1. 고분자(Polymer)

아래 세 가지 요인으로 인해 Mechenical property, optical property, electrical property, biochemical property 등의 고분자의 성질이 달라진다.

 

1. Molecular weight

고분자 chain의 길이가 길수록 chain 사이의 interaction 세기가 강해진다. Methane~butane의 경우에 끓는점이 낮고, 상온에서 gas 상태로 존재한다. 같은 화학 구조를 가지는 pentane~부터는 상온에서 liquid 상태이다. 이렇게 분자량에 따라 물리적 성질이 달라진다. 상이 달라지는 이유는 분자량이 증가하면 nonpolar-nonpolar interaction인 반데르발스 상호작용이 강해져(분자 간 힘이 강해져) 분자 사이의 거리가 가까워지기 때문이다.

Poly ethylene은 molecular weight에 의해 고분자의 특징이 바뀌는 대표적인 예이다. 분자량이 길어지고 잘 packing되면 고분자끼리 van der waals interaction이 강해 polymer chain끼리 강하게 결합한다. 같은 chemical 구조여도 분자량이 증가하면 기계적인 성질이 강해진다. (비닐봉지, 방탄조끼)

 

2. X, Y로 어떤 chemistry를 사용하는가(benzene, ester, amine)

(1)  polycarbonate(PC); benzene ring의 작용기를 갖는 경우 Benzene은 planar structure로 rigid하다는 성질을 갖는다.

Nucleophilic substitution 반응이 일어나는데, Chloride가 good living group으로 전자를 하나 받으면 옥텟 규칙에 의해 안정해지기 때문이다. 또 할로겐 원소 중 크기가 커 전자가 고르게 퍼져 안정하다.

(2)  PET(poly ethylene terephthalate); ester의 작용기를 갖는 경우 분해 반응이 일어난다.

ester의 작용기는 electrophilic substitution을 한다는 성질이 있다. 주로 nucleophile이 water일 경우가 많다. Water에 의한 분해를 hydrolysis 반응이라고 한다.

(3) polypeptide 혹은 polyamide의 합성(hexamethyleneamide, adipic acid…); amine기가 있으면 수소 결합을 이룬다.

3. Solvent와의 상호작용

고분자를 water나 acetone 같은 solvent에 넣었을 때 solvent와 친할수도, 싫어할수도 있다. 고분자 chain이 solvent와 싫어하면 collapsed된다. 만약 고분자까리 같은 charge를 가지면 repulsive force에 의해 고분자가 stretched된다. Collapsed 형태와 stretched 형태의 size 차이는 매우 크다.