[석유]1. 무기성인설a. 카바이드설 : 지구 내부에 유리된 알칼리 금속이 이산화탄소와 반응 à 카바이드 생성 à 물과 반응하여 아세틸렌 생성 (CaC2 + 2 H2O à Ca(OH)2 + C2H2) à 중합.축합되어 석유 생성b. 화산원설 : 화산작용에 의한 석유 합성c. 우주원설 : 지구 발생 당시에 합성된 탄화수소가 지구가 응고하며 지구 내부에 내포되어 있던 것이 지표 가까이로 상승하여 석유 형성2. 유기성인설a. 육생식물 근원설 : 육생식물 퇴적물에 묻혀 석탄화 à 지하 지열에 의해 건류되어 석유화b. 해서동물 근원설 : 유층 부근에서 해서동물의 화석이 나오는 것에서 착안 / 해서동물의 유해가 발효되어 단백질, 섬유질 제거되고 남은 지방, 납 등이 지열,지압에 의해 석유화c. 해생식물 근원설 : 해조 등의 해생식물이 석유의 근원 물질이라 주장. 규조의 납분이 광납을 생성하여, 적절한 온도.압력 하에서 석유화
1. 열역학 0법칙: A와 B가 열적 평형에 있고,B와 C가 열적 평형에 있다면,C도 또한 A와 열적 평형에 있다.2. 이상기체 : 기체를 구성하는 분자 자체의 부피가 무시되고, 분자 사이의 molecular interaction 가 존재하지 않는 기체(Ep=0)로 정의된다. (분자들 간 완전탄성 충돌 이외에는 상호작용 없음)<중략>6. Dalton의 법칙 : 이상기체 혼합물의 전체압력은 기체 각각의 압력의 합과 같다. 한 기체의 부분압력은 일정한 온도에서 기체 전 체 부피에 한 기체가 홀로있을 때 나타내는 압력이다.7. Root mean square speed : molecule의 속도 제곱의 평균값의 루트값8. Maxwell-Boltzman’s distribution of speeds :기체 분자 속도의 확률분포함수를 온도와 Molar mass를 이용하여 나타낸 함수식. (at higher T & lower molecular mass, probability of molecules having higher speeds are larger)10. Mean free path : 충돌하기 전까지 분자가 이동하는 거리실제기체1. real gas : 분자 자체의 부피가 존재하며, 질량을 가진 분자들 사이에 interactive force(또는 repulsive force)가 존재한다.-> 실제기체는 매우 낮은 압력과 높은 온도에서 이상 기체의 거동에 가깝지만, 높은 압력과 저온에서는 이상기체의 행동에서 많이 벗어난다.2. Boyle T : 압력이 낮을 때 Z가 1로 근접하는 온도 (실제기체와 비슷한 거동을 보이게 되는 온도)3. 압축인자(Compressibility factor) : 실제기체가 이상 기체의 거동에서 벗어나는 정도. ( Z = V real / V ideal)
[고무 탄성체 : 디엔/비디엔/열가소성탄성체]A. 디엔탄성체 : 2개의 순차적/공액 이중결합(디엔구조)을 가진 단량체로부터 중합 ; 1,2-, 3,4-, 1,4- 고분자 형성* 비공액 : 이중결합과 단일결합 비순차적 & 이중결합 여전히 두개 e.g. 부타디엔 탄성체, 폴리올레핀계 탄성체에서 EPDM( R=H : 폴리부타디엔, R=CH3 : 폴리이소프렌, R=Cl : 폴리클로로프렌)1,4-고분자 cis(연질) / trans(경질) 둘 다 형성 가능각 구조형의 비율은 고분자의 열적, 물리적 물성에 영향 & 중합조건과 중합방법에 의해 조절부타디엔 기본탄성체부타디엔 고무 (BR) : 뛰어난 내마모성, 탄성력, 내노화성, but 가공성, 인장강도에 문제가 있어 천연 고무, SBR 등과 혼합하여 사용. 연질은 자동차 타이어 용도 / 경질은 골프공 용도.부타디엔 + 지글러나타 촉매 / 유기금속 화합물 촉매 (Grignard) 탄화수소 중에서 용액중합)* 2중 결합 : 가교 point스티렌부타디엔고무 (SBR, Buna-S, GR-S) : 부타디엔 + 10~15% 스티렌 중합 불규칙한 공중합체.스티렌 첨가 : 가격 낮춤 ; SBR의 내마모성, 결합특성 향상 ; 우수한 노화안정성유화상태에서 자유라디컬 반응에 의한 고온고무 방식 (30~60deg)과 저온고무 방식 (0deg). 저온고무 방식이 주.경량 타이어 & 벨트, 호스 성형품, 고무판, 구두창 등* S가 많으면 경질니트릴부타디엔 고무 (NBR, Acrolonitile Butadiene Rubber, 니트릴고무, Buna-N) : 부타디엔 + 15~40% 아크릴로니트릴 고온/저온 자유라디털 유화중합으로 공중합 / 황으로 가황내유성, 내방향족 용매성, 인장강도와 탄성이 큼, 내마모성 개스킷, 일회용장갑, 튜브, 오링, 가솔린 호스AN : B 몰비 = 1:2~1:3이소프렌고무 (IR, Polyisoprene, 합성천연고무)이소프렌을 중합하여 얻은 천연고무 성분의 1,4-폴리이소프렌 / 입체규칙성 고무이소프렌 단량체 + 지글러나공 : 코팅, 시트, 필름, 골판지, 발포시트, 파이프, 섬유 압출, 캘린더링, 사출성형, 중공성형, 열성형, 압축&이송성형]PP 수지의 전단속도별/성형방법 별 점도의 흐름 :전단속도 높아지면 점도 낮아짐.여러가지 성형법은 서로 다른 가공 온도에서 각각의 전단속도 영역 가짐전단 응력 (기기 빠져 나올 때 Stress) : 압축성형 < 캘린더링/밀링 / 압출성형 < 사출성형 < 케이블 압출 (고분자 가공 방법마다 다름)같은 전단 속도에서의 점도 : 필름 성형 < 사출성형 < 압출성형점도 안 높으면 끌어당길 때 중간에 끊어짐 현상 & 두께도 불균일 해짐 높은 점도 필요 / but 너무 점도 높으면 복잡한 금형에 용융수지 밀어넣기 어려움 중간 점도 가져야함PP 섬유 압출 성형에서 전단 속도 (Shear Rate)에 대한 점도 변화 (동일 용융 흐름지수 (MFI)를 가지며 분자량 분포가 다른 2가지 PP 시료의 근접 제로전단점도 (Approaching zero shear viscosity)) :넓은 분자량 분포 시료 & 좁은 분자량 분포 시료의 곡선이 만나는 지점 용융 흐름지수 측정의 전단속도 & 점도* 용융흐름지수 : 230°C, 2.16kg 하중 하에서 수지가 10분간 모세간을 흘러내리는 양넓은 분자량 분포가 좁은 분자량 분포보다 점도 변화 큼 섬유방사에서는 전단속도에 대한 점도 변화가 덜 민감한 좁은 분자량 분포 선호 (용융점도 높기 때문)점도 변화가 민감하면 잘 끊어짐 실방사성형에는 좁은 분자량 분포 더 유리압출 공정고분자를 용융 및 이송 시킨 후 금속 다이에 밀어넣고 통과시켜 원하는 형태를 연속적으로 만들어 냄.사용되는 압출기 펌프, 열교환기, 혼합기의 기능 & 용융 이송과 압축의 기능 가짐필름, 파이프, 배관, 호스 등에서 주로 사용, 고분자 블렌드, 화합물 제조 등 혼합 공정에서도 사용공정 핵심 : 가열된 바렐 안에서 스크류 회전을 통해 고분자의 용융과 이송/혼합압출기 용도 : 펠릿화, 압출, 수지-수지 블렌드(e.g. Noryl, PP+EPR), 복합수다이 설계는 단순하지 않고, 실험 관찰에 의해 결정섬유방사 :용액방사 : 열로 용융되지 않는 PVA, PAN, Kevlar (방향족 폴리아미드), 셀룰로오스 등의 고분자를 저분자 용매에 녹여 섬유를 만드는 방법건식방사 : 휘발성 용제고분자 용액의 용매를 노즐을 통해 수직관으로 내보냄 공기/불활성기류 중에 증발시켜서 섬유 만듬습식방사 : 비휘발성 or 열적으로 불안정한 용제점성의 고분자 용액을 노즐을 통해 비용매인 욕조에 방사 & 응고하여 섬유 형성 권취기를 통해 섬유 감김비스코스, 셀룰로오소, 염 용액으로부터 PAN 같은 합성섬유 방사에 사용용융방사 : 용융된 고분자를 다수의 세공을 가진 방축돌기를 통해 일정한 속도로 밀어냄 용융 고분자 방축 돌기면에서 공기 중으로 들어가며 냉각.단섬유 (한가닥) : 공기 분사 이용하여 공정 빠르게 함. 고분자 용융액이 굳어 실이 되면 762m/min으로 보빈(Bobbin)에 감김 (e.g. 일회용 옷)부직포 : 섬유 형성은 하나의 큰 방적돌기로 이루어지고, 이 돌기는 수천개의 구멍/40개의 구멍이 있는 작은 방적 돌기의 다발. (e.g. 일회용 기저귀)방적돌기를 나온 용융섬유 공기 급냉 시스템에 의해 급냉 방적돌기에서 당겨져 나가 고압공기로 연신되어 가늘어짐캘린더링 : 압출 외 플라스틱 시트를 생산하는 방법 / 특징 : 높은 생산 속도회전롤 사이의 용융 고분자를 압출하여 필름/시트 제조 PVC 등 사용, 마루판 구조, 고무필름, 시트용융된 고분자는 첫 두개 롤 사이로 들어가 그 아래에서 시트로 나와서 남아있는 롤 사이 통과. (4개 롤)처음 롤은 들어가는 속도 조절 / 2,3번째는 최종 제품 두께 결정캘린더 공정에서 고체오염물질은 공정 불량 유발 롤밀과 캘린더 사이의 금속감지기/압출기는 고체 오염물질을 걸러냄사출성형 : 고분자를 고속으로 금형안에 주입하여 동일한 제품 생산일반 열가소성 사출성형 (TIM) :사출성형온도(250°C) > 압출성형 온도(200°C) : 금형의 복잡&미세한 통로(Runner)를 채우기 위해 더 높은, 금형의 일부 설계됨.[고분자 가공 부가제 : 가소제, 충진제, 강화제, 첨가제]가소제 : 염화비닐(PVC 등), 아세트산 비닐 같은 열가소성 플라스틱에 첨가하여 열가소성 증대시켜, 고온에서 성형 가공 용이하게(Tg 내려줌) 하는 유기물질가소성/소성 : 외력에 의해 형태가 변한 물체가 외력이 없어져도 원래의 형태로 돌아오지 않는 물성. 탄성 한계를 넘는 힘이 작용할 때 나타남종류 : DOP(디옥틸프탈레이트)-PVC용, DOA(디옥틸아디페이트)-내한용, TCP(트리크레실포페이트)-내연성상호작용하는 고분자 사슬의 분절 분절 간에 침입하여 자유 체적 증가 시킴 (부피 높아져서 Tg 낮아짐)가소제 특징 : 가소제의 Tg는 고분자 고유의 것보다 낮아야 하고, 분자와 가소제가 compatible 해야함E.g. PVC 고체의 Tg는 80°C이므로 실온에서 무름 가소제 첨가 Tg 실온보다 강하됨 & 연성이 생기는 온도범위 넓혀줌가소제 배합 고분자 재료의 Tg는 가소제의 체적 분율 (Volume%)에 비해 직선적으로 감소PVC에 사용되는 가소제충진제 : 수지 가격 낮춤, 가공성 향상, 열경화 반응에서 발생하는 열 흡수 작용하는 비활성 재료E.g. 톱밥, 진흙, 활석(Talc), 비산재, 모래, 운모(Mica), 유리구슬Ppm 단위로 들어가는 무기물질 / 열경화성,열가소성수지에 사용 / 물성 +@강화제 : 기계적 물성 (강탄성율, 인장강도, 마모강도, 피로강도..)을 향상시키는데 사용미립자 충진제 (카본블랙, 실리카) : 상업적 탄성체의 강도나 마모 저항성 향상섬유 : 연속가닥, 직조된 편물(Woven Fabric), 비연속 절단 섬유 등의 형태로, 열경화성.열가소성 수지 강화* 인장 탄성률 : 단위 면적 당 힘첨가제 : 고분자 장점 확대 & 결점 보완 & 새로운 기능 창출 / ppm 단위로 들어감고분자 단독으로 사용되는 것은 거의 없고, 대부분 첨가제 함유플라스틱은 근원이 원유이므로 유기물질과 같음 산화 저항성 낮음, 산소 존재하에서 산화 및 열화열화 : 열이나 자외선 등에기계적 물성 개선주요 기핵제 : 인산 금속염류 / 카르본산 금속염류 / 벤질리덴 소비톨난연제 (Flame Retardant)유효 염소를 발생하는 화합물과 같이 사용하여 연소 방지옥시 염소화 안티몬 – 널리 사용됨 / 안티몬 유도체, 인산 에스터형 가소제 – 비닐수지 가연성 줄임종류 : 유기염화물, 유기브롬화합물, 유기인산, 인티몬산화물, 보론화합물, 알루미나 3수화물슬립제 : 필름이 잘 미끄러지도록 함/ 아미드기 포함 / 가공 도중이나 직후에 표면으로 스며나와 도포 (Migration됨).도포 막이 마찰계수를 줄이는 윤활작용 슬립성 개선가공중 압출의 부하를 감소시키는 활제의 효과도 있음(분자량 작은 애가 더 빨리 나옴)개구제 (Antiblocking agent) : 필름에 무기물을 첨가하여 돌기를 만들어 서로 붙는 것 방지필름 블로킹은 압출기 다이와 립롤의 온도를 수지의 연화점 이하로 유지하면 감소하는 경향 무기 광물질의 미세한 입자 (실리카, 규조토, 카올린, 활성(Talc) 등을 첨가하여 필름 표면 거칠게 함 인점한 필름 층 사이에 얇은 공간 형성하여 접착 방지무적제 (Antifogging agent) : PE, EVA, PVC 필름으로 식품 포장/온상 피복하는 경우 필름에 물방울 맺혀서 식품의 보관이나 작물 생육에 나쁜 영향 비이온계 계면활성제의 일종인 AF제 첨가 플라스틱 필름의 표면장력을 증가시켜 물과의 친화력 향상향균제 : 유기계 (천연 추출물이나 합성 유기물 ) vs 무기계 (향균성의 은, 구리, 아연 등의 금속을 무기계 충진제에 담지)발포제 (Blowing Agent) : PS, PU 등의 고분자에 기포 형성 경질 발포제의 경우 절연 물성, 연질의 경우 유연성 첨가됨 (쿠션 등 다른 용도로 사용 가능)기체 발생 : 발포제 또는 거품발생제라는 기체 생성 화합물 첨가물리적 발포제는 단사슬 탄화수소 (E.g.Pentane, Hexane, Heptane) 및 플루오로탄소 (Trichloromethane, Tetrachloromethane, Trichlo개짐