7. 고분자는 어떻게 만들고 어떻게 쓰일까? 중합 반응의 종류와 특징 플라스틱의 활용 분야와 전망.

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1 7. 고분자는 어떻게 만들고 어떻게 쓰일까? 중합 반응의 종류와 특징 플라스틱의 활용 분야와 전망

2 학습 목표 고분자를 만드는 대표적인 중합 방법을 이해하고, 이로부터 만들어지는 고분자를 분류할 수 있다.

3 배울 내용 1. 중합 반응의 종류와 특징 2. 고분자의 활용 분야와 전망 첨가 중합 축합 중합 플라스틱의 활용 분야
플라스틱의 전망

4 1. 중합 반응 ① 첨가 중합 고분자가 형성될 때 단위체에 존재하는 모든 원자를 하나도 빠짐없이 포함시키는 방법
[ ], 폴리염화비닐, 폴리스타이렌 폴리에틸렌

5 1. 중합 반응 ② 축합 중합 단위체끼리 서로 결합할 때 가지고 있던 부분들이 물과 같은 작은 분자를 형성하면서 빠져나가며 단위체끼리 연결되는 방법 나일론, [ ], 폴리에스터 PET

6 2. 고분자의 용도 ① [ ]과 폴리에스터 나일론 [ ]의 원료로 사용되어 의복의 가격을 낮추었으며, 옷을 관리하는 데 드는 시간도 줄여 주었다. 옷감 섬유 산업이 기술적으로 발전함에 따라, 주름지지 않는 천, 물에 젖지 않는 천 등 다양한 용도에 맞는 옷감들이 개발되었다.

7 2. 고분자의 용도 ① 나일론과 폴리에스터 열과 수지를 이용하여 섬유를 짜지 않고 서로 얽히도록 처리해서 만든 옷감인 부직포도 일회용 옷이나 가방의 재료로 널리 쓰이고 있다.

8 2. 고분자의 용도 ② 비닐 판형으로 만들어진 플라스틱을 말하는데, 얇고 반투명한 특징을 가지고 포장재나 비닐 하우스에 많이 쓰인다.

9 2. 고분자의 용도 ③ 폴리우레탄 고무 대용으로 사용되는 폴리우레탄도 합성 고분자로써 스판덱스로 알려진 섬유의 주성분이며, 단열재나 침대 매트리스 등에 흔히 사용되고 있다. 최근에는 의공학적 영역에서 고분자의 사용이 확대되고 있는데, 플라스틱 주사기와 같이 간단한 의료용 기구부터, [ ], [ ]이나 치아 등의 용도로도 사용되고 있다. 인공 장기 인공 관절

10 2. 고분자의 용도 ③ 합성 고분자를 이용한 제품

11 정리 및 평가 <문제 1> 다음은 단위체들이 연결되어 합성 고분자를 만드는 방법에 대한 내용이다. (가), (나)에 해당하는 연결 방법을 쓰시오. (가) 단위체의 탄소-탄소 이중 결합 중 한 결합이 끊어지고 이것이 다른 단위체와 연결되면서 사슬이 형성되는 방법이다. 이 경우 고분자가 형성되면 단위체에 존재하는 모든 원자를 하나도 빠짐없이 포함하게 된다. (나) 단위체끼리 서로 결합할 때 가지고 있던 부분들이 작은 분자를 형성하면서 빠져나가며 단위체끼리 연결되는 것이다. 여기서 빠져나가는 작은 분자는 주로 물과 같이 간단한 물질이며, 단위체의 기본 골격만이 사슬로 연결되어 고분자를 형성하게 된다. (가): 첨가 중합 (나): 축합 중합

12 1. 합성 고분자를 만드는 대표적인 방법 두 가지는 무엇인가?
정리 및 평가 1. 합성 고분자를 만드는 대표적인 방법 두 가지는 무엇인가? 단위체 간에 결합이 형성될 때 빠져나가는 물질 없이, 단지 단위체가 줄지어 덧붙여지는 첨가 중합과 단위체끼리 연결될 때 단위체에 있던 부분들 간에 간단한 분자가 만들어져 빠져 나가면서 고분자가 형성되는 축합 중합이 있다.

13 2. PET와 폴리우레탄은 어떤 특징을 가지며 어떤 용도로 쓰이는가?
정리 및 평가 2. PET와 폴리우레탄은 어떤 특징을 가지며 어떤 용도로 쓰이는가? PET는 투명하고 강도가 커서 음료수 용기로 사용된다. 한편, 폴리우레탄은 질기고 신축성이 좋아 고무 대용 물질이나 탄성이 요구되는 재료로 사용된다.

14 3. 창의▪인성 : 첨가 중합과 축합 중합으로 만든 플라스틱의 장점과 단점은 각각 무엇인가?
정리 및 평가 3. 창의▪인성 : 첨가 중합과 축합 중합으로 만든 플라스틱의 장점과 단점은 각각 무엇인가? 플라스틱의 성질은 플라스틱을 구성하는 단위체의 종류에 따라 크게 좌우되며, 또한 고분자화 반응인 첨가 중합과 축합 중합에 따라서도 다르게 나타난다. 그러므로 플라스틱의 장·단점을 합성 방법에 따라서만 고려하는 것은 실제적으로 어렵지만, 일반적으로 첨가 중합으로 만들어지는 플라스틱의 경우에는 열가소성 수지가 많은 반면, 축합 중합으로 만드는 플라스틱은 열경화성 수지가 많다. 따라서 첨가 중합에 의한 열가소성 수지는 열 가공이 가능한 반면, 축합 중합에 의한 열경화성 수지는 단단하지만 열에 의해 쉽게 변형되지 않는다.

15 과학·기술·사회 엔지니어링 플라스틱 토의하고 글쓰기
1 엔지니어링 플라스틱의 종류와 그 성질 및 용도를 알아보고 토의를 통하여 표로 정리해 보자. 엔지니어링 플라스틱의 종류 성질 용도 폴리아마이드 마찰 마모성이 우수하다. 화학 양품에 대한 저항성이 강하다. 강하고 인장력이 좋다. 흡수율이 크다. 자동차용 라디에이터 탱크, 타이어 호일 덮개 전기 전자 커넥터, 코일 보빈, 스위치 모노 필라멘트, 낚싯줄, 단추 폴리아세탈 성형하기 쉽다. 유기 용제의 투과율이 작다. 자외선에서 열화하기 쉽다. 핸들류, 스위치류, 기어류, 지퍼, 유성펜 뚜껑 등

16 과학·기술·사회 엔지니어링 플라스틱의 종류 성질 용도 폴리카보네이트 내후성이 우수하다. 전도성이 우수하다.
강하고 인장력이 좋다. 자외선에 약하다. 마찰 마모성은 약하다. CD, DVC, 휴대 전화 자동차 도어 핸들, 콘솔박스 인공 투석기, 혈액 이과기, 도시락 용기 폴리에스터 수지 열에 매우 강하다. 유류에 대한 저항성이 강하다. 흡수성이 적다. 치수 안정성이 우수하다. 반도체 케이스, 휴대 전화 자동차 스위치류, 기어, 모터 부품 화장품, 세제, 맥주 등의 용기

17 과학·기술·사회 2 플라스틱은 이제 우리 생활에 없어서는 안 될 재료이지만, 이로 인한 피해도 적지 않다. 플라스틱에 의한 피해에 대하여 토의하고 이를 글로 써 보자. (1) 자연계에서 분해가 어려움 : 플라스틱 티백 - 10~12년, 플라스틱 용기 - 50~80년, 일회용 기저귀 - 100년 이상, 스타이로폼 - 500년 이상 (2) 바람을 따라 흩어져 돌아다님 : 공기 오염, 호흡기 장애 유발 (3) 소각 시 2차 오염 물질을 유발 : 발암 물질의 일종인 다이옥신 발생, 강산성인 염화수소 발생

18 창의·인성 활동 플라스틱의 재활용을 위한 분리 수거표 만들기
다양한 플라스틱을 쓰고 난 후 종류별로 모아 재활용하면 쓰레기도 줄이고 자원도 아끼는 일석이조의 효과를 볼 수 있다. 플라스틱의 재활용 방법에 대하여 알아보자. 목표 고분자를 구성하는 단위체의 종류에 따라 플라스틱에는 화살표 3개로 구성된 세모 안에 기호가 쓰인 표시가 붙어 있다. 이 표시를 참고하여 플라스틱의 재활용을 위한 분리 수거표를 작성해 보자.

19 창의·인성 활동 플라스틱의 재활용을 위한 분리 수거표 만들기 준비
일상생활에서 흔히 쓰고 버리는 여러 종류의 플라스틱 용기 및 비닐 제품들, 플라스틱 관련 참고 서적, 인터넷이 가능한 컴퓨터 과정 1 다 쓰고 난 폐플라스틱 제품을 모으자. 2 폐플라스틱 제품을 분리 수거 식별 표시별로 분류하자. 3 인터넷을 이용하여 식별 표시별로 단위체가 무엇인지 알아보자. 4 인터넷을 이용하여 플라스틱 각각의 성질과 용도를 조사하자. 5 분리 수거 번호, 고분자 이름, 단위체 구조, 성질, 용도 등을 정리한 표를 만들자.

20 창의·인성 활동 플라스틱의 재활용을 위한 분리 수거표 만들기 고분자 이름 단위체 구조 성질 용도 1
분리수거 번호 고분자 이름 단위체 구조 성질 용도 1 PET, 폴리에틸렌, 테레프탈레이트 HOCH2CH2OH HOOCC6H4COOH 투명함, 강도가 큼, 가격이 비쌈 음료수 용기 2 고밀도 폴리에틸렌 H2C=CH2 불투명함, 밀도가 큼, 강도가 큼, 딱딱함 음료수 뚜껑 3 폴리염화비닐 H2C=CHCI 딱딱함, 충격에 강함, 투명함 파이트, 인조가죽 4 저밀도 폴리에틸렌 붚투명함, 유연하고 부드러움, 기름을 흡수하여 물러짐 파이프, 인조 가죽 5 폴리프로필렌 H2C=CHCH3 불투명함, 녹는점이 높음, 강도가 큼, 밀도가 작음 플라스틱 용기, 이불 솜 6 폴리스타이렌 H2C=CHC2H2 투명함, 딱딱하고 잘 부서짐, 고온에 약함 포장재, 보온재, 다양한 플라스틱 성형 제품

21 창의·인성 활동 플라스틱의 재활용을 위한 분리 수거표 만들기 생각 넓히기
1 플라스틱 관련 참고 서적이나 인터넷을 이용하여 석유로부터 어떻게 플라스틱이 얻어지는지 조사하고, 그 과정을 정리해 보자. 유전에서 파낸 원유는 석유 정제 공장의 가열로에서 상압 증류 장치로 증류된다. 증류 과정에서 끓는점 차이에 의해 석유 가스, 가솔린·나프타, 제트 연료·등유, 경유, 중유·아스팔트로 나뉜다. 이 중에서 합성수지의 원료가 되는 나프타를 분해로에서 가열하고 분해 가스 분류 장치로 증류하면 단위체인 에틸렌, 프로필렌, 뷰타다이엔 등을 각각 얻을 수 있다. 이것들을 중합시키거나 다른 분자와 반응시켜 플라스틱 재료를 만든다. 바로 생산된 플라스틱은 가루나 덩어리로 취급하기 어렵기 때문에 일단 녹인 후 가공하기 쉽게 하는 첨가제 등을 더하고 성형 공장에서 플라스틱 제품으로 가공된다.

22 창의·인성 활동 플라스틱의 재활용을 위한 분리 수거표 만들기 생각 넓히기
2 현재 각 지방 자치 단체에서 수행하고 있는 플라스틱의 재활용 방법에 대한 문제점을 알아보고 개선 방안을 논의해 보자. 가정에서 버려진 플라스틱 폐기물은 지역별로 해당 지방 자치 단체에 의해 수거되어 전국 각지에 산재해 있는 재활용 업체에 공급된다. 도착한 폐기물은 사람의 손에 의해 1차 선별 과정을 거친다. 여기에는 우산대나 운동화처럼 플라스틱과 전혀 관계없는 이물질들이 섞여 있어 수작업으로 일일이 선별해 내지 않으면 다음 단계로 넘어갈 수 없다. ‘쓰레기의 질’이 선진국에 비해 크게 떨어진다는 것이다. 이에 보다 세세한 쓰레기 분리 수거가 요구된다.

23 창의·인성 활동 재활용을 하는 자체에도 여러 가지 문제점이 있다. 재활용을 하기 위해서는 그에 못지 않은 비용이 소요된다. 또한 재활용 과정을 통해 만들어진 제품 역시 효용도가 완벽히 검증되지 않은 상태이다. 따라서 재활용 과정과 재활용 제품에 대하여 보다 활발한 연구 개발이 필요하다.

24 차시 예고 18차시 광물 자원은 인류 문명에 어떤 영향을 미쳤나?

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