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가용성 방향족 폴리케톤 재료의 개발

전문가 제언: ○ 5대 범용 엔지니어링 플라스틱보다 높은 내열성을 갖는 고성능 엔지니어링 플라스틱이 슈퍼 엔지니어링 플라스틱이라고 불리는 일련의 고분자이다. 대표적인 슈퍼 엔지니어링 플라스틱 중에서 결정성인 것으로는 폴리페닐렌설파이드(PPS), 폴리에테르에테르케톤(PEEK)이 있고, 비결정성인 것으로는 폴리술폰(PSF), 폴리에테르술폰(PES), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리아미드이미드(PAI) 등이 있다. PPS를 제외하고는 수요가 많지는 않다. 그러나 우수한 내열성과 기계적 성질을 갖고 있어 전자나 자동차 등의 분야를 중심으로 수요 확대가 기대되고 있다.

○ PEEK는 방향족 폴리에테르케톤류 중에서 가장 중요한 수지이다. 합성의 기본반응은 PES와 같다. 유리전이온도가 143℃, 융점이 334℃의 결정성 고분자로서 단기 내열성이 300℃ 이상, 장기 내열성은 250℃로서 내열성이 특히 높다. 소수성도 0.5%로 낮고, 내피로성도 양호하다. 고성능이 요구되는 용도 분야에 성형재료로서 사용될 뿐만 아니라 탄소섬유로 강화시킨 복합재료로 항공분야 재료로도 기대된다.

○ 본 문헌에서는 방향족 폴리에테르케톤의 제조방법, 특징, 개발 동향, 그리고 최근 필자들에 의해 개발된 용액 캐스트(cast) 법에 의해 필름 형성이 가능한 방향족 폴리에테르케톤과 에테르 결합을 주쇄에 포함하지 않는 전방향족 폴리케톤에 대하여 소개하고 있다.

○ 최근에는 방향족 폴리에테르케톤 골격에 술폰산기를 도입하여 연료전지용 양성자 교환막으로서 연구개발이 활발하다. 방향족 폴리에테르케톤의 클로로술폰산 혹은 발연 황산과의 고분자 반응에 의해 합성되는 방법과, 단량체 단계에서 미리 술폰산 나트륨염으로 한 다음 술폰화 되지 않은 단량체와 공중합에 의해 얻는 방법이 있다.

○ 향후 고부가가치 재료, 소형 부품 재료로서 다양한 형태와 물성의 방향족 폴리에테르케톤의 사용이 확대되리라 예상된다. 특히 가용성 폴리에테르케톤의 경우 PEEK의 단점인 난용성과 가격 문제를 해결함으로서 필름, 코팅 등 보다 다양한 용도로 응용범위가 확대될 것으로 기대된다.

저자: Katsuya Maeyama
자료유형: 학술정보