A+ 졸업생의 광중합 결과레포트

문서 내 토픽

1. 광중합

이번 실험은 반응 시 열 대신 빛에 의한 에너지 공급으로 라디칼을 생성하는 광중합 실험을 하였다. 광중합은 광원을 제거함으로써 반응 종결 조절이 가능했다. 광중합을 이용하여 2개의 단량체를 구성단위로 하고 있는 공중합체 고분자를 중합하였는데, 여러 가지 공중합체의 종류 중에서도 불규칙한 공중합체를 중합하였다.
2. NMR 분석

H-NMR DATA 분석을 통해 중합된 고분자의 구조를 예상할 수 있다. 2-EHA 과 2-HEA를 광 개시제와 중합하여 random copolymer가 합성되게 되는데 NMR 기기를 사용하여 관찰되는 peak를 분석해보았다. c=c 이중결합에 연결된 프로톤에 peak와 벤젠고리에 있는 H에 의한 peak를 통해서 monomer와 광 개시제가 남아있음을 알 수 있다.
3. TGA 분석

TGA는 가열로에 시료를 넣고 가열시켜, 온도변화에 따른 질량변화를 측정한다. TGA 분석 결과, 질량감소가 65.83`C 에서 시작되었고 365.45`C에서 시료의 결정화가 시작되었다. 시료의 융점은 455.16`C이고, onset과 endset의 중간지점은 426.64`C 이다. TGA 그래프를 통해 고분자 전환률을 예상해 볼 수 있다.
4. 공중합체의 응용

교대 공중합체는 페인트의 제조시 안료의 분산을 향상시키는 데 많이 사용된다. 블록 공중합체는 lithography에 자기조립성질을 활용할 수 있다. 콘택트렌즈 제조에는 styrene과 2-hydroxyethyl methacrylate, ethylene glycol dimethacrylate 등을 공중합하여 고 굴절률과 자외선 차단 기능을 가진 렌즈를 만들 수 있다.
5. 공중합체 모델

공중합을 위해 제안된 모델에는 terminal model과 Penultimate model이 있다. Terminal model은 성장하는 사슬의 반응성이 말단 유닛에 의해 영향을 받는 것을 말하고, Penultimate model은 말단 유닛과 끝에서 두 번째 유닛 모두에 의해 영향을 받는 것을 말한다.
6. 공중합체 배열과 반응성

공중합체의 조성은 단량체의 농도와 반응성비 r1, r2에 의해 변한다. r1, r2 값에 따라 homopolymer, true alternating copolymer, random copolymer, ideal random copolymer 등 다양한 배열의 공중합체가 형성될 수 있다.
7. 광중합과 열중합의 차이

광중합은 선택적인 중합이 가능하고 광원 제거로 반응 종결을 조절할 수 있지만 발열반응으로 인한 온도 상승이 문제가 될 수 있다. 반면 열중합은 선택적인 중합이 어렵고 열의 제거가 어려워 종결 조절이 힘들다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 광중합

광중합은 빛 에너지를 이용하여 단량체 분자들을 연결하여 고분자 사슬을 형성하는 중합 반응입니다. 이 과정에서 광개시제가 중요한 역할을 하며, 반응 속도와 중합 정도를 조절할 수 있습니다. 광중합은 빠른 반응 속도, 상온 반응, 낮은 에너지 소비 등의 장점이 있어 코팅, 접착제, 잉크, 3D 프린팅 등 다양한 분야에 활용되고 있습니다. 그러나 광중합 과정에서 발생할 수 있는 부작용, 예를 들어 수축, 잔류 단량체 등에 대한 연구도 지속적으로 필요할 것으로 보입니다.
2. NMR 분석

NMR(Nuclear Magnetic Resonance) 분석은 고분자 화합물의 구조 분석에 매우 유용한 기술입니다. NMR 분석을 통해 고분자의 화학적 구조, 분자량, 관능기 등을 확인할 수 있으며, 이를 통해 고분자의 물성과 성능을 예측할 수 있습니다. 특히 1H-NMR과 13C-NMR은 고분자 화합물의 정성 및 정량 분석에 널리 사용되고 있습니다. 또한 2D-NMR 기법을 활용하면 고분자 사슬 내 특정 원자들 간의 상호작용을 확인할 수 있어 고분자 구조 분석에 더욱 유용합니다. 따라서 NMR 분석은 고분자 화학 분야에서 필수적인 분석 기술로 자리잡고 있습니다.
3. TGA 분석

TGA(Thermogravimetric Analysis)는 고분자 재료의 열적 안정성 및 열분해 특성을 분석하는 기술입니다. TGA 분석을 통해 고분자의 열적 거동, 열분해 온도, 잔류물 함량 등을 확인할 수 있습니다. 이러한 정보는 고분자 재료의 열적 안정성, 내열성, 내화성 등을 평가하는 데 활용됩니다. 또한 TGA 분석 결과는 고분자 재료의 열적 특성을 이해하고 개선하는 데 도움이 됩니다. 특히 고분자 복합재료, 고분자 블렌드, 고분자 나노복합재료 등 다양한 고분자 재료의 열적 특성 분석에 TGA가 널리 사용되고 있습니다.
4. 공중합체의 응용

공중합체는 두 종류 이상의 단량체를 반응시켜 만든 고분자로, 단일 고분자에 비해 다양한 물성과 기능을 가질 수 있습니다. 공중합체는 그 조성과 구조에 따라 물리적, 화학적, 기계적 특성이 달라지므로 다양한 응용 분야에 활용될 수 있습니다. 예를 들어 생분해성 공중합체는 의료 및 약물 전달 분야에 사용되고, 내열성 공중합체는 전자 부품 및 자동차 산업에 활용됩니다. 또한 광학적 특성이 우수한 공중합체는 광학 필름 및 디스플레이 소재로 사용되며, 전도성 공중합체는 에너지 저장 장치 및 전자 소자 분야에 응용됩니다. 이처럼 공중합체는 다양한 물성 조절이 가능하여 광범위한 응용 분야를 가지고 있습니다.
5. 공중합체 모델

공중합체 모델은 공중합체의 조성, 구조, 반응성 등을 예측하고 이해하는 데 사용됩니다. 대표적인 공중합체 모델로는 Alfrey-Mayo 모델, Fineman-Ross 모델, Kelen-Tüdös 모델 등이 있습니다. 이러한 모델들은 공중합체의 조성, 반응성비, 연쇄 전달 상수 등을 계산할 수 있어 공중합체 합성 및 특성 예측에 활용됩니다. 또한 공중합체 모델은 공중합체의 미세구조, 분자량 분포, 열적 특성 등을 이해하는 데 도움을 줍니다. 이를 통해 공중합체의 물성을 최적화하고 응용 분야를 확장할 수 있습니다. 따라서 공중합체 모델은 고분자 화학 분야에서 매우 중요한 연구 도구라고 할 수 있습니다.
6. 공중합체 배열과 반응성

공중합체의 배열과 반응성은 밀접한 관련이 있습니다. 공중합체의 배열 유형(랜덤, 교대, 블록, 그래프트 등)에 따라 단량체의 반응성, 중합 속도, 최종 고분자의 물성 등이 달라집니다. 예를 들어 랜덤 공중합체는 단량체 반응성비에 따라 조성이 결정되지만, 교대 공중합체는 단량체 반응성비가 1에 가까워 균일한 조성을 가집니다. 또한 블록 공중합체는 상분리 현상을 보이며, 그래프트 공중합체는 주쇄와 곁사슬 간의 상호작용으로 독특한 물성을 나타냅니다. 이처럼 공중합체의 배열 구조는 단량체의 반응성, 중합 메커니즘, 최종 고분자의 특성 등에 큰 영향을 미칩니다. 따라서 공중합체 배열과 반응성에 대한 이해는 고분자 설계 및 합성에 필수적입니다.
7. 광중합과 열중합의 차이

광중합과 열중합은 고분자 합성 방법의 두 가지 주요 유형입니다. 이 두 가지 방법의 가장 큰 차이점은 반응을 개시하는 에너지원이 다르다는 것입니다. 광중합은 빛 에너지를 이용하여 개시제를 활성화시키는 반면, 열중합은 열 에너지를 이용합니다. 이에 따라 반응 속도, 반응 조건, 최종 고분자의 특성 등이 달라집니다. 광중합은 상온에서 빠른 반응 속도를 보이고 에너지 소비가 적은 반면, 열중합은 고온에서 진행되며 반응 속도가 상대적으로 느립니다. 또한 광중합은 국부적인 조사가 가능하여 복잡한 형상의 고분자 제품 제조에 유리하지만, 열중합은 전체적인 가열이 필요합니다. 이처럼 광중합과 열중합은 각각의 장단점을 가지고 있어, 목적에 따라 적절한 방법을 선택하여 사용할 수 있습니다.