Composition Dependent Properties of Wet-Spun Fibers Derived from Synthetic Polyelectrolyte Complex Coacervates = 합성 고분자 전해질 복합체 코아세르베이트 유래 습식 방사 섬유의 조성 의존적 성질

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Polyelectrolyte complexes (PECs) are formed through the association of oppositely charged polymers in aqueous media. Since their structure is highly sensitive to ionic strength, PECs can undergo phase transitions from solid to liquid states, making them an intriguing platform for studying tunable material behavior. Coacervate represents one of the distinct phases, characterized by a dense, polymer-rich liquid formed through associative interactions. Coacervates exhibit liquid-like fluidity combined with pronounced viscoelasticity, distinguishing them from conventional polymer solutions or gels. Using polydiallyldimethylammonium chloride (PDADMAC) / polystyrene sulfonate (PSS) complex coacervates as a precursor, we fabricated charge-tunable and degradable wet-spun fibers. We investigated how the PDADMAC/PSS mixing ratio influences the net charge of wet-spun fibers and its subsequent impact on adsorption performance and mechanical properties of fibers. In addition, the behavior of PEC fibers in salt solutions was investigated to analyze their structural stability and the release amount of pre-adsorbed molecules.

국문 초록 (Abstract)

고분자 전해질 복합체(Polyelectrolyte Complex, PEC)는 수용액 내에서 서로 반대 전하를 띤 고분자 전해질들의 정전기적 결합에 의해 형성된다. 이러한 복합체는 이온 강도에 민감하게 반응하기 때문에, 염 농도가 증가함에 따라 고체상에서 액상으로의 상전이가 일어나며, 조절 가능한 물질 거동(tunable material behavior)을 연구하기 위한 흥미로운 요인으로 주목받고 있다. 코아세르베이트(coacervate)는 이러한 상전이 과정에서 형성되는 대표적인 상 중 하나로, 고분자가 농축된 밀도가 높은 액체 상태를 특징으로 하며, 액체와 같은 유동성과 뚜렷한 점탄성을 동시에 나타낸다. 본 연구에서는 polydiallyldimethylammonium chloride (PDADMAC)와 polystyrene sulfonate (PSS)로 이루어진 복합 코아세르베이트를 전구체로 사용하여, 전하 조절이 가능하고 분해 가능한 습식방사 섬유를 제작하였다. 또한 PDADMAC/PSS 혼합비 변화가 습식방사 섬유의 순전하(net charge)에 미치는 영향과, 이로 인한 흡착 성능 및 기계적 물성 변화를 분석하였다. 더불어 다양한 염 용액 내에서 제작된 섬유의 구조적 안정성과, 흡착된 물질의 방출 거동을 평가함으로써 염 농도에 따른 섬유의 거동을 규명하였다.

목차 (Table of Contents)

• 1. INTRODUCTION 1
• 2. EXPERIMENTS 4
• A. Material 4
• B. Fabrication of Fibers 5
• 1) Preparation of Complex Coacervate 5
• 2) Spinning Process of Fibers 6
• C. Characterization of Fibers 8
• D. Characterization of Adsorption Properties 9
• E. Degradation Behavior of Fibers 11
• 3. RESULTS AND DISCUSSION 12
• A. Characterization of stoichiometric fibers 12
• 1) Fiber Morphology 12
• 2) FT-IR Analysis 14
• 3) Adsorption Analysis 16
• B. Effect of Composition 21
• 1) Characterization of Composition 21
• 2) Effect on Adsorption Properties 26
• 3) Influence on Mechanical Properties 30
• C. Degradation Behavior of Fibers 34
• 1) Fiber Stability in Various Salt Solutions 34
• 2) Release Behavior of Pre-Adsorbed Molecules 36
• 4. CONCLUSIONS 40
• References 41
• 국문초록 47