[화학공학] 유화중합

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2006.09.26 / 2019.12.24
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목차: 1.실험목적

2.기초이론

3.시약 및 기구

4.실험방법

※ M S D S ※

5.결과

*보충이론*

*DSC의 구조

본문내용: 1.실험목적
고분자의 중합 방법은 일반적으로 괴상 중합, 용액 중합, 분산 중합, 유화 중합 등이 있으며 이중 용액 중합, 분산 중합, 유화 중합은 중합열의 조절과 중합이 일어나는 동안 점도 조절(분자량 조절)이 용이하다는 특징이 있다. 범용인 용액중합의 경우 용제의 사용에 따른 화제의 위험성과 유기 용제 처리문제로 인하여 점차 법률적으로 규제의 대상이 되고 있음에 따라 용제를 사용하지 않는 수분산계 유화 중합을 이용한 고분자의 합성이 가장 중요하게 대두되고 있다. 따라서 본 실험으로 제조한 접착제는 계면화성제의 조절과 모노머량의 조절에 따라 건축용, 종이, 페인트 등의 다방면으로 사용되고 있다.
2.기초이론
유화란[ emulsification ]
에멀션화라고도 한다. 한 액체 속에 그것과 서로 섞이지 않는 액체가 미세하게 분산되어 있는 계(系)를 에멀션이라고 하고, 이 에멀션을 만드는 조작을 뜻한다.
유화중합(乳化重合)
에멀션화중합이라고도 한다. 부타디엔 ·비닐화합물 등의 단위체를 에멀션화제에 의해서 물 속에 에멀션화시키고 분산시켜 라디칼 중합을 시행하여 합성수지나 합성고무를 제조하는 중합법이다. 현탁중합(懸濁重合)이나 용액중합과 함께 공업적으로 극히 중요하다. 표준 처방은 순수(純水) 100, 단위체 40∼60, 에멀션화제 1∼3, 촉매 0.1∼0.3이며, 에멀션화제로는 지방산비누 ·라우릴황산소다 등의 음이온성 계면활성제를, 촉매로서는 과산화수소 ·과황산염 ·유기과산화물을 사용한다. 이들 원료를 중합기(重合器)에 넣고 천천히 휘저으면서 40∼60 ℃로 가열하면, 에멀션화제의 미셀 내에서 단위체의 중합반응이 진행하여, 중합물의 입경(粒徑) 0.05∼0.1 μm의 우유상 라텍스가 생긴다. 이 라텍스를 그대로 사용하거나 농축하여 포움러버 ·도료 ·접착제 등으로 널리 사용하고 있다.
에멀션화 중합법의 특징은 중합열을 제거하기가 쉬워, 중합계의 온도를 균일하게 유지하기 쉽고, 또한 에멀션의 점성도(粘性度)가 낮기 때문에 중합물의 농도를 높게 함으로써 중합반응의 조작을 관리하기가 쉬우며, 단위생산 능력당의 설비와 가공비가 비교적 싸게 든다는 점이다. 또, 대량생산에는 몇 개의 중합기를 직렬로 연결한 연속중합 방식도 사용된다. 현재 SBR ·NBR ·폴리클로로프렌 등의 합성고무 및 라텍스나 아세트산비닐 ·염화비닐 ·염화비닐리덴 ·아크릴레이트 등 합성수지 라텍스의 생산은 모두 이 방법에 의하고 있다.
이 론
{ 기본 반응 }
유화제에 의해 생성된 미셀(Micelle), 단량체로 팽윤된 입자(Monomer-Swollen Polymer Partical), 그리고 단량체의 공급원인 단량체 액적(Monomer Dro[let)이 물에 분산되어 있는것으로 수용성 개시체에 의해 반응이 개시된다.
{ 수용액에서의 반응개시 }
폴리스티렌 입자가 미셀의 부재하에서도 생성될 수 있다는 점에 근거를 두고 제안된 이론이다. 즉, 입자의 생성은 수용액에서 자유라디칼과 단량체가 반응하여 생성되고, 어느 일정한 크기 이상이 된 입자는 단독으로 입자를 형성하거나 기존의 입자에 의해 흡수된다. dql자의 수는 유화제의 양과 입자를 안정화 시킬 수 있는 효율에 의해 결정된다. 피츠는 수용액 상에서 물에 녹는 올리고마 라디칼이 먼저 형성되고 어느 일정한 크기 이상에서 새로운 입자로 되거나 기존의 입자에 흡수됨을 메칠메타아크릴레이트의 반응에서 관찰하였다. 만일 극성을 지닌 단량체를 사용하는 경우에는 단량체와 물간의 계면장력(Interfacial tension)이 중요하여 용해도가 높을수록 계면장력은 적고 흡착되는 유화제의 양도 적어진다. 그러나 기능성기(예로써 아클릴레이트의 에스테르기)가 있을 경우에는 입자를 안정화 시키는데 보조 역할을 한다. 이 이론은 초산비닐, 염화비닐, 메틸메타아크릴레이트와 같이 단량체의 물에대한 용해도가 비교적 높은 물질에 적용되 수 있는데, 입자의 생성이 임계 미셀농도(CMC, Critical micelle concentration) 이하에서도 가능함을 시사하고 있다.
{ 단량체 액적 내에서의 반응개시 }
단량체 액적의 크기는 미셀이나 단량체 팽윤입자보다 매우 커서 1~5μ 의 범위이다. 그러므로 단량체액적의 표면적은 미셀이나 단량체 팽윤입자보다 매우 적어 확률상으로 볼 때 라디칼 침투의 기회가 매우 희박하다. 그러나 만일 음이온계 유화제/지방산알콜의 혼합물에서 볼수 있는 것과 같이 단량체 액적의 크기가 적으면 상대적으로 표면적이 커져서 미셀이나 단량체 팽윤입자와 경쟁적 위치에서 반응을 개시할 수 있게 된다.
된다.

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