공업 화학 | 합성 유기 고분자

자연의 생태계는 식물의 셀룰로오즈와 동물의 단백질 등과 같이 다양한 고분자(polymer)들을 만들고 있다. 근대 화학의 발달로부터 인간의 삶에 가장 큰 영향을 미친 것 중의 하나는 석유로부터 유도된 분자에서 고분자를 합성할 수 있었던 것이다. 그리고 오늘날에는 합성 고분자를 사용하지 않고서는 생활할 수 없을 정도에까지 이르렀다. 의복의 대부분이 합성 고분자이고 음식은 고분자 물질에 의해 포장되며 많은 기구나 설비 및 자동차들도 고분자로 만들어진 부품 없이는 만들기 어렵다.

 

현재 미국에서는 유기 화학공업의 약 80%가 합성 고분자 생산 분야이고 가장 많이 생산되는 50가지의 화학물질 중 절반 가량이 고분자를 제조하기 위해 만들어지고 있다.

 

플라스틱(plastics)은 중요한 합성 고분자중의 하나이다. 이것은 열가소성 플라스틱(thermo plastics)과 열경화성 플라스틱(thermo setting plastics)의 두 가지 유형이 있다. 열가소성 플라스틱은 열을 가했을 때 유동성을 가진 부드러운 물질로서 가역적 변화를 갖는 물질을 말한다.

 

우유통을 만드는 폴리에틸렌과 장난감을 만드는 폴리스틸렌 그리고 CD 음반을 만드는 폴리카르보네이트가 열가소성 플라스틱이다. 열경화성 플라스틱은 처음 열을 가했을 때 열가소성 플라스틱처럼 유동성을 갖지만 계속 열이 가해지면 다시 녹지 않는 단단한 구조를 형성한다. 부엌선반의 윗부분, 볼링공, 미식 축구의 헬멧이 열경화성 플라스틱으로 만들어진 것들이다.

 

가장 유용한 합성 고분자의 몇 가지는 천연 고분자를 모방한 것들이다. 자동차 타이어에 사용되는 합성고무는 천연 고무에서 발견되는 분자를 모방한 것이다. 그러나 폴리스티렌, 나이론, 다크론과 같이 천연 고분자와 유사성이 없는 물질도 많다.

 

합성 고분자와 천연 고분자는 둘 다 단량체(monomer)라고 불리는 작은 분자들의 화학적 결합에 의해 고분자 또는 거대한 분자(macromolecule)들을 이룬다. 그 결과 생성되는 고분자는 수천에서 수백만에 이르는 범위의 분자량을 가진다. 자연에서의 중합 반응은 항상 효소의 조절 하에서 일어나고 저온에서도 빠르게 진행된다. 그러나 합성유기 고분자의 중합반응은 일반적으로 고열, 고압 그리고 긴 반응 시간을 요구한다.

 

 

 

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