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초산 비닐 수지

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목차

1. 개요

초산 비닐 수지(PVAc)는 1912년 독일에서 발견된 비닐 중합체로, 비닐 아세테이트 단량체의 중합을 통해 제조된다. PVAc는 주로 수성 분산액 형태로 사용되며, 목공용 접착제, 종이 접착제, 제본, 수공예품, 벽지 접착제, 껌 베이스, 3D 프린팅 지지 재료 등 다양한 용도로 활용된다. 또한, 폴리비닐 알코올의 중간체 원료로 사용되며, 에멀젼계 접착제, 스크린 인쇄용 감광성 재료, 화장품 기재 등에도 사용된다. PVAc는 식품 포장재와 같은 식품 안전 물질로도 사용되며, 에틸렌 비닐 아세테이트(VAE) 공중합체 형태로 종이 코팅, 페인트, 부직포, 유리 섬유 등에도 적용된다.

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초산 비닐 수지 - [화학 물질]에 관한 문서
개요
폴리비닐 아세테이트
폴리비닐 아세테이트
IUPAC 명칭폴리[1-(아세틸옥시)에틸렌]
다른 이름PVAc
PVA
폴리(에테닐 에탄올레이트)
폴리(에테닐 아세테이트)
식별
SMILESO([C@@H](C*)*)C(C)=O
CAS 등록번호9003-20-7
UNII32K497ZK2U
ChemSpider ID없음
PubChem CID7758
KEGGC12282
속성
화학식(C₄H₆O₂)ₙ
몰 질량단위체 당 86.09 g/mol
밀도1.19 g/cm³ (25 °C)
끓는점112 °C
위험성
MSDSMSDS
추가 정보
용도다공성 재료용 접착제

2. 발견

폴리비닐 아세테이트는 1912년 독일의 프리츠 클라테에 의해 발견되었다.[17][3]

단량체인 비닐 아세테이트는 처음에는 아세트산을 아세틸렌에 수은(I) 염을 첨가하여 산업적으로 생산되었지만,[4] 현재는 주로 팔라듐 촉매를 사용하여 아세트산을 에틸렌에 산화 첨가하여 제조된다.

3. 성질

폴리비닐 아세테이트의 중합도는 일반적으로 100~5000이며, 에스터기는 염기 가수분해에 민감하여 폴리비닐 아세테이트를 폴리비닐 알코올과 아세트산으로 서서히 전환시킨다.

폴리비닐 아세테이트의 유리 전이 온도는 분자량에 따라 30°C~45°C 사이이다.

엘머스 글루-올(Elmer's Glue-All)과 같은 폴리비닐 아세테이트 분산액은 보호 콜로이드로서 폴리비닐 알코올을 함유하고 있다. 알칼리성 조건에서 붕소 화합물, 예를 들어 붕산이나 붕사는 폴리비닐 알코올을 가교시켜 점착성을 갖는 침전물이나 슬라임 및 플러버와 같은 장난감을 형성한다.

많은 수의 미생물이 폴리비닐 아세테이트를 분해할 수 있다. 가장 흔하게는 사상 곰팡이에 의해 손상이 발생하지만, 조류, 효모, 지의류, 세균도 폴리비닐 아세테이트를 분해할 수 있다.[2]

4. 제조

단량체인 비닐 아세테이트는 과거 아세트산을 아세틸렌에 수은(I) 염을 첨가하여 산업적으로 생산되었으나,[4] 현재는 주로 팔라듐 촉매를 이용해 아세트산과 에틸렌을 반응시키는 산화 첨가 방식으로 제조된다.

초산 비닐 수지는 비닐 중합체의 일종으로, 비닐 아세테이트 단량체의 중합 반응, 구체적으로는 라디칼 중합 방식으로 제조된다.

5. 응용

폴리바이닐 아세테이트 (PVAc)는 주로 수성 분산액 (에멀젼) 형태로 제조되어 다양한 용도로 활용된다. 가장 널리 알려진 용도는 접착제로, 목재, 종이, 천 등 다공성 재질을 접착하는 데 효과적이다.[5] 또한, 식품 안전성이 인정되어[6] 껌의 베이스나 치즈 코팅 등 식품 관련 분야에도 사용된다.

이 외에도 페인트나 코팅제의 원료, 부직포나 유리 섬유 등의 바인더, 3D 프린팅용 재료 등 산업 전반에 걸쳐 폭넓게 응용된다. 더 나아가 폴리바이닐 알코올과 같이 다른 중요한 고분자를 합성하기 위한 핵심 원료 물질로도 사용된다.

5. 1. 접착제

초산 비닐 수지(폴리바이닐 아세테이트, PVAc)는 수성 분산액 (일반적으로 에멀젼) 형태로, 특히 목재, 종이, 천과 같은 다공성 물질의 접착제로 널리 사용된다.[5] PVAc는 식품 안전 물질로 간주되어[6] 식품 포장재 등에도 자주 사용된다.

주요 용도는 다음과 같다:

  • 목공용 접착제: 흔히 "백색 접착제"로 알려져 있으며, 노란색 접착제는 "목수 접착제"라고도 불린다.
  • 종이 접착제: 종이 포장 변환 과정에서 사용된다.
  • 제본 및 서적 예술: 유연하고 강력한 접착력과 비산성 특성 때문에 사용된다. 다른 많은 고분자와 달리 산성이 아니어서 종이 보존에 유리하다. 다만, 20세기 아르키메데스 팔림세스트 복원에 PVAc를 사용한 것이 21세기 초 책을 분해하고 보존하는 작업을 어렵게 만들었는데, 이는 접착제가 붙어 있던 양피지보다 더 강력했기 때문이다.[7]
  • 수공예품 제작.
  • 봉투 접착제.
  • 벽지 접착제.
  • 프라이머: 석고보드 및 기타 건축 자재 표면에 도포하여 접착력을 높이는 데 사용된다.
  • 롤링 페이퍼 (담배 종이) 접착제.[10]

5. 2. 식품

초산 비닐 수지는 식품 분야에서도 활용된다. 대표적으로 껌의 기초 재료인 껌 베이스로 사용된다.[8] 또한, 고다 치즈의 외부를 감싸는 코팅층으로도 쓰인다.[11] 초산 비닐 수지는 식품 안전성이 인정된 물질로 간주되어[6], 식품 포장재와 같이 식품과 직접 접촉하는 용도로도 사용된다.

5. 3. 기타


  • 3D 프린팅에서 융합 필라멘트 제작 방식에 사용되는 수용성 지지 재료로 활용된다.[9]
  • 단독으로 사용되기보다는 다른 물질과 섞어 공중합체 형태로 많이 사용되는데, 대표적으로 비닐 아세테이트 에틸렌 (VAE)이 있다. VAE는 종이 코팅, 페인트 및 기타 산업용 코팅, 부직포의 바인더, 유리 섬유, 생리대, 여과지, 섬유 마감 등에 폭넓게 사용된다.
  • 이 외에도 스크린 인쇄용 감광성 재료, 풀, 유화제, 화장품(팩 등)의 기재로도 이용된다.

5. 4. 폴리머 원료

초산 비닐 수지는 다음과 같은 다른 고분자를 만드는 원료로 사용된다.

  • 폴리비닐 알코올 (−[HOCHCH2]−): 폴리비닐 아세테이트를 부분적으로 또는 완전히 가수분해하여 만든다. 이 가역적인 비누화 및 에스테르화 반응은 헤르만 슈타우딩거가 고분자 이론을 정립하는 데 중요한 단서가 되었다.[12]
  • 폴리비닐 아세테이트 프탈레이트 (PVAP): 폴리비닐 아세테이트를 부분적으로 가수분해한 후 프탈산으로 에스테르화하여 만든다.

참조

[1] 서적 Handbook of materials selection for engineering applications https://books.google[...] CRC Press
[2] 학술지 Microorganisms Attack Synthetic Polymers in Items Representing Our Cultural Heritage 2008
[3] 특허 Plastic composition and process of producing it http://patimg1.uspto[...] Journal of the Society of Chemical Industry (London) 1913-07-04
[4] 서적 Painting Materials: A Short Encyclopaedia https://books.google[...] D. Van Nostrand 1942
[5] 웹사이트 Stone consolidants and chemical treatments in Scotland http://www2.rgu.ac.u[...] Robert Gordon University, Building Research Establishment and Historic Scotland 2009-07-30
[6] 웹사이트 CFR - Code of Federal Regulations Title 21 https://www.accessda[...] DEPARTMENT OF HEALTH AND HUMAN SERVICES 2024-09-25
[7] 웹사이트 The Conservation of the Archimedes Palimpsest http://archimedespal[...] The Walters Art Museum 2011
[8] 학술지 Biodegradability of Poly(vinyl acetate) and Related Polymers https://www.research[...] 2012
[9] 웹사이트 Ultimate Materials Guide - Tips for 3D Printing with PVA https://www.simplify[...]
[10] 학술지 A comprehensive toxicological evaluation of three adhesives using experimental cigarettes 2013
[11] 서적 Dutch-Type Cheeses https://www.scienced[...] Elsevier 2002-01-01
[12] 문서 Ber. Deut. Chem. Ges. 1927, 60, 1782.
[13] 간행물 2015
[14] 학술지 Abbreviations of polymer names and guidelines for abbreviating polymer names (IUPAC Recommendations 2014) IUPAC 2014
[15] 학술지 합성수지소사 : 문화재보존에 이용되는 것을 중심으로 2003
[16] 서적 Handbook of materials selection for engineering applications https://books.google[...] CRC Press
[17] 특허 Plastic composition and process of producing it http://patimg1.uspto[...] Journal of the Society of Chemical Industry (London) 1913-07-04


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