[화공생물공학단위조작실험1] 아크릴 유화중합

소개글

동국대학교 2023-1 화공생물공학단위조작실험1 A+ 결과레포트

목차

1. 실험 목표

2. 초록

3. 실험 원리
3.1 유화중합
3.2 유화중합의 중합 양상

4. 시약 및 기구
4.1 실험 시약
4.2 실험 기구

5. 실험 과정

6. 주의 사항

7. 실험 결과
7.1 전환율 계산
7.2 입자크기 분포 측정
7.3 에멀전 안정성 측정

8. 고찰

9. 참고 문헌

본문내용

3.1유화중합
중합이란 중합체의 원료 물질인 단위체나 모노머(monomer)가 화학반응으로 큰 분자량의 화합물을 생성하는 반응이다. 중합의 한 종류인 유화중합은 단량체를 비누액 중에 유화 분산시켜 중합한다. 물 안에서 유화제를 사용해 단량체를 군집으로 하여 분산시키고, 중합시킨다. 중합 개시제는 수용성을 사용하며, 유화중합은 중합속도와 중합도가 높다.
3.2유화중합의 중합 양상
①유화계 구성 성분
유화계의 주 구성원은 단량체, 분산매질(dispersing medium), 유화제(emulsifier)와 수용성 개시제이다. 분산매질은 다른 구성원들이 유화제에 의해 분산되어 있는 액체로서 주로 물이 사용된다. 친수성 부분과 소수성 부분을 모두 가지는 유화제 분자는 단량체를 분산시킨다. 다음으로 개시제는 과산화수소-제1철(Fe2+)의 산화환원계이고, 과당(fructose)은 개시반응에서 생성된 제2철(Fe3+)을 제1철로 환원시킨다. 이 밖에도 강알칼리성 반응매질 내에서 철 이온을 용매화시키기 위해 첨가되는 피로인산나트륨(Sodium pyrophosphate)이나, 분자량 조절을 위해 사슬 전달제로 첨가되는 머캅탄(mercaptan) 등이 유화계에 존재한다.
유화제로 사용되는 계면활성제의 농도가 임계마이셀농도(Critical micelle concentration, CMC)보다 높을 때, 초과된 계면활성제 분자들이 마이셀이라고 하는 콜로이드 상의 덩어리를 만든다. 이처럼 계면활성제가 콜로이드 상으로 변환하는 것은, 용액의 자유에너지를 극소화하기 위함으로 용액의 표면장력이 급격히 감소한다. 대부분의 계면활성제의 CMC는 0.001mole/L 정도이다. 일반적으로 유화중합에서는 CMC보다 높은 계면활성제의 농도를 사용하므로, 많은 계면활성제 분자가 마이셀을 형성한다. 형성된 마이셀은 2~10nm의 크기이며, 하나의 마이셀에는 50~150개의 계면활성제 분자가 포함되어 있다.

참고 자료

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화공생물공학과 교수진, “화공생물공학단위조작실험1”, 동국대학교 화공생물공학과, 2023, pp.29-33.