폴리아크릴로나이트릴

폴리아크릴로나이트릴(polyacrylonitrile, Polyacrylnitril, PAN)

폴리아크릴로나이트릴(polyacrylonitrile, Polyacrylnitril, PAN)은 아크릴로나이트릴의 중합체이다. 약어 PAN. 공업적으로는 수중의 라디칼 중합에 의해 형성된다. 아크릴 섬유의 주요 성분이며 염색성·용해성·침투성의 개선을 위해 아크릴산에스테르, 아세트산비닐, 아크릴아미드 등을 공중합한 것이 사용된다. 탄소 섬유의 원료로도 사용된다.

개요

폴리아크릴로나이트릴은 아크릴로니트릴(ACN)이라는 단량체로부터 중합된 고분자 폴리머이다. 폴리아크릴로나이트릴은 다양한 산업 분야에서 널리 사용되는 중요한 고분자 소재이다

아크릴로나이트릴을 라디칼 중합시켜 얻는 바이닐중합체인데, 주로 아크릴계 합성섬유로 사용된다. 일부는 고온에서 찌면 검은색의 내열성 반도체가 되기도 한다.

주용도는 아크릴계 합성섬유이며 이것들은 5% 정도의 제2성분이 혼성중합되어 있다. 폴리아크릴로나이트릴은 연화점(軟化點)이 300℃ 이상이며, 그대로 플라스틱으로 사용되는 경우는 없으나 고온에서 찌면 검은색의 내열성 반도체가 된다. 폴리아크릴로나이트릴 합성섬유로부터 만든 실 모양의 것은 1데니어당 2g 이상의 강도를 나타낸다. 또 전기전도성을 띠게 되며 상온에서 10⁻⁴ Ω⁻¹cm⁻¹정도 이상의 값을 얻을 수 있다.

제법

아크릴로니트릴은 적당한 개시제가 존재하면 비닐 화합물 중에서는 가장 빨리 중합한다. 괴상 중합에서는 중합체가 단위체에 녹지 않아 전형적인 불균일계 중합이 되어 중합열의 확산이 나빠져 온도가 상승해서 종종 폭발을 일으키는 일이 있다. 공업적으로는 수용액 중합 또는 유화 중합이 이루어진다. 아크릴로니트릴은 얼마간 수용성이고 또한 중합체가 소수성이기 대문에 참된 의미에서의 유화 중합이 아니고, 수용액 중합과 유화 중합이 혼합된 형식으로 이루어진다.

성질

백색 내지는 황색의 부드러운 불투명한 덩어리 또는 분말. 연화점은 높아서 250~350℃에서 가열하면 착색되고 350℃ 이상에서 분해된다. 유리 전이 온도 90~100℃. 일반 유기 용제에는 용해되지 않는다. 디메틸포름아미드, 디메틸술폭시드, 디메틸술폰, 테트라메틸렌술폭시드(테트라히드로티오펜-S-옥사이드), 테트라메틸렌술폰(테트라히드로티오펜-S-디옥사이드) 등에 용해된다. 또 티오시안산염, 브롬화리튬 등 어떤 염류의 진한 용액에도 용해된다. 폴리아크릴로니트릴의 강도, 불용해성 혹은 높은 연화점은 니트릴 곁사슬의 높은 극성과 수소 결합에 의한다.

주요 용도

• 섬유: 폴리아크릴로나이트릴 섬유는 강도와 내구성이 높으며, 탁월한 열 안정성을 가지고 있다. 이러한 특성으로 인해 의류, 직물, 카펫, 필터 등의 섬유제품에 널리 사용된다.
• 탄소 섬유: 폴리아크릴로나이트릴은 탄소화 공정을 거쳐 탄소 섬유로 전환된다. 탄소 섬유는 경량화, 고강도, 높은 모듈러스 등의 우수한 물리적 특성을 가지고 있어 항공우주 산업, 자동차 산업, 스포츠 용품 등에 널리 사용된다.
• 필터링 및 분리 기술: 폴리아크릴로나이트릴은 뛰어난 화학적 안정성과 필터링 특성을 가지고 있어 가스 및 액체의 필터링, 분리 및 정화에 사용된다. 이는 음용질 정화, 의료용 필터, 수처리, 환경 보호 등 다양한 분야에서 활용된다.
• 전기 및 전자 제품: 폴리아크릴로니트릴은 우수한 전기 절연성을 가지고 있어 전기 및 전자 제품의 부품 및 절연체로 사용된다. 케이블, 절연 재료, 전자부품 캡슐 등에 활용된다.
• 산업 부품: 폴리아크릴로나이트릴은 내화학성과 내구성이 우수하여 산업 부품으로 사용된다. 파이프, 밸브, 팬, 탱크 등의 제조에 활용되며, 내열성과 내식성이 요구되는 환경에서 효과적이다.
• 의료용품: 폴리아크릴로나이트릴은 피부에 자극이 적으며, 생체 안전성이 높아 의료용품에도 사용된다. 의료 기기, 외과용 재료, 인공 장기 등의 제조에 활용되며, 생체 재료 연구에도 사용된다.

특성

• 강도와 탄성: 폴리아크릴로나이트릴은 높은 강도와 우수한 탄성을 갖고 있다. 이는 제품의 내구성과 기계적 특성을 향상해 준다.
• 열 안정성: 폴리아크릴로나이트릴은 높은 열 안정성을 가지고 있다. 이는 고온에서도 안정한 성능을 유지할 수 있으며, 열가공 공정에 적합하다.
• 내화학성: 폴리아크릴로나이트릴은 다양한 화학 물질에 대한 내성이 뛰어나며, 우수한 화학적 안정성을 가지고 있다. 이는 제품의 내부식성과 화학적 저항성을 향상해 준다.
• 절연성: 폴리아크릴로나이트릴은 우수한 전기 절연 능력을 가지고 있다. 따라서 전기 및 전자 제품, 케이블, 절연 재료 등의 응용 분야에서 널리 사용된다.
• 가공성: 폴리아크릴로나이트릴은 가공이 용이하고 다양한 형태로 가공할 수 있다. 주사형 성형, 압출성형, 발포성형 등 다양한 가공 공정에 적용할 수 있다.
• 섬유 강도: 폴리아크릴로나이트릴 섬유는 높은 강도와 내구성을 가지고 있다. 이는 섬유 제품에서 탁월한 기계적 성능을 제공한다.
• 흡수성: 폴리아크릴로니트릴은 물을 비롯한 다양한 용매에 대한 흡수성이 낮다. 이는 제품의 수분 흡수를 최소화하여 안정성을 유지할 수 있도록 한다.
• 염색성: 폴리아크릴로니트릴은 염색이 용이하며, 색상의 안정성이 뛰어나다.

가공 방법

• 섬유 가공: 폴리아크릴로나이트릴 섬유는 주로 스핀들링(Spinning) 공정을 통해 생산된다. 폴리아크릴로나이트릴 고분자를 용액 상태로 만들어 스핀들링 장비로부터 고속으로 추출하여 섬유 형태로 만든다. 이러한 섬유는 의류, 직물, 카펫 등 다양한 응용 분야에서 사용된다.
• 혈압 스탬핑 (Hot Pressing): 폴리아크릴로나이트릴은 혈압 스탬핑을 통해 다양한 형태로 가공될 수 있다. 폴리아크릴로나이트릴 시트나 판을 열과 압력을 가하여 원하는 형태로 압축 및 가공합니다. 이 방법은 패널, 부품, 절연 재료 등의 제조에 사용된다.
• 주사형 성형 (Injection Molding): 폴리아크릴로나이트릴은 주사형 성형 공정을 통해 복잡한 형상의 부품을 생산할 수 있다. 폴리아크릴로나이트릴을 열소프트닝 하여 주사기로 주입한 후 금형 내에서 고압으로 주사하여 원하는 형태로 성형된다. 이 방법은 자동차 부품, 가전제품, 산업 부품 등의 생산에 사용된다.
• 압출성형 (Extrusion Molding): 폴리아크릴로나이트릴은 압출성형을 통해 시트, 관, 파이프 등 다양한 형태로 가공될 수 있다. 열 소프트닝된 폴리아크릴로나이트릴을 압출기로 푸시하여 원하는 단면형상을 가진 길쭉한 형태로 만들어낸 후 가공한다. 이 방법은 건축자재, 산업 부품, 가전제품 등에서 널리 사용된다.
• 발포성형 (Foam Molding): 폴리아크릴로나이트릴은 발포성형을 통해 경량화된 폼 제품으로 가공될 수 있다. 발포제를 혼합하여 PAN을 제조하여 가공한다.

참고자료

• 〈폴리아크릴로나이트릴〉, 《두산백과》
• 〈폴리아크릴로니트릴(폴리아크릴로나이트릴)〉, 《화학대사전》
• 료송, 〈18. 고분자 소개 - 폴리아크릴로니트릴 (Polyacrylonitrile, PAN)〉, 《티스토리》, 2023-05-28

같이 보기

• 고분자
• 폴리머
• 아크릴로나이트릴
• 합성섬유
• 중합체

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산업 : 산업, 산업혁명, 기술, 제조, 기계, 전자제품, 건설, 유통, 서비스, 에너지, 전기, 소재 □■⊕, 원소, 환경, 직업, 금융, 금융사 소재 감광재 • 경화제 • 그래핀볼 • 금박 • 금속 • 금속재료 • 기름 • 나노소재 • 나프타 • 내화재 • 단열재 • 단일소재 • 도금 • 도전재 • 도체 • 동박 • 마감재 • 마찰재 • 막 • 매질 • 메타물질 • 무기재료 • 바닥재 • 박막 • 반도체 • 방부제 • 방음재 • 방진재 • 방청제 • 벽지 • 보강재 • 보온재 • 복합소재 • 부도체 • 부산물 • 부식 • 부자재 • 불순물 • 살균제 • 소재 • 쇠붙이 • 수용액 • 시료 • 신소재 • 알루미늄 호일 • 에어로겔 • 엑소일렉트로겐 • 연마재 • 외장재 • 용매 • 용액 • 용융염 • 용질 • 원료 • 원소재 • 원자재 • 원재료 • 유기재료 • 유체 • 융해 • 은박 • 은박지 • 잉곳 • 자성체 • 자원 • 자재 • 재료 • 재질 • 전고체 • 전구체 • 절연체 • 접착제 • 접합재 • 접합제 • 제진재 • 주괴 • 중간재 • 증기 • 증착 • 차음재 • 천연소재 • 천연자원 • 천장재 • 철스크랩 • 첨가제 • 초전도체 • 촉매 • 컴파운드 • 코르크 • 코팅 • 쿠킹호일 • 탄소소재 • 페인트 • 포장재 • 폭발물 • 피복 • 피복재 • 호일(포일) • 흡음재 암석 각섬암(곱돌) • 간석기(마제석기) • 감람석 • 곡옥 • 골재 • 광물 • 광석 • 구리(동) • 규산염 • 규암(차돌) • 금 • 녹색편암 • 다이아몬드 • 대리석(대리암) • 돌 • 돌멩이 • 뗀석기(타제석기) • 루비 • 마그마 • 머드 • 모래 • 무쇠(주철) • 무연탄 • 바위 • 반려암 • 방해석 • 백금 • 백운암 • 벽돌 • 변성암 • 보석 • 비취 • 사암 • 사장석 • 사파이어 • 석고 • 석기 • 석영(수정, 쿼츠) • 석재 • 석탄 • 석회 • 석회암(석회석) • 섬록암 • 세라믹 • 셰일(혈암) • 쇠 • 수성암 • 스테인리스강 • 스피넬(첨정석) • 슬래그 • 시멘트 • 심성암 • 아메트린 • 아스콘 • 암석 • 암편 • 에메랄드 • 역암 • 역청탄 • 오석 • 오일셰일(함유셰일, 유혈암) • 오팔 • 옥 • 용암 • 운모 • 운석 • 원료탄 • 원석 • 유리 • 은 • 응회암 • 이암 • 이판암 • 인공 다이아몬드 • 인광석 • 자갈 • 자수정 • 잔석기 • 장석 • 점토(찰흙) • 점판암 • 정장석 • 조암광물 • 조흔색 • 종유석 • 준광물 • 지르콘 • 지하자원 • 진흙 • 천연암석 • 철광석 • 철기 • 철재 • 청금석 • 청동기 • 콘크리트 • 큐빅 • 토사 • 토파즈 • 퇴적암 • 편마암 • 편암 • 현무암 • 혼펠스 • 화강암 • 화산암 • 화성암 • 황철석 • 휘석 • 흑요석 • 흙 • 희토류 섬유 가죽 • 거위털(구스다운) • 거즈 • 고급가죽 • 고무줄 • 광목 • 광물섬유 • 광섬유 • 극세사 • 금속섬유 • 기모 • 깃털 • 끈 • 나노셀룰로스 • 나일론 • 나파가죽 • 낙타털 • 네오프렌 • 노르디코 • 누비 • 능직 • 다기능성 탄소나노튜브 섬유 • 다운 • 대마 • 데님 • 동물섬유 • 돼지가죽 • 라이오셀(리오셀) • 레이온(인견) • 리넨(린넨) • 마 • 마닐라삼 • 마닐라지 • 마분지 • 말가죽 • 메쉬 • 면 • 면직물 • 면화 • 명주 • 모 • 모다크릴 섬유 • 모달 • 모시 • 모직물 • 모피 • 목재 • 목화 • 무기섬유 • 무명 • 밍크털 • 반합성섬유 • 밧줄 • 방모 • 방모사 • 방모직물 • 방적 • 방직 • 방직섬유 • 뱀가죽 • 벨로아 • 벨벳 • 벨보아 • 보풀 • 부직포 • 붕소섬유 • 비건가죽 • 비단(실크) • 비스코스 • 삼베 • 새끼줄 • 석고보드 • 석면 • 석영섬유 • 섬유 • 세라믹섬유 • 셀룰로스 • 소가죽 • 소모 • 소모사 • 소모직물 • 솜 • 솜털 • 수자직(주자직) • 순모 • 슈퍼섬유 • 스웨이드(세무) • 스판덱스 • 시어서커 • 식물섬유 • 실 • 실리카섬유 • 아라미드 • 아세테이트 섬유 • 아크릴 섬유 • 악어가죽 • 알칸타라 • 암면 • 양가죽 • 양모 • 양모사 • 양모직물 • 오리털(덕다운) • 옷감 • 우레탄 • 울 • 원단 • 원모 • 원목 • 원사 • 유기섬유 • 유리섬유 • 인조가죽 • 잔털 • 재생섬유 • 종이 • 직물 • 짚 • 천 • 천연가죽 • 천연섬유 • 천연펄프 • 캐시미어 • 코듀로이(골덴) • 타조가죽 • 탄소섬유 • 탄화규소섬유 • 털 • 털실 • 텐셀 • 토끼털 • 패브리칸 • 펄프 • 평직 • 프로믹스 • 플란넬 • 플리스(폴라폴리스) • 피혁 • 합성섬유 • 합판 • 혼방 • 화학섬유(인조섬유) 수지 (플라스틱) ABS • EVA • PVC • 고무 • 공중합체 • 라텍스 • 레진 • 모노머 • 목타르 • 바이오플라스틱 • 본드 • 부틸 • 부틸고무 • 부틸테이프 • 비닐 • 비닐기 • 비닐론(비날론) • 생고무 • 생분해성 플라스틱 • 송진 • 수액 • 수지 • 스티로폼 • 스펀지 • 시트 몰딩 컴파운드(SMC) • 실리콘 • 아스팔트 • 아크릴 • 에폭시 • 엔지니어링 플라스틱 • 염화비닐 • 천연고무 • 천연수지 • 콜타르 • 타르 • 페놀수지 • 페트(PET, 폴리에틸렌 테레프탈레이트) • 페트병 • 포지드 카본 • 폴리머(중합체) • 폴리비닐알코올 • 폴리실리콘 • 폴리아미드 필름 • 폴리아크릴 • 폴리아크릴로나이트릴 • 폴리에스테르(폴리에스터) • 폴리에틸렌 • 폴리염화비닐 • 폴리염화비닐라이덴 • 폴리올레핀 • 폴리우레탄 • 폴리카보네이트 • 폴리프로필렌 • 플라스틱 • 필름 • 합성고무 • 합성수지 • 호박 위키 : 자동차, 교통, 지역, 지도, 산업, 기업, 단체, 업무, 생활, 쇼핑, 블록체인, 암호화폐, 인공지능, 개발, 인물, 행사, 일반