선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- Hot tube 시험 전과 후 오일의 FTIR 분석을 통해 화학적 구조 변화를 관찰하고자 하였다. Hot tube 시험 후 오일은 고온에서 산화물로 인해 TAN 값이 크게 상승하는데 이런 산화물들은 FHR에서 1600-1800 cm-1 부근에서 카르보닐 그룹의 특징적인 피크를 나타낸다.
- PDSC를 사용하여 열 안정성을 평가하는 방법은 일정한 온도와 압력 하에서 화합물이 분해되는 시간을 측정하는 방법으로 열 안정성을 정확하게 평가할 수 있다는 장점이 있지만 고가의 분석 장비이고 정교한 실험 technique0] 요구되는 문제점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 여러 종류의 폴리올 에스테르 윤활제를 합성하고 이들의 열 안정성을 비교하기 위해 실험하기가 편리하고 오일에 따른 열 안정성을 쉽게 평가할 수 있는 Hot-tube 법을 사용하여 여러 가지 폴리올 에스테르의 열 안정성을 평가하였다.
제안 방법
- 6 mole)을 가한 후 승온하여 220~230℃에서 약 12시간 교반하였다. Dean-Stark trap에 생성된 물의 양이 변화가 없을 때까지 반응시킨 후 생성물을 GC로 확인하였다. 반응 후, 미반응 카르복실산을 제거하기 위해 생성물을 CHCL에 녹여 탄산나트륨 수용액으로 중화시키고, 분별 깔때기로 수용액층과 유기층을 분리한 후 유기층의 용매를 제거하여 생성물인 폴리올 에스테르 를 얻었다.
- 시험 전 오일의 카르보닐 피크는 강하고 날카로운 모양을 나타내지만 시험 후 산화물의 생성으로 이 부근에서 카르보닐 피크들이 겹쳐짐으로써 부드러운 형상을 나타낸다. 따라서 IAN 값의 증가에 따른 카르보닐 피크 면적의 증 가정 도를 알아보기 위해 FLIR 스펙트럼에서 탄화수소와 카르보닐 피크의 상대적 면적 비를 구하였다(Table 5).
- 일반적으로 제트 항공기용의 에스테르 화합물은 여러 종류의 혼합 acid를 사용하여 만들어진다. 따라서 본 연구에서도 acid> 혼합하여 esters를 합성한 후 기본적인 물성과 Hot tube 실험 후 측정한 점도, IAN 값과 락카 등급을 평가하였다(Table 4).
- 여기서, 수치가 낮을수록 유리튜브 표면에 눌러붙은 바니쉬가 거의 없음을 의미하고 클수록 눌러붙은 정도가 심함을 의미한다. 또한, 시험 후 오일의 40℃ 동점도, 전산가를 측정하여 비교함으로써 오일의 고온에서의 열 안정성을 평가하였다.
- 반응 종결 후 생성물의 확인은 GC chromatogram과 분자량을 측정하여 확인하였다. PE와 valeric acid의 반응으로 생성된 에스테르(PE-G ester)의 경우 GC에서 두 개의 피크가 나타난다(Fig.
- Dean-Stark trap에 생성된 물의 양이 변화가 없을 때까지 반응시킨 후 생성물을 GC로 확인하였다. 반응 후, 미반응 카르복실산을 제거하기 위해 생성물을 CHCL에 녹여 탄산나트륨 수용액으로 중화시키고, 분별 깔때기로 수용액층과 유기층을 분리한 후 유기층의 용매를 제거하여 생성물인 폴리올 에스테르 를 얻었다.
- 고온 열 안정성을 평가하기 위하여 Hot tube 시험기를 사용하여 평가하였다. 시험 방법은 구멍이 뚫린 알루미늄 블록히 터에 유리튜브(ID :2 mm, OD : 7.5-8 mm, Length : 37.8 cm)> 수직으로 끼운 후, 유리튜브 의 아래쪽에 한쪽에는 공기를 10mL/min의 유속으로 흐르게 하고, 다른 한쪽에는 syringe pump로 시료 오 일을 O.35cc/hr의 속도로 주입하여 유리튜브로 통과시키면서 일정 온도에서 24시간 동안 시험을 하였다. 시험 후, 유리 튜브의 내부를 유기 용제로 세척하고 유리 튜브의 내부 표면에 눌어붙은 바니쉬의 부착상태를 정수 1에서 10까지로 분류하여 등급을 정하였다.
- 35cc/hr의 속도로 주입하여 유리튜브로 통과시키면서 일정 온도에서 24시간 동안 시험을 하였다. 시험 후, 유리 튜브의 내부를 유기 용제로 세척하고 유리 튜브의 내부 표면에 눌어붙은 바니쉬의 부착상태를 정수 1에서 10까지로 분류하여 등급을 정하였다. 여기서, 수치가 낮을수록 유리튜브 표면에 눌러붙은 바니쉬가 거의 없음을 의미하고 클수록 눌러붙은 정도가 심함을 의미한다.
- 여러 종류의 카르복실산과 polyol(PE, DiPE)을 사용하여 폴리올 에스테르를 합성한 후 카르복실산의 알 킬기 길이에 의한 화합물들의 열 안정성을 TGA와 Hot-tube 시험법을 사용하여 평가한 결과 다음의 결론을 얻을 수 있었다.
- 합성 결과 얻어진 에스테르 화합물들의 기본적인 물 성 평가를 위해 동점도(kV)와 전산가(TAN)를 측정하였다(Table 1). 동점도는 PE esters가 DiPE esters보다 더 묽은 경향을 나타내었으며, PE esters의 경우 분자량이 증가할수록 동점 도가 증가하는 것으로 나타났다.
- 그러나 DW esters의 경우는 일정한 경향을 나 타내지 않았다. 합성한 폴리올 에스테르 화합물들의 열 안정성을 알아보기 위해 TGA(질소 분위기, 승온속도10℃/min)와 Hot tube 실험을 하였다. TGA 실험 결과 PE esters의 경우 250℃ 부근에서 분해가 시작되어 350℃ 부근에서 화합물이 대부분 분해되었다.
- 합성한 폴리올 에스테르의 구조는 HP 5890 GC(Column : HP-1 capillary 30 m, 80~300℃, 8℃/min)를 사용하여 분석하였다.
대상 데이터
- 폴리올 에스테르를 합성하는데 사용한 폴리올의 일종인 pentaerythritol(PE)은 일본 Yakuri사의 시약용, dipentaerythritol(DiPE)는 Aldrich 사의 시약을 정제 없이 사용하였다. 또한, 모노카르복실 산으로 valeric acid(C5)는 Fluka사의 시약용, caproic acid(C6)와 heptylic aicd(G)는 Janssen사의 시약용, caprylic aicd(C8)는 Junsei사의 시약용을 정제 없이 사용하였다.
- 폴리올 에스테르를 합성하는데 사용한 폴리올의 일종인 pentaerythritol(PE)은 일본 Yakuri사의 시약용, dipentaerythritol(DiPE)는 Aldrich 사의 시약을 정제 없이 사용하였다. 또한, 모노카르복실 산으로 valeric acid(C5)는 Fluka사의 시약용, caproic acid(C6)와 heptylic aicd(G)는 Janssen사의 시약용, caprylic aicd(C8)는 Junsei사의 시약용을 정제 없이 사용하였다.
이론/모형
- 고온 열 안정성을 평가하기 위하여 Hot tube 시험기를 사용하여 평가하였다. 시험 방법은 구멍이 뚫린 알루미늄 블록히 터에 유리튜브(ID :2 mm, OD : 7.
- 등이 연구한 IMP esters 화합물의 고압 시차 주사 열량계에 의한 열/산화 안정성을 평가한 결과에 의하면 acid의 알킬기가 짧을수록,linear acid보다는 branched acid의 경우에 열/산화 안정성이 더 우수하였다[4]. 본 연구에서는 Hot-tube 시험법(락카등급 1(아주 우수)~9(아주 나쁨))을 사용하여 에스테르의 열 안정성을 평가하였으며 실험 결과를 Table 3에 나타내었다. PE ester의 Hot-tube 실험 결과(Sample No 1-4), 시험온도 275℃에서는 알킬기의 구조에 관계없이 Tube^ 락카 등급이 1을 나타내 어 열 안정성이 아주 우수하였으나 시험온도 290℃에 서는 알킬기의 구조가 Ca인 ester(Sample No 4)의락카등급이 8을 나타내어 열 안정성이 떨어지는 것으로 나타났다.
성능/효과
- 1. TGA에 의한 열분해 분석 결과, PE보다는 DiPE가, 또한 linear acid 알킬기가 길수록 초기 분해 온도가 높았다.
- 2. Hot-tube 시험 후 모든 화합물들의 동점도와 TAN 값이 증가하였고 산화물의 생성으로 카르보닐 피크의 면적이 증가함을 알 수 있었으나 ester 화합물의 화학구조 변화는 일어나지 않았다.
- 3. Hot-tube 시험법으로 평가하는 경우 화합물의 lacquer 등급은 acid의 알킬기가 길수록 좋지 않게 나타났으며 PE esters보다 DiPE esters에서 유리튜브 표면에 눌러붙은 바니쉬가 많이 나타났다. 또한 같은 종류의 알킬기를 가진 esters의 경우 PE esters 화합물이 DiPE ester 보다 열 안정성이 우수한 것으로 나타났으며 linear acid를 지닌 에스테르 화합물들은 acid의 알킬기가 짧을수록 열 안전성이 우수하였다.
- DiPE esters의 경우는 340-400*0 사이에서 분해가 일어났다. DiPE esters 화합물도 알킬기가 길수록 초기 분해온도가 높게 나타났으며 PE esters 보다 열 안정성이 더 우수하였다.
- 본 연구에서는 Hot-tube 시험법(락카등급 1(아주 우수)~9(아주 나쁨))을 사용하여 에스테르의 열 안정성을 평가하였으며 실험 결과를 Table 3에 나타내었다. PE ester의 Hot-tube 실험 결과(Sample No 1-4), 시험온도 275℃에서는 알킬기의 구조에 관계없이 Tube^ 락카 등급이 1을 나타내 어 열 안정성이 아주 우수하였으나 시험온도 290℃에 서는 알킬기의 구조가 Ca인 ester(Sample No 4)의락카등급이 8을 나타내어 열 안정성이 떨어지는 것으로 나타났다.
- 합성 결과 얻어진 에스테르 화합물들의 기본적인 물 성 평가를 위해 동점도(kV)와 전산가(TAN)를 측정하였다(Table 1). 동점도는 PE esters가 DiPE esters보다 더 묽은 경향을 나타내었으며, PE esters의 경우 분자량이 증가할수록 동점 도가 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 DW esters의 경우는 일정한 경향을 나 타내지 않았다.
- Hot-tube 시험법으로 평가하는 경우 화합물의 lacquer 등급은 acid의 알킬기가 길수록 좋지 않게 나타났으며 PE esters보다 DiPE esters에서 유리튜브 표면에 눌러붙은 바니쉬가 많이 나타났다. 또한 같은 종류의 알킬기를 가진 esters의 경우 PE esters 화합물이 DiPE ester 보다 열 안정성이 우수한 것으로 나타났으며 linear acid를 지닌 에스테르 화합물들은 acid의 알킬기가 짧을수록 열 안전성이 우수하였다.
- PE esters의 경우(Sample No 9~14), 290 P 와 300-C에서의 Hot tube 시험 후 사용 유의 동점 도가 증가하고 TAN 값이 많이 상승하였으나 락카등급은 거의 변화하지 않았다. 알킬기가 가장 긴 No. 14 ester의 락카등급이 약간 변화하였으나 알킬기를 단독으로 사용하여 합성한 esters의 Hot-tube 시험 결과(nble 3의 Sample No 4))어) 비해 열 안정성이 우수하였다. DiPE esters의 경우(Sample No 15-20), 동일한 알킬기를 가 진 PE esters 화합물보다 락카등급이 크게 나타났다.
- 이상의 Hot-tube 시험 결과로부터 알킬기의 탄소수가 길어질수록 열 안정성은 떨어졌으며 이와 같은 결과는 앞에서 인용한 문헌의 내용과도 일치하였다. 일반적으로 제트 항공기용의 에스테르 화합물은 여러 종류의 혼합 acid를 사용하여 만들어진다.
- Table 2에 나타낸 초기 분해온도는 탄소수가 큰 카르복실산을 사용하여 합성한 에스테르일수록(분자량이 커질수록) 높게 나타났다. 즉, 사용한 카르복실산의 알킬기가 길 수록 열에 대한 안정성이 우수한 화합물임을 알 수 있다. DiPE esters의 경우는 340-400*0 사이에서 분해가 일어났다.
- DiPE esters의 경우(Sample No 15-20), 동일한 알킬기를 가 진 PE esters 화합물보다 락카등급이 크게 나타났다. 즉, 시험온도 300℃에서 Sample No 10, 11, 12, 13 화합물들은 락카등급이 1로 나타났지만, DiPE ester 화합물인 Sample No 16, 17, 18, 19 화합물들에서는 락카등급이 5, 6, 8, 4로 높게 나타났다. 이것은 같은 알킬기를 가진 에스테르화합물에서 PE가 DiPE 보다 열 안정성이 더 우수한 것으로 나타났다.
- 한편, DiPE esters의 Hot-tube 실험 결과(Sample No 5~8)에 의하면 시험온도 275-C에서 알킬기의 길이가 길어질수록 락카등급이 5(G), 8(G)을 나타내어 PE esters의 열 안정성에 비해 우수하지 않음을 알 수 있었다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.