에멀젼최종(Emulsion Polymerization of Styrene)

목차

Abstract
Ⅰ. Introduction
Ⅱ. Experimental
Ⅲ. Results
Ⅳ. Discussion

본문내용

한다. 반응속도가 증가함에 따라 사슬의 수는 증가하게 되고 그 결과 종결반응의 확률이 높아져 분자량이 작아진다.
온도와 유화제의 농도는 동일하고 개시제 농도만 다른 1조와 2조를 비교해 보면 개시제의 농도가 높은 2조가 1조보다 분자량이 작고. 3조와 6조를 비교해 보면 개시제의 농도가 높은 6조가 3조보다 분자량이 작았다. 개시제의 농도가 높을수록 분자량이 작다는 것을 실험 결과 값 비교로 알 수 있었다.
4조, 5조, 7조, 8조에 비해 낮은 유화제 농도의 조건인 1조, 2조, 3조, 6조의 반응전환율이 낮게 나왔다. 유화제의 농도가 증가할수록 많은 미셀(micelle)이 형성되어 동시에 여러 장소에서 반응이 개시되고 입자들이 성장하므로 반응전환율은 증가한다. 따라서 유화제 농도가 낮은 조들은 유화제 농도가 높은 조에 비해 낮은 반응전환율을 얻었다고 생각된다.
개시제 농도, 유화제 농도는 동일, 온도에 따른 변화 (4조-7조, 5조-8조 비교)
조
온도
(°C)
개시제
농도(wt%)
유화제 농도(wt%)
점도
(/g)
반응전환율
(%)
입경크기
(㎛)
분자량
(g/mol)
4
80
0.2
0.3
10.03
73.3
0.1~0.2
14,700
7
75
0.2
0.3
1.7547
49.2
0.1
1,400
조
온도
(°C)
개시제
농도(wt%)
유화제 농도(wt%)
점도
(/g)
반응전환율
(%)
입경크기
(㎛)
분자량
(g/mol)
5
80
0.2
0.2
8.51
21.1
0.1~0.2
11,800
8
75
0.2
0.2
11.975
29.7
0.1~0.2
18,700
- 이론상으로 온도가 높을수록 단량체와 개시제의 activity가 증가하게 되어 충돌횟수가 증가하게 되고 이에 따라서 반응속도는 높아지게 된다. 이로써 성장하는 사슬들의 수는 증가하게 되고 그 결과 종결반응의 확률이 높아져 분자량이 작아지는 것이다. 개시제 농도와 유화제 농도는 동일하고 반응온도만 다른 5조와 8조를 비교해 보면 반응온도가 높은 5조가 8조에 비해 분자량이 높았다. 반응온도가 높을수록 분자량이 작다는 것을 실험 결과 값 비교로 알 수 있었다. 하지만, 4조와 7조를 비교해 보면 이론과 반대로 반응온도가 낮은 7조의 분자량이 4조에 비해 작게 나왔다. 4조와 7조의 실험 결과 값 비교로는 반응온도에 따른 분자량의 변화를 알 수 없었다. 또한 반응온도에 따라 반응전환율의 변화에 대해서도 실험 결과 값 비교로는 알 수 없었다.
개시제 농도, 온도는 동일, 유화제 농도에 따른 변화
조
온도
(°C)
개시제
농도(wt%)
유화제 농도(wt%)
점도
(/g)
반응전환율
(%)
입경크기
(㎛)
분자량
(g/mol)
4
80
0.2
0.3
10.03
73.3
0.1~0.2
14,700
5
80
0.2
0.2
8.51
21.1
0.1~0.2
11,800
조
온도
(°C)
개시제
농도(wt%)
유화제 농도(wt%)
점도
(/g)
반응전환율
(%)
입경크기
(㎛)
분자량
(g/mol)
7
75
0.2
0.3
1.7547
49.2
0.1
1,400
8
75
0.2
0.2
11.975
29.7
0.1~0.2
18,700
- 개시제 농도, 온도는 동일하고 유화제 농도만 다른 4조와 5조, 7조와 8조의 결과 값 비교만으로는 유화제가 분자량에 어떠한 영향을 미치는지 알 수 없었다. 유화제는 미셀(micelle)형태로 단량체가 중합되는 장소만을 제공하기 때문에 분자량에 직접적인 영향은 없다고 생각된다. 하지만 유화제의 농도가 높을수록 많은 미셀(micelle)이 형성되어 동시에 여러 장소에서 반응이 개시되고 입자들이 성장하므로 반응전환율이 증가한다는 것을 4조와 5조, 7조와 8조의 실험 결과 값 비교로 알 수 있었다.
입경크기 비교
조
온도
(°C)
개시제
농도(wt%)
유화제
농도(wt%)
입경크기
(㎛)
1
70
0.2
0.1
0.2~0.9
2
70
0.3
0.1
0.15~0.25
3
80
0.1
0.1
0.3
4
80
0.2
0.3
0.1~0.2
5
80
0.2
0.2
0.1~0.2
6
80
0.4
0.1
0.45
7
75
0.2
0.3
0.1
8
75
0.2
0.2
0.1~0.2
<4조> 유화제농도 : 0.3 wt% <3조> 유화제농도 : 0.1 wt%
입경크기 : 0.1~0.2 ㎛ 입경크기 : 0.45 ㎛
- 유화제 농도가 0.1 wt%로 비교적 낮은 1조, 2조, 3조, 6조의 입경크기는 다른 조들에 비해 입경의 크기가 컸다. 반면에 유화제 농도가 0.3 wt%로 비교적 높은 4조, 7조의 입경크기는 다른 조들에 비해 입경 크기가 작았다. 이것은 유화제의 농도가 증가하면 더 많은 개수의 미셀(micelle)들이 형성됨으로써 보다 많은 입자생성이 일어나게 되면서 입자크기는 작아지게 된다고 생각된다.
현탁중합과 유화중합의 반응기구 차이
현탁중합의 입자형성은 벌크중합과 비슷하게 움직인다. 따라서 개시제, 단량체가 반응하여 RMMM 형태로 물 안에서 반응하여 입자를 형성한다. 하지만 유화중합은 유화제의 사용으로 미셀(micelle)이 형성되어 미셀(micelle)내부에서 중합반응이 진행되면서 고분자 사슬이 형성되고 그 결과 고분자 입자가 생성된다. 따라서 현탁중합과 유화중합은 입자형태의 고분자를 얻는 다는 공통점을 가지고 있지만 고분자형성과정은 서로 다르다.
PMMA의 PBMA와 PS의 차이점 비교
PMMA는 단단한 경질로 투명성이 높고 Tg값은 약 105℃이다. 순수한 PS(주로 결정성 polystyrene)은 단단하고, 굳고, 깨지기가 쉬운 물질이다. 또한 비점은 물보다 낮으며 polystyrene은 투명성이 아주 높고, 약 90% 이상의 가시광선을 통과 시킨다. PBMA는 부드럽고 잘 깨지지 않고, Tg가 낮아 말랑말랑 하며 불투명 한 물질이다.
PMMA와 PS는 단단하고 Tg가 비교적 높아 잘 깨지며 투명성이 높다는 공통점을 가지고 있다. 하지만 PBMA는 부드러우며 Tg가 PS, PMMA에 비해 비교적 낮아 쉽게 깨지지 않는다. 또한 PS와 PMMA와는 달리 불투명한 물질이다. 이로보다 PMMA와 PS의 물성은 비슷하지만 PBMA는 전혀 다른 물성을 갖는 것으로 생각된다.

키워드

emulsion,   emulsion polymerization,   에멀젼,   PS