A+ 졸업생의 PS 벌크중합 결과 레포트(14페이지)

문서 내 토픽

1. PS 벌크중합

실험을 통해 AIBN 개시제의 양에 따라 중합속도와 분자량의 차이가 나타나는 것을 직접 볼 수 있었다. AIBN을 상대적으로 적게 넣은 조는 중합되는데 많은 시간이 걸렸고, 분자량이 더 큰 (좀 더 딱딱한) 물질을 얻는 것을 볼 수 있었고, AIBN을 많이 넣은 조의 경우에는 중합이 빨리되었고, 좀더 말랑 말랑한(분자량이 작은)물질을 얻을 수 있었다.
2. IR 분석

IR Spectroscopy, DSC, TGA를 이용해 합성된 PS를 분석했을 때, 일반적인 PS의 IR Spectrum과 비슷한 Peak를 나타냈고 DSC, TGA 측정결과도 비슷하게 나온 것으로 봤을 때 PS가 잘 중합되었음을 알 수 있었다.
3. 벌크중합 특징

벌크중합은 단량체와 개시제만을 필요로 하며 용매를 사용하지 않는 중합이므로 온도 조절이 어려워 적정 온도를 유지하기 까다로웠고, 혹여 급한 마음에 실험을 망칠까 온도를 자주 낮췄던 것 또한 실험이 느리게 진행된 원인이라고 생각한다.
4. 중합 결과 관찰

서서히 기포가 발생하다가 어느 순간 점도가 급격히 높아지면서 물 같던 단량체가 꿀처럼 끈적끈적해지는 것을 관찰할 수 있었고, 합성된 고분자를 꺼내기 위해 따라낼 때 높은 점도로 인해 실처럼 가늘게, 그리고 생각했던 것보다 길게 늘어나는 것도 확인할 수 있었다.
5. 향후 실험 계획

다음 중합 실험에서는 개시제의 종류나 중합 속도의 차이에 따라 중합 결과가 어떻게 달라지는지 등을 함께 실험해보는 것도 고분자 중합을 이해하는데 도움이 될 것 같다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. PS 벌크중합

PS(Polystyrene) 벌크중합은 단량체인 스티렌을 직접 중합하여 폴리스티렌을 제조하는 방법입니다. 이 방법은 용매를 사용하지 않고 단량체만으로 중합이 진행되므로 공정이 간단하고 경제적이며, 고분자 사슬의 분자량 조절이 용이합니다. 또한 중합 후 별도의 분리 공정이 필요 없어 공정 효율이 높습니다. 그러나 열 및 산소에 의한 열화 문제가 있어 이를 해결하기 위한 연구가 필요합니다. 중합 반응 조건 최적화, 개시제 및 연쇄 이동제 선정, 중합 속도 및 분자량 제어 등의 연구를 통해 PS 벌크중합 공정을 개선할 수 있을 것으로 기대됩니다.
2. IR 분석

적외선 분광분석(IR)은 분자 내 화학 결합의 진동 특성을 이용하여 물질의 화학 구조를 분석하는 기술입니다. IR 분석은 고분자 물질의 구조 및 화학 조성 분석에 널리 활용됩니다. 특정 화학 결합의 진동 피크를 통해 고분자 사슬 내 작용기의 존재와 종류를 확인할 수 있으며, 이를 통해 중합 반응 진행 정도, 공중합체의 조성, 첨가제 함량 등을 분석할 수 있습니다. 또한 IR 스펙트럼의 변화를 통해 고분자의 열화, 산화, 가교 등의 화학적 변화를 모니터링할 수 있습니다. IR 분석은 신속하고 비파괴적인 분석 방법으로, 고분자 연구 및 품질 관리에 매우 유용한 기술이라고 할 수 있습니다.
3. 벌크중합 특징

벌크중합은 용매를 사용하지 않고 단량체만으로 중합을 진행하는 방법으로, 다음과 같은 특징을 가집니다. 첫째, 공정이 간단하고 경제적이며 에너지 효율이 높습니다. 용매를 사용하지 않으므로 용매 회수 및 폐기 처리 공정이 필요 없어 공정 비용이 절감됩니다. 둘째, 고분자 사슬의 분자량 조절이 용이합니다. 개시제와 연쇄 이동제의 사용으로 원하는 분자량 분포를 얻을 수 있습니다. 셋째, 중합 후 별도의 분리 공정이 필요 없어 공정 효율이 높습니다. 그러나 열 및 산소에 의한 고분자 열화 문제가 있어 이를 해결하기 위한 연구가 필요합니다. 또한 높은 점도로 인한 혼합 및 열 전달 문제도 극복해야 할 과제입니다.
4. 중합 결과 관찰

중합 반응의 결과를 관찰하는 것은 매우 중요합니다. 중합 반응 진행 정도, 생성된 고분자의 분자량 및 분자량 분포, 열적 특성, 기계적 특성 등을 분석하여 중합 공정을 최적화하고 제품의 품질을 관리할 수 있습니다. 이를 위해 다양한 분석 기술이 활용됩니다. 예를 들어 GPC(Gel Permeation Chromatography)를 통해 분자량 분포를, DSC(Differential Scanning Calorimetry)를 통해 열적 특성을, 그리고 인장 시험을 통해 기계적 특성을 분석할 수 있습니다. 또한 IR 분광분석을 통해 화학 구조 변화를 모니터링할 수 있습니다. 이러한 다각도의 분석을 통해 중합 반응 메커니즘을 이해하고 공정을 개선할 수 있습니다.
5. 향후 실험 계획

향후 PS 벌크중합 공정 개선을 위한 실험 계획은 다음과 같습니다. 첫째, 열 및 산소에 의한 고분자 열화 문제를 해결하기 위해 열 안정제, 산화 방지제 등의 첨가제 사용을 검토할 것입니다. 둘째, 중합 반응 속도와 분자량 분포를 제어하기 위해 개시제와 연쇄 이동제의 종류 및 농도를 최적화할 것입니다. 셋째, 높은 점도로 인한 혼합 및 열 전달 문제를 해결하기 위해 교반 속도, 반응기 형상 등의 공정 변수를 최적화할 것입니다. 넷째, 중합 반응 진행 정도, 생성 고분자의 특성 등을 다양한 분석 기술을 통해 면밀히 모니터링할 것입니다. 이를 통해 PS 벌크중합 공정의 생산성과 제품 품질을 향상시킬 수 있을 것으로 기대됩니다.