고분자 말단기(End-group) 분석 : 평균분자량 측정 백성호 손수연 송우영 정채은
CONTENTS Ⅰ. Object Ⅱ. Introduction Ⅲ. Reagents & Materials Ⅳ. Procedure Ⅴ. Result Ⅵ. Reference
Ⅰ. Object 고분자 말단기(End-group) 분석을 통해 고분자의 수평균분자량을 측정한다.
Ⅱ. Introduction 1 . 고분자(Polymer) Monomer가 공유결합에 의해 반복적으로 연결된 거대한 유기분자
Ⅱ. Introduction 1 ) 고분자의 특징 2 ) 고분자의 분자량을 알아야하는 이유 - 분자량이 일정하지 않아 녹는점과 끓는점이 일정하지 않음 - 액체 또는 고체로 존재 - 반응을 잘 하지 않아 안정적 2 ) 고분자의 분자량을 알아야하는 이유 고분자의 물리적 성질은 분자량에 영향을 받음
Ⅱ. Introduction 2 . 평균분자량 구성하는 monomer의 개수가 각기 다름!
총괄성질(막삼투압법, 비등점상승법, 빙점강하법), 말단기분석법 수평균분자량 총괄성질(막삼투압법, 비등점상승법, 빙점강하법), 말단기분석법 질량평균분자량 광산란법, 초원심분리법 점도평균분자량 점도 측정법 Z평균분자량 침강법 평균분자량 Polydispersity 분자량의 분포를 나타내는 척도
Ⅱ. Introduction 수평균분자량 고분자의 전체 질량 고분자의 전체 몰수 Mi=고분자(i)의 분자량 Ni=분자량이 Mi인 고분자의 몰수
Ⅱ. Introduction 3 . 말단기 분석법 고분자의 수평균분자량을 구하는 방법 고분자의 개수를 정량하는 방식 고분자가 분석 가능한 말단기를 가지고 있고 그 개수가 일정해야 함 선형고분자, 작은 분자량
Ⅱ. Introduction 4 . 표준화(Standardization) 1차 표준물질을 이용, 표준용액의 농도 결정 실험에 사용할 PMDA의 순수도가 나쁨 → 표준화 → 정확한 농도 측정
Pyromellitic Dianhydride(PMDA) Dimethyl formamide(DMF) Ⅲ. Reagents Pyromellitic Dianhydride(PMDA) FORMULA C6H2(C2O3)2 MOL WT. 218.12 M.P. 283~286℃ B.P. 396~400℃ Dimethyl formamide(DMF) FORMULA C3H7NO MOL WT. 73.1 M.P. -61℃ B.P. 153℃ Imidazole FORMULA C3H4N2 MOL WT. 68.1 M.P. 88~89℃ B.P. 255℃ Sodium Hydroxide FORMULA NaOH MOL WT. 40.01 M.P. 328℃ pKa 13 Phenolphthalein FORMULA C20H14O4 MOL WT. 318.33 M.P. 262~264℃ pKa 9.3 염기!
Poly(ehylene glycol)(PEG) Ⅲ. Reagents Poly(ehylene glycol)(PEG) FORMULA H(OCH2CH2)nOH MOL WT. 4000 M.P. 53~58℃ STATE Solid
Ⅲ. Materials Beaker Erlenmeyer flask Volumetric flask Buret Mess cylinder pipet
Ⅵ. Procedure [Mechanism] -OH기는 유기산과 쉽게 반응 → PMDA 사용 <Esterification> -OH기는 유기산과 쉽게 반응 → PMDA 사용
PMDA PEG
Ⅳ. Procedure 주의!! 이 때, 절대로 물이 첨가되서는 안 된다!!! 1 . 0.2M PMDA 100mL를 만들기 위해 충분한 양의 PMDA(F.W=254.15, 96%)를 준비하고,`100mL DMF용액에 용해시켜 PMDA용액을 제조한다. 주의!! 이 때, 절대로 물이 첨가되서는 안 된다!!!
Ⅳ. Procedure 2 . PEG시료를 3개의 erlenmeyer flask에 각각 0.40~0.48g 정도로 넣는다. 3 . 0.2M PMDA 10mL를 각각의 시료가 담긴 erlenmeyer flask에 가한다. Flask 벽면에 남아있는 PEG가 없도록 주의한다.
Ⅳ. Procedure 4 . 3M imidazole 촉매를 1mL씩 각각의 시료에 가한다. 온도를 70℃로 높여 PEG를 녹이고 stirring bar를 이용해 1시간동안 반응시킨다. 주의!! 이 때, PEG와 PMDA의 반응은 발열반응이기때문에 PEG를 녹인 후 온도를 낮춰주어야한다.
Ⅳ. Procedure
Ⅳ. Procedure 5. 기다리는 동안 표정을 진행한다. PMDA 10mL Imidazole 1mL 증류수 30mL 페놀프탈레인 2방울 Erlenmeyer flask 0.2M NaOH 표준용액 적정
Ⅳ. Procedure 6. 4번 과정에서 만들어두었던 용액에 증류수 30mL를 가한다. 페놀프탈레인 지시약을 두 방울 가하고 0.2M NaOH 표준용액으로 적정한다. 4번 용액 증류수 30mL 페놀프탈레인 2방울 Erlenmeyer flask 0.2M NaOH 표준용액 적정
Ⅳ. Procedure
Ⅴ. Result 1. PMDA 용액 표준화 1) 표정한 PMDA의 COOH 개수 = 적정에 참여한 NaOH의 개수 2) PMDA의 몰농도(M)
Ⅴ. Result 횟수 1 2 3 소모된 NaOH(mL) 39.4 38.6 39.1 NaOH 몰수(mol) 0.00788 0.00772 0.00782 PMDA 몰수(mol) 0.00197 0.00193 0.00196 PMDA 몰농도(M) 0.197 0.193 0.196 평균 몰농도(M) 0.195 표준편차 0.00165 RSD(%) 0.845
Ⅴ. Result 2. PMDA + PEG 합성 1) PEG 첨가 후 COOH 개수 = 반응한 NaOH 개수 = NaOH 몰농도 * NaOH 부피(L) 2) PEG의 평균분자량
Ⅴ. Result 3) PEG 몰수(mol) = (표정한 PMDA의 COOH 개수 – PEG 첨가 후 COOH 개수) / 2
Ⅴ. Result 횟수 1 2 3 PEG무게(g) 0.468 0.475 0.478 소모된 NaOH(mL) 38.3 33.3 NaOH 몰수(mol) 0.00766 0.00666 반응 전 PMDA몰수(mol) 0.00195 PEG 몰수(mol) 7.33E-05 0.000573 평균 분자량(g/mol) 6380 828 6520 평균(g/mol) 4576 표준편차 2561 오차(%) 14.4
Ⅵ. Reference Daniel C. Harris, 분석화학, 자유아카데미, 2007년 제 7판, pp. 68~69 Janice Gorzynski Smith, 유기화학, 사이플러스, 2010년 제 3판 , pp. 1198~1208 Alan E. Tonelli, 고분자과학, 교보문고, 2004년 초판, pp. 15~16 A. Ravve, 최신 고분자 화학, 시그마프레스, 1998년 초판, pp. 22~31 한상준 외 4인, 서울대학교 출판부, 1995년 초판, pp. 39~42 Malcolm P. Stevens, 자유아카데미, 2003년 제 3판, pp. 45~48 위의 책, pp. 54~68
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