일반기술

니트록시 라디칼을 이용한 구형의 비닐계 고분자의 중합방법

니트록시 라디칼을 이용한 구형의 비닐계 고분자의 중합반응으로서 분산매의 존재하에 비닐계 단량체, 자유 라디칼 개시제, 자유 라디칼 작용제 및 입체안정제를 사용하여 리빙 자유 라디칼 중합을 수행하는데, 반응물의 완전 용해가 가능한 알콜계 또는 다가 알코올계의 유기용매를 분산매로 사용하여 중합시간을 단축하고 특정의 입체 안정제를 선택 사용하여 구형의 입자를 형성․유지시키며, 또 제조된 비닐계 고분자의 분자량 분포도(PDI)가 협소한 니트록시 라디칼을 이용한 구형의 비닐계 고분자를 제조하는 리빙 자유 라디칼 중합 방법이다. 비닐계 단량체를 중합하기 위한 방법으로 가장 널리 응용되는 자유 라디칼 중합반응은 구조, 관능기 및 극성을 변화시키면서 다양한 단량체의 중합이 가능할 뿐 만 아니라 공중합 반응도 가능하다. 그러나 사슬이동, 불균등화반응, 재조합, 제거와 같은 허용 불가능한 부반응으로 인해 분자량 분포를 조절하는 것이 매우 어렵다. 또 자유 라디칼 중합반응에 의해 서로 다른 이종의 단량체를 동시에 중합에 첨가하여 블록 공중합체를 제조할 수 없는 단점이 있다. 좁은 분자량 분포를 갖는 중합체를 제조하기 위해 음이온성 중합반응, TEMPO를 이용한 리빙 자유 라디칼 중합반응이 있다. 또한 단량체, 중합개시제, 입체안정제 및 유기용매를 중합반응의 구성으로 하는 분산중합법은 입자분포도를 조절하여 단분자인 입자 제조에 한정되어 있고 여러 산업에 응용하는 데 필수적인 특성 요소 제어기술이 없다. 분산중합을 리빙 자유 라디칼 중합에 적용 시 기존 유기용매와 입체안정제가 한정되어 있고 보편적으로 많이 사용되는 에틸렌글리콜을 적용하면 스티렌계 단량체가 완전 용해되지 않아 반응성이 저하되는 문제가 있다. 이에 한정된 종류의 분산매의 용해성과 입체 안정제의 한계점을 개선하기 위해 분산 중합시 구성성분을 용해시켜 단시간에 효과적으로 중합체를 형성하는 특정 분산매를 도입하고 형성된 입자의 침전과정에서 입자를 구형으로 형성하고 각각의 충돌을 방지하여 형태를 유지시키는 입체안정제를 첨가하여 리빙 자유 라디칼 중합반응을 수행함으로써 제조되는 비닐계 고분자가 구형이며, 또 분자량 분포도(PDI)가 협소하고 입자크기 조절이 용이한 고분자를 합성할 수 있게 되었다.분산매 존재하에 비닐계 단량체, 자유 라디칼 개시제, 자유라디칼 작용제 및 입체안정제를 리빙 자유 라디칼 중합하는 반응에서 분산매로 알코올류 또는 다가 알코올류에서 선택하고, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐메틸에테르, 폴리에틸렌아민, 폴리아클린산, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아세테이트, 에틸셀룰로스 및 히드록시프로필셀룰로스 중에서 선택하여 중합시켜 구형의 비닐계 고분자를 중합하는 것이다. 리빙 라디칼 중합은 80-150℃ 온도에서 6-100시간 중합하여 니트록시 라디칼을 이용한 구형의 비닐계 고분자 중합반응으로서 제조된 고분자의 분자량 분포도(PDI)가 1-2 사이의 협소한 범위를 가지는 비닐계 고분자 합성 방법이다. 특정의 분산매와 입체안정제를 첨가하여 리빙 자유 라디칼 중합법을 적용함으로써 단시간에 구형의 비닐계 고분자 입자의 중합이 가능하며, 중합된 비닐계 고분자의 분자량 분포도(PDI)가 1-2의 협소한 범위를 나타내어 산업적으로 다양한 분야에 이용할 수 있다.