[논문]불소고분자 필름

본 고에서는 불소 고분자 필름의 특징 및 가공기술, 용도를 중심으로 개괄적으로 설명하고자 한다.
불소계 이온교환수지 및 고분자 전해질막 필름은 열적 안정성이 우수하고 용매에 대한 저항성이 좋으며 높은 이온전도도를 부여할 수 있어서 전기 분해법에 의한 가성소다 제조와 유기합성의 촉매반응을 위하여 개발되었다. 그 중 대표적인 것으로는 <Nafion®>이란 상품명으로 1960년대 미국 Du Pont 이 개발한 perfluorosulfonate ionomer막 형태의 필름은 51-254 um의 두께로 공급되며 TFE와 sulfonated perfluorinated vinyl ether 공중합에 의해서 제조된다.

일반적으로 PTFE는 tetrafluoro ethylene (TFE) 의 라디칼 중합에 의해서 제조되며 높은 용융점도 때문에 용융 압출 등의 일반 성형법에 의하여 필름으로 성형하기가 어렵다. 대신에 미세 PTFE 분말을 naphtha 등과 같은가 공조제를 첨가 혼합하여 paste 상을 만들고 이것을 압출한 뒤 소결하는 방법으로 제조한다. PTFE 필름 의 수요는 점점 증가하는 추세이며 가장 많이 사용되며 가장 고가로 고온 환경에서 물성을 유지할 수 있는 재료의 필요성에 의하여 결정되며 PTFE 필름은 주로 전압 조절기, 모터, PCB 및 전자 부품 등의 절연재 혹은 고전압 케이블에 주로 이용된다.
불소 고분자 필름에 대하여 물성 및 용도에 대하여 개략적으로 정리하였다. 불소 고분자 필름은 내열성, 투명성, 내약품성, 전기절연성, 저 마모성, 난연성, 비점착성 및 내후성 등이 우수하여 이를 이용한 기 능성 필름이나, 다른 고분자와 함께 복합화함으로써 신규용도가 꾸준히 증가하고 있다.

또한 PFA 필름은 금속을 적층하여 투과도 감소와 열적 특성을 조절 할 수 있다. Du Ponte 한쪽 방향으로 배향시킨 T2 라는 필름을 개발하였는데 비배향 PFA 필름보다 질김 성, 인장강도, 강직성 및 기체 차단성 등의 물성이 좀 더 우수하고, UV 안정성도 우수하다고 알려졌다. PFA 필름은 FEP 필름보다 고가이고 밸브, 파이프, 탱크, 열교환기 등의 화학산업 및 식품 산업 장비용으로 수요가 많으며 wire 및 전선을 포함하는 절연용, 전자 회로용 등으로 신규용도가 개발되고 있다.
ETFE는 에틸렌과 TFE의 공중합체이며 ETFE 필름은 FEP 및 PFA 필름과 전체적으로 물성은 비슷하나 질김 성과 인장강도가 좀 더 우수하고 내찢김성, 내충격성, 내 클립 성 등이 좀 더 우수하다. 연속 사용온도는 -65 ℃부터 175 ℃이며, 투명하고, 기 체투과 특성이 낮으며 내열 화성, 내후성 등이 좋다.

그러나 아직 국내 불소화학 관련 연구는 KIST, 한국화학연구원, 울산화학 등을 중심으로 기초 단량체 제조기술, PTFE 중합기술 등의 일부 연구를 수행하여 일부 불소 단량체 등을 생산하고 있으나 수지 중합기술 및 가공기술은 초보적인 수준에 불과하며 다양한 기초원료의 국산화와 함께 전 산업 분야로의 응용 가능성을 체계적으로 연구하고 이를 바탕으로 불소 고분자 수지 제조, 가공 및 필름 등에 대한 연구를 시작한다면 수입대체 효과는 물론 외 국과의 기술격차를 줄일 수 있고 전기, 전자, 항공, 통신, 의료 기기 등 부가가치가 큰 산업의 발전을 이룰 수 있다고 사료된다.
불소 고분자 필름은 내열성, 투명성, 내약품성, 전기절연성, 저 마모성, 난연성, 비점착성 및 내후성 등이 우수하여 이를 이용한 기 능성 필름이나, 다른 고분자와 함께 복합화함으로써 신규용도가 꾸준히 증가하고 있다. 특히 점착성 PTFE 필름, 방습성 PCTFE 필름, 자외선 차단용 PVF 필름, 농업용 ETFE 필름, 건축용 필름 등의 구조용 필름 재료 뿐만 아니라 연료전지용 수소이온 전달 막, 전해질막, PCB 기판재료, 정보산업용 표지, 기록, 저장용 재료 등 IT 산업용 재료로서의 응용이 기대된다.

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