[석유화학산업] 고분자 (polymer), 플라스틱 (plastic)

고분자는 작은 분자량을 가지는 수많은 단량체 (monomer) 들이 공유결합을 통해 연결된 큰 분자량인 고분자 (polymer)를 말하며, 어떠한 단량체들이 공유결합을 했는지에 따라 다양한 특성을 나타냄, 이들 중 사용자의 needs에 맞게 만든 합성 고분자를 플라스틱이라고 부른다.

 

단량체

고분자를 이루기 전 작은 분자들을 말함, 나프타를 NCC 공정을 통해 분해, 정제하여 확보

 

고분자

작은 분자인 단랑체가 모여 질량이 큰 고분자를 형성, 단량체를 한데 묶는 중합 반응을 통해 고분자가 만들어 짐

 

고분자의 종류

천연 고분자 - 자연에서 발생한 고분자로서 녹말, 단백질, 천연고무 등이 해당됨

합성 고분자 - 천연 고분자를 대체하기 위해 만든 석유 기반의 고분자로서 인류의 삶의 질을 향상한 20세기 최고의 발명품이라고 불림

 

합성 고분자

열 가소성 고분자 - 분자 간 연결이 약해, 열을 가하면 부드러워지고 식으면 굳는 특징을 가진다. 재활용이 가능한 고분자로서 PE, PP, PVC, PS 등이 해당

열 경화성 고분자 - 분자 간 연결이 강해, 한번 굳으면 열을 가하여도 형태의 변화가 없는 고분자로서 PO, 페놀 등이 해당

 

고분자 구조

선형 고분자 - branch가 없는 긴 사슬 형태의 고분자로서 HDPE, PVC, PS 등이 해당

가지형 고분자 - 선형 고분자에 branch가 붙어있는 고분자 형태, branch로 인해 고분자들이 층층이 쌓이기 어려워 밀도가 낮음, LDPE가 해당

결정형 고분자 - 특정 녹는점이 존재, 밀도가 높고 강성이 좋음, 불투명함 

비결정형 고분자 - 특정 녹는점이 없거나 분포를 가짐, 밀도와 강성이 낮으며 투명함

 

고분자 물성

물성 - 재료에 다양한 하중, 열을 가했을 때, 재료가 하중에 대응하는 성질을 말하며 이를 재료의 물성이라 함

 

기계적 물성

인장 물성 - 시편의 양단을 고정기구로 고정시킨 후 시편의 축 방향으로 잡아당겨서 파괴에 이를 때까지 강도와 변형률을 측정

굴곡 물성 - 시편을 일정한 거리만큼 떨어진 두 개의 지점에 올리고, 파괴될 때까지 하중을 가해 소재의 강도와 탄성률을 측정

충격 물성 - 물체가 충격을 받았을 때 나타나는 저항에 대한 강도이며, 재료의 파단 시에 소요되는 에너지 값을 구함

 

열적 물성

소재의 열적 특성은 열변형 온도 (HDT)를 측정하여 평가함

열변형 온도 - 재료가 일정 하중과 일정한 비율로 상승하는 온도 조건 하에서 변형이 시작되는 온도