단계적으로 성장하는 고분자물질

우레탄은 카바메이트라고도 하는데, 한 카르보닐기를 중심으로 보면 에스터인 동시에 아마이드인 작용기이다. 우레탄은 아이소시아네이트와 알코올의 반응으로 합성한다. 이 반응은 카보닐기에 친핵성 부가반응이 일어나는 한 예이다. 폴리우레탄은 다이아이소시아네이트와 다이올로부터 만든다. 상업화된 제법으로서 가장 중요한 예는 2,4 TDI 와 에틸렌글라이콜로부터 합성하는 방법이다.

 

 

 

 

이 반응은 작은 분자들이 제거되지 않는다는 점에서 대부분의 단계성장 중합반응과는 약간 다르다. 그러나 다른 단계성장 중합반응과 마찬가지로, 두 개의 서로 다른 이작용기성 단량체의 반응이다. 포말의 밀도를 결정하는 이산화탄소의 양은 사용된 물의 양에 의해서 조절될 수 있다. 생성된 아민은 또한 아이소시아네이트기와 반응하여 요소를 형성하는데, 요소는 고분자 사슬이 서로 가교하도록 돕는다.

 

폴리우레탄은 용도가 매우 다양하다. 가교가 거의 되지 않는 고분자로는 수영복을 만드는 데 사용하는 신축성이 우수한 섬유를 만드는데 이용된다.  폴리우레탄 포말은 가구, 매트리스, 차 시트, 또는 휴대용 얼음상자의 단열재로 사용된다. 가교된 폴리우레탄을 페인트와 니스 위에 코팅하면 매우 단단한 표면을 형성한다. 인공심장인 자르빅 7의 주요 부품은 폴리우레탄으로 만든다.

 

상업적으로 중요한 몇 가지 단계성장 고분자는 포름알데히드와 반응으로 합성한다. 가장 오래된 합성 고분자인 베이클라이트는 1907년 레오 베클랜드에 의해서 발명되었다. 이것은 페놀과 폼알데하이드로부터 만든다. 이 고분자는 페놀의 하이드록시기에 대해서 ortho 및/ 또는 para 위치에 있는 메틸렌기를 가지고 있다.

 

 

 

 

베이클라이트는 열경화성 고분자이다. 가열하면 가교가 더 진행되어 딱딱하고 불용성인 물질로 변화된다. 이 과정은 비가역적이고 일단 경화가 진행되면 이 고분자는 녹일 수 없게 된다. 베이클라이트는 기구 손잡이와 같은 주형을 떠서 만드는 플라스틱 부품을 제조하거나, 미사일의 노즈콘과 같이 고온에 견딜 수 있는 가벼운 물질을 만드는데 사용된다.

 

요소와 폼알데하이드 역시 상업적으로 중요한 고분자를 형성한다. 이러한 고분자는 전기용품이나 주방용품 같은 주형 재료나 포마이커와 같은 얇은 판, 또는 접착제로서 합판과 파티클보드를 만드는 데 사용되며, 포말로 사용되기도 한다. 에폭시 수지는 금속, 유리, 그리고 세라믹을 붙이는 접착제로 사용되는 중요한 단계성장 고분자이다. 

 

이 고분자는 활성이 없고 단단하면서도 유연하기 때문에 페인트에도 사용된다. 에폭시 수지를 만드는 데 사용하는 두 원료는 에피클로로하이드린과 비스페놀 A이다. 두 물질을 염기 존재 하에서 반응시키면 선형의 에폭시 수지가 만들어진다. 남아있는 에폭사이드와 하이드록시기는 고분자 사슬 사이에 가교를 형성하는데 사용될 수 있기 때문에, 고분자의 분자량이 상당히 증가된다.