고분자 (폴리머, Polymer), 고분자란 무엇인가?

고분자 (폴리머, Polymer), 고분자란 무엇인가? 

 

 

안녕하세요 :)

무더운 여름이 끝나고 날씨가 점점 시원해지는 것 같습니다.

이럴 때일수록 건강 관리에 더욱 신경 쓰고 감기 조심은 필수입니다.

오늘은 살면서 많이 들어보지 못한 또는 처음 들어볼 수도 있는 것에 대해 적어보려고 합니다.

바로 '고분자', '폴리머 (Polymer)'에 대한 것인데요!

아마 생소한 단어이지만, 주변에서 쉽게 찾아볼 수 있습니다.

일상생활에서 흔히 볼 수 있는 플라스틱 용기, 비닐, 고무 같은 것들이 모두 고분자입니다.

그럼 고분자가 무엇인지 간략히 적어보겠습니다!

 

 

(1) 고분자(Polymer)란?

고분자의 정의는 '단량체(Monomer) 분자들이 화학반응을 통하여 규칙적인 반복 단위를 가진 긴 사슬의 분자'로

분자량 10,000g/mol 이상의 높은 분자량을 가졌다고 해서 고분자라고 칭합니다.

(그리스어로 '많은'을 뜻하는 Poly와 '것, 부분'을 뜻하는 meros의 합성어로 Macromolecular라고도 표현)

정의에서 가장 중요한 키워드는 단량체와 규칙적인 반복 단위인데요.

단량체를 A라고 한다면 고분자는 ~A-A-A-A-A-~가 되는 것이죠

예를 들면 PE (PolyEthylene)이라고 하는 물질은 단량체인 Ethylene이 반복되는 구조이죠

 

PolyEthylene

 

 

(2) 고분자의 분류

고분자를 분류하는 방법은 기준에 따라 다양하게 분류가 될 수 있습니다.

 

1. 천연 고분자와 합성 고분자

생명체 내에서 자연스럽게 만들어지는 고분자를 천연 고분자라고 하며,

녹말, 셀룰로오스 (단량체: 포도당), 단백질 (단량체: 아미노산), 천연고무 (단량체: 아이소프렌) 등이 있습니다.

합성 고분자는 인공적인 화학반응을 통해 만들어지며,

폴리에스터계, 나일론, PE, PVC, PS 등이 있습니다.

 

2. 열경화성 고분자와 열가소성 고분자

열경화성 고분자는 가교 결합으로 인해 고체화가 되었을 때, 더 이상 성형이 불가능한 것이 특징입니다.

페놀, 에폭시, 멜라민, 우레아, 실리콘계 수지가 이에 해당됩니다.

열가소성 고분자는 가열에 의해 연화, 용융이 되어 성형이 가능한 것이 특징으로

위에 열경화성 고분자 예시를 제외한 대부분이 열가소성 고분자입니다.

 

3. Homo Polymer, Co polymer, Polymer alloy

Homo Polymer : ~-A-A-A-A-~와 같이 단일의 단량체를 가진 고분자이며, Tg, Tm 등 단일 고유 값을 가집니다.

Co Polymer : ~A-B-A-B-A-B~처럼 2가지 이상의 단량체를 가진 고분자로 단일의 Tg, Tm을 가지지만,

단량체의 구성 비율에 따라 특성이 달라질 수가 있습니다.

Polymer alloy : 2가지 이상의 고분자가 물리적으로 용융 혼합이 되어 있는 상태로 물리적으로만 혼련이 된 상태로

각 고분자의 특성이 모두 발현이 된다.

 

4. 범용 고분자, 엔지니어링 고분자, 슈퍼엔지니어링 고분자

내열성, 기계적 특성 같은 가시적인 물성으로 고분자를 분류할 수가 있습니다.

범용 고분자 < 엔지니어링 고분자 < 슈퍼엔지니어링 고분자 순으로 비교적 물성이 좋다고 말할 수가 있으며,

각각의 분류에 맞게 사용되는 분야도 크게 달라집니다.

(이와 관련해서는 따로 포스팅을 하도록 하겠습니다.)

 

5. 결정성 고분자와 비결정성 고분자

고분자의 구조는 반결정성 구조 (Semi-Crystalline)로 결정성 (Crystalline)과 비결정성 (Amorphous)이 혼재되어 있죠

100% 결정성, 100% 비결정성인 고분자는 없으며,

상대적으로 결정성이 많으면 결정성 고분자, 비결정성이 많으면 비결정성 고분자라고 합니다.

결정성 고분자는 비결정성 고분자에 비해 불투명하고 Brittle 한 특성이 있고 PA, POM, PET 등이 이에 속합니다.

비결정성 고분자는 비교적 투명하고 Rubbery 한 특성이 있고 PC, ABS 등이 있습니다.

 

 

(3) 고분자와 삶

 

고분자는 일상생활에서 사용되는 볼펜의 뚜껑, 악기, 스포츠 용품, 가전부터

페인트, 섬유, 코팅제, 섬유, 플라스틱 산업과 전자, 자동차, 항공 산업에 총괄적으로 적용이 되고 있습니다.

삶의 편리성과 산업의 발전 측면에서 중요한 역할을 해왔고 현재까지도 중요하게 여겨지고 있습니다.

또한, 화학 물질의 환경 문제가 제기되고 있는 와중에 생분해성 소재 등과 같이 친환경적인 물질도 개발 중에 있습니다.

매일 입는 속옷, 티셔츠, 바지부터 매일 타고 다니는 자동차에서도 고분자를 심심치 않게 발견할 수가 있습니다.

 

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오늘도 수고하셨습니다.

굿데이!