Polymer Properties

 

▶polymer의 기본 구조

 

폴리머는 거대한 분자이고 같은 부분이 반복되어 있다고 하는데 감이 잘 안 잡힐 것이다. 덩어리로 보이는 플라스틱도 탄소나 수소 등의 원소가 모여 된 것이다. 물은 산소 원자 한 개와 수소 원자 두 개가 결합된 분자들이 모여 있는 것이다. 폴리머도 원자들이 모여서 된 덩어리인데 도대체 어떤 모양일까? 만일 우리가 원자를 볼수 있는 새로운 전자현미경으로 플라스틱의 내부를 확대하여 들여다본다면 어떤 모양일까? 한 마디로 표현하면 아주 긴 실 같은 모양일 것이다. 예를 들면 플라스틱중에서 가장 많이 사용하는 polyethylene을 보자. -CH2-라는 단위가 수없이 반복 연결되어 있다.

 

 

이와 같이 폴리머는 반복된 구조로 같다. 그리고 일반적인 폴리머의 구성 원소는 탄소와 수소이다. 특히 탄소가 서로 연결되어 전체가 사슬 구조를 이룬다. 폴리머의 형태는 다양하다.

물론 사슬형이 기본이지만 다양한 형태들이 있다.

 

 

 

 

 

 

 

폴리머는 같은 단위체가 반복되어 큰 분자량이 된다.

폴리머의 물성은 화학 구조보다 분자량에 더 큰 영향을 받는다.

위에 예로 든 polyethylene을 보면 길이만으로 그 특성이 아주 달라지는 것을 알 수 있다. 길이에 따라 기체에서 액체, 고체, 아주 단단한 고체까지 그 물성이 하늘과 땅 차이를 나타낸다.

 

 

폴리머가 아주 긴 사슬 구조라는 것은 대단히 중요한 의미가 있다. 같은 구조를 가지고 있으나 길이만 길어지면 아주 다른 물성을 갖는다. wax와 polyethylene은 길이만 다르다. 둘 다 고체이지만 물성은 아주 큰 차이가 있다. wax는 부스러지기 쉬운 반 면 polyethlene은 질기다. 양초는 손만 대면 부스러지지만 polyethylene은 여러 번 굽혔다 폈다 해도 쉽게 끊어지지 않는다. 긴 사슬 구조를 갖기 때문이다.

 

 

 

 

 

 

▶polymer의 발전(역사)

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1. 1846년-최초의 인조섬유를 입다

 

1846년 독일의 C.F.Schonbein이 솜에 황산과 질산을 반응시켜 nitrocellulose를 처음으로 만들었다.

이 nitrocellulose를 alcohol-ether에 녹여 가는 실로 만드는 특허를 Georges Audemarsen이 취득하였다. 1883년에 영국의 J.W.Swan이 빙초산에 녹이는 방법으로 방사공정을 개선하여 1885년 런던박람회에 인조견사라는 이름으로 출품하고 프랑스의 H.B. Chardonnet가 공업화하기에 이르렀다.

1992년에 영국의 F.Cross와 Bevan이 viscos rayon 실을 만드는 공정을 완성하여 대량생산과 실용화가 이루어졌다.

 

 

 

2. 1909년 - Baekeland의 상업적 성공

 

1859년 Betlerov가 formaldehyde로 수지상의 물질을 만들어내는 반응을 발표한 이래 많은 과학자들이 페놀로부터 단단한 수지를 만들어서 이미 1907년에 100여 편의 phenol-formaldehyde수지에 대한 특허가 있었을 정도였다. 1909년에 미국의 Leo Hendrik Baekeland가 새로운 공정의 특허를 취득하고 1910년에 자기 이름을 따서 General Bakellite사를 설립하여 Bakelite를 생산하기 시작하였다. 이 수지는 단단하고 절연성이 좋아서 그 당시의 거의 모든 전기용품에 사용되어서 그가 1944년에 죽을 때 Bakelite의 전세계 생산량이 연간 17만 5천 톤에 이르렀다고 한다.