폴리머는 일반적으로 공유 화학 결합으로 연결된 반복 구조 단위로 구성된 큰 분자입니다. "폴리머"라는 용어는 "많은"을 의미하는 그리스어 '폴리'와 "부분" 또는 "세그먼트"를 의미하는 '메로스'에서 유래되었습니다. 이 종류의 재료에는 플라스틱, DNA, 단백질 등 다양한 친숙한 물질이 포함됩니다.
구조 및 합성
폴리머는 모노머라고 불리는 더 작은 단위로 구성됩니다. 단량체를 중합체로 변환하는 과정을 중합이라고 합니다. 중합에는 부가 중합과 축합 중합의 두 가지 주요 유형이 있습니다.
- 첨가 중합: 이 과정에서는 작은 분자의 손실 없이 단량체가 서로 추가됩니다. 이 유형은 폴리에틸렌 및 폴리스티렌과 같은 플라스틱 제조에 일반적입니다.
- 축합 중합: 이는 두 개의 서로 다른 이작용성 또는 삼작용성 단량체 간의 반복적인 축합을 포함합니다. 여기서 물과 같은 작은 분자는 종종 제거됩니다. 이 방법은 폴리에스테르와 나일론 생산에 사용됩니다.
속성
폴리머는 단단한 것부터 유연한 것까지, 불투명한 것부터 투명한 것까지 다양한 물리적 특성을 나타낼 수 있으며 다양한 형태로 성형될 수 있습니다. 이러한 특성은 모노머의 성질, 폴리머 사슬의 구조, 가공 방법에 따라 달라집니다.
- 열적 특성: 폴리머는 열가소성 또는 열경화성일 수 있습니다. 열가소성 플라스틱은 가열하면 부드러워지고 모양이 바뀔 수 있는 반면, 열경화성 플라스틱은 가열하면 화학적 변화를 거쳐 단단해집니다.
- 기계적 특성: 일부 폴리머는 고무와 같이 매우 탄력이 있는 반면, 다른 폴리머는 견고하고 충격에 강합니다(예: 방탄 창문에 사용되는 폴리카보네이트).
애플리케이션
폴리머의 응용 분야는 일상적인 가정용품부터 정교한 산업 용도까지 광범위하고 다양합니다.
- 플라스틱: 합성 폴리머의 가장 일반적인 용도로 포장재부터 자동차 부품까지 모든 분야에 사용됩니다.
- 섬유 및 직물: 나일론 및 폴리에스테르와 같은 합성 섬유는 의류 및 가정용 가구에 광범위하게 사용됩니다.
- 생체고분자: 생명에 필수적인 DNA, 단백질과 같이 자연적으로 발생하는 고분자입니다. 생분해성 폴리머는 의료 응용 분야와 환경 친화적인 포장 분야에서도 점점 더 중요해지고 있습니다.
환경 적 영향
합성 고분자, 특히 플라스틱의 광범위한 사용으로 인해 환경 문제가 제기되었습니다. 많은 폴리머는 생분해되지 않아 장기적인 오염을 초래합니다. 이로 인해 생분해성 폴리머 및 재활용 방법에 대한 연구가 증가했습니다.
향후 개발
고분자 과학의 발전은 자가 치유 재료 및 생분해성 플라스틱과 같은 새로운 특성을 지닌 스마트 고분자를 만드는 데 중점을 두고 있습니다. 나노기술의 통합은 또한 고성능 소재에 대한 새로운 가능성을 열어줍니다.
결론적으로, 폴리머는 현대 생활에서 중요한 역할을 하는 기본 소재입니다. 다재다능함과 광범위한 특성으로 인해 단순한 가정용품부터 복잡한 생물의학 응용 분야에 이르기까지 다양한 분야에서 필수적입니다. 그러나 합성 고분자가 환경에 미치는 영향은 여전히 중요한 과제로 남아 있으며 이 분야에서 지속적인 연구와 혁신을 주도하고 있습니다.