Polymer(Korea) (폴리머)

The Polymer Society of Korea (한국고분자학회)
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Studies on the Michael Addition Reaction between Secondary Amino Groups on the Silica Surface with Poly(ethylene glycol) Diacrylates

실리카 나노입자 표면에 결합된 2차 아미노기와 Poly(ethylene glycol) Diacrylate의 마이클 부가반응에 대한 연구

  • Jeon, Ha Na (Department of Chemical Engineering, Keimyung University) ;
  • Ha, KiRyong (Department of Chemical Engineering, Keimyung University)
  • Received : 2012.07.18
  • Accepted : 2012.08.30
  • Published : 2012.11.25
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Abstract

We used dipodal type bis[3-(trimethoxysilyl)propyl]amine (BTMA) silane coupling agent to modify silica nanoparticles to introduce secondary amino groups on the silica surface. These N-H groups were reacted with three different molecular weights (M.W. = 258, 575, and 700) of poly(ethylene glycol) diacrylates to introduce different attached layer thicknesses on the silica surface by Michael addition reaction. After Michael addition reaction, we used several analytical techniques such as fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), elemental analysis (EA) and solid state $^{13}C$ cross-polarization magic angle spinning (CP/MAS) nuclear magnetic resonance spectroscopy to characterize introduced structures. We found almost complete Michael addition reaction of both two acrylate groups of PDGDA with N-H groups of BTMA modified silica to form ${\beta}$-amino acid esters. Between equimolar ratio of pure BTMA and pure PEGDA reaction, only one acrylate group of two acrylate groups of PEGDA reacted with N-H groups of pure BTMA to form ${\beta}$-amino acid ester and the other remaining acrylate group can be used to form a polymer later.

본 연구에서는 실리카 나노입자를 우수한 내가수분해성을 가지는 dipodal 형태의 bis[3-(trimethoxysilyl)propyl]amine(BTMA) 실란 커플링제로 표면 개질한 후, 실리카에 도입된 BTMA의 2차 아미노기인 N-H기와 마이클 부가반응이 가능한 acrylate기를 1분자당 2개씩 가지는 poly(ethylene glycol)diacrylate(PEGDA)로 표면 처리하여 acrylate기를 실리카 입자 표면에 도입하는 연구를 수행하였다. PEGDA의 몰수 및 3가지 서로 다른 분자량의 PEGDA(M.W. 258, 575, 700) 처리가 실리카 표면에 도입되는 acrylate기의 구조에 미치는 영향을 fourier transform infrared spectroscopy(FTIR), elemental analysis(EA, 원소분석) 및 고체 상태 $^{13}C$ cross-polarization magic angle spinning(CP/MAS) nuclear magnetic resonance spectroscopy(NMR)법을 사용하여 분석하였다. 액체상태의 순수 PEGDA와 순수 BTMA를 같은 몰 비로 반응시키면 PEGDA 1분자당 2개씩 존재하는 acrylate기 중 1개 acrylate기는 순수 BTMA의 N-H기와 1:1의 비율로 마이클 부가반응이 일어나 ${\beta}$-amino acid ester를 형성하고, 나머지 1개의 acrylate기는 남아서 중합반응이 가능한 단량체 합성이 가능하다. 하지만, BTMA로 개질된 실리카 입자를 PEGDA와 반응시키면, PEGDA 1분자당 2개씩 결합있는 acrylate기 대부분이 실리카 입자에 결합되어 있는 BTMA의 N-H기와 마이클 부가반응으로 ${\beta}$-amino acid ester를 형성하여, acrylate기의 C=C기 대부분이 C-C로 변화함을 확인하였다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 한국연구재단

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