PMMA (Poly Methyl Methacrylate )목 차 3 조 - PMMAPMMA 란 ? PMMA (Poly Methyl MethAcrylate ) Methyl methacrylate CH 2 (CH 3 )COOCH 3 을 주원료로 제조되는 열가소성 수지 . 3 조 - PMMAPMMA 의 물성비교 PET PC PMMA 비중 1.4 1.2 1.18 인장강도 450 650 750 인장신장률 350 100 3 인장탄성률 200000 22000 33000 충격강도 5 90 1.5 경도 130 120 100 열변형온도 78 135 100 열팽창계수 59 70 65~90 성형수축률 0.2 0.5~0.7 0.3 광투과율 90 87~88 93 흡수율 0.02 0.15~0.35 0.3~2 굴절률 1.62 1.59 1.49 3 조 - PMMA타 수지와의 특징 비교 3 조 - PMMAPMMA 의 특징 Plastic 가운데 내후성이 가장 우수하고 , 내수성이 좋아 장시간 옥외에서 사용하여도 자외선이나 비 , 바람에 의한 열화가 적고 초기물성을 잘 보여준다 . 열가소성 수지 중 표면강도가 단단한 부류에 속한다 . 성형시 열에 의한 변색 또는 염료나 안료를 파괴하는 물질이 거의 생산되지 않아 착색성이 좋다 . 매우 가벼우나 강도는 무리유기에 비교할만하다 . 인체에 독성이 있는 물질을 함유하지 않으며 , 환경호르몬과 무관 하다 . 내산성 , 내알칼리성이 강하다 . Ester, Ketone 류의 용제에 약하다 . 3 조 - PMMAPMMA 의 종류 3 조 - PMMAPMMA 의 중합방법 3 조 - PMMAMMA 합성 1. Ethylene 법 3. Iso buthylene 법 3 조 - PMMA 2. Propylene 법MMA 합성 4. ACH 법 ( AcetoneCyanoHydrin Process)MMA 중합 중합방법 제품상태 용도 괴상중합 (Bulk) Sheet profile, Pellet 간판 , 광고탑 , 수족관 , 자동차 램프 , 안경렌즈 현탁중합 (Suspension) Bead, Pellet ˝ 용액중합 (Solution) Pellet, Solution 섬유 , Plastic flim coating 유화중합 (Emulsion) Latex 도료 , 접착제 등 3 조 - PMMAPMMA 의 용도 1. 아이스하키 링크안전벽 바디체킹에 의해서 깨지거나 손상이 가면 모래알처럼 부서져서 사람들의 피해를 최소화하도록 설계 2. 형광등의 조명커버 유백색의 PMMA 수지 사용 형광등의 이미지는 보이지 않고 커버 전체가 균일하게 확산 3 조 - PMMAPMMA 용도 3. 자동차 후미등 장시간 사용해도 색 및 물성 변화가 없는 수지를 사용 램프에서 나오는 열때문에 내열성이 요구 렌즈 표면에 wax, 페인트에 견딜 수 있는 내용제성이 필요 4. 자동차 계기판 이물 , 흑백점이 없는 고순도 PMMA 수지 필요 자동차 내부의 온도가 80~90 에 달하는 경우가 있으므로 내열성이 요구 3 조 - PMMAPMMA 의 용도 5. 식품용기 무독성인 PMMA 수지로 대체 고도의 투명성으로 고급용기 , 컵 등에 널리 이용 내충격성이 보강되어야 한다 . 6. Sunglass 렌즈 우수한 투명성 , 미관성 , 염색성이 용이해 가장 적합한 수지로 널리 이용 자외선을 100% 차단 내찰성이 유리에 비교하여 떨어지지만 렌즈의 경도로 결점을 커버 3 조 - PMMAPMMA 의 용도 7. LCD 도광판 LCD 모니터는 휘도가 가장 중요한 특성이며 , 이는 빛을 전달해주는 도광판에 의해 좌우 Plastic 중 가장 광투과율이 우수한 PMMA 를 도광판에 이용 8. TV 외관 내충격성이 요구 디스플레이 윈도우는 리모콘 Sensor 가 내장되어있어 적외선 투과율이 높은 색을 사용 3 조 - PMMAPMMA 의 용도 9. 인조 대리석 플라스틱 (PMMA) 과 무기물 ( ATH,Al (OH) 3 ) 을 혼합해서 만든 인공 판재 천연대리석의 대체용도 및 새로운 인테리어 자재로서 각광받는 소재 10. 전화기 버튼 투명한 전화기버튼에 적용될 수 있는 수지는 고투명 Plastic 인 PMMA 뿐 적용방법에 따라 내충격성이 보강된 HI855M 을 이용 3 조 - PMMAPMMA 의 용도 11. 플라스틱 광섬유 섬유의 표면은 굴절률이 작은 불소수지로 코트 투명성에 극한을 위하여 플라스틱내 수소원자를 중수소로 치환 고순도의 PMMA 를 사용PMMA 의 역사 3 조 - PMMAPMMA 의 연구진행현황 3 조 - PMMAPMMA 의 연구진행현황 3 조 - PMMAPMMA 의 수요동향 Homopolymer : 액정용 도광판 , IT 관련분야에 이용 Monomer : 투명 ABS 등의 투명관련수지 등에 이용PMMA 의 기술동향PMMA 의 미래 발전동향 최근에는 PMMA 의 부가가치를 더욱 높이기 위해 , 분자설계 , 정밀반응제어 및 성형가공 기술개발이 계속 되고 있어 새로운 특성을 갖는 PMMA 계 재료가 개발되고 있다 . 국내의 경우 , 세진티에스 , 에스포리택을 비롯한 기업들에 의해 광학등급의 필름 제품을 비롯한 고기능필름 , LCD 도광판 용으로 생산 수출을 하고 있다 . 시장의 세계화와 국제경쟁력의 격화가 진행되고 잇다 . 특히 급격한 경제성장을 계속하고 있는 중국을 선두로 한 아시아 시장의 변화가 극심하며 , 시장 변화에 대응한 즉각적인 반응과 전략적인 해외전개가 요구된다Reference http://chemindustry.ru/Methyl_Methacrylate.php http://www.chemlocus.co.kr/news/view/10619 http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=sptoday logNo=90149199507 redirect=Dlog widgetTypeCall=true http://spanish.alibaba.com/product-gs/uv400-acrylic-sunglasses-lenses-472505412.html http://en.wikipedia.org/wiki/Poly(methyl_methacrylate)#cite_note-8 http://www.reseat.re.kr/Login.do- 고경력과학기술인 홈페이지 원영무 , 메타크릴레이트 (PMMA) 의 특성과 최근 기술개발 동향 LG MMA, PMMA 소개 일반 , http://www.lgmma.com/ 김인구 , PMMA regrind Repro, http://sejongchem.kr.ec21.com/GC00499349/CA00499352/PMMA_regrind_Repro..html ELSEVIER, Coordination Chemistry Reviews, 2012 3 조 - PMMA{nameOfApplication=Show}
광 촉 매목 차촉매 (Catalyst) 화학반응에 소량 첨가하여 열역학적으로 가능한 화학반응을 가속시켜 주면서 그 자신은 변하지 않는 물질 현대적 촉매의 개념 “ 촉매란 최종 생성물 중에 나타나지 않고 화학반응의 속도를 변화시키면서 화학반응의 열역학은 변화시키지 않는 물질 이다 .”촉매의 기능 선택도 증가 – 여러 반응경로 중에서 원하는 특정 생성물이 얻어지는 반응경로의 활성화 에너지를 낮춘다 . 에너지를 절약하고 부산물을 적게 생산하여 환경오염을 줄이는 효과 새로운 물질 생성가능 활성 - 반응속도를 높인다 .광촉매 ( Photocatalyst ) 광을 받으면 촉매반응을 일으키는 물질 . 빛 (Photo) + 촉매 (catalyst) 반응성 비교 : TiO 2 ( anatase ) TiO 2 (rutile ) ZnO ZrO 2 SnO 2 V 2 O 3 분 류 광 촉 매 고 체 TiO 2 , ZnO , Nb 2 O 5 , WO 3 - CdS , ZnS , CdSe , GaP , CdTe , MoSe 2 , WSe 2 균일용액이 되는 화합물 [ Ru ( bpy ) 3 ] 2+ , Co 착제 , Rh 착제 폴리비닐유도체 (Zn, Al, Mg 등 )광촉매의 일반적 특징 광산화 빛의 흡수에 의해서 생긴 들뜬분자나 자유라디칼이 산소분자와 직접 화합하여 과산화물을 형성하는 경우와 생성된 들뜬분자가 산소로 에너지 이동하여 들뜬산소를 형성하고 , 그 들뜬산소가 다른 분자와 화합 광환원 광자의 흡수에 의해 일어나는 환원반응 . 빛을 흡수한 물질의 광들뜸종이 환원 물질을 활성화하여 일으키는 환원 초친수성 표면이 젖어도 물방울을 만들지 않고 엷은 막을 만들어 내는 성질 초발수성 물을 흡수하지 않고 바깥으로 튕겨내는 성질 양친매성 극성 , 비극성용매에 대해 2 가지 성질 모두에 친화성을 갖는 상태 .광촉매의 반응원리 자외선 + e - · O 2 O 2 - 환원반응 H 2 O · OH 산화반응 광촉매 CO 2 H 2 O 분 해 광촉매 1. Ban 의 d gap 이상을 가지는 파장 40) + Zn(g)+ Air → CO 2 + ZnOSnO 2 (Tin dioxide) 다른 반도체와 결합하여 새로운 Valence band 레벨을 만들게 되어 광 촉매로서의 역할을 할 수 있다 . 밴드 갭 에너지가 2.54eV 로 변형되어 490nm 의 빛에서 반응을 할 수 있는 물질도 연구되었다 . 문제점 330nm 이하 파장의 빛에서 광 촉매 반응이 일어난다 . → 물 분자를 환원할 수 없다 .WO 3 (Tungsten trioxide) 밴드 갭 에너지가 2.6eV 로 , 가시광선 영역에서 광 촉매반응이 일어날 수 있다 . Valence band edge 가 TiO 2 와 유사한 위치에 있어 매우 좋은 산화력을 갖고 있다 . 산성용액에서 매우 안정되게 반응할 수 있어 산성의 폐수처리에 많은 연구가 진행 문제점 물 환원 에너지보다 conduction band edge 가 낮아서 환원반응이 일어날 수 없다 .Fe 2 O 3 ( Iron(Ⅲ) oxide) Fe 2 O 3 에 형성된 전자와 정공을 소비할 수 있는 물질이 있는경우 , 광 촉매반응이 효율적이다 . Fe 3+ 를 전자 소비제로 사용할 경우 물을 산화시켜 산소가 발생한다 . 전기를 부가 (Bias) 시켜주면 가시광선 영역에서 물을 분해하여 수소와 산소를 발생 문제점 물을 산화시키기에 좋은 conduction band 에너지를 가지고 있지만 , 물을 환원시키지는 못하는 valence band 에너지를 가지고 있다 . 유기화학물질 또한 적절한 전자 소비재를 첨가하므로서 분해할 수 있으나 효율이 낮다 .CdS (Cadmium sulfide) 광 촉매의 입자가 작아지게 되면 광 촉매반응을 시작하는 빛의 파장도 변화하게 된다 . 문제점 정공에 의한 자기 분해 ( photocorrosion ) 문제가 있다 . 물을 분해하는 반응에 적절하지 못하다 .TiO 2 (Titanium dioxide) 열역학적으로 안정하고 , 무독성이며 백색 안료중 굴절률이 가장 커 은폐력 , 착색력이 우수하다 . 자외선 차단능력이 우수 황산: TiO 2• .nH 2 O → TiO 2 + nH 2 OTiO2 의 제조 염소법 2FeTiO3 + C → 2Fe + 2TiO2 + CO2 vitally : TiCl4 + 2H2O → TiO2 + 4HCl Chlorination : TiO2 + 2Cl2 + C → TiCl4 + CO2 Oxidation : TiCl4 + O2 → TiO2 + 2Cl2TiO2 의 제조 Sol-gel 법이산화 티탄 (TiO 2 ) 생산 공정도 1. FeO ● TiO + H 2 SO 4 → TiOSO 4 + FeSO 4 + Fe 2 SO 4 + H 2 O 2. TiOSO 4 + FeSO 4 ● 7H 2 O(s) → TiOSO 4 3. TiOSO 4 H 2 TiO 3 + H 2 SO 4 H 2 TiO 3 TiO 2 + H 2 ( ↑ ) 2H 2 OCoupled Semicondductor Photocatalyst 각각의 반도체에 형성된 전자와 정공의 재결합을 방지하기 위해서 서로 다른 두 개의 반도체를 결합한 광촉매 Ex. TiO 2 /WO 3 ,TiO 2/ SnO 2 , TiO 2 / CdS광촉매의 역사 년대 내용 비고 1916 년 TiO 2 의 공업적 제법 확립 노르웨이에서 황산 법에 의한 백색안료용 TiO 2 의 제조법 확립 1970 년 혼다 - 후지시마 효과 발견 TiO 2 에 빛이 닿으면 물이 전기분해되고 , 산소와 수소가 발생된다는 사실을 발견 1990 년 TOTO 사가 자가의 도기용품에 광 촉매를 도포하는 방법을 고안 TOTO 사와 동경대의 공동연구 시작 1996 년 0-517, MRSA 유행으로 항균상품 수요 붐 항균용 소재로서 광 촉매 유행 1999 년 삼양 종합연구소가 2005 년에 광 촉매 시장을 1 조엔 이상으로 예측 광 촉매가 사용되는 제품전체의 일본시장규모혼다 - 후지시마 효과 물의 분해반응은 H 2 O → H 2 + 1/2O 2 로 열역학적으로 비자발적인 반응이며 , 반응이 일어나기 위해서는 약 1.23eV 의 에너지가 필요하다 . 이 에너지를 빛으로부터 얻3. N O x 제거후 생성된 질산은 비에 의해 자동 제거 UV ( 400nm) 1. N o x 발생 광 촉매 보도블럭 광촉매의 용도 - 도료광촉매의 용도 - 악취처리 OH• 은 높은 산화 , 환원 전위를 가지고 있어 NO x , SO x , 다이옥신 , 휘발성유기화합물 (VOCs) 등 대기오염물질을 제거 . 특히 벤젠 , 포름알데히드 등 난분해성 오염물질과 다이옥신과 같은 환경호르몬 제거에도 탁월한 기능을 발휘탈취용 광촉매 모듈 하이브리드 탈취장치 초경량 다공체에 광 촉매를 전체 면에 3 차원으로 코팅 → 빛이 내부까지 쉽게 도달 , 악취의 흡착 분해가 효과적 내화성 , 내열성 우수 세척 재생이 가능 →유지비용 저렴 정기적으로 자동세척 역할 악취 및 유해 물질 분해 다공성의 표면적이 큰 광 촉매를 이용 → 악취물질을 악취물질이 완전산화 될 때까지 흡착하여 잡아두는 방법 탈취용 광촉매 모듈 +ND 탈취필터 + 회전식 전지 집진기광촉매의 용도 - 토양처리 토양처리 방법 (4) 광 촉매 입자를 토양에 뿌리는 방법 오염된 토양을 퍼내어 광 촉매 입자와 섞어 빛을 쪼이는 방법 오염된 토양을 퍼내어 가열한 후 유기화학물질을 기체로 증발시켜 이를 광 촉매로 분해 처리하는 방법 토양을 진공 처리하여 유기화학물질을 기체로 증발시켜 광 촉매로 분해 처리하는 방법 중금속 , 중금속이온을 산화시켜 금속산화물로 만들거나 환원시켜 금속으로 제거 Pb + + 2O 2 - → PbO 2 + O 2 또는 Pb 2 + +2O 2 - → PbO + 3/2O 2광촉매의 용도 - Anti-bacteria 광 촉매 표면에서 발생하는 자유전자와 정공은 산화 , 환원력이 매우 높아 박테리아 , 세균 등을 즉시 분해광촉매의 용도 - 인공 관엽식물 조화 인공 관엽식물이나 조화에 아파타이트를 붙인 별사탕 형 산화티탄 복합 미립자 광 촉매를 코팅하는 원리 천연 관엽식물을 병원에서 대체하여 잡균 번식을 방지하며 아파타이트는 잡균을 흡착하고 광 촉매는 균을 죽인다 . 광촉매는 자외선을 에너지로 이용하므로 자외선해외시장의 성장력은 매우 높음 학계와 시장이 협력하여 새로운 시장개척 및 획득 시장규모 약 3 조엔으로 확대 !광촉매의 기술동향 - 국내광촉매의 기술동향 - 아시아광촉매의 기술동향 - 유럽광촉매의 기술동향 - 미국발전방향 광 촉매는 대상물질이 표면에 닿지 않으면 , 반응을 일으키지 않는다 . TiO2 는 높은 에너지를 갖는 자외선에 의해서만 촉매활성을 갖는다 . 광 촉매의 다공질화 가시광 응답형 광 촉매 개발 활성탄 혹은 Silica gel 을 복합화하여 비표면적을 넓혀 높은 효율을 나타내며 , 아취분해 , 수 처리 , 염색배수의 탈색에 효과적 태양광에너지의 효율적 이용을 목적으로 한다 . - 산소결핍형 - 금속이온도핑형 - 질소도핑형발전방향 광 촉매를 이용한 수 처리의 수요는 증가하지만 고농도이며 , 현탁물질을 포함한 폐수처리는 어렵다 . 광 촉매를 섬유나 플라스틱과 혼합하면 , 섬유나 플라스틱이 광 촉매 작용에 의해 분해 신규 광촉매 ( 수중의 현탁물질을 흡착시키면서 분해 ) 하이브리드 TiO 2 - 미스크메론형 : TiO 2 표면에 Silica 등의 세라믹스를 피복 - 콘페이토형 ( confeito ) : TiO 2 의 표면에 인회석 ( aptite ) 를 피복 기존의 탈산소제로 이용되는 TiO 2 는 Fe 를 원료로한 효소를 흡수하면 붉은 녹이 생겨 식품에 사용할 수 없다 . 탈 효소기능의 TiO 2평가방법 – 자외선 응답형 광촉매 JIS 규격화 2002 년 , 일본경제산업성의 제안으로 광촉매표준화위원회가 설치되어 자외선 응답형 광 촉매 재료의 성능평가방법의 JIS 표준화가 검토 셀프클리닝 성능 , 공기정화 성능 , 수질정화 성능 , 항균 및 항곰팡이 성능 JIS R701-1 광촉매재료의 공기정화성능 - 질소산화물 제거성능 JIS R701-2 광촉매재료의 공기정화성능 - 아세트알데히드 제거성능 JIS R701-3 광촉매재료의 공기정화성능 - 톨루엔 제거성능 JIS R701-4 광조사 조건에서 광촉매 항균가공 제품의 항균성능 시험 , 항균효과 JIS R7ow}