18. 고분자 소개 - 폴리아크릴로니트릴 (Polyacrylonitrile, PAN)

 

 

 

폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile, PAN)

 

① 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile, PAN)이란? 

 

폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile, PAN)은 아크릴로니트릴(ACN)이라는 단량체로부터 중합된 고분자 폴리머입니다. 폴리아크릴로니트릴은 다양한 산업 분야에서 널리 사용되는 중요한 고분자 소재입니다. 폴리아크릴로니트릴은 다양한 산업 분야에서 폭넓게 사용되는 중요한 고분자 소재입니다.

주요한 용도와 응용 분야는 다음과 같습니다:

섬유: 폴리아크릴로니트릴 섬유는 강도와 내구성이 높으며, 탁월한 열 안정성을 가지고 있습니다. 이러한 특성으로 인해 의류, 직물, 카펫, 필터 등의 섬유 제품에 널리 사용됩니다.

탄소 섬유: 폴리아크릴로니트릴은 탄소화 공정을 거쳐 탄소 섬유로 전환됩니다. 탄소 섬유는 경량화, 고강도, 높은 모듈러스 등의 우수한 물리적 특성을 가지고 있어 항공우주 산업, 자동차 산업, 스포츠 용품 등에 널리 사용됩니다.

필터링 및 분리 기술: 폴리아크릴로니트릴은 뛰어난 화학적 안정성과 필터링 특성을 가지고 있어 가스 및 액체의 필터링, 분리 및 정화에 사용됩니다. 이는 음용질 정화, 의료용 필터, 수처리, 환경 보호 등 다양한 분야에서 활용됩니다.

전기 및 전자 제품: 폴리아크릴로니트릴은 우수한 전기 절연성을 가지고 있어 전기 및 전자 제품의 부품 및 절연체로 사용됩니다. 케이블, 절연 재료, 전자 부품 캡슐 등에 활용됩니다.

산업 부품: 폴리아크릴로니트릴은 내화학성과 내구성이 우수하여 산업 부품으로 사용됩니다. 파이프, 밸브, 팬, 탱크 등의 제조에 활용되며, 내열성과 내식성이 요구되는 환경에서 효과적입니다.

의료용품: 폴리아크릴로니트릴은 피부에 자극이 적으며, 생체 안전성이 높아 의료용품에도 사용됩니다. 의료 기기, 외과용 재료, 인공 장기 등의 제조에 활용되며, 생체 재료 연구에도 사용됩니다.

 

 

② 폴리아크릴로니트릴의 특성

 

강도와 탄성: 폴리아크릴로니트릴은 높은 강도와 우수한 탄성을 갖고 있습니다. 이는 제품의 내구성과 기계적 특성을 향상해 줍니다.

열 안정성: 폴리아크릴로니트릴은 높은 열 안정성을 가지고 있습니다. 이는 고온에서도 안정한 성능을 유지할 수 있으며, 열가공 공정에 적합합니다.

내화학성: 폴리아크릴로니트릴은 다양한 화학 물질에 대한 내성이 뛰어나며, 우수한 화학적 안정성을 가지고 있습니다. 이는 제품의 내부식성과 화학적 저항성을 향상해 줍니다.

절연성: 폴리아크릴로니트릴은 우수한 전기 절연 능력을 가지고 있습니다. 따라서 전기 및 전자 제품, 케이블, 절연 재료 등의 응용 분야에서 널리 사용됩니다.

가공성: 폴리아크릴로니트릴은 가공이 용이하고 다양한 형태로 가공할 수 있습니다. 주사형 성형, 압출성형, 발포성형 등 다양한 가공 공정에 적용할 수 있습니다.

섬유 강도: 폴리아크릴로니트릴 섬유는 높은 강도와 내구성을 가지고 있습니다. 이는 섬유 제품에서 탁월한 기계적 성능을 제공합니다.

흡수성: 폴리아크릴로니트릴은 물을 비롯한 다양한 용매에 대한 흡수성이 낮습니다. 이는 제품의 수분 흡수를 최소화하여 안정성을 유지할 수 있도록 합니다.

염색성: 폴리아크릴로니트릴은 염색이 용이하며, 색상의 안정성이 뛰어납니다. 

 

 

③ 폴리아크릴로니트릴의 가공 방법

 

섬유 가공: 폴리아크릴로니트릴 섬유는 주로 스핀들링(Spinning) 공정을 통해 생산됩니다. 폴리아크릴로니트릴 고분자를 용액 상태로 만들어 스핀들링 장비로부터 고속으로 추출하여 섬유 형태로 만듭니다. 이러한 섬유는 의류, 직물, 카펫 등 다양한 응용 분야에서 사용됩니다.

혈압 스탬핑 (Hot Pressing): 폴리아크릴로니트릴은 혈압 스탬핑을 통해 다양한 형태로 가공될 수 있습니다. 폴리아크릴로니트릴 시트나 판을 열과 압력을 가하여 원하는 형태로 압축 및 가공합니다. 이 방법은 패널, 부품, 절연 재료 등의 제조에 사용됩니다.

주사형 성형 (Injection Molding): 폴리아크릴로니트릴은 주사형 성형 공정을 통해 복잡한 형상의 부품을 생산할 수 있습니다. 폴리아크릴로니트릴을 열 소프트닝 하여 주사기로 주입한 후 금형 내에서 고압으로 주사하여 원하는 형태로 성형됩니다. 이 방법은 자동차 부품, 가전제품, 산업 부품 등의 생산에 사용됩니다.

압출성형 (Extrusion Molding): 폴리아크릴로니트릴은 압출성형을 통해 시트, 관, 파이프 등 다양한 형태로 가공될 수 있습니다. 열 소프트닝된 폴리아크릴로니트릴을 압출기로 푸시하여 원하는 단면형상을 가진 길쭉한 형태로 만들어낸 후 가공합니다. 이 방법은 건축자재, 산업 부품, 가전제품 등에서 널리 사용됩니다.

발포성형 (Foam Molding): 폴리아크릴로니트릴은 발포성형을 통해 경량화된 폼 제품으로 가공될 수 있습니다. 발포제를 혼합하여 PAN을 제조하여 가공합니다.