Polymer   고분자, 중합체, 폴리머

(2023-06-22)

Macromolecule, 거대 분자


1. 단량체 (Monomer)중합시 기본이 되는 단위체(mer)
     - 중합체(Polymer)를 구성하는 반복 단위(repeat unit)의 분자중합 반복 단위 참조


2. 중합 (Polymerization)

  ㅇ 2 이상의 작은 단위체(단량체)가 결합하여, 큰 분자량화합물을 생성하는 것
     - 단량체들이 반복 단위로 연결되면서, 길고 큰 분자를 형성


3. 중합체 (Polymer, 폴리머), 고분자

  ㅇ 어원 :  Polymer는 Poly(많음)와 mer(단위)라는 합성조어

  ㅇ 작은 단위체가 계속적으로 반복된 형태의 중합체를 띈 `고 분자/거대 분자(Macromolecule)`
     - 분자량이 큰, 거대 분자(크게 분자를 이룸) 재료를 지칭함

  ㅇ [용어 관례]
     - 분자를 대상으로 할 때는, 거대 분자/고 분자
        . 몰질량이 1만 이상의 극히 많은 원자들로 이루어진 거대한 분자
     - 물질을 대상으로 할 때는, 폴리머 (고분자의 집합체)
        . 1 이상의 원자들이 공유결합으로 길게 연결된 집합물질


4. 고분자(폴리머)의 특징

  ㅇ 각 분자원자간 결합 형태 
     - 공유결합이 지배적임

  ㅇ 단량체로부터 중합에 의해 거대 분자 형성
     - 길고 유연한 사슬 형태 (탄소 원자들이 줄을서며 그 골격/뼈대를 형성)
     - 이때, 인접한 사슬과의 측면 이중결합 등도 가능 (다리 결합,Bridged Bond)
     - 통상, 분자량이 1만 이상으로, 탄소 원자가 715개 이상 이어지는 분자

  ㅇ 골격 구조 유형
     - 선형(linear), 고리형(cylcic/ring), 망형(network), 분기형(branched)

  ㅇ 결정 형태 유형 
     - `결정질`, `비결정질`, `둘 간의 혼합상`

  ㅇ 가열 후 변형 유형
     - 열 가소성, 열 경화5. 고분자(폴리머)의 성질 

  ㅇ 낮은 밀도, 경량
  ㅇ 유연성(변형성, 성형성), 저 비중, 내식성이 좋음
  ㅇ 합성 제조 용이
  ㅇ 절연성 좋음
     - (例: 케이블 외피, 커패시터 등)
  ㅇ 화학적으로 안정함
  ㅇ 낮은 강도, 온도에 취약  
  ㅇ 원 재료를 구하기 용이하고, 쉽게 제조 가능


6. 고분자(폴리머)의 例

  ㅇ 천연 폴리머 (natural polymer)  :  자연산 유기화합물로 만들어진 것   ☞ 유기 고분자 참조
     - 나무,고무,면사,가죽,비단 등 
     - 생명체단백질,탄수화물,핵산 등   ☞ 생체 분자 참조

  ㅇ 합성 폴리머 (synthetic polymer)  :  합성되어 만들어진 것
     - 고분자 사슬의 길이가 각각 다른 개개의 고분자들이 섞여있는 혼합물
     - 例) 플라스틱 (합성 수지), 인조 고무 (합성 고무), 기타 섬유 (합성 섬유) 물질 등
        . 특히, 천연 폴리머가 아닌 대표적인 합성 폴리머로써, 비단을 모방한 나일론이 있음

  ㅇ 공업적 분류
     - thermoplastics (열가소성) : 열가소성 플라스틱
        . 폴리에틸렌(PE), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리스티렌(PS) 등
     - elastomer (고무 탄성체)
     - thermoset (열경화성) : 열경화성 플라스틱
        . 페놀 수지 등

  ㅇ 고분자 생성 방식에 따른 구분
     - 연쇄성장 고분자 (chain-growth polymer) or 첨가 고분자 (addition polymer)
        . 고분자 사슬의 성장 말단에 단위체가 첨가되면서, 만들어짐
     - 단계성장 고분자 (step-growth polymer) or 축합 고분자 (condensation polymer)
        . 2개의 기능기를 가진 단위체가 결합하며, 물이나 HCl 같은 분자를 방출하면서, 형성됨

  ㅇ 기능성 고분자
     - 이온 교환 수지
     - 고 흡수성 수지
     - 생 분해성 수지

원재료별 구분
   1. 고분자   2. 금속   3. 반도체   4. 복합 재료   5. 세라믹  
고분자
   1. 고분자   2. 단량체, 중합   3. 플라스틱   4. 열경화성,열가소성 플라스틱   5. 염화비닐수지   6. 폴리에틸렌   7. 유기 고분자  


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