A+, 학과수석- 고분자 용해도 파라미터 결과보고서

소개글

학과수석, 평점 4.5 , 실험과목 A+ 작성자입니다.

고분자 용해도 파라미터에 관한 실험에 대한 분석을 상세하게 하였으며
예비보고서 관련 추가이론도 첨부했습니다.

목차

1. 실험방법

2. 실험결과
1) 실험결과
2) 오차율 계산

3. 고찰

4. 추가 이론

5. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 방법
① 용매 5종류 (Acetophenone, Acetonitrile, Methyl ethyl ketone, Ethyl acetate, Acetone) 와 PMMA가 각각 1g, 2g, 3g씩 들어간 고분자 용액을 준비한다
② 항온조의 온도는 섭씨 30도로 맞추고 점도계를 이용하여 각 용매가 점도계 표선까지 떨어지는 데 걸린 시간을 측정한다.
③ 과정 3), 4) 에서 측정한 값들을 활용하여 각 용매에 녹은 PMMA용액의 고유 점도, [η]를 구한다(추세선, 추세선 수식, R-제곱이 반영된 분산형 그래프 첨부).
④ 가로축은 용해도 파라미터(δ), 세로축은 용액의 고유 점도([η])로 하는 그래프에 측정한 결과 값들을 넣고 선으로 이어서 그래프를 그려본다.

<중 략>

4. 추가 이론
▶ 용해도 파라미터
용해도 파라미터는 액체의 1mol당 증발열 △H, 몰 부피(V)일 때 용해 파라미터 δ=((△H)/V)1/2로 용매에 대한 용해도의 척도이며 두 물질의 파라미터 값의 차이가 0에 가까울수록 △H용해가 0에 가까워진다. 이것은 △G용해=△H용해-T△S용해식을 이용해 설명할 수 있다. 고체 물질이 액체 용매에 녹는 과정은 보통 흡열 과정이므로 △H용해>0이며 △S용해>0이다. T가 일정하므로 △H용해가 작을수록 △G용해값이 작아져 정반응으로 진행되는 추진력이 커진다. 즉, 용해도 파라미터가 작을수록 잘 녹는다는 것을 자유에너지를 통해서도 증명할 수 있다.
실험에서 사용한 Hansen파라미터는 δ=√(δ_d^2+δ_p^2+δ_h^2 ) 이다. 여기서 δ는 용해도 파라미터, δ_d는 Dispesrion Force에 의한 용해도 파라미터, δ_p는 Dipol-dipol Force에 의한 용해도 파라미터, δ_h는 Hydrogen bonding Force에 의한 용해도 파라미터이다. 사용한 용매의 δ 역시 같은 식으로 계산하였다. 여기서 사용된 세 종류의 파라미터는 T에 관한 함수이며 분자간의 힘으로 구성되어 있으므로 근사값으로 나타냈다. 이것을 Hansen space인 3차원 공간에 대한 좌표로 나타낼 수 있고 두 점이 가까울수록 용해가 잘 일어난다.

참고 자료

동국대학교 화공생물공학과, “화공생물공학실험”, 2019, p37-39
김대수 외 4명, 고분자공학개론, PEARSON, 2015, p130-145
Vera Halabalova외 2명, RJC, Intrinsic viscosity and conformational parameters, 2011, p224-p232
Polymer Properties Database “Hansen solubility sphere”, “Hansen solubility parameter”