A+ 졸업생의 PS PMMA 공중합 예비 레포트 (12페이지)

문서 내 토픽

1. 중합 방법과 Bulk 중합

라디칼중합을하기위한공정방법은크게벌크중합(bulkpolymerization),용액중합(solutionpolymerization),현탁중합(suspensionpolymerization), 유화중합(emulsion polymerization)의 4가지로 나눌 수 있 다.그 중에서도 이번 실험에 사용된 방법인 벌크 중합은, 용매 등을 사용하 지 않고 단순하게 단량체와 개시제 또는 촉매 등 중합에 필요한 최소 성분 만 넣고 중합하는 것을 말한다. 이는 가장 간단하고 빠른 중합 반응으로, 이 물질이 적어 순도가 높고 분자량이 큰 고분자를 얻을 수 있다는 장점이 있 다.
2. 공중합

두 종류 이상의 단량체가 동시에 중합하여 중합체에 두 종류 이상의 단 량체가 존재하게 될 때 그 중합체를 공중합체라고 한다. 공중합체는 하나 이상이 반복단위를 가지며 반복 단위의 성질과 사슬 내의 그 연결 순서와 비율에 따라 그 물성이 조절된다.
3. 공중합 반응과 공중합 방정식

가정 : copolymer chain의 반응성이 사슬이 말단에 존재하는 라디칼에만 의 존- 말단모형(terminal model)~M1․+ M1 ~M1․+ M2 ~M2․+ M2 ~M2․+ M1 ~M1․ ~M2․ ~M2․ ~M1․Monomer M1 M2가 없어지는 속도M1 ] = k11 [ M1⋅][ M1 ]+ k21 [ M2⋅][ M1 ] - d [dt M2 ] = k12 [ M1⋅][ M2 ]+ k22 [ M2⋅][ M2 ] - d [dtby Bodenstein's rulek12[ M1⋅][ M2 ]= k21 [ M2⋅][ M1 ]
4. Monomer의 반응성비 결정

적외선 흡수분광법(IR)으로 monomer에 대한 polymer를 분석해서 반응성 비 결정d [ M1 ] = [ M1 ] r 1 [ M1 ]+[ M2 ] d [ M2 ] [ M2 ] [ M1 ]+ r 2 [ M2 ] f1 ∴ r 2 = r 1 1f12( ) ( ) ( )( )1- F 1 + 1-2F 1 f 1 F1 F 1 1- f 1[]M1] : 공중합 공급조성의 M1의 몰분율 f 1 = [ M1[]+[ M2] M1] F 1 = d [ Md[ : 공중합체 중의 M1의 몰분율 1 ]+d [ M2 ]
5. 공중합체의 종류

2.5.1 Random copolymermonomer의 연쇄단위가 불규칙적으로 결합된 공중합체로서 보통 라디칼 중합기구로 일어나는 olefin계 monomer의 공중합 반응으로부터 자주 생성 된다.2.5.2 Alternating copolymer두 monomer단위가 교대로 결합된 공중합체로서 이온중합기구로 일어나 는 olefin계의 중합에서 이러한 형태의 공중합체가 잘 생성된다. 이 공중합 체의 물성은 2개의 단일중합체와 현저하게 다르다.2.5.3 Block copolymer한 개 monomer의 집단이 다른 monomer의 집단과 교대로 결합된 공중 합체로서 보통 이온중합법으로 생성되고 두 단일 공중합체의 물성을 많이 나타낸다.
6. 실험 재료와 기구

3.1 시약 스트렌, 메틸메타크릴레이트, 아조비스이소부틸로니트릴(AIBN), 질소, n-헥 산(또는 메탄올)3.2 기구 500mL 비이커 ,50mL 비이커 ,250mL 삼구플라스크, 100mL 눈금실린더, 1mL, 10mL 눈금 피펫, 환류냉각기. 교반기, 중탕냄비
7. 실험 방법

4.1 수세, 4.2 정제, 4.3 중합, 4.4 필터링, 4.5 Data
8. 온도 유지

온도를 60도로 유지하는 이유 이번 실험은 중합이 이루어져 점도가 높아진 PS-PMMA를 얻는 것이 목 적이다. 실험의 여건상 점도가 적당히 높아진 끈적끈적한 상태에서 반응을 종결하고 3구 플라스크에서 고분자를 쉽게 꺼낼 수 있어야 하는데, 급격하 게 온도를 상승시킬 경우 단량체가 가열되면서 과도한 중합 열이 발생해 모 두 반응해버리면서 순식간에 딱딱하게 굳어진다. 따라서 약간 낮은 온도에 서 서서히 반응을 시키면서 점도가 높아지는 것을 관찰한다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 주제2: 공중합

공중합은 두 종류 이상의 단량체를 반응시켜 하나의 고분자를 만드는 방법입니다. 이를 통해 단일 단량체로는 얻을 수 없는 새로운 물성의 고분자를 합성할 수 있습니다. 공중합에서는 각 단량체의 반응성비가 중요한데, 이를 통해 고분자 사슬 내 단량체 분포를 조절할 수 있습니다. 또한 공중합체의 조성, 분자량, 분자량 분포 등을 다양하게 제어할 수 있어 응용 분야가 매우 넓습니다. 예를 들어 열가소성 수지, 엘라스토머, 접착제 등 다양한 고분자 소재를 공중합을 통해 개발할 수 있습니다. 따라서 공중합은 고분자 화학 분야에서 매우 중요한 합성 기술이라고 할 수 있습니다.
2. 주제4: Monomer의 반응성비 결정

공중합체의 조성을 결정하는 데 있어 각 단량체의 반응성비는 매우 중요한 요소입니다. 반응성비는 각 단량체의 상대적인 반응성을 나타내는 지표로, 이를 통해 공중합체의 조성을 예측할 수 있습니다. 반응성비를 결정하는 방법에는 여러 가지가 있는데, 대표적으로 Mayo-Lewis 방정식을 이용하는 방법이 있습니다. 이 방법은 공중합 반응의 속도론적 특성을 바탕으로 반응성비를 계산하는 것입니다. 또한 실험적으로 공중합체의 조성을 분석하여 반응성비를 구하는 방법도 있습니다. 이처럼 단량체의 반응성비를 정확히 파악하는 것은 원하는 특성의 공중합체를 설계하는 데 매우 중요합니다.
3. 주제6: 실험 재료와 기구

고분자 합성 실험을 수행하기 위해서는 다양한 실험 재료와 기구가 필요합니다. 우선 단량체, 개시제, 용매 등의 화학 시약이 필요합니다. 이들은 순도와 보관 상태가 중요하므로 주의 깊게 선택해야 합니다. 또한 반응기, 교반기, 온도 조절 장치, 분석 장비 등의 실험 기구도 필요합니다. 이들 기구는 반응 조건을 정밀하게 제어할 수 있어야 하며, 고분자 합성 과정에서 발생할 수 있는 문제를 최소화할 수 있어야 합니다. 예를 들어 반응기는 기밀성과 내열성이 우수해야 하고, 교반기는 고점도 용액을 효과적으로 교반할 수 있어야 합니다. 이처럼 적절한 실험 재료와 기구의 선택은 고분자 합성 실험의 성공을 위해 매우 중요합니다.
4. 주제8: 온도 유지

고분자 합성 실험에서 온도 유지는 매우 중요한 요소입니다. 온도는 반응 속도, 분자량, 분자량 분포 등 고분자의 물성에 큰 영향을 미치기 때문입니다. 특히 발열 반응인 중합 반응의 경우 온도 상승을 효과적으로 제어하지 않으면 부반응이 일어나거나 폭발 위험이 있습니다. 따라서 반응기 내부의 온도를 정밀하게 모니터링하고, 냉각 장치나 가열 장치를 이용하여 적절한 온도를 유지해야 합니다. 또한 반응 초기에는 발열이 크므로 더욱 주의 깊은 온도 제어가 필요합니다. 이처럼 고분자 합성 실험에서 온도 유지는 안전성과 실험 결과의 재현성 확보를 위해 매우 중요한 요소라고 할 수 있습니다.