고분자소재공학실험_ PAA 합성 실험

소개글

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목차

1. Title

2. Principle
1) 가교제 (Cross-linking agent)
2) 개시제
3) Solution polymerization

3. Apparatus and Reagents
1) Apparatus
2) Reagents

4. Procedure

5. Results
1) 주어진 시약의 양
2) 용액 제조에 필요한 시약의 양 계산
3) 반응기 내부 상태 변화

6. Disccution
1) 실험 과정
2) 수업시간에 공지하는 내용에 대해서 작성
(1) 중합 방법
(2) 가교제 양의 따른 차이 (젤화 시간, 상태)
(3) Initiation 메커니즘
(4) propagation 메커니즘
(5) termination 메커니즘
(6) Crosslinking 메커니즘
3) 오차의 원인

7. Reference

8. 실험 관련 질문 사항

9. 개인적으로 작성한 실험 메모

본문내용

(1) 실험 과정
이번 실험은 Radical polymerization 중에서 용액 중합반응을 이용하여 Poly acrylic acid(PAA)를 합성하였다. 물에 녹는 친수성인 Acrylic acid와 이중결합을 가진 가교제인 MBA(N,N’- Methylenebisacrylamide)를 반응시키면 가교반응과 중합반응이 일어나 물에 녹지 않는 그물구조가 되면서 열경화성 고분자가 형성된다. 하지만 친수성의 성질을 여전히 갖고 있으므로 물에 녹는 대신 물을 흡수하고 팽창하면서 Gel의 형태를 띠게 된다. 이 원리를 이용하여 만든 제품이 기저귀 등이다. 이에 따라 우리는 같은 실험에서 가교제 MBA의 양만을 다르게 하여 두 번의 실험을 반복하였고, 그 결과를 통해 가교제 양에 따라 만들어진 고분자의 차이점을 분석하려 하였다.
먼저 반응 용액을 제조하였다.

<중 략>

이때, 가교제와 개시제를 가루형태로 넣어주어야 하는 이유는 중합 방식이 용액중합이기 때문이다. 용액중합은 모노머와 개시제가 모두 용매에 녹아야 하므로 이 두 가지를 모두 녹이는 용매에 고체형태의 가루를 넣은 것이다. 반면에 지난 실험은 유화중합이었는데, 유화중합은 개시제가 모노머에 녹지 않고 용매에만 녹아야 하기 때문에 이를 위해 미리 용매에 개시제를 녹여 용액을 만든 후, 이를 주사기로 반응 용액에 주입해준 것이었다.

<중 략>

-가교제 양의 따른 차이 (젤화 시간, 상태)[4]
: 실험 결과, 가교제의 양이 적을수록 고분자의 합성 속도가 느렸고, 점도가 높고 탄성도는 떨어졌으며, 기포는 작고 많았고, 가교된 정도가 낮았다. 하지만 이론적으로는 가교제의 양이 적게 함유될수록 가교가 덜 되어, 형성된 그물 구조 사이에 수분이 잘 흡수되면서 더 탱탱할 것이고, 복잡하고 더 많은 가교가 이루어지지 않기 때문에 합성되는 속도가 더 빠를 것이다.

참고 자료

https://www.scienceall.com/%EA%B0%80%EA%B5%90%EC%A0%9Ccorss-linking-agent/, 가교제
Robert J. Young, 고분자과학3판, 자유아카데미, p.56 (2013.02.28)
Robert J. Young, 고분자과학3판, 자유아카데미, p.83 (2013.02.28)