[고분자 합성실험] PET의 합성 (Polymerization of Polyethylene)

소개

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목차

Polymerization of Polyethylene
1.실험목적
2. 이론 및 원리
PET 역사
PET(Poly Ethylene Terephthalate)
폴리에스테르(PET)
용융 에스테르 교환반응(melt transesterification)
전 중합반응(prepolymerization)
축합중합반응(polycondensation)
3. 실험 방법
4. 실험결과
5. 문제풀이
1) PET합성 반응을 esterifycation 단계 및 축중합 단계로 나누고 반응 메카니즘을 설명하라.
2) 축중합 반응에서 Sb2O 외에 어떤 촉매들이 가능하며 주로 Sb2O를 쓰는 이유를 알아보라.
6. 고찰

본문내용

용융 에스테르 교환반응(melt transesterification)

470K, Co(OAc)2 혹은 Mn(OAC)2 촉매 존재하에서 과량의 EG와 DMT를 반응시킨다.

통상적으로 초기에 주입한 DMT의 80~90%가 소모될 때까지 반응조건을 유지시킨다.

전 중합반응(prepolymerization)

상기 반응혼합물을 고압반응기에 넣고 Sb2O3와 같은 촉매하에서 530~560K, 0.04 기압으로 유지시킨다.

이 과정에서는 EG가 제거되는 에스테르 교환반응이 주로 일어난다.

EG가 빠짐에 따라 반응물의 조성은 1:1에 수렴하지만 사슬의 길이는 여전히 짧기 때문에 고분자 전구체가 얻어진다.


축합중합반응(polycondensation)

PET의 융점(538K)보다 높은 온도(540~580K)에서 압력을 0.001 기압이하로 유지하여 잔여 EG를 제거시킨다.

이때는 수평 원통형 반응기가 주로 이용되며, 중합도는 용융물로부터의 EG의 배출속도로써 조절한다.

회전 스크루형 교반기를 써서 EG 배출속도를 조절하고 중합물이 쉽게 이송되도록 한다.

이렇게 얻어지는 PET는 분자량이 비교적 낮다.(수평균 : 15,000 ~ 25,000)

사출성형 또는 블로우 성형용(30,000 이상) PET는 열분해가 수반되는 상기 방법으로는 얻기 어렵다.

따라서 반응계의 온도를 고분자의 융점이하로 낮추고 반응시간을 길게하는 고상(solid state) 축합중합법을 이용한다.

반응온도를 558K에서 503K로 낮추면 반응속도는 1/6로, 열분해는 1/40로 감소한다.

최종반응기 하부에 부착된 방사금형(spinneret)을 써서 용융방사하되, 340K까지 급냉시키고 350K에서 연신하여

고결정 섬유를 얻는다.

참고자료

· 없음