인류의 고분자 이용
면화, 삼베, 종이, 비단, 양모, 천연 고무 등 자연에 존재하는 고분자는 인류가 오래전부터 이용해 왔습니다.
19세기에 들어와서 천연고무의 가황, 셀루로오스를 이용한 인견 등 화학 반응을 이용한 개질, 페놀 수지 등이 개발되기 시작했습니다. 그러나 고분자에 대한 개념은 성립되지 않았습니다.
고분자 개념 도입과 고분자 합성의 시작
고분자에 대한 현대적 개념이 도입된 것은 1920년대 독일의 노벨상 수상자 Hermann Staudinger 에의해서
입니다. 그리고 현대적 고분자의 개념으로 고분자를 처음 합성한 과학자는 미국 DuPont 회사의 Wallace Carothers 인데, 그는 adipic acid 와 hexamethylenediamine을 사용하여서 나일론 66를 합성하였습니다
(식 1). 이 것은 간단한 알려진 구조를 가진 유기화합을 사용하여서 알려진 유기화학 반응에의해서 고분자를
합성할 수 있다는 것을 보여준 것입니다. 이 합성은 또한 유기화학에의한 고분자의 구조도 예상할 수 있고,
분자량, 중합도 등 현대적 고분자의 개념을 정립시킨 것입니다.
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Dr. Wallace Carothers |
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나일론 66 (nylon 66)
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고분자 합성의 개념
Carothers가 고분자를 간단한 유기 분자로부터 고분자를 합성하는 개념은 그림 1을 보면 이해할 수 있습니다.
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그림 1. 폴리사람 (polymen).
그림 1의 제일 윗줄을 보면 사람이 두팔을 벌리고 서 있습니다.
두 번째 줄을 보면 두 사람이 각자 한 손씩 내어놓아서 서로 손을 잡고 있는 모양입니다.
이런 방법으로 세 번째 줄에서 보이는 것 처럼 많은 사람들이 서로 손을 잡으면, 사람의 사슬이 형성된다는 것을 알 수 있습니다. |
이와 같이 두 팔을 가진 사람 대신, 두 개의 작용기를 가진 유기화합물이 서로 반응하면
(식 1을 보십시오. 여기서 각각의 화합물은 무슨 작용기를 몇 개씩 가지고 있습니까?)
고분자가 만들어진다는 것입니다.
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PU의 합성 |
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폴리우레탄은 연질폼, 경질폼, 도료, 접착제, 밀폐제, 탄성체, 섬유, 플라스틱 등의 다양한 용도로 응용되고 있습니다. 이것은 폴리우레탄이 각각의 응용에 필요한 다양한 물성과 반응성을 가질 수 있기 때문이고, 폴리우레탄의 다양한 물성은 폴리우레탄의 물리적 및 화학적 구조를 다양하게 할 수 있는 폴리우레탄 원료의 성질과 그 반응성에 기인합니다. 여기서는 이와 같은 성질과 반응성을 다루는 폴리우레탄 화학의 기초를 개략적으로 살펴보고자 합니다.
미국에서 나일론이 개발되었고, 한편 독일에서는 나일론에 경쟁할 수 있는 섬유를 생산하는 것을 목적으로 1937년 Otto Bayer 는 Carothers의 나일론 합성을 응용하여서 diisocyanate 와 diol 을 사용하여 폴리우레탄 (polyurethane, PU) 을 합성하였습니다. 이것이 폴리우레탄 공업의 시초가 되었습니다. |
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Otto Bayer |
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알코올 (R'-OH) 과 isocyanate (R-N=C=O) 의 반응은 Wurtz 에의해
1800년 중반부터 알려져 있었습니다.
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폴리우레탄의 다른 합성 방법
비스클로로포메이트 (bischloroformates)와 다이아민과의 반응
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