플라스틱은 왜 종류에 따라 어떤 건 딱딱하고 어떤 건 유연한가요?

Question

고분자 재료를 배우는데 같은 플라스틱이라도 PVC처럼 딱딱한 것도 있고 폴리에틸렌처럼 유연한 것도 있어요. 분자 구조 관점에서 이런 물성 차이가 왜 생기는 건지, 가소제가 하는 역할도 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 박재화 박사입니다.

플라스틱의 딱딱함과 유연함은 고분자 사슬이 얼마나 잘 움직일 수 있느냐에 달려있습니다.

분자 사슬이 곧고 빽빽하게 배열되어 있거나 강하게 결합하고 있다면, 당연하게도 잘 움직이지 못해 단단하고 뻣뻣한 성질이 나타나게 됩니다. 반대로 사슬 사이 힘이 약하거나 가지 구조가 많아 서로 느슨하게 얽힌다면 힘을 받더라도 조금씩 움직일 수 있어 유연한 특성을 가지게 됩니다.

PVC는 원래 염소 원자 때문에 사슬 움직임이 제한되어 딱딱한 편이긴 한데, 여기 가소제를 넣게되면 사슬 사이가 벌어져 부드러워 질 수 있습니다. 가소젠는 고분자 사슬 사이에 끼어 일종의 윤활제 역할을 해주기 때문에 서로 달라붙는 힘을 줄이고, 휘어지는 성질을 키워주는 역할을 하게 됩니다.

플라스틱 물성은 단순하게 재료 이름보다 분자 사슬의 구조나 배열, 결정성, 첨가제 조합 등이 복합적으로 영향을 미친다고 생각하시면 되겠습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

플라스틱의 물성은 고분자 사슬의구조와 분자 간 결합력 결정화 정도에 따라 달라지며 사슬이 촘촘하고 움직임이 제한될 수록 단단해지고 자유롭게 움직일수록 유언해집니다 폴리염화비닐은 분자 간 인력이 커서 단단한 편이고 폴리에틸렌은 사슬이 비교적 쉽게 움직여 유연한 성질을 보입니다 또한 가소제는 고분자 사슬 사이에 들어가 분자간 인력을 약하게 만들어 사슬의 움직임을 쉽게 하므로 플라스틱을 더욱 부드럽고 유연하게 만드는 역할을 합니다

Answer 3

안녕하세요.

플라스틱의 성질은 고분자 사슬이 얼마나 자유롭게 움직일 수 있는지에 따라 달라질 수 있어요.

사슬이 촘촘하게 묶여 있다면 딱딱하고, 잘 움직이면 유연해지게 되는 것이죠. PVC는 원래 비교적 단단한 편인데, 가소제라는 것을 넣으면 고분자 사이가 벌어져 사슬이 쉽게 움직여 부드러우면서 말라해지게 되요.

반대로 가소제가 없다면 분자들이 단단히 붙어 있어 딱딱한 PVC가 되는 것이죠.

쉽게 말해 고분자 사슬을 실타래라고 비유할 수 있을 것 같은데, 실이 꽉 엉켜 있다면 딱딱하고, 여유 공간이 많으면 잘 휘어지는 그런 원리예요.

감사합니다.