결정과 용융에 대한 물리화학적 기본함수관계를 표현한다. 결정성 물질은 식에서 보듯이 Gibbs Free Energy가(-)의 방향일 때 결정화가 되며 이것이 안정한 상태임을 말하고 있다
2. tg(tm)
대표적인 고분자 물질의 유리전이 온도와 결정 용융 온도를 표시하였다.
3. tg
이완시간을 달리 표현하면 외부 요인에 대해 물질이 비례하여 변형되는데 걸리는 시간을 말한다. 이는 물질의 고유특성이 되며 화학적, 물리적 조성에 따라 또는 같은 조성을 가지더라도 물질이 받아온 이력에 따라 달라지기도 한다. 장기적, 단기적인 물질 특성이나 모폴로지의 변화는 이완시간으로 설명하기도 하는데 소위 말하는 재료의 경시 변화도 이에 해당하며 내한성과 같은 물성도 이를 응용할 수 있다.
4. pysical effect
일반적으로 물질의 모폴로지는 물성 예측의 가장 기본적이고 대표적인 수단으로 사용되는데 이를 위해 측정되는 요소로서는 온도 시간에 따른 부피, 선형 열팽창 계수, 비열, 열전도도, Modulus등이 있다.
물리적 aging에는 Quenching과 Anealing 과정이 있는데 부피 또는 길이 변화로써 관측될 수 있다.
분자량과 유리전이 온도의 관계는 일반적으로 일정 분자량의 크기까지는 Tg가 증가하지만 어느 정도의 극한 상황에서는 Tg가 거의 변동이 없이 일정해진다
5. polymerization temperature
중합온도와 유리전이온도는 역함수의 관계를 이룬다. PVC의 경우 중합 온도가 낮은 경우일수록 Tg는 높아지는데 이는 Syndiotactic isomer의 형성이 우세하게 되어 배향성이 증가하여 전체적으로 hard한 성향을 띄기 때문이다. 가소제의 함량과 압력에 따른 유리전이 온도는 가소제 함량이 증가할 수록 Tg는 증가한다. 불규칙 공중합체의 경우 각 조성의 함량에 따른 Tg의 증가 또는 감소경향이 나타나는데 이때 관측되는 Tg로 원하는 물성을 나타내는 조성비를 결정한다. 블록/그라프트 및 고분자 블렌드의 경우는 불규칙 공중합의 경우도 마찬가지이지만 조성물 또는 이들이 이루는 액적(Droplet) 또는 domain의 크기나 형태에 따라 다른 Tg를 보이는 경우가 많다. 이는 각 조성물의 상대적인 상용성에 기인한다.
6. tm
경험적인 Tg와 Tm의 관계를 따진 식인 Beaman-Boyer 법칙은 위와 같은 일반적인 관계를 나타낸다.
Tg-/Tm= 2/3에서 얼마나 벗어나는가는 그 모폴로지에 따라 결정이 되는데 pp의 경우는 유사한 화학적 조성을 기지는 PE보다 약 50-60oC 정도 높은 용융점을 나타낸다. 이는 가지를 친 pp의 구조가 엔트로피 변화를 작게 하여 용융온도를 높이는 결과를 낳게 한다.
7. molecula interaction
OH group 등의 수소 결합이나 (Polyurea > Polyamide > Polyurethane) 곡성 결합을 가진 고분자 물질은 같은 반복단위를 가졌을 경우 Tm이 높게 관측된다.
중합온도의 경우 Tm은 중합온도가 높을 수록 낮게 관측된다. 이유는 이전에서 말한 바와 같이 높은 중합온도는 불규칙한 구조를 우세하게 만들기 때문이다. 가소제의 첨가는 분자쇄의 잠재적 유연성을 증가시키기 때문에 Tg를 낮추는 경향을 보인다.
8. density
물질의 역학적인 변형으로 Tg와 Tm을 정의하기도 하는데 위는 이를 측정하는 방법들을 나열한 것이다. 최근에는 TMA를 이용한 측정 방법이 가장 광범위하게 응용되고 있다.
9. simha-boyer model
온도에 따른 비부피(단위 중량당 부피의 증감)와 몰부피(고분자 반복 단위 1개가 가지는 부피)를 이용한 열팽창 모델이며 자세한 사항은 관련 고분자 공학 저서 참조.
주) 이하 거론되는 이론 및 경험식에 대한 의문사항은 내용이 방대한 관계로 요약만 하였으며 관련 서적을 참조하시기 바라며 저서의 추천을 원할 경우 메일로 문의 해주시기 바랍니다.
10. Vw predicted by group contribution
관능기의 종류에 따른 Vw값의 예측 이론으로 고분자의 이론적 물성 예측이 가능한 예이다.
