Prof. Jin-Heong Yim
Applications of Polymer Materials/2nd Semester, 2005 _________________________________________
Chapter 3. 부가고분자
• Outline of Chapter
• 아크릴계 고분자
• 폴리비닐계 고분자
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아크릴 고분자의 원료 I
¾ 아크릴산 고분자는 아크릴산, CH2=CHCOOR의 유도체로써, R기가 고분자 의 성질을 결정
¾ 아크릴 고분자는 아크릴 섬유, 에스테르, 아미드와 같은 고분자와 메타크 릴산으로 부터 유도되는 고분자와의 공중합체
¾ 아크릴로 니트릴은 프로필렌의 Ammoxidation 또는 Reppe 아세틸렌 반 응에 의해 제조
¾ 아크릴산 고분자는 아크릴산, CH2=CHCOOR의 유도체로써, R기가 고분자 의 성질을 결정
¾ 아크릴 고분자는 아크릴 섬유, 에스테르, 아미드와 같은 고분자와 메타크 릴산으로 부터 유도되는 고분자와의 공중합체
¾ 아크릴로 니트릴은 프로필렌의 Ammoxidation 또는 Reppe 아세틸렌 반 응에 의해 제조
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아크릴 고분자의 원료 II
¾ 프로필렌의 공기산화로 아크릴 산을 만들고, 이것을 에스테르화 하여 아 크릴레이트 모노머를 제조
¾ 에틸렌 옥사이드와 시안화 수소의 반응으로 하는 고전적인 공정도 운용
¾ 프로필렌의 공기산화로 아크릴 산을 만들고, 이것을 에스테르화 하여 아 크릴레이트 모노머를 제조
¾ 에틸렌 옥사이드와 시안화 수소의 반응으로 하는 고전적인 공정도 운용
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에스터 화합물의 합성
Fischer 에스터화 반응
반응메커니즘 : 친핵성 아실 치환 반응
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카르복실산의 합성
• 사이안화물의 가수분해
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아크릴 고분자의 원료 III
¾ 메타크릴레이트는 이소부텐을 공기산화로 제조
¾ 아세톤의 시아노히드린 공정으로 제조
¾ 상업적으로 제조되는 아크릴 고분자는 아크릴 단위체 1개 또는 그 이상의 다른 단위체와의 공중합체
¾ 메타크릴레이트는 이소부텐을 공기산화로 제조
¾ 아세톤의 시아노히드린 공정으로 제조
¾ 상업적으로 제조되는 아크릴 고분자는 아크릴 단위체 1개 또는 그 이상의 다른 단위체와의 공중합체
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아크릴 섬유
¾ 아크릴 섬유의 개발은 1930년대 초 독일에서 시작, 1950년 미국의 Du Pont, Monsanto에 의해 상업화
¾ 회분식/연속식 공정을 사용하여 수용성 불균일/용액중합으로 제조
¾ 용매: DMSO, DMF, 염화아연, 공단량체: MA, MMA, VA
¾ 아크릴 섬유는 스웨트, 셔츠, 블라우스, 양말등의 의류 용도로 사용하거나, 카펫, 담요, 커튼의 천에 사용
¾ 아크릴 섬유의 개발은 1930년대 초 독일에서 시작, 1950년 미국의 Du Pont, Monsanto에 의해 상업화
¾ 회분식/연속식 공정을 사용하여 수용성 불균일/용액중합으로 제조
¾ 용매: DMSO, DMF, 염화아연, 공단량체: MA, MMA, VA
¾ 아크릴 섬유는 스웨트, 셔츠, 블라우스, 양말등의 의류 용도로 사용하거나, 카펫, 담요, 커튼의 천에 사용
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아크릴 섬유의 방사공정
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아크릴계 접착제
¾ 아크릴 접착제는 기능성 아크릴 모노머로부터 제조
¾ 시아노아크릴레이트(Eastman Kodak) 과 에틸렌글리콜 디메타크릴레이 트 (Borden)가 대표적인 예
¾ 시아노 아크릴레이트는 말론산 유도체와 포름알데히드로부터 유도된 축 합고분자의 depolymerization (해중합)으로 제조
¾ 용도: 수술용 접착제, 치아 밀봉제
¾ 아크릴 접착제는 기능성 아크릴 모노머로부터 제조
¾ 시아노아크릴레이트(Eastman Kodak) 과 에틸렌글리콜 디메타크릴레이 트 (Borden)가 대표적인 예
¾ 시아노 아크릴레이트는 말론산 유도체와 포름알데히드로부터 유도된 축 합고분자의 depolymerization (해중합)으로 제조
¾ 용도: 수술용 접착제, 치아 밀봉제
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폴리 아크릴레이트
¾ 폴리아크릴레이트는 자유 라디칼개시 용액중합으로 제조
¾ 아크릴레이트 고분자의 성질은 아크릴레이트 제조에 사용되는 알코올의 형태에 따라 조절 가능 Æ 측쇄길이가 증가함에 따라 탄화수소/용매에 대 한 용해도가 급격히 증가
¾ 낮은 유리전이온도로 인해서 연구 가소제 (Permanent plsticizer)로 사용
¾ 폴리아크릴레이트는 자유 라디칼개시 용액중합으로 제조
¾ 아크릴레이트 고분자의 성질은 아크릴레이트 제조에 사용되는 알코올의 형태에 따라 조절 가능 Æ 측쇄길이가 증가함에 따라 탄화수소/용매에 대 한 용해도가 급격히 증가
¾ 낮은 유리전이온도로 인해서 연구 가소제 (Permanent plsticizer)로 사용
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폴리 아크릴레이트의 Tg
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폴리 아크릴레이트의 공중합체
¾ 폴리아크릴레이트의 성질을 최적화 하기 위해서 공중합체 제조
¾ 반응성비가 25이상이면 좋은 공중합체의 제조가 가능
¾ 상업적으로 중요한 공중합체는 폴리(에틸렌-co-에틸아크릴레이트): EEA 와 폴리(에틸렌-co-아크릴산): EAA가 있고 금속과 다른 기질에 우수한 접 착력을 가진다.
¾ 폴리아크릴레이트의 성질을 최적화 하기 위해서 공중합체 제조
¾ 반응성비가 25이상이면 좋은 공중합체의 제조가 가능
¾ 상업적으로 중요한 공중합체는 폴리(에틸렌-co-에틸아크릴레이트): EEA 와 폴리(에틸렌-co-아크릴산): EAA가 있고 금속과 다른 기질에 우수한 접 착력을 가진다.
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주요 폴리 에틸렌계 공중합체
¾ EVA: 연질포장, 수축용 랩, 제품 백, 범퍼 패드, 장난감, 전선/케이블
¾ EVOH: 습기를 흡수하는 친수성 고분자: 경/연질 포장에서 장벽구조용
¾ EMA: 연질장갑, 약 포장 제조
¾ EEA: 특수호스, 튜브, 필름, 일회용 장갑
¾ EVA: 연질포장, 수축용 랩, 제품 백, 범퍼 패드, 장난감, 전선/케이블
¾ EVOH: 습기를 흡수하는 친수성 고분자: 경/연질 포장에서 장벽구조용
¾ EMA: 연질장갑, 약 포장 제조
¾ EEA: 특수호스, 튜브, 필름, 일회용 장갑
CH2CHCOOH CH2CHCOOC2H5 CH2CHCOOCH3 CH2CHOH CH2CHOOCCH3
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아크릴 모노머의 작용기
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폴리메틸메타크릴레이트
¾ PMMA는 결정성을 가지며 투명성, 내후성, 표면강도, 내화학성, 딱딱함, 밀 도 등이 조합된 것이 특징
¾ 열 변형온도는 74~100도 범위로 실용온도는 94도
¾ 유리전이 온도의 범위가 넓기 때문에 여러가지 용도로 사용이 가능
¾ 2-하이드록시에틸에스테르는 소프트 렌즈를 위한 공단량체로 사용
¾ PMMA는 결정성을 가지며 투명성, 내후성, 표면강도, 내화학성, 딱딱함, 밀 도 등이 조합된 것이 특징
¾ 열 변형온도는 74~100도 범위로 실용온도는 94도
¾ 유리전이 온도의 범위가 넓기 때문에 여러가지 용도로 사용이 가능
¾ 2-하이드록시에틸에스테르는 소프트 렌즈를 위한 공단량체로 사용
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폴리메틸메타크릴레이트의 Tg
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폴리아크릴아마이드
¾ 폴리아크릴아마이드는 강한 수소결합으로 인해 물에 대한 용해도가 높은 고분자
¾ 자유 라디칼 개시제와 연쇄 이동제를 사용하여 물에서 중합
¾ 유리전이 온도의 범위가 넓기 때문에 여러 가지 용도로 사용이 가능
¾ 수용성이 뛰어나서 종이처리, 수처리 코팅과 접착제에서의 첨가제
¾ 폴리아크릴아마이드는 강한 수소결합으로 인해 물에 대한 용해도가 높은 고분자
¾ 자유 라디칼 개시제와 연쇄 이동제를 사용하여 물에서 중합
¾ 유리전이 온도의 범위가 넓기 때문에 여러 가지 용도로 사용이 가능
¾ 수용성이 뛰어나서 종이처리, 수처리 코팅과 접착제에서의 첨가제
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폴리비닐 화합물
(Polyvinyl Compounds)
제 11 장
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서론
¾ 비닐고분자는 올레핀 단위체에 붙어있는 R group에 산소원자를 통한 결 합(비닐에스테르, 비닐 에테르)되거나, 또는 질소원자를 통한 결합(비닐아 마이드)이다.
¾ 비닐 고분자는 주로 페인트와 접착제, 직물과 종이에 사용
¾ 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐카바졸은 광전도, 전기전도 고분자의 특성
¾ 비닐고분자는 올레핀 단위체에 붙어있는 R group에 산소원자를 통한 결 합(비닐에스테르, 비닐 에테르)되거나, 또는 질소원자를 통한 결합(비닐아 마이드)이다.
¾ 비닐 고분자는 주로 페인트와 접착제, 직물과 종이에 사용
¾ 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐카바졸은 광전도, 전기전도 고분자의 특성
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폴리초산비닐의 상업화 고분자
(출발물질: PVA)
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폴리초산비닐
¾ 폴리초산비닐은 폴리비닐알코올, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐포르말의 출 발물질이다.
¾ 밀도는 1.191g/cm3, 유리전이온도는 28~31도
¾ 에틸렌과의 불규칙 공중합체인 폴리(에틸렌-co-초산비닐):EVA는 PE에 비 해 충전재로 더 좋은 유연성과 우수한 장점을 지니고 있다.
¾ 폴리초산비닐은 포장과 목재의 접착제의 용도
¾ 폴리초산비닐은 폴리비닐알코올, 폴리비닐부티랄, 폴리비닐포르말의 출 발물질이다.
¾ 밀도는 1.191g/cm3, 유리전이온도는 28~31도
¾ 에틸렌과의 불규칙 공중합체인 폴리(에틸렌-co-초산비닐):EVA는 PE에 비 해 충전재로 더 좋은 유연성과 우수한 장점을 지니고 있다.
¾ 폴리초산비닐은 포장과 목재의 접착제의 용도
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초산비닐 모노머의 제조
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폴리비닐알코올
¾ 폴리비닐알코올은 염기촉매의 메탄올 분해반응을 통하여 폴리초산비닐 을 가수분해하여 제조
¾ 밀도는 1.27~1.31g/cm3, 유리전이온도는 75~85도
¾ 용도: 접착제, 종이코팅, 접합시멘트, 부직포 바인더 등
¾ 폴리비닐알코올은 염기촉매의 메탄올 분해반응을 통하여 폴리초산비닐 을 가수분해하여 제조
¾ 밀도는 1.27~1.31g/cm3, 유리전이온도는 75~85도
¾ 용도: 접착제, 종이코팅, 접합시멘트, 부직포 바인더 등
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폴리비닐부티랄/포르말
¾ 폴리비닐부티랄은 강산의 존재에서 완전히 가수분해된 폴리비닐알코올 과 부틸 알데히드로 부터 제조
¾ 폴리비닐포르말은 강산의 존재에서 완전히 가수분해된 폴리비닐알코올 과 포름알데히드로 부터 제조
¾ 용도: 적층 안전유리의 접착제, 섬유 (바이날, 비닐론)
¾ 폴리비닐부티랄은 강산의 존재에서 완전히 가수분해된 폴리비닐알코올 과 부틸 알데히드로 부터 제조
¾ 폴리비닐포르말은 강산의 존재에서 완전히 가수분해된 폴리비닐알코올 과 포름알데히드로 부터 제조
¾ 용도: 적층 안전유리의 접착제, 섬유 (바이날, 비닐론)
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고리형 헤미아세탈 화합물
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폴리비닐에테르
¾ 중합은 Friedel-Craft형 촉매를 이용한 양이온 개시반응으로 시작
¾ 단위체는 아세틸렌과 해당하는 알코올의 반응으로 제조
¾ 용도: 라텍스, 페인트, 화장품, 헤어스프레이에 사용
¾ 물에 녹는 폴리비닐에테르는 접착제, 코팅, 윤활유에 사용
¾ 중합은 Friedel-Craft형 촉매를 이용한 양이온 개시반응으로 시작
¾ 단위체는 아세틸렌과 해당하는 알코올의 반응으로 제조
¾ 용도: 라텍스, 페인트, 화장품, 헤어스프레이에 사용
¾ 물에 녹는 폴리비닐에테르는 접착제, 코팅, 윤활유에 사용
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폴리비닐에테르의 Tg와 Tm
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폴리비닐피롤리돈/카바졸
¾ 폴리비닐피롤리돈은 n-비닐피롤리돈의 자유라디칼 개시 벌크, 용액 또는 현탁중합으로 제조
¾ 중합 메카니즘은 양이온(BF3), 음이온(KNH2)를 개시제로 사용
¾ n-비닐피롤리돈 단위체는 아세틸렌과 피롤리돈으로 부터 제조
¾ 폴리비닐카바졸은 자유라디칼 또는 Z-N 촉매의 연쇄중합으로 제조
¾ 단위체는 아세틸렌과 카바졸로 부터 제조된다.
¾ 주용도는 건식인쇄에서의 유기 광 전도성 물질로 사용
¾ 폴리비닐피롤리돈은 n-비닐피롤리돈의 자유라디칼 개시 벌크, 용액 또는 현탁중합으로 제조
¾ 중합 메카니즘은 양이온(BF3), 음이온(KNH2)를 개시제로 사용
¾ n-비닐피롤리돈 단위체는 아세틸렌과 피롤리돈으로 부터 제조
¾ 폴리비닐카바졸은 자유라디칼 또는 Z-N 촉매의 연쇄중합으로 제조
¾ 단위체는 아세틸렌과 카바졸로 부터 제조된다.
¾ 주용도는 건식인쇄에서의 유기 광 전도성 물질로 사용
