Interfacial Polymerization of Polysulfide-TCP Copolymers in Aqueous Surfactant Solution

Abstract

황은 지구상에 풍부하게 존재하는 물질로 높은 경제성을 지니며 항균력과 굴절률이 좋고 전기에너지 저장소자로의 활용 가능성 등 산업적으로 높은 가치를 가지고 있으나 가공이 용이하지 않다는 단점을 가지고 있다. 이런 우수한 물성을 지닌 황을 목적에 맞게 가공한다면 다양한 분야에 혁신을 가져올 것으로 전망된다. 이미 황을 가공하는 방법으로써 강한 염기성 수용액에 이온화된 황을 유기 단량체와 반응시켜 황/고분자 조합체를 형성하는 방법이 보고되었지만, 이렇게 형성된 결과물은 유기 용매에 대한 용해도가 떨어져 원하는 형태로 가공하는데 한계가 있다. 그래서 본 연구에서는 이러한 단점을 개선하기 위해 계면활성제를 이용한 계면 중합(Interfacial Polymerization)을 이용하여 가공이 용이한 콜로이드 입자 형태의 고분자 황/유기 나노 입자를 합성하는 연구를 수행했다. 계면활성제인 CTAB(Cetyl-ammonium Bromide)과 BDAB(Benzyl dodecyl ammonium Bromide)을 이용하여 미셸(Micelle)을 형성하고 염기성 폴리설파이드(Polysulfide) 수용액과 유기용매 1,2,3-Trichloropropane(TCP) 을 첨가하여 미셸 외부에서 계면 중합을 통한 황-유기 공중합반응이 일어나게 하였다. 그리고 이때 계면활성제(Surfactant)의 성질로 미셀 내부로 황-유기 공중합체를 효과적으로 유도할 수 있었으며, 계면활성제의 표면 전하로는 구형 콜로이드 입자를 만들 수 있었다. 그리고 계면 중합에 참여하는 반응물의 몰 비와 계면활성제 종류를 조절하여 콜로이드 입자의 크기를 조절할 수 있었다. 이렇게 합성된 나노 입자의 모양과 크기를 FE-SEM, ELS분석 등을 통해 관찰할 수 있었으며, EA, EDX 등을 통해 조성을 분석할 수 있었고, TGA, RAMAN을 통해 황/유기 조합체의 결합을 확인할 수 있었다. 또한, 이러한 황/유기 조합체 제조기술은 황의 항균 효과와 고 용량 전기저장소자 등의 목적에 맞도록 가공이 가능하도록 하여 황의 응용성, 경제성을 향상시켜줄 것이라 생각한다. 그리고 황이 에너지 및 전자분야에 응용 가능한 차세대 소재로 대두되는데 큰 도움을 줄 수 있을 것이라 기대한다.