다양한 하프-에스터 아크릴레이트를 합성하기 위하여 다양한 산 무수물에 2-하이드록시에틸 아크릴레이트 (2-hydroxyethyl acrylate)를 반응시켰다. 합성된 하프-에스터 아크릴레이트에 지방족 에폭시 화합물인 네오펜틸글리콜 디글리시딜에테르 (neopentylglycol diglycidylether)를 반응시켜 광경화형 에폭시 변성 아크릴레이트를 제조하였다. 점도는 헥사하이드로프탈산 무수물 (hexahydrophthalic anhydride)을 사용하여 반응시킨 네오펜틸글리콜 디글리시딜에테르-헥사하이드로프탈산 무수물 (NP-HA)이 가장 높았다. 또한 헥사하이드로프탈산 무수물을 사용한 네오펜틸글리콜 디글리시딜에테르-헥사하이드로프탈산 무수물의 광경화물은 비교적 다른 산 무수물을 사용하여 제조한 에폭시 변성 아크릴레이트의 광경화물보다 경도, 인장 강도가 우수하였으며, 5% 무게 감소 온도도 높은 것으로 보아 열적으로 안정하다는 것을 알 수 있었다. 황변 지수값은 숙신산 무수물 (succinic anhydride)을 사용하여 반응시킨 네오펜틸글리콜 디글리시딜에테르-숙신산 무수물 (NP-SA)이 가장 낮았다.
키틴의 글루코오스 단위에 메탄술폰산 존재하에서 아세트산 무수물, 프로피온산 무수물과 n-부틸산 무수물을 반응시켜 아세틸 키틴(AC), 프로피오닐 키틴(PC) 그리고 n-부티릴 키틴(BC) 등의 에스테르 형태를 갖는 개질화 키틴을 합성하였고 이들의 구조를 FT-IR과 solid state CP/MAS $^{13}C-NMR$ spectra로 확인하였다. 에스테르 형태의 키틴유도체는 대체로 키틴의 글루코오스 단위의 6번 탄소위치에 치환되었다. 유도체를 유기용매와 수용성 약산 유기용매에서 용해성을 검토하여 포름산에서 세 가지 유도체 모두 좋은 용해성을 나타냈고, 수용성 약산에서는 대부분의 유도체는 팽윤되는 것을 고찰할 수 있었다.
본 연구에서는 에폭시/산무수물계에 화학양론비(r=산무수물/에폭시)를 0.5, 0.7,0.9,1.1로 변화시켜 서로 다른 두종류의 경화촉진제 1-cyanoethy1-2-ethy1-4-methy1 imidazole(2E4MZ-CN)과 N,N-dimethy1 benzy1 amine(BDMZ)을 첨가한 시료에 대한 경화거동과 경화 후 물성을 관찰하였다. 이 시료의 등온 경화거동은 동역학 측정기(dynamic mechanical analyzer, DMA)와 시차주사 열량분석기(differential scanning calorimeter, DSC)를 이용하여 조사하였다. DMA로부터 구해진 결과를 보면 경화시 상대저장강성을 (relative storage rigidity, RSR)과 상대손실강성율(relative loss rigidity, RSR)과 상대손실강성율(relative loss rigidity, RLR)의 변화가 r값과 경화촉진제의 종류에 영향을 받았다. 그리고 DSC결과는 r값이 감소함에 따라 경화가 촉진되는 것으로 나타났다. 경화물의 성질을 조사하기 위하여 사용된 DMA로부터 얻어진 유리전이온도(glass transition temperature, T$_{g}$)와 가교결합간의 평균분자량(average molecular weigh between crosslinks, M$_{c}$은 사용한 두 경화촉진제에 대하여 r값의 영향이 다르게 나타났다. BDMA의 경우는 T$_{g}$가 1:1화학양론비인 r=0.9에서 최고치를 보였으나, 2E4MZ-CN은 r이 감소함에 따라 계속 증가하는 양상을 보였다. 이와 같은 경향은 2E4MZ-CN을 경화촉진제로 사용하였을 때 에폭시가 과량으로 될수록 잔류 에폭시기들간의 에케르반응이 추가적으로 일어나 M$_{c}$가 감소하기 때문이다.
산무수물 경화 에폭시 수지의 잠재 특성 및 경화 동력학을 근적외선 분광분석법을 통해서 논의하였다. 잠재 특성과 경화 거동의 확인은 각기 다른 온도에서 에폭사이드와 수산기의 NIR reflectance를 측정함으로써 행해졌으며 반응 과정에서 4000~7100$cm^{-1}$ / 스펙트럼 범위의 주된 NIR 흡수피크의 기점, 위치 그리고 전이에 대한 포괄적인 분석이 이루어졌다. 반응의 정도는 에폭사이드의 함량과 경화 온도에 의존적인 4530$cm^{-1}$ /의 NIR 흡수 피크로부터 결정하였다.
상온에서 카르복시펩티다제 A에 의한 에스테르 기질의 가수분해 반응을 여러가지 외부 시약의 존재하에 행하였다. 산무수물 형태의 아실-효소중간체가 외부시약에 의해 공격받는다면 아실 부분에 포획된 생성물이나 효소부분에 포획된 생성물이 형성될 것이다. 반응생성물의 분광도와 효소활성도의 변화를 조사한 결과 포획반응의 생성물은 검출되지 않았다. 또한, O-(o-hydroxyphenylacetyl)-L-${\beta}$-phenyllactate가수분해에 대한 효소 반응속도변수를 측정하였다. 이 기질의 o-히드록시기가 분자내 포획기로서 작용하여 산무수물형태의 아실-효소중간체를 공격하여 20coumaranone이 형성되었나를 조사하였으나 분자내 포획반응이 일어났다는 증거는 얻지 못하였다. 이러한 중간체 포획반응의 실패는 포획용 시약이 아실-효소 중간체의 무수산기에 접근할때 입체적 방해를 받거나 중간체의 가수분해 단계도 효소에 의해 촉매되기 때문이라고 생각된다.
에폭시/산무수물계의 등온 경화거동을 새로이 제작된 Torsion Pendulum(TP)으로 다양한 온도에서 조사하였으며 경화반응을 촉진시키기 위하여 두 종류의 경화촉진제를 사용하였다. 새로이 제작된 TP는 개인용 컴퓨터를 이용하여 모든 기계\ulcorner인 작동과 date 수집 및 분석이 자동으로 처리될 수 있도록 하였다. 이 기기로부터 얻어진 결과인 경화 동안의 상대전단강성율(RSR, relative shear rigidity)과 log decrement(LD)의 변화로부터 제작된 TP가 잘 작동한다는 것을 알 수 있었다. 두 종류의 촉진제가 전체적인 경화과정에 미치는 촉진효과는 비슷하였으나 각 촉진제로부터 얻어진 LD 곡선을 보면 서로 다른 모양을 나타내었다. 이것은 경화촉진제가 반응 촉진효과 이외에도 경화거동에 영향을 미친다는 것을 의미하며, 따라서 이러한 경화거동의 차이는 경화물의 성질에 영향을 줄 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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