목차
1장 서론 ... 1
1.1 용어 및 정의 ... 1
1.2 고분자의 명명법 ... 6
1.2.1 사슬성장 고분자의 명명법 ... 6
1.2.2 단계성장 고분자의 명명법 ... 8
1.3 유기 고분자에서의 구조와 물성간의 관계 ... 9
1.3.1 쌍극자 상호작용의 효과 ... 9
1.3.2 고분자에서의 유도 작용력 ... 10
1.4 열가소성 고분자의 무정형과 결정성 모폴로지 ... 11
1.4.1 무정형 모폴로지 ... 12
1.4.2 탄성 ... 12
1.4.3 결정성 모폴로지 ... 13
1.4.4 액정 고분자 ... 17
1.4.5 배향 ... 18
1.4.6 일차 전이 온도 ... 18
1.4.7 이차 전이 온도 ... 19
1.5 화학구조가 물성에 미치는 영향 ... 21
1.6 분자량과 분자량 분포 ... 22
1.7 고분자 구조 내에서의 입체적 배치 ... 31
1.8 고분자의 광학 활성 ... 34
부록 ... 35
연습문제 ... 41
참고문헌 ... 44
2장 자유라디칼 사슬성장중합 ... 47
2.1 자유라디칼 사슬성장중합 반응 ... 47
2.1.1 자유라디칼 중합의 속도론적 관계 ... 47
2.2 개시 자유라디칼을 생성하는 반응 ... 50
2.2.1 아조화합물 및 과산화물의 열분해 ... 50
2.2.2 이분자 개시계 ... 53
2.2.3 자유라디칼 중합을 위한 보론 아킬 개시제와 금속 아킬 개시제 ... 56
2.2.4 광화학 개시제 ... 57
2.2.5 방사선물질과 전자빔에 의한 중합 개시 ... 57
2.3 단량체에 의한 자유라디칼의 포착 ... 57
2.4 성장 ... 60
2.4.1 성장반응에서 입체, 극성, 및 공명 효과 ... 61
2.4.2 반응 매질의 효과 ... 63
2.4.3 천장 온도 ... 64
2.4.4 자동 가속화 ... 65
2.4.5 다중 이중결합을 가진 단량체의 중합 ... 66
2.5 정지반응 ... 68
2.6 공중합 ... 72
2.6.1 반응성비 ... 72
2.6.2 Q-e scheme ... 74
2.7 삼원 공중합 ... 75
2.8 알릴 중합 ... 75
2.9 금지와 지연 ... 76
2.10 열중합 ... 79
2.11 공중합에 대한 공여체 - 수용체 착물 ... 80
2.12 Lewis산과 착물을 형성하는 단량체의 중합 ... 85
2.13 자유라디칼 중합의 입체제어 ... 87
2.14 고분자 제조 방법 ... 87
연습문제 ... 92
참고문헌 ... 95
3장 이온 사슬성장중합 ... 101
3.1 이온 사슬성장중합의 화학 ... 101
3.2 이온중합의 반응속도론 ... 102
3.3 양이온 중합 ... 104
3.3.1 이전자 이동에 의한 개시반응 ... 106
3.3.1.1 양성자 산에 의한 개시반응 ... 106
3.3.1.2 Lewis산에 의한 양이온 중합 개시 ... 107
3.3.1.3 안정한 양이온에 의한 개시 ... 111
3.3.1.4 양이온 중합 개시에서의 금속알킬류 ... 112
3.3.2 일전자이동에 의한 개시반응 ... 113
3.3.2.1 이온중합개시에 있어서의 전하이동착물 ... 114
3.3.2.2 방사선 개시 중합 ... 116
3.3.2.3 중합의 전기개시 ... 116
3.3.3 양이온 중합의 성장반응 ... 117
3.3.3.1 양이온 중합에서의 입체규칙성 ... 119
3.3.3.2 의사양이온 중합 ... 124
3.3.3.3 이성화 중합 ... 125
3.3.4 양이온 중합에 있어서의 정지반응 ... 127
3.3.4.1 리빙 양이온 중합 ... 128
3.4 올레핀의 음이온 중합 ... 130
3.4.1 음이온 중합의 개시 ... 130
3.4.1.1 올레핀에 음이온이 부가되는 개시반응 ... 131
3.4.1.2 일전자 이동 개시 ... 134
3.4.1.3 알핀 촉매에 의한 개시반응 ... 137
3.4.1.4 음이온 중합의 전기개시 ... 138
3.4.2 음이온 중합의 성장반응 ... 139
3.4.2.1 음이온 중합에서의 원자배열 제어 ... 140
3.4.2.2 수소이동중합 ... 145
3.4.3 음이온 중합에서의 정지반응 ... 146
3.5 배위 음이온 중합 ... 148
3.5.1 불균일계 Ziegler - Natta 촉매 ... 149
3.5.1.1 불균일계 촉매를 이용한 입체구조 조절 ... 152
3.5.2 균일계 Ziegler - Natta 촉매 ... 155
3.5.2.1 균일계 촉매에 의한 입체구조 제어 ... 155
3.5.3 공액디엔 중합에서의 입체구조 제어 ... 156
3.5.4 현재 상업적으로 개발된 Ziegler - Natta 촉매 ... 158
3.5.5 Lewis 염기의 효과 ... 161
3.5.6 배위중합에서의 정지반응 ... 161
3.5.7 지지체를 갖는 환원된 전이금속 산화물 촉매 ... 162
3.5.8 배위 촉매에 의한 이성화 중합 ... 163
3.6 알데히드의 중합 ... 163
3.6.1 알데히드의 양이온 중합 ... 164
3.6.2 알데히드의 음이온 중합 ... 165
3.6.3 불포화 알데히드의 중합 ... 169
3.6.4 디알데히드류의 중합 ... 170
3.7 케톤과 이소시아네이트의 중합 ... 171
3.8 이온반응기구에 의한 공중합 ... 172
3.9 그룹이동중합 ... 174
3.10 사슬성장중합에서의 입체배열 통계와 성장반응기구 ... 176
연습문제 ... 181
부록 ... 183
참고문헌 ... 193
4장 개환중합 ... 203
4.1 개환중합의 화학 ... 203
4.2 개환중합의 반응속도론 ... 203
4.3 옥시란의 중합 ... 204
4.3.1 양이온 중합 ... 205
4.3.2 음이온 중합 ... 208
4.3.3 배위기구에 의한 중합 ... 209
4.3.4 옥시란 중합에서의 입체제어 ... 213
4.4 옥세탄의 중합 ... 216
4.4.1 개시반응 ... 216
4.4.2 성장반응 ... 217
4.5 테트라히드로푸란의 중합 ... 218
4.5.1 개시반응 ... 218
4.5.2 성장반응 ... 220
4.5.3 정지반응 ... 221
4.6 옥세판의 중합 ... 221
4.7 고리 아세탈의 개환중합 ... 222
4.7.1 트리옥산의 중합 ... 222
4.7.2 디옥소란의 중합 ... 224
4.7.3 디옥세판의 중합 ... 226
4.8 락톤의 중합 ... 227
4.8.1 락톤의 양이온 중합 ... 227
4.8.2 락톤의 음이온 중합 ... 228
4.8.3 배위기구에 의한 락톤의 중합 ... 228
4.8.4 락톤 중합을 위한 특수 촉매 ... 229
4.9 락탐의 중합 ... 230
4.9.1 락탐의 양이온 중합 ... 231
4.9.2 락탐의 음이온 중합 ... 236
4.9.3 락탐의 가수분해중합 ... 242
4.10 N - 카르복시 - α - 아미노산 무수물의 중합 ... 244
4.11 지방족 고리화합물의 metathesis 중합 ... 247
4.12 고리 아민의 중합 ... 249
4.13 고리 술피드의 개환중합 ... 250
4.14 고리 단량체의 공중합 ... 252
4.15 쯔비터이온에 의한 자발적 교대 공중합 ... 254
4.16 자유라디칼 기구에 의한 개환중합 ... 258
연습문제 ... 259
참고문헌 ... 262
5장 일반적인 사슬성장 고분자 ... 269
5.1 폴리에틸렌과 관련 고분자 ... 269
5.1.1 자유라디칼 기구에 의한 폴리에틸렌의 제조법 ... 269
5.1.2 상업적인 고밀도 폴레에틸렌의 제조 방법과 특성 ... 272
5.1.3 폴리에틸렌과 유사한 물질 ... 276
5.2 폴리프로필렌 ... 277
5.2.1 제조 기술 ... 279
5.2.2 신디오탁틱 폴리프로필렌 ... 279
5.3 폴리이소부틸렌 ... 281
5.4 기타의 폴리(α - 올레핀) ... 282
5.4.1 폴리(α - 올레핀)의 성질 ... 283
5.4.2 폴리(부텐 - 1) ... 283
5.4.3 폴리(4 - 메틸펜텐 - 1) ... 284
5.5 에틸렌 - 프로필렌의 공중합체 ... 284
5.5.1 에틸렌 - 프로필렌 탄성체 ... 285
5.5.2 에틸렌과 α - 올레핀의 공중합체 ... 286
5.5.3 프로필렌과 디엔의 공중합체 ... 287
5.5.4 에틸렌과 비닐아세테이트의 공중합체 ... 288
5.5.5 이오노머 ... 288
5.6 공액 디엔의 단일중합체 ... 288
5.6.1 폴리부타디엔 ... 288
5.6.1.1 액체 폴리부타디엔 ... 289
5.6.1.2 고분자량의 폴리부타디엔 ... 290
5.6.2 폴리이소프렌 ... 292
5.6.2.1 천연 폴리이소프렌 ... 292
5.6.2.2 합성 폴리이소프렌 ... 293
5.7 메틸 고무, 폴리(2,3 - 디메틸부타디엔) ... 295
5.8 클로로프렌 고무, 폴리(2 - 클로로 - 1,3 - 부타디엔) ... 295
5.9 기타의 디엔계 고분자 ... 297
5.10 공액 디엔의 고리화 중합 ... 297
5.11 디엔의 공중합체 ... 299
5.11.1 GR - S 고무 ... 299
5.11.2 GR - N 고무 ... 301
5.12 폴리스티렌과 폴리스티렌류의 중합체 ... 301
5.12.1 폴리스티렌의 제법 ... 302
5.12.2 이온 사슬성장중합에 의한 폴리스티렌 ... 303
5.12.3 치환된 스티렌 고분자 ... 304
5.13 스티렌의 공중합체 ... 307
5.13.1 내충격성 폴리스티렌 ... 307
5.13.2 ABS수지 ... 308
5.13.3 스티렌 - 말레인산 무수물 공중합체 ... 309
5.14 아크릴산과 메타크릴산 에스테르의 중합체 ... 309
5.14.1 아크릴산과 메타크릴산 에스테르의 중합 ... 310
5.14.2 아크릴 탄성체 ... 312
5.14.3 열가소성과 열경화성 아크릴 수지 ... 313
5.15 아크릴로니트릴 및 메타크릴로니트릴계 고분자 ... 315
5.16 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산 및 폴리메타크릴산 ... 318
5.17 할로겐 함유 고분자 ... 318
5.17.1 폴리테트라플루오로에틸렌 ... 318
5.17.2 폴리클로로트리플루오로에틸렌 ... 319
5.17.3 폴리비닐리덴플루오리드 ... 320
5.17.4 폴리비닐플루오리드 ... 320
5.17.5 플루오로올레핀의 공중합체 ... 321
5.17.6 기타의 플루오린 함유 사슬성장 고분자 ... 322
5.17.7 폴리비닐클로리드 ... 323
5.17.7.1 비닐클로리드의 공중합체 ... 326
5.17.8 폴리비닐리덴클로리드 ... 326
5.18 폴리비닐아세테이트 ... 327
5.19 폴리비닐알코올과 폴리비닐아세탈 ... 328
연습문제 ... 330
참고문헌 ... 333
6장 단계성장중합과 단계성장 고분자 ... 341
6.1 단계성장 기구와 속도 ... 341
6.1.1 작용기의 반응 ... 341
6.1.2 속도론적 고찰 ... 343
6.1.3 단계성장중합의 고리 형성 ... 348
6.1.4 고분자 제조 기술 ... 349
6.2 폴리에스테르 ... 350
6.2.1 선형 포화 폴리에스테르 ... 350
6.2.1.1 합성방법 ... 351
6.2.1.2 상업용 선형 포화 폴리에스테르 ... 354
6.2.1.3 공중합 폴리에스테르 ... 358
6.2.2 선형 불포화 폴리에스테르 ... 359
6.2.3 표면 코팅용 망목상 폴리에스테르 ... 362
6.2.4 폴리카르보네이트 ... 363
6.2.5 락톤으로부터의 폴리에스테르 ... 365
6.3 폴리아미드 ... 367
6.3.1 나일론 ... 367
6.3.2 지방족 폴리아미드 ... 377
6.3.3 폴리아미드 생성을 위한 특수한 반응 ... 380
6.3.4 방향족 폴리아미드 ... 380
6.4 방향족 폴리아미드 - 이미드와 방향족 폴리에스테르 - 이미드 ... 382
6.5 폴리이미드 ... 391
6.6 폴리에테르 ... 391
6.6.1 폴리(페닐렌옥시드) ... 391
6.6.2 페녹시 중합체 ... 394
6.7 폴리아세탈과 폴리케탈 ... 395
6.8 Poly(p - xylylene) ... 396
6.9 황 함유 고분자 ... 399
6.9.1 폴리술폰 ... 399
6.9.2 Polythioether와 Polymercaptal ... 400
6.10 폴리우레탄 ... 403
6.10.1 다작용성 이소시아네이트의 제조 ... 404
6.10.2 상업적 폴리이소시아네이트 ... 404
6.10.3 이소시아네이트의 반응 ... 405
6.10.4 촉매의 효과 ... 405
6.10.5 폴리우레탄 섬유 ... 406
6.10.6 폴리우레탄 탄성체 ... 407
6.10.7 폴리우레탄 발포체 ... 409
6.11 에폭시 수지 ... 409
6.11.1 상업적 에폭시 수지의 제조 ... 409
6.11.2 가교반응 ... 411
6.11.3 지환족 에폭시드 ... 417
6.12 페놀 - 포름알데히드 수지 ... 418
6.12.1 레졸 ... 418
6.12.2 노보락 ... 421
6.12.3 암모니아를 촉매로 한 페놀수지 ... 424
6.12.4 전형적인 상업적 제조 ... 424
6.13 아미노 수지 ... 425
6.13.1 요소 - 포름알데히드 수지 ... 425
6.13.2 멜라민 - 포름알데히드 수지 ... 426
6.14 실리콘 고분자 ... 427
6.14.1 폴리실옥산 ... 427
6.14.2 실리콘 탄성체 ... 429
6.14.3 폴리실옥산 코오팅 수지 ... 431
6.14.4 플루오로실리콘 탄성체 ... 431
6.14.5 폴리아릴실옥산 ... 431
6.15 폴리실란 ... 432
6.16 포스포니트릴 고분자 ... 433
6.17 고성능 고분자 ... 434
6.17.1 불소 함유 방향족 고분자 ... 435
6.17.2 폴리페닐렌 ... 437
6.17.3 Diels - Alder고분자 ... 438
6.17.4 실리콘 함유 방향족 고분자 ... 442
6.17.5 직접 축합 고분자 ... 444
6.17.5.1 폴리벤즈이미다졸, 폴리벤조티아졸 및 관련 고분자 ... 444
6.17.6 말단 작용기를 갖는 올리고머 ... 446
6.17.7 카도 고분자 ... 448
6.17.8 두 개의 결합선으로 된 고분자 ... 449
6.17.9 폴리(아릴렌 에테르)와 폴리(아릴렌 에테르 케톤) ... 451
연습문제 ... 452
참고문헌 ... 457
7장 천연고분자 ... 465
7.1 자연에서 얻어지는 고분자 ... 465
7.2 다당류 ... 465
7.2.1 헤미셀룰로오스 ... 466
7.2.2 전분 ... 466
7.2.3 셀룰로오스 ... 467
7.2.3.1 재생셀룰로오스 ... 468
7.2.3.2 셀룰로오스 유도체 ... 469
7.2.4 기타 다당류 ... 473
7.3 리그닌 ... 473
7.4 폴리이소프렌 ... 474
7.5 단백질 ... 475
7.5.1 α - 아미노산 ... 476
7.5.2 단백질의 구조 및 화학 ... 476
7.5.3 폴리펩티드의 합성법 ... 481
7.5.4 단백질의 화학적 개질 ... 484
7.6 핵산 ... 484
7.6.1 DNA와 RNA ... 486
7.6.2 핵산의 합성법 ... 487
7.7 폴리아카노에이트 ... 488
연습문제 ... 489
참고문헌 ... 490
8장 고분자 반응 ... 493
8.1 고분자의 반응성 ... 493
8.1.1 확산제어 반응 ... 495
8.1.2 짝지어진 작용기와 인접기의 효과 ... 495
8.1.3 분자크기의 효과 ... 496
8.1.4 용해도의 변화에 의한 효과 ... 497
8.1.5 결정성의 효과 ... 497
8.1.6 고분자에 유리한 반응 ... 498
8.2 고분자의 부가반응 ... 498
8.2.1 할로겐반응 ... 498
8.2.2 수소 부가반응 ... 501
8.2.3 카르벤의 부가반응 ... 501
8.2.4 알데히드의 친전자 부가반응 ... 502
8.2.5 극성 부가반응 ... 503
8.2.5.1 Michael 부가반응 ... 503
8.2.5.2 수소화 붕소 부가반응 ... 504
8.2.5.3 1,3 - 쌍극성 부가반응 ... 504
8.2.5.4 엔반응 ... 505
8.2.5.5 Ritter반응 ... 506
8.2.5.6 Diels - Alder축합반응 ... 507
8.2.5.7 에폭시화반응 ... 507
8.3 전위반응 ... 509
8.3.1 이성질화반응 ... 509
8.3.2 고리화반응과 분자내 전위반응 ... 510
8.4 치환반응 ... 514
8.4.1 포화탄화수소 중합체의 치환반응 ... 514
8.4.2 할로겐을 함유하는 중합체의 치환반응 ... 517
8.4.3 방향족 고리를 가진 중합체의 치환반응 ... 521
8.4.3.1 폴리스티렌의 할로겐화반응 ... 521
8.4.3.2 클로로메틸화반응 ... 522
8.4.3.3 할로메틸화 중합체의 반응 ... 523
8.4.3.4 Friedel - Craft 알킬화반응 ... 525
8.4.3.5 술폰화반응 ... 526
8.4.3.6 니트로화, 환원 및 디아조화반응 ... 526
8.4.3.7 금속화반응 ... 527
8.4.4 아크릴중합체, 메타크릴중합체 및 유사한 중합체의 반응 ... 529
8.4.4.1 에스테르기의 환원 ... 529
8.4.4.2 친핵성과 친전자성의 치환반응 ... 530
8.4.5 폴리비닐알코올의 치환반응 ... 532
8.4.6 여러 가지 다양한 교환반응 ... 534
8.5 중합체의 가교반응 ... 536
8.5.1 탄성체의 가황반응 ... 536
8.5.2 과산화물에 의한 가교반응 ... 538
8.5.3 중합체의 다양한 가교반응 ... 539
8.5.4 방사선에 의한 가교반응 ... 539
8.5.5 고분자의 광가교반응 ... 540
8.5.5.1 감광성기를 함유한 중합체의 광가교반응 ... 542
8.5.5.2 자외선 경화 기술 ... 546
8.5.6 전자선에 의한 중합체의 가교반응 ... 551
8.6 고분자시약 ... 552
8.6.1 고정화 시약 ... 552
8.6.2 고분자 촉매 ... 555
8.7 그라프트 공중합체 생성 ... 558
8.7.1 사슬이동 방법에 의한 자유라디칼 그라프트반응 ... 558
8.7.2 이중결합을 가지고 있는 중합체에 대한 자유라디칼 그라프트반응 ... 560
8.7.3 거대단량체를 이용한 그라프트 공중합체의 제조 ... 561
8.7.4 골격 중합체로부터 중합개시반응 ... 561
8.7.5 그라프트 공중합체의 광화학적 합성 ... 565
8.7.6 고에너지 라디칼에 의한 그라프트 공중합체의 생성 ... 566
8.7.7 이온사슬성장과 단계성장중합반응에 의한 그라프트 공중합체의 제조 ... 567
8.7.8 다양한 그라프트 공중합 ... 570
8.8 블록공중합체 ... 570
8.8.1 블록공중합에스테르 ... 571
8.8.2 블록공중합아미드 ... 572
8.8.3 폴리우레탄 - 폴리아미드 불록공중합체 ... 572
8.8.4 폴리아미드 - 폴리에스테르 블록공중합체 ... 573
8.8.5 폴리우레탄 이오노머 ... 573
8.8.6 폴리(α - 올레핀)의 블록공중합체 ... 574
8.8.7 자유라디칼중합과 이온 사슬성장중합의 다양한 이온 ... 574
8.8.8 균일한 이온공중합에 의한 블록공중합체의 제조 ... 575
8.8.9 블록공중합체의 제조에 관한 특수반응 ... 578
8.8.10 다양한 블록공중합체 ... 578
8.8.11 블록공중합체의 제조에 관한 mechanochemical 기술 ... 580
8.9 전도성 고분자 ... 580
연습문제 ... 583
참고문헌 ... 587
부록 ... 597
색인 ... 599
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