4.4 열분석 - kocw

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4.4 열분석 열분석(Thermal analysis)이란 외부에서 주어지는 열에 의한 고분자의 각종 물성 변화를 측정하는 분석으로 측정 물성에 따라 다음과 같은 종류가 있다. 시료를 일정한 상태에 두고 열을 가하는 정적분석과 시료를 움직이게 하면서 열을 부가하는 동적분석으로 대별되며, 정적 분석에는 시료의 온도변화를 측정하는 D D T T A A ( ( D D i i f f f f e e r r e e n n t t i i a a l l T T h h e e r r m m a a l l A A n n a a l l y y z z e e r r ) ) , , 열량변화를 측정하는 D D S S C C ( ( D D i i f f f f e e r r e e n n t t i i a a l l S S c c a a n n n n i i n n g g C C a a l l o o r r i i m m e e t t r r y y ) ) , , 질량의 변화를 측정하는 T T G G A A ( ( T T h h e e r r m m o o g g r r a a v v i i m m e e t t r r i i c c A A n n a a l l y y z z e e r r ) ) , , 치수의 변화를 측정하는 T T M M A A ( ( T T h h e e r r m m o o m m e e c c h h a a n n i i c c a a l l A A n n a a l l y y z z e e r r ) )가 있으며, 동적 분석에는 시료에 역학적 진동을 가하며 동력 전달 시간을 측정하는 D D M M A A ( ( D D y y n n a a m m i i c c M M e e c c h h a a n n i i c c a a l l A A n n a a l l y y z z e e r r ) ) , , 전기적 진동을 가하면서 전달시간을 측정하는 D D E E A A ( ( D D i i e e l l e e c c t t r r i i c c A A n n a a l l y y z z e e r r ) )가 있다. DTA DSC DTA는 일정속도로 변화하는 온도 환경 속에 놓인 시료(Sample)와 비교시료(Reference)사이 의 온도차(T)를 측정하며, DSC는 이 두 시료 사이의 온도차를 0으로 하기 위하여 필요한 열 에너지(dQ/dt)를 측정하여, 일정속도로 변하는 온도(T) 또는 시간(t)의 함수로 나타낸다. 즉, T T ( ( D D T T A A ) ) o o r r d d Q Q / / d d t t ( ( D D S S C C ) ) v v s s T T

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4.4
(Thermal analysis)
.

, DDTTAA ((DDiiffffeerreennttiiaall TThheerrmmaall
AAnnaallyyzzeerr)),, DDSSCC ((DDiiffffeerreennttiiaall SSccaannnniinngg CCaalloorriimmeettrryy)),,
TTGGAA ((TThheerrmmooggrraavviimmeettrriicc AAnnaallyyzzeerr)),, TTMMAA ((TThheerrmmoo
mmeecchhaanniiccaall AAnnaallyyzzeerr)) ,
DDMMAA ((DDyynnaammiicc MMeecchhaanniiccaall AAnnaallyyzzeerr)),,
DDEEAA ((DDiieelleeccttrriicc AAnnaallyyzzeerr)) .
(Sample) (Reference)
0
(dQ/dt) ,
(T) (t) . ,
TT ((DDTTAA)) oorr ddQQ//ddtt ((DDSSCC)) vvss TT
DTA ,
, DSC
.

,
0.5 ~ 10 mg (pan)
cell .
,
.
DTA 0
. , .
Enthalpy.
,
(Glass temperature: Tg), (Crystallization
temp.: Tc), (Melting temp.: Tm)

.
, Tg
.
(b)
.
Tm enthalpy (H)
.
.
HHaa -- HH
HHaa -- HHcc HHcc:: eenntthhaallppyy
enthalpy Polymer handbook
, 2
.
<< >>
y
.

, , ,
.
TMA (Thermal Mechanical Analyzer)
,
,
.

.

, .
(ε) (σ:
) , .
Sensor
Sinusoidal strain

.
(Modulus: E)
(Stoage modulus; E’) (Loss modulus: E”)
,
EE == EE’’ ++ i EE”” i εo δ
(σ) (σ’)
(σ”) .
εε == εεoo ssiinn wwtt,, σσ == σσoo ssiinn wwtt
, σσ’’ == σσoo ccooss dd,, σσ”” == σσoo ssiinn dd
EE == σσoo // εεoo
EE’’ == σσ’’// εεoo == EE ccooss δδ,, EE”” == σσ””// εεoo == EE ssiinn δδ
,
.
, E’, E”, tan δ ,
, . X-
DMA .
Distribution
Tan δ α (transition), (Chain
segment movements) . (Tg)
,
. ( )
(Segment length)
. (Shoulder curve)
.
E” .
Styrene-Butadiene-
Styrene block polymer (SBS elastomer)
α, β, γ .
α , β
,
γ .
ccaassttiinngg ssoollvveenntt:: :: mmeetthhyyll eetthhyyll kkeettoonnee
:: eetthhyyll aacceettaattee
,
, . , ,
(Cap (Conductance) ,

.





:: ,, :: )
(I) (phase angle shieft; θ)
. (IIaa) (IIoo) .
((CCaappaacciittaannccee,, ffaarraaddss)) :: CC == (( IIaa // VV )) •• (( ssiinn θθ // 22 ππff )),, [[ ff :: HHzz ]]
((ccoonndduuccttaannccee,, oohhmmss)) :: 11 // RR == (( IIoo // VV )) •• ccooss θθ
dipole (ε’) , dipole
(ε”) . ,
, IIoo // IIaa == εε”” // εε’’ == ttaann δδ


, ,
.
Polymethylmethacrylate (PMMA) DEA .
α β , 100Hz~100kHz α
, β . 17.7
kcal/mol .
4.5
, , X- ,
.
, ,
,
( ) .
(Density Gradient Column)

.
(A B)

.
,
,
.
, (Glass bead) ,
, . ,
, .
,
.

,
.
(ρρcc)
(ρρaa) , .
ρρcc –– ρρ ggllaassss bbeeaadd
.
GPC (Gel Permeation Chromatography)
Polystyrene Gel (Columns)
, ,
. Mn, Mw
.
, gel
, ,

.

, (, ) (, )
.
2 ml .

p115
GPC ,
GPC
.
UTM (Universal Testing Machine)
, ( ,
, ) , ,
.
Cross-bar ,
.
.
(Stress-Strain curves) .
, ,
,
(Modulus),
(Work; ) .
() ,
. Cu, Ge, Fe, Na, Pb, As, Al, Ni, Cr, Cd, Mn, Mg Na
.
, .
,
.
.
AA .