고분자 구조 (2) - polymer / 공중합체

고분자 분자는 고분자 구조(1)에서 설명한 탄화수소에 비하여 거대하다. 따라서 이들을 거대분자라고 부른다.

거대분자 속에서 강한 공유결합으로 연결되어 길고 유연한 사슬을 가지고 있다.

고분자의 중심이 되는 골격은 탄소원자로 된 긴 줄이다. 대부분 각 탄소는 단일 결합으로 연결 되어 있으며 

탄소 공유결합 상태

이러한 구조로 되어 있다. 각 탄소의 2개의 남은 전자들이 옆에 있는 원자나 유기화학기와 결합할 수 있다.

긴 분자는 반복기라는 것이 연속적으로 반복된다. 

따라서 여러가지 형태의 모습이 나올 수 있는데, 예를들어 폴리에틸렌을 살펴보자.

에틸렌은 C2H4로

에틸렌

이러한 형태이다. 에틸렌을 적당한 온도와 압력에서 촉매로 처리하면 고체 물질인 폴리에틸렌으로 변환된다.

폴리 에틸렌

이러한 모습으로 말이다.

mer

이중 네모친 사각형 안이 반복기로 mer이라고 한다. 따라서 고분자는 polymer인 것이다.

사실 이 모습은 2차원상으로 그렸기 때문에 탄소와 탄소 사이 결합각이 180도 처럼 보이지만,

사실 결합각이 109도에 가깝다. 따라서 입체적으로

폴리머 입체

이러한 모습이 나오게 된다(탄소만 보았을때)

이렇게 폴리에틸렌, 폴리비닐클로라이드,등등 여러가지 반복기 구조가 나오게 된다.

에틸렌의 경우 다른 2개의 단위와 결합하여 사슬 형태의 구조를 띄게 되는데 이 이유는 다른 단량체와 공유결합을 형성하는 반응성이 있는 결합이 있기 때문이고. 이러한 단량체를 이중활성이 있는 단량체 라고 한다.

사슬에 따라 반복되는 단위가 모두 동일하면 단일 고분자라고 한다.

활성도란 단량체가 형성할 수 있는 결합의 수 인데, 예를들어 페놀-포름알데히드의 경우 삼중활성으로, 이경우 3차원 그물 구조를 형성하게 된다.

 

공중합체란 이러한 반복기가 2가지 이상으로 이루어진 것인데, 

공중합체의 4가지에 대해 설명해보겠다.

1. 불규칙 공중합체

2. 교대 공중합체

3. 블록 공중합체

4. 그래프트 공중합체

 

2가지 원자로 되어있는 공중합체에 대해 생각해보자

 

1. 불규칙 공중합체

불규칙 공중합체

불규칙 공중합체는 이렇게 다른 단위가 사슬을 따라 불규칙하게 결합되어 있다.

 

2. 교대 공중합체

교대 공중합체

교대 공중합체는 이렇게 두 반복기가 번갈아서 결합되어 있는 형태이다.

 

3. 블록 공중합체

블록 공중합체

블록 공중합체는 동일한 개수의 반복기가 블록을 형성하며 서로 결합되어 있는 경우이다.

 

4. 그래프트 공중합체

그래프트 공중합체

그래프트 공중합체는 단일 고분자 사슬에 다른 단일 고분자가 가지와 같이 결합되어 있는 형태를 의미한다.

 

공중합체에 대해 중합도를 계산할 경우 원래 중합도 공식인 DP=Mn/m 에서 원자량이 중합되어있는 원자들의 평균값으로 교체된다. 그리고 고분자 사슬내 반복기에 대한한 분자 마찰인 f 와 곱하여 m=∑fjmj