합성섬유의 종류와 용도 및 화학적 제조과정(제출용)

소개글

합성섬유의 종류와 용도 및 화학적 제조과정(제출용)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 섬유의 역사

2. 섬유의 종류
① 폴리아미드
② 폴리에스테르(PE)
③ 폴리우레탄
④ 폴리에틸렌(PE)
⑤ 폴리아크릴로니트릴(PAN)
⑥ 폴리프로필렌(PP)
⑦ 폴리비닐알코올(PVA)
⑧ 아라미드

3. 합성섬유의 특징

4. 고분자 생성반응

5. 8가지 합성섬유

6. 결론 및 발전방향

본문내용

이용하여 산업용필터 및 배터리분리재로서도 사용되고 있다. 위생용냅킨, 기저귀와 같은 위생용품과 형태안정성을 갖는 흡수용 종이, 역삼투 가스 분리용 섬유, 이온교환 섬유, 투석막, 전도성 섬유에도 사용되고 있다.
니트류에 붙어 있는 “acrylic"이라는 문자가 보이면 이 옷에는 PAN이 copolymer를 이루고 있는 것이다. 이 copolymer에는 acrylonitrile 과 methyl acrylate, 혹은 acrylonitrile 과 methyl methacrylate으로 구성되어 있다.
⑥ 폴리프로필렌(PP)
폴리프로필렌은 나일론과 강도와 내 굴곡마모성이 비슷하다. 내마모성은 isotatically의 증가에 따라 증가하는데 현존섬유 중 가장 우수하다. 탄성회복률 또한 대단히 우수해서 로프, 어망, 테이프류 등의 용도에 사용된다. 열 수축온도는 다른 합성섬유에 비해 높고, 소수성을 지녀서 형태안정성이 좋다. 고주파유전성이 크고 절연저항이 크며 습도의 영향을 받지 않는다. 용도는 내복, 외의, 운동복, 작업복, 이불솜, 모포, 레인코트 등의 의류와 어망, 로프, 컴베어 벨트, 필터, 텐트 등 자재용등에 사용된다.
구조적으로 PE와 비슷한 vinyl polymer이며 Ziegler-Natta polymerization 과 metallocene catalysis polymerization에 의한 propylene으로 만들어 진다.
metallocene catalysis polymerization는 PP가 다른 tacticities를 가지게 한다. 대부분의 PP는 isotactic으로 진행된다.
Atactic PP 는 methyl group이 양면에 불규칙적으로 붙어있는 구조이다.
이러한 두 PP를 이용하여 아래와 같이 결합시킬 수 있다. 이 polymer는 고무같은 elastomer성질을 지닌다.
⑦ 폴리비닐알코올(PVA)
1924년 W. O. Hermann 이 Poly(vinyl acetate)의 비누화에 의해 PVA 제조를 발명함으로서 PVA가 시작되었다. 그 후 미국에서는 vinal, 일본에서는 vinylon, Kuraray (Kurashiki rayon),북한에서는 vinalon이란 이름으로 개발되어 사용하고 있다. 비닐론은 합성섬유중에서 흡습성과 강도가 가장 강하다. 또한 180℃에서도 1시간이상의 안정성을 보였고, 내광성과 내약품성을 지녔다. 강하고 부드럽고 보온성이 뛰어나며 저렴한 가격 때문에 학생복, 훈련복, 모기장, 커튼, 카펫등에 많이 사용된다. 하지만 염색시 색상의 선명도가 떨어지고 탄성적 특성이 부족한 단점은 해결해야할 문제이다. 산업적으로는 어망, 로프,포대, 타이어코드, 호스, 농업용 소재, 건축용 소재, 플라스틱 고무 보강재등에 사용되고 있다. 의료용으로는 봉합사, 인공피부, 인공장기, 색전물질, 약물전달체계연구에 사용되고 있다.
제작방법은 PVA을 20% PVAc/MeOH에서 중합을 한 후 NaOH를 PVAc 1 mol에 대하여 0.2-0.4 mol의 환경에서 비누화 과정을 거치면 침전이 일어나는데 이 백색침전을 사용한다.
처음부터 직접 중합으로 얻지 못하는 이유는 VA 단량체가 매우 불안정하기 때문이다.
enol-keto tautomerism
⑧ 아라미드
아라미드는 방향족 나일론의 일종으로서 불에 매우 강한 성질이 있다. 이를 이용하여 주로 방화복에 사용되는 아라미드는 타이어재료로도 사용되고 있다. 1970년대에 듀퐁사에서 케블라와 노멕스라는 이름으로 개발하여 시판하고 있다.
케블라는 파라계 아라미드섬유로서 고속변형에 강해서 방탄조끼, 안전장갑에 사용되며, 단열성이 뛰어나서 자동차의 마찰재용으로 사용되고있다. 또한 화학적 안정성 때문에 섬유보강 시멘트에 사용된다.
노멕스는 메타계 아라미드섬유로서 2단계 계면중합합성법으로 생산하며 케블라에 비해 신도가 높고, 내피로성, 내약품성, 내온열성이 뛰어나서 방호복, 석면대용, 섬유강화 플라스틱(FRP) 에 사용된다.
3. 결론
섬유가 기존의 의류용 소재로만 사용되어 오던 것에서 탈피하여 토목적, 생의학적 응용으로 사용 범위가 점차 넓어져 가고 있다. 또한 신소재의 개발과 기존소재의 고성능화로 온도, 화학적 환경 및 기계적 응력과 같은 극한 상황에 견디도록 개발하고 있다.
소재 변혁은 아래와 같이 이루어지고 있다.
아라미드 섬유 : 고강력 섬유, 방탄직물, 방호복(방염성)
탄소/흑연 섬유 : 고강력, 고강연성 섬유 → 자동차, 우주산업에의 응용
PBI 섬유 : 방염성, 내열성의 의복, 가구, 여과포
겔 방사 폴리에틸렌 섬유 : 초고분자량 → 범포, 여과포, 밧줄
폴리페닐렌설파이드 섬유 : 내열성, 내약품성 여과포, 콘베이어 벨트
폴리에테르에테르케톤 섬유 : 고강력, 고강연성, 저크리프성, 내환경성
액정성 폴리에스테르 섬유 : 내열성, 내약품성, 고강력, 기계적 안정성
미래에는 점차 풍요로운 삶을 만끽하려는 인간의 수요를 맞추기 위해 고기능성, 고품격의 섬유들이 등장할 것이다. 예를 들면, 화려한 빛을 내는 섬유, 삼림욕 효과가 있는 섬유, 빛이나 온도에 따라 변하는 섬유, 태양 에너지를 축적하는 섬유, 냄새를 없애주는 섬유, 모기와 같은 해충을 쫓는 섬유, 기분이 좋아지는 섬유, 전자파나 자외선 차단효과가 있는 섬유, 환경으로 돌아가는 생분해성 섬유 등이 그것이다. 또한 소재의 단일성에서 탈피하여 우유나 파인애플과 같은 자연물질에서 합성섬유 못지않은 효과를 지닌 섬유를 추출해 내고 있고 생산성을 높이기 위해 연구중이다.
4. References
1.John Mcmurry, Organic Chemistry 5th, p879~882 p.1269~1276,Brooks/Cole
2.Pavia, Lampman, Kriz, Introduction to Organic Laboratory Techniques a contemporary approach (2nd edition), p.376~391
3.한국섬유공학회, 최신합성섬유, p.19~35, 형설출판사
4.장병선외 5인, 섬유가공학, p.168~180, 형설출판사
5.권오경, 문제기, 고재운, 섬유이야기, p.40~55, 한림원

키워드

합성섬유,   폴리아크릴,   나일론,   제조과정,   폴리에스테르,   섬유,   인조섬유,   유기섬유