학문
고분자는 어떻게 원하는 성질을 갖도록 만들 수 있나요?
플라스틱이나 고무처럼 다양한 고분자 재료는 용도에 따라 성질이 크게 달라질 수 있습니다. 제조 과정에서는 어떤 요소를 조절해서 원하는 특성을 얻게 되는지 관련하여 의견 부탁드립니다.
4개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 박재화 박사입니다.
고분자는 분자 구조를 어떤식으로 설계하느냐에 따라서 성질이 크게 달라질 수 있습니다.
어떤 단량체를 쓰는지에 따라서 딱딱한 재료가 되기도 하고, 고무처럼 잘 늘어나는 재료가 되기도 합니다. 그리고 분자량이 커질 경우 보통은 강도와 점성이 올라가는데, 이게 너무 커지면 가공하는 것 자체가 어려울 수도 있습니다. 또 가지 구조가 많거나 사슬이 촘촘하게 얽혀 있다면 녹는 성질이나 탄성, 투명도, 강도 등의 특성들이 달라질 수 있습니다.
결정성이 높으면 단단하고 열에 강해지는 경우들이 많은데, 비정질 구조가 많은 경우 투명하거나 유연한 성질이 나타날 수 있습니다. 여기에다가 가소제나 추전재, 안정제 등 첨가제를 넣으면 여러 특성들의 조절이 가능해 지는 것입니다.
결국에는 고분자는 원료 선태과, 분자량, 가지 구조, 가교 ,결정성, 첨가제 등을 조절해서 원하는 성질을 디자인하게 되는 소재입니다.
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
고분자는 polymer 라고 하고 다량의 단량체 monomer 로 이루어져 있습니다.
이러한 단량체를 어떻게 연결하느냐가 고분자의 성질을 결정하게 됩니다
고분자는 사슬처럼 단량체가 이어지게 되는데 사슬의 길어질 수록 잘 엉키게 됩니다.
사슬의 길이가 길어진다는 것은 분자량이 늘어난다는 것인데 분자량이 커질 수록 강도, 내열성, 충격강도 등이 높아지게 되지만 너무 높아지면 유동성이 떨어져서 가공을 하기가 어렵습니다.
그리고 사슬의 형태가 선형인지, 가지형인지, 가고 형태 인지에 따라서도 성질이 달라지게 됩니다.
또한 배열에 따라 결정 구조를 가질 수 있는데 결정 / 무정형으로 구별하여서도 성질이 달라지게 됩니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
고분자는 긴 사슬 분자가 얽힌 구조라, 그 사슬을 어떻게 다루느냐로 성질이 결정돼요.
먼저 사슬의 길이를 조절해요. 사슬이 길수록 서로 더 많이 얽혀서 질기고 단단해지고, 짧으면 무르고 잘 흐르는 성질이 나와요.
다음은 사슬끼리 연결하는 방식이에요. 사슬 사이를 다리로 이어 묶으면 잘 늘어나되 원래대로 돌아오는 탄성이 생겨요. 고무가 이원리죠.
사슬의 배열도 중요한데, 사슬이 가지런히 정렬되면 단단하고 불투명해지고, 뒤엉켜 있으면 말랑하고 투명해져요.
여기에 첨가제를 섞으면 유연해지거나 유리섬유를 섞어 강도를 높이는 식이죠 :)
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
고분자는 기본 단위체의 종류를 선택하거나 두 개 이상의 단위체를 합성하는 공중합을 통해 열적 화학적 기초 성질을 일차적으로 결정합니다. 이어서 분자량의 크기 사슬의 가지 구조 그리고 사슬 간을 연결하는 가교 밀도를 조절해 유연성과 강도 같은 기계적 물성을 미세하게 제어합니다 마지막으로 가소제나 보강재 등의 첨가제를 배합함으로써 내구성과 가공성을 극대화하여 용도에 꼭 맞는 맞춤형 플라스틱이나 고무 제품을 완성시킵니다.