[고분자화학실험]페놀-포름알데히드 수지의 합성(열경화성 수지)

소개

페놀과 포름알데히드를 축합시켜 생기는 열경화성수지인 페놀수지의 고분자 합성법을 통하여 부가축합을 이해하고 수지에 대하여 배운다.
페놀수지는 산 촉매에 의해 제조되는 노볼락(Novolak)과 염기 촉매에 의해 제조되는 레졸(Resole)로 나눌 수 있다.
산 및 알칼리 촉매를 이용한 합성 과정을 이해한다.

1. 산 촉매를 이용한 페놀수지 합성
2. 알칼리 촉매를 이용한 페놀수지 합성

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 원리
3. 실험 기구 및 시약
4. 실험 방법
5. 실험 결과
6. 토의사항
7. 참고자료
8. 참고문헌

본문내용

1. 실험 목적
1.1. 페놀과 포름알데히드를 축합시켜 생기는 열경화성수지인 페놀수지의 고분자 합성법을 통하여 부가축합을 이해하고 수지에 대하여 배운다.
1.2. 페놀수지는 페놀과 포름알데히드의 축합반응에 의해 합성되는 수지로서 Bakelite 라는 상품명으로 불리워지고 있다.
1.3. 페놀수지는 산 촉매에 의해 제조되는 노볼락(Novolak)과 염기 촉매에 의해 제조되는 레졸(Resole)로 나눌 수 있다.
1.4. 페놀수지는 열경화성 플라스틱으로 기계적 강도가 크고 내열성, 내약품성 및 전기 절연성이 우수하여 전기 및 기계 부품으로 널리 이용되고 있다.

2. 실험 이론 및 원리
2.1. 열경화성 및 열가소성 수지
1) 열경화성 수지(熱硬化性樹脂, thermoset)
열을 가하여 경화(硬化) 성형하면 다시 열을 가해도 형태가 변하지 않는 수지로 일반적으로 내열성, 내용제성, 내약품성, 기계적 성질, 전기절연성이 좋으며, 충전제를 넣어 강인한 성형물을 만들 수가 있으며 고강도 섬유와 조합하여 섬유강화플라스틱을 제조하는 데에도 사용된다. 열경화성수지는 축중합형(縮重合形)과 첨가중합형으로 나뉘는데 축중합형에는 페놀수지·요소수지·멜라민수지, 첨가중합형에는 에폭시수지·폴리에스테르수지 등이 있다.
① 성형, 가공 공정 중 가열하게 될 때 화학반응이 수반되고 이 화학반응의 결과로 가교결합(crosslinking)이 일어나 불용, 불융의 상태가 되어 고화되는 수지.
② 단점: 일반적으로 고분자 제품의 내약품성, 내용제성, 내열성을 향상시키기 위해서는 가교구조(crosslinked network)를 가지는 것이 유리하나 일단 가교 구조가 생성된 이후에는 용해되지도 않고 용융시킬 수도 없기 때문에 가공이 어렵다. 이를 해결하기 위해 가공 전에는 용해, 용융될 수 있는 저분자량의 반응기를 갖는 올리고머(oligomer)를 제조한 다음 이를 성형, 가공공정 중에 열이나 촉매에 의하여 반응시켜 성형과 경화 공정을 동시에 일어나도록 하는 반응 성형(reactive processing)을 이용하는데 이 경우 경화반응이 일어나 고온에서도 불용, 불융의 상태가 되기 때문에 고화된다.
③ 열경화성 수지의 대표적인 예: 요소수지, 페놀수지, 멜라민수지, PU수지, UPE수지, 에폭시수지 등이 있으며 가공 전 저분자량의 올리고머 상태(A-stage)에서 가공 후 가교구조 상태(C-stage)로 변화된다.

참고자료

· 유기공업 화학실험, 박정환 외 2인, 동화출판
· 고분자 화학과 재료, 김공수 외 2인, 형설출판
· 고분자 화학, 명지대 세라믹공학부
· 이화학 대사전, 김국진 외, 집문사, 1996년
· 화학 용어사전, 김주득, 대광서림, 1998년
· 고분자 실험, 자유아카데미, 대한고분자학회
· 고분자재료2 - 합성과 응용, 문운당, 고분자재료 편찬회 편저
· H. G. Elias, "Macromolecules", Vol. 2, Plenum Press, New Yo가 (1977).
· G. Allen, "Comprehensive Polymer Science", Vol. 7, Pergamon Press (1989), p. 611.
· W. R. Soreneson and T. W. Campbell, "Preparative Methods of Polymer Chemistry", John Wiley & Sons (1968).