1,5-다이일)비스(2-메틸부테인-2-아민), 3-(5-(1-아미노프로판-2-일)-1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산일)부탄-1-아민, 4-(5-(3-아미노프로필)-1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산일)부탄-1-아민, 4-(5-(3-아미노-3-메틸부틸)-1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산일)부틸-1-아민, 4,4'-(1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산-1,5-다이일)비스(부탄-1-아민)중에서 선택된 1종을 포함 할 수 있다.
또한, 상기 이 무수물 단량체는 4,4 '-(4, 4'- 이소 프로필 리덴 디페 녹시) 비스 (프탈산 무수물) (BPADA), 5,5'-(((디플루오로메틸렌)비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((퍼플루오로프로페인-2,2-다이일)비스(4,1- 페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((1-플루오로에테인-1,1다이일)비스(4,1페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((퍼플루오로에테인-1,1-다이일)bis(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'- (((플루오로메틸렌)비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-((에테인-1,1-다이일비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-((프로페인-1,1-다이일비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((1,1,1-트리플루오로뷰테인-2,2-다이일)bis(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((1-플루오로프로페인-1,1-다이일)비스(4,1-페닐렌)비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-((뷰테인-2,2-다이일비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-((펜테인-3,3-다이일비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온) 중에서 선택된 1종을 포함할 수 있다.
둘째 단계로, 상기 제조된 소프트 블록 프리폴리머와 하드 블록 프리폴리머를 혼합하고 질소 분위기 하에서 가열하여 반응시키는 단계를 포함할 수 있다. (S200)
상기 소프트 블록 프리 폴리머와 하드 블록 프리 폴리머는 질소 분위기 하에서 180 °C에서 12 시간 동안 가열하여 반응 시킬 수 있다.
이때, 상기 가열하여 반응시킨 후 얻어진 액체는 점성일 수 있다.
셋째 단계로, 상기 반응 후 얻어진 물질을 알코올에 침전하고 건조하여 블록 폴리이미드-실록산 공중합체를 얻는 단계(S300)를 포함할 수 있다.
상기 반응시킨 후 얻어진 점성인 액체는 메탄올에 침전 시키고 건조하여 섬유질인 폴리이미드-실록산 공중합체를 얻을 수 있다.
제조예: 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체의 제조
먼저, 하기 [화학식 7]로 표시되는 4,4'- 옥 시디 아닐린 (ODA), [화학식 8]로 표시되는 4,4 '-(4,4'- 이소 프로필 리덴 디페 녹시) 비스 (프탈산 무수물) (BPADA) 및 [화학식 9] 로 표시되는 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산 (APPS) 단량체들을 준비한다.
[화학식 7]
[화학식 8]
[화학식 9]
그 다음에, 0.9g 4,4'- 옥 시디 아닐린 (ODA), 1.17359g 4,4 '-(4,4'- 이소 프로필 리덴 디페 녹시) 비스 (프탈산 무수물) (BPADA), 1.55g 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산 (APPS) 을 둥근 바닥 플라스크에 함께 첨가하고 질소 분위기 하에서 오르토-디클로로 벤젠 (ODCB)의 존재 하에 180 °C 에서 완전한 이미드화를 위해서 12 시간 동안 가열 하였다.
그 다음에, 상기 가열 후 얻은 점성이 있는 액체를 메탄올에 3 번 침전시켜 정제 한 후, 건조하여 하기 [화학식 4]로 표시되는 섬유질 상태의 폴리이미드-실록산 공중합체를 합성하였다.
R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 C3 내지 C6의 선형 또는 분지형 알킬이다.
X 는 1 내지 12인 양의 유리수이다.
M 은 1 내지 15의 정수이다.
제조예: 블록 폴리이미드-실록산 공중합체의 제조
먼저, 상기 [화학식 7]로 표시되는 4,4'- 옥 시디 아닐린 (ODA), [화학식 8]로 표시되는 4,4 '-(4,4'- 이소 프로필 리덴 디페 녹시) 비스 (프탈산 무수물) (BPADA) 및 [화학식 9] 로 표시되는 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산 (APPS) 단량체들을 준비한다.
다음으로, 동시에 다른 포트에서 [화학식 8]로 표시되는 0.3668g 4,4 '-(4,4'- 이소 프로필 리덴 디페 녹시) 비스 (프탈산 무수물) (BPADA) 및 [화학식 9] 로 표시되는 1.55g 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산 (APPS) 을 둥근 바닥 플라스크에 함께 첨가하고 반응시켜 소프트 블록 프리폴리머를 합성하였다.
동시에 다른 포트에서 상기 [화학식 7]로 표시되는 0.09g 4,4'- 옥 시디 아닐린 (ODA) 및 [화학식 8]로 표시되는 0.807g 4,4 '-(4,4'- 이소 프로필 리덴 디페 녹시) 비스 (프탈산 무수물) (BPADA)를 둥근 바닥 플라스크에 함께 첨가하고 반응시켜 하드 블록 프리폴리머를 합성하였다.
다음으로, 상기 합성된 소프트 블록 프리폴리머에 하드블록 프리폴리머를 첨가하고 질소 분위기 하에서 완전한 이미드화를 위해서 6시간 동안 180 °C 온도에서 가열하였다.
다음으로, 상기 가열 후 얻어진 점성의 액체를 메탄올에 침전시켜 정제하고 건조하여 섬유질 상태의 블록 폴리이미드-실록산 공중합체를 제조 하였다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
20: 랜덤 폴리이미드-실록산 합성에 대한 화학식
30: 블록 폴리이미드-실록산 합성에 대한 화학식
40: 경질 아민 만을 포함하는 단일 중합체 합성을 위한 화학식
50: 경질 아민 만을 포함하는 단일 중합체 합성을 위한 화학식
60: R 80 필름 이미지
70: B 80 필름 이미지
80: H0 필름 이미지
90: H100 필름 이미지
100: R 80, B 80, H 0 및 H 100의 광학 투명도 비교 그래프.
110: R 80 및 B 80의 IR 스펙트럼
120: HO의 IR 스펙트럼
130: H100의 IR 스펙트럼
140: R 20, R 40, R 60 및 R 80의 기계적 특성 비교 그래프.
150: B 20, B 40, B 60 및 B 80 의 기계적 특성 비교 그래프.
160: H0의 응력-변형 그래프.
170: H100의 응력-변형 그래프.
180: 폴리이미드-실록산 공중합체 샘플들의 내 알칼리 특성을 나타내는 그래프.
190: 폴리이미드-실록산 공중합체 샘플들의 내 산성 특성을 나타내는 그래프.
200: 폴리이미드-실록산 공중합체의 방수 특성을 나타내는 그래프.
210: 폴리이미드-실록산 공중합체 의 열 안정성을 나타내는 그래프.
220: R 80과 대조 샘플 사이의 세포 독성을 비교한 형광현미경사진.
230: R-80의 형성 가능한 다양한 구조.
240: R 80과 PDMS의 버스트 테스트 비교
250: 폴리이미드-실록산 공중합체의 전기적 특성을 나타내는 그래프.
30: 블록 폴리이미드-실록산 합성에 대한 화학식
40: 경질 아민 만을 포함하는 단일 중합체 합성을 위한 화학식
50: 경질 아민 만을 포함하는 단일 중합체 합성을 위한 화학식
60: R 80 필름 이미지
70: B 80 필름 이미지
80: H0 필름 이미지
90: H100 필름 이미지
100: R 80, B 80, H 0 및 H 100의 광학 투명도 비교 그래프.
110: R 80 및 B 80의 IR 스펙트럼
120: HO의 IR 스펙트럼
130: H100의 IR 스펙트럼
140: R 20, R 40, R 60 및 R 80의 기계적 특성 비교 그래프.
150: B 20, B 40, B 60 및 B 80 의 기계적 특성 비교 그래프.
160: H0의 응력-변형 그래프.
170: H100의 응력-변형 그래프.
180: 폴리이미드-실록산 공중합체 샘플들의 내 알칼리 특성을 나타내는 그래프.
190: 폴리이미드-실록산 공중합체 샘플들의 내 산성 특성을 나타내는 그래프.
200: 폴리이미드-실록산 공중합체의 방수 특성을 나타내는 그래프.
210: 폴리이미드-실록산 공중합체 의 열 안정성을 나타내는 그래프.
220: R 80과 대조 샘플 사이의 세포 독성을 비교한 형광현미경사진.
230: R-80의 형성 가능한 다양한 구조.
240: R 80과 PDMS의 버스트 테스트 비교
250: 폴리이미드-실록산 공중합체의 전기적 특성을 나타내는 그래프.
Claims (16)
- 하기 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 구조 단위를 포함하고 하기 화학식1 내지 화학식 3 이 무작위로 배열되어 중합되는 것을 특징으로 하는 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체.
[화학식 1]
[화학식 2]
[화학식 3]
상기 화학식 2 에서,
R1 및 R2 는 각각 독립적으로 C1 내지 C2,
상기 화학식 3 에서,
R3 및 R4 는 각각 독립적으로 C3 내지 C6의 선형 또는 분지형 알킬이다.
X 는 1 내지 12인 양의 유리수이다. - 제 1항에 있어서,
상기 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체는 하기 [화학식 4] 로 표시되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체.
[화학식 4]
상기 화학식 4 에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 내지 C2, R3 및 R4는 각각 독립적으로 C3 내지 C6의 선형 또는 분지형 알킬이다.
X 는 1 내지 12인 양의 유리수이다.
M 은 1 내지 15의 정수이다. - 제 1항에 있어서,
상기 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체는 열안정성, 내식성, 투명성, 신축성을 갖는 것을 특징으로 하는 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체. - 하기 [화학식 5]로 표시되는 제 1 블록; 및
하기 [화학식 6]으로 표시되는 제 2 블록;을 포함하고 상기 제 1블록과 제 2블록이 중합되는 것을 특징으로 하는 블록 폴리이미드-실록산 공중합체.
[화학식 5]
[화학식 6]
상기 화학식 5 및 화학식 6 에서,
R5, R6, R7, R8 은 각각 독립적으로 C1 내지 C2, R9 및 R10 은 각각 독립적으로 C3 내지 C6 의 선형 또는 분지형 알킬이다.
Y는 1 내지 12인 양의 유리수이다.
K 는 1 내지 15인 정수이고, L 은 1 내지 8인 정수이다. - 제 4항에 있어서,
상기 제 1블록 및 제 2블록의 중합도 비는, 상기 제 1 블록 중합도 1.0에 대하여 상기 제 2블록 중합도가 0.5 내지 1.0인 것을 특징으로 하는 블록 폴리이미드-실록산 공중합체. - 제 4항에 있어서,
상기 블록 폴리이미드-실록산 공중합체는 열안정성, 내식성, 투명성, 신축성을 갖는 것을 특징으로 하는 블록 폴리이미드-실록산 공중합체. - 제 1항 또는 제 4항에 따른 랜덤 또는 블록 폴리이미드-실록산 공중합체를 포함하는 미세 유체 장치.
- 제 1항 또는 제 4항에 따른 랜덤 또는 블록 폴리이미드-실록산 공중합체를 포함하는 신축성 온도 센서.
- 경질 아민 단량체, 이무수물 단량체 및 연질 아민 단량체를 혼합한 후 질소 분위기에서 가열하여 반응시키는 단계; 및
상기 반응이 진행된 후 얻어진 물질을 알코올에 침전하고 건조하여 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체를 얻는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체 제조방법. - 제 9항에 있어서,
상기 반응시키는 단계에서, 벤젠의 존재 하에서 행하여 지는 것을 특징으로 하는 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체 제조방법. - 제 9항에 있어서,
상기 연질 아민 단량체의 함량이 0% 초과 100% 미만의 범위에서 조절되는 것을 특징으로 하는 랜덤 폴리이미드-실록산 공중합체 제조방법. - 연질 아민 단량체 및 이무수물 단량체를 혼합 후 반응시켜 소프트 블록 프리폴리머를 제조하고, 경질 아민 단량체 및 이무수물 단량체를 혼합 후 반응시켜 하드 블록 프리폴리머를 제조하는 단계;
상기 제조된 소프트 블록 프리폴리머와 하드 블록 프리폴리머를 혼합하고 질소 분위기 하에서 가열하여 반응시키는 단계; 및
상기 반응 후 얻어진 물질을 알코올에 침전하고 건조하여 블록 폴리이미드-실록산 공중합체을 얻는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록 폴리이미드-실록산 공중합체 제조방법. - 제 12항에 있어서,
상기 연질 아민 단량체의 함량이 0% 초과 100%미만의 범위에서 조절되는 것을 특징으로 하는 블록 폴리이미드-실록산 공중합체 제조방법. - 제 9항 또는 제 12항에 있어서,
상기 경질 아민 단량체는 4,4'- 옥 시디 아닐린 (ODA), 4-(4-아미노-2-(트리플루오로메틸)페녹시)-3-메틸아닐린, 4-(4-아미노페녹시)-3-(트리플루오로메틸)아닐린, 4-(4-아미노페녹시)-3-플루오로아닐린, 4-(4-아미노-2-플루오로페녹시)-3-메틸아닐린, 4-(4-아미노-2-(트리플루오로메틸)페녹시)-3-플루오로아닐린, 4,4'-옥시비스(3-(트리플루오로메틸)아닐린), 4,4'-옥시비스(3-메틸아닐린), 4,4'-옥시비스(3-플루오로아닐린), 4-(4-아미노페녹시)-3-메틸아닐린 중에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 랜덤 또는 블록 폴리이미드-실록산 공중합체 제조방법. - 제 9항 또는 제 12항에 있어서,
상기 연질 아민 단량체는 아미노 프로필 말단 폴리 디메틸 실록산 (APPS), 4,4'-(1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산-1,5-다이일)비스(2-메틸부테인-2-아민), 3-(5-(1-아미노프로판-2-일)-1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산일)부탄-1-아민, 4-(5-(3-아미노프로필)-1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산일)부탄-1-아민, 4-(5-(3-아미노-3-메틸부틸)-1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산일)부틸-1-아민, 4,4'-(1,1,3,3,5,5-헥사메틸트리실록산-1,5-다이일)비스(부탄-1-아민) 중에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 랜덤 또는 블록 폴리이미드-실록산 공중합체 제조방법. - 제 9항 또는 제 12항에 있어서,
상기 이 무수물 단량체는 4,4 '-(4, 4'- 이소 프로필 리덴 디페 녹시) 비스 (프탈산 무수물), 5,5'-(((디플루오로메틸렌)비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((퍼플루오로프로페인-2,2-다이일)비스(4,1- 페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((1-플루오로에테인-1,1다이일)비스(4,1페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((퍼플루오로에테인-1,1-다이일)bis(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'- (((플루오로메틸렌)비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-((에테인-1,1-다이일비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-((프로페인-1,1-다이일비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((1,1,1-트리플루오로뷰테인-2,2-다이일)bis(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-(((1-플루오로프로페인-1,1-다이일)비스(4,1-페닐렌)비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-((뷰테인-2,2-다이일비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온), 5,5'-((펜테인-3,3-다이일비스(4,1-페닐렌))비스(옥시))비스(아이소벤조퓨란-1,3-다이온) 중 에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 랜덤 또는 블록 폴리이미드-실록산 공중합체 제조방법.
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JP2007297480A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Kaneka Corp | 新規なポリイミド樹脂 |
| KR20130141542A (ko) | 2010-10-22 | 2013-12-26 | 프라운호퍼-게젤샤프트 추르 푀르데룽 데어 안제반텐 포르슝 에 파우 | 폴리락타이드를 포함하는 블록 코폴리머 |
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-
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Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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| KR20130141542A (ko) | 2010-10-22 | 2013-12-26 | 프라운호퍼-게젤샤프트 추르 푀르데룽 데어 안제반텐 포르슝 에 파우 | 폴리락타이드를 포함하는 블록 코폴리머 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| J. APPL. POLYM. SCI. vol.129 pp.3718-3727 * |
| Journal of Applied Polymer Science Vol.109 pp.2329-2340 * |
| Journal of Membrane Science vol.364 pp.211-218 * |
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