고분자의 역사. 플라스틱은 언제부터 사용되었을까?

나일론 섬유

고분자의 역사

고분자는 아주 오래전부터 인류 생활에 사용되어 있다. 천연 고분자인 삼베는 신석기시대부터 사용되었다고 하며 비단은 2만 년 전에 중국에서 사용되어 왔다.

 

분자량이 큰 분자를 고분자라고 한다. 분자량의 기준은 대략 10,000이며, 분자량이 10,000이 넘는 분자를 고분자라고 한다.

고분자 산업은 약 100년 전에 시작되어, 제2차 세계대전을 거치면서 눈부신 발전을 이루었다.

고분자는 매우 오래전부터 인류 생활에 사용되어 왔다.
천연 고분자인 삼베, 면, 비단, 양모 등 의복 재료가 그 시작이라고 볼 수 있다.

종이는 기원전 3000~4000년경 이집트 지방에서 파피루스를 사용한 것이 시초이며, 현재 쓰이고 있는 종이는 기원전 100년경 중국의 후한시대에서 비롯되었다고 한다.

 

플라스틱 산업의 시작

상아의 대용품을 만든 사람에서 상금 1만 달러를 드립니다.
1863년 뉴욕시 엘버니 거리에 붙은 광고지

 

수세기 동안 코끼리 상아로 다양한 물건이 만들어져왔다. 예상하다시피 상아의 수요 대비 아프리카 코끼리의 공급이 점점 줄어들게 된다. 1880년대 미국의 가장 큰 당구공 제조업자 펠란과 콜렌터는 상아를 대체할 수 있는 합성물질을 만든 사람에게 1만 달러의 상금을 걸었다.

하이어트라는 청년은 우연히 길을 걷다가 그 광고지를 발견하였고, 발명에 재능이 있던 그는 바로 작업에 착수한다.

수백 가지의 재료를 혼합하여 밤낮없이 3년의 시간이 흐르고 마침내 종이가루에 니스의 원료인 셀락, 니트로 셀룰로이드를 에테르와 알코올에 녹인 콜로디온 등을 혼합하여 반죽한 물질로 단단한 당구공을 만들어냈다.

하지만 건조되면 오그라드는 성질이 있었고, 개선을 위해 계속되는 연구를 하게 된다.

어느 날 약품 선반 위에 놓인 장뇌 팅크를 발견하였는데, 신경통, 타박상 등에 바르는 의약품으로 장뇌를 알코올에 녹인 것이었다. 그런데 그 팅크가 하이어트의 합성물질이 수축하는 것을 막아주는 작용을 하는 것을 발견하다.

1869년, 드디어 하이어트의 연구는 성공하였다. 이 새로운 합성물질은 열을 가하면 어떠한 모양으로도 만들어 낼 수 있으며, 열이 식으면 상아처럼 단단하고 탄력이 있는 물건이 되었다.

하이어트는 이 새로운 물질에 '셀룰로이드'라는 이름을 붙였고, 1870년에 특허를 내어 회사를 설립한다.

하이어트의 발명을 시작으로 합성물질 발명의 붐이 일게 된다.

"석탄, 물 그리고 공기로 만든 나일론은 강철보다 강하며 거미줄보다 가늘면서 탄성과 광택이 우수한 합성섬유"

케러더스가 처음으로 합성을 성공한 나일론으로 스타킹을 만들어 판매되기 시작하면서 1938년 첫선을 보인 나일론의 인기는 폭발적이었다.

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제2차 세계대전과 고분자

세 종류의 고분자가 제2차 세계대전에서 활약하였다.

첫 번째는 합성고무의 일종인 SBR로, 생산량이 한정된 천연고무를 대신하여 차량의 타이어를 생산하여 전투력이 크게 향상되었다.

두 번째는 LDPE의 개발이다. 이것은 레이더의 절연체로 아주 적합한 재료로서 이로 인해 정보전의 능력이 크게 향상되었다.

세 번째는 Teflon(테프론)이다. 듀퐁 사에서 개발된 테프론은 용매뿐만 아니라 강산과 강알칼리에도 잘 견디며, 고온에서도 녹거나 타지 않고 매우 미끄러워 다른 물질이 잘 들어붙지도 않는다는 성질이 있다. 미국은 이 테프론을 이용하여 원자탄을 개발하는 데 성공하였다.