Polystyrene, PS
1. 개요
스티렌을 단량체(Monomer)로써 중합시켜 합성하는 고분자이다. 컵라면 용기부터 시작해서, 가전제품의 외장 등 다양한 용도로 사용되며 프라모델에도 사용된다. 순수한 폴리스티렌은 적당히 딱딱하고[1] 투명하며 가격이 싸고 반응성이 낮기 때문에 유리 대신 일회용 페트리 접시 같은 실험 기구[2]의 제작에 널리 사용된다.2. 특성
첨가물이 없는 폴리스티렌은 벤젠고리가 달린 탄화수소사슬로 구성되어있으며 반응성과 독성이 낮다. 생물학 분야에서는 표면처리된 폴리스티렌이 세포를 배양할 용기로써 사용되기도 한다. 진한 황산에 반응하여 Polystyrene Sulfonate가 되며 이온교환수지에 사용될 수 있다.소수성으로 물에 녹지 않으며, DMF(Dimethylformamide)나 클로로벤젠 같은 유기용매에 잘 녹는다. 공기 중에서 자외선, 오존 혹은 플라즈마로 표면에서 산화가 일어나서 표면이 친수성으로 바뀔 수 있다.
또한 비정질 상태로 있는 경우 무색투명하다.
3. 종류와 사용
폴리스티렌에는 순수 폴리스티렌, 내충격성 폴리스티렌(High Impact PolyStyrene), 그리고 ABS 등이 포함된다.3.1. 순수 폴리스티렌
순수 폴리스티렌[3]은 폴리스티렌 이외의 첨가물 없이 합성한 물질을 뜻한다. 순수 폴리스티렌은 ABS 수지에 비해 성형성이 좋지만[4] 내구성이 떨어지고 하얗게 마모된다는 단점이있다. 스티로폼만큼은 아니지만 폴리스티렌도 내용제성이 좋지 않다.[5]주로 텔레비전, 프린터와 같은 대형 흑색 전자제품[6]에 쓰이며 휴대용 장치의 경우 리모컨[7]이나 탁상용 오디오[8], 일부 싸구려 포터블 라디오[9]나 포터블이라고 하기에는 애매한 대형 라디오[10]에 쓰인다. 참고로 스카치 테이프 거치대, 일회용 식기, 요구르트 용기나 계량용 컵 등에도 많이 쓰인다.
3.2. HIPS
HIPS[11]은 폴리스티렌과 폴리부타디엔을 섞어 만드는 물질이다. 유백색을 띠고 있으며, HIPS는 순수 폴리스티렌의 단점인 충격흡수를 보강한 것이다.[12]순수 폴리스티렌과 거의 같으며 리모컨, 일반 전자계산기 및 비디오테이프/카세트오디오테이프 외장으로도 쓰인다. 순수 폴리스티렌보다는 충격과 마모에 상대적으로 강하다. 순수 폴리스티렌이나 HIPS 폴리스티렌 모두 ABS 수지보다는 단가가 저렴한 편이다.
3.3. ABS
Acrylonitrile-Butadiene-Styrene의 약자로 아크릴로나이트릴(Acrylonitrile)과 뷰타다이엔(Butadiene), 스타이렌(Styrene)을 공중합하여 만들어낸 우수한 특성을 가지는 수지를 말한다. ABS(플라스틱) 문서 참고.3.4. 스티로폼
발포를 통해 다른 구조를 갖는 폴리스티렌을 말하며, 구성 성분은 순수 폴리스티렌과 비슷하다. 자세한 내용은 해당문서 참조.4. 분해
대부분의 탄화수소 기반의 고분자는 상온상압에서 반응성이 낮기 때문에 자연에서 굉장히 느리게 분해되며 여러가지 문제를 야기한다. 특히 폴리에틸렌이나 폴리스티렌은 화학적으로 안정하기 때문에 굉장히 느리게 분해된다.폴리스티렌은 완전한 인공물질이다. 즉, 인간이 합성하기 이전에 자연에서 발견된 적이 없고 따라서 폴리스티렌에 자연적 분해에 대한 이해와 연구는 폴리스티렌의 합성보다도 짧은 역사를 가진다고 볼 수 있다. 다행히도, 최근 연구결과에 따르면 폴리스티렌으로 만든 스티로폼은 밀웜에 의해 분해가 가능하다고 한다. [13] 밀웜이 스티로폼을 기계적으로 부수고 밀웜 뱃속의 미생물이 이를 분해하여 더 짧은 탄화수소로 만든다고 한다. 이 기술이 상용화된다면, 폐 스티로폼의 처리문제가 새로운 방향으로 해결될 수 있을 것이다.
5. 기타
- 폴리스타이렌이나 스타이렌 수지[14]라고도 한다.
- 약자는 PS로 많이 쓴다.
6. 관련 문서
[1] 유리상 전이온도(Glass Transition Temperature)가 상온보다 높기 때문에 상온에서는 딱딱한 편이다.[2] SPL이나 Corning이 이런 제품을 생산하기로 유명하다.[3] GPPS(General Purpose PolyStyrene)라고도 하며 무색투명하다.[4] 이 때문에 플라모델은 ABS 수지보다는 순수 폴리스티렌으로 제작되는 경우가 많다.[5] 프라모델에 잉크지운다고 시너(신나) 잘못쓰면 금가고 깨지는 경우를 생각해보면 된다. 물 안탄 아세톤이라도 닿으면 속절없이 녹아내린다.[6] 라디오, MP3 플레이어, 휴대폰과 같은 포터블 전자기기와 달리 대형 전자기기는 손이 많이 닿지 않기에 굳이 더 비싼 ABS를 고집할 이유가 없다. 플라스틱 외장을 값싸게 대량생산하기에는 ABS보다 폴리스티렌이 물성이 더 우수하기도 하다.[7] 이마저도 요즈음에는 ABS 수지로 만드는 추세.[8] 특히 2000년 이후의 중국산 제품.[9] 소니 ICF-S10MK2, ICF-380/390, 파나소닉 RF-P50, RF-P150, R-P130/P140 등.[10] 소니 ICF-F10/F11S, ICF-38, ICF-39, ICF-801 등. 이런 대형 라디오는 굳이 ABS수지를 고집할 이유가 없기도 하다.[11] HIPS: High Impact PolyStyrene[12] 그래봤자 ABS 수지보다는 떨어진다.[13] #[14] 스타이렌을 중합하여 만든 무색투명한 합성수지라는 의미