가교 폴리스티렌의 염화메틸화 및 그 아민화반응 = Chloronethylation and its amination reaction of crosslinked polystylene

국문 초록 (Abstract)

섬유를 위시한 고분자의 개질에서는 물리적인 방법이 사용되기도 하지만 보다 근본적인 방법으로서 화학적인 방법이 동원되고 있다.
고분자 基體에 고분자 반응을 통하여 유용한 작용기를 도입시켜서 이 도입된 작용기를 이용하여 그라프트 중합을 개시시킴으로써 고분자 내부에 열린 구조를 부여하여 원하는 성질을 충족시킬 수 있다. 그러나 고분자 개질 방법에서 가교 반응과 관련된 개질 방법은 많이 알려져 있지 않으며 가교에 영향을 끼치는 인자나 가교가 진행되었을 때의 정량법 등에 대한 연구는 미미한 상태이다.
이 연구에서는 폴리스티렌을 모델화합물로 설정하고 고분자 반응을 통하여 염화메틸기를 도입시킴으로써 폴리스티렌의 합성시 사용된 가교체의 종류, 가교도, 그리고 폴리스티렌의 외관이 고분자 반응에 미치는 영향을 조사하였다.
폴리스티렌에 염화메틸기를 도입시킨 결과 지금까지 알려진 여러 고분자 반응에 비해서 지극히 정량적인 방법임을 확인하였고 염화메틸기의 도입과정에서 수반되는 자동가교 현상을 용이하게 확인할 수 있었다.
또한 염화메틸기가 도입된 폴리염화메틸스티렌에 대하여 디아민류를 작용시킴으로써 염화메틸기와 디아민의 반응에서 수반되는 site-site interaction 현상을 관찰하였다. 디아민화의 반응에서는 별도로 상변화 촉매(phase transfer catalyst)를 첨부하여 불균일 반응계에서 상변화 촉매가 site-site interaction에 미치는 영향을 조사하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The effects of crosslinking ratio of polystyrene, kinds of crosslinking agent: DVB, EGD, BDD, and external appearance of resin matrix on the polymeric reactions have been investigated by introducing the chloromethyl group into polystyrene resin matrix. And investigated site-site interaction in amination of polychloromethylstyrene resin matrix.
The results obtained as follow;
1. EGD, BDD-crosslinked polystyrene was more easily chloromethylated than DVB-crosslinked polystyrene.
2. DVB-MMA-Styrene copolymer gained higher substitution when compared with DVB-crosslinked polystyrene matrix.
3. Chloromethylation reaction by chlorosulfonic acid and ethylal was terminated in 2 hours.
4. In chloromethylation reaction, electic constant (ε) of solvent influenced chloromethylation reaction and autocrosslinking.
5. In amination of polychloromethylstyrene matrix, phase transfer catalyst influenced in the extent of site-site interaction.

목차 (Table of Contents)

• 논문개요 ------------------------------------------------------------- ⅷ
• Ⅰ. 서론 ------------------------------------------------------------- 1
• Ⅱ. 실험 ------------------------------------------------------------- 8
• A. 단량체의 정제 ---------------------------------------------------- 8
• B. 가교 폴리스티렌의 合成 ------------------------------------------- 8
• 1. 비드형 폴리스티렌 ----------------------------------------------- 8
• 2. 다공형 폴리스티렌 ----------------------------------------------- 9
• C. 폴리염화메틸스티렌 基體의 合成 ----------------------------------- 9
• D. 가교 폴리스티렌의 염화메틸화 반응 -------------------------------- 11
• E. 가교 폴리염화메틸스티렌의 아민화 반응 ---------------------------- 16
• F. 제반 성질 측정 --------------------------------------------------- 17
• Ⅲ. 실험 결과 및 고찰 ------------------------------------------------ 19
• A. 가교 폴리스티렌 수지의 팽윤성 ------------------------------------ 19
• B. 가교 폴리스티렌 基體의 염화메틸화 반응 --------------------------- 23
• 1. DVB 가교 폴리스티렌의 염화메틸화 반응 --------------------------- 24
• 2. EGD 가교 폴리스티렌의 염화메틸화 반응 --------------------------- 34
• 3. BDD 가교 폴리스티렌의 염화메틸화 반응 --------------------------- 37
• C. 제반 반응 조건이 염화메틸화 반응에 미치는 영향 ------------------- 43
• 1. 용제의 영향 ----------------------------------------------------- 43
• a. Dichloroethane ------------------------------------------------- 44
• b. Tetrachloroethane ---------------------------------------------- 48
• c. Nitrobenzene --------------------------------------------------- 60
• d. Cyclohexane ---------------------------------------------------- 65
• e. Methylal ------------------------------------------------------- 65
• 2. 온도의 영향 ----------------------------------------------------- 79
• D. 염화메틸화 반응의 메카니즘 --------------------------------------- 92
• E. 가교 폴리염화메틸스티렌의 아민화 반응 ---------------------------- 96
• 1. 2상 아민화 반응 ------------------------------------------------- 99
• 2. 3상 아민화 반응 -------------------------------------------------104
• Ⅳ. 결론 -------------------------------------------------------------112
• 참고문헌 -------------------------------------------------------------114
• 영문초록 -------------------------------------------------------------127