딱딱한 성질의 PVC를 부드럽게 만들기 위해 첨가하는 가소제(프탈레이트 등)가 고분자 사슬 사이에서 어떤 역할을 하나요?

Question

딱딱한 성질의 PVC를 부드럽게 만들기 위해 첨가하는 가소제(프탈레이트 등)가 고분자 사슬 사이에서 어떤 역할을 하여 물리적 성질을 변화시키는지 분자 간 인력 감소 측면에서 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

PVC는 본래 고분자 사슬들이 서로 강하게 끌어당기며 뻣뻣한 성질을 띠는데, 여기에 프탈레이트와 같은 가소제를 첨가하면 사슬 사이에 분자가 끼어들어가면서 물리적 성질이 크게 변합니다. 가소제는 고분자 사슬 사이의 빈 공간을 채우며 사슬 간 거리를 넓혀 주고, 그 결과 사슬들 사이에서 작용하던 분자 간 인력이 약화됩니다. 원래는 PVC 사슬끼리 직접 맞닿아 강한 반데르발스 힘을 주고받았지만, 가소제가 들어오면서 그 접촉이 줄어들고 대신 사슬-가소제 간의 상대적으로 약한 상호작용으로 대체됩니다.

이러한 변화는 고분자 사슬의 운동 자유도를 증가시켜 유리전이온도(Tg)를 낮추고, PVC가 더 쉽게 변형되며 부드럽고 유연한 성질을 갖게 만듭니다. 따라서 가소제는 고분자 사슬 사이에서 일종의 ‘윤활제’처럼 작용하여, 서로 달라붙는 힘을 줄이고 사슬들이 더 자유롭게 움직일 수 있도록 함으로써 PVC를 딱딱한 플라스틱에서 유연한 재료로 바꾸는 역할을 합니다.