(A+만점레포트)[화공생물공학실험] 4. 고분자 용해도 파라미터 측정(예비)

소개

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목차

1. 실험 목표

2. 실험 원리

3. 시약 조사 & 실험 기구 및 방법
3.1 시약
3.2 실험 기구 및 방법

4. 실험 시 주의사항

본문내용

1. 실험 목표
용해도 파라미터에 대한 기본적인 이론을 파악하고 그에 기초한 용매와 고분자 사이의 용해성에 대해 알아본다. 그리고 고분자의 고유점도 측정법에 이해한 후 실험 결과를 통하여 고유점도가 고분자 용해도 파라미터와 어떤 상관관계를 갖는지 알아본다.

2. 실험 원리
기체에 대한 Van der waals 상태 방정식에 기초를 두어 Hildebrand와 Scatchard는 부피가 다른 분자들의 혼합열에 대해 일반식을 제안하였고, 용매의 응집특성과 용해성을 서로 상관지어 단위 부피당 응집에너지를 응집에너지밀도(cohesive energy density)로 정의하였다. 이들에 의하면 혼합엔탈피(∆H_M )은 식1에 의하여 계산된다.

∆H_M=V_m Φ_1 Φ_2 [((∆E_1)/V_1 )^(1/2)-((∆E_2)/V_2 )^(1/2) ]^2 (식1)

이 식에서 V_M은 혼합물 전체 부피이고, 〖∆E〗_1와 〖∆E〗_2 압력이 영으로 접근할 때 (즉, 부피간 무한대의 격리)의 성분1과 2의 증발열이고, V_1과 V_2는 성분1과 2의 몰부피, ∅_1 과∅_2는 성분 1과 2의 부피 분율을 나타낸다. ∆E_1/V_1 는 단위부피당 증발열로서 응집에너지밀도(cal/〖cm〗^3)라 한다. 관습상 성분1은 용매, 성분2는 용질(고분자)을 나타낸다. 식1에서 나타난 응집에너지밀도의 제곱근을 식2와 같이 δ로 나타내어 용해성 피라미터(solubility parameter)로 정의한다. 단위는 cal/〖cm〗^3로 나타낸다.

δ=(∆E/V)^(1/2) (식2)

이를 사용하면 식1은 식3과 같이 고쳐 쓸 수 있다.

∆H_M=V_m Φ_1 Φ_2 [δ_1-δ_2 ]^2 (식3)

식3으로부터 성분 1과 2가 동일한 용해성 파라미터 파라미터를 가진 경우 즉, δ_1=δ_2인 경우 ΔH_M=0이 된다. H=U+PV을 통해 두 가지 물질은 음의 엔트로피이므로 서로 녹아야만 된다는 것을 나타낸다.

참고자료

· 화공생물공학실험, 동국대학교, 2024, pp.19-21
· “고분자-용매의 상호작용에서 용해도 파라미터 개념의 이용”, 이장우, 1998, pp.1-4
· “고분자공학개론 제3판”, Joe R. Fried,자유아카데미, 2015,128-131
· “1,2,3-트리아졸 폴리머의 상호계수 χ의 결정”, 이상호 외 6인, 2013, pp.149-150
· 시약 정보: 안전보건공단( https://msds.kosha.or.kr/MSDSInfo/kcic/msdssearchMsds.do )