[A+ 레포트] PVAc PVA 중합 결과레포트(기기분석 내용 포함) 15페이지 레포트

문서 내 토픽

1. PVAc의 역사

Polyvinyl acetate는 1912년 독일에서 Fritz Klatte에 의해서 발견되었다. PVAc의 monomer인 vinyl acetate는 처음 상업적으로 생산되었는데 아세틸렌 수은 염에 아세트산을 첨가하는 방법으로 생산되었다. 그러나 지금은 팔라듐으로 만들어지는데 그 팔라듐은 에틸렌에 아세트산의 산화 첨가 촉매화된 것이다.
2. PVA의 역사

1912년 F. Klatte에 의해서 발견되었고, 1924년 W. O. Herrmann과 H. Haehnel는 Polyvinyl acetate를 알칼리 화합물 비누화하여 고분자 물질 제조하였다. 초기에는 PVA는 독일 미국 프랑스 영국에서 제조되었으며, 1931년 Herrmann은 습식 및 건식법을 이용하여 PVA섬유를 개발하였다.
3. PVAc 중합 이론

PVAc의 중합 방법에는 현탁중합(Suspension polymerization)과 유화 중합(Emulsion polymerization)이 있다. 현탁중합은 중합열을 제거하기 쉽고, 고분자가 딱딱한 유리상의 입자모양으로 얻어지므로, 쉽게 여과, 세척, 건조, 포장하여 제품화할 수 있는 장점이 있다. 유화 중합은 현탁 중합과 유사하나 개시제가 수용액상에서 국부적으로 존재하고 생성된 중합체의 직경이 일반으로 0.1㎛정도로서 현탁중합 때 의 최소값보다도 수십 배 작다는 것이 특징이다.
4. PVAc의 특징

PVAc(Polyvinyl acetate)는 무색투명한 열가소성 수지로 비중이 1.19(20℃)로 내광성이 좋으면 열에 의해 착색되지 않고 노화되지 않는다. 흡수성은 2~3%(25℃, 24h)이며, 60~70℃부터 경화되고 200℃정도부터 분해한다. 항장력은 약 330/kg/cm^3 정도이다. 초산아세톤, 에스테르류, 알콜류, 염소화탄화수소 등에 녹지만 석유계 용제에는 녹지 않는다.
5. PVA의 특징

PVA(Polyvinyl alcohol)은 합성고분자 중에서 수용성이라는 특이한 성질을 갖고 있다. 백색분말로 비중은 0.2~0.7이고 열안정성 및 열가소성은 100~·40℃, 단시간의 가열로는 외관의 변화가 없으나 150℃ 전후에서 구조변화가 일어나기 시작해 그 이상에서는 서서히 착색된다. 300℃ 부근에서 분해된다. 온수 (75℃ 이상)에서는 녹지만 냉수에서는 팽윤만 되는 난용성이다.
6. PVAc에서 PVA로의 전환

Polyvinyl alcohol(PVA)은 Vinyl alcohol의 중합에 의해서 제조되는 고분자이다. PVA의 단량체인 Vinyl alcohol은 불안정하여 존재하지 않기 때문에 Vinyl alcohol로부터는 제조할 수 없고 Polyvinyl acetate(PVAC)로부터 강산이나 강알칼리를 촉매로 사용하여 30 ~ 40°C에서 반응하여 PVA는 반응액 중에 침전물로 Polyvinyl alcohol이 생성된다.
7. Vinyl Acetate 단량체 제조법

PVAc의 단량체는 Vinyl acetate이다. 이 단량체는 Acetylene과 Acetic acid의 반응으로 합성한다. C2H4 +CH3CO2H+1/2O2 -> CH3CO2CHCH2 +H2O의 반응식으로 Vinyl acetate가 생성된다. 분자량이 약 50,000~100,000의 중합체가 얻어지고 유기용매에 용해된다.
8. 실험 방법

1) 실험기구 세팅 2) H2O 120mL와 PVA 0.65g을 50℃에서 녹인다 3) VAc 30g과 BPO 0.3g을 넣고 70℃에서 중합 4) 만들어진 PVAc를 메탄올에 침전시킨다 5) PVAc를 건조시킨다 6) 건조한 PVAc를 클로로포름에 녹인다 7) NaOH 수용액에 넣고 층분리 8) n-Hexane에 침전시켜 PVA를 얻는다.
9. 실험 결과 분석

반응속도, IR, NMR, GPC, TGA, DSC 데이터를 분석하여 PVAc 중합과 PVA 전환 과정을 확인하였다. IR 분석에서 VAc의 C=C 이중결합이 사라진 것을 확인하였고, PVAc의 C=O, C-O 피크를 확인하였다. NMR에서는 4-5 ppm 피크가 사라진 것으로 치환기 변화를 확인하였다. TGA와 DSC 분석에서는 PVA와 PVAc의 특성을 확인할 수 있었다.
10. 고찰

PVAc와 PVA의 기기 분석 데이터 비교를 통해 실험 성공 여부를 확인할 수 있다. IR 분석 결과 PVA와 PVAc 모두에서 -OH 피크가 관찰되어 PVA가 존재함을 알 수 있었다. 따라서 정확한 분석을 위해서는 GPC 등을 통한 분리 과정이 필요하다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 주제2: PVA의 역사

PVA(Polyvinyl Alcohol)는 1924년 독일의 화학자 Hermann Staudinger에 의해 처음 합성되었다. PVA는 PVAc의 가수분해 반응을 통해 제조되며, 우수한 물 용해성, 생분해성, 무독성 등의 특성으로 인해 다양한 분야에서 활용되고 있다. 초기에는 주로 섬유, 접착제, 종이 코팅 등의 용도로 사용되었으나, 최근에는 의료, 식품, 화장품 등 보다 다양한 분야로 그 활용 범위가 확대되고 있다. 특히 바이오 기반 PVA 개발, 나노 복합체 제조 등 지속적인 기술 혁신을 통해 PVA의 응용 가능성은 더욱 증대되고 있다.
2. 주제4: PVAc의 특징

PVAc는 다음과 같은 주요 특징을 가지고 있다. 첫째, 우수한 접착력과 내수성으로 인해 접착제, 코팅, 페인트 등의 용도로 널리 사용된다. 둘째, 투명성, 내화학성, 내열성 등이 우수하여 다양한 산업 분야에 적용될 수 있다. 셋째, 저렴한 가격과 대량 생산이 가능하여 경제성이 높다. 넷째, 생분해성이 낮아 환경 문제가 제기되고 있어 이를 해결하기 위한 연구가 진행 중이다. 다섯째, 유기 용매에 잘 용해되지만 물에는 잘 용해되지 않는 특성을 가지고 있다. 이러한 PVAc의 다양한 특성으로 인해 지속적인 기술 혁신과 응용 분야 확대가 이루어지고 있다.
3. 주제6: PVAc에서 PVA로의 전환

PVAc에서 PVA로의 전환은 PVAc의 가수분해 반응을 통해 이루어진다. 이 반응에서 PVAc의 아세테이트 작용기가 수산화기로 치환되면서 PVA가 생성된다. 가수분해 반응에 영향을 미치는 주요 요인으로는 반응 온도, 반응 시간, 촉매 종류 및 농도 등이 있다. 이러한 반응 조건을 최적화함으로써 PVA의 수산화도, 분자량, 분자량 분포 등의 물성을 조절할 수 있다. 또한 부분 가수분해를 통해 PVAc-PVA 공중합체를 제조할 수도 있다. PVAc에서 PVA로의 전환 기술은 PVA 소재 개발의 핵심이 되며, 지속적인 연구 개발을 통해 다양한 응용 분야로의 확대가 기대된다.
4. 주제8: 실험 방법

실험 방법에 대한 자세한 내용은 제공된 정보가 부족하여 구체적인 의견을 제시하기 어렵습니다. 일반적으로 PVAc 및 PVA 합성 실험에서는 다음과 같은 주요 절차가 포함될 것으로 예상됩니다. 첫째, 단량체 준비 및 정제 과정, 둘째, 개시제, 용매, 반응 조건 등을 고려한 중합 반응, 셋째, 생성물의 분리 및 정제 과정, 넷째, 생성물의 물성 분석 및 특성 평가 등입니다. 이러한 실험 절차를 통해 PVAc 및 PVA의 분자량, 분자량 분포, 열적 특성, 기계적 특성 등을 확인할 수 있을 것입니다. 실험 방법에 대한 보다 자세한 내용이 제공된다면 보다 구체적인 의견을 제시할 수 있을 것 같습니다.
5. 주제10: 고찰

PVAc와 PVA는 다양한 산업 분야에서 널리 활용되는 중요한 고분자 소재입니다. PVAc는 우수한 접착력과 내수성으로 인해 접착제, 코팅, 페인트 등의 용도로 사용되며, PVA는 우수한 물 용해성과 생분해성으로 인해 식품, 의약, 화장품 등의 분야에서 주목받고 있습니다. 이러한 PVAc와 PVA의 특성은 중합 반응 메커니즘, 반응 조건, 가공 기술 등 다양한 요인에 의해 결정됩니다. 따라서 지속적인 연구 개발을 통해 PVAc와 PVA의 물성 및 기능성을 향상시키고, 새로운 응용 분야를 개척하는 것이 중요할 것으로 보입니다. 특히 친환경 및 바이오 기반 PVAc와 PVA 소재 개발, 나노 복합체 제조, 3D 프린팅 등 최신 기술 동향을 반영한 연구가 필요할 것으로 판단됩니다.