스타이렌의 유화 중합 결과 보고서 [고분자합성씄험]

1. 실험 날짜 : 2024년 11월 22일 금요일
2. 실험 제목 : 유화중합에 의한 폴리스타이렌의 중합
3. 실험 목적 : PS을 유화 중합(emulsion polymerization)으로 중합해보고 메커니즘에 대해서 이해한다.
4. 이론적 배경 :
1) 유화중합(Emulsion Polymerization)
유화중합(Emulsion Polymerization)은 용액중합의 단점인 유기용매의 화재 위험성 및 환경 오염 등의 문제를 해결하기 위해 비활성 용매인 물을 사용하는 중합법으로, 비수용성 단량체를 물에 분산시켜 마이셀상(Micelle)을 만든 후 마이셀에서 고분자를 성장시킨다. 이 때, 단량체를 물(수용성 용매)에 잘 분산시키기 위해 계면활성제를 사용한다. 또한, 유화중합이 메커니즘에서 라텍스라고 하는 고분자의 콜로이드 모양으로 안정된 분산 입자인 반응 생성물이 나오게 된다.
유화 중합의 장점으로는 첫 번째로, 반응열 조절이 용이하다. 두 번째로, 고분자 전환율이 높다. 세 번째로, 반응속도왿� 분자량을 동시에 올릴 수 있다. 네 번째로, 용매로 물을 사용하기 때문에 생산 가격이 저렴하고, 인체에 유해한 유기용매가 거의 없다.
단점으로는 물의 제거 속도가 느리고, 계면활성제왿� 같은 여러 첨가제가 고분자에 남아 최종 생산물을 오염시키는 경우가 발생한다는 점이다.
유화중합의 초기에는 개시제를 포함한 연속상과 교반에 의해 연속유기상에서의 coagulate가 방지된 단량체의 분산상, 그리고 적은 양의 단량체를 포함한 마이셀상 등 세 가지의 상이 존재한다. 개시제의 일부분이 마이셀 안으로 들어가고, 거기서 액상에 있는 단량체 방울로부터 확산에 의해 공급된 단량체들이 마이셀 안에서 중합을 일으키게 된다. 이러한 마이셀들이 성장하고, 미개시된 마이셀에서 소비된 계면활성제에 의해 안정화되며 미개시된 마이셀들은 점점 사라지게 된다. 중합속도는 마이셀의 수 즉, 다시 말하면 계면활성제의 농도에 비례한다.