Polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS) were used as starting materials for the preparation of hybrid materials with polystyrene (PS). Optically transparent hybrids were obtained in a wide range of weight ratios when phenyl groups were introduced to each corner of the silsesquioxane. In contrast, as cyclohexyl groups were introduced, the obtained hybrid materials with PS resulted in turbid films. The aromatic (π-π) interaction was confirmed to be a quite effective tool for the synthesis of organic-inorganic polymer hybrids with POSS. The obtained homogeneous and transparent hybrid films could be dissolved in solvents and cast again without any separation. The homogeneity of polymer hybrids with POSS was supported by the result of scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), and differential scanning calorimetry (DSC), which demonstrated a nanometer-level integration of PS and POSS.

구조가 제어된 polyhedral oligomeric silsesquioxane(POSS)을 무기물로 폴리스티렌(PS)을 유기고분자로 사용하여 유기용매에 가역적으로 용해될 수 있는 새로운 유기-무기 나노복합재료를 합성하였다. 페닐기가 도입된 POSS와 PS와의 복합화에서는 다양한 중량비에서 투명하고, 균일한 복합재료를 얻을 수 있었다. 반면에 사이클로헥실기가 도입된 POSS와 PS와의 복합화에서는 불투명하고, 불균일한 복합체를 얻었다. 따라서 페닐기가 도입된 POSS와 PS간의 물리적인 결합(physical bonding), 즉 aromatic( - ) 결합을 통하여 지금까지 유기물질과 무기물질을 복합화하기 위해 주로 사용되었던 화학결합(chemical bonding) 없이도 두 성분이 서로 균일하게 나노 크기로 혼성된 새로운 나노복합재료를 제조할 수 있었다. 또한 POSS를 이용해 얻어진 나노복합체는 기존의 솔-젤(sol-gel)방법으로 얻어진 복합체와는 달리, 용매에 다시 녹고, 물리적인 결합을 이용했기 때문에 가역적으로 반복해서 복합재료를 만들 수 있는 장점을 가지고 있었다. 합성되어진 복합재료의 균일성과 분산성은 시차주사열분석기(DSC)와 주사전자현미경(SEM) 및 X-선 회절분석기(XRD)에 의해 확인하였다.

Keywords: POSS; polystyrene; organic-inorganic polymer hybrids; aromatic(π-π) interactions; transparency