고분자 화학 용어 설명 모음
제1장 서론
고분자 화합물: 소위 고분자 화합물이란 상대적인 분자 구조를 갖는 화합물을 말한다. 주로 ***가 결합으로 결합된 많은 원자나 원자단으로 구성되어 있으며 무게가 10,000개가 넘는다.
모노머: 고분자를 합성하는 데 사용되는 저분자 원료. 예를 들어 폴리염화비닐의 단량체는 염화비닐이다.
반복 단위: 고분자의 고분자 사슬에 반복적으로 나타나는 동일한 구성을 가진 가장 작은 기본 단위입니다. 예를 들어 폴리염화비닐의 반복단위는 이다.
모노머 단위: 원자재와 비교하여 전자 구조의 변화를 제외하고는 원자 유형과 원자 수가 완전히 동일한 구조 단위입니다.
구조 단위: 거대분자 사슬의 단량체로 구성된 단위. 폴리염화비닐의 구조단위는 이다.
중합 정도(DP, X n): 고분자 분자의 크기를 측정한 값입니다. 반복 단위의 수, 즉 고분자 거대분자 사슬에 포함된 평균 반복 단위의 수를 기준으로 표현한다. 중합체는 서로 다른 중합도와 서로 다른 구조 형태를 갖는 동족체의 혼합물로 구성됩니다. 따라서 중합도는 일반적으로 , 로 표시되는 통계적 평균입니다.
폴리머의 분자량: 반복 단위의 분자량과 반복 단위의 수의 곱 또는 구조 단위의 수와 구조 단위의 분자량의 곱입니다.
수평균 분자량: 중합체에 있는 서로 다른 분자량의 분자 수로 평균을 낸 통계적 평균 분자량입니다. , Ni: 해당 분자의 수 분율.
중량 평균 분자량: 중합체의 다양한 분자량의 분자량을 평균한 통계적 평균 분자량입니다. , Wi: 해당 분자가 차지하는 중량 분율.
점도 평균 분자량: 점도 측정법으로 측정한 고분자의 분자량입니다.
분자량 분포(MWD): 고분자는 일반적으로 서로 다른 분자량을 가진 동족체의 혼합물로 구성되기 때문에 분자량 분포에는 일반적으로 분포 지수와 분자량 분포가 있습니다. 곡선을 표현하는 방법은 두 가지가 있습니다.
다분산성(Polydispersity): 폴리머는 일반적으로 서로 다른 상대 분자량을 갖는 일련의 동종 거대분자로 구성된 혼합물입니다. 폴리머의 상대 분자량이 동일하지 않다는 것을 표현하는 데 사용되는 기술 용어를 다분산성이라고 합니다.
분포 지수: 수평균 분자량에 대한 중량 평균 분자량의 비율입니다. 지금 바로 . 분자량 분포의 폭이나 다분산성을 특성화하는 데 사용됩니다.
사슬 중합: 활성 센터는 단량체의 중합과 빠른 사슬 성장을 시작합니다. 올레핀계 단량체의 부가중합 반응의 대부분은 사슬중합이다. 사슬 중합에는 활성 중심이 필요합니다. 다양한 활성 중심에 따라 자유 라디칼 중합, 양이온 중합 및 음이온 중합으로 나눌 수 있습니다.
단계 중합: 활성 중심이 없으며 단량체 작용기가 서로 반응하여 점차 성장합니다. 대부분의 중축합 반응은 단계적 중합입니다.
부가중합(Addition Polymerization): 즉 부가중합, 비닐 단량체가 부가적으로 중합되는 반응이다. 부가중합 반응시 부산물이 발생하지 않습니다.
축중합(Condensation Polymerization): 축중합은 다중 축합을 통해 단량체가 고분자로 중합되는 반응입니다. 이 반응은 종종 작은 분자의 형성을 동반합니다.
플라스틱: 소성 특성을 갖는 물질은 외부 힘을 받으면 변형되고 외부 힘을 제거해도 상태를 유지할 수 있음을 의미합니다. 플라스틱의 탄성률은 고무와 섬유의 중간 정도이며, 힘을 가하면 어느 정도 변형될 수 있습니다. 부드러운 플라스틱은 고무에 가깝고, 단단한 플라스틱은 섬유에 가깝습니다.
고무: 가역적인 변형이 가능한 고탄성 폴리머 소재입니다. 상온에서 탄력성이 있고 작은 외력의 작용으로 큰 변형을 일으킬 수 있으며 외력을 제거하면 원래 모양으로 돌아갈 수 있습니다. 고무는 유리전이온도(Tg)가 낮고 분자량이 수십만 이상인 완전 비정질 중합체입니다.
섬유: 폴리머는 섬유를 형성하기 위한 특정 기계적 가공(견인, 신장, 성형 등)을 거쳐 얇고 부드러운 필라멘트로 형성됩니다. 섬유는 탄성률이 크고, 힘을 가했을 때 변형이 적으며, 강도가 높고, 결정화 능력이 높으며, 분자량이 일반적으로 수만이라는 특성을 가지고 있습니다.
열가소성 고분자: 고분자 거대분자는 가열하면 녹을 수 있고 적절한 용매에 용해될 수 있습니다. 열가소성 폴리머는 가열하면 가소화되고 냉각되면 굳어지는 과정이 반복될 수 있습니다.
열경화성 고분자: 많은 선형 또는 분지형 고분자가 화학적 결합으로 연결된 가교 고분자입니다. 많은 고분자가 서로 결합되어 있으며 단일 고분자는 전혀 존재하지 않습니다. 이러한 유형의 폴리머는 가열해도 부드러워지지 않으며 용매에 의해 쉽게 팽윤되지 않습니다.
탄소 사슬 고분자: 거대분자 골격이 전적으로 탄소 원자로 구성된 고분자입니다.
헤테로 사슬 폴리머(Hetero-chain Polymer): 폴리머의 고분자 주쇄에는 탄소 원자 외에도 산소, 질소와 같은 헤테로 원자가 있습니다.
요소 유기 고분자: 고분자의 고분자 주쇄에는 탄소 원자가 없으며 주로 규소, 붕소, 알루미늄 및 산소, 질소, 황, 인 및 기타 원자로 구성됩니다.
무기고분자(Inorganic Polymer): 주쇄와 측쇄 모두에 탄소원자가 없는 고분자.
중합: 저분자량 단량체로부터 고분자가 합성되는 반응입니다.
2장 자유 라디칼 중합(Free-Radical Polymerization)
반응성 종: 단량체의 π 결합을 열고 사슬을 시작하고 성장시키는 물질, 반응성 종은 자유 라디칼일 수 있으며, 양이온과 음이온.
균질분해: 화합물의 *** 원자가 결합이 깨지는 형태. 균질분해 결과, *** 원자가 결합에 있는 전자쌍이 두 그룹에 속하게 되어 각 그룹이 다음을 가지게 됩니다. 하나의 전자를 가진 이 그룹은 중성이며 자유 라디칼이라고 불립니다.
이종분해: 화합물의 *** 원자가 결합의 절단 형태로, 이종분해의 결과로 *** 원자가 결합의 전자 쌍은 모두 그룹 중 하나에 속합니다. 그룹은 음이온을 형성하고, 전자가 부족한 다른 그룹을 양이온이라고 합니다.
라디칼 중합: 자유 라디칼을 활성 중심으로 하는 사슬 중합입니다.
이온 중합: 활성 중심이 음이온과 양이온인 사슬 중합입니다.
양이온 중합: 양이온을 활성 중심으로 하는 사슬 중합입니다.
음이온 중합: 양이온을 활성 중심으로 하는 사슬 중합입니다.
유도 효과: 단량체 치환기의 전자 공여 및 전자 흡인 특성.
***요크 시스템(공명 시스템): 일부 유기 화합물 분자에서는 이중 결합, p 전자 또는 빈 p 오비탈의 상호 작용 및 상호 작용으로 인해 전자 구름이 특정 특정 분자에만 국한될 수 없습니다. 단일 탄소 원자이지만 특정 범위 내의 여러 원자에 분산된 비편재화된 시스템에서 이 비편재화된 시스템은 초크 시스템입니다.
공명 효과: 공명 효과는 공명 시스템의 각 결합에 대한 궤도의 상호 중첩으로 인해 발생하며 전자 구름 밀도가 평균화됩니다. 초크 효과는 시스템의 결합 길이를 평균화하고 시스템의 에너지를 감소시키며 분자를 안정화시킵니다. σ-π*** 요크, p-π*** 요크, π-π*** 요크, σ-p*** 요크로 나눌 수 있습니다. 입체 효과(Steric Effect): 치환체의 부피, 수, 위치에 의해 발생하는 효과로 단량체의 중합 능력에 큰 영향을 미치지만 활성 종의 선택에는 영향을 미치지 않습니다.
체인 개시: 단량체성 자유라디칼 활성종을 형성하는 반응입니다. 사슬 개시는 1차 자유 라디칼의 형성(즉, 개시제의 분해)과 단량체 자유 라디칼의 형성이라는 두 단계로 구성됩니다.
사슬 전파: 단량체 자유 라디칼이 형성된 후에도 여전히 활성 상태이며 두 번째 알켄 분자의 π 이중 결합을 열어 새로운 자유 라디칼의 활동을 수행합니다. 사슬 분절의 증가에 따라 붕괴되지 않고, 다른 단량체 분자와 결합하여 더 많은 단위를 갖는 사슬 라디칼, 즉 사슬 성장을 형성합니다.
사슬 종료: 자유 라디칼은 매우 활동적이며 상호 작용을 종료하고 활동을 잃는 경향이 있습니다. 사슬 자유 라디칼이 활성을 잃고 안정한 중합체를 형성하는 반응을 사슬 종결 반응이라고 합니다.
커플링 종료(Coupling Termination): 두 자유 라디칼 사슬의 단일 전자가 서로 결합하여 *** 원자가 결합을 형성하는 종료 반응입니다. 는 사슬 자유 라디칼의 반복 단위 수입니다.
불균형 종료: 사슬의 자유 라디칼이 다른 자유 라디칼의 수소 원자나 다른 원자를 붙잡는 종료 반응입니다. 불균등화 종결의 결과는 중합도가 사슬 라디칼 단위의 수와 동일하다는 것입니다.
단일라디칼 종결: 사슬 자유 라디칼은 단량체, 용매, 개시제 등과 같은 저분자 또는 거대분자에서 원자를 빼앗아 원자를 잃은 분자가 새로운 자유 라디칼을 형성할 수 있습니다. 계속 반응하고 안정적인 자유라디칼이 형성되어 중합이 중단될 수도 있습니다.
바이라디칼 종료(Bi-radical Termination): 사슬 자유 라디칼의 단일 전자가 다른 사슬 자유 라디칼의 단일 전자 또는 원자와 상호 작용하여 원자가 결합을 형성하는 종료 반응입니다.
사슬 이동: 자유 라디칼 중합 과정에서 사슬 라디칼은 단량체(M), 용매(S) 및 개시제(I)와 같은 저분자 또는 거대분자로부터 포획될 수 있으며, 원자는 종료됩니다. 원자를 잃은 분자가 자유 라디칼이 되어 계속해서 새로운 사슬을 성장하게 만드는 반응을 연쇄 전달 반응이라고 합니다.
개시제: 중합 시스템에서 활성 중심을 형성하여 단량체가 여기에 연결될 수 있도록 하는 물질로 자유 라디칼 개시제와 이온 개시제로 구분됩니다.
반감기: 물질이 초기 농도의 절반으로 분해되는 데 걸리는 시간(타이밍 시작 농도). 유도기: 중합 초기에는 중합을 방해하는 불순물에 의해 1차 자유라디칼이 소멸되어 폴리머가 형성되지 않으며 중합속도는 0이다.
유도 분해: 유도 분해는 실제로 자유 라디칼이 개시제로 전달되는 반응으로, 이로 인해 개시제의 효율성이 감소합니다.
케이지 효과: 용액 중합 반응에서 저농도 개시제 분자와 이들이 분해하는 1차 자유 라디칼은 항상 많은 수의 용매 분자를 포함하는 고점도 폴리머 용액으로 둘러싸여 있습니다. 자유 라디칼은 단일 분자와 접촉할 수 없으며 개시제 또는 용매로 전달 반응을 겪을 가능성이 더 높으므로 개시제 효율이 감소합니다.
개시제 효율: 소비된 개시제 분해의 총량에 대한 중합을 개시하는 개시제의 비율을 개시제 효율이라고 합니다.
전환(Conversion): 모노머가 폴리머로 변환되는 비율로, 사용된 전체 모노머량 대비 폴리머로 변환되는 모노머의 양의 비율과 같습니다.
열 개시 중합: 중합된 단량체에 개시제를 첨가하지 않고, 열의 작용 하에서만 단량체가 중합되는 것을 열 개시 중합이라고 합니다.
광개시 중합: 빛 여기 하에서(개시제 첨가 없이) 단량체의 중합을 광개시 중합이라고 합니다. 직접 광개시 중합과 감광성 중합의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.
광개시 효율: 자유 라디칼의 양자 수율이라고도 알려져 있으며, 흡수된 광 양자당 생성된 자유 라디칼 쌍의 수를 나타냅니다. 방사선 중합: 고에너지 방사선을 사용하여 단량체의 중합을 시작하는 것을 방사선 중합이라고 합니다.
방사선량: 방사선에 의해 물질에 전달되는 에너지를 말합니다. 일반적으로 물질 1g이 흡수하는 에너지 10-5J를 방사선 흡수량만으로 간주합니다. 방사선 흡수선량과 선량률은 방사선 집합 효과의 크기를 측정하는 데 사용될 수 있습니다.
선량률: 단일 신체 시간 내에 흡수된 선량을 나타냅니다.
자동 가속 현상: 중합의 중간 단계에서는 중합이 진행됨에 따라 중합 속도가 점차 증가하며 자동 가속 현상이 발생하는데, 자동 가속 현상은 주로 시스템 점도의 증가로 인해 발생합니다. .
중합 동역학: 중합 속도, 분자량, 개시제 농도, 단량체 농도, 중합 온도 및 기타 요인 간의 정량적 관계를 나타냅니다.
동역학 사슬 길이: 개시 단계부터 종료 단계까지 각 활성 종에 의해 소비되는 단량체 분자의 수는 사슬 전달 반응에서 동역학 사슬 길이로 정의됩니다. .
사슬이동상수 : 사슬이동속도상수와 성장속도상수의 비율로 사슬이동반응과 연쇄성장반응의 경쟁력을 나타낸다.
체인 이동제(Chain Transfer Agent): 폴리머 생산 과정에서 자유라디칼이 이동할 수 있도록 인위적으로 첨가한 시약으로, 폴리머의 분자량을 조절하는 데 사용됩니다. 일반적으로 사용되는 사슬 이동제로는 지방족 메르캅탄 등이 있습니다.
중합 억제제(Inhibitor): 활성산소가 아닌 물질을 형성하기 위해 각각의 활성산소를 종결시키거나, 활성이 낮고 다시 시작되기에는 불충분한 활성산소를 형성할 수 있는 시약입니다. 메커니즘에 따라 첨가형 중합방지제(예: 벤조퀴논 등), 사슬이동형 중합방지제(예: DPPH 등), 전하 이동형 중합방지제(예: FeCl3 등)로 구분할 수 있습니다. .
지연제: 일부 자유 라디칼을 제거하고 중합 속도를 늦출 수 있는 시약입니다. 일반적으로 유도 기간은 없습니다.
억제 상수: 억제 반응 속도 상수와 성장 속도 상수의 비율을 억제 상수라고 하며, 억제 효율을 측정하는 데 사용할 수 있습니다.
라디칼 캐쳐(Radical Catcher): 1,1-디페닐-2-트리니트로페닐히드라진(DPPH)과 FeCl3라는 두 가지 고효율 중합 억제제를 말하며, 화학량론적으로 자유 라디칼을 1:1로 제거할 수 있습니다.
라디칼 수명(Radical Lifetime) : 활성산소의 생성부터 소멸까지의 경과시간을 말하며, 정상상태에서의 활성산소 농도를 활성산소 소멸율로 나누어 구할 수 있다.
중합 천장 온도: ΔG=0, 중합과 해중합이 평형 상태에 있는 온도는 중합 상한 온도이며, 이 온도 이하에서는 중합 반응에 열역학적 장애가 없습니다. 상한 온도에서는 중합이 진행될 수 없습니다.
3장 자유 라디칼 공중합
호모 중합: 단량체에 의해 수행되는 중합 반응입니다.
중합(공중합): 둘 이상의 단량체가 함께 참여하는 연쇄 중합 반응입니다. 생성된 폴리머는 두 개 이상의 모노머 단위를 포함합니다.
호모폴리머(Homo-polymer): 단일중합을 통해 형성된 폴리머.
공중합체: 중합체가 중합되어 형성된 중합체.
랜덤 코폴리머(Random Copolymer): 폴리머 안에 폴리머를 구성하는 구조 단위가 무작위로 배열되어 있습니다.
교대 공중합체: 중합체의 두 개 이상의 구조 단위가 엄격하게 교대됩니다.
블록 공중합체(Block Copolymer): 고분자는 더 긴 구조 단위 사슬 세그먼트와 기타 구조 단위 사슬 세그먼트로 구성됩니다. 각 세그먼트는 수백에서 수천 개의 단위 구성으로 구성됩니다.
그라프트 공중합체(Graft Copolymer): 고분자 주쇄는 특정 구조 단위로만 구성되어 있고, 가지 사슬은 다른 단위로 구성되어 있습니다.
공중합체 조성 방정식: 중합체 조성과 단량체 혼합물(원료) 조성 간의 정량적 관계를 나타냅니다.
이상적인 공중합: 중합 반응성 r1*r2=1, 특정 순간에 폴리머에 첨가되는 모노머 내 1성분의 비율 F1=r1f1/(r1f1+f2), 그리고 성분 곡선은 다른 대각선에 대해 대칭입니다(비일정 비율 대각선). 이상적인 공비 공중합: 이 중합의 반응성 비율은 r1=r2=1이며, 비율과 전환율에 관계없이 폴리머 조성과 모노머 조성은 F1=f1이며, 응집이 진행됨에 따라 F1과 f1의 값은 일정하게 유지됩니다.