Synthesis of Poly(methyl methacrylate-b-acrylonitrile) Copolymer by RAFT Polymerization for Carbon Material Application

Abstract

리빙 라디칼 중합은 기존의 라디칼 중합과는 달리 고분자의 분자량 조절 및 좁은 분자량 분포도를 가진 고분자 중합체를 합성할 수 있으며, 고분자의 형태, 구조를 다양하게 조절함으로써 다양한 기능성을 부여할 수 있다. 그 중에서도 reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) 중합의 경우 다양한 단량체 적용할 수 있는데, 본 연구에서는 다공성 탄소재료로의 응용을 위해 RAFT 중합을 이용하여 탄소 재료의 전구체인 polyacrylonitrile에 char yield가 낮은 poly(methyl methacrylate)가 블록으로 연결된 poly(methyl methacrylate-b-acrylonitrile) 블록 공중합체를 합성하였다. 블록 공중합체의 반응 시간에 따른 ln ([M]_(0) / [M]_(t))의 관계는 선형적으로 증가하였다. 합성된 블록 공중합체의 분자 구조는 핵 자기 공명기, 자외선 분광기, 겔 투과 크로마토그래피 등의 방법으로 분석하였다. 블록 공중합체의 블록 사슬의 길이는 넣어준 단량체의 농도에 따라 잘 조절되었으며, 좁은 분자량 분포도를 나타내었다. 블록 공중합체의 열적 특성은 TGA, DSC로부터 분석하였으며, 블록의 효율적인 미세 상 분리를 확인하기 위해 SEM으로 그 표면을 분석하였다.; Living radical polymerization technique provided the possibility to synthesize polymers with controlled molecular weight, narrow molecular weight distribution, and well-defined architectures and functionalities. Among them, one of advantages of reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization is adaptability over a wide range of functionality in monomer types. In this search, a well-defined block copolymer, poly(methyl methacrylate-b-acrylonitrile) (PMMA-b-PAN), was synthesized by RAFT polymerization to prepare precursors for porous carbon materials. A linear relationship between ln ([M]_(0) / [M]_(t)) and reaction time of block copolymer was observed. The molecular structure of the PMMA-CDB and PMMA-b-PAN copolymers were characterized by ^(1)H NMR, FT IR, and GPC. The chain length of both blocks was well controlled via RAFT polymerization, and the observed polydispersity indices (PDI) were narrow. Thermal characterization of block copolymers was confirmed by TGA and DSC. In addition, the nano-phase separation of block copolymer was observed by SEM.