[고분자공] 유리 전이온도

1. 유리 전이온도의 정의

유리 전이온도(Tg)는 고분자가 유리와 고무 상태 사이를 전이하는 온도를 의미한다. 이 온도 이하에서 고분자는 강직하고 딱딱한 유리 상태를 유지하며, 분자운동이 제한되기 때문에 강도와 내구성이 높다. 반면, Tg 이상일 때 고분자는 연성 있고 탄성적인 고무 상태로 전환되어 분자운동이 활발하게 일어나기 때문에 유연성과 가소성이 증가한다. 이러한 전이 현상은 고분자의 구조와 분자량, 결정성 여부 등에 따라 달라진다. 예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)의 Tg는 약 105℃인 반면, 폴리에틸렌(PE)의 Tg는 -125℃로 훨씬 낮으며, 이는 폴리머의 구조적 차이에 기인한다. Tg는 고분자의 응용 분야에서도 매우 중요하며, 특정 온도범위 내에서만 사용할 수 있음을 의미한다. 예를 들어, LCD 디스플레이의 유리기판은 Tg가 70℃ 이상인 유리질 고분자를 사용하여 고온에서도 형태를 유지하도록 설계되어 있다. 또한, 통계자료에 의하면, 실리카 기반 유리의 Tg는 약 573℃이지만, 일반적인 열경화성 수지의 Tg는 150~200℃ 범위로 다양하다. 온도에 따른 점성 변화와 변형률 특성 분석에서도 Tg는 핵심 지표로 쓰이며, TGA와 DSC와 같…