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동질성 중합반응의 분자량 분산도 계산

전문가 제언: ○ 같은 화합물의 분자 2개 이상이 결합하여 분자량이 큰 다른 화합물을 만드는 중합 반응은 산업 재료의 다양성을 주게 되었다. 단위체인 모노머(monomer)가 통계법칙에 따라 여러 개 결합되어 고분자물질인 폴리머(polymer)를 만든다. 특히, 석유화학에서 원유를 분해하여 얻어 지는 여러 종류의 모노머를 이용하여 물리적 및 화학적으로 특수한 물성을 가진 고성능의 폴리머가 제조된다.

○ 확산지배에서 자유 라디칼에 의한 중합반응은 자유부피모델과 얽힘현상이론에 의한 모델의 2가지 경우가 비교 연구되고 있다. 실제적인 데이터 수집을 위한 중합 실험에서는 MMA를 중합 반응기에서 배치 처리과정으로 반응시킨다. 반응 물질인 MMA 모노머에서 폴리머로 전환되는 중합반응의 비례상수를 계산하여 반응속도와 중합체의 MWD가 예측 가능하다.

○ 중합반응에 의하여 생성되는 중합체의 중요한 물리적인 특성은 주로 MWD에 의해서 결정된다. 그리고 MWD에 영향을 주는 요인들 중에는 전체적인 자유 라디칼 농도, 평균 분자량과 분자 숫자, 각각의 중합 시간 같은 여러 가지 조건들을 연구할 수 있다.

○ 반응기속에서 일어나는 중합 전환과정 예측 모델의 계산은 일반적으로 사용하는 표준적분방법이 사용된다. 지금까지 연구된 계산방법들은 쉽게 컴퓨터 프로그램화 시킬 수 있을 뿐만 아니라, 일반적인 비선형회귀분석 방법으로 매개변수들을 예측할 수 있는 단순하고 효과적인 방법이다. 그러나 복잡한 중합 모델에서는 단계별 반응 시간 변화 방식을 적용한 Runge Kutta의 4차 적분방법을 사용한다.

○ 석유화학 제품 중에서 다운 스트림에 해당하는 각종 고분자 중합체의 물리적인 특성은 최종 제품개발의 응용분야를 넓히는데 결정적인 요인으로 작용하고 있다. 이러한 고분자 중합체의 물리적인 특성은 중합반응에서 발생하는 자유 라디칼에 의한 중합물질의 분자량 분산도에 크게 영향 받고 있다.

저자: Verros, GD; Latsos, T; Achilias, DS
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