High-molecular-weight atactic polypropylene (HMW-aPP) was used as the impact modifier in isotactic polypropylene (iPP). HMW-aPP (Mw 315,000 g/mol) was made by using metallocene catalysts, and iPP/HMW-aPP blends were prepared in a twin-screw extruder. The effects of HMW-aPP on the crystalline morphology, and thermal and mechanical properties of iPP were investigated by polarizing microscopy, differential scanning calorimetry, a universal testing machine, and Izod impact tests. The crystallization temperature and crystallinity of the iPP/HMWaPP blends increased compared to that of pure iPP. The HMW-aPP acted as a diluent during the crystallization of the iPP/HMW-aPP blends. These diluent HMW-aPP molecules prevented entanglement of the iPP molecules, which facilitated the crystallization of iPP. The Izod impact strength of the iPP/HMW-aPP blends increased with increasing HMW-aPP content owing to the incorporation of the soft HMW-aPP into the hard iPP. The Izod impact strength of the iPP-80 blend dramatically increased by 680% compared to that of neat iPP.
본 연구에서는 아이소택틱 폴리프로필렌과 고분자량 어택틱 폴리프로필렌의 혼합물에 대한 연구를 진행하였다. 폴리프로필렌은 기계적 물성, 재활용성, 경제성등의 특성이 매우 우수하기 때문에 전세계적으로 가장 많이 사용되는 고분자이다. 하지만 이러한 폴리프로필렌은 다양한 분야에서 사용되고 있지만 충격강도가 상대적으로 약하기 때문에 엔지니어링 플라스틱이 적용되는 분야까지 적용하기에는 한계가 있다. 이러한 폴리프로필렌의 충격강도를 개선하기 위해 많은 연구가 지속적으로 진행되어 오고 있었다.
그동안 폴리프로필렌의 충격강도 향상을 위해 연구된 소재로는 Ethy-lene-propylene-rubber(EPR), ethylene-propylene-dieneterpolymer (EPDM), styrene-ethylene butylene-styrene triblock copolymer (SEBS, and ethylene-octene rubber (EOR)등이 있다. 하지만 이러한 소재들은 폴리프로필렌과의 상용성이 떨어지기 때문에 장기내구성, 재활용성이 저하되는 낮은 단점이 있다.
최근에는 폴리프로필렌의 충격보강재로 메탈로센촉매로 중합된 고분자량 어택틱 폴리프로필렌이 주목 받고 있다. 고분자량 어택틱 폴리프로필렌은 비결정성이며, 상온에서 고무와 같은 특성을 나타낸다. 본 연구에서는 이러한 고분자량 어택틱 폴리프로필렌의 중합 및 아이소택틱폴리프로필렌/고분자량 어택틱 폴리프로필렌 혼할물의 특성에 관한 연구를 진행하였다.
제2장에서는 신규 메탈로센촉매(롯데케미칼)를 이용하여 고분자량 어택틱 폴리프로필렌의 중합에 대한 연구를 수행하였다. 중합온도가 낮을수록 어택틱 폴리프로필렌의 분자량은 증가되었으며, 솔루션 중합법으로 중합된 고분자량 어택틱 폴리프로필렌을 이용하여 아이소택틱 폴리프로필렌과의 특성에 관한 연구를 진행하였다.
제 3장에서는 아이소택틱 폴리프로필렌과 고분자량 어택틱 폴리프로필렌의 혼합물의 열적특성 및 결정화 거동에 관한 연구를 진행하였다. 아이소택틱 폴리프로필렌에 고분자량 어택틱 폴리프로필렌이 첨가되었을 때, 고분자량 어택틱 폴리프로필렌이 희석제와 같은 역할을 하여 아이소택틱 폴리프로필렌의 녹는점 및 결정화 속도가 증가되는 것이 관찰되었다. 또한 이러한 고분자량 어택틱 폴리프로필렌이 첨가되었을 경우 아이조드 충격강도가 6.8배 정도 증가되는 것을 관찰하였다.
제4장에서는 아이소택틱 폴리프로필렌과 고분자량 어택틱 폴리프로필렌의 혼합물의 비등온 결정화 거동을 관찰하였다. 기존 결정화 거동에 대한 연구는 주로 등온 결정화 거동에 관한 연구로 실제 산업체에서 사용하는 성형조건과는 상이한 조건에서 결정화 거동에 대한 연구가 진행되었다. Mo’ method를 이용하여 폴리프로필렌과 고분자량 어택틱 폴리프로필렌의 혼합물의 비등온 결정화 거동을 관찰한 결과 기존에 주로 사용되던 충격보강재 대비 결정화 속도가 증가하는 것을 확인하였다.
이러한 아이소택틱 폴리프로필렌과 고분자량 어택틱 폴리프로필렌의 혼합물의 연구를 통해 고분자량 어택틱 폴리프로필렌이 기존 폴리프로필렌의 충격보강소재로 사용되어온 고무소재를 대체 할 수 있는 가능성이 있음을 확인하였다.
