In this dissertation, we synthesized biodegradable hydrophobic polyrurethane(PU)/hydrophilic poly(ethylene glygol)diacrylate (PEGDA) IPNs having micro-separated structure to overcome the problems caused in the long-term clinical use. Polyurethane was modified using biocompatible and biodegradable PCL diol and the hydorxyl group of PEG was substituted to crosslinkable acrylate group. PU/PEGDA IPNs were synthesized changing the molecular weight of PEGDA and crosslink density of PU to investigate the effect of crosslink density on morphology, bulk and surface hydrophilicity and mechanical properties. From the DSC results, it was shown that all PU/PEGDA IPNs had one broad Tg between the Tgs of two pure components except IPN 1K(25:75) and IPN 1K(50:50) due to its faster network forming rate of PEGDA 1K. All PU/PEGDA IPNs had micro-separated structure with co-continuous morphology. The domain size of PU/PEGDA IPNs decreased as decreasing the molecular weight of PEGDA, which indicated an increase in the intermixing between the PU-rich phase and the PS-rich phase. The equilibrium-swelling ratio in water decreased with decreasing the molecular weight of PEGDA in the same composition due to the increased crosslink density of PEGDA and decreased with increasing the PU content in the same molecular weight of PEGDA. Also the interfacial energy of PEGDA homo networks and PU/PEGDA IPNs was decreased with increasing the molecular weight of PEGDA in the same composition and decreased with decreasing the PU content in the same molecular weight of PEGDA. From the mechanical properties, it was shown that IPN (75:25) with 2,000 $\over \Huge {Mc}$ of PU had very high tensile modulus, showed synergistic behavior of interpenetration. The modulus shows higher value when the PEGDA crosslink density is increased.
본 연구에서는 대부분의 생체 고분자가 장기간 체내에서 사용될 때 생길 수 있는 부작용들을 줄이기 위해 생분해성을 가지는 소수성 폴리우레탄(PU) / 친수성 폴리에틸렌글라이콜 다이아크릴레이트(PEGDA) 상호침투고분자 (IPNs) 를 합성하였다. 폴리우레탄을 생분해성을 가지는 폴리카프로락톤 다이올을 이용해서 개질하였고, 폴리에틸렌 글라이콜 양 말단을 가교가 가능한 아크릴레이트 작용기로 치환하였다. PU/PEGDA IPNs의 가교밀도가 몰폴로지, 표면과 벌크의 친수성정도, 기계적 물성 등을 살펴보기 위해 PEGDA 분자량 및 PU의 $\overline \Huge {Mc}$ 를 변화시키면서 PU/PEGDA IPNs을 합성하였다.
DSC 결과 모든 PU/PEGDA IPNs의 유리전이온도가 PU network와 PEGDA network 의 유리전이온도 사이의 값을 가짐을 알 수 있었다. 하지만 IPN 1K(25:75) 와 IPN 1K (50:50)의 경우는 분리된 두개의 유리전이온도를 나타내는데 이는 1K인 경우 가교가 너무 빨리 일어나기 때문이다. DMTA로부터 얻은 유리전이온도도 DSC로 측정한 것과 같은 경향성을 보였다. 수중접촉각 결과와 그로부터 구한 물과의 계면에너지 결과로부터 PEGDA의 분자량이 증가할수록 계면에너지는 감소하고 친수성은 증가함을 알 수 있었으며, PU의 $\overline \Huge {Mc}$ 가 증가하면서 표면에 소수성 PU상의 감소로 인하여 수중접촉각은 감소하고, 계면에너지는 감소하였다. 벌크상태에서의 친수성 정도도 표면에서의 친수성 정도와 같은 경향을 보임을 알 수 있었다. AFM 결과를 통해 PU/PEGDA IPNs 은 친수성의 PEGDA 풍부상이 연속상을 이루고, 소수성인 폴리우레탄 풍부상이 분산되어 있으면서 co-continuous한 구조를 가짐을 알 수 있었다. 이는 PEGDA 의 반응속도가 폴리우레탄의 반응속도보다 빠르기 때문이다. 소수성의 폴리우레탄 풍부상의 도메인 크기는 PEGDA의 분자량이 감소할수록 작아지는 것을 알 수 있으며 평균 도메인 크기는 8-27nm이다. 이는 PEGDA의 분자량이 감소할수록 가교밀도가 증가하게 되므로 상분리가 억제되고 고정화 현상으로 상간의 상호 침투도가 증가하기 때문이다.