PMMA의 괴상중합

소개글

PMMA의 괴상중합에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ.
서 론
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1. 실험목적
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2. 괴상중합(벌크중합)의 정의
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3. 라디칼중합의 개념
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4. 괴상중합(벌크중합)에 사용되는 개시제
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5. 괴상중합(벌크중합)의 메커니즘
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6. PMMA의 정의 / 특성
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Ⅱ.
실 험
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1. 실험기구
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2. 실험시약의 일반물성
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3. 시약정제과정
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4. 실험과정
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5. 실험시 주의사항
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Ⅲ.
결 과
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1. 반응시간의 경과에 따른 시험관의 변화
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2. 점도 측정 / 결과값
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Ⅳ.
토 론
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본문내용

1 회
2 회
3 회
4 회
5 회
평균값
순수 THF
21.73
21.72
22.9
21.75
21.71
21.962
CCL4(0mol/%)
23.58
23.73
23.99
23.80
23.63
23.746
CCL4(3mol/%)
22.52
22.52
22.52
22.52
22.51
22.518
yield(%)
생성된 product/사용한 monomer×100=
0.2856g/9.4g×100= 3.0393%
상대점도
ηr = t/t = 22.518/ 21.962 = 1.0253
비점도
ηsp = ηr-1 = 0.0253
고유점도
[η]= (ln ηr)/C(편의상 환산점도와 대수점도를 고유점도라고 가정)
=(ln 1.0253)/ (1g/L) (∵C=0.03g/30ml) = 0.0249
분자량
ηsp/C = KMv^a
0.0253/(1g/L) = 7.15X10(dl/g)Mv^(0.72)
∴Mv = 3467.5290
※ 본 실험에서는 redused viscosity나 inherent viscosity를 고유점도라고 가정하고, 위식을 적용한다. 이를 논하시오.
용액에 전단응력 (물체의 어떤 면에서 어긋남의 변형이 일어날 때 그 면에 평행인 방향으로 작용하여 원형을 지키려는 힘)을 가했을 때, 단위면적당 마찰저항은 용액의 점도와 층간의 속도구배에 지배되는데 이때 모세관의 점도를 Poiseuille’s law 를 이용하면 다음 식으로 쓸 수 있다.
(R:모세관의 반지름, P:모세관을 통해 유체에 가해지는 압력, I:모세관의 길이, Q:부피 유속)
위 식에서 모세관의 규격을 일정하게 두고, 용매의 밀도와 희박용액의 밀도를 거의 같다고 가정하면 아래 식으로 상대점도를 구할 수 있다.
고유점도는 용매와 상호작용하지 않는 고분자 한 단위를 첨가했을 때 용매 한 단위 점도증가분으로 위 식을 통하여 고유점도 유도공식을 알아보았다.
상대점도는 부피 분율의 2.5배에 해당한다는 사실을 통해 Mark-Houwink-Sa
kurada Equation 를 얻어 낼 수 있다.
위 식을 Huggins Equation 이라고 한다.
(M:분자량, K’:Huggins상수)
위의 Huggins equation을 이용해서 농도(c) 와 를 각각 도시하면 절편에서 고유점도를 알아낼 수 있다.
위의 식에서 구의 부피를 로 표현하고 Einstein식을 이용해서 정리하면 Mark-Houwink-Sakurada 식을 구할 수 있다.
고유점도를 Mark-Houwink-Sakurada 식에 대입하면 고분자의 점도평균 분자량 Mv를 구할 수 있다.
Ⅳ. 토 론
우리 조는 이번 MMA를 이용하여 PMMA를 합성해보는 실험을 통하여 괴상중합법을 배워보고 그 메커니즘을 알 수 있었으며, 중합된 PMMA의 점도측정과 고유점도를 통하여 분자량을 측정해 보았다.
3mol%의 chain transfer를 첨가하여 MMA벌크 중합을 하여 얻은 결과로는 yeild가 3.0393%, Mark-Houwink-Sakurada식을 이용하여 측정한 점도로 얻은 분자량은 3467.5290g/mol를 얻어 냈다.
우선 얻어낸 yeild가 현저히 낮은 값을 나타내는 원인으로는 삼각플라스크에 AIBN 과 MMA를 넣는 과정에서 우리 조는 물론 대부분의 조들도 휘발성이 강한 MMA를 먼저 넣은 후 AIBN을 가하여 상당량의 MMA가 증발되어서 3% 정도의 낮은 yeild 값을 얻은 것으로 생각이 된다.
그리고 점도측정을 통한 결과값을 가지고 분자량을 구해 보았는데, 이때 유도한 Mark-Houwink-Sakurada 식으로 계산해 봄으로서 이 식을 좀 더 이해 할 수 있는 기회였던 것 같다.
구해낸 상대점도, 비점도, 고유점도를 통해 얻어낸 분자량 값은 3467.5290으로 실제 고분자를 합성하고 측정한 분자량이 높은 분자량을 나타냄을 실험적으로 확실히 알게 되었다.
※ chain transfer의 양을 각 조마다 달리하여 얻은 결과 값을 아래의 표로 나타내보았다.
홀수조
짝수조
구 분
분자량 Mv
구 분
분자량 Mv
THF(t) 홀수조
-
THF(t) 짝수조
-
0mol%의 연쇄이동제(t)
17514.702
0mol%의 연쇄이동제(t)
30019.10498
1mol%의 연쇄이동제(t)
9381.1302
2mol%의 연쇄이동제(t)
19651.15795
3mol%의 연쇄이동제(t)
3470.6619
4mol%의 연쇄이동제(t)
14372.48955
5mol%의 연쇄이동제(t)
4816.9314
6mol%의 연쇄이동제(t)
14060.6540
7mol%의 연쇄이동제(t)
6176.4921
8mol%의 연쇄이동제(t)
12476.0368
홀수조 짝수조
모든 조가 전반적으로 chain transfer의 양이 많을수록 분자량이 작아지는 현상을 나타내었는데, 이는 chain transfer의 역할이 radical chain과 기존의 부가되는 monomer 보다 쉽게 반응하여 성장되는 radical chain의 성장을 멈추게 하고 chain transfer agent가 active site를 갖게 되어 다른 monomer에 이를 전달하는 역할을 하므로 chain transfer의 양에 따라 연쇄성장반응을 억제하고 분자량을 조절할 수 있기 때문이다. 하지만 전반적인 분자량 감소는 이루어 졌으나 일정하지 않은 이유로는 앞서 언급했던 MMA를 넣은 플라스크를 막아놓지 않고 공기 중에 방치해 상당량의 MMA가 증발되어서 나타난 오차, 실험과정 사이에서 세척이 확실히 되지 않았거나, 정해진 양의 시약을 담을때 발생하는 차이라 추측되었다.
이번 실험은 처음으로 고분자를 합성해보는 기회였고 4대 공정중 하나인 벌크중합, 그중에서도 라디칼 중합에 대해 이해하고 실험을 해본 시간이었다. 이전에도 점도계는 접해보았지만 유도식을 통한 분자량을 구해 봄으로써 고분자의 분자량이 어떠한 값을 나타내는지 직접 알아볼 수 있었다.
Ⅴ. 참고문헌
1. 한국고분자학회, ‘고분자 실험’, 자유아카데미, 1993
2. 김공수,현대 고분자 화학실험chap2. 고분자 합성실험, 1984
3. 도춘호 교수 연구실 Webpage (http://dochoonho.sunchon.ac.kr/)

키워드

고분자 실험보고서,   PMMA의 괴상중합,   라디칼중합의 개념,   괴싱중합메커니즘