축합중합의 특징 및 반응
1. 축합중합(Polycondensation) 정의
1) 반응 특징에 따른 정의
- 단계중합에서 작은 분자들이 제거되는 반응을 축합중합이라고 합니다.
- 모노머들이 반응 시 작은 분자(물 또는 알코올)가 제거되면서 고분자가 됩니다.
2) 축합 중합의 예시
- Dicarboxyilic acid와 diol의 반응으로 polyester가 생성되는 반응도 축합 중합입니다.
- 모노머의 반응으로 에스테르 결합(-COO-)이 생성되며, 물 분자가 제거됩니다.
2. 축합중합의 특징
1) 모노머
a. 이작용기(difuntional) 이상이 필요합니다.
- 고분자 사슬을 꾸준하게 성장 시키려면 반응 후에도 작용기가 남아있어야 합니다.
- Diol과 diacid은 각각 분자에 작용기가 두개씩 있습니다. 하나의 작용기가 서로 반응해도 분자에는 미반응 작용기가 존재합니다.
- 미반응 반응기의 존재는 계속된 반응으로 분자량이 성장할 수 있게 해줍니다.
b. 단일 작용기(monofuntional) 모노머는 축합중합이 될 수 없습니다.
- 단일작용기모노머만 있는 경우, 반응 생성물은 더 이상 반응할 수 없습니다.
- 아세트산과 에틸알코올의 반응예시처럼, 에스테르화 반응이 똑같이 일어나더라도, 말단기에 작용기가 남아있지 않으면 사슬을 성장시킬 수 없습니다.
2) 반응특징
a. 반응에는 일반적으로 열이 필요합니다.
-축합에는 일반적으로 50~250℃정도의 열이 필요합니다. 분자량을 성장시키기 위헤서 반응열 관리가 필요합니다.
b. 분자량
-반응 초기에는 대부분의 모노머가 반응하여 저분자의 사슬이 먼저 만들어지고, 반응이 진행될수록 고분자가 만들어집니다.
c. 반응속도
-반응초기 대부분의 모노머가 반응에 참여하여 분자량이 낮습니다.
-반응시작 부터 잔류 모노머 1%이하가 되는 시점이 짧습니다.
-반응이 진행될 수록 분자량이 커지는 속도가 빨라집니다.
d. 일반적으로 평형 반응입니다.
-일반적으로 축합중합은 평형 반응입니다. 반응 생성물인 물에의해 가수분해 되는 역반응도 일어납니다.
-반응식의 오른쪽을 주 반응물로 하기 위해서는 반응 시 생성되는 물의 제거가 필수적입니다.
-르 샤틀리에의 원리에 따라 평형이 오른쪽 반응으로 이동합니다.
-축합중합 반응에서 생성되는 작은 분자들(물 또는 알코올)을 제거해주지 못하면 반응은 어느 시점에서 평형에 도다르게 됩니다.
e. 말단기의 일정한 반응성
-중합에서의 말단기의 반응성은 분자량에 무관하게 동일하다고 가정합니다. -따라서 축합중합의 속도론을 모노머의 반응성으로 예측할 수 있습니다.