Abstract
The morphological properties of four binary blends of polyethylene synthesized by metallocene catalyst(MCPE) and four polyolefins prepared by Ziegler-Natta catalyst have been investigated to interpret the effect of micro-molecular structure on the phase morphology and interfacial behavior; four binary blend systems studied are high density polyethylene(HDPE)-metallocene polyethylene (MCPE), polypropylene(PP)-MCPE, poly(propylene-co-ethylene) (CoPP)-MCPE, and poly(propylene-co-ethylene-co-1-butylene) (TerPP)-MCPE, and they are all phase separated. The HDPE-MCPE blend shows evenly growing homogeneous HDPE domain on the continuous MCPE phase, on the other hand, the rest of three blends show complex heterogeneous phase behavior. The PP-MCPE blend shows that PP and MCPE and completely phase separated and phase inversion takes place at 50% MCPE. The CoPP-MCPE and TerPP-MCPE show enhanced interface due to the same micro-molecular structure of ethylene, and phase inversion takes place at 40% MCPE. In particular, TerPP-MCPE blend shows improved phase morphology between interfaces, and this may be arisen from the comonomer contents in TerPP, which are 1-butene and ethylene having the same chemical structure as that of MCPE. The enhancement of the phase morphology in the TerPP-MCPE blend is correlated with the mechanical and morphological properties. Thus, although the four blend systems are phase separated, the phase morphology suggests that the order of interfacial adhesion strength be HDPE-MCPE > TerPP-MCPE > CoPP-MCPE > PP-MCPE and that micro-molecular structure between constituents be one of major factors giving enhanced interfacial adhesion.
메탈로센 촉매로 만든 폴리에틸렌(MCPE)과 Ziegler-Natta 촉매로 만들어진 4가지의 폴리올레핀으로 구성된 2원 블렌드의 상 형태학을 통하여 미세 분자 구조의 변화가 이들 블렌드의 상 형태학과 계면 거동에 미치는 영향을 연구하였다; 연구한 네 쌍의 블렌드는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)-MCPE, 폴리프로필렌(PP)-MCPE, poly(propylene-co-ethylene) (CoPP)-MCPE, poly(propylene-co-ethylene-co-1-buthylene) (TerPP)-MCPE이며 모두 상 분리된 시스템이다. HDPE-MCPE는 HDPE 성분이 증가할수록 HDPE 결정이 MCPE 연속상에서 고르게 성장하는 동질상(homogeneous phase)을 나타내는 반면에, 나머지 세 쌍의 블렌드는 복잡한 이종의 상(heterogeneous phase) 형태학을 보였다. PP-MCPE는 PP와 MCPE의 상과 계면이 완전히 분리된 상 형태학을 보였고, MCPE가 50% 함유된 조성에서 상전이가 일어났다. CoPP-MCPE와 TerPP-MCPE는 이들 코폴리머에 함유한 에틸렌기로 인해 두 계면 사이의 혼화성이 증가하는 현상을 보였으며 MCPE가 40%인 블렌드에서 상전이가 일어났다. 특히 TerPP-MCPE 블렌드는 TerPP의 코폴리머가 MCPE와 같은 화학구조를 보이는 1-부텐과 에틸렌기를 가지고 있어 다른 두 블렌드인 PP-MCPE, CoPP-MCPE 보다 두 상간의 계면이 서로 부분적으로 섞이는 양상을 보였다. 상 형태학에서 본 미세 분자구조에 의한 부분적 상용성은 기계적 특성이나 유변학적 성질과도 밀접한 관계를 나타냈다. 그러므로 본 연구에 사용한 네 가지 블렌드는 두 상이 완전히 분리되어 열역학적으로 비 혼화성을 나타내지만 다음과 같은 특성을 제시할 수 있다. 즉 계면의 세기는 HDPE-MCPE>TerPP-MCPE>CoPP-MCPE>PP-MCPE 순이며, 이는 미세 분자 구조측면에서 공통의 화학 구성물이 계면 접착력(interfacial adhesion)의 증가를 가져오는 중요한 요인으로 작용하기 때문으로 여겨진다.
