단국대 A+ 중합공학실험 중공실2 요소수지합성 예레

문서 내 토픽

1. Urea-formaldehyde 수지

Urea와 Formaldehyde를 축합반응시켜서 얻는 무색 투명의 열경화성 수지입니다. 내열성이 100℃ 이하에서는 연속 사용가능하며, 제조법이 용이하고 착색이 잘됩니다. 페놀수지에 비해 기계적 강도나 내수성, 내열성이 떨어지며 분해 시 포름알데하이드가 발생하는 단점이 있습니다. 이용: 착제, 성형재료, 섬유 및 종이, 잡화용품
2. 부가 중합 반응

이중결합 또는 삼중결합을 가지는 단위체가 같은 종류의 분자와 첨가반응을 반복하여 중합체를 생성하는 반응입니다. 반응 중간체의 성질에 따라 양이온중합·라디칼중합·음이온중합의 3가지로 나뉩니다.
3. 축합 반응

두 분자가 반응하여 작은 분자가 빠지면서 보다 큰 분자로 되는 반응입니다. 축합 중합 고분자에는 폴리 아마이드, 폴리 에스터, 우레탄, 베이크라이트 등이 있습니다.
4. Urea-formaldehyde 수지의 합성 메커니즘

메틸올화(부가반응)와 메틸렌화(축합반응)의 조합에 의해 진행되며, 최종적으로 가교고분자가 생성됩니다. 알칼리 축합 중합 시 Mono,Di,Ti,Methylol 요소가 빠르게 형성되고, 산성 조건에서 부가반응이 일어납니다. 용해된 뒤 불용성 가교수지가 형성되며, 축합반응을 통해 물이 생성됩니다. 산 응축을 통해 요소와 포름알데하이드의 수용액 또는 Methylolurea에서 저분자량 Methylol urea 침전물이 생성됩니다. Methylol 말단기를 통해 경화 과정이 반복 가능하며, Mono Methylolurea가 산촉매 작용에 의해 공중합체 고분자가 생성되어 경화된 네트워크가 형성됩니다.
5. Urea-formaldehyde 경화반응 Mechanism

포르말데하이드의 방출과 콜로이드 입자의 엉킴으로부터 시작됩니다. 메틸올기가 포함된 메틸렌 urea에 산 촉매하에서 가열하여 분자간 축합반응과 분자 내 축합반응이 2번 발생하여 3차원 가교 물질을 형성합니다. 첫 번째 축합반응은 포름알데하이드 분자에서 시작되는 아마이드 그룹내에서 발생하여 Methylene bridge를 형성하고, 두 번째 축합반응은 Methylol 그룹 사이에서 발생되어 Ether bridge를 형성합니다. 수지가 경화되면서 가교가 이루어지면서 점도와 겔이 증가합니다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. Urea-formaldehyde 수지

Urea-formaldehyde 수지는 요소와 포름알데히드의 축합 반응을 통해 제조되는 열경화성 수지입니다. 이 수지는 낮은 비용, 우수한 기계적 강도, 내화학성 등의 장점으로 인해 목재 접착제, 코팅제, 단열재 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 그러나 포름알데히드의 방출로 인한 환경 및 건강상의 문제가 지속적으로 제기되고 있어, 이를 해결하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있습니다.
2. 부가 중합 반응

부가 중합 반응은 두 개 이상의 단량체가 반응하여 고분자를 형성하는 과정입니다. 이 반응은 단량체 간 결합이 일어나는 동안 새로운 관능기가 생성되지 않는 특징이 있습니다. 대표적인 부가 중합 반응으로는 에틸렌, 스티렌, 아크릴로니트릴 등의 비닐 단량체를 이용한 중합 반응을 들 수 있습니다. 부가 중합 반응은 열, 빛, 촉매 등 다양한 방법으로 개시될 수 있으며, 반응 조건에 따라 선형, 분지, 망상 구조 등 다양한 고분자 구조를 얻을 수 있습니다.
3. 축합 반응

축합 반응은 두 개 이상의 반응물이 결합하면서 작은 분자(주로 물)가 부산물로 생성되는 반응입니다. 이 반응은 단량체 간 결합 과정에서 새로운 관능기가 생성되는 특징이 있습니다. 대표적인 축합 반응으로는 페놀과 포름알데히드의 축합 반응을 통한 페놀-포름알데히드 수지 합성, 아미노기와 카르복시기의 축합 반응을 통한 나일론 합성 등을 들 수 있습니다. 축합 반응은 열, 산, 염기 등의 촉매를 이용하여 진행되며, 반응 조건에 따라 다양한 구조의 고분자를 얻을 수 있습니다.
4. Urea-formaldehyde 수지의 합성 메커니즘

Urea-formaldehyde 수지의 합성 메커니즘은 다음과 같습니다. 첫째, 요소와 포름알데히드가 산성 조건에서 반응하여 히드록시메틸 우레아가 생성됩니다. 둘째, 히드록시메틸 우레아가 다시 반응하여 메틸올 우레아가 형성됩니다. 셋째, 메틸올 우레아가 축합 반응을 통해 메틸렌 우레아 결합을 형성하면서 수지 구조가 만들어집니다. 넷째, 수지의 경화 과정에서 메틸렌 우레아 결합이 가교 결합으로 전환되어 최종적인 경화 수지 구조가 완성됩니다. 이러한 일련의 반응 과정을 통해 Urea-formaldehyde 수지의 특성이 결정됩니다.
5. Urea-formaldehyde 경화반응 Mechanism

Urea-formaldehyde 수지의 경화 반응 메커니즘은 다음과 같습니다. 첫째, 수지 내 메틸올 우레아 그룹이 산 촉매 하에서 메틸렌 우레아 결합을 형성합니다. 둘째, 메틸렌 우레아 결합이 가교 결합으로 전환되면서 경화가 진행됩니다. 이 과정에서 물 분자가 부산물로 생성됩니다. 셋째, 가교 결합이 증가함에 따라 수지의 분자량과 경도가 증가하게 됩니다. 넷째, 경화가 완료되면 열경화성 고분자 구조가 형성되어 우수한 기계적 강도와 내화학성을 갖게 됩니다. 이러한 경화 반응 메커니즘을 이해하는 것은 Urea-formaldehyde 수지의 특성 및 성능 향상을 위한 핵심 요소입니다.