[ Nonprejudice ]

Global Top 10 Rigid CCL 제조업체

동박적층판은 PCB의 주요 소재이다. 동박적층판 산업의 터미널 응용 분야에는 자동차 전자 장치, 통신 장비, 가전 제품, 서버, 항공 우주, 산업 제어 의료 등을 포함한 거의 모든 전자 제품이 포함됩니다.

2022년 세계 자동차 전장용 특수동박적층판(CCL) 시장 규모는 약 1억 위안으로, 2018년부터 2022년까지 연평균 성장률은 약 1%로 앞으로도 꾸준한 성장세를 유지할 것으로 예상된다. , 시장 규모는 2029년까지 1억 위안에 가까울 것이며 향후 6년간 CAGR이 증가할 것입니다.

1. Taiwan Union Technology Corporation (대만연합기술공사)
2. ITEQ Corporation (ITEQ 주식회사)
3. Elite Material (엘리트 소재)
4. Resonac corporation (주식회사 레조낙)
5. Doosan Corporation Electro-Materials ((주)두산전자)
6. Mitsubishi Gas Chemical (미쓰비시가스화학)
7. Rogers Corporation (로저스)
8. Shengyi Technology (성이 기술)
9. Nan Ya Plastics Corporation (난 야 플라스틱 공사)
10. Isola (이솔라)

Taiwan Union Technology Corporation (대만연합기술공사)

ITEQ Corporation (ITEQ 주식회사)

1997년에 설립된 ITEQ Corporation은 대만에 본사를 둔 PCB 용 동박적층판 재료 제조업체입니다 . 제품에는 자동차, HDI 솔루션, 통신, 무선 주파수 및 전자레인지, 가전제품 등에 사용되는 CCL&PP, 무흐름 PP, IMS 및 FCCL이 포함됩니다. IECQ QC 080000, UL, ISO/TS 16949, OHSAS 18001, ISO 14001 등을 포함한 인증을 통과했습니다.

Elite Material (엘리트 소재)

Resonac corporation (주식회사 레조낙)

Resonac Corporation은 새로 통합된 회사입니다. 2023년 1월 1일, Showa Denko KK와 Showa Denko Materials(구 Hitachi Chemical)가 합병하여 두 개의 새로운 회사, 즉 지주 회사인 "Resonac Holdings Corporation"과 제조 회사인 "Resonac Corporation"으로 변모했습니다.

Doosan Corporation Electro-Materials ((주)두산전자)

Mitsubishi Gas Chemical (미쓰비시가스화학)

Rogers Corporation (로저스)

Shengyi Technology (성이 기술)

Nan Ya Plastics Corporation (난 야 플라스틱 공사)

Isola (이솔라)

저유전율 (Low Dk), 저유전손실(Low Df) CCL or PCB 재료 가이드

 PCB 재료 옵션 및 레이어 구성에 대해 알아보는 데 시간을 투자했다면 아마도 시장에서 사용할 수 있는 다양한 재료를 보았을 것입니다. 재료 회사는 전자 산업의 다양한 응용 분야를 대상으로 다양한 Dk 값, Tg 값, 직조 스타일, CTI 값 및 기계적 특성을 갖춘 적층판을 생산합니다.

저손실 동작으로 많은 주목을 받는 재료 세트 중 하나가 바로 low-Dk PCB 재료입니다. 이러한 재료는 저손실 재료 옵션으로 고속 PCB 설계에 권장되는 경우가 많습니다. 그러나 모든 시스템에 이러한 재료가 필요한 것은 아니며 PTFE 기반 저밀도 재료의 신뢰성이 훨씬 더 바람직한 다른 시스템도 있습니다. 

일반적인 PCB 소재

 일반적으로 PCB 스택업에 사용할 수 있는 저유전 특성 재료에는 크게 4가지 종류가 있습니다. 이러한 재료는 Dk가 더 높은(~4.2 ~ ~4.8 범위) 표준 FR4 등급 재료보다 유전손실이 더 낮은 경향이 있습니다 . 이것이 고속 PCB에 사용하도록 권장되는 이유 중 하나이지만 이 권장 사항은 올바른 맥락 없이 제공되는 경우가 많습니다. 아래에서는 low-Dk 재료를 사용하는 일반적인 경우에 대해 설명하겠습니다. 지금은 다음 각 재질 옵션을 살펴보겠습니다.

료 유형

저손실 FR4

 이러한 재료는 주요 재료 특성 및 구성(유리 직조/수지 함량, Tg 값, 기계적 특성) 측면에서 대부분의 면에서 다른 FR4 라미네이트와 비교할 수 있는 엔지니어링 에폭시-수지 복합 재료입니다. 이러한 재료의 가장 인기 있는 공급업체 중 두 곳은 Isola와 ITEQ이지만 비슷한 라미네이트를 생산하는 다른 공급업체도 있습니다. 이 재료는 다른 FR4 등급 라미네이트가 사용되는 것처럼 PCB 스택업에 사용됩니다. 재료는 프리프레그 및 코어 옵션으로 제공되며 고려해야 할 주요 하이브리드 구성 문제는 없습니다. 

• Dk 값: ~3.7
• 손실 탄젠트: 0.005-0.01
• Tg 값: 낮음(~130°C) 및 높음(~180°C) 옵션 사용 가능
• 두께 값: 최저 2mil
• 구리 옵션:  일반적으로 ED 또는 RA 구리

 이러한 라미네이트의 유리 직조 스타일은 개방형(106) 직조부터 고도로 폐쇄된(2116) 직조 및 기계식 스프레드 유리까지 매우 다양할 수 있습니다. 고속 애플리케이션의 경우 이러한 라미네이트는 대부분의 고속 프로토콜(DDR3+, PCIe, 기가비트 이더넷, MIPI 표준 등)과 함께 사용할 수 있으므로 바람직합니다.

PTFE 라미네이트

 모든 설계자에게 친숙한 일반적인 저유전특성 소재는 PTFE입니다. 이러한 재료는 세라믹 필러와 혼합된 경화제와 PTFE를 사용하여 유전 상수, 손실 탄젠트 및 Tg를 특정 값으로 설계합니다. PTFE는 소재 중 유전특성이 가장 우수하지만 내열 및 CTE등의 특성을 요구되는 수치까지 충족할 수 없어 세라믹 소재와 혼합되어 사용되고 상당히 많은 세라믹이 포함되기 때문에 세라믹의 유전율 특성을 어느정도 포함하고 있습니다. 충진 소재에 따라 낮은 Dk의 소재부터 매우 높은 Dk의 소재까지 제조됩니다. 유전율은 다양하지만 손실값은 우수하며  FR4보다 총 손실이 낮습니다.

• Dk 값:  3~10
• 손실 탄젠트:  0.0013-0.004
• Tg 값: 매우 높지만(~280°C) 재료 구성에 따라 다릅니다.
• 두께 값: 5mil 미만의 일부 옵션
• 구리 옵션: ED, RA, 처리 또는 로우 프로파일 구리

 이러한 재료에 대해 가장 자주 인용되는 응용 분야는 GHz 범위에서 잘 작동하는 RF 시스템입니다. 모든 RF 보드에 Rogers를(PTFE라미네이트 제조 회사중 선도 적인 업체로 가격은 상대적으로 비싼편이다.) 사용할 필요는 없습니다. 약 5GHz(WiFi 주파수 범위) 미만인 경우 FR4 보드의 유전체 및 구리 손실은 보드가 매우 커지지 않는 한 의미가 없을 정도로 너무 작습니다. 이러한 유형의 결과는 Rogers사의 유전 손실 데이터에서 명확하게 볼 수 있습니다.

낮은 Dk를 제공하는 일부 PTFE 기반 PCB 재료는 강화되지 않은 라미네이트로 제공될 수 있습니다. 즉, 유리 섬유 직조 강화재가 없음을 의미합니다. 예를 들어 Rogers 3003은 매우 매끄러운 구리를 사용한 매우 낮은 손실 탄젠트 적층의 한 예이며 유리 강화 없이 사용할 수 있습니다. 이렇게 하면 섬유 직조 효과가 제거되지만 라미네이트가 얇을수록 재료 작업이 더 어려워집니다.

LCP, 액정 폴리머

 이 저Dk, 저손실 재료는 Ultra-HDI 선폭/간격 범위에서 작동하는 고급 플렉스 PCB에 사용되는 것으로 가장 잘 알려져 있습니다. 이러한 재료는 변형된 폴리이미드와 함께 사용되어 다층 회로를 형성할 수 있으며 스마트폰에 자주 사용됩니다. 다른 응용 분야에는 항공우주 시스템과 같이 장치 오류를 방지하기 위해 커넥터를 제거해야 하는 고신뢰성 시스템이 포함됩니다. LCP는 낮은 수분흡수 특성과 높은 내열 특성으로 인해 저유전 소재로 주목을 받았지만 필름형태인 LCP소재를 PCB형태로 제조할 때 매우 높은 공정 난이도로 인해 양산 적용이 어려웠던 소재였습니다. 무라타는 이 어려운 공정을 자체적으로 해결하여 제조 하였고 퀄컴은 이소재를 활용하여 5G용 안테나를 제작하여 애플 아이폰에 적용하였습니다.

기본적으로 CCL 공정은 필름을 제조하는 업체와 동박을 라미네이팅하여 CCL을 제작하는 업체, 그리고 적층하여 PCB를 제조하는 업체로 분업화가 되어있습니다. 때문에 새로운 소재를 새로운 방식으로 적용하는데는 큰 어려움이 있습니다.무라타 제작소는 분업화된 공정들을 통합하여 진행하였기 때문에 개발을 성공할수 있었을것으로 개인적으로는 사료됩니다. 

• Dk 값: ~3.1
• 손실 탄젠트:  ~0.002
• Tg 값:  높음(~250°C)
• 두께 값: 넓은 범위
• 구리 옵션: 로우 프로파일/ED, 일반적으로 낮은 구리 중량

폴리이미드 및 접착 필름

 이 두 가지 재료 세트는 플렉스 또는 리지드 플렉스 어셈블리에 사용됩니다. 폴리이미드는 보드 기판으로 플렉스 및 리지드 플렉스 레이어 스택에 사용되는 표준 재료 세트입니다. 이러한 재료의 주요 재료 특성 중 일부는 다음과 같습니다.

• Dk 값: 2.8~3.5
• 손실 탄젠트: 0.003-0.01
• Tg 값: 매우 높음(>300°C)
• 두께 값: 넓은 범위
• 구리 옵션: RA

 기본 폴리이미드 소재는 이미 대부분의 FR4 라미네이트보다 약간 낮은 Dk 값을 제공하며, 폴리이미드의 일반적인 Dk 값은 약 3.4입니다. 폴리이미드는 다양한 종류와 제품명이 있으며, 재료 특성은 필름 구성에 따라 다릅니다. GHz 범위에서 작동하는 저Dk/저손실 폴리이미드에 대한 일부 보고가 있습니다. 

 폴리이미드 필름 자체의 유전특성은 PTFE만큼 아주우수하며 내열특성은 가장 뛰어납니다. 하지만 폴리이미드의 흡습특성으로 인해 유전특성이 열화되는 성질이 있습니다. (수분은 아주 소량함유되어도 유전특성을 크게 저하시킵니다.) 실제로 건조된 폴리이미드나 건조하면서 측정되는 폴리이미드의 유전특성은 매우 뛰어납니다. 

 저유전 폴리이미드 제품은 대부분 수분흡수율을 개선한 폴리이미드이며 듀폰, PI첨단소재, 넥스플렉스, 카네카등의 선도적인 폴리이미드 제조사들은 저흡습 폴리이미드 제품군을 확보한 상태입니다. 

 본딩 필름은 플렉스/리지드-플렉스 PCB 스택업에 사용하여 구리 신호 레이어 위에 낮은 Dk 영역을 제공할 수 있는 재료 중 하나입니다. 이 필름은 플렉스/리지드-플렉스 PCB 스택업에서 커버레이에 접착하는 데 사용되는 매우 얇은 커버레이 접착층입니다. 이러한 필름은 매우 낮은 Dk 값(3 미만)과 매우 낮은 손실 탄젠트를 가질 수 있지만 저손실 커버레이 접착제로서 플렉스 스택업에만 유용합니다. 스택업에 통합될 수 있는 한 다른 응용 분야에서도 이 재료를 사용할 수 있습니다. 일반적인 재료 두께는 ~1mil이므로 더 높은 레이어 수의 보드에만 유용합니다.

• Dk 값: ~2.5
• 손실 탄젠트: ~0.002
• Tg 값: 매우 높지만(~300°C) 재료 구성에 따라 다릅니다.
• 두께 값: ~1mil
• 구리 옵션: 해당 없음

Low-Dk PCB 재료에 중점을 두는 이유

 많은 고속 PCB 설계 지침에서 "낮은 Dk 라미네이트"를 사용하도록 명시할 때 일반적으로 PTFE 라미네이트를 권장합니다. 나는 이 권장 사항에 대한 두 가지 이유를 발견했는데 둘 다 말도 안 됩니다.

1. 낮은 Dk가 낮은 손실과 동일하다는 잘못된 가정이 있습니다.
2. 낮은 Dk는 더 빠른 신호 전파와 동일하며, 이는 임피던스를 일치시키지 않거나 접지면을 사용하는 핑계로 사용됩니다.

포인트 #1의 가정은 명백히 잘못된 것입니다. 전자기파에 의해 발생하는 손실은 손실 탄젠트가 아닌 유전 상수의 허수부에 의해 전적으로 결정됩니다. 손실 탄젠트는 파동 속도와 파동 손실을 비교하는 총괄적 측정법일 뿐이며 전송선의 분산 회로 요소 값과 관련된 일부 수학적 계산을 단순화합니다. 이는 모두 주어진 양의 유전 손실에 대해 Dk가 낮은 재료가 Dk가 높은 재료보다 손실 탄젠트가 더 높다는 것을 의미합니다.

 이것은 물리학자들이 광학 수업 첫날 배우는 내용입니다. 어떤 이유로 마이크로파 엔지니어들은 메모를 받지 못했습니다.

포인트 #2의 가정은 고속 PCB 설계에 있어서도 무의미한 지침입니다. 고속 PCB를 설계하는 경우 전송선의 임계 길이 미만을 유지하려고 하면 트레이스 길이를 계산하는 데 훨씬 더 많은 시간을 소비하게 됩니다 . 또한 내가 여러 번 논의한 것처럼 "임계 길이"는 잘 정의되어 있지 않습니다. 따라서 Low-Dk 재료로 설계하든 High-Dk 재료로 설계하든 관계없이 인터페이스에 필요한 임피던스로 설계해야 합니다.

 좀 더 쉽게 요약하자면 유전율 Dk는 PCB의 치수등의 설계에 필요한 요소이고, 유전손실(손실 탄젠트) Df는 소재의 성능인 것입니다. 

Low-Dk 재료가 필요한 적용처는?

 고속 설계에 대한 지침에 대해 위에서 작성한 내용에도 불구하고 고속 PCB 설계를 포함하여 더 낮은 Dk 재료가 필요한 애플리케이션이 있습니다. 예를 들어, 다음 응용 분야에서는 일반적으로 low-Dk 재료를 사용합니다. 

고분자 (플라스틱)의 유전 특성 비교

고분자의 유전 특성은 주로 전기적 성질과 관련이 있으며, 이러한 성질은 고분자를 전자 기기의 부품, 예를 들어 절연체, 커패시터, 트랜지스터 등에 사용할 수 있게 합니다. 

고분자의 유전 특성

1. 유전 상수 (Dielectric Constant): 재료 내에서 전기장이 얼마나 잘 전파되는지를 나타내는 물리적인 수치입니다. 유전 상수가 높은 재료는 전기장을 더 잘 저장할 수 있습니다.
2. 유전 손실 (Dielectric Loss): 재료가 전기 에너지를 열로 변환하는 능력을 나타냅니다. 낮은 유전 손실을 가진 재료는 더 효율적인 절연체입니다.
3. 절연 파괴 강도 (Breakdown Strength): 재료가 절연체로서 기능을 유지할 수 있는 최대 전기장의 강도입니다. 높은 절연 파괴 강도를 가진 재료는 더 높은 전압에서도 안전하게 사용할 수 있습니다.
4. 탄성률 (Elastic Modulus): 재료가 외부 힘에 의해 변형될 때 저항하는 능력입니다. 이는 직접적인 유전 특성은 아니지만, 고분자 재료의 전체적인 성능에 영향을 줍니다.

고분자 유전 특성 비교

 아래 표는 몇 가지 고분자 재료의 유전 특성을 비교한 것입니다. 이 수치는 재료의 종류, 처리 방법, 주변 환경 (온도, 습도 등)에 따라 달라질 수 있습니다. 

 물이 포함될경우 유전상수가 증가하고 유전손실 (Df) 값이 매우 크게 증가합니다. 때문에 사실 고분자의 유전특성은 수분흡수율과도 매우 깊은 연관이 있습니다. 보편적으로 유전특성이 우수한 물질은 수분흡수율이 낮은 물질이라고도 볼수 있습니다. 

주요 플라스틱 및 엔지니어링 플라스틱의 내열 특성

플라스틱은 다양한 종류가 있으며, 각각 다른 내열 특성을 가집니다. 

1. 폴리에틸렌(PE): 낮은 밀도의 PE(LDPE)는 약 80°C, 높은 밀도의 PE(HDPE)는 약 120°C까지의 온도에 견딜 수 있습니다.
2. 폴리프로필렌(PP): 약 130°C까지의 온도에 견딜 수 있습니다. 내열성이 좋은 편이지만, 높은 온도에서는 연성이 감소할 수 있습니다.
3. 폴리염화비닐(PVC): 경질 PVC는 약 80°C, 연질 PVC는 약 60°C까지의 온도에 견딜 수 있습니다. PVC는 열에 약한 편이므로, 고온에서 사용하기에는 적합하지 않습니다.
4. 폴리스티렌(PS): 일반적으로 약 70°C까지의 온도에 견딜 수 있습니다. 고온에서는 취약합니다.
5. 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, 테플론): 매우 높은 내열성을 가지고 있으며, 약 260°C까지 견딜 수 있습니다. 화학적 안정성도 매우 높습니다.
6. 폴리에테르이미드(PEI): 약 210°C까지의 온도에 견딜 수 있으며, 엔지니어링 플라스틱 중에서도 뛰어난 내열성을 보입니다.
7. 폴리아미드(PA, 나일론): 종류에 따라 다르지만, 일반적으로 약 100°C에서 160°C 사이의 온도에 견딜 수 있습니다. 장기 사용시에는 온도가 낮아도 영향을 받을 수 있습니다.
8. 폴리카보네이트(PC): 약 145°C까지의 온도에 견딜 수 있으며, 투명성과 함께 우수한 내열성을 제공합니다.
9. 폴리에테르에테르케톤(PEEK): 약 250°C까지의 높은 온도에 견딜 수 있으며, 매우 뛰어난 기계적 강도와 화학적 안정성을 가집니다.
10. 폴리이미드(PI) : 엔지니어링 플라스틱 중 하나로, 특히 높은 온도에서의 우수한 기계적 성질, 전기적 성질, 화학적 안정성으로 잘 알려져 있습니다. PI는 대략적으로 250°C에서 300°C 사이의 온도에서 사용할 수 있으며, 특정 종류에 따라 이 범위가 더 높을 수도 있습니다.

내열 온도 범위 (°C)

이 표는 각 플라스틱의 일반적인 내열 온도 범위를 보여줍니다. 실제 응용에서는 다른 요소들도 고려해야 하며, 특정 플라스틱의 세부 사항은 제조업체의 데이터 시트를 참조하는 것이 좋습니다.

2024.02.25 - [고분자(Polyimer)] - 범용고분자, 범용플라스틱의 주요 특성 비교

2023.02.21 - [고분자(Polyimer)] - 주요 고분자 20 종류의 기계적, 열적 특성 비교

젖병등의 아기용품에 쓰이는 대표적 플라스틱

아기용품은 엄마들이 열을 이용해 소독을 하기 때문에 내열성이 높은 플라스틱을 주로 사용합니다. 각각의 플라스틱마다 내열특성이 다릅니다. 하지만 단순히 내열온도가 높다고 미세플라스틱이 발생하지 않는것은 아닙니다. 하지만 내열온도가 낮을수록 미세플라스틱의 발생가능성이 높은것을 사실입니다. 

내열 플라스틱 :

1. PPSU (Polyphenylsulfone): 앞서 설명했듯이 매우 높은 내열성을 가지며, 반복적인 살균과 고온에서의 사용에 적합합니다.
2. PES (Polyethersulfone): 또한 매우 높은 내열성을 지니며, PPSU와 유사한 특성을 가지고 있습니다.
3. Tritan: 이는 Eastman Chemical Company에 의해 개발된 새로운 유형의 플라스틱으로, BPA가 없으며 높은 내열성과 내화학성을 가집니다. Tritan은 또한 내충격성이 뛰어나고, 투명도가 높아 젖병뿐만 아니라 다양한 식품 용기와 제품에 사용됩니다.
4. PP (Polypropylene): 비록 PPSU나 PES만큼의 극단적인 고온에는 견디지 못하지만, PP는 여전히 상당히 높은 내열성을 가지고 있으며, 대부분의 살균 방법에 적합합니다.
5. Silicone: 실리콘은 플라스틱은 아니지만, 고온에 매우 잘 견디고 유연성이 있어 젖병의 젖꼭지나 아기용품에 자주 사용됩니다. 내열성이 매우 높아서 살균 및 고온에서 사용하기에 안전합니다.
6. 폴리카보네이트(PC): 과거에는 젖병 등에 많이 사용되었지만, 비스페놀 A(BPA)의 우려로 인해 현재는 사용이 감소하고 있습니다. 대신 BPA가 없는 안전한 대체제가 사용됩니다.

젖병 사용 기한 및 열탕 소독 주기:

• 사용 기한: 젖병 자체에 명확한 '사용 기한'이 정해져 있는 것은 아니지만, 소재의 상태에 따라 교체하는 것이 좋습니다. 플라스틱 젖병의 경우, 긁힘, 흐림, 변색 또는 손상이 있을 때 교체해야 합니다. 실리콘 또는 유리 젖병은 보통 더 오래 사용할 수 있지만, 마찬가지로 손상이나 변형이 있을 경우 교체가 필요합니다. 또한 내열 온도 및 내UV특성이 좋더라도 열탕이나 UV소독을 자주할 수록 플라스틱은 노화 되어 미세플라스틱이 더 쉽게 나올수 있으니 6개월이내에 교체하는 것을 추천하며 적어도 1년이내에 교환해주세요.

• 소독 주기: 새 젖병이나 젖꼭지는 첫 사용 전에 열탕 소독을 해야 합니다. 이후에는 매일 사용 후에 깨끗이 씻고 주기적으로 (예를 들어, 일주일에 한 번) 열탕 소독을 하는 것이 좋습니다. 하지만, 소재에 따라 90℃이상의 고온에 지속적으로 노출되면 손상될 수 있으므로 제품의 지침을 확인해야 합니다. 추가적으로 UV나 열탕은 흔히 알려진 5분이상으로 하게되면 내열플라스틱이라 할지라도 플라스틱이 아주 조금씩 노화되고 데미지를 입게 됩니다. 이런 플라스틱은 미세플라스틱이 더 발생하기 쉽게됩니다. 때문에 열탕 및 UV살균은 1분이내로 늦어도 2분이내로 소독하는 것을 추천드리며 열탕 및 UV를 최대한 짧게 하는것이 미세플라스틱 발생을 억제하는 방법입니다. 

• 일상적인 세척: 매 사용 후에는 젖병과 젖꼭지를 따뜻한 비눗물로 철저히 세척하고, 모든 잔여물이 제거되도록 해야 합니다. 또한 정기적으로 젖병 브러시로 내부를 청소하여 우유 잔여물이 남지 않도록 해야 합니다.

젖병을 사용할 때는 항상 아기의 건강과 안전을 최우선으로 고려해야 합니다.

2024.02.22 - [고분자(Polyimer)] - 스티로폼으로 유명한 폴리스티렌 (폴리스타이렌)

파이프의 대명사 PVC(폴리염화비닐) 

PVC는 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride)의 약자로, 가장 널리 사용되는 합성 플라스틱 중 하나입니다. 주로 건축 자재, 가정용품, 포장재, 전선 코팅 등 다양한 용도로 활용됩니다.

 

종류

 

PVC, 즉 폴리염화비닐은 그 용도와 특성에 따라 여러 가지로 분류될 수 있습니다. 주로 PVC는 경질 PVC와 연질 PVC로 나뉘며, 이외에도 특수한 용도나 특성을 가진 PVC가 있습니다. 이러한 분류는 PVC의 가소제 함량, 가공 방법, 사용 목적 등에 따라 달라집니다.

경질 PVC (Rigid PVC)

경질 PVC는 가소제가 추가되지 않은 PVC로, 강도가 높고 형태가 안정적입니다. 이로 인해 경질 PVC는 다음과 같은 특징을 가집니다:

• 높은 강도와 강성: 경질 PVC는 높은 기계적 강도와 강성을 자랑하며, 충격에 강합니다.
• 내화학성: 다양한 화학 물질에 대한 저항력이 뛰어나 산업 공정이나 건축 자재로 많이 사용됩니다.
• 열 안정성: 일정 온도까지는 형태가 변하지 않아 건축 자재로서의 용도가 많습니다.

경질 PVC의 주요 용도로는 건축 자재(창문 프레임, 파이프, 도어 등), 산업용 파이프 및 피팅, 그리고 다양한 포장 재료 등이 있습니다.

연질 PVC (Flexible PVC)

연질 PVC는 가소제를 첨가하여 만든 PVC로, 유연성이 뛰어나고 다루기 쉽습니다. 이러한 특징 때문에 연질 PVC는 다음과 같은 특성을 보입니다:

• 고유연성: 가소제의 첨가로 인해 매우 유연하며, 저온에서도 경직성이 낮습니다.
• 가공성: 열을 가해 쉽게 형태를 변경할 수 있어, 다양한 제품의 제조가 가능합니다.
• 내구성: 외부 환경 변화에 대한 저항력이 좋아 장기간 사용이 가능합니다.

연질 PVC는 주로 전선 및 케이블의 절연재, 바닥재, 의료기기, 자동차 내부 장식재, 가방이나 신발 등의 생활용품에 사용됩니다.

기타 PVC 종류

• 고충격 PVC (High-impact PVC): 충격 강화제를 첨가하여 경질 PVC보다 충격에 강한 특성을 가집니다. 안전 헬멧, 자동차 부품 등에 사용됩니다.
• 바이오 기반 PVC (Bio-based PVC): 재생 가능한 자원에서 추출한 원료를 사용하여 제조한 환경 친화적 PVC입니다.
• 투명 PVC (Transparent PVC): 투명도가 높아 포장재, 창문, 병 등에 사용됩니다.

각각의 PVC 종류는 그 특성에 따라 다양한 산업 분야에서 특정 용도로 활용되고 있습니다. 사용 목적에 맞는 적절한 PVC 종류를 선택하는 것이 중요합니다.

 

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주요 특성

 

1. 기계적 강도

• 인장 강도: PVC의 인장 강도는 일반적으로 40~60 MPa(메가파스칼) 범위에 있습니다. 이는 PVC가 적당한 수준의 하중을 견딜 수 있음을 의미합니다.
• 탄성 계수 (E-modulus): 경질 PVC의 탄성 계수는 약 3000~4000 MPa 정도로, 이는 물질이 변형에 저항하는 정도를 나타냅니다.

2. 열적 특성

• 융점: PVC의 융점은 대략 160°C에서 210°C 사이입니다. 이는 PVC가 일정 온도 이상에서는 형태가 변형되기 시작함을 의미합니다.
• 열 변형 온도 (Heat Distortion Temperature, HDT): 경질 PVC의 경우 대략 80°C에서 85°C 사이이며, 이는 제품이 열에 의해 변형되기 시작하는 온도입니다.

3. 화학적 저항성

PVC는 많은 화학 물질에 대해 우수한 저항성을 보입니다. 특히, 산, 알칼리, 알코올 및 기타 많은 비유기 화합물에 대한 저항력이 뛰어납니다. 이러한 특성은 PVC를 파이프라인 및 화학 용기 재료로 적합하게 만듭니다.

4. 내구성 및 안정성

PVC는 우수한 내구성을 가지고 있으며, 일반적인 환경 조건 하에서는 부패하거나 썩지 않습니다. 또한, 자외선에 대한 저항력이 좋아 야외 사용이 가능합니다.

5. 가공성

PVC는 가열하면 유연해지고 쉽게 성형될 수 있어, 다양한 형태와 제품으로 가공이 가능합니다. 연질 PVC는 특히 더 유연하며, 다양한 제품에 적용될 수 있습니다.

6. 밀도

PVC의 밀도는 대략 1.3에서 1.45 g/cm³ 범위에 있습니다. 이는 PVC가 비교적 가벼운 소재임을 의미합니다.

7. 가소성

연질 PVC의 경우, 가소제의 첨가로 인해 유연성이 높아집니다. 가소제의 양에 따라 PVC의 유연성을 조절할 수 있으며, 이는 제품의 사용 목적에 맞추어 조정됩니다.

8. 방음성

PVC는 특히 경질 형태에서 우수한 방음 성질을 보여, 창문 프레임이나 파이프 등에 사용될 때 소음 감소에 효과적입니다.

이러한 특성들은 PVC가 건축 자재, 의료 기기, 자동차 부품, 포장 재료 등 다양한 분야에서 널리 사용되는 이유를 설명해 줍니다. 각각의 특성은 PVC를 특정 용도에 맞게 조정하고 최적화하는 데 기여합니다.

 

특성	수치 범위	설명
인장 강도	40~60 MPa	PVC가 견딜 수 있는 최대 하중
탄성 계수	3000~4000 MPa	물질이 변형에 저항하는 정도
융점	160~210°C	PVC가 녹기 시작하는 온도
열 변형 온도	80~85°C	제품이 열에 의해 변형되기 시작하는 온도
밀도	1.3~1.45 g/cm³	단위 부피당 질량
화학적 저항성	높음	산, 알칼리, 알코올 및 다른 비유기 화합물에 대한 저항력
내구성 및 안정성	높음	환경 조건 하에서의 변형이나 부패 저항성
가공성	우수	열과 압력에 의한 형태 변형 용이성
방음성	우수	소음 감소 효과

 

역사

 

PVC는 1872년 독일의 화학자 바우만에 의해 처음 발견되었습니다. 하지만 실제 적용은 1926년 미국의 화학 회사 BF Goodrich에 의해 개발되기 시작했습니다.

 

응용 분야

 

PVC는 다음과 같은 다양한 분야에서 응용됩니다:

• 건축 자재: 창문, 문, 파이프 등
• 가정 용품: 장난감, 가방, 신발 등
• 의료 기기: 혈액 가방, 수액 튜브 등
• 자동차 부품: 대시보드, 좌석 커버 등

 

개발 동향

 

최근 PVC는 환경 친화적인 소재로 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 생분해성 PVC 또는 재활용이 용이한 PVC 개발이 주요한 연구 주제 중 하나입니다.

 

시장

 

PVC는 세계적으로 광범위하게 사용되며, 그 수요는 계속해서 증가하고 있습니다. 특히 건축 및 포장 산업에서의 수요가 높습니다.

 

범용고분자, 범용플라스틱의 주요 특성 비교

범용 고분자는 일상생활에서 널리 사용되는 다양한 종류의 합성 고분자를 말합니다. 이들은 다양한 산업 분야에서 사용되며, 각각 고유의 특성을 가지고 있습니다. 대표적인 범용 고분자로는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리염화비닐(PVC) 등이 있습니다. 이들 고분자는 가공성, 내구성, 저렴한 비용 등의 이유로 널리 사용됩니다.

주요 범용고분자

폴리에틸렌(PE)

• 구조와 특성: 폴리에틸렌은 에틸렌(에텐) 단위가 연결된 긴 사슬 형태의 구조를 가진 합성 고분자입니다. 그것은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)의 두 가지 주요 형태로 나뉩니다. HDPE는 높은 강도와 경도를 가지며, LDPE는 유연성이 높고 가공이 용이합니다.
• 용도: 포장재, 용기, 파이프, 절연재 등에 사용됩니다.

폴리프로필렌(PP)

• 구조와 특성: 폴리프로필렌은 프로필렌 단위가 연결된 구조를 가지며, 강도와 열 저항성이 높은 특성을 가집니다. 그것은 경량이며, 화학 물질에 대한 저항성이 좋습니다.
• 용도: 자동차 부품, 식품 포장, 섬유, 의료 기기 등에 널리 사용됩니다.

폴리스티렌(PS)

• 구조와 특성: 폴리스티렌은 스티렌 단위가 연결된 구조를 가지고 있으며, 우수한 투명성과 강도를 가집니다. 그러나 충격에 대한 저항성은 상대적으로 낮은 편입니다.
• 용도: 일회용 식기, CD 케이스, 보틀, 단열재 등에 사용됩니다.

폴리염화비닐(PVC)

• 구조와 특성: 폴리염화비닐은 염화비닐 단위가 연결된 구조를 가지며, 우수한 화학적 안정성과 강도, 내구성을 가집니다. 그것은 유연한 PVC와 경질 PVC의 두 가지 형태로 제공될 수 있으며, 이는 가소제의 첨가 여부에 따라 달라집니다.
• 용도: 배관, 창틀, 바닥재, 전선의 절연재 등에 사용됩니다.

각 범용 고분자는 그 고유의 특성 때문에 특정 용도에 매우 적합합니다. 예를 들어, PE는 방수성이 필요한 포장재에 사용되며, PP는 고온에서도 사용할 수 있는 식품 용기나 의료 기기에 적합합니다. PS는 투명성이 요구되는 제품에 주로 사용되고, PVC는 그 우수한 화학적 안정성 때문에 건축 자재와 같이 내구성이 중요한 응용 분야에 사용됩니다.

주요 특성 비교

1. 밀도(g/cm³): 물질의 단위 부피당 질량입니다. 고분자의 경우, 밀도는 그 구조와 충전제의 유무에 따라 다양합니다.
2. 인장 강도(MPa): 물질이 파단될 때까지 견딜 수 있는 최대 스트레스입니다. 이는 고분자의 기계적 강도를 나타냅니다.
3. 유리 전이 온도(°C): 고분자가 유리 상태에서 고무 상태로 전이되는 온도입니다. 이는 고분자의 열적 성질을 나타내며, 사용 온도 범위를 결정하는 중요한 지표입니다.
4. 용융 온도(°C): 고분자가 용융 상태로 전이되는 온도입니다. 이는 열가소성 고분자의 가공에 중요한 파라미터입니다.

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폴리스티렌의 세계로의 초대

폴리스티렌은 벤젠 고리와 에틸렌(에텐)으로 구성된 모노머 스티렌을 중합하여 만듭니다. 경질 플라스틱의 일종으로, 투명하고 단단하며, 가벼운 무게가 특징입니다. 일상에서는 일회용 컵, 포장재, 절연재 등 다양한 형태로 활용됩니다.

종류

폴리스티렌은 그 특성과 용도에 따라 여러 가지로 분류됩니다. 각각의 종류는 특정한 목적과 응용 분야에 맞춰 개발되었으며, 이를 통해 폴리스티렌의 다양한 활용 가능성을 볼 수 있습니다.

일반 폴리스티렌 (General Purpose Polystyrene, GPPS)

• 특징: 투명하고 단단하며, 광택이 있습니다. 또한 가공이 용이하고 저렴하여 많이 사용됩니다. 하지만 충격에 약하고 취약한 점이 단점입니다.
• 용도: 주로 투명한 제품에 사용되며, CD 케이스, 랩핑 필름, 가정용품, 사무용품 등에 활용됩니다.

고충격 폴리스티렌 (High Impact Polystyrene, HIPS)

• 특징: 일반 폴리스티렌에 비해 충격에 강한 특성을 가지고 있으며, 이는 부티디엔 고무와 같은 고무성분을 추가하여 얻어집니다. 이 과정에서 투명도는 감소하지만, 내구성과 가공성이 향상됩니다.
• 용도: 각종 가전제품의 외장재, 장난감, 가구 부속품, 용기 등 다양한 분야에서 사용됩니다.

발포 폴리스티렌 (Expanded Polystyrene, EPS)

• 특징: 가벼우면서도 우수한 단열성과 충격 흡수력을 가집니다. 이는 폴리스티렌에 발포제를 첨가하여 가스를 발생시키고, 이를 통해 발포 구조를 형성하기 때문입니다. 발포 폴리스티렌은 흰색이며, 수많은 작은 구슬 형태로 이루어져 있습니다.
• 용도: 포장재로서의 용도가 매우 크며, 특히 가전제품, 식품 등의 포장에 널리 사용됩니다. 또한 건축 자재로서의 단열재, 방음재로도 사용되며, 구명조끼와 같은 부력재로의 응용도 있습니다.

압출 폴리스티렌 폼 (Extruded Polystyrene Foam, XPS)

• 특징: EPS보다 더 단단하고, 더 우수한 단열성을 가지며, 수분 흡수율이 매우 낮습니다. 이는 압출 과정을 통해 제조되며, 이 과정에서 발포제와 폴리스티렌이 혼합되어 연속적인 폼 형태로 만들어집니다.
• 용도: 주로 건축 분야에서 단열재로 사용되며, 특히 바닥, 벽, 지붕 등의 단열에 적합합니다. 또한, 수분에 강하기 때문에 야외 사용에도 적합합니다.

이 외에도 폴리스티렌은 특수한 기능이나 특성을 갖춘 다양한 형태로 개발되고 있습니다. 각각의 종류는 특정한 요구 사항과 응용 분야에 맞게 최적화되어, 우리 생활 곳곳에서 중요한 역할을 하고 있습니다.

제조 방법 (중합)

폴리스티렌을 만드는 과정, 즉 중합은 모노머인 스티렌이 연결되어 긴 사슬 모양의 고분자를 형성하는 과정입니다. 이 과정은 주로 두 가지 방식으로 진행됩니다.

• 자유 라디칼 중합: 스티렌 모노머에 열이나 빛, 촉매를 가하여 라디칼(활성화된 분자 조각)을 생성시키고, 이 라디칼이 다른 모노머와 반응하여 연쇄적으로 중합을 진행하는 방식입니다.
• 용액 중합 또는 유화 중합: 특정 용매 내에서 또는 유화제의 존재 하에 스티렌 모노머를 중합시키는 방법으로, 제품의 특성을 조절할 수 있는 장점이 있습니다.

주요 특성

• 비중: 약 1.05 g/cm³
• 융점: 약 240°C
• 열 전도율: 낮음 (EPS의 경우 매우 낮음)
• 내화학성: 대부분의 산, 염기, 알코올에 안정하지만, 아세톤이나 클로로포름과 같은 유기 용제에는 용해됨

물리적 특성

• 경도와 강도: 폴리스티렌은 경질 플라스틱으로 분류되며, 일반 폴리스티렌(GPPS)은 단단하고 투명합니다. 고충격 폴리스티렌(HIPS)은 고무성분을 첨가해 충격에 대한 저항력을 향상시켰습니다.
• 무게: 폴리스티렌은 가벼운 무게를 가지고 있으며, 특히 발포 폴리스티렌은 더 가볍습니다. 이는 포장재로서 또는 건축재료로서 유용하게 사용됩니다.
• 열 저항성: 폴리스티렌은 열에 대해 일정 수준의 저항력을 가지고 있지만, 고온에서는 변형이나 녹을 수 있습니다. 이는 사용 환경을 고려하여 적절한 폴리스티렌 종류를 선택해야 함을 의미합니다.

화학적 특성

• 내화학성: 대부분의 산, 염기, 알코올에 대해 안정적인 특성을 보이지만, 유기 용제에는 용해될 수 있습니다. 따라서 폴리스티렌을 사용할 때는 화학 물질의 종류를 고려해야 합니다.
• 방수성: 폴리스티렌은 물에 대해 높은 저항력을 가지고 있어, 수분이 많은 환경에서도 사용될 수 있습니다. 특히 XPS(압출 폴리스티렌 폼)는 수분 흡수율이 매우 낮아 건축 단열재로 인기가 높습니다.

열적 특성

• 단열성: 폴리스티렌, 특히 발포 폴리스티렌은 우수한 단열성을 가집니다. 이는 겨울철 열 손실을 줄이고 여름철 실내 온도를 낮게 유지하는 데 도움이 됩니다.
• 열 전도율: 폴리스티렌의 열 전도율은 일반적으로 낮습니다. 이는 열이 잘 전달되지 않음을 의미하며, 단열재로서 유용하게 사용될 수 있습니다.

환경적 특성

• 재활용과 분해: 폴리스티렌의 환경적 영향은 큰 관심사 중 하나입니다. 폴리스티렌은 자연 분해되기 어렵고 재활용 과정이 복잡할 수 있습니다. 이에 따라, 생분해성 폴리스티렌 또는 재활용이 용이한 폴리스티렌 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니다.

이러한 특성들은 폴리스티렌이 제공하는 다양한 이점과 함께, 소재 선택 시 고려해야 할 중요한 요소들입니다. 폴리스티렌의 적용 분야를 넓히고 환경적 영향을 최소화하기 위한 지속적인 연구와 기술 개발이 중요합니다.

역사

폴리스티렌은 1839년 독일의 화학자 에두아르트 시몬에 의해 처음 발견되었고, 1930년대에 들어서 상업적 생산이 시작되었습니다. 초기에는 주로 절연재료로 사용되었으나, 그 용도는 점차 다양해졌습니다.

응용분야

폴리스티렌은 그 가볍고 다루기 쉬운 특성 덕분에 다음과 같은 분야에서 널리 사용됩니다.

• 포장재료: 식품 포장, 충격 방지 포장재 등
• 건축재료: 단열재, 방음재 등
• 일용품: 일회용 컵, 접시, 장난감, 사무용품 등

개발 동향

최근 폴리스티렌 연구는 환경 친화적인 제품 개발에 중점을 두고 있습니다. 생분해성 폴리스티렌, 재활용이 용이한 폴리스티렌 개발 등이 활발히 이루어지고 있습니다.

시장

폴리스티렌 시장은 지속적으로 성장하고 있으며, 특히 포장재와 건축재료 분야에서의 수요가 큽니다. 아시아 태평양 지역이 시장 성장을 주도하고 있으며, 환경 규제에 대응하기 위한 기술 개발이 중요한 이슈로 자리 잡고 있습니다.

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폴리프로필렌 (Polypropylene) : 주요 특성 및 역사 폴리에틸렌과의 비교

폴리프로필렌은 우리 주변에서 쉽게 찾아볼 수 있는 고분자 재료입니다. 가볍고, 강도가 높으며, 화학적으로 안정적인 이 특성 때문에 다양한 용도로 사용됩니다. 이 글에서는 폴리프로필렌의 기본적인 정보부터 제조 방법, 특성, 역사, 그리고 시장에 이르기까지 다양한 측면을 자세히 알아보겠습니다.

중합 방법

폴리프로필렌의 제조 과정은 몇 가지 핵심 단계로 나눌 수 있습니다.

1. 모노머 준비: 프로필렌 가스를 정제하여 순수한 모노머를 준비합니다.
2. 중합 반응: 촉매를 사용하여 프로필렌 모노머를 연결, 고분자 체인을 형성합니다. 이 과정에는 주로 두 가지 방법이 사용됩니다.
   • 벌크 중합: 모노머 자체가 용매 역할을 하며, 고온과 고압에서 진행됩니다.
   • 가스상 중합: 고체 촉매를 사용하여 낮은 압력에서 모노머 가스를 중합시킵니다.
3. 후처리: 중합된 폴리머를 세척, 건조하여 최종 제품을 얻습니다.

주요 특성

폴리프로필렌(PP)은 그 뛰어난 물리적, 화학적 특성으로 인해 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 이 고분자의 주요 특성을 상세하게 살펴보면 다음과 같습니다.

1. 경량성

• 폴리프로필렌은 매우 가벼운 소재입니다. 밀도는 대략 0.895~0.92 g/cm³ 범위에 있으며, 이는 물보다 가볍다는 것을 의미합니다. 이 경량성은 특히 자동차 및 포장 산업에서 제품의 무게를 줄이고자 할 때 중요한 요소입니다.

2. 고온 내성

• PP는 160~170°C 범위의 녹는점을 가지고 있어 고온 상황에서도 사용이 가능합니다. 이러한 고온 내성은 식품 포장재, 전자레인지용기 등 고온에서의 사용이 필요한 제품에 이상적입니다.

3. 화학적 저항성

• 폴리프로필렌은 대부분의 산, 알칼리, 용매 및 기타 화학물질에 대해 우수한 저항성을 보입니다. 이로 인해 화학적으로 공격적인 환경에서도 변형이나 손상 없이 사용할 수 있어 화학 용기나 의료용기 등에 널리 활용됩니다.

4. 내구성과 인장 강도

• PP는 높은 인장 강도를 가지고 있어서 충격이나 물리적인 압력에도 강한 내성을 보입니다. 이는 30~40 MPa 범위의 인장 강도를 가지며, 이로 인해 내구성이 요구되는 자동차 부품, 건축 자재 등에 적합합니다.

5. 유연성

• 폴리프로필렌은 유연성이 뛰어나며, 특히 코폴리머 형태로 제조될 경우 더욱 유연하고 탄력적인 소재가 됩니다. 이러한 유연성은 포장재, 섬유, 의료용품 등 다양한 용도로의 적용을 가능하게 합니다.

6. 재활용 가능성

• 환경 보호와 지속 가능한 개발이 중요해진 현대 사회에서 폴리프로필렌의 재활용 가능성은 큰 장점 중 하나입니다. PP는 분류와 재활용이 비교적 용이하며, 이를 통해 자원의 효율적인 사용이 가능합니다.

7. 투명성

• 랜덤 코폴리머 형태의 PP는 우수한 투명성을 제공하여 내용물을 쉽게 볼 수 있게 해주며, 이는 특히 식품 포장재나 의료용기에서 중요한 특성입니다.

이러한 특성들은 폴리프로필렌을 현대 생활에서 빼놓을 수 없는 중요한 소재로 만들며, 앞으로도 그 응용 범위는 계속해서 확장될 것으로 예상됩니다.

역사

1954년, 폴리프로필렌은 이탈리아의 과학자 Giulio Natta에 의해 처음 합성되었습니다. Natta는 이미 발견된 폴리에틸렌에 이어 이 새로운 고분자 재료의 개발에 성공함으로써 현대 고분자 과학의 기초를 마련했습니다.

활용 분야

폴리프로필렌은 그 우수한 물성 덕분에 다음과 같은 분야에서 광범위하게 활용됩니다.

• 포장재료: 식품, 의약품 포장에 널리 사용됩니다.
• 섬유: 비직물, 카펫, 로프 등에 사용됩니다.
• 자동차 부품: 내구성과 경량화 필요성에 따라 대시보드, 범퍼 등에 사용됩니다.
• 의료용품: 주사기, 용기 등 일회용 의료용품 제작에 적합합니다.

개발 동향

최근 폴리프로필렌의 개발은 환경 친화적인 생산 공정과 재활용 기술에 중점을 두고 있습니다. 생분해성 폴리프로필렌, 재활용이 용이한 폴리프로필렌 등이 연구되고 있습니다.

폴리프로필렌 (Polypropylene) vs 폴리에틸렌 (Polyehtylene)

폴리에틸렌(PE)과 폴리프로필렌(PP)은 모두 폴리올레핀 가족에 속하는 열가소성 플라스틱이며, 널리 사용되는 고분자 재료입니다. 두 소재는 유사한 화학 구조를 가지고 있기때문에 유사한 특성을 가지고 있으며 거의 동일한 응용분야에서 사용되고 있습니다. 다만 내열성에서 약간이나마 폴리프로필렌이 우수한특성이 있고 미묘하게 특성에서의 차이점이 있습니다.

폴리에틸렌 (PE)

• 구조: 폴리에틸렌은 에틸렌 모노머의 중합으로 생성되며, 주로 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 그리고 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 등의 형태가 있습니다.
• 밀도: LDPE는 약 0.91 ~ 0.94g/cm³, HDPE는 약 0.941~0.965 g/cm³의 밀도를 가집니다. 이는 폴리프로필렌보다 다소 높거나 비슷한 수준입니다.
• 내구성: PE는 일반적으로 PP보다 부드럽고 유연하지만, HDPE는 높은 인장 강도와 경도를 가지고 있어 견고한 제품에 적합합니다.
• 화학 저항성: PE는 대부분의 산과 알칼리에 대해 우수한 화학 저항성을 가지나, 온도가 상승할수록 화학적 안정성이 떨어질 수 있습니다.
• 열 저항성: PE의 녹는점은 LDPE의 경우 약 105~115°C. HDPE는 약 130~135°C로, PP보다 낮습니다. 이는 고온에서의 사용에 제한을 줄 수 있습니다.

폴리프로필렌 (PP)

• 밀도: 약 0.895~0.92 g/cm³로, PE에 비해 다소 낮습니다. 이는 PP가 더 가볍다는 것을 의미합니다.
• 내구성: PP는 높은 인장 강도와 우수한 내충격성을 가지며, 특히 저온에서도 그 성능을 유지합니다.
• 화학 저항성: PP는 높은 화학 저항성을 보이며, 많은 화학 물질과 용매에 대해 안정적입니다.
• 열 저항성: PP의 녹는점은 약 160~170°C로, PE보다 높아 고온에서의 응용 분야에 더 적합합니다.

비교 요약

• 밀도와 경량성: PP는 PE보다 경량이며, 특히 포장재나 자동차 부품과 같이 무게가 중요한 응용 분야에서 선호됩니다.
• 열 저항성: PP는 PE보다 더 높은 온도에서 사용할 수 있습니다. 이는 고온에서의 요구 사항을 가진 응용 분야에서 PP가 선호되는 이유입니다.
• 화학 저항성: 두 소재 모두 우수한 화학 저항성을 가지지만, PP는 더 넓은 범위의 화학 물질에 대해 안정적입니다.
• 유연성과 인장 강도: LDPE는 매우 유연하지만, HDPE와 PP는 더 높은 인장 강도를 제공합니다. PP는 특히 저온에서도 우수한 내충격성을 보입니다.

이러한 차이점들은 각 소재의 선택을 응용 분야의 특정 요구 사항에 따라 결정하는 데 중요한 기준이 됩니다. 예를 들어, 높은 열 저항성과 화학 저항성이 필요한 경우 PP가 선호되며, 유연성과 낮은 온도에서의 응용이 중요한 경우 LDPE 또는 HDPE가 선택됩니다.

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폴리에틸렌 : 일상 속에서 만나는 플라스틱

 폴리에틸렌은 우리 일상에서 가장 흔히 접할 수 있는 플라스틱 중 하나입니다. 가벼우면서도 강한 내구성을 자랑하는 이 소재는 포장재부터 건축 자재까지 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 본 글에서는 폴리에틸렌의 기본적인 소개부터 시작해 그 종류, 합성 방법, 특성, 역사, 활용 예, 개발 동향, 시장까지 폴리에틸렌에 대해 자세히 알아보겠습니다.

소개

폴리에틸렌은 에틸렌(에텐)이라는 단일 물질이 중합되어 만들어진 합성 고분자입니다. 이러한 고분자는 매우 긴 사슬처럼 연결된 분자 구조를 가지고 있으며, 이 구조 덕분에 다양한 물리적 성질을 나타냅니다. 폴리에틸렌은 그 특성에 따라 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 등으로 구분됩니다.

종류

폴리에틸렌은 그 성질과 용도에 따라 여러 가지로 분류됩니다. 가장 널리 알려진 세 가지 주요 종류는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 그리고 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)입니다. 

1. 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE)

• 특성: LDPE는 비교적 낮은 밀도(0.910-0.925 g/cm³)를 가지며, 유연성과 인장 강도가 낮지만, 내충격성과 내화학성은 우수합니다. 분자 사슬 사이에 많은 가지(chains)가 붙어 있어, 이러한 구조가 유연성을 높이고, 낮은 온도에서도 잘 견딜 수 있게 합니다.
• 용도: LDPE는 그 유연성 덕분에 주로 포장 필름, 식품 포장용 백, 농업용 필름, 케이블 커버, 일부 용기 및 용기 뚜껑 등에 사용됩니다. 또한, 매우 낮은 수준의 수분과 가스 투과성이 필요한 응용 분야에서도 선호됩니다.

2. 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE)

• 특성: HDPE는 높은 밀도(0.941-0.965 g/cm³)를 가지며, LDPE보다 더 높은 강도와 경도, 더 낮은 신장률을 자랑합니다. 또한, 우수한 내열성과 더 높은 내화학성을 가집니다. 이러한 특성은 직선형 분자 구조와 높은 결정성 때문에 나타납니다.
• 용도: HDPE의 강도와 내구성은 파이프, 용기, 플라스틱 목재, 플라스틱 백, 크레이트 및 우유통 등의 제조에 이상적입니다. 또한, 높은 내화학성으로 인해 화학물질 저장 용기에도 사용됩니다.

3. 선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE)

• 특성: LLDPE는 LDPE와 비슷한 밀도(0.917-0.930 g/cm³)를 가지지만, 직선형 공중합체 구조 덕분에 더 높은 인장 강도와 내충격성을 제공합니다. 또한, 더 우수한 내환경 스트레스 균열 저항성(ESCR)을 가지고 있습니다.
• 용도: 이러한 특성으로 인해 LLDPE는 식품 포장 필름, 농업용 멀칭 필름, 스트레치 필름, 쓰레기 봉투 및 쇼핑백 등에 널리 사용됩니다. 또한, 유연성과 강도가 동시에 요구되는 다양한 응용 분야에서 선호됩니다.

각각의 폴리에틸렌 종류는 그 고유한 특성 때문에 특정 용도에 더 적합합니다. 제품의 요구 사항에 따라 적절한 유형의 폴리에틸렌을 선택하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 높은 유연성이 필요한 경우 LDPE를, 높은 강도와 내구성이 필요한 경우 HDPE나 LLDPE를 선택할 수 있습니다. 이처럼 폴리에틸렌은 그 다양성과 유연성으로 인해 광범위한 산업 분야에서 필수적인 소재로 자리 잡고 있습니다.

중합

폴리에틸렌을 만드는 중합 방법은 크게 자유 라디칼 중합과 촉매 중합 두 가지로 나눌 수 있습니다. 각각의 방법은 폴리에틸렌의 종류와 성질을 결정하는 중요한 역할을 합니다. 

자유 라디칼 중합

자유 라디칼 중합은 고압과 고온 환경에서 에틸렌 가스를 중합시켜 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 생산하는 방법입니다. 이 과정은 다음 단계로 진행됩니다.

1. 개시 단계: 중합을 시작하기 위해, 고온과 고압 하에서 작은 양의 개시제(보통은 산소나 유기 과산화물)를 에틸렌 가스에 첨가합니다. 개시제는 분해되어 자유 라디칼을 생성합니다.
2. 성장 단계: 생성된 자유 라디칼이 에틸렌 분자와 반응하여 라디칼 사슬을 형성합니다. 이 사슬은 계속해서 에틸렌 분자를 추가로 결합시키며 성장합니다.
3. 종결 단계: 두 개의 사슬이 만나 결합하거나, 사슬의 라디칼이 개시제와 반응하여 중합이 종결됩니다.

이 방법으로 생산된 LDPE는 분자 사슬 사이에 많은 가지가 붙어 있어 유연하지만 강도가 비교적 낮은 특성을 가집니다.

촉매 중합

촉매 중합은 특정 촉매(메탈로센 촉매, 지르코늄, 티타늄 기반 촉매 등)를 사용하여 저압에서 에틸렌을 중합시켜 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 또는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)을 생산하는 방법입니다. 촉매 중합은 주로 다음과 같은 과정을 포함합니다.

1. 개시 단계: 촉매가 에틸렌 분자와 반응하여 촉매-에틸렌 복합체를 형성합니다.
2. 성장 단계: 촉매-에틸렌 복합체가 연속적으로 에틸렌 분자를 추가로 결합시키며 폴리에틸렌 사슬을 성장시킵니다. 이 과정은 촉매의 활성 사이트에서 반복적으로 일어납니다.
3. 종결 단계: 특정 조건 하에서 사슬 성장이 멈추고, 폴리에틸렌 사슬이 촉매로부터 분리됩니다.

 촉매 중합을 통해 생산된 HDPE와 LLDPE는 직선형 분자 구조를 가지며, 이로 인해 더 높은 강도와 내열성을 가집니다. 또한, 이 방법으로는 분자량과 분자량 분포를 더 정밀하게 제어할 수 있어 다양한 용도의 폴리에틸렌을 생산할 수 있습니다.

이러한 중합 방법들은 폴리에틸렌의 물리적 성질과 최종 용도를 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 유연성이 중요한 응용 분야에서는 LDPE가, 강도와 내구성이 중요한 경우에는 HDPE나 LLDPE가 선호됩니다.

주요 특성

 폴리에틸렌은 다양한 물리적 및 화학적 특성을 가지고 있으며, 이러한 특성은 폴리에틸렌을 만드는 과정(중합 방법)과 사용되는 원료의 종류에 따라 달라집니다. 여기에서는 주요 폴리에틸렌(저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE))의 특성을 자세히 살펴보고, 가능한 한 숫자로 표현해 보겠습니다.

저밀도 폴리에틸렌 (LDPE)

• 밀도: 0.910~0.925 g/cm³
• 녹는점: 약 105~115°C
• 인장 강도: 8~31 MPa
• 신장률: 100~800%
• 경도: 약 50 (쇼어 D)
• 내화학성: 대부분의 가정용 화학제품과 약한 산, 알칼리에 대해 좋은 저항력을 보임
• 용도: 유연 포장재, 필름, 용기 뚜껑, 전선 및 케이블의 절연체

고밀도 폴리에틸렌 (HDPE)

• 밀도: 0.941~0.965 g/cm³
• 녹는점: 약 120~130°C
• 인장 강도: 26~33 MPa
• 연신율: 600% 미만
• 경도: 약 60~70 (쇼어 D)
• 내화학성: 대부분의 산, 알칼리, 유기 용제에 대해 우수한 저항력을 보임
• 용도: 파이프 및 피팅, 용기, 연료 탱크, 쇼핑 백, 직물

선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE)

• 밀도: 0.917~0.930 g/cm³
• 녹는점: 약 120~123°C
• 인장 강도: 20~33 MPa
• 연신율: 500~900%
• 경도: 약 50 (쇼어 D)
• 내화학성: LDPE와 유사하나, 일부 조건에서 더 나은 성능을 보임
• 용도: 스트레치 필름, 식품 포장 필름, 농업용 필름, 쇼핑 백

이러한 숫자는 폴리에틸렌의 물리적 특성과 화학적 저항성을 이해하는 데 중요합니다. 예를 들어, 밀도는 폴리에틸렌의 강도와 경도에 직접적인 영향을 미치며, 녹는점은 가공 온도 설정에 중요한 기준이 됩니다. 인장 강도와 연신율은 제품의 내구성과 유연성을 나타내는 지표이며, 내화학성은 폴리에틸렌이 사용될 환경을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.

폴리에틸렌의 이러한 특성은 그것이 사용되는 다양한 응용 분야에서의 성능을 결정짓습니다. 따라서 제품 설계 및 개발 과정에서는 이러한 숫자들을 면밀히 고려하여 최적의 소재를 선택해야 합니다.

역사

1933년, 영국의 ICI(Imperial Chemical Industries)에서 LDPE가 처음으로 합성되었습니다. 이후 1950년대에 들어서 HDPE의 합성 방법이 개발되었고, 1970년대에는 LLDPE가 시장에 소개되었습니다.

활용 분야

폴리에틸렌은 그 우수한 특성 덕분에 다양한 분야에서 광범위하게 활용됩니다. 이 소재의 유연성, 내구성, 저렴한 비용, 그리고 쉬운 가공성은 폴리에틸렌을 현대 생활에서 빼놓을 수 없는 중요한 요소로 만들었습니다. 아래에서는 폴리에틸렌의 주요 활용 분야에 대해 좀 더 자세히 설명하겠습니다.

1. 포장재료

폴리에틸렌은 포장 산업에서 가장 많이 사용되는 소재 중 하나입니다. 그 유연성과 내수성은 식품 포장에서 이상적인 선택을 가능하게 합니다.

• 식품 포장: 신선한 식품, 냉동 식품, 간식 등 다양한 식품의 포장에 사용됩니다.
• 스트레치 필름: 제품을 팔레트에 고정시키는 데 사용되며, 제품의 안정성을 보장합니다.
• 봉투와 쇼핑백: 쇼핑백, 쓰레기 봉투, 우편물 포장 등 일상생활에서 널리 사용됩니다.

2. 건축 자재

폴리에틸렌의 내구성과 내화학성은 건축 자재로서의 활용도를 높입니다.

• 파이프와 피팅: 수도관, 가스관, 배수관 등의 제조에 HDPE가 주로 사용됩니다. 이는 내식성과 내구성이 요구되는 분야에서 중요합니다.
• 절연재: 전선과 케이블의 절연재로 사용되어 전기적 성능을 보장합니다.

3. 농업

농업 분야에서도 폴리에틸렌의 용도는 다양합니다.

• 농업용 필름: 온실의 커버, 농작물을 보호하는 멀칭 필름 등으로 사용됩니다.
• 저장 탱크: 물이나 농약 등을 저장하는 용기로 사용됩니다.

4. 자동차 산업

경량화와 연비 향상을 위해 자동차 산업에서도 폴리에틸렌이 중요한 역할을 합니다.

• 연료 탱크: HDPE는 연료 탱크 제조에 사용되며, 내화학성과 내충격성이 요구됩니다.
• 내부 장식재: 차량 내부의 다양한 부품과 장식재에 사용됩니다.

5. 의료용품

폴리에틸렌은 의료 분야에서도 그 비독성과 위생적인 특성 때문에 선택됩니다.

• 일회용 장갑, 주사기, 튜브: 사용 후 버려지는 의료용품에 폴리에틸렌이 널리 사용됩니다.
• 포장: 의약품의 포장재로도 사용되어 위생적인 보관과 운송을 가능하게 합니다.

6. 재생 에너지

최근에는 재생 가능 에너지 분야에서도 폴리에틸렌의 사용이 증가하고 있습니다.

• 태양광 패널: 패널을 보호하는 구성 요소로 사용되며, 내구성이 중요합니다.

이처럼 폴리에틸렌은 그 우수한 특성으로 인해 다양한 분야에서 필수적인 소재로 자리 잡고 있습니다. 지속 가능한 개발과 환경 보호를 위한 노력의 일환으로, 폴리에틸렌의 재활용과 친환경적인 대체 소재 개발에 대한 연구도 활발히 진행되고 있습니다.

개발 동향

최근 폴리에틸렌은 친환경적이고 지속 가능한 소재로의 개발에 초점이 맞춰져 있습니다. 생분해성 폴리에틸렌, 재활용이 용이한 폴리에틸렌 제품 개발이 활발히 이루어지고 있습니다.

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PEEK : 고성능 엔지니어링 플라스틱

 PEEK(polyether ether ketone)는 열적, 화학적 저항성이 매우 높은 고성능 엔지니어링 플라스틱입니다. 이 소재는 뛰어난 기계적 강도와 강성을 가지며, 극한의 환경에서도 그 성능을 유지할 수 있어 다양한 산업 분야에서 활용됩니다.

유형

PEEK는 주로 순수 형태로 사용되지만, 때로는 강화 필러(예: 탄소 섬유, 유리 섬유)가 첨가되어 기계적 성질을 향상시키는 경우도 있습니다.

중합화

PEEK의 제조는 아리레이트(aryl ether ketone) 단량체들이 특정 조건 하에서 중합을 통해 연결되어 고분자를 형성하는 축합 중합의 한 예입니다. PEEK 중합 과정은 고온에서 이루어지며, 일반적으로 다음 단계를 포함합니다.

1. 단량체 준비: PEEK를 형성하는 데 사용되는 단량체는 주로 디페닐 케톤(diphenyl ketone)과 디페닐 술폰(diphenyl sulfone)의 유도체입니다. 이 단량체들은 특정 비율로 혼합되어 반응기에 투입됩니다.
2. 중합 반응: 혼합된 단량체는 고온(약 300°C 이상)과 고압 하에서 축합 반응을 일으킵니다. 이 과정에서 물이나 다른 작은 분자가 부산물로 제거되면서 긴 고분자 체인이 형성됩니다.
3. 중합 제어: 중합의 진행 속도와 고분자의 분자량은 온도, 압력, 반응 시간, 촉매의 사용 등에 의해 조절될 수 있습니다. PEEK의 경우, 고분자의 물성을 최적화하기 위해 이러한 조건들이 세밀하게 제어됩니다.
4. 후처리: 중합 반응이 완료된 후, 생성된 고분자는 냉각, 세척, 건조 과정을 거쳐 최종 제품 형태로 가공됩니다. 필요에 따라 고분자를 압출하거나 사출 성형하는 과정에서 최종 제품이 제조됩니다.

주요 특성

 PEEK는 20세기 중반에 개발되었으며, 그 이후로 그 우수한 성질 덕분에 많은 산업에서 필수적인 소재로 자리 잡았습니다.

시장

 PEEK는 고성능 엔지니어링 플라스틱 시장에서 중요한 위치를 차지하며, 그 수요는 계속해서 증가하고 있습니다. 다양한 산업에서의 응용 확대와 기술 발전이 이 시장의 성장을 견인하고 있습니다.

실생활에서의 사용 예

• 항공 우주: 고온과 고압에 견딜 수 있는 부품 제작에 사용됩니다.
• 자동차: 엔진 부품, 변속기 부품 등 고온에서 작동하는 부품에 사용됩니다.
• 의료: 인체에 삽입되는 다양한 임플란트에 사용되어 생체 적합성과 내구성을 제공합니다.
• 전자: 고온 공정에서 사용되는 전자 장비의 부품으로 사용됩니다.

P MMA(Polymethyl methacrylate)는 아크릴, 아크릴 글라스 또는 더 일반적으로 플렉시글라스(Plexiglas)로 알려진 투명한 열가소성 플라스틱입니다. 투명하기 때문에 유리의 대안으로 널리 사용되는 소재 입니다.

제조 방법

 PMMA(Polymethyl Methacrylate)를 제조하는 방법 중 하나는 셀 주형 방법과 벨트 주형 방법입니다. 이 방법들은 각각 생산성과 생산 단가 면에서 단점을 가지고 있기 때문에, 고분자 가공 연구자들은 새로운 가공 방법 개발에 관심을 갖고 있습니다. 이러한 새로운 방법 중 하나는 플라스틱 필름을 주형으로 사용하여 PMMA 판재를 생산하는 방법입니다. 이 방법은 벨트 주형 방법의 생산 단가를 낮추고 셀 주형 방법의 생산성을 향상시킬 수 있습니다. 연구에서는 MMA 배합물의 조성 및 경화 조건이 PMMA 판재의 가공성 및 기계적 강도에 미치는 영향을 조사하였으며, 이 과정에서 아크릴산이 중요한 역할을 한 것으로 나타났습니다​​.

현탁 중합에 의한 제조방법

  이 방법에서는 먼저 메틸 메타크릴레이트(Methyl Methacrylate) 100g에 벤조일 퍼옥사이드(Benzoyl Peroxide) 10g을 용해시킵니다. 이 혼합물을 1% 녹말을 포함한 수용액 300cc에 넣고 300rpm으로 교반하면서 가열하여 80℃로 유지하고 90분간 반응시킵니다. 이 과정을 통해 중합이 거의 완료됩니다. 이후 교반을 계속하면서 30℃까지 냉각시킨 후 중지하면 중합 입자는 밑으로 가라앉습니다. 수지 입자를 온수로 세척하고, 천을 사용하여 걸러낸 후 60~65℃에서 건조시킵니다. 현미경으로 관찰 시 거의 완전한 고상의 투명한 알맹이를 볼 수 있습니다. 녹말은 미리 냉수에 담가 부풀린 후 95℃의 물에 넣어 신속하게 용해시킨 것을 사용합니다​​.

주요 특성

 다음과 같은 주요 특성들을 가지고 있습니다:

• 1. 투명도
     • PMMA는 약 92%에서 94% 사이의 높은 빛 투과율을 자랑합니다. 이는 유리와 비슷한 수준으로, 맑고 투명한 소재가 필요한 곳에 이상적입니다.
  2. 비중
     • PMMA의 비중은 대략 1.18 g/cm³입니다. 이는 대부분의 유리(약 2.4 g/cm³)보다 가볍다는 것을 의미합니다.(유리대비 절반 수준의 무게) 가벼운 무게 덕분에 운송과 설치가 용이하며, 대형 구조물이나 이동이 잦은 제품에 적합합니다.
  3. 열 안정성
     • PMMA는 약 -40°C에서 90°C까지의 온도 범위에서 사용할 수 있으며, 일부 특수한 등급은 160°C까지 견딜 수 있습니다. 이러한 특성 덕분에 다양한 환경 조건에서도 사용될 수 있습니다.
  4. 인장 강도
     • PMMA의 인장 강도는 대략 50~75 MPa(메가파스칼) 사이입니다. 이는 중간 정도의 강도를 가지고 있어 충격에는 다소 취약하지만, 일반적인 사용 조건에서는 충분한 내구성을 제공합니다.
  5. 굴절률
     • PMMA의 굴절률은 약 1.49입니다. 이는 빛의 굴절을 일으키는 정도를 의미하며, 광학적 용도로 사용될 때 중요한 특성입니다.
  6. 내화학성
     • PMMA는 다양한 화학 물질에 대해 좋은 저항성을 보입니다. 특히, 산, 알칼리, 그리고 다른 많은 용제에 대한 저항력이 있으나, 아세톤과 같은 강한 용제에는 약합니다.
  7. 내후성
     • PMMA는 자외선(UV) 노출에 강하며, 오랜 기간 동안 색상과 투명도가 유지됩니다. 이로 인해 야외 사용이 가능하며, 창문이나 광고판 등에 자주 사용됩니다.
  이러한 특성들로 인해 PMMA는 창문, 렌즈, 디스플레이 커버, 광고판, 보호 커버 등 다양한 응용 분야에서 사용됩니다. 

역사

폴리머 과학은 19세기 후반에 발전하기 시작했습니다. 천연 고무의 화학적 변형으로 시작된 이 분야는 20세기에 들어서며 급속도로 성장했습니다.

응용 및 사용처

폴리머는 다음과 같은 분야에서 널리 사용됩니다:

• 포장재: 음식, 음료, 의약품 등의 포장에 사용.
• 의료 분야: 인공 장기, 의료 기기, 약물 전달 시스템 등에 사용.
• 자동차: 차체, 내장재, 타이어 등의 제조에 사용.
• 전자 제품: 스마트폰, 컴퓨터, TV 등의 부품 제조에 사용.
• 안경: PMMA는 높은 투명도와 가벼움 덕분에 안경 렌즈에 널리 사용됩니다.
• 스마트폰 화면 보호 필름: 내구성과 투명도가 요구되는 스마트폰 화면 보호에 사용됩니다.
• 아크릴 페인트: PMMA는 페인트의 바인더로 사용되어 색상의 밝기와 내구성을 향상시킵니다

1. 개발 현황

5G 통신은 높은 데이터 전송 속도, 낮은 지연 시간, 대용량 연결성 등을 제공합니다. 이러한 특성을 실현하기 위해, 특히 저유전 물질의 개발이 중요한 역할을 합니다. 유전체 물질은 안테나 및 기타 통신 장비에서 중요한 구성 요소로 사용되며, 그 성능은 5G 통신의 효율성과 직결됩니다.

 최근 연구에서는 고성능 저유전 소재의 개발에 중점을 두고 있습니다. 예를 들어, 한 연구에서는 고주파 대역에서 우수한 전자기 특성을 가진 새로운 유전체 재료를 개발하였습니다. 이 재료는 높은 유전율과 낮은 손실 탄젠트를 가지며, 5G 통신용 안테나의 성능을 향상시킬 수 있는 잠재력을 보여줍니다.

특히나 고분자(플라스틱) 소재의 경우 높은 수분흡수율이 유전특성에 크게 영향을 미치기 때문에 수분흡수를 제어하는 방향으로 개발이 진행되고 있습니다. 폴리이미드 소재의 경우 저흡습 폴리이미드가 이미 개발이 되었고 LCP는 이미 저흡습 특성을 가지고 있습니다. 가장 유전특성이 좋다고 알려진 PTFE소재의 경우 매우낮은 수분흡수율을 가지고 있습니다. 

2. 개발 목표

5G 통신을 위한 유전체 물질의 개발은 여러 목적을 가지고 있습니다. 첫째, 데이터 전송 속도와 신뢰성을 향상시키기 위함입니다. 둘째, 5G 기기의 소형화 및 경량화를 달성하기 위함입니다. 이를 통해 사용자는 더 작고 가벼운 5G 장비를 사용할 수 있게 됩니다. 셋째, 에너지 효율성을 개선하여 장비의 배터리 수명을 연장시키고, 환경에 대한 영향을 줄이려는 목적도 있습니다.

 이러한 목표는 5G 통신 기술이 사회의 다양한 분야에서 널리 활용될 것임을 고려할 때 중요합니다. 예를 들어, 원격 의료, 자율 주행 자동차, 스마트 시티 구축 등 5G 기술은 우리 생활의 많은 부분을 변화시킬 잠재력을 가지고 있습니다.

3. 개발 동향 

웹 검색 결과에서 자주 나타나는 키워드를 통해 이 분야의 연구 및 개발 동향을 분석해 보면, '고주파 대역', '고유전율', '저손실 탄젠트', '소형화', '에너지 효율성' 등의 용어가 자주 등장합니다. 이는 연구자들이 5G 통신을 위한 저유전 물질 개발에 있어 이러한 요소들에 초점을 맞추고 있음을 시사합니다.

 이러한 연구 및 개발 동향은 5G 기술이 우리의 일상생활에 더욱 깊숙이 통합될 미래를 예측하게 해줍니다. 5G 기술의 발전은 단순히 빠른 인터넷 속도를 넘어서, 산업, 의료, 교통 등 사회 전반에 걸쳐 혁신을 가져올 것입니다.

유전체 소재의 종류

 유전체 물질은 전자기파의 전파 및 저장을 위해 사용되는 물질로, 다양한 종류가 있으며 각각 독특한 특성과 장단점을 가지고 있습니다. 이들은 특히 고주파 통신, 즉 5G와 같은 첨단 통신 기술에서 중요한 역할을 합니다. 여기에는 세라믹 유전체, 폴리머 유전체, 복합 유전체 등이 포함됩니다.

1. 세라믹 유전체

• 특성: 세라믹 유전체는 고유전율과 낮은 손실을 특징으로 합니다. 이들은 주로 바륨 타이타네이트(BaTiO3)와 같은 페로브스카이트 구조를 가진 재료로 구성됩니다.
• 장점: 높은 온도 안정성, 우수한 전기적 특성, 높은 유전율을 가지고 있어 고성능 필터 및 안테나에 적합합니다.
• 단점: 제조 과정이 복잡하고, 상대적으로 무거워 소형화에는 제한이 있습니다. 가공비용이 더 들며 비싼 가격을 형성하고 있습니다. 

2. 폴리머 유전체

• 특성: 폴리머 유전체는 유기 재료로 만들어져 유연성이 뛰어나며 가벼워 소형 전자기기에 적합합니다. 세라믹에 비해 상대적으로 낮은 유전율을 가지고 있으며 소재에 따라 유전손실을 다양합니다. (수분흡수율에 비례한 특성을 보임)
• 장점: 가볍고 유연하며 가공이 쉽습니다. 소형화 및 경량화에 유리합니다. 필름화가 용이합니다.
• 단점: 일반적으로 세라믹 유전체보다 열 안정성이 떨어질 수 있습니다.

3. 복합 유전체

• 특성: 복합 유전체는 세라믹과 폴리머 재료를 결합하여 만든 유전체로, 두 재료의 장점을 혼합한 것입니다. (Ex. PI+PTFE 복합필름, PTFE+구형실리카 복합기판)
• 장점: 세라믹의 높은 유전율과 폴리머의 유연성 및 가공 용이성을 동시에 제공합니다.
• 단점: 성능과 특성이 제조 과정과 재료의 조합에 크게 의존하며, 균일한 특성을 얻기 위해 정밀한 제조 공정이 필요합니다. 

폴리아미드이미드(Polyamideimide, PAI)는 고성능 폴리머의 한 종류로서, 뛰어난 기계적 강도, 내열성, 화학적 안정성을 자랑합니다. 이 글에서는 폴리아미드이미드의 세계를 탐험하고, 이 고성능 폴리머가 어떻게 다양한 산업 분야에서 중요한 역할을 하는지 알아보겠습니다.

서론

폴리아미드이미드는 특수한 고분자 재료로, 고온 및 극한 환경에서도 우수한 성능을 발휘합니다. 이러한 특성 덕분에 항공우주, 자동차, 전자산업 등에서 광범위하게 사용되고 있습니다.

종류

폴리아미드이미드는 구조와 성분에 따라 다양한 종류로 분류됩니다. 이들은 각각의 특정한 화학적, 물리적 성질을 가지고 있어, 용도에 맞게 선택하여 사용됩니다.

중합

폴리아미드이미드의 중합 과정은 이 고분자의 뛰어난 성질을 이해하는 데 핵심적인 부분입니다. 

• 중합(Polymerization): 단일 또는 다양한 단위체(monomers)가 화학적 반응을 통해 긴 사슬 모양의 고분자를 형성하는 과정입니다.

폴리아미드이미드 중합 과정

1. 단량체 선택: 폴리아미드이미드를 생성하기 위해, 아민(amines)과 이소시아네이트(isocyanates) 또는 아실 클로라이드(acyl chlorides)와 같은 단위체가 선택됩니다.
2. 중합 반응: 선택된 단위체들이 화학적으로 반응하여 긴 사슬의 고분자를 형성합니다. 이 과정에서 고온과 압력이 필요할 수 있습니다.
3. 경화: 형성된 폴리아미드이미드 사슬은 경화 과정을 거쳐 최종적인 물리적, 화학적 성질을 갖게 됩니다.

특성

폴리아미드이미드의 주요 특성은 다음과 같습니다.

1. 내열성

응용 분야

폴리아미드이미드는 그의 뛰어난 특성 덕분에 다음과 같은 분야에서 활용됩니다.

1. 항공우주 산업

• 엔진 부품: 고온과 고압에 견딜 수 있는 엔진 부품 제조에 사용됩니다.
• 열 보호 시스템: 우주선 및 항공기의 열 보호 시스템에 사용되어, 극한의 온도 변화로부터 보호합니다.
• 복합 재료: 강화된 복합 재료의 매트릭스로 사용되어, 구조적 부품을 가볍고 강하게 만듭니다.

2. 자동차 산업

• 고온 부품: 엔진과 변속기 부분에 사용되어, 고온 환경에서도 성능을 유지합니다.
• 내마모성 부품: 내구성이 뛰어난 기어와 베어링 등에 사용되어 마모를 최소화합니다.
• 연료 시스템: 연료 라인과 연결 부품에 사용되어 화학적 안정성을 제공합니다.

3. 전자산업

• 전기 절연체: 전기 모터와 변압기의 절연체로 사용되어, 고전압과 고온에서도 안정적인 성능을 유지합니다.
• 반도체 제조: 반도체 제조 과정에서 사용되는 부품에 사용되어, 화학적 안정성과 정밀한 치수 안정성을 제공합니다.
• 커넥터 및 소켓: 전기적 접촉 부위에 사용되어 우수한 전기적 특성과 내열성을 제공합니다.

4. 의료 기술

• 외과용 기구: 고온 살균 과정에서도 안정적인 외과용 기구 제조에 사용됩니다.
• 의료용 임플란트: 인체에 삽입되는 의료용 임플란트에 사용되어, 생체 적합성과 화학적 안정성을 제공합니다.

5. 에너지 산업

• 고온 파이프라인: 화학 공장이나 정유 공장에서 사용되는 고온 파이프라인에 사용됩니다.
• 에너지 저장 장치: 배터리와 연료 전지 등의 고성능 에너지 저장 장치에 사용되어, 안정성과 내구성을 향상시킵니다.

폴리아미드이미드의 이러한 다양한 응용은 그것이 제공하는 내열성, 기계적 강도, 화학적 안정성, 그리고 전기적 특성 덕분에 가능합니다. 이는 PAI가 현대 산업에서 빼놓을 수 없는 중요한 재료임을 의미합니다.

시장

폴리아미드이미드 시장은 지속적으로 성장하고 있으며, 특히 고성능 요구가 높은 분야에서의 수요가 증가하고 있습니다.

이러한 다양한 측면을 통해 폴리아미드이미드의 세계를 살펴보았습니다. 이 고성능 폴리머는 현대 산업에서 빼놓을 수 없는 중요한 역할을 하고 있으며, 앞으로도 그 중요성은 계속 증가할 것으로 예상됩니다.

실생활에서의 폴리아미드이미드 사용 예를 들어보면, 항공기의 엔진 부품이나 차량의 고온 부품, 전자 기기 내부의 절연체 등에서 찾아볼 수 있습니다. 이러한 용도는 폴리아미드이미드의 우수한 내열성, 기계적 강도, 그리고 화학적 안정성이 필요한 곳에서 특히 중요합니다.

폴리이미드(Polyimide)는 고온 저항성, 화학적 안정성, 우수한 기계적 특성 등을 가진 고성능 폴리머로, 전자, 항공우주, 자동차 산업 등 다양한 분야에서 그 중요성이 강조되고 있습니다. 최근 몇 년간의 연구 동향을 살펴보면, 폴리이미드의 응용 범위는 더욱 확장되고 있으며, 이를 통해 미래 산업의 변화를 예측할 수 있습니다.

1. 고기능성 폴리이미드 개발 최근의 연구들은 폴리이미드의 기능성 향상에 초점을 맞추고 있습니다. 예를 들어, 'Advanced Materials'에 발표된 연구에서는 나노복합재료를 활용하여 폴리이미드의 열적, 기계적 성질을 개선하는 방법을 제시했습니다. 이러한 고기능성 폴리이미드는 항공우주 산업에서 경량화 재료로의 활용 가능성을 높이고 있습니다.
2. 전자 산업에서의 응용 확대 'Journal of Applied Polymer Science'에 발표된 또 다른 연구는 폴리이미드가 전자 산업, 특히 유연한 전자기기의 핵심 재료로서 사용될 수 있음을 보여줍니다. 폴리이미드 기반의 유연한 기판은(FPCB) 차세대 스마트 기기의 발전에 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.
3. 환경 친화적 폴리이미드의 개발 지속 가능한 환경을 위한 연구의 일환으로, 'Polymer Degradation and Stability' 저널에서는 생분해 가능한 폴리이미드의 개발에 대한 연구를 발표했습니다. 이는 폴리이미드의 환경적 영향을 줄이고, 친환경적인 산업 소재로의 전환을 모색하는 중요한 단계입니다.
4. 의료 분야에서의 새로운 가능성 폴리이미드는 생체 적합성과 안정성으로 인해 의료 분야에서도 주목받고 있습니다. 예를 들어, 'Biomaterials' 저널에 실린 연구에서는 폴리이미드를 이용한 인공 신경 인터페이스의 개발에 관한 연구가 진행되고 있음을 보여줍니다. 이는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술의 발전에 기여할 수 있습니다.

이러한 연구들은 폴리이미드가 단순한 소재를 넘어서서 혁신적인 기술의 핵심 요소로 자리잡고 있음을 보여줍니다. 환경적 지속 가능성, 의료 분야의 발전, 그리고 산업의 경량화와 효율성 증대는 폴리이미드 개발의 주된 목표입니다. 이는 산업 전반에 걸친 기술 혁신을 촉진하고, 지속 가능한 미래로의 전환을 가속화하는 데 기여하고 있습니다.

폴리이미드의 연구 및 개발은 다음과 같은 중요한 목표들을 지향하고 있습니다:

1. 산업용 고성능 소재의 개발: 폴리이미드는 그 우수한 열 안정성과 기계적 특성으로 인해, 항공우주, 자동차, 전자 산업 등에서 중요한 역할을 하고 있습니다. 이러한 산업에서의 경량화, 내구성, 고성능화를 위한 소재 개발이 주된 목표입니다.
2. 친환경 및 지속 가능한 소재 혁신: 환경적 영향을 최소화하면서도 성능을 유지할 수 있는 친환경적 폴리이미드 소재의 개발은 중요한 연구 분야입니다. 생분해성 폴리이미드의 개발은 이러한 노력의 일환으로, 지속 가능한 미래를 위한 중요한 단계입니다.
3. 의료 분야에서의 새로운 응용: 폴리이미드의 우수한 생체 적합성과 안정성으로 인해, 의료 기기, 인공 장기, 생체 인터페이스 등의 분야에서 새로운 응용이 모색되고 있습니다. 이는 의료 기술의 혁신과 환자 치료의 향상을 목표로 하고 있습니다.

이러한 연구 및 개발의 이유와 정당성은 폴리이미드가 다양한 산업 분야에서 중요한 역할을 할 수 있음을 보여줍니다. 고성능, 친환경, 의료 혁신 등을 위한 지속적인 연구는 폴리이미드가 미래 기술의 발전에 중요한 기여를 할 것임을 암시하고 있습니다.

폴리이미드: 현대 산업의 핵심 소재

폴리이미드는 강도가 높고, 열에 강하며, 전기적 성질이 우수한 고성능 폴리머입니다. 이 글에서는 폴리이미드의 기본적인 성질부터 그 사용처까지, 다양한 관점에서 폴리이미드를 살펴보겠습니다.

폴리이미드의 종류

• 열경화성 폴리이미드: 열이 가해지면 경화되어 모양이 고정되는 유형입니다.
• 열가소성 폴리이미드: 열을 가하면 연화되고, 식으면 다시 굳는 특성을 가집니다.

중합 과정

폴리이미드의 중합 과정은 복잡하며, 다음 단계로 구분됩니다:

1. 모노머 선택: 다양한 종류의 디아민과 디안하이드라이드를 조합하여 사용합니다.
2. 폴리아믹산 형성: 디아민과 디안하이드라이드의 반응으로 폴리아믹산을 형성합니다.
3. 이미드화: 폴리아믹산이 가열되거나 화학적 처리를 거쳐 폴리이미드로 변환됩니다.
4. 가공: 필름, 섬유, 수지 등 다양한 형태로 가공됩니다.

이 과정은 폴리이미드의 최종적인 물리적, 화학적 성질을 결정짓습니다.

특성

1. 내열성: 폴리이미드는 250°C 이상의 고온에서도 안정적입니다.
2. 기계적 강도: 높은 인장 강도와 충격 강도를 자랑합니다.
3. 전기적 성질: 우수한 전기 절연성을 가지고 있습니다.
4. 화학적 저항성: 다양한 화학물질에 대해 강한 저항력을 보입니다.

역사

폴리이미드는 20세기 중반에 개발되었으며, 그 이후로 항공우주, 전자, 자동차 산업 등 다양한 분야에서 필수적인 재료로 자리잡았습니다.

응용 분야

• 전자 산업: 폴리이미드 필름은 휴대폰, 컴퓨터 등의 전자기기에 널리 사용됩니다.
• 항공우주 산업: 고온 및 고압 환경에서의 우수한 성능으로 인해 우주선과 항공기의 부품으로 사용됩니다.
• 자동차 산업: 엔진 및 전자 부품에 사용되어 내열성과 내구성을 높입니다.

개발 동향

최근 폴리이미드는 더 가볍고, 더 강하며, 전기적 성질이 더 우수한 방향으로 개발되고 있습니다. 이는 특히 전기차 및 휴대용 전자기기에서 그 중요성이 높아지고 있습니다.

시장

폴리이미드 시장은 지속적으로 성장하고 있으며, 특히 아시아-태평양 지역에서의 수요 증가가 두드러집니다. 이는 전자 산업의 성장과 밀접한 관련이 있습니다.

일상 생활에서의 폴리이미드

일상생활에서의 폴리이미드 사용 예는 다음과 같습니다:

• 스마트폰과 태블릿: 폴리이미드 필름은 플렉시블 디스플레이와 터치스크린 제조에 사용됩니다.
• 주방용품: 일부 냄비나 프라이팬의 코팅에 폴리이미드가 사용되어 고온에서도 안정적입니다.
• 자동차: 엔진 주변의 열 보호 커버나 전기 배선의 절연재로 사용됩니다.
• 우주 항공: 우주선의 열 보호 시스템에 사용되어 극한의 환경에서도 성능을 유지합니다.

이와 같이 폴리이미드는 우리 삶의 여러 면에서 중요한 역할을 합니다.

5G, 자율주행에 필요한 저유전 소재

밀리파 센서에서는 77GHz, 또 5 G에서는 향후는 28 GHz 등, 고주파의 신호 처리가 필 요하게 되지만, 거기서 문제가 되는 것이 도중에 신호가 약해지는 전송 손실이다

전송 손실은 다음 식에 의하지만 주파수가 높아지면 비례하여 커지기 때문에 손실을 줄 이기 위해서는 유전율이나 유전정접이 최대한 작은 기판재료가 요구된다.

전송 손실 = k×f(주파수)×√ε r (유전율)×tanδ (유전정접)

유전은 절연 기판에 전압을 가했을 때 전자의 치우침(분극)이 일어나는 것으로 유전율은 그 정도를 나타내는 특성값이다. 저유전율화에는 분극률이 작은 원자를 사용하거나 극성 이 작은 구조설계가 중요하다.

유전 정접은 유전체에 교류 전압을 걸면 분극의 영향으로 전기에너지의 일부가 열에너 지가 되는 것으로 에너지 손실이 생긴다 유전 정접은 그 정도를 나타내는 특성치다 분자운동을 억제하는 것이 중요하며 방향족 케톤 구조 등을 꼽는다.

저유전율재료 는 이전에는 불소계 재료가 주류였다 . PTFE 는 대표적인데 불소계는 가격이 매우 비싸다는 점과 표면이 거칠어지기 어렵다는 점 , 도체와의 밀착성이 떨어진다는 단점이 있었다 . LCP 재료는 방향족 폴리에스테르 구조의 화합물로 , 사업화를 향해서 각 회사들이 활발하게 개발을 실시하고 있다 무라타 제작소의 메트로 서크 는 LCP 수지 다층 기판으로, 18 년 전반은 수율이 나빴지만 후반에 걸쳐 개선해 , 크게 확대하고 있다 현재의 매출 규모는 수백억엔 정도로 보여지지만, 2009 년도에는 1,000 억 원의 매상을 계획하고 있다 그 외 , 클라레나 스미토모 화학 , 폴리 플라스틱등도 참가해 , 향후 시장은 크게 성장 하고있다.

PPE는 방향족 에테르 구조의 수지로 , 20 여 년 전부터 고주파용으로 사용돼 왔다 그러나 당시에는 서버와 휴대전화 기지국 , 우주용 등이 주축이 돼 시장이 크지 않았지만 앞으로 고주파 부품이 센서나 5G 통신으로 사용됨으로써 시장은 크게 확대될 것으로 보인다. 유리섬유에 함유하여 경화된 상태에서 사용하는데 , 특징은 다른 재료에 비해 비교적저렴하다는 점이다 카네카는 19 년 4 월에 5 G 대응 폴리이미드를 개발한 것을 발표했다.

 그 외의 재료도 포함해 향후가 주목된다 자율주행의 진보 , 보급에는 센서나 5G 통신 디바이스 등의 진보 , 나아가 고용량 전지 등이 필수가 되지만 그러기 위해서는 다양한 재료의 혁신도 빠뜨릴 수 없다 화학 재료 , 소재 메이커에도 큰 기회가 될 것이다.

폴리이미드의 용해도 결정성 반응성 등의 주요인자

• 디아민의 구조가 무수물의 구조보다 반응속도에 훨씬 더 큰 영향을 미친다.
• 무수물의 반응 속도는 친핵성에 의존하고 이는 전자친화도로 표현된다.
• 무수물의 반응속도 PMDA>BTDA>BPDA>OPDA
• 반응속도는 pKa값이 증가함에 따라 증가함 (염기도와 관련되어있음)
• 디아민 용액에 무수물을 첨가하는 방식이 더 높은 분자량에 큰 영향을 미치며 이는 부반응을 억제하기 떄문임
• 과량의 무수물 투입은 더 높은 분자량을 유도할 수 있음
• 이무수물의 용해도와 단량체 반응성 모두 낮으면 특정 임계 농도이상에서 고체-액체 계면 중합처럼 확산 제어됨
• 이러한 반응은 분자량의 광범위한 분포를 갖는 중합체로 이어질 수 있다.
• 반응속도는 염기성 및 극성용매일수록 빠르며 PMDA-ODA반응의 경우 THF< acetonitrile< DMAc 순서이다.
• 대표적인 부반응은 폴리아믹산의 가역반응이나 이 가역적 반응은 평형상수(Keq)의 크기가 매우 높기 떄문에 고분자량 생성물의 형성을 방지하지 못한다.
• 중요한 부반응은 무수물과 물의 반응이며 분자량 증대 반응과 경쟁적인 반응임.
• 물과의 반응은 무수물을 제거하기 때문에 화학량론을 뒤틀어버리므로 분자량에 영향을 미칠 수 있다.

• 이미드화 반응은 용매의 존재하에서 더 빠르게 진행된다.
• 용매의 가소화 효과(Plasticizing effect of the solvent )는 작용기의 유연성을 증가시킨다.
• 이미드화 반응은 확산속도, 사슬 유연성, 용매화, 산도 같은 여러 영향을 받을 수 있다.
• 이미드화율은 (The rate of imidization) 용매의 존재에서 빠르며 초기단계에서 빠르다.
• 이미드화 반응이 진행됨에 따라 Tg가 증가하고 사슬의 유연성이 감소하여 이미드화 속도가 현저히 느려지게 된다.
• 장시간 가열로 인해 발생하는 잔류 용매의 손실은 이미드화율과 속도를 감소 시킨다.

• 고온 용액 중합에서의 중요 특징은 결정화도가 더 높은 재료를 생성한다. 이는 용매에서 용해도가 증가하기 떄문일 수 있다.
•  
• Tg는 폴리이미드의 화학구조와 큰 상관관계가 있지만 최종 Tg를 결정짓는데에는 여러 요인이 있다.
• 구조의 강성(stiffness)는 가장 중요한 요소이지만 사슬간의 상호작용도 Tg에 영향을 미친다.
• 결정성과 분자량같은 요인계도 Tg에 영향을 미칠수 있다.
• Tg를 결정짓는 많은 요인계로 인해 Tg와 구조의 관계를 근본적으로 다루는 연구가 존재하지 않는다. (규명하기 어려움)
• 하지만 기존의 문헌들을 통해 새로운 조합의 폴리이미드의 대략적인 Tg를 예측하는데는 도움이 될수 있다.
• 사슬간 CTC형성 / 이러한 상호작용으로 인해 증가된 사슬간 인력은 강성과 Tg를 효과적으로 증가시킨다.
• 이러한 전자 상호작용의 결과는 색상에 큰 영향을 준다.
•  
• 보통의 경우 결정화 능력은 BTDA>PMDA>BPDA~ODPA 순서
• PEQ-ODPA의 경우 고분자량일 경우 제한된 사슬 유동성을 보이나 NMP가 있을 떄만 유동성이 개선되어 눈에 띄게 결정화 된다.

• PI를 침전시키는 많은 조건에서 생성된 PI는 부서지는 결과를 나타났고 이러한 PI는 필름보다 더 높은 결정성을 가짐을 확인할 수 있었다.
• DMF로부터 침전시킬 경우 고분자와 용매 사이의 강한 결합 (strong association) 때문에 고분자의 구조를 변경하지 않고는 마지막의 미량의 용매를 제거할 수 없었다.
• THF를 용매로 사용할 경우 미세한 PAA 침전물을 얻기 쉬우며 THF도 쉽게 제거할 수 있다.
• THF용매를 사용할 경우 용해, 반응 및 침전이 빠르게 진행되어 크림색 덩어리의 PAA가 생성된다.
• THF 침전반응을 사용하여 침전분말을 얻을 수 있었고 THF의 불안정한 특성으로 인해 에테르 또는 유사한 휘발성 용매를 사용하여 효율적으로 추출 건조할 수 있었다.

출처

Crystallization, Morphology, Thermal Stability and Adhesive Properties of Novel High Performance Semicrystalline Polyimides., Ratta, Varun., 1999.

Preparation and Fabrication of Aromatic Polyimides., R. A. DINEHART., 1967

2023.01.26 - [고분자(Polyimer)] - 고주파 환경을(5g) 위한 저유전 Polyimide

2023.02.04 - [고분자(Polyimer)] - 폴리이미드의(Polyimide)의 색상 요인계

2023.01.31 - [고분자(Polyimer)] - 폴리이미드 : 이미드화, 온도, 이미드화율간의 상관 관계

엔지니어링(Enpla) 플라스틱의 주요 특징 및 Application

 주요특징

소재별 특성 및 제품 적용 분야

자동차 및 전지전자 Application 및 적용 부품

2023.04.03 - [분류 전체보기] - 엔지니어링 플라스틱 자동차 및 전기전자 적용부품 정리

Polyetherimide (PEI)의 모든 것

소개

폴리 에테르 이미드 (PEI)는 우수한 기계적, 화학적 및 열 특성의 조합으로 높은 가치가있는 열가소성 중합체이다. 강하고 뻣뻣하며 크리프와 피로에 저항합니다. 또한, 치수 안정성이 매우 우수하며 다양한 화학 물질에 매우 저항력이 있습니다. 이러한 특성은 PEI가 자동차, 의료 및 항공 우주를 포함한 다양한 응용처에 이상적입니다.

유형

PEI는 폴리이미드 그룹에 속하는 반 결정질의 비정질 중합체이다. 비스 클로로포르 산 및 비스페놀 -A의 축합 반응으로부터 유래 된 반 방향성 열가소성 폴리 에테르 이미드이다.

주요 특성

PEI는 매우 높은 융점 (270-290 ° C)을 가지므로 장기적인 고온 응용에 적합합니다. PEI는 또한 지속적인 서비스 온도 범위가 -40 ° C ~ 150 ° C 인 우수한 열 안정성을 갖습니다. 또한 화재와 연기에 대한 저항이 매우 우수합니다. 또한 PEI는 탁월한 치수 안정성을 가지며 광범위한 화학 물질에 매우 강합니다.

1. 높은 연속 사용온도 (단기 200℃, 장기 170℃)
2. 높은 기계적 강도
3. 고강성
4. 넓은 온도 범위에서 높은 내크리프성
5. 높은 치수 안정성
6. 매우 우수한 내가수분해성 (반복적인 고온 스팀멸균에 적합)
7. 전기 절연성
8. 내방사선성
9. 염소 및 부식성 / 산성 세정제에 대한 우수한 내화학성

- 인장탄성 : 3200 MPa
- 항복강도 : 127 MPa
- 신율 7%
- 굴곡강도 : 164 MPa
- 충격강도 (샤르피) : 113 kj/m2
- Tg : 216℃
- Tm : n.a.
- 수분흡수율 : 0.1%

역사

PEI는 General Electric에 의해 처음 개발되었으며 처음에는 항공 우주 산업에서 사용되었습니다. 나중에 탁월한 기계, 화학 및 열 특성으로 인해 자동차 및 의료 산업에서 사용하기 위해 채택되었습니다. 1980 년대에 PEI는 화염 지연과 연기 억제 특성을 향상시키기 위해 더욱 발전되었습니다.

시장

글로벌 PEI 시장의 가치는 2018 년 11 억 달러로 평가되었으며 2024 년까지 미화 18 억 달러에 달할 것으로 예상되며 예측 기간 동안 CAGR 8.3%로 증가 할 것으로 예상됩니다. 시장의 성장은 자동차 및 전기 산업의 수요 증가, 경량 재료에 대한 수요 증가와 같은 요인에 의해 주도됩니다.

가격 정보

PEI 가격은 구매 한 등급과 수량에 따라 다릅니다. 일반적으로 가격은 파운드당 $ 2.50에서 $ 5.00입니다.

폴리에테르이미드 Polyetherimide (PEI)

소개

폴리 테리 미드 (PEI)는 우수한 기계적, 화학적 및 열 특성의 조합으로 높은 가치가있는 열가소성 중합체이다. 강하고 뻣뻣하며 크리프와 피로에 저항합니다. 또한, 치수 안정성이 매우 우수하며 다양한 화학 물질에 매우 저항력이 있습니다. 이러한 특성은 PEI가 자동차, 의료 및 항공 우주를 포함한 다양한 응용 프로그램에 이상적입니다.

유형

PEI는 폴리이미드 계열에 속하는 반 결정질의 비정질 중합체이다. 비스클로로포르 산 및 비스페놀-A의 축합 반응으로부터 유래 된 반 결정성 열가소성 폴리 에테리 미드이다.

주요 특성

PEI는 매우 높은 융점 (270-290 ° C)을 가지므로 장기적인 고온 응용에 적합합니다. PEI는 또한 지속적인 서비스 온도 범위가 -40 ° C ~ 150 ° C 인 우수한 열 안정성을 갖습니다. 또한 화재와 연기에 대한 저항이 매우 우수하며 자기 외설입니다. 또한 PEI는 탁월한 차원 안정성을 가지며 광범위한 화학 물질에 매우 강합니다.

- 밀도 : 1.25-1.29

- 녹는점 : 200~290℃

- 유리전이 온도 : 200~250 ℃
- 연속 서비스 온도 범위 : -50 ℃ ~ 170 ℃
- 인장 강도 : 75-135 MPa
- 연신율 : 7-13%
- 굴곡 계수 : 2.7-3.2 GPA
- 열 변형 온도 (HDT) : 170-200 ° C

역사

PEI는 1950 년대 General Electric에 의해 처음 개발되었으며 처음에는 항공 우주 산업에서 사용되었습니다. 나중에 탁월한 기계, 화학 및 열 특성으로 인해 자동차 및 의료 산업에서 사용하기 위해 채택되었습니다. 1980 년대에 PEI는 화염 지연과 연기 억제 특성을 향상시키기 위해 더욱 발전되었습니다.

시장

PEI는 뛰어난 기계, 화학 및 열 특성으로 인해 자동차, 의료 및 항공 우주 산업에서 널리 사용됩니다. 또한 소비재 산업뿐만 아니라 전기 및 전자 산업에서도 사용됩니다.

가격 정보

PEI 가격은 구매 한 등급과 수량에 따라 다릅니다. 일반적으로 가격은 파운드당 $ 2.50에서 $ 5.00입니다.

폴리비닐피로리돈 Polyvinyl Pyrrolidone (PVP)의 모든 것

개요

폴리 비닐 피 롤리돈 (PVP)은 비닐 피 롤리 돈 단량체 단위로 구성된 합성, 선형 수용성 중합체이다. 그것은 식품 첨가제, 제약 부형제 및 중합체 안정제로 널리 사용됩니다. 또한 의료 기기 코팅 및 필름 형성 에이전트 제조에도 사용됩니다.

유형

PVP는 합성, 선형 수용성 중합체입니다. 보통 2,000에서 3,000 사이의 분자량을 가진 무색의 무취 흰색 분말입니다.  물에 용해되며 불투명 한 수용액을 형성 할 수 있습니다.

주요 특성

PVP는 유기 및 수성 용매 모두에서 우수한 용해도를 가지므로 많은 제약 및 생물학적 응용에 유용한 부형제가됩니다. 비 독성, 비 일리각 및 비 알레르기 성입니다. 표면 장력이 낮고 친수성 및 소수성 성분 둘 다로 에멀젼을 형성 할 수있다. 또한 가수 분해, 산화 및 미생물 분해에 내성이 있습니다.

- 용해도 : 물에 용해됨

- 표면 장력 : 낮음
- 에멀젼 형성 : 친수성 및 소수성 성분 둘 다로 에멀젼을 형성 할 수 있습니다.
- 가수 분해 저항 : 저항성
- 산화 저항 : 저항성
- 미생물 분해 저항 : 저항성

역사

PVP는 1930 년대 독일 화학자 Hermann Staudinger에 의해 처음 합성되었습니다. 처음에는 섬유 산업에서 필름 형성 에이전트로 사용되었습니다. 1950 년대에는 에멀젼과 현탁액을위한 효과적인 안정제로 밝혀졌으며, 이후 식품 및 제약 산업에서 사용되었습니다.

적용처

PVP는 식품 및 음료 제품, 제약, 화장품 및 의료 기기를 포함한 다양한 응용 분야에서 사용됩니다. 음식 및 음료 제품의 안정제, 유화제 및 필름 형성 에이전트로 사용됩니다. 의약품에서는 현탁액 및 에멀젼을위한 부형제 및 안정제로 사용됩니다. 화장품에서는 필름 형성제 및 유화제로 ​​사용됩니다. 의료 기기에서는 코팅 제 및 필름 형성제로 사용됩니다.

시장

Polyvinyl Pyrrolidone은 제약, 개인 관리 및 코팅 산업에 광범위한 응용 분야를 가지고 있습니다. PVP의 글로벌 시장은 2024 년까지 35 억 달러에 이를 것으로 예상됩니다. 

가격 정보

폴리 비닐 피 롤리돈의 가격은 형태와 등급에 따라 다릅니다. 과립 폴리 비닐 피 롤리 돈은 일반적으로 킬로그램 당 $ 2.00에서 $ 4.00 사이이며, 분말 폴리 비닐 피 롤리 돈은 일반적으로 킬로그램 당 $ 2.50에서 $ 6.00 사이입니다.

폴리 페닐렌 설파이드 (Polyphenylenesulphide, PPS)의 주요 특성 및 사용처

개요

폴리 페닐렌 설파이드 (PPS)는 우수한 열 및 화학 저항성을 갖는 결정질 열가소성 물질이다. 고강도, 강성, 치수 안정성 및 화염 저항을 우수한 전기 특성과 결합한 반 방향 중합체입니다. 자동차, 전기 및 전자 응용 프로그램을 포함한 다양한 산업에서 사용됩니다.

유형

PPS는 반 방향성 폴리 설파이드 중합체이며, 이는 폴리 아릴렌 에테르의 유형 인 유형이다. 유리 전이 온도가 높은 완전히 방향족 폴리 설파이드입니다. 비정질 열가소성이므로 쉽게 성형되어 열 안정성이 우수합니다.

주요 특성

PPS는 우수한 열, 화학 및 전기 특성을 가지고 있습니다. 그것은 높은 융점, 탁월한 차원 안정성 및 우수한 화학 저항을 가지고 있습니다. 또한 풍화 및 UV 방사선에도 강력합니다. 화염 방지 기능이 뛰어나고 전기 특성이 뛰어나 전기 및 전자 응용 분야에 이상적입니다.

역사

PPS는 1950 년대에 Dupont Company에 의해 처음 개발되었습니다. 처음에는 자동차 산업에서 연료 라인 및 기타 구성 요소에 사용되었습니다. 1970 년대에는 커넥터 및 기타 구성 요소 용 전기 및 전자 산업에서 사용되었습니다. 1980 년대에는 항공 우주 산업에서 연료 라인 및 기타 구성 요소에 사용되었습니다.

적용처

PPS는 자동차, 전기, 전자 및 항공 우주를 포함한 다양한 산업에서 사용됩니다. 자동차 산업의 연료 라인, 커넥터 및 기타 구성 요소에 사용됩니다. 전기 및 전자 산업의 커넥터, 스위치 및 기타 구성 요소에 사용됩니다. 또한 항공 우주 산업의 연료 라인 및 기타 구성 요소에도 사용됩니다.

시장

글로벌 PPS 시장은 2020 년에 22 억 달러의 가치가있는 것으로 추정되며 2020 년에서 2027 년까지 CAGR 6.2%로 성장할 것으로 예상됩니다. 시장은 자동차, 전기 및 전자 산업의 PPS에 대한 수요가 증가함에 따라 발생합니다. 경량 및 연료 효율적인 차량에 대한 수요 증가로 인해 시장을 주도하고 있습니다.

가격 정보

-PPS의 가격은 유형과 등급에 따라 다릅니다.
-PPS의 평균 가격은 US $ 3.50-4.00/kg입니다.
-PPSU의 가격은 US $ 4.00-5.00/kg입니다.
-PPS의 가격은 등급과 공급 업체에 따라 $ 3.00-5.00/kg까지 다양합니다.

스티렌-아크릴로 니트릴 (Styrene-Acrylonitrile, SAN)의 내용 정리

개요

아크릴로 니트릴-스티렌으로도 알려진 스티렌-아크릴로 니트릴 (SAN)은 스티렌 및 아크릴로 니트릴의 공중 합체이다. 우수한 물리적 및 화학적 특성으로 인해 다양한 응용 분야에 사용되는 열가소성 중합체입니다. SAN은 강도와 ​​강성의 균형이 우수하며 고온 응용 분야에 사용할 수있는 반 결정질 플라스틱입니다. 오일 및 화학 물질에 대한 탁월한 저항은 자동차 및 산업 응용 분야에 사용하기에 이상적입니다.

유형

SAN은 주입-홀드 및 압출 형태로 이용 가능한 반 결정질 열가소성입니다. 또한 시트, 필름 및 코팅을 만드는 데 사용될 수 있습니다. 주입 성형은 공차가 긴형으로 복잡한 형태를 생성하는 데 사용될 수 있기 때문에 SAN에서 부품을 생산하는 가장 일반적인 방법입니다. 압출은 시트와 필름을 생산하는 데 가장 적합하지만 코팅 응용은 일반적으로 액체 SAN으로 수행됩니다.

주요 특성

SAN은 다양한 적용처에 사용될 수 있는 여러 가지 바람직한 특성을 가지고 있습니다. 화학 저항성이 우수하며 오일, 연료 및 가장 일반적인 용매에 대한 노출을 견딜 수 있습니다. 또한 전기 특성이 우수하므로 전기 및 전자 부품에 사용하기에 적합합니다. SAN은 열 왜곡 온도가 높기 때문에 고온에 노출 될 부품에 탁월한 선택이됩니다. 또한 차원 안정성이 우수하며 기계가 쉽게 가공하기 쉽기 때문에 복잡한 모양의 부품에 적합합니다.

- 화학 저항 : SAN은 다양한 용매뿐만 아니라 대부분의 산과 알칼리에 내성이 있습니다.
- 내열성 : SAN은 강도를 잃지 않고 최대 120 ° C의 열을 견딜 수 있습니다.
- 충격 저항 : SAN은 다른 열가소형보다 충격에 더 저항력이 있습니다.
- 선명도 : SAN은 선명도가 뛰어나 투명한 제품에 이상적인 재료가됩니다.

• 밀도 : 1.04 g/cm3 
• 인장 강도 : 44 MPa
• 굴곡 강도 : 60 MPa
• 연신율 : 8%
• 열변형온도 : 110 ° C
• Vicat 연화 온도 | 105 ° C
• 가연성 : UL 94 V-0 

역사

스티렌-아크릴로 니트릴 (SAN)은 1950 년대에 스티렌과 아크릴로 니트릴의 공중 합체로 처음 개발되었습니다. 처음에는 자동차 산업에서 인테리어 트림 및 기타 구성 요소에 사용되었습니다. 수년에 걸쳐 우수한 물리적 및 화학적 특성으로 인해 다양한 적용처에 사용됩니다.

적용처

SAN은 우수한 물리적 및 화학적 특성으로 인해 다양한 응용 분야에서 사용됩니다. 내부 트림, 연료 탱크 및 전기 부품과 같은 자동차 및 산업 응용 분야에서 일반적으로 사용됩니다. 식품 용기, 장난감 및 의료 기기와 같은 소비자 제품에도 사용됩니다.

가격정보

SAN의 가격은 등급과 수량에 따라 다릅니다. 예를 들어, 1kg의 SAN Resin은 등급에 따라 $ 3에서 $ 10의 비용이들 수 있습니다.

시장

스티렌-아크릴로 니트릴 (SAN)의 글로벌 시장은 2027 년까지 2020 년에서 2027 년까지 5.2%의 CAGR로 성장할 것으로 예상됩니다. 시장의 성장은 자동차 산업의 경량 재료에 대한 수요 증가에 의해 주도되고 있습니다. SAN에서 만든 소비자 제품에 대한 수요 증가.

산업에서 많이 사용되는 주요 고분자의 인장 특성 및 굴곡강도등의 기계적 강도를 표로 정리하였습니다.

해당 특성은 절대적이지는 않으며 고분자 그레이드 및 종류에 따라 상이할 수 있습니다. 

2023.02.21 - [고분자(Polyimer)] - 주요 고분자 20 종류의 기계적, 열적 특성 비교

폴리 아미드 이미드 (Polyamide Imide) 중합

폴리 아미드 이미드 (PAI)는 다양한 응용 분야에서 널리 사용되는 고성능 열가소성 중합체입니다. 우수한 기계적 특성, 화학 저항 및 열 안정성으로 유명합니다. PAI의 합성은 디카르 복실 산 및 디아민의 축합 반응을 포함한다.

재료 (단량체)

- 디카르 복실산 (Dicarboxylic acid)
- 디아민 (Diamine)
- 용매 (Solvent)
- 촉매 (Catalyst)

중합 방법 

1. 적합한 반응 용기에서, 디카르 복실 산과 디아민을 1 : 1의 몰비로 혼합하십시오.
2. 혼합물에 용매를 첨가하고 반응물이 완전히 용해 될 때까지 저어줍니다.
3. 혼합물에 촉매를 첨가하고 촉매가 완전히 용해 될 때까지 저어줍니다.
4. 혼합물을 원하는 반응 온도로 가열하고 원하는 반응 시간 동안 온도를 유지합니다.
5. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고 생성물을 필터링하여 반응되지 않은 반응물 또는 부산물을 제거하십시오.
6. 적절한 용매로 제품을 씻어 남은 불순물을 제거하십시오.

요약

 폴리 아미드 이미드는 다양한 응용 분야에서 널리 사용되는 고성능 열가소성 중합체입니다. PAI의 합성은 디카르 복실 산 및 디아민의 축합 반응을 포함한다. 절차는 반응물을 혼합하고, 용매 및 촉매를 첨가하고, 혼합물을 가열하고, 반응 혼합물을 냉각시키고, 생성물을 필터링하고, 생성물을 세척하고, 생성물을 건조시키는 것이 포함됩니다. 올바른 재료와 절차를 통해 PAI를 성공적으로 합성 할 수 있습니다.

예방 조치 및 폴리 아미드 이미드 합성에서 주목할 점

1. 반응을 위해 디카 르 복실 산과 디아민의 올바른 몰비를 사용하십시오.

2. 반응에 적합한 용매를 사용하십시오.

3. 반응에 적합한 촉매를 사용하십시오.

4. 반응 혼합물을 원하는 온도로 가열하고 원하는 반응 시간의 온도를 유지하십시오.

5. 제품을 필터링하기 전에 반응 혼합물을 실온으로 냉각시켜야합니다.

폴리이미드의 합성 방법

폴리이 미드는 항공 우주, 전자 제품 및 자동차를 포함한 다양한 산업에서 널리 사용되는 고성능 폴리머입니다. 

아래에는 폴리이미드의 합성방법에 대해 설명합니다. 

대표적인 방법은 PMDA 무수물과 ODA 아민과 중합반응하여 PAA용액을 제조한 후 필름화 공정을 거친다음에 열처리하여 PI필름을 제조 하는 것입니다.

 1 단계 : 무수물의 준비 (Preparation of Dianhydride)

폴리이미드의 합성의 첫 번째 단계는 다이안 하이드 라이드의 제조이다. 이비 드라이드는 폴리이 미드의 핵심 성분이며, 전형적으로 아 신세적 무수물과 방향족 또는 지방족 산의 반응에 의해 제조된다. 반응은 역류 조건 하에서 수행되며, 생성 된 생성물은 재결정 화에 의해 정제된다.

대표적인 무수물은 PMDA, PBDA가 있다.

2 단계 : 디아민 ​​준비 (Preparation of Diamine)

폴리이 미드의 합성의 두 번째 단계는 디아민의 제조이다. 디아민은 폴리이 미드의 또 다른 주요 성분이며, 전형적으로 방향족 또는 지방족 아민과 알킬 할라이드와 반응에 의해 제조된다. 반응은 역류 조건 하에서 수행되며, 생성 된 생성물은 재결정 화에 의해 정제된다.
대표적인 디아민은 PDA (m-PDA, p-PDA), ODA가 있다.

3 단계 : 폴리 커넥션 (Polycondensation)

폴리이 미드의 합성의 세 번째 단계는 디안 하이드 라이드 및 디아민의 폴리 컨덴션이다. 반응은 전형적으로 불활성 대기 하에서 N, N- 디메틸 아세트 아미드 (DMAC) 또는 N- 메틸 피 롤리돈 (NMP)과 같은 극성 아프로소성 용매에서 수행된다. 반응은 발열반응이며 신중한 온도 제어가 필요합니다. 보통의 경우 아민을 용매에 먼저 첨가하여 용해 한 후 무수물(Dianhydride)을 고체상으로 투입하여 중합하며 급격한 발열을 제어하기 위해 천천히 소량씩 첨가하기도 한다. 중합은 낮은 온도에서 진행되는게 일반적이지만 상황에 따라서는 60℃이상의 온도에서도 중합되기도 한다. 

일반적으로는 PAA(polyamic acid)상태까지 중합하지만 분말로 석출하는 경우에는 이미드화까지 중합과정에서 진행되기도 한다. 일반적인 경우에는 PAA상태로 중합 후 필름화 공정을 거친 후 필름상에서 이미드화 과정을 거친다.
 

4 단계 : 필름 형성 (Film Formation)

폴리이 미드의 합성의 마지막 단계는 필름의 형성이다. 폴리이미드 용액은 전형적으로 유리 또는 실리콘 웨이퍼와 같은 기판에 주조 된 다음 제어 된 조건 하에서 건조된다. 결과 필름은 일반적으로 반투명하고 유연하며 열 안정성이 우수합니다.

필름을 건조 후 300℃이상에서 추가적인 열처리를 통해 이미드화 공정을 거친다. 고온처리는 PAA 필름이 PI필름으로 변화하여 내열특성과 기계적 특성이 강화된 필름을 얻을 수 있다. 

주의사항

폴리이 미드의 합성을 수행 할 때 성공적이고 안전한 과정을 보장하기 위해 몇 가지 예방 조치와 점이 있습니다. 이 중 일부는 다음과 같습니다.

1. 안전 예방 조치 : 폴리이 미드 합성에는 아세트산 무수물 및 알킬 할라이드와 같은 유해 화학 물질의 사용이 포함됩니다. 따라서이 화학 물질에 대한 노출을 방지하기 위해 장갑, 고글 및 실험실 코트와 같은 적절한 개인 보호 장비를 착용하는 것이 중요합니다.

2. 온도 제어 : 다축 반응 반응은 발열 성이며 많은 열을 생성 할 수 있습니다. 따라서, 과열을 방지하기 위해 온도를 신중하게 제어하는 ​​것이 중요하며, 이는 원치 않는 부산물 또는 런 어웨이 반응을 형성 할 수있다.

3. 용매 선택 : 용매의 선택은 폴리이 미드 합성에서 중요하다. DMAC 및 NMP와 같은 극성 아 프로 소성 용매는 이안 하이드 라이드와 디아민을 모두 용해시키고 다축 반응 반응을 촉진 할 수 있기 때문에 일반적으로 사용됩니다. 그러나 이러한 용매는 또한 위험 할 수 있으며 신중한 취급이 필요합니다.

4. 정제 : 최종 생성물의 품질에 영향을 줄 수있는 불순물이 없도록하기 전에 사용하기 전에 이비 드라이드와 디아민을 정제해야합니다. 재결정 화는 일반적인 정제 방법이다.

5. 필름 형성 : 균일하고 결함이없는 필름의 형성은 폴리이 미드의 성능에 중요하다. 따라서 필름의 균열 또는 박리를 방지하기 위해 온도 및 습도와 같은 건조 조건을 신중하게 제어하는 ​​것이 중요합니다.

이러한 예방 조치와 지점에 주목함으로써, 폴리이 미드의 합성은 안전하고 효과적으로 수행 될 수 있으며, 이는 광범위한 응용 분야의 고성능 중합체를 초래할 수있다.

2023.01.24 - [고분자(Polyimer)] - 폴리이미드의 주요 특징 및 사용처, 가격등의 정보

2023.01.31 - [고분자(Polyimer)] - 폴리이미드 : 이미드화, 온도, 이미드화율간의 상관 관계

폴리 페닐렌 옥사이드 (PPO)

소개

 Noryl로도 알려진 폴리 페닐 렌 옥사이드 (PPO)는 페놀 및 포름 알데히드의 축합에 의해 생성 된 열가소성 중합체 수지이다. 화학 저항, 내열성, 불꽃 저항 및 기계적 강도와 같은 특성의 균형이 우수한 반 결정질, 엔지니어링 열가소성입니다. 전기 및 전자 부품, 자동차 부품 및 의료 기기 부품과 같은 다양한 응용 분야에서 사용된다.

유형

 PPO는 페닐렌 옥사이드의 반복 단위로 구성된 폴리머 패밀리 인 방향족 폴리 에테르 케톤의 유형이다. 순수한 형태로, PPO는 156 ° C (313 ° F)의 융점을 갖는 백색 결정질 고체입니다. PPO는 또한 다른 플라스틱과 혼합되어 다른 특성을 가진 다양한 제품을 생성 할 수 있습니다.

주요 특성

 PPO는 우수한 전기 특성을 가지고있어 전기 부품 및 커넥터에 인기있는 선택입니다. 또한 화학 및 기상 저항이 우수하므로 실외 응용 분야에 이상적인 재료가됩니다. 수분 흡수가 적으므로 수분이나 온도 변화에 노출 될 때 부풀어 오거나 줄어들지 않습니다. PPO는 또한 우수한 화염 지연을 가지고있어 화재 안전이 우려되는 응용 분야에서 사용하기에 안전한 재료입니다.

- 용융점(Tm) : 156 ° C (313 ° F)
- 인장 강도 : 8,000-20,000 psi
- 굴곡 강도 : 12,000-00,000 psi
- 열 변형 온도 : 220-280 ° C
- CHARPY 충격 강도 : 50 kJ/m2

- 비중 : 1.15-1.20
- 수분 흡수 : 0.1%
- 내화염 : UL 94 V-0

역사

 PPO는 1950 년대 일본 회사 인 Mitsui Petrochemical Industries에 의해 처음 개발되었습니다. 처음에는 전기 부품 및 커넥터 생산에 사용되었으며 이후 다양한 응용 분야에서 인기있는 자료가되었습니다.

적용처

 PPO는 전기 부품, 자동차 부품, 의료 및 소비자 제품 등을 포함한 다양한 응용 분야에서 사용됩니다. 우수한 전기 특성으로 인해 커넥터, 스위치 및 기타 전기 부품 생산에 종종 사용됩니다. 또한 연료 라인, 연료 탱크 및 공기 흡입 시스템과 같은 자동차 부품 생산에도 사용됩니다. PPO는 의료 튜브, 식품 포장 및 소비자 전자 제품과 같은 의료 및 소비자 제품의 생산에도 사용됩니다.

 - 전기 및 전자 구성 요소
 - 자동차 부품
 - 의료 기기 구성 요소
 - 전기 절연
 - 구조 구성 요소
 - 화학 처리 장비

시장

 PPO는 다양한 응용 분야에 인기있는 자료이며 다양한 산업에서 사용됩니다. 글로벌 PPO 시장은 2020 년에서 2027 년까지 5.2%의 CAGR로 성장하여 2027 년까지 23 억 달러의 가치에이를 것으로 예상됩니다. 시장의 성장은 자동차 및 전기 산업의 PPO에 대한 수요 증가에 의해 주도되고 있습니다.

가격 정보

 - 폴리 페닐 렌 옥사이드 (PPO) 수지 가격은 구매 한 등급과 수량에 따라 파운드당 $ 2.00- $ 4.00입니다.
 - PPO의 화합물 가격은 일반적으로 수지만으로도 높다.

폴리 에틸렌 글리콜 (PEG)의 특성 및 적용처등의 정보

폴리에틸렌 글리콜 (PEG)은 다양한 응용에 사용되는 합성 중합체이다. 일반적으로 제약, 화장품 및 식품에서 현탁제, 윤활유 및 안정화제로 사용됩니다. PEG는 또한 의료 기기의 코팅 재료, 페인트에 대한 점도 향상 첨가제 및 산업 화학 물질의 가용 제로 사용됩니다.

종류

PEG는 많은 반복 단량체로 구성된 거대 분자인 중합체 이다. 에틸렌 옥사이드 (EO)가 물, 메탄올 또는 에틸렌 글리콜과 같은 활성 수소를 함유하는 화합물과 반응 할 때 형성된다. PEG 체인의 EO 유닛의 수는 몇 ~ 수백 사이에 범위가있을 수 있습니다.
PEG의 분자량은 전형적으로 반복 에틸렌 글리콜 단위의 수와 관련하여 측정된다. 예를 들어, 분자량이 1000 인 PEG는 1000 반복 에틸렌 글리콜 단위를 갖는다.

주요 특성

PEG는 다양한 응용 프로그램에 유용하게 만드는 몇 가지 고유 한 특성을 가지고 있습니다. 그것은 물에 매우 용해되는 비 독성, 비 일화 물질입니다. 용융점이 낮고 화학 물질, 오일 및 그리스에 내성이 있습니다. 또한 PEG는 일반적으로 반응성이 아닌 것으로 간주되므로 반응성이 우려되는 응용 분야에 이상적인 선택입니다.

* 분자량 : 200-10,000 g/mol
* 용융점 : -60 ~ 80 ° C
* 밀도 : 1.2-1.4 g/cm3
* 용해도 : 물에 가용성
* 점도 : 1-10,000 MPa · s

역사

PEG는 1900 년대 초 독일 화학자 Hermann Staudinger에 의해 처음 합성되었습니다. 처음에는 섬유 산업에서 윤활제 및 현탁제로 사용되었습니다. 1950 년대에 PEG는 의료 기기의 코팅 재료로 사용되었으며 1960 년대에는 산업 화학 물질에서 가용 제로 사용되었습니다. 1970 년대에 PEG는 페인트와 코팅에서 점도 향상 첨가제로 사용되었습니다.

적용처

폴리에틸렌 글리콜은 다음을 포함한 다양한 응용 분야에서 사용됩니다.

* 제약 : PEG는 크림, 연고 및 정제와 같은 많은 제약 제품의 생산에 사용됩니다. 또한 약물의 용해도를 향상시키는 데 사용됩니다.
* 화장품 : PEG는 많은 화장품에서 유화제, 증점제 및 윤활제로 사용됩니다. 또한 로션과 크림의 질감을 개선하는 데 사용됩니다.
* 식품 가공 : PEG는 아이스크림, 사탕 및 소스와 같은 많은 식품에서 껍질, 안정제 및 유화제로 ​​사용됩니다.
* 코팅 : PEG는 금속, 플라스틱 및 종이 제품의 코팅에 사용됩니다. 또한 스틱이 아닌 조리기구 생산에서 릴리스 에이전트로 사용됩니다.

시장

그랜드 뷰 리서치 (Grand View Research)의 보고서에 따르면 글로벌 폴리에틸렌 글리콜 시장은 2025 년까지 72 억 달러의 가치에 도달 할 것으로 예상된다.

 제약 및 개인 관리 산업에서 PEG에 대한 수요가 증가함에 따라 시장의 성장을 주도하고 있습니다. 또한, 식음료 응용 분야에서 PEG에 대한 수요가 증가함에 따라 시장 성장을 더욱 주도 할 것으로 예상됩니다.

가격

폴리에틸렌 글리콜 (PEG)의 가격은 제품의 유형과 등급에 따라 다릅니다. 일반적으로 PEG의 가격은 킬로그램 당 USD 1.50에서 USD 5.00입니다. 분자량이 1000 인 1 킬로그램의 페그 병은 일반적으로 약 $ 30입니다.

폴리비닐리덴 플루오라이드, 플루오르화 폴리비닐리덴 (PVDF)

개요

폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVDF)는 다양한 응용 분야에서 사용되는 내구성이 뛰어나고 내구성이 부식성 열가소성 플루오로 폴리머이다. 의료 장비의 산업 구성 요소 및 부품 생산에 종종 사용됩니다. PVDF는 우수한 화학 저항성, 우수한 기계적 특성 및 우수한 전기 특성으로 유명합니다. 또한 처리하기 쉽고 시트, 필름 및 코팅을 포함한 다양한 형태로 사용할 수 있습니다.

유형

폴리 비닐 리덴 플루오라이드 (PVDF)는 열가소성 플루오로 폴리머이다. 불소 및 수소 원자를 함유하는 폴리 비닐 불소 (PVF)의 한 유형입니다. PVDF는 산업 및 의료 장비의 구성 요소와 같은 다양한 응용 분야에 사용되는 내구성이 뛰어나고 부식성이 강한 재료입니다.

주요 특성

PVDF는 우수한 화학 저항성과 우수한 기계적 특성을 가지므로 내구성이 높은 응용 분야에 이상적인 재료입니다. 또한 낮은 유전 상수, 높은 유전체 강도 및 낮은 유전체 손실과 같은 우수한 전기 특성으로도 알려져 있습니다. PVDF는 열전도율이 낮고 열 충격에 대한 저항성이 뛰어납니다. 또한 PVDF는 처리하기 쉽고 시트, 필름 및 코팅을 포함한 다양한 형태로 사용할 수 있습니다.

- 인장 강도 : 500-3000 psi
- 연신율 : 40-100%
- 경도 (Shore D) : 55-75
- MFR : 0.5-5 g/10 min
- 열전도율 : 0.18 w/mk
- 비중 : 1.8-2.2
- 온도 범위 : -130 ° C ~ +140 ° C

역사

폴리 비닐 리덴 불소 (PVDF)는 1950 년대 듀폰에 의해 처음 개발되었다. 처음에는 의료 장비의 산업 구성 요소 및 부품 생산에 사용되었습니다. 그 이후로 PVDF는 항공 우주, 자동차 및 전자 제품을 포함한 다양한 산업에서 널리 사용되는 재료가되었습니다.

적용처

PVDF는 산업 및 의료 장비, 자동차 부품, 항공 우주 구성 요소 및 전자 제품을위한 구성 요소를 포함한 다양한 응용 분야에서 사용됩니다. 또한 코팅, 필름 및 시트의 생산에도 사용됩니다.

시장

Global PVDF 시장은 2027 년까지 22 억 달러에 달할 것으로 예상되며, 2020 년에서 2027 년까지 6.2%의 CAGR로 증가 할 것으로 예상됩니다. 자동차 및 항공 우주 산업에서 PVDF에 대한 수요가 증가함에 따라 시장 성장을 주도하고 있습니다.

가격 정보

폴리 비닐 리덴 불소 (PVDF)의 가격은 물질의 유형 및 양에 따라 다릅니다. 일반적으로 PVDF의 가격은 파운드당 $ 2.50에서 $ 4.00입니다.