First, the influence of tacticity of poly(methyl methacrylate) (PMMA) on the morphology and crystallization of poly(ethylene oxide) (PEO) in the binary polymer blends was reported. The main objective of this research is to obtain more information for the influence of tacticity of amorphous PMMA on the miscibility with crystalline PEO. To observe the morphology and the spherulite growth-rates (G) of PEO blends with isotactic, or atactic, or syndiotactic PMMA (i-, or a-, or s-PMMA), an optical polarizing microscopy was used. The overall morphology of the blends strongly depends on the composition and tacticity of PMMA. PEO morphology is most perturbed by s-PMMA. Under isothermal conditions, growth of the spherulite of the blends containing low contents of PMMA's follows a characteristic pattern regardless of the tacticity of PMMA. It appears that the G values decrease by increasing the proportion of PMMA's in all cases. However, the influence of tacticity on the growth rates of spherulite is remarkable. It is clear that the smallest G values of PEO is always found in the blends with s-PMMA at the same composition and crystallization temperature. This indicates that PEO is most miscible with s-PMMA, thus the crystallization of PEO is most hindered by sPMMA.
Next, kinetics of the crystallization of PEO from the PEO blends with i-, or a-, or s-PMMA was investigated. The isothermal spherulite growth rates were measured at different crystallization temperatures. The growth rates of spherulites are markedly reduced by a-PMMA and s-PMMA. However the growth rates of PEO are hardly influenced by i-PMMA. Such observations are qualitatively analyzed by the modified Turnbell-Fisher equation. From the above experimental results and theoretical analysis, it was concluded that PEO forms miscible blends with a- and s-PMMA in molten states, whereas it does not form with i-PMMA.
Later, the miscibility enhancements of polymer blends through the introduction of hydrogen bonding interaction between the polymers are achieved in poly(ethylene oxide) (PEO) and poly(methyl $\alpha$ -hydroxymethylacrylate) (PMHMA) systems, compared to PEO/PMMA system. The enhanced miscibilities are characterized by the calorimetric and Fourier-transform infrared spectroscopic (FTIR) measurements. Melting temperatures ($T_m$) and the degree of the crystallinities ($X_c$) of PEO in the PEO/PMHMA and PEO/PMMA blends obtained from chloroform medium were measured in wt% of PEO. It was found that $T_m$ depression of PEO/PMHMA blends, indicative of degree of miscibility, is more severe than PEO/PMMA blends. For PEO/PMHMA blends, $X_c$ as a function of composition deviates also substantially from that of ideal blend in which no interaction exists between the components. In order to obtain the information on the crystallization behavior of PEO, FTIR spectroscopic measurements are carried out. It was also found that the introduction of hydrogen bonding significantly hinders the crystallization of PEO. This indicates that the miscibility of PEO with PMHMA can be enhanced through the introduction of hydrogen bonding. However, too much hydrogen bonding hinder rather than helped the miscibility of polymer blends.
첫번째로, 이성분계 고분자 블렌드에서 비결정질 고분자인 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA) 의 탁티시티가 결정질 고분자인 폴리에틸렌 옥사이드 (PEO) 의 모폴로지와 결정화에 어떠한 영향을 미치는가를 연구하였다. 이 연구의 주 목적은 PMMA의 탁티시티가 PEO와의 섞임성에 미치는 영향에 대한 더 많은 정보를 얻기 위한 것이다. PEO와 아이소탁틱, 아탁틱, 신디오탁틱 PMMA (i-, 또는 a-, 또는 s-PMMA)로 구성된 블렌드에서 PEO의 모폴로지와 스페룰라이트 (spherulite) 의 성장 속도 (G) 를 관측하기 위하여 편광현미경을 사용하였다. 블렌드의 전체적인 모폴로지는 PMMA의 구성성분과 탁티시티에 크게 좌우되었다. PEO의 모폴로지는 s-PMMA에 의해 가장 많이 변했다. 등온 조건하에서, PMMA가 적게 포함된 블렌드의 spherulite의 성장속도는 PMMA의 탁티시티에 관계없이 특징적인 형태를 보여준다. 모든 경우에 G값은 PMMA의 양이 증가함에 따라 감소하였다. 그러나, spherulite의 성장속도에 미치는 탁티시티의 영향은 매우 현저하였다. 같은 성분과 결정온도에서는 PEO G의 가장 작은 값은 항상 PEO와 s-PMMA의 블렌드에서 발견된다. 이것은 s-PMMA가 PEO와 가장 잘 섞이고, 그래서 PEO의 결정화가 s-PMMA에 의해 가장 많이 방해받는다는 것을 뜻한다. 두번째로는 이 세가지 블렌드에서 PEO의 결정속도론이 보다 더 자세히 연구되었다. 여러가지 온도에서 spherulite의 등온 성장속도가 측정되었다. 성장속도는 a-PMMA와 s-PMMA에 의해 크게 감소하였다. 그러나, i-PMMA에 의해서는 거의 영향받지 않는것으로 나타났다. 이러한 결과들을 변형된 Turnbell-Fisher식으로 정량적으로 분석하였다. 위의 실험 결과와 이론적 분석으로부터, PEO 가 a-PMMA와 s-PMMA와 용융상태에서 섞이는 블렌드를 형성하는 반면, i-PMMA 는 그것을 형성하지 못한다. 마지막은, 고분자들 사이에 수소 결합을 도입하여 고분자들 사이의 섞임성을 증가시키는 것에 관한 연구이다. PEO와 PMMA의 블렌드 보다 PEO와 PMMA에 수소결합이 도입된 폴리메틸 알파 하이드록시 메틸 아크릴레이트 (PMHMA) 의 경우가 증가된 섞임성을 보여준다. 이 증가된 섞임성이 열분석과 퓨리에 변환 적외선 (FTIR) 스펙트로스코피에 의하여 증명되었다. 클로로포름을 용매로하여 얻은 PEO/PMMA와 PEO/PMHMA 블렌드의 녹는점과 결정화도를 PEO의 무게 퍼센트로 보고하였다. 섞임성의 척도인 녹는점 감소는 PEO/PMMA 블렌드의 경우보다 PEO/PMHMA 블렌드에서 더 심하였다. PEO/PMHMA 블렌드에서, 결정화도도 더 작았다. PEO의 결정화에 대하여 좀 더 많은 정보를 얻기위하여 FTIR을 사용하였다. 이것으로 부터도 수소 결합의 도입이 PEO의 결정화를 현저하게 방해한다는 결과를 얻었다. 이것은 PEO와 PMHMA의 섞임성이 수소 결합을 도입함으로 해서 크게 증가되었다는 것을 나타낸다. 그러나, 지나치게 많은 수소결합의 도입은 고분자의 섞임성을 증가시키기보다는 오히려 감소시킨다는 귀중한 결과를 얻었다.