폴리스티렌겔의 합성 예비레포트

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1. 폴리스티렌 겔

폴리스티렌 겔의 구조는 폴리스티렌의 벤젠치환기가 link역할을 하면서 crosslink구조를 형성한다. 이를 SEM을 이용하여 찍어보면 비드 형태를 하고 있다. 이는 폴리스티렌과 다이비닐벤젠의 공중합에 의해 형성된 가교고분자인데 이 중합을 가교 공중합이라한다. 공중합에 의한 network구조는 모노 폴리머겔에 비해 반응조절이 쉽고, 스티렌의 가격이 싸기 때문에 폴리스티렌겔은 고분자 학문이 시작될 때부터 많은 연구가 진행되었다.
2. 실험 방법

실험 준비물로는 MeOH, ether, BPO, NaCl, 거름종이, 100ml 비커, 스티렌, 디비닐벤젠, 벤젠, 시험관, 주사기, 주사바늘, 질소, 스패튤라, 노르말헥산이 사용된다. 실험 과정으로는 스티렌 정제, BPO 정제, 스티렌과 디비닐벤젠의 가교공중합 반응 등이 진행된다.
3. 생성물 확인 방법

생성물 확인을 위해 FT-IR, TGA, SEM, TEM, 13C-NMR 분석이 수행된다. FT-IR에서는 methylene, methine, aromatic 등의 특성 피크가 관찰되고, TGA에서는 320도 부근에서 무게감소가 일어나는 것으로 보아 폴리스티렌겔의 Tb가 320도임을 알 수 있다. SEM과 TEM 분석을 통해 겔의 구조를 확인할 수 있으며, 13C-NMR에서는 quaternary, protonated aromatic, aliphatic methine, aliphatic methylene 등의 피크가 관찰된다.
4. 시약의 특성

실험에 사용된 시약인 BPO, 스티렌, 디비닐벤젠, MeOH, NaCl, 벤젠, 노르말헥산 등의 화학식, 분자량, 물리적 성질 등이 상세히 기술되어 있다.
5. 폴리스티렌겔의 특징 및 용도

폴리스티렌겔은 GPC 칼럼과 이온교환 수지로 많이 사용된다. GPC 칼럼으로 사용되는 이유는 HPLC에 비해 빠르고 정확한 특성을 보이기 때문이다. 이온교환 수지로 사용되는 이유는 화학적으로 안정하고 균일한 pore를 형성하기 때문이다. 또한 산염기 촉매 반응의 고체 촉매로도 사용된다.

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1. 폴리스티렌 겔

폴리스티렌 겔은 폴리스티렌 중합체가 가교결합된 형태로, 높은 기계적 강도와 내화학성, 낮은 열전도율 등의 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성으로 인해 단열재, 포장재, 흡착제 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 특히 단열재로서의 활용도가 높아 건축 및 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 또한 흡착제로서의 응용도 주목받고 있는데, 유기 오염물질 및 중금속 이온 등을 효과적으로 제거할 수 있어 환경 분야에서 주목받고 있습니다. 향후 폴리스티렌 겔의 성능 향상과 더불어 친환경적인 제조 및 처리 기술 개발이 필요할 것으로 보입니다.
2. 실험 방법

폴리스티렌 겔 제조를 위한 실험 방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다. 첫째, 열중합 방식으로 스티렌 단량체에 개시제와 가교제를 첨가하여 가열하는 방법입니다. 이 방식은 비교적 간단하지만 반응 조건 및 시간 등을 정밀하게 제어해야 합니다. 둘째, 방사선 조사 방식으로 스티렌 단량체에 방사선을 조사하여 가교결합을 유도하는 방법입니다. 이 방식은 반응 조건 제어가 용이하고 균일한 가교 구조를 얻을 수 있지만 방사선 조사 장비가 필요하다는 단점이 있습니다. 실험 방법 선택 시 목적하는 폴리스티렌 겔의 특성, 제조 환경, 경제성 등을 종합적으로 고려해야 할 것입니다.
3. 생성물 확인 방법

폴리스티렌 겔의 생성물 확인을 위해서는 다양한 분석 기법을 활용할 수 있습니다. 먼저 FT-IR 분광법을 통해 폴리스티렌의 특성 피크를 확인할 수 있습니다. 또한 SEM 및 TEM 분석을 통해 겔의 미세구조와 기공 특성을 관찰할 수 있습니다. 열분석 기법인 TGA와 DSC를 이용하면 열적 특성을 파악할 수 있습니다. 그 외에도 겔 팽윤도 측정, 기계적 물성 평가 등 다양한 분석 방법을 활용할 수 있습니다. 이러한 분석 결과를 종합하면 폴리스티렌 겔의 구조, 물성, 열적 특성 등을 종합적으로 확인할 수 있습니다. 이를 통해 목적에 부합하는 폴리스티렌 겔을 개발할 수 있을 것입니다.
4. 시약의 특성

폴리스티렌 겔 제조에 사용되는 주요 시약은 스티렌 단량체, 개시제, 가교제 등입니다. 스티렌 단량체는 중합 반응의 주 원료로, 저렴하고 화학적 안정성이 높은 장점이 있습니다. 개시제는 자유 라디칼을 생성하여 중합 반응을 개시하는 역할을 하며, 과산화물, 아조화합물 등이 주로 사용됩니다. 가교제는 단량체 사슬 간 가교결합을 유도하여 겔 구조를 형성하는데, 디비닐벤젠, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트 등이 활용됩니다. 이들 시약의 농도, 조성, 반응 조건 등을 최적화하여 목적하는 특성의 폴리스티렌 겔을 제조할 수 있습니다. 또한 친환경적이고 경제적인 시약 선택 및 공정 개선이 필요할 것으로 보입니다.
5. 폴리스티렌겔의 특징 및 용도

폴리스티렌 겔은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다. 첫째, 높은 기계적 강도와 내화학성으로 인해 내구성이 우수합니다. 둘째, 낮은 열전도율로 인해 단열 성능이 뛰어납니다. 셋째, 다양한 기공 구조를 가져 흡착 및 분리 성능이 우수합니다. 넷째, 가볍고 성형성이 좋아 다양한 형태로 제작할 수 있습니다. 이러한 특성으로 인해 폴리스티렌 겔은 다음과 같은 용도로 활용되고 있습니다. 단열재, 포장재, 흡착제, 촉매 담체, 수처리 필터, 의료용 소재 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 특히 단열재와 흡착제로서의 활용도가 높아 건축, 산업, 환경 분야에서 주목받고 있습니다. 향후 폴리스티렌 겔의 성능 향상과 더불어 친환경적인 제조 및 처리 기술 개발이 필요할 것으로 보입니다.

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