불소수지

3. 특징

화학 약품에 대한 내구력과 전기 절연성이 높고, 표면의 마찰 계수는 알려진 물질 중 가장 낮으며, 고온에서도 안정적이고 불연성이기 때문에 엔지니어링 플라스틱으로 이용되고 있다.^[1] 듀폰 사의 폴리테트라플루오로에틸렌은 프레온을 연구하던 로이 플런켓 박사에 의해 1938년 프레온의 우발적인 중합 반응으로 발명되었다.^[1]

폴리테트라플루오로에틸렌은 미국에서 제2차 세계 대전 중 맨해튼 계획의 우라늄-235우라늄 농축 공정에서 불소나 불산에 견딜 수 있는 라이닝 소재로 개발되어, 전후에 산업화되었다.^[1] 프라이팬이나 다리미의 눌어붙음 방지용 및 이형제로 일상용품에도 이용된다.^[1]

최초로 개발된 폴리테트라플루오로에틸렌은 260°C의 내열성을 가지지만 열가소성을 나타내지 않아 가공성이 좋지 않은 소재이다.^[1] 가압 성형 소성법, 압출 성형법으로 성형한다.^[1]

성형성을 높이기 위해, 완전히 불소화된 폴리테트라플루오로에틸렌의 불소기 일부를 수소 또는 염소로 치환하거나, 올레핀으로 한 다양한 클로로트리플루오로에틸렌 수지나 폴리불화비닐리덴 수지가 개발되었다.^[1] 이들 수지는 내열성은 폴리테트라플루오로에틸렌에 미치지 못하지만 가공성은 높고, 압축, 압출, 사출 성형이 가능한 소재이다.^[1]

금속 부품에 정전 분체 코팅(파우더 코트)하거나, 에폭시 수지와 함께 시트 형태로 가공되어, 금속제 또는 비금속성 운송 컨테이너의 내장재로 사용되는 경우도 있다.^[1]

불소수지는 탄화수소보다 반 데르 발스 힘의 영향을 덜 받는다는 점에서 불소화합물과 유사한 특성을 공유한다. 이는 비점착성 및 마찰 감소 특성에 기여한다. 또한, 다중 탄소-플루오린 결합이 화합물에 안정성을 더하기 때문에 안정적이다. 불소수지는 기계적으로 열경화성 수지 또는 열가소성 수지로 분류될 수 있다. 불소수지는 단독 중합체 또는 공중합체가 될 수 있다.

4. 분류

불소수지는 탄화수소보다 반 데르 발스 힘의 영향을 덜 받아 불소화합물과 유사한 특성을 가진다. 이는 비점착성 및 마찰 감소 특성에 기여한다. 또한, 다중 탄소-플루오린 결합이 화합물에 안정성을 더하기 때문에 안정적이다. 불소수지는 기계적으로 열경화성 수지 또는 열가소성 수지로, 단독 중합체 또는 공중합체로 분류될 수 있다.

• 완전 불소화 수지: 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)
• 부분 불소화 수지: 폴리클로로트리플루오로에틸렌 (PCTFE), 폴리불화비닐리덴 (PVDF), 폴리불화비닐 (PVF)
• 불소화 수지 공중합체: 퍼플루오로알콕시 불소 수지 (PFA), 사불화에틸렌·육불화프로필렌 공중합체 (FEP), 에틸렌·사불화에틸렌 공중합체 (ETFE), 에틸렌·클로로트리플루오로에틸렌 공중합체 (ECTFE)

4. 1. 완전 불화수지

4. 2. 부분 불화수지

4. 3. 불소수지 공중합체

• 퍼플루오로알콕시 불소 수지 (약호: PFA)
• 사불화에틸렌·육불화프로필렌 공중합체 (약호: FEP)
• 에틸렌·사불화에틸렌 공중합체 (약호: ETFE)
• 에틸렌·클로로트리플루오로에틸렌 공중합체 (약호: ECTFE)

5. 응용 분야

화학 약품에 견디는 내구력이나 전기 절연성이 높고, 표면의 마찰 계수가 기존 물질 중 가장 낮으며, 고온에도 안정된 불연성을 지녀 엔지니어링 플라스틱으로 이용된다.^[21] 듀폰사의 폴리테트라플루오로에틸렌은 플루오린을 연구한 로이 플런켓 박사에 의해 1938년에 플루오린의 중합 반응으로 발명되었다.

폴리테트라플루오로에틸렌은 미국에서 제2차 세계 대전 중 맨해튼 계획의 우라늄-235 농축 공정에 플루오린이나 불산에 견디는 라이닝 소재로서 개발되어, 전쟁 후 공업화되었다.^[21] 프라이팬이나 금속의 타는 것을 방지하거나 이형제로서 일회용품으로도 사용된다.

최근 개발된 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)은 260°C에 내열성을 가지지만, 열가소성이 없고 가공성이 나쁜 소재이다.^[21] 가압성형소성법, 압출 성형법에 따라 제작한다.

성형성을 높이기 위해, 완전 플루오린화시킨 폴리테트라플루오로에틸렌의 플루오린기는 일부를 수소 또는 염소로 치환해, 올레핀으로서 클로로트리플루오로에틸렌(CTFE)수지나 폴리불화비닐리덴(PVDF) 등이 개발되었다.^[21] 이들 수지는 내열성으로는 폴리테트라플루오로에틸렌보다 떨어지는 것으로 가공성은 높고, 압축, 압출, 사출 성형이 가능한 소재이다.

금속 부품의 분체 정전 코팅을 하거나 에폭시 수지와 함께 시트상에서 가공되어, 금속제 또는 비금속성 운송 컨테이너에 내장되어 사용하기도 한다.^[21]

6. 주요 상표

다음은 불소수지의 주요 상표이다.

참조

_[1] 서적 The Magic of Chemistry Eastleigh:BDH
_[2] 서적 Modern Fluoroorganic Chemistry: Synthesis, reactivity, applications John Wiley & Sons 2011-05-07
_[3] 서적 Science and Corporate Strategy: DuPont R&D, 1902–1980 https://archive.org/[...] Cambridge University Press
_[4] 간행물 Overview on the history of organofluorine chemistry from the viewpoint of material industry
_[5] 문서 Tedlar is a registered trademark of DuPont
_[6] 서적 THERMOPLASTIC MATERIALS Properties, Manufacturing Methods, and Applications CRC Press
_[7] 문서 Kynar is a registered trademark of Arkema, Inc.
_[8] 문서 Solef is a registered trademark of Solvay specialty polymers S.p.A.
_[9] 문서 Hylar is a registered trademark of Solvay specialty polymers S.p.A.
_[10] 웹사이트 PCTFE plastic (polytetrafluoroethylene) - SPN technical plastic manufacturer https://www.plastiqu[...] 2022-03-07
_[11] 웹사이트 Typical Properties of Fluropolymers http://fluorotherm.c[...] Fluorotherm 2014-04-09
_[12] 문서 Hyflon is a registered trademark of Solvay Solexis S.p.A.
_[13] 문서 Fluon is a registered trademark of [[Asahi Glass Company]]
_[14] 문서 Tefzel is a registered trademark of DuPont
_[15] 문서 Halar is a registered trademark of Solvay Solexis S.p.A.
_[16] 문서 Kalrez is a registered trademark of DuPont
_[17] 문서 Tecnoflon is a registered trademark of [[Solvay Solexis]] S.p.A.
_[18] 문서 Viton is a registered trademark of DuPont
_[19] 문서 AFLAS is a registered trademark of AGC(Asahi Glass Co, Ltd.)
_[20] 문서 Krytox is a registered trademark of DuPont
_[21] 웹사이트 Typical Properties of Fluoropolymers http://fluorotherm.c[...] Fluorotherm 2014-04-09
_[22] 문서 テフロンは単一物質に対してではなく同社が販売するさまざまなフッ素樹脂に使用される商標である。