고무 나무 수액인 천연 고무에 황을 넣고 가열하는 가황 공정을 거치면 고무의 탄성이 비약적으로 증가한다고 하네요.

Question

고무 나무 수액인 천연 고무에 황을 넣고 가열하는 가황 공정을 거치면 고무의 탄성이 비약적으로 증가한다고 하네요. 왜 탄성이 증가하는지 설명 부탁드려요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

천연고무에 황을 넣고 가열하는 가황 공정은 생고무의 성질을 질기고 탄성이 뛰어난 유기 고분자 소재로 변형시키는 핵심 공정입니다.

생고무는 이소프렌 분자가 길게 연결된 선형 고분자 사슬로 이루어져 있어, 힘을 가하면 사슬이 미끄러져 늘어난 채 돌아오지 않고 온도 변화에 따라 쉽게 녹거나 부러지지만, 여기에 황을 섞고 가열하면 황 분자의 고리가 열리면서 고무 사슬 속 탄소 이중결합을 깨고 들어가 사슬과 사슬 사이를 단단한 공유 결합으로 연결시켜 줍니다.

이로 인해 느슨하던 선형 사슬들이 황 원자 다리로 묶인 3차원 그물망 구조로 바뀌는데, 이 상태에서 고무를 잡아당기면 구불구불하던 사슬들이 일렬로 펴지며 늘어났다가, 힘을 빼는 순간 황 가교 결합이 사슬들을 원래 위치로 강하게 잡아끌어 당기면서 강력한 복원력과 탄성을 갖추게 됩니다.

제 답변이 도움이 되었으면 좋겠습니다. 끝까지 읽어주셔서 감사합니다.