고분자합성실험 - 폴리비닐알코올(Poly(vinyl alcohol))의 합성

목차

1. 실험 날짜 및 제목
2. 실험 목적
3. 원리
4. 실험기구 및 시약
5. 실험방법
6. 실험결과
7. 고찰
8. 참고문헌

본문내용

1. 실험 날짜 및 제목
1) 실험 날짜: 2022.12.02.
2) 실험 제목: 폴리비닐알코올(Poly(vinyl alcohol))의 합성

2. 실험 목적
- 고분자 반응에 의해서 합성되는 전형적인 고분자의 예로서 PVA의 생성반응을 이해하고, 그 합성법을 습득한다.

3. 원리
폴리피닐알코올(PVA)은 섬유, 호제, 접착제 등으로 이용되는 중요한 고분자이다. 오늘날 PVA는 분자량과 가수분해도에 따라 다양한 종류로 시판되고 있다. PVA의 단량체인 비닐알코올은 불안정하여 존재하지 않기 때문에 PVA는 비닐알코올로부터는 제조할 수 없고, 폴리비닐아세테이트(PVAc)로부터 고분자 반응으로 제조한다. PVAc에서 PVA로 전환되는 반응 (1)은 일반적으로 가수분해라고 한다.
그러나, 실제에 있어서 PVA는 PVAc를 메탄올 용액중에서 알칼리 또는 산을 촉매로하여 에스테르 교환반응으로 제조한다. 알칼리 촉매를 사용하는 경우에는 반응 (2)로 생성한 초산메틸이 반응 (3)으로 NaOH를 소비한다. 또 PVAc는 NaOH에 의해 직접 검화반응 (4)를 일으키기도 한다.
물 중에서 산촉매를 사용하는 경우, PVAc는 물과 반응하여 (5)와 같이 가수분해되고 PVA가 생성된다.
메탄올 중에서 알칼리촉매를 사용하여 PVA를 합성하는 경우는 (2), (3), (4)의 각 반응이 일어나는 비율은 반응조건에 의존한다. 특히 물을 아주 적게 포함하는 조건에서는 반응(2)가 주로 일어나고 반응(3)과 (4)는 거의 일어나지 않는다. 따라서 NaOH의 양이 PVAc의 단량체 단위의 당량 이하에서는 반응 (2)가 잘 일어난다. 물을 많이 포함하게 되면 반응 (2), (3), (4)가 함께 일어나 NaOH가 소비된다. 이 경우에 NaOH의 양이 당량이하에서는 탈아세틸화반응이 완전하게 진행되지는 않는다.

참고 자료

고분자실험, 한국고분자학회, 자유아카데미
Principles of polymerization (George Odian / John Wiley & Sons /2004.02.09.)
다양한 분자 변수를 갖는 PVA 수지의 합성 및 응용 (노석균 외/ polymer science and technology vol.15, No.1, Feb 2004)
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0928493107002408
https://sites.psu.edu/dftap/2018/04/27/calculating-the-barrier-of-vinyl-alcoholtautomerization-to-acetaldehyde/
https://www.researchgate.net/figure/8-Polymerization-of-PVAc-and-hydrolysisof-PVAc-to-PVA_fig3_258542001