인천대 실험12.고분자 화합물의 합성 예비레포트

문서 내 토픽

1. 고분자 화합물의 합성

이번 실험에서는 PVA와 borate 이온을 반응시켜 PVA-borate 다리 걸친 중합체를 합성해 보고 PVA와 borate 이온의 상대적인 양을 달리하여 중합체를 합성하고, 이때 형성된 중합체의 차이점을 중합체의 cross-linking 구조와 연관 지어 본다.
2. 폴리에틸렌

폴리에틸렌은 사슬에 연결되어있는 가지(branch)의 양에 따라 가지의 양이 많은 저밀도 폴리에틸렌(low-density polyethylene, LDPE) 과 가지의 양이 적고 비교적 선형을 나타내는 고밀도 폴리에틸렌(high density polyethylene, HDPE)으로 나눌 수 있다. 선형 폴리에틸렌(HDPE)이 비선형 폴리에틸렌(LDPE)보다 강해 강도가 우수하며 주로 일회용 쇼핑백, 각종 용기, 완구 등을 만들 때 사용되고 LDPE는 가공성과 유연성, 투명성이 우수해 농업용·포장용 투명필름, 전선 피복, 각종 랩 등의 원료로 사용된다.
3. PET (polyethylene terephthalate)

PET (polyethylene terephthalate) 엔틸렌글리콜과 테레프탈산의 중축합에 의해 얻어지는 고분자로 주로 섬요, 필름, 용기로써 사용된다.
4. PP (polypropylene)

PP (polypropylene)용도는 포장용 필름, 연신 테이프, 섬유, 의류, 카펫, 파이프, 일용잡화, 완구, 공업용 부품, 컨테이너 등이다.
5. PS (polystyrene)

PS (polystyrene)는 열에 의하여 가소성을 가지며 내산성, 내알칼리성, 내수성, 전기 절연성이 뛰어나 고주파 절연 재료, 이온 교환 수지 따위로 쓴다.
6. PVC (Polyvinyl Chloride)

PVC (Polyvinyl Chloride)는 연질 제품으로서 포장용·농업용 등의 시트나 필름에 사용되고, 경질 제품에서는 압출성형에 의한 수도관의 제조에 쓰인다.
7. 중합반응

중합반응은 분자의 말단기에 공유결합을 할 수 있는 작용기를 가진 단량체들을 통하여 분자량이 작은 단량체가 연속으로 결합하여 고분자량의 분자 하나를 만드는 반응이다. 그래서 중합반응에는 축합반응과 첨가반응이 있는데 축합반응은 두 분자가 반응할 때 작은 분자가 빠져나가면서 결합이 일어나 큰 분자를 형성하는 반응으로 단량체 내에 2개 이상의 반응성이 강한 작용기가 존재하여 결합이 일어날 때 H20, HCl등이 빠져나가면서 중합이 일어나게 된다. 첨가중합은 이중결합 또는 삼중결합을 가지는 단위체의 결합이 열리면서 각 분자가 다른 분자들과 두 개의 새로운 단일결합을 형성하여 고분자 화합물을 만드는 방법으로 반응이 일어날 때 어떠한 원자도 제거되지 않고, 다중 결합이 끊어지며 중합이 일어나게 된다.
8. PVA

PVA: 폴리비닐 알코올로 폴리초산비닐을 메틸알코올 용액으로 수산화나트륨을 가해, 30~50℃로 가수분해하면, 백색의 고체가 되어 침전된다. 물에 가용성으로 유기용매에는 불용성의 백색 분말이다. 아연도금의 첨가제로써 사용된다. 용도는 폴리비닐 알코올 합성섬유의 원료, 접착제, 호료, 필름 등에 사용된다.
9. Sodium tetraborate(borax)

Sodium tetraborate(borax): 사붕산나트륨 10수화염으로 온천의 침전물, 호수 침전물 등에서 산출되며 붕산염의 중요 자원이다. 화학식 Na2B4O7·10H2O. 단사정계에 속하는 무색의 판상 또는 단주상결정이다.
10. 가수분해

가수분해: 이러한 거대분자를 물 분자를 이용하여 분해하는 과정을 말한다. 이 과정에서 첨가된 물 분자의 수소(-H)와 수산기(-OH)는 각각 중합체를 이루고 있는 인접한 두 개의 단위체와 결합을 이루게 되는데 이 과정에서 단위체들은 기존의 결합을 끊고 물 분자와 결합을 이루면서 중합체의 분리가 일어나게 된다.
11. 수소결합

수소결합: 전기음성도가 강한 질소(N), 산소(O), 플루오린(F) 등의 원자에 수소(H) 원자가 공유결합으로 결합하면 전기음성도가 강한 원자는 부분적인 음(-)전하를 띄고 수소 원자는 부분적인 양(+)전하를 띄게 된다. 이러한 수소 원자에 전기음성도가 강한 원자가 서로 이웃하게 되면 이 두 원자 사이에 정전기적 인력이 생기는데 이것을 수소결합이라 한다.

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1. 고분자 화합물의 합성

고분자 화합물의 합성은 매우 중요한 화학 분야입니다. 이러한 화합물은 우리 일상생활에서 다양하게 사용되며, 산업 전반에 걸쳐 중요한 역할을 합니다. 고분자 화합물의 합성 과정은 복잡하지만, 화학자들은 지속적으로 새로운 기술과 방법을 개발하여 더 효율적이고 친환경적인 합성 방법을 모색하고 있습니다. 이를 통해 고분자 화합물의 활용도를 높이고, 환경 문제에도 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다.
2. 폴리에틸렌

폴리에틸렌은 가장 널리 사용되는 플라스틱 중 하나입니다. 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)은 다양한 용도로 활용되며, 특히 포장재, 용기, 파이프 등의 제조에 많이 사용됩니다. 폴리에틸렌은 내화학성, 내열성, 내충격성 등의 장점이 있어 산업 전반에서 중요한 역할을 합니다. 그러나 폐기물 문제와 환경 오염 문제가 대두되면서, 재활용 및 생분해성 폴리에틸렌 개발 등 지속 가능한 솔루션 모색이 필요한 상황입니다.
3. PET (polyethylene terephthalate)

PET(polyethylene terephthalate)는 투명성, 내화학성, 내충격성 등의 장점으로 인해 다양한 용도로 사용되는 대표적인 고분자 화합물입니다. 병, 용기, 섬유 등의 제조에 널리 활용되며, 최근에는 재활용 PET 제품도 개발되고 있습니다. 그러나 PET 폐기물 처리 문제와 미세 플라스틱 오염 문제가 대두되면서, 이를 해결하기 위한 노력이 필요합니다. 생분해성 PET 개발, 재활용 기술 향상, 대체 소재 개발 등 다각도의 접근이 요구됩니다.
4. PP (polypropylene)

PP(polypropylene)는 내화학성, 내열성, 내충격성이 우수하여 다양한 산업 분야에서 널리 사용되는 고분자 화합물입니다. 자동차 부품, 가전제품, 포장재 등의 제조에 활용되며, 최근에는 의료용 기기와 같은 특수 용도로도 사용되고 있습니다. PP는 재활용이 용이하고 생분해성이 있어 환경 친화적인 소재로 평가받고 있습니다. 그러나 여전히 PP 폐기물 처리와 미세 플라스틱 오염 문제가 해결해야 할 과제로 남아있습니다. 지속 가능한 PP 생산과 처리 기술 개발이 필요할 것으로 보입니다.
5. PS (polystyrene)

PS(polystyrene)는 투명성, 단열성, 가공성이 우수하여 다양한 용도로 사용되는 고분자 화합물입니다. 일회용 용기, 포장재, 단열재 등의 제조에 널리 활용되고 있습니다. 그러나 PS는 생분해성이 낮아 환경 문제가 대두되고 있습니다. 최근 생분해성 PS 개발, 재활용 기술 향상, 대체 소재 개발 등 다양한 노력이 이루어지고 있습니다. 이를 통해 PS의 지속 가능한 사용과 처리 방안을 모색할 필요가 있습니다.
6. PVC (Polyvinyl Chloride)

PVC(Polyvinyl Chloride)는 내화학성, 내열성, 내구성이 우수하여 다양한 분야에서 활용되는 고분자 화합물입니다. 파이프, 창문 프레임, 전선 피복 등의 제조에 널리 사용되고 있습니다. 그러나 PVC 생산 및 폐기 과정에서 발생하는 환경 문제가 지속적으로 제기되고 있습니다. 이를 해결하기 위해 PVC 대체 소재 개발, 재활용 기술 향상, 친환경 생산 공정 도입 등의 노력이 필요할 것으로 보입니다. 지속 가능한 PVC 사용을 위한 다각도의 접근이 요구됩니다.
7. 중합반응

중합반응은 고분자 화합물 합성의 핵심 과정입니다. 단량체 분자들이 연결되어 고분자 사슬을 형성하는 이 과정은 매우 복잡하지만, 화학자들은 지속적으로 새로운 중합 기술을 개발하고 있습니다. 중합반응의 효율성, 선택성, 환경친화성 등을 높이기 위한 노력이 이루어지고 있으며, 이를 통해 고분자 화합물의 성능과 활용도를 향상시킬 수 있을 것으로 기대됩니다. 중합반응 기술의 발전은 고분자 화학 분야의 지속적인 혁신을 가능하게 할 것입니다.
8. PVA

PVA(Polyvinyl Alcohol)는 수용성, 생분해성, 접착성 등의 특성으로 인해 다양한 용도로 사용되는 고분자 화합물입니다. 접착제, 섬유, 종이 코팅 등의 제조에 활용되며, 최근에는 생분해성 플라스틱 제조에도 활용되고 있습니다. PVA는 환경 친화적인 소재로 평가받고 있지만, 아직 생산 및 처리 과정에서 개선이 필요한 부분이 있습니다. 지속 가능한 PVA 생산과 활용을 위한 기술 개발이 지속적으로 이루어져야 할 것입니다.
9. Sodium tetraborate(borax)

Sodium tetraborate, 또는 borax는 다양한 산업 분야에서 활용되는 중요한 무기 화합물입니다. 세제, 유리, 도자기, 농약 등의 제조에 사용되며, 최근에는 의약품 및 화장품 분야에서도 주목받고 있습니다. Borax는 천연 광물 자원에서 추출되므로 환경 친화적인 소재로 여겨지지만, 과도한 채굴과 사용으로 인한 환경 문제도 제기되고 있습니다. 지속 가능한 borax 생산과 활용을 위한 기술 개발이 필요할 것으로 보입니다.
10. 가수분해

가수분해는 고분자 화합물의 구조와 성질을 변화시키는 중요한 화학 반응입니다. 이를 통해 고분자를 더 작은 단량체 분자로 분해하거나, 고분자 사슬의 특정 부분을 선택적으로 변형할 수 있습니다. 가수분해 기술의 발전은 고분자 화합물의 재활용, 생분해성 소재 개발, 기능성 고분자 합성 등에 기여할 수 있습니다. 또한 가수분해 반응 메커니즘에 대한 이해 증진은 고분자 화학 분야의 전반적인 발전을 이끌어 낼 것으로 기대됩니다.
11. 수소결합

수소결합은 고분자 화합물의 구조와 성질에 큰 영향을 미치는 중요한 화학적 상호작용입니다. 수소결합은 고분자 사슬 간 또는 고분자와 다른 분자 간의 결합을 형성하여 고분자의 물리적 특성을 결정합니다. 이러한 수소결합 특성을 이해하고 활용하는 것은 고분자 화학 분야에서 매우 중요합니다. 수소결합 메커니즘에 대한 연구를 통해 새로운 기능성 고분자 소재를 개발하고, 고분자의 물성을 조절할 수 있을 것으로 기대됩니다.