Thermodynamic Modeling for the Calculation of Phase Behavior and Equilibriumof Two Components System

Abstract

본 연구에서는 여러 가지 종류의 다양한 고분자 및 고분자 혼합물들의 열역학적인 특성을 계산하는 데 있어 용액 내에서 일어나는 분자와 분자 사이의 상호인력을 설명해 줄 수 있는 새로운 분자열역학적인 모델을 제시하는데 중점을 두고 있다. 특히 화공열역학모델의 기초관문이라 할 수 있는 액/액 평형을 중점적으로 연구하여, 총 2장에 걸쳐 제시하고 있다. 제 1장 이미 정립되어있는 변형이중격자모델이라고 하는 열역학모델을 확장하여, 다양한 종류의 액/액 평형 형태를 계산하는 방법을 제시하였다. 기존의 변형이중격자모델은 액/액 평형의 종류 중, UCST와 LCST만을 계산 가능하였지만, 이번 연구를 통해 Closed-loop 타입과 UCST, LCST 공존 타입까지 계산이 가능하게 되었다. 최소한의 맞춤인자를 이용하였으며 맞춤인자의 값도 합리적으로 제시하여 변형이중격자모델이 열역학적으로 우수함을 제시하였다. 실험값과 이론값의 오차 또한 상당히 작았다. 제 2장 기본적인 격자모델은 일반적으로 고분자와 용매의 이성분계를 예측하는데 사용된다. 따라서, 고분자와 고분자간의 이성분계를 예측하는데는 여러가지 문제점이 발생한다. 이번 연구에서는, 고분자와 고분자간의 이성분계 예측을 명확하게 제시할 수 있는 열역학 모델을 개발하였다. 새로 개발된 열역학 모델은 다른 모델 들에 비해서 고분자와 고분자간의 이성분계 예측이 탁월함을 제시하였고 적은 맞춤인자를 이용하여, 실험값과 매우 근접한 이론값을 얻을 수 있었다.; ■CHAPTER I In our previous study, we proposed a modified double lattice model, which is capable of describing and predicting the phase equilibria of binary polymer solutions. The model successfully describes the liquid liquid equilibria having an upper critical solution temperature (UCST) and a lower critical solution temperature (LCST), but cannot predict the closed miscibility loop phase behavior. The closed miscibility loop phase behavior may be mainly due to highly specific interactions such as hydrogen bonding. The purpose of this study is to extend our previous model to describe closed miscibility loop phase behavior by employing a new specific interaction term to account for highly specific interactions. According to the proposed model, quantitative description is in good agreement with experimental data and gives improved results when compared with those of other methods. ■CHAPTER II We extended the previous lattice model for polymer solution systems to binary polymer blend systems. Based on Mü ller's Monte-Carlo simulation data for symmetric system ( r₁=32 and r₂=32), the energy of mixing is correlated as a function of temperature and composition using an empirical expression. In addition, we introduce new universal functions which reflect the characteristics of polymer-polymer miscibility behaviors. In associated blend systems, specific interactions between polymer segments are considered by using a secondary lattice. Using only one or two adjustable parameters, the proposed model satisfactory correlates the experimental data of real polymer blend systems with greater accuracy than those of other models.