이온 중합

1. 본문

이온 중합(Ionic Polymerization)은 이온이나 이온쌍을 활성 중심으로 하는 사슬 중합 방법입니다. 활성 중심의 전하에 따라 다음과 같이 분류됩니다.

• 양이온 중합 (Cationic Polymerization): 활성 중심이 양이온인 경우입니다.
• 음이온 중합 (Anionic Polymerization): 활성 중심이 음이온인 경우입니다.

이온 중합은 단량체에 치환된 작용기가 유도 효과, 공명 효과 등으로 활성 중심을 안정화시킬 수 있을 때 진행됩니다.
이온 중합의 특징:

• 빠른 중합 속도: 자유 라디칼 중합보다 훨씬 빠른 속도로 중합이 진행됩니다. (일반적으로 10⁴~10⁶배)
• 반대 이온 동반: 성장하는 사슬의 이온 활성 중심은 반대 전하를 띠는 반대 이온(Counter-ion)을 동반하여 전기적 중성을 유지합니다.
• 정지 반응의 어려움: 이온 중합에서는 성장하는 두 활성 중심 간의 반응에 의한 정지 반응이 일어나기 어렵습니다. (정전기적 반발 때문)
• 입체 규칙성 제어: 쌍이온이 생장 이온에 강하게 배위될 경우 입체 규칙성 중합이 가능합니다.
• 단량체 선택의 제한: 자유 라디칼 중합에 비해 사용할 수 있는 단량체의 종류가 제한적입니다.
• 다양한 요인의 영향: 공명 효과, 치환기 효과, 유도 효과, 용매 효과 등 다양한 요인을 고려해야 합니다.

음이온 중합의 개시제:음이온 중합은 음이온 개시제에 의해 시작되며, 음이온 개시제는 탄소 음이온(carboanion)을 생성하여 단량체와 결합합니다. 음이온 개시제는 크게 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

1. 음이온 첨가: 알칼리 금속류의 유기 금속 화합물 (예: 부틸 리튬)

2. 전자 이동: 금속 나트륨과 나프탈렌의 전자 이동
양이온 중합과 음이온 중합에 적합한 단량체:

• 양이온 중합: 비닐 단량체 중 이중 결합에 전자를 제공하는 치환기를 가진 단량체 (예: 스티렌, 이소부텐, 부틸비닐에테르)
• 음이온 중합: 비닐 단량체 중 이중 결합에서 전자를 끌어당기는 치환기를 가진 단량체 (예: 아크릴로니트릴, 메타크릴산메틸)

이온 중합은 공업적으로 폴리에테르, 폴리아미드 제조 등에 활용됩니다.