포르말린 용액 속의 포름알데히드가 시간이 지나면서 폴리옥시메틸렌으로 변하는 원리는 무엇인가요?

Question

안녕하세요. 포르말린 용액 속에 들어있는 포름알데히드 성분이 시간이 지나면서 폴리옥시메틸렌(polyoxymethylene)으로 변하는 원리는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 포르말린은 포름알데히드의 수용액으로, 보통 37% 정도의 농도로 존재하는데요, 그러나 시간이 지나면서 이 용액 속의 포름알데히드는 안정한 단분자 상태로만 머무르지 않고, 점차적으로 폴리옥시메틸렌 형태의 중합체로 변할 수 있습니다.

우선 포름알데히드는 알데히드기(C=O)를 가지고 있어 전자밀도가 낮고, 친핵성 공격에 민감하며 또한 수용액 속에서는 단순히 HCHO로만 존재하지 않고, 대부분은 수화된 형태(메틸렌글리콜, HO–CH₂–OH)로 존재합니다.

또한 메틸렌글리콜은 다시 다른 포름알데히드 분자와 반응하여 올리고머를 형성할 수 있는데요 예를 들어, 메틸렌글리콜의 –OH기가 다른 포름알데히드의 카보닐기를 친핵성 공격하면, –CH₂–O–CH₂– 결합이 만들어집니다. 이런 과정이 반복되면 (–CH₂–O–)ₙ 구조가 길게 이어진 폴리옥시메틸렌이 형성되며 즉, 반응은 수화 → 친핵성 첨가 → 축합 → 중합 순서로 진행된다고 보시면 됩니다. 게다가 포름알데히드는 작은 분자이고 매우 반응성이 크기 때문에, 용액 속에서 서서히 자기 자신과 반응해 중합체를 형성하는데요, 이를 막기 위해 공업적으로 제조된 포르말린에는 메탄올(10~15%)을 소량 첨가합니다. 이때 메탄올이 안정화제 역할을 하여 포름알데히드가 서로 결합하지 못하게 억제하는 작용을 합니다. 감사합니다.