[실험 레포트] 계면 중합에 의한 Nylon 6,10의 합성

계면 중합에 의한 Nylon 6,10의 합성

1. 실험 목적

 

Nylon 6,10을 계면 중합 반응으로 제조하고, 이를 통해서 계면중합의 특징을 알아본다.

 

2. 실험 이론

 

- Polimerization (중합): Monomer라 불리는 간단한 분자들이 서로 결합하여 거대한 고분자 물질을 만드는 반응이다.

 

- Condensation Polymerization (축합 중합): Monomer가 결합하면서 자신이 가지고 있는 작용기의 일부 (-COOH, NH2, OH)를 잃고 간단한 구조의 물질을 생성 (물이나 알코올과 같은 작은 분자) Peptide, ester, glycoside 결합 반응이 대표적

 

- Interfacial Polymerization (계면 중합): 계면이란 액체와 기체, 액체와 액체, 액체와 고체가 맞닿는 면을 말한다. 서로 용해되지 않은 두 용매가 혼합되었을 때 두 용액 사이의 경계층에서 생긴 계면에서 발생하는 중합 반응이다. 비교적 낮은 온도에서 신속하게 일어나 공정이 효과적이라는 장점이 있다.

 

-Addition Polymerization (첨가 중합): Monomer들 사이에서 결합할 때 monomer가 갖고 있던 다중 결합이 단일 결합으로 변하며 연결되는 반응이다. Polyethylene, Polystyrene, Polyvinyl chloride(PVC) 등이 대표적이다. 추가적으로 생성되는 물질은 없다.

 

-Nylon: 나일론은 아마이드 결합 (CONH)으로 연결된 polyamide를 총칭하는 말로 사슬 모양의 합성 고분자이다. 나일론은 합성 방법에 따라 종류가 다양하다. Nylon m, n 뒤에 붙는 숫자는 각각 nylon의 반복 단위 1개에 포함된 탄소의 수를 의미하며 m은 diamine에 포함된 탄소의 수, n은 Dicarboxylic acid에 포함된 탄소의 수를 의미한다.

 

3. 실험 도구

 

Hexamethylenediamine (C6H16N2), Sebacoyl Chloride((CH2)8(COCI)2), Dichloro Methane(CH2CI2), Sodium Hydroxide(NaOH), 증류수, 아세톤, 비커, 핀셋, 유리막대, 저울

 

4. 실험 방법

 

1) 첫 번째 비커에 증류수 10mL와 Hexamethylenediamine 1g 그리고 Sodium Hydroxide 0.69g을 넣어준다.

2) 두 번째 비커에는 Sebacoyl Chloride 2.11g과 Dichloro Methane 10mL를 넣어준다.

3) 첫 번째  비커를 두 번째 비커에 천천히 부어 계면을 형성한다. (밀도 차이가 있어 밀도가 더 큰 Dichloro Methane 용액에 물을 넣는다.)

4) 형성된 계면을 핀셋으로 건진 후 증류수와 에탄올에 순서대로 수세한다. 

5) 나일론을 오븐에 건조한 후 질량을 측정한다.

	Hexamethylenediamine	Sebacoyl Chloride	NaOH	Nylon 6,10
분자량 (g/mol)	116.2	238.14	40	282.43
mol 비	1	1	2	1
순도	0.98	0.95	0.98	1
질량	1g	2.11g	0.69g	2.37g
mol 수	0.0084 mol	0.0084 mol	0.0168 mol	0.0084 mol

 

mol 수 = (질량/분자량) X 순도

질량 = (분자량/순도) X mol 수

 

공식을 활용하여 실험에 필요한 시약의 질량을 계산할 수 있다.

 

나일론 6,10

 

* 증류수와 에탄올로 수세하는 이유

 

2가지로 수세하는 이유는 나일론 6,10은 두 상의 계면에서 뽑아낸 것이기 때문에 두 상의 물질에 대해 씻어주어야 하기 때문이다. Hexamethylenediamine 층은 물에 잘 섞여 증류수로 수세할 수 있지만 남아있는 SebacoylChloride 층은 물에 섞이지 않기 때문에 이를 씻어내기 위해 에탄올로 수세하여 주는 것이다.