1. 폴리아미드(polyamide, PA)
폴리아미드는 흔히 총칭이며 나일론(Nylon)이라고 불려지고 있습니다. 나일론이라는 이름은 최초로 개발한 미국의 Du Pont Co.의 상표명으로부터 비롯된 것으로, 기본 구조는 수많은 반복 단위들이 아미드 결합(-CO-NH-)으로 연결되어 있는 형태입니다. 폴리아미드의 종류와 각기 그 명칭이 달라지지만 지방족 화합물로 되어 있는 것들은 반복 단위의 탄소원자의 수에 따라 나일론 6, 66, 4, 11 및 12 등으로 불립니다. 나일론은 결정성 고분자로 성형 조건에 따라 다르나 20~30% 정도 결정화하고 있으며, 결정 부분은 특히 마찰저항이나 경도가 큽니다. 또한 나일론수지는 높은 충격 강도를 가지며 마찰계수가 작고 내마모성이 큽니다. 용융점은 종류에 따라 다르지만 220~260℃, 밀도는 1.13~1.15g/㎤, 유리전이 온도는 70~90℃입니다.
아미드 결합은 그 자체가 강한 결합력을 가지고 있으며 동시에 주위의 아미드 결합들과 어울려 수소결합을 형성함으로써 폴리아미드 수지는 대단히 강인할 성질을 나타냅니다. 이러한 강인성은 나일론의 대표적인 장점으로 널리 알려져 있습니다. 대개의 알킬계 폴리아미드들은 융점 이상의 온도에서 가공이 용이합니다. 그리고 각각의 융점은 알킬기의 크기와 구조에 따라 매유 다양하므로 섬유, 포장재뿐만 아니라 전선의 피복 등과 같은 전기제품의 고분자 재료와의 반응 사출성형(reaction injection molding, RIM)에 의해 성형되어 기어, 볼트와 같은 기계부품으로 사용되고 있습니다.
2. 폴리에스테르(polyester)
폴리에스테르는 고분자를 이루는 기본결합이 에스테르 결합으로 되어 있는 고분자입니다. 그래서 산과 알칼리 및 수증기에는 약하고 아민에는 쉽게 분해되며, 50℃ 이상에서 수분이 많으면 가수분해됩니다. 하지만 유기용제나 기름성분에는 안정합니다.
가장 대표적인 폴리에스테르로는 PET로 많이 알려진 polyethyleneterephtalate인데, 이것은 에틸렌과 벤젠고리 사이를 에스테르 결합이 연결 짓고 있는 구조로 되어 있습니다. 이 벤젠고리는 육각형의 평면구조로 되어 있어 구부러지기 어렵고, 또한 서로 잘 포개어지는 성질을 가지고 있습니다. 따라서 벤젠고리가 규칙적으로 함유된 PET는 분자쇄는 나란히 배열하기 쉬울 뿐 아니라 배열된 상태로 중첩하여 결정 형태를 잘 이루는 특성을 가집니다. 그리고 PET의 융점은 267℃, 유리전이 온도는 65℃입니다.
따라서 PET는 섬유형성이 아주 우수하여 합성섬유 중 가장 중요한 재료로 손꼽히고 있습니다. 더욱이 PET의 뛰어난 기계적 성질은 엔지니어링 플라스틱으로의 응용이 가능하여 해당 분야에서도 재료의 특성이 높이 평가되고 있습니다. 또한, PET로부터 만들어지는 필름은 포장재료를 비롯한 다양한 산업의 중요 재료로 사용되고 있습니다. 또한 수지로서의 PET는 유리섬유와 혼합하여 만든 섬유 강화 복합재료는 고분자 재료의 복합재료 중 가장 우수한 성능 개선 효과를 나타내고 있습니다.
한편 PET와 유사한 구조와 성질을 갖는 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephtalate, PBT)가 있습니다. PBT는 PET의 에틸렌 대신 부틸렌 구조를 갖는 것으로 PET에 비해 열적 특성이 다소 떨어져서 실용적인 합성섬유로 이용되기에는 부적합하지만, 가공성이 우수하고 결정성이 아주 빠르므로 PET와의 홉합이나 유리, 탄소섬유 등으로 강화시켜 복합재료로 제작할 경우, 사용 온도를 월등하게 증가시킬 수 있어 그 생산량이 증가하고 있습니다.
댓글