고분자 화학 /자유 라디칼 중합 고분자/ 서론
|
탄소-탄소 이중결합을 가진 알켄 (alkene)들은 식 1과 같이 라디칼 개시제에 의해 중합됩니다. 이 중합을 라디칼 중합 (radical polymerization)이라고 합니다. 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE), PMMA, PS, PAN, PVC 등 다양한 고분자들이 이 방법으로 만들어지고,상업적으로도 가장 많이 응용되는 고분자 합성 방법입니다 (표 1 참조). |
음성 강의 듣기 ☞ |
|
(1)
라디칼 중합은 앞에서 공부한 단계중합과는 개시제, 분자량 증가 속도, 단량체 소멸 속도 및 과정,중합
메커니즘 등 여러 가지 면에서 서로 다른 특성을 가지고 있습니다. 이런 면들을 표 2에 비교하여 두었습니다.
이번주에는 라디칼 중합의 다음을 공부하게 됩니다:
1. 라디칼 개시제
2. 중합 메커니즘
3. 반응속도론
4. 라디칼 중합 공정
5. 입체화학
6. 다이엔의 라디칼 중합
6.1. 고립된 다이엔의 중합
6.2. 고리중합
6.3. 짝지은 다이엔의 중합
7. 단량체의 반응성
8. 공중합
표 1. 자유 라디칼 중합으로 합성되는 전형적 고분자의 종류와 응용 예.
|
고분자 |
응용 |
|
Polyethylene, low density (LDPE) |
포장 필름. 전선 피복, 장난감, 병, 그릇, 코팅 |
|
Poly(vinyl chloride)
(PVC) |
건축, 파이프, 마루바닥재료, 전선 피복, 필름 |
|
Polystyrene (PS) |
Packaging(foam and film), foam insulation, appliances, housewares, toys |
|
Styrene-butadiene rubber (SBR) |
Tires, belting, flooring, molded goods, shoe soles, electrical insulation |
|
Butadiene-acrylonitrile copolymer(nitrile rubber) |
Fuel tanks, gasoline, hoses, adhesives, impregnated paper, leather and textiles |
|
Acrylonitrile-butadiene- styrene copolymer
(ABS) |
Engineering plastics, household appliances, business machines, telephones, electronics, automotive parts, luggage |
|
Polychlorprene(neoprene rubber) |
Tires, wire coatings, belting, hoses, shoe heels, coated fabrics |
|
Poly(methyl methacrylate) |
Automotive parts, molding, compositions, decorative panels, skylights, glazing |
|
Polyacrylonitrile |
Textile fibers, food packaging |
|
Poly(vinyl acetate) |
Water-based paints, adhesives, conversion to poly(vinyl alcohol) |
|
Poly(vinylidene chloride)e |
Food packaging |
|
Poly(acrylic acid) and Poly(methacrylic acid) |
Adhesives, thickening agents, ionomers |
|
Polyacrylamide |
Thickening agent, flocculent |
|
Polytetrafluoroethylene |
Electrical insulation, gaskets, bearings, bushings, valves, nonstick cooking utensils |
|
Polytrichlorofluoroethylene |
Gaskets, tubing, wire insulation |
|
Poly(vinylidene fluoride) |
Protective coatings, gaskets, pipe |
|
Poly(vinyl fluoride) |
Protective coatings |
|
Allyl resinsf |
Lenses, electronics parts |
b HP=고압; B=벌크; S=현탁; Sol=용액.
c Poly(p-methylstyrene)도 가능.
e 공중합체 포함, 주로 염화 비닐.
f 가교구조의 diallyl 및 triallyl esters 및 ethers.
|
단계 중합 |
사슬 중합 |
|
단량체, 올리고머, 폴리머간의 반응에 의해 메트릭스 전체에 걸쳐 성장이 진행
평균중합도, DP 가 낮거나 중간정도
단량체는 빠르게 소모되는 반면 분자량은 점진적으로 증가
개시제가 필요없음; 전체적으로 같은 반응 기구
종결단계가 없음; 말단기는 계속 반응성을 가짐
중합속도는 관능기가 소모됨에 따라 꾸준히 감소
|
제한된 수의 사슬에 단량체 단위의 연속적인 첨가에 의해 성장이 진행
평균중합도 (DP)가 매우 높을 수 있음
단량체는 비교적 느리게 소모되지만 분자량은 빠르게 증가
개시 및 성장반응기구가 다름
일반적으로 사슬정지단계를 포함
중합속도는 개시제 단위가 생성됨에 따라 초기에는 증가; 나머지는 단량체가 모두 소모될 때까지 비교적 일정하게 유지됨
|
a DP : 평균중합도