The glass transition temperature (Tg) and degree of crystallinity (Xc) are important properties when determining processability and thermomechanical stability of polymers and the order-disorder transition temperature (TODT) is another crucial temperature for utilizing the microphase separation behavior of block copolymers (BCPs). However, conventional techniques have some inconveniences when measuring these properties at the same cycle of measurement. Consequently, based on the contact mechanics and rheology, we developed a new intuitive technique to measure Tg, Xc, and TODT by analyzing the restitution height of a dropped material after the collision with polymeric sheets or films. This novel method is more straightforward and can simultaneously measure all three properties with a small amount of sample. Using various types of polymers, including BCPs and conjugated polymers, we demonstrated that Tg can be determined by the onset of a dramatic decrease in restitution height, Xc is closely related to the normalized minimum restitution height, and TODT is another significant restitution height decreasing point at higher temperatures. All Tg, Xc, and TODT values measured by the collision method corresponded well with the theoretically estimated and/or conventionally determined values. On the basis of these findings, it is anticipated that the collision technique will be applicable to unknown polymers, and an approach to measure Tg, Xc, and TODT of sub-micrometer-thick films will be addressed.
유리 전이 온도와 결정화도는 고분자의 가공성과, 열적, 기계적 안정성을 판단하는 데 있어 중요한 지표이며 규칙-불규칙 전이 온도는 블록공중합체의 미세상 분리 특성을 활용하는 데 있어 중요한 기준 온도이다. 그러나, 현존 기술들은 이러한 물성을 한 번의 측정 과정으로 감지해내는 것에 있어 각각의 어려움이 존재한다. 따라서, 본 논문은 접촉 역학과 유변학을 기반으로 고분자 시트 또는 필름 표면에 특정 물체가 충돌한 후 반환되는 높이를 분석하여 유리 전이 온도, 결정화도, 규칙-불규칙 전이 온도를 결정하는 새로운 방식의 측정 기술을 소개한다. 이 방법은 보다 직관적이며 적은 양의 시편으로도 세 가지 물성 모두 측정할 수 있다는 강점이 있다. 본 측정 기술을 통해 블록공중합체와 전도성 고분자를 포함한 다양한 고분자들에 대하여, 유리 전이 온도는 반환 높이의 급격한 감소가 시작되는 지점으로 결정될 수 있었고, 결정화도는 최소 반환 높이 값과 관련이 있었으며, 규칙-불규칙 전이 온도는 더욱 높은 온도 범위에서의 급격한 높이 감소 지점과 관련이 있음을 확인하였다. 본 기술로 측정된 값들은 이론적으로 예측되는 값 또는 기존 기술로 측정된 결괏값과 비교하여 큰 차이가 없었기 때문에, 미지의 물질에 대한 측정이 가능할 것으로 생각되며, 이러한 연구 결과를 바탕으로 얇은 고분자 박막에 대한 세 물성의 측정 가능성 또한 제시하고자 한다.
