고분자 입체규칙성 (Tacticity of Polymers)
한 줄 정의: 고분자 사슬을 따라 곁가지들이 공간적으로 배열되는 규칙성의 정도를 말합니다.
쉽게 풀면
고분자 사슬의 뼈대에는 곁가지(치환기)들이 좌우로 붙어 있는데, 이 곁가지들이 한쪽 방향으로만 나란히 붙어 있는지, 번갈아 붙어 있는지, 아니면 아무렇게나 붙어 있는지에 따라 고분자의 성질이 크게 달라집니다. 이 배열의 규칙성을 입체규칙성이라고 합니다. 마치 옷의 단추가 모두 같은 방향으로 달려 있는지, 뒤죽박죽인지에 따라 옷의 느낌이 달라지는 것과 비슷합니다.
왜 중요한가
입체규칙성이 높으면 사슬들이 규칙적으로 배열되면서 결정을 이루기 쉬워져 강도와 내열성이 높아지는 경향이 있는 반면, 불규칙하면 결정화되기 어려워 유연하고 투명한 성질을 갖는 경우가 많습니다. 이 때문에 고분자의 용도를 설계할 때 입체규칙성 제어가 핵심 변수로 다뤄집니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"Isotactic polypropylene synthesized using a Ziegler-Natta catalyst showed higher crystallinity than the atactic form."
지글러-나타 촉매로 합성한 등규칙성 폴리프로필렌이 비규칙성 폴리프로필렌보다 결정성이 높았다는 뜻입니다.
"NMR spectroscopy was used to determine the tacticity of the synthesized polymer."
합성된 고분자의 입체규칙성을 핵자기공명분광법으로 확인했다는 의미입니다.
조금 더 깊게 보면
입체규칙성은 크게 세 가지로 구분됩니다. 곁가지가 모두 같은 방향으로 배열된 등규칙성(isotactic), 번갈아 배열된 신디오규칙성(syndiotactic), 무작위로 배열된 비규칙성(atactic)입니다. 촉매의 종류와 중합 조건에 따라 어떤 형태로 만들어질지가 크게 좌우되며, 핵자기공명분광법으로 사슬 배열을 분석해 규칙성 정도를 정량적으로 평가합니다.
주의할 점
같은 화학 조성이라도 입체규칙성이 다르면 완전히 다른 물성을 가진 별개의 소재처럼 거동할 수 있으므로 단순히 성분만으로 물성을 예측해서는 안 됩니다.