PMMA의 유화중합

1. 실험목적
(1) 유화중합을 이용하여 PMMA를 제조하고 그 수율을 측정한다.
(2) 유화중합법을 익히고 실험기구 사용법을 익힌다.


2. 실험이론
고분자 중합 방법은 일반적으로 괴상중합, 용액중합, 분산중합, 유화중합등이 있으며 이중 용액중합, 분산중합, 유화중합은 중합열의 조절과 중합이 일어나는동안 점도 조절(분자량 조절)이 용이하다.

◎ 유화중합이란
중합하고자 하는 단량체왿� 상용성이 없는 액체를 분산매체로 사용하여 유화된 상태에서 행해지는 중합법으로 유화중합에는 단량체왿� 개시제 외에 분산 매체왿� 유화제가 필요. 분산매체로는 주로 물이 사용되는데 물에 녹아있는 ion이 개시반응과 유화제의 역할에 양향을 미치므로 ion을 제거시켜 사용한다. 서로 섞이지 않는 단량체왿� 용매가 사용되는 점은 현탁중합과 유사하지만, 에멀젼중합에서는 단량체 방울이 0.05-10μm에 불과하다. 안정한 에멀젼을 얻기위해 비누나 합성세제왿� 같은 계면활성제를 첨가한다.
- 마이셀(micelle) 형성에 유용하다.
수용액에 존재하던 개시제는 라디칼로 분해되고 단량체를 함유하고 있는 마이셀 속으로 들어가 중합을 일으킨다. 마이셀은 단량체 방울( >1μm)에 비해 107~108배 가량 많으므로 개시제가 마이셀을 만나 반응할 확률은 그만큼 크다. 마이셀안의 단량체가 소모되면 단량체 방울속의 단량체 분자는 마이셀로 확산이동 되어 중합된다. 이에 따라 단량체 방울의 크기는 감소되는 반면 마이셀은 점차 커지며, 반응속도는 점차 감소한다. 에멀젼 중합 생성물(라텍스)은 비누분자로 쌓여있어 서로 들러붙지 않으므로 Neoprene, SBR, 니트릴 고무 등을 제조하는데 유용하다.

유화 중합이 일어 나는 곳
-마이셀 (micelle)의 평균수는 1017-1018개/mL이고 단량체 방울의 평균수는 1010-1011개/mL이므로 유화중합은 마이셀속에서 일어난다고 가정해도 된다.
단량체 방울의 지름 : 보통 < 1μm (10,000A)

◎ 유화중합 구성성분
개시제
열분해에 의한 개시 : 과산화물 or azo 화합물
산화환원반응에 의한 개시
▶ 산화제 : 유기 및 무기과산화물
▶ 환원제 : 비금속 화합물
▶ 제 2의 환원제 : 과산화물, Fe3+의 금속이온 및H2S

물(WATER)
Ca2+ Mg2+ Fe2+ 등의 다가금속이온 존재 시 중합반응 저해, 생성입자 응집하고 Na+ , K+ , NH4+등의 다가이온 과량 존재 시 미셀이 파괴되고 안정제로 사용되는 유화제는 흡착된다. 이온과 염의 함량이 적은 이온교환수 사용 적합하다.