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[자연과학] [화학실험] 나일론 6-10의 계면중합 실험

등록일 : 2014-06-20
갱신일 : 2014-06-20


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[자연과학] [화학실험] 나일론 6-10의 계면중합 실험
Ⅰ. 서론
1. 실험목적
나일론은 직물용의 섬유로서 널리 사용된 첫 번째 합성고분자이다. 나일론-6,10을 계면중합반응으로 제조함으로써 계면중합의 원리와 특징을 안다.

2. 이론
나일론 6-10에서 6은 디아민 화합물에 포함된 헥사메틸디아민의 탄소수, 10은 염화세바코일의 탄소수이다.

나일론 x,y는 다음 식 (1)과 같이 탄소수가 x 개인 디아민과 탄소수가 y개인 디카르복실산을 반응시켜 얻는다.

n H2N-(CH2)x-NH2 + n HOOC-(CH2)y-2-COOH
[NH-(CH2)x-NH-CO-(CH2)y-2-CO]n + n H2O (1)

이때 카르복실산 대신 산염화물을 사용하면 (2)식과 같이 0~50℃의 낮은 온도에서 나일론을 합성할 수 있다.

n H2N-(CH2)x-NH2 + n Cl-(CH2)y-2-CO-Cl
[NH-(CH2)x-NH-CO-(CH2)y-2-CO]n + n HCl (2)

이러한 축합 반응을 균일계 용액중합 방법으로 행할 수도 있으나 이 경우 고분자량을 얻기 위해 두 반응물의 당량을 정확히 맞추는 것이 용이하지 않다. 대신 계면중합 방법이 많이 이용되는데, 이는 두 반응물을 다른 상(phase)에 녹여 두 상의 계면에서 중합반응이 일어나게 하는 것이다. 수용액 상과 비 수용액 상이 일반적인 형태인데, 두 반응물이 계면에 당량으로 공급되므로 중합도를 높이는데 유리하다.

두 액의 계면에서 (3)식과 같은 중합 반응이 일어나면서 두 액 모두에 녹지 않는 나일론 6,10이 생성된다. 이를 연속적으로 제거하면 양쪽의 두 액상에서 단량체가 계면으로 확산해 오면서 연속적으로 고분자가 생성된다.

n H2N-(CH2)6-NH2 + Cl-CO-(CH2)6-CO-Cl →
[NH-(CH2)6-NH-CO…(생략)
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