고분자 화학은 고분자의 구조, 합성 및 반응을 연구하는 화학의 한 분야입니다.
일반적으로 중합체는 에틸렌 중합에 의해 형성된 중합체를 폴리에틸렌이라고 하고 프로필렌 중합에 의해 생성된 중합체를 폴리프로필렌이라고 하는 것과 같이 이를 생성하는 단량체의 이름을 기반으로 합니다. 중합 반응 공정은 균질과 다상 중합으로 나눌 수 있으며 다상 중합은 에멀젼, 분산 및 침전 중합으로 나눌 수 있습니다.
1) 역사
인간은 오랫동안 천연 고분자를 사용해 왔습니다. 예를 들어, 실크, 목재, 천연 고무 등은 모두 천연 고분자 재료입니다. 19세기 후반에 일부 발명가들은 페놀 수지, 폴리옥시메틸렌 등과 같은 인공 고분자를 만들었고 중합체가 매우 중요한 재료라는 것을 발견했습니다.
20세기 초, 헤르만 슈타우딩거(Hermann Staudinger)는 고분자의 현대적 개념, 즉 고분자는 화학 결합으로 연결된 많은 반복적인 단위에 의해 형성된 고분자량 화합물로, 고분자의 내부 구조를 나타냅니다. 당시에는 거의 받아들여지지 않았지만 나중에 실험 기술의 발전으로 이 구조가 인정되었습니다. 결과적으로 구조에 대한 이해는 고분자 합성 및 화학 반응에 대한 연구도 발전시켰습니다. 고분자 합성 측면에서 1940년대에 Wallace Carothers는 나일론을 합성하고 중합 반응 메커니즘을 연쇄 중합과 점진적 중합의 두 가지 범주로 나눴습니다. 1950 년대에 Carl Ziegler와 Curio Natta는 Ziegler-Natta 촉매를 발명하고 촉매 중합을 연구하기 시작했습니다. 1960년대에 Carrodes의 조수였던 Paul Flory는 단계적 중합 반응의 역학에 대한 연구로 1974년 노벨상을 수상했습니다.
2) 구조
일반적으로 고분자라고도 하는 고분자는 유사하거나 동일한 구조를 가질 수 있거나 서로 공유 결합을 형성하여 긴 사슬 구조를 형성할 수 있는 완전히 다른 유기 화합물로 서로 연결된 많은 단위로 구성된 거대분자를 말합니다. 고분자는 작은 분자의 중합에 의해 형성되며, 중합되어 중합되어 고분자를 형성하는 작은 분자를 단량체라고합니다. 체인의 모양에서 세 가지 범주로 나뉩니다.
직쇄 중합체: 가장 단순한 구조를 가진 긴 사슬 분자이며 차례로 연결된 많은 단량체 분자로 구성됩니다.
분지형 중합체: 더 짧은 가지를 가진 긴 사슬;
가교 폴리머: 폴리머 사슬은 분지 사슬로 연결되어 네트워크를 형성합니다.
3) 제작
고분자 합성의 주요 임무는 고분자를 형성하기 위한 단량체의 중합 반응 과정을 연구하는 것입니다. 중합 반응은 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
연쇄 중합: 단량체가 반응성 중심이 있는 사슬을 형성하기 시작한 다음 활성 중심이 다른 단량체를 공격하여 결합하고 사슬은 일정 길이에 도달하여 종결될 때까지 반응을 통해 성장합니다.
단계적 중합: 단량체가 중합체로 반응하여 점진적으로 진행됩니다. 두 가지 주요 범주가 있습니다: 첫 번째 유형은 단계적 축합 중합 반응이고 두 번째 유형은 단계적 추가 중합입니다.
4) 반응
중합체의 분자량은 매우 높지만 고분자가 가지고 있는 작용기와 반응 성능은 두 가지 요인의 영향을 받습니다.
폴리머는 긴 사슬 구조이며, 이 긴 사슬은 지그재그로 말려 있습니다. 규칙적인 컬(접힘)은 결정질 상태로, 불규칙한 컬은 비정질 상태로 컬링됩니다.
중합체의 분자는 함께 적층됩니다. 규칙적으로 규칙적인 결정 상태로 쌓이고 불규칙하게 비정질 상태로 쌓입니다. 규칙적인 구조의 분자는 단단하고 시약은 침입하기 쉽지 않으며 작용기는 반응하기 쉽지 않으며 불규칙한 구조의 분자는 느슨하고 시약은 침입하기 쉽고 작용기는 반응하기 쉽습니다.
5) 해결책
대부분의 선형 폴리머는 해당 용매에 용해될 수 있습니다. 폴리머 용액은 이전에 생각했던 콜로이드 용액이 아닌 진정한 용액입니다. 폴리머는 흐를 때 서로를 차단하고 점성이 있는 긴 사슬 구조입니다. 일반적으로 분자 사슬이 길수록 점도가 높아집니다. 빔이 용액을 통과할 때 폴리머의 크기가 크기 때문에 산란이 발생할 수 있습니다. 고분자는 용매 분자보다 훨씬 무겁습니다. 초고속 원심분리에서 폴리머는 용매 분자보다 빠르게 이동하고 용매 분자보다 느리게 확산됩니다. 이러한 특성을 사용하여 분자량을 결정할 수 있습니다. 고분자 용액을 연구함으로써 고분자의 형태와 구조를 추측하는 것도 가능합니다.