Transcript 단계중합

Polymer Chemistry
Part 1
Introduction
1.1 저분자와 고분자
1.2 분자량 및 분자량 분포
1.3 고분자의 전이
1.4 고분자의 합성과 구조
1.5 가교화(cross-linking), 가소제 및 충전제
Definition
 Monomer- 고분자화합물 또는 회합체(會合體)를 구성하는 단위가 되는
분자량이 작은 물질
 Polymer – 분자량이 아주 큰 긴 사슬분자 “macromolecule”이라고도
하며 resin(수지)라고도 표기하기도 함
 고분자화합물 특징(ex)알칸계 성질)
사슬의 탄소수
상태 및 성질
용도
1~4
기체
취사용 가스
5~11
액체
가솔린
9~16
중점성도 액체
등유
16~25
고점성도 액체
기름, 그리스
25~50
고체
밀납양초
1000~3000
질긴 플라스틱 고체
폴리에틸렌
분자량이 높아짐에 따라 녹는점도 높아진다.
 고분자의 분자량을 정확히 말하기 어려움
25000g/mole이상을 고분자로 간주
 2430 개 C를 갖는 polyethylene = 5280 개의 C를 갖는 polyethylene ?
평균분자량과 분자량 분포로 설명가능
 수 평균 분자량 Mn : 개별 분자들의 분자량을 분자의
총수로 나눈 것
 무게 평균분자량 Mw :각 분자량의 제곱을 총중량으로
나눈 것 일반적으로 Mn 보다 크다
 전이 (Transition)?
일반적으로 물질이 한 상태에서 다른 상태로의 변화를 뜻하나 보통
집합상태의 변화 이를테면 동소체 변화, 다형변화, 공정변화 따위
또는 상전이를 말함 ex) 물에서 얼음으로의 상 변화
 Tg(유리전이온도)
액체를 냉각할 때 급격히 굳는 현상이 일어나는 온도
고분자는 유리전이온도 이상 또는 이하에서 비결정성, 결정성
4가지로 분류
결정성
비결정성
낮은 Tg
폴리에틸렌
천연고무
높은 Tg
셀룰로오스
폴리메틸메타크릴레이트
 고분자는 연쇄중합과 단계중합을 이용하여 제조
 연쇄중합
-자유라디칼중합:중합개시제로
자유라디칼을 발생하는 시약을 사용했을 때
반응이 일어나며 라디칼이 서로 반응하여 반응이 정지되는 특징이 있다.
 단계중합
-고분자 합성 시 초기에 단위체 분자가 반응하여 없어지고 분자량이
단계적으로 높아지는 중합반은 ex)축합반응
자유라디칼중합
1)개시단계
-개시제가 라디칼을 형성한 후 자유라디칼이 단량체를 공격하여 부가
H
R• +
H2C
C
O
C
H
O
H2
C
ethyl acrylate
CH3
→
H2
C
R
O
C •
C
O
H2
C
CH3
2)전파단계
-단량체가 계속 결합하면서 사슬의 길이가 증가하여 고분자가 형성
H
H2
C
R
O
H
C•
C
O
H2
C
CH3
H
R
H2
C
+
nH2C
C
O
C
H
C
H2
C
C
C
O O
C
O
H2
C
H
H2
C
C•
O
C
CH3
O
n-1
→
H3C
H2
C
O
O
H2
C
H2
C
CH3
CH3
 3)정지반응
-두 라디칼이 반응하여 라디칼이 없어지는 반응
H
H2
C
2 R
O
C•
C
H2
C
R
O
H2
C
→
O
H
H
C
C
C
CH3
O
O
H2
C
C
H2
C
R
O
CH3
H2
C
CH3
 단계중합
O
O
O
HO
OH
+
→
Acetic acid
ethyl alcohol
O
ethyl acetic acid
H
+
H
water
위 물질은 한 개의 작용기만 갖기 때문에 폴리에스테르 형성불가
O
O
O
n HO
OH
ethylene glycol
+
nHO
OH
H
→
O
H2C
H2C
O
poly (ethylene terephthalate)
O
OH
n +(2n-1)H2O
terephthalic acid
단량체, 이량체(dimer), 삼량체(trimer) 등이 함께 반응하여 물이제거되면서
분자량이 증가하게 되면서 고분자 형성
 가교화
-선상고분자를 화학적으로 결합하여 삼차원적인 망상구조의 분자로 하는 것
선형고분자는 열을 가하면 흐를수 있게 되는데 이를 방지하기 위해 고분자를
가교화
 가소제
-작은 분자로서 고분자에 첨가되어 유리전이온도를 낮추거나 결정화도 또는
녹는점을 감소시켜 고분자를 부드럽게 만든다
 충전제
-강화제(ex)실리카, 카본블랙(타이어에 사용)
-비강화제 –색깔이나 불투명성을 내거나 생산단가를 줄이기 위해 사용