폴리아닐린 겔화에 대한 유변학적 특성 분석

Abstract

폴리아닐린은 순수 금속과 비슷한 높은 전도성을 지니면서 합성이 간단하여 전도성 고분자로서 많은 연구가 진행중이며 몇몇 산업분야에 적용되어 사용중이다. 하지만 시간에 따른 급격한 점도 상승과 이에 따른 생산성 저하로 적용산업에 한계가 있다. 본 연구에서는 회전식 점도측정계를 이용한 점탄성 계수의 측정으로 PAni-EB의 겔화 과정을 분석하였다. 상온에서 PAni-EB의 겔화 과정은 시간이 지남에 따라 수소결합의 수와 밀도가 증가하면서 일어나는 현상이라 판단하고, 수소결합에 대한 환경조건을 배제하기 위하여 항온항습실 내에서 온도 20℃, 상대습도 50%로 고정하여 실험을 진행하였다. Strain sweep test를 진행한 결과, 낮은 전단변형에서도 비선형 점탄성 구간을 보이는 weak gel에서 시간이 지날수록 탄성체의 거동을 보이는 strong gel로 진행되며, 21시간 후에는 최초 졸(sol) 상태에서 완전한 겔(gel)로 겔화가 완료됨을 알 수 있었다. Frequency sweep test 에서 감쇠율이 특정 각진동수에서 급격하게 상승하는 현상을 보였으며, 이는 쌍극자 힘에 의한 결합이 진동에 의한 외력에 의해 와해되어 나타나는 현상이라 판단하고 이를 임계 각진동수라 정의하여 이것의 거동으로 각 실험 조건에 따른 겔화 과정을 분석하였다. Frequency sweep test 진행시 정상 전단변형를 가한 후 측정한 것과 아닌 것을 비교한 결과, 정상 전단변형은 겔화를 지연시키는 결과를 가져온다는 것을 알 수 있었다. 또한 PAni-EB 고분자 사슬끼리의 수소결합을 억제함으로써 anti-gel 효과를 나타내는 Metal-Organic Framework(MOF)를 넣은 시료는 그렇지 않은 시료보다 동일 임계 각진동수를 늦게 발현시켜 MOF의 anti-gel 효과를 확인할 수 있었다.