고분자 물질의 합성-플러버 제조 예비 레포트

문서 내 토픽

1. 고분자 물질의 합성

플러버는 점액질 형태의 장난감으로 흔히 슬라임이라고도 부른다. 가공되어 나오는 제품도 있고 물풀, 붕사, 물 등을 섞어 쉽게 만들 수 있다. 플러버는 기초과학 교육실험으로서 엘머스 글루와 붕사 등의 폴리아세트산비닐 기반의 접착제로 만들 수 있다. 폴리비닐 알코올이 붕소에 의해 가교 결합한 물질로써 폴리머 사이에 붕산과 물의 혼합 양에 따라, 온도에 따라 그 물성이 다양해지는 매우 재미있는 물질이다.
2. 열가소성 수지와 열경화성 수지

열가소성 수지(좌)는 탄소 사슬이 서로 엉키어 있는 것 같지만, 가닥가닥 따로따로 놓여있음을 볼 수 있다. 반면에 열경화성 수지(우)는 이들 탄소 사슬들 사이에 새로운 결합이 길게 혹은 짧게 형성되어서 이들 탄소 사슬들이 서로 풀어지지 않고 그 엉키어 있는 구조를 그대로 유지하게 한다. 이렇게 선형 탄소사슬 구조(좌)들을 서로 연결시켜 주는 결합을 가교 결합 혹은 다리 결합이라고 부르고, 오른쪽 그림과 같은 열경화성 수지의 구조를 네트워크 구조라고 부른다.
3. 폴리비닐 알코올(PVA)

폴리비닐 알코올(PVA)은 비닐기가 무수히 많이 연결된 사슬 구조의 고분자이다. 폴리비닐 알코올은 가지고 있는 하이드록시기 때문에 물과 잘 섞이고, 물에 잘 녹는다. 이를 물에 녹여 팔고 있는 것이 우리가 문구점에서 흔히 볼 수 있는 물풀(PVA풀)이다. 여기에 붕산이나 붕사를 넣으면 물에 녹아 붕산 이온을 이루고, 이들 붕소 원자에 결합한 수산기가 폴리비닐 알코올의 수산기와 강한 수소 결합을 이룬다.
4. 붕사의 특성

붕사는 무색의 판상 또는 단주상 결정이며, 굳기 2~2.5로 쪼개짐성이 있고 무르며 유리광택이 있다. 비중은 1.715이고 350~400℃로 가열하면 결정수를 잃고 팽창하여 무수물이 된다. 붕사는 피부접촉, 안구, 코와 호흡기, 기타 점막 노출 시 자극성이 있으므로 주의해야 한다.
5. 플러버 제조 실험 방법

플러버 제조 실험 방법은 다음과 같다. ① 물 100ml에 붕사(혹은 붕산)를 두세 스푼 정도 넣어 잘 녹인다. ② PVA풀 약 40g을 다른 컵에 담는다. ③ 풀을 젓가락으로 저으면서 만들어 놓은 붕사 용액을 조금씩 섞는다. ④ 젤리처럼 굳어진 것을 꺼내어 동그랗게 빚는다. ⑤ 처음에는 물컹한 풀 덩이가 손에 엉겨 붙어 불쾌한 느낌을 가질 수 있지만 인내심을 갖고 계속 빚으면 말랑말랑한 플러버를 만들 수 있다.

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1. 고분자 물질의 합성

고분자 물질의 합성은 화학 공학 분야에서 매우 중요한 연구 주제입니다. 고분자 물질은 다양한 산업 분야에서 널리 사용되며, 그 특성에 따라 다양한 응용 분야가 있습니다. 고분자 물질의 합성 과정은 단량체의 중합 반응을 통해 이루어지며, 이 과정에서 분자량, 분자량 분포, 입체 구조 등의 조절이 필요합니다. 또한 고분자 물질의 물리적, 화학적 특성을 향상시키기 위한 다양한 방법들이 연구되고 있습니다. 이러한 연구를 통해 고분자 물질의 활용도를 높이고, 새로운 응용 분야를 개발할 수 있을 것으로 기대됩니다.
2. 열가소성 수지와 열경화성 수지

열가소성 수지와 열경화성 수지는 고분자 재료 분야에서 매우 중요한 두 가지 유형의 고분자 물질입니다. 열가소성 수지는 가열하면 연화되어 성형이 가능하고, 냉각하면 다시 경화되는 특성을 가지고 있습니다. 반면 열경화성 수지는 가열하면 화학 반응이 일어나 경화되어 영구적인 구조를 형성합니다. 이러한 특성의 차이로 인해 두 종류의 수지는 각각 다른 용도로 사용됩니다. 열가소성 수지는 주로 플라스틱 제품 제조에 사용되며, 열경화성 수지는 접착제, 코팅제, 복합재료 등의 제조에 활용됩니다. 이 두 가지 수지의 특성과 용도에 대한 이해는 고분자 재료 분야에서 매우 중요합니다.
3. 폴리비닐 알코올(PVA)

폴리비닐 알코올(PVA)은 수용성 고분자 물질로, 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다. PVA는 우수한 물성, 생분해성, 무독성 등의 특성을 가지고 있어 접착제, 코팅제, 섬유, 화장품 등 다양한 용도로 활용됩니다. 특히 PVA는 수용성이기 때문에 수처리 분야에서 응집제, 흡착제 등으로 사용되며, 생분해성으로 인해 친환경 소재로도 주목받고 있습니다. 최근에는 PVA를 이용한 하이드로겔, 나노섬유 등 새로운 기능성 소재 개발에 대한 연구도 활발히 진행되고 있습니다. PVA의 다양한 특성과 응용 분야를 고려할 때, 이 물질은 지속 가능한 미래를 위한 중요한 고분자 소재라고 할 수 있습니다.
4. 붕사의 특성

붕사(boric acid, H3BO3)는 보론 화합물의 일종으로, 다양한 산업 분야에서 널리 사용되는 유용한 화학 물질입니다. 붕사는 무색 결정성 고체로, 물에 잘 용해되며 약산성 특성을 가지고 있습니다. 또한 붕사는 내열성, 내화성, 방염성 등의 특성이 있어 내화 물질, 유리 제조, 세정제, 살충제 등의 원료로 사용됩니다. 최근에는 붕사를 이용한 신소재 개발 연구도 활발히 진행되고 있습니다. 예를 들어 붕사 기반 세라믹, 유리, 복합재료 등이 개발되고 있습니다. 이처럼 붕사는 다양한 특성과 용도를 가진 유용한 화학 물질이라고 할 수 있습니다.
5. 플러버 제조 실험 방법

플러버(Flubber)는 1997년 영화 '플러버'에서 소개된 독특한 고분자 물질입니다. 플러버는 폴리비닐 알코올(PVA)과 붕사를 이용하여 제조할 수 있는데, 이 과정에서 화학 반응이 일어나 점탄성 있는 물질이 만들어집니다. 플러버 제조 실험은 화학 실험의 기본 원리를 이해하는 데 도움이 될 뿐만 아니라, 창의성과 호기심을 자극할 수 있는 흥미로운 활동입니다. 플러버 제조 실험을 통해 고분자 물질의 특성, 화학 반응, 점탄성 등을 직접 관찰하고 이해할 수 있습니다. 또한 플러버의 다양한 물리적 특성을 활용하여 재미있는 실험을 수행할 수 있습니다. 이러한 실험 활동은 화학에 대한 흥미와 이해를 높이는 데 기여할 것으로 기대됩니다.