폴리아미드

폴리아미드 수지

폴리아미드섬유

폴리아미드(polyamide, PA)는 아미드 결합인 -CONH-로 연결된 중합체의 총칭이다. 폴리아마이드라고도 한다. 디아민과 2가산의 축합 중합으로 얻을 수 있다.

구성원으로는 지방족 폴리아미드, 방향족 폴리아미드, 지방족 고리 폴리아미드로 분류된다. 기모의 원단(운동복, 레깅스, 타이츠 등)을 만들 때 쓰이며 이와 비슷한 재질이자 스타킹의 대표적인 원료인 나일론도 역시 폴리아미드에 해당된다.

PA의 특성

장점

• 낮은 밀도
• 낮은 마찰계수
• 높은 내마모성
• 높은 열 안정성
• 높은 경도와 강도
• 높은 기계적 댐핑(damping) 특성
• 우수한 내화학성, 내충격성

단점

• 수분을 흡수하는 경향이 있어, 다른 소재보다 치수 안정성이 떨어짐 (분류에 따라 수분 흡수율이 다름)

고분자 주사슬에 아미드(amide) 기를 포함하는데, 아미드 기는 강한 극성을 보이며 수소결합을 할 수 있다. 때문에 PA의 주사슬은 규칙적이면서도 대칭성을 보이며, 섬유로 쉽게 가공할 수 있다.

위의 polyamide는 repeating unit의 양쪽에 각 6개의 탄소 원자를 갖고 있어 polyamide 6,6라고 부른다.

다른 종류의 polyamide로는 polyamide 6가 있는데, 이는 repeating unit 이 한 가지 종류의 탄소를 6개 갖고 있다는 점에서 다르다.

PA 합성방법

Polyamide 6,6의 중합법

Polyamide 6,6

단량체는 아디프산(adipic acid)+헥사메틸렌 디아민 (hexamethylene diamine)이다. 산 촉매 단계 중합법으로 중합된다.

Polyamide 6의 중합법

Polyamide 6

단량체는 카프로락탐이다. 중합법은 개환 중합(ring opening polymerization)이다.

PA의 분류

PA 소재는 폴리머 분자구조에 따라 PA6, PA66, PA12 그리고 PA46등으로 나누어지며, 각각 다른 특성을 가지고 있다.

PA66은 강도와 강성이 높으며 PA12는 유연하다.

또한 압출에 의해 생성된 나일론 반제품과 캐스팅으로 제조된 반제품은 뚜렷한 차이를 보인다. 일반적으로 압출성형은 더 작거나 더 큰 부피의 기계가공 부품에 적절한 반면, 캐스팅은 부피는 작지만 내부 응력이 낮은 부품을 포함하는 경우에 적절하다. 압출 및 캐스트 PA는 특정 특성을 향상시키기 위해 충전제(filler)를 사용하여 수정할 수 있다.

용도

○ 폴리아미드(PA)는 나일론이라고도 불리며 1938년 미국 Dupont의 캐러더스(W.H. Carothers)에 의해 개발되어 1939년에 이르러 "나일론6"로 명명된 섬유가 대량으로 생산되어 섬유업계의 혁신을 이루었다. 그 후 1950년대 초 엔지니어링 플라스틱으로 사용되기 시작, 그 우수한 기계특성, 내열성, 내약품성 등을 살려 용도를 확대하여 현재는 범용플라스틱 중 PC에 다음가는 시장 규모로 커졌다.

○ 환경보전이라는 관점에서 바이오플라스틱이라는 분야가 요즘 초관심사이다. PA베이스의 바이오폴리아미드 중 상업화 된 바이오매스 유래의 나일론은 나일론11이 있는데 "Rilsan"이라고 불리며 프랑스 Arkema사에서 개발하여 일본 Fujitsu에서 상품화하여 컴퓨터 등에 사용되고 있다. 이외 나일론4, 나일론6, 나일론66을 기반으로 하는 바이오 PA가 개발되고 있다. 이는 주로 일본에서 적극적으로 연구되고 있어 국내에서도 환경에 대한 대비가 보다 체계적이고 적극적으로 이루어져야 할 것이다.

○ 폴리아미드(PA) 수지는 자동차 용도로 경량성, 내열성, 내유성, 기계적 강도 등의 특성을 살려 엔진룸 내에 있어 그 수요량이 증가하고 있다. 인테이크 매니폴드를 필두로 라디에이터탱크, 캐니스터, 엔진커버 등의 기구부품에 PA가 채용되고 있다. 금속대체를 목적으로 하여 자동차부품의 수지화를 목표로 한 움직임이 가속하고 있다. 국내에서는 현대자동차그룹의 세계화에 따라 코프라, 코오롱플라스틱 등에서 컴파운드제품 개발 노우하우 및 원가경쟁력 확보를 위한 노력을 하고 있고 향후 국제경쟁력 제고를 위한 지속적인 연구 개발이 요망된다.

참고자료

• 〈폴리아미드〉, 《위키백과》
• 〈폴리아미드 수지의 동향〉, 《사이언스온》
• Chypre, 〈폴리아마이드 (PA; Polyamide)〉, 《네이버 블로그》, 2018-09-07

같이 보기

• 나일론
• 플라스틱
• 폴리아크릴
• 폴리에스테르
• 폴리우레탄
• 프로믹스

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