A model was developed to simulate the swelling and dissolution behavior of glassy polymer films induced by environmental solvent penetration. The modified Fickian equation was used to predict solvent diffusion behavior inside films, considering the temperature and concentration dependence of diffusion coefficient and moving boundary positions caused by polymer swelling process, followed by dissolution process. The temperature and concentration dependence of diffusion coefficient was obtained using the Vrentas-Duda's hole free volume theory. The polymer dissolution process induced by the disentanglement of polymer chains was predicted, founded on the reptation theory with the polymer and solvent properties. The model confined to the glassy polymers was particularly applied to the polystyrene/ethylbenzene system. As a result, polymer swelling and dissolution behavior was signigicantly affected by the variation of temperature and polymer molecular weight.

유리고분자필름의 용매침투에 의한 팽윤과 용해현상을 모사하는 모델을 개발하였다. 용매의 고분자필름으로의 확산거동을 모사하기 위하여 용매농도 및 온도의 함수로 주어지는 확산계수 및 팽윤과 이에 뒤따르는 용해에 의하여 필름의 두께가 변하는 이동경계조건을 고려한 수정 Fick 모델을 사용하였다. 확산계수의 농오 및 온도 의존성은 자유부피이론으로부터 유도된 Vrentas-Duda리 식으로부터 얻을 수 있었다. 얽혀져 있던 분자사슬이 풀어짐으로서 용매에 녹아나는 고분자의 용해현상은 고분자 및 용매의 물성의 영향이 고려된 사행이론에 기초를 두었다. 유리고분자필름을 대상으로 한 본 모델을 유리고분자치 일종인 폴리스티렌과 폴리스티렌에 좋은 용매로 알려진 에틸벤젠의 고분자/용매 계에 적용하여 보았다. 그 결과, 고분자 필름내에서의 용매확산에 뒤따르는 고분자의 용해거동, 즉 필름내에서의 시간에 따른 농도구배 및 용매 질량분율, 그리고 필름의 두께변화 등이 고분자분자량과 온도 등의 변화에 따라 크게 영향을 받음을 알 수 있었다.

Keywords: dissolution; swelling; diffusion; reptation; disentanglement time