This study is concerned with the development of new materials by extending the macroscopic fiber-reinforcing principle to the molecular or supramolecular level. In order to solve the problem of dispersing the rigid molecules (PPTA) homogeneously into the matrix of flexible molecules, Nylon-PPTA composite was prepared by in-situ polymerization of p-phenylene diamine and terephthalic chloride in Nylon and N-methyl 2, Nyrrolidone (NMP) mixture. Thermal and mechanical properties, crystal structure, morphology and rheological properties of the composites were investigated by rheovibron, differential scanning calorimeter (DSC), X-ray diffractometer, scanning electron microscope (SEM) and tensile tester.
For the PPTA/Nylon composite, the shift of glass transition temperature of Nylon to the higher temperature were observed with eovibron. It suggests that the composite become homogeneous DSC and X-ray studies revealed that PPTA microfibrils acted as a nucleating agent for Nylon in the quenched Nylon and the PPTA/Nylon composites. It is due to the strong interaction between the PPTA surface and Nylon. The structures of Nylon, PPTA and the composite were observed with X-ray diffractometer and FT-IR spectrophotometer. The crystal structure of PPTA in the composite is not changed with the composition of Nylon, on the other hand, that of Nylon is changed considerably by even small amount of PPTA. However, X-ray and DSC results show little crystallinity in the 60/40 PPTA/Nylon composite, which means that the composite is in a homogeneous state at this composition. Electron microscopy revealed that microfibrils of PPTA were homogeneously dispersed in the Nylon matrix. Phase transition behavior was also observed at the 50/50 PPTA/Nylon composition with SEM and X-ray. The liquid crystalline behavior of PPTA was observed by the viscoelastic measurement: shear thinning and relatively long relaxation time, large increase of melt viscosity with increase of PPTA content was also observed with RDS. The mechanical properties such as Young's modulus and yield stress were remarkably improved with the PPTA content.
거시적 섬유 강화 이론을 분자 또는 거대분자 차원으로 확장 적용한 새로운 물질의 개발에 대해서 고찰하였다. 유연한 분자(Nylon)의 기지 (matrix)에 강직쇄 분자(PPTA)를 균일하게 분산시키기 위해 Nylon과 N-methyl 2,pyrrolidone(NMP) 혼합용액에서 p-phenylene diamine과 terephthalic chloride를 중합시켜 복합체를 합성하였다. 열적 및 기계적 성질, 결정 구조, morphology와 유변학적 성질은 rheovibron, X-ray diffractormeter, DSC, 주사 전자 현미경 사진(SEM), RDS와 tensile tester 로 측정하였다. PPTA/Nylon 복합체에서 nylon의 유리전이온도가 높은 온도로 이동하며 넓은 범위에 걸쳐 나타나는 것이 rheovibron을 통해 관찰되었다. 이것은 분자복합체가 형성되었음을 의미한다. 급랭한 nylon과 PPTA/Nylon 복합체에 대한 DSC와 X-ray의 결과는 PPTA의 microfibril이 Nylon의 핵제로 작용함을 보여준다. 이것은 PPTA 표면과 nylon 사이에 강한 interaction에 기인한다. Nylon과 PPTA/Nylon 복합체의 구조는 x-ray diffractometer와 적외선 분광기로 관찰하였다. PPTA의 결정 구조는 nylon과 복합체를 형성해도 뚜렷한 변화가 없는 반면, nylon의 결정 구조는 소b}？? PPTA만 첨가해도 크게 변한다. 또한 60/40 PPTA/Nylon 복합체는 결정성을 잘 보이지 않으며 50/50 PPTA/Nylon 복합체에서는 상전이가 일어남이 관찰되었다. SEM 사진의 결과는 PPTA의 microfibril이 nylon 기지에 균일하게 분산되어 있음을 보여준다. PPTA의 액정성은 점탄성 측정에 의해 관찰되었다. 또한 복합체의 용융 점도가 Nylon에 비해 크게 증가되었다. 관찰된 기계적 성질은 Nylon의 Young's modulus와 항복 응력이 복합체 형성에 의해 상당히 향상됨을 보여준다.
