폴리아미드계수지(나일론)

목차

1. 분류/ 종류

2. 제법

3. 특징

4. 용도

본문내용

반응(polymerization)이라고 하며, 이 때 작은 분자들을 단량체(monomer)라고 한다. 두 가지 형태의 중합, 즉 축합중합과 첨가중합이 알려져있다. 단량체들이 결합시에 물이나 알코올과 같은 작은분자가 제거되는 고분자 형성반응을 축합중합이라 하며, 첨가중합에서는 불포화 혹은 고리화합물들이 서로 첨가하여 고분자를 만드는 반응으로 이 때는 작은 분자들이 제거되지는 않는다. 전형적인 축합중합 고분자의 일종이 폴리아미드, 즉 나일론이다.
같은 양의 디아민과 디카르복시산을 섞으면 아민염을 얻을 수 있다. 이 염을 고온으로 가열하면 한 분자의 물이 빠져 나오면서 아미드 결합이 생긴다. 나일론 66은 공업적으로 헥사메틸렌디아민과 아디프산을 215℃에서 여러 시간 그리고 270℃ 진공 하에서 약 한 시간정도 반응시켜서 얻는다.
나일론을 만드는 또 다른 방법은 반응성이 큰 산염화물을 이용하는 것으로, 이 산염화물은 실온에서도 아민과 쉽게 반응하여 폴리아마이드를 만들 수 있다. (Schotten-Baumann 반응). 즉 염화세바코일과 헥사메틸렌디아민은 실온에서도 다음과 같이 반응하므로 나일론 610은 실험실에서도 쉽게 합성할 수 있다.
헥사메틸렌디아민은 물에 그리고 염화세바코일은 물과 섞이지 않은 용매에 녹여 접촉시킴으로써, 두 용액의 계면에서 중합반응이 일어나게 된다. 따라서 이러한 중합반응을 계면중합이라고 한다. 이 계면에서 생긴 중합체(나일론)의 필름을 집게로 집어 올리면 필름이 제거됨과 동시에 그 자리에 새로운 중합체가 계속 생성되게 되는 연속반응으로 인하여 끈이나 실 모양의 고분자중합체를 만들 수 있다. 이것을 나일론끈 마술이라 부른다. 또한, 섞이지 않는 두 용액은 혼합기를 사용하여 세게 흔들어주면 두 접촉면이 넓게 되어 짧은 시간에 많은 중합체를 얻을 수 있다.
그림 1. 나일론 끈 마술
그러나 이 방법은 산염화물이 비싸기 때문에 공업적으로는 잘 사용되지 않는다. 현재 우리나라에서 많이 생산되고 있는 나일론 6은 한 분자 안에 아민기와 산기를 모두 갖고 있는 단량체인 ε-카프로락탐의 중합으로 만든다.
이 밖에도 다양한 용도에 맞게 많은 종류의 나일론들이 개발되어 왔다. 특히 방향족 디카르복시산과 방향족아민들을 사용하여 만든 아라미드 섬유 같은 것은 매우 강하고 튼튼한 물성을 갖는다.
3. 실험 방법
실험A. 나일론 끈 마술법
① 사염화탄소 25 ml가 들어있는 250 ml비커에 염화세바코일 0.5 ml를 눈금피펫으로 취하여 용해시킨다.
② 100 ml 비이커에 25 ml증류수를 담고 헥사메틸렌디아민 1.15g과 수산화나트륨 0.2g을 용해시킨다.
③이 용액을 염화세바코일 용액이 담긴 비이커의 기벽을 따라 서서히 부어넣는다.(두 용액이 섞이지 않고 층을 형성할 수 있게 천천히 부어야 한다.)
④ 나일론 필름이 위 두 용액이 접촉되는 계면에서 생길 것이다. 생성된 나일론 필름을 핀셋으로 조심스럽게 끌어올려 유리막대에 감는다.
* 나일론을 끌어올릴 때 중앙에서 뽑혀지도록 하고, 감는 속도를 가능하면 일정하게 유지한다.
⑤ 유리막대를 돌려 계면에 생성된 필름을 비이커로부터 끌어올리면, 계면에서 계속 중합체가 생성되므로 계속 이어지는 나일론끈을 얻을 수 있다.
⑥ 중합체가 더 이상 생성되지 않을 때까지 유리막대로 나일론 끈을 감아올린다.
* 이 때 감아올린 나일론 끈은 반응하지 않은 출발물질을 포함하고 있을 수 있으므로 씻기 전까지는 손으로 만지지 않도록 한다.
⑦ 생성된 나일론 끈을 아세톤과 물의 1:1 수용액으로 씻은 후 다시 물로 충분히 씻는다.
* 유리막대에 감긴 나일론 끈을 빼서 비이커에 넣고 안쪽 부분까지 충분히 씻어 준다.
⑧ 이것을 100℃ 이하의 오븐에서 말린 후 중합체의 녹는점을 측정한다.
6. 주의 및 참고사항
① 사염화탄소와 염화세바코일은 독성이 있으므로 증기의 흡입 또는 피부와의 접촉을 피해야한다.
② 합성한 나일론을 충분히 씻어주기 전에는 손으로 직접 만지지 않도록 한다.
③합성한 나일론 및 사용하고 남은 반응물질을 씽크대에 버리지 않도록 한다.
d. 나일론 610의 반응은 다음과 같다.
n H-NH(CH2)6NH-H
+
rm Buildrel rarrow NaOH
RM O~~~~~~``O~~~~`#
||~~~~~~~||`~`~~~#
RM (-NH(CH_2 )_6 NH-C(CH_2 )_8 C-)_n
n
RM O~~~~``~~``O~~~~`#
||~~~~~``~~||~~~``~#
RM Cl-C(CH_2 )_8 C-Cl

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