The synthesis and properties of highly transparent poly(amide-imide) and polyimide with high glass transition temperature are reported in this dissertation. Recently, as the need for flexible displays has grown, research have tended to focus on high temperature polymers for electronic devices. Due to the inherent chemical structural limitations of the polymer main chain, currently available engineering plastics cannot meet the heat-resistant characteristics required for plastic substrates, so studies are being conducted to increase the optical properties of high performance polymers with high thermal properties. In the case of high temperature polymers, however, the factors that improve optical characteristics are also negatively related to high thermal properties, thus enhancing transparency frequently has a negative impact on the glass transition temperature and the coefficient of thermal expansion. To address this trade-off relationship, the microstructure of the polymer must be fine-tuned in the beginning stage of monomer design. The thesis begins with the general introduction of high temperatrue polymers, as well as polyimides and poly(amide-imide)s. In Chapter 2, we explored strategies to alleviate disadvantages by reducing the flexibility of aliphatic rings, which is known to improve transparency of polymeric paterials, but to decrease thermal stability. In Chapter 3, a novel trimellitic anhydride containing a trifluoromethyl group was synthesized and its influence on the polymer was studied. In Chapter 4, a dianhydride monomer having a polycyclic structure was synthesized and the effect of the polycyclic structure on the physical properties of the polymer was studied. In chapter 5, we designed and synthesized a new dicarboxylic acid monomer including polycyclic structures and examined the relationship between structural modification and polymer characteristics through comparative analysis with previous studies.
본 학위논문은 높은 유리전이온도를 갖는 고투명성 폴리(아미드-이미드) 및 폴리이미드의 합성과 특성에 관한 연구를 기술한다. 최근 유연성 디스플레이의 수요가 늘어나면서 전자 소자용 고내열성 고분자에 대한 연구가 활발해지고 있다. 기존의 투명 공업용 플라스틱은 고분자 주쇄의 고유한 화학 구조적 한계로 인해서 플라스틱 기판에 요구되는 내열 특성을 만족시키기가 어렵기 때문에 내열성이 좋은 고성능 고분자의 광학 특성을 개선시키는 방향으로 연구가 진행되는 중이다. 다만, 고내열성 고분자의 경우 광학 특성을 떨어트리는 요인이 높은 열 특성과도 관련이 있어서 투명성을 개선시키면 유리전이온도와 열팽창계수에 악영향을 미치는 경우가 대부분이다. 이러한 트레이드오프 관계를 극복하기 위해서는 단량체 단계에서부터 세밀한 설계를 통해 고분자의 미세 구조를 조절해야한다. 학위논문의 서장에서는 고내열성 고분자와 더불어 그에 속한 폴리이미드와 폴리(아미드-이미드)에 대해 개괄적으로 소개한다. 2장에서는 고분자의 투명성을 증진시키는데 탁월한 효과를 가지지만 열안정성을 크게 하락시키는 지방족 고리의 유연성을 제한하여 단점을 개선하는 방법에 대해 조사했다. 3장에서는 트리플루오로메틸기가 치환된 새로운 트리멜리틱 무수물을 합성하고 고분자에 미치는 영향을 연구했다. 4장에서는 다중고리구조를 가진 이무수물 단량체를 합성하고 다중고리구조가 고분자의 물성에 미치는 영향을 관측하였다. 5장에서는 다중고리구조를 포함한 새로운 디카복실산 단량체를 설계하고 합성하여 선행 연구와의 비교분석을 통해 화학 구조적 변화와 고분자 물성 간의 상관 관계를 분석하였다.
