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2.1. Hard segment-Soft segment
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2.1.1. 고분자 사슬의 유연성 |
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고분자가 부드럽거나 딱딱한 것은 고분자의 유리 전이 온도 (glass transition temperature, Tg)와 관련이 있고, 이 유리 전이 온도는 고분자 사슬의 움직임, 즉 사슬의 유연성과 관련이 있습니다.
즉, 고분자의 유연성은 그 고분자의 사슬이 어떤 종류로 되어있느냐에 달려있는데, 아래에 일반적인 탄소-탄소 사슬인 폴리에틸렌, 아미드와 방향족 고리가 있는 사슬의 성질과 탄소-산소 결합을 한 폴리에테르 사슬의 유연성에 대해서 간단히 설명하였습니다. 고분자 사슬의 종류와 고분자의 유연성에 대해서 이제 조금 이해가 되기를 기대합니다.
(a). 폴리에틸렌의 사슬 - 탄소-탄소 결합은 자유롭게 회전할 수가 있으므로 탄소-탄소 결합을 한 사슬은 어느정도 유연한 사슬입니다.
(b). 폴리에테르의 사슬 - 탄소-산소 결합을 가진 에테르 결합은 에틸렌의 탄소-탄소 결합보다 굽힘과 회전이 더 자유롭습니다. 즉 더 유연한 사슬입니다.
(c). 아미드와 방향족 고리 - 아미드 결합 (amide bond) 과 방향족 구조 등은 고분자 사슬의 굽힘과 회전 등을 억제합니다.
폴리우레탄의 제조에는 여러 성분이 들어가지만, 주 성분인 폴리다이올과 다이아이소시아네이트로부터 만들어진다고 볼 수 있고, 따라서 이것들의 성질에 따라서 폴리우레탄의 성질이 달라진다고 생각할 수 있습니다.
폴리다이올은 폴리에테르, 폴리에스터, 폴리에틸렌 등 일반적으로 유연한 구조를 가지고 있고 다이아이소사이아네이트는 경직된 구조를 가지고 있습니다.
폴리다이올의 유연성은 폴리다이올의 종류와 사슬의 길이 즉, 중합도 또는 다른 말로해서 분자량에 따라서 유연성에 차이가 나게 됩니다.
다이아이소사이아네이트의 경직성은 다이아이소시아네이트의 종류와 분자량의 변화에 따라서 그 경직성이 영향을 받게됩니다.
그리고 우레탄 결합의 수소결합을 고려하면, 매우 다양한 유연성과 경직성을 가진 PU가 생성되고 또 디자인할 수 있게 됩니다.
soft segment : 폴리에테르나 폴리에스터 디올의 구조는 일반적으로 사슬이 유연합니다.
hard segment : 방향족 고리 구조를 가진 다이아이소사이아네이트와 수소결합을 할 수 있는 우레탄 결합은 경직된 부분입니다.
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