[논문]녹제거 폴리머겔의 제조 및 특성

강영구; 김정훈

[국내논문] 녹제거 폴리머겔의 제조 및 특성
Preparation and Properties of Rust-Removing Polymer Gel 원문보기

산업안전학회지 = Journal of the Korean Institute of Industrial Safety, v.19 no.2, 2004년, pp.41 - 46

강영구 (호서대학교 안전시스템공학과) , 김정훈 (호서대학교 대학원 안전공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The formation of rust on metallic substrate is known to cause the damages and destructions of raw materials, which is one of the leading reasons of sturctural collapses and many kind of hazards in modern industry. Polymer gels with rust removing effects were compounded in this study by employing various kinds of acids like hydrochloric acid, phosphoric acid, gluconic acid, oxalic acid as the rust removing ingredients. TEA(Triethanolamine) as dispersant and hydrophilic chemical were used for effective gelation of acids. Also corrosion inhibitor was added to enable the coating effect and to improve rust removing effect on metallic surface. In order to investigate the rust properites on metallic substrate, artificial rusts were prepared in salt solution, using iron, copper, aluminium and brass as the base metals. The properties of gel compounds were checked by gelation, pH, viscosity, morphology property and rust removing test. Developed gel compounds in this study have a good rust removing property, showing a strong adhesion on horizontal and vertical metallic surface, and can be easily rinsed off by water.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 겔 웅용분야 중 금속 표면의 산화 반응에 의한 녹생성물을 효과적으로 제거하기 위하여 acid based 겔 조성물을 제조하여 그 특성을 연구하였다. 액상형 인화성 용제, 단일 및 다성분 유기용제의 겔화, 산성의 겔성분의 녹제거 효과 등^22-24)에 대한 특성 개선 및 보완 연구의 일환으로서 겔화 및 점도 특성, pH 특성, morphology 특성 및 녹 제거 특성 등을 시험하여 금속재료 손상 및 결함 방지, 겔 제품의 도포력 및 부착력 제어, 녹제거 작업 시 분사에 의한 작업공정상 위험성 감소 유동성 억제를 통한 화재·폭발 위험성 감소 금속의 녹제거 적용 가능성, 녹제거 후 세척 용이성 등을 제어할 수 있도록 원료물질의 조성비 변화에 따른 최적의 특성을 도출하고자 하였다.
액상형 인화성 용제, 단일 및 다성분 유기용제의 겔화, 산성의 겔성분의 녹제거 효과 등^22-24)에 대한 특성 개선 및 보완 연구의 일환으로서 겔화 및 점도 특성, pH 특성, morphology 특성 및 녹 제거 특성 등을 시험하여 금속재료 손상 및 결함 방지, 겔 제품의 도포력 및 부착력 제어, 녹제거 작업 시 분사에 의한 작업공정상 위험성 감소 유동성 억제를 통한 화재·폭발 위험성 감소 금속의 녹제거 적용 가능성, 녹제거 후 세척 용이성 등을 제어할 수 있도록 원료물질의 조성비 변화에 따른 최적의 특성을 도출하고자 하였다.

제안 방법

킨다. 1차 교반후 부식억제제를 투입하면서 동일 Homomixer로 5,000rpm의 속도로 2차 교반시켜 겔 화합물을 제조하였다.
Fig. 6, 7에서 도시된 바와 같이 제조된 겔 화합물 중에서 점도 특성이 우수하고, 금속시편에 도포가 용이한 녹제거용 겔을 Fe와 Cu 표면에 도포 후 시간 경과에 따른 부착력을 시험하였다. 액상 HC₁이 초기 30분 이내에 점성 저하에 의해 금속 표면에서적하되는 것과 비교하여 겔 화합물은 30분 경과 후에 약 30~35%의 무게 감소를 나타내었으나 이후 완만한 감소를 보였다.
칭량한 후 균일 도포하였다. 고분자 겔이 도포된 상태인 금속 시편 전체의 중량을 측정하고, 수직으로 유지한 상태에서 시간 경과에 따른 잔존량 변화를 녹제거 시험과 동시 측정하였다.
녹제거 특성을 고찰하기 위해 금속 기재에 인공적으로 녹을 생성시킨 후, 염산, 인산, 글루콘산 및 옥살산에 의한 녹제거용 유효성분과 부식억제제를 첨가한 겔 화합물을 제조하여 시험한 결과에 의해 다음과 같은 결론을 도출하였다.
또한 부식억제제를 겔화제와 동시 혼합시 다량의 기포 발생 또는 상분리 현상이 나타남으로써 교반과정을 2단계로 분리, 겔화시키는 Fig. 3의 제조 공정을 도출하였다.
그 중 부식억제제는 금속 표면의 정전기적 인력에 의한 물리적 흡착 또는 배위결합에 의한 화학적 흡착에 따라 금속 표면 위에 자체 보호 피막을 형성하여 부식을 억제하는 효과를 갖고 있다²⁷⁾. 산 침투 용이성 및 scale 분산 효과, 산액과 금속 계면간 부식속도 제어, 금속 표면 보호 피막 형성 기능, 물의 연화작용 및 용존산소 제거 기능, 수소가스의 흄 발생 억제에 의한 인체 유해성 최소화, 산세후 수세시 녹재발생 억제효과 등의 다양한 특성에 의해 부식을 효과적으로 억제 및 제어한다.
산의 종류별로 제조된 겔 화합물을 대상으로 pH 측정기 (Cyberscan 510; Eutech Instrument)를 이용하여 기준액에 의해 보정 후 검출부에 시료의 표준액을 침적하여 상온에서 안정된 pH값을 측정하였다. 점도 측정은 각 함량비에 따른 시료를 대상으로고 점도용 점도계(Brookfield DV-H+)를 이용하여 60rpm으로 2Hr 경과한 후 측정하였다.
예비실험 결과 HCl과 H3PO4와 같은 무기산은 미소한 함량 변화에 따라 겔화에 큰 차이를 나타내어 별도 시료를 조제하여 그 특성을 비교하였다. 또한 부식억제제를 겔화제와 동시 혼합시 다량의 기포 발생 또는 상분리 현상이 나타남으로써 교반과정을 2단계로 분리, 겔화시키는 Fig.
예비실험을 기초로 녹제거 특성이 우수한 염산, 인산, 글루콘산, 옥살산 4종을 녹제거용 유효성분으로 겔 화합물을 제조한 후 그 특성을 비교하였다. 친수성 겔화제(hydrophlie gelation agent)로는 예비실험 결과 최적의 특성을 나타낸 Cartx)pol^®934(BF Goodrich, USA)를 혼합하였으며, 겔화제의 균일 분산을 위해 분산제로 triethanolamine(TEA)를 첨가하였다.
예비실험을 통한 겔 형성 범위를 고려하여 다음과 같이 32종류의 시료를 조제하였다.
이때 도포가 용이하도록 약 4, OOOc.p의 점도를 갖는 시료를 대상으로 도포하였으며, 상온에서 5Hr 동안 방치한 상태에서 증류수로 세척한 후 Zoom Stereo Microscope(동원정밀, OSM-1)를 사용하여 ×60 배율로 녹제거 전후의 monjhology 특성을 관찰하였다.
측정하였다. 점도 측정은 각 함량비에 따른 시료를 대상으로고 점도용 점도계(Brookfield DV-H+)를 이용하여 60rpm으로 2Hr 경과한 후 측정하였다.
점성 제어에 따른 금속 표면상 겔 부착력을 시험하기 위해 일정량의 겔 화합물을 금속 표면에 lg으로 칭량한 후 균일 도포하였다. 고분자 겔이 도포된 상태인 금속 시편 전체의 중량을 측정하고, 수직으로 유지한 상태에서 시간 경과에 따른 잔존량 변화를 녹제거 시험과 동시 측정하였다.
제조된 고분자 겔의 녹제거 효과를 측정하기 위하여 각 금속 기재의 녹부위에 겔 화합물을 도포하였다. 이때 도포가 용이하도록 약 4, OOOc.
비교하였다. 친수성 겔화제(hydrophlie gelation agent)로는 예비실험 결과 최적의 특성을 나타낸 Cartx)pol^®934(BF Goodrich, USA)를 혼합하였으며, 겔화제의 균일 분산을 위해 분산제로 triethanolamine(TEA)를 첨가하였다. 또한 산에 의한 금속 기재의 손상 방지와 녹 제거 특성의 상승 효과를 부여하기 위해 부식억제제로 PVP(polyvinyl pyrrolidone)를 사용하였다.

대상 데이터

친수성 겔화제(hydrophlie gelation agent)로는 예비실험 결과 최적의 특성을 나타낸 Cartx)pol^®934(BF Goodrich, USA)를 혼합하였으며, 겔화제의 균일 분산을 위해 분산제로 triethanolamine(TEA)를 첨가하였다. 또한 산에 의한 금속 기재의 손상 방지와 녹 제거 특성의 상승 효과를 부여하기 위해 부식억제제로 PVP(polyvinyl pyrrolidone)를 사용하였다.
본 연구에서는 주요 금속 기재인 철, 구리, 알미늄, 황동 4종을 대상으로 rust 생성 조건을 유도하였다. 수용액 125mL 기준으로 염분(순도; 99.

성능/효과

1) 염류로 된 용액에 금속 시편을 침지한 후 녹을 생성시킨 결과에 의하면 녹의 생성속도는 철과 알미늄에서 최대를 나타내었으며, 구리, 황동의 순서로 감소되는 것을 확인할 수 있었다.
2) 4가지 종류의 산을 겔화하여 pH를 측정한 결과에 의하면 약 1.1-3.2 범위의 pH값을 나타내었으며, 겔화제를 소량 첨가시에도 점성 변화에 따른 겔화 현상이 관찰되었다. 특히 유기산에서 고점성을 나타내었으며, acid의 함량 감소에 따라 가교 특성에 의해 점도 특성이 향상되는 것을 알 수 있었다.
3) 금속 시편의 녹부위에 제조된 고분자 겔을 도포하여 5시간 경과 후의 녹제거 특성을 고찰한 결과 금속 표면에서 녹이 분해되는 것을 확인할 수 있었다.
4) 겔화에 따른 표면 점착 특성을 시간 경과에 따른 무게 손실로 측정한 결과에 의하면 도포 후 3시간 이상이 경과후에도 약 50% 이상의 잔류 겔을 얻을 수 있었다.
4종의 acid를 겔화하여 pH를 측정한 결과 HC₁ 산성화 겔은 pH 1.1, H₃PO₄ 산성화 겔은 pH 1.2, gluconic 산성화 겔은 pH 3.2, oxalic 산성화 겔은 pH 1.1 값을 각각 나타내었다. 또한 제조된 겔 화합물의 점도 특성은 Fig.
고분자 겔의 녹제거 특성을 관찰한 결과 Fig. 5와 같이 대부분 시험전 금속표면에서 관찰된 녹이 효과적으로 제거되는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 녹 제거 유효성분으로 사용한 산의 종류에 따라 특정 금속의 녹에 선택적으로 작용하는 양상을 나타내었다.
그러나 비교시험을 위해 염산의 함량을 10wt(%) 또는 15wt(%), 인산의 함량을 24wt(%) 또는 35wt(%)로 각각 변화시키면서 특정 조건에서 겔화를 형성한 결과 2,000-10, OOOc.p 이상의 점도값을 얻을 수 있었다.
액상 HC₁이 초기 30분 이내에 점성 저하에 의해 금속 표면에서적하되는 것과 비교하여 겔 화합물은 30분 경과 후에 약 30~35%의 무게 감소를 나타내었으나 이후 완만한 감소를 보였다. 또한 3시간 경과후에도 철과 구리에 관계없이 초기값 대비 약 40~45%의 무게 감소를 나타내어 도포 후에도 금속표면에 효과적으로 점착되는 것을 확인할 수 있었다.
1 값을 각각 나타내었다. 또한 제조된 겔 화합물의 점도 특성은 Fig. 4와 같이 글루콘산 및 옥살산과 같은 유기산은 겔화제의 함량 증가에 따라 가교 특성 향상에 따라 고점성을 나타내었으며, HCl 및 H₃PO₄ 산성화 겔은 동일 조건에서 l,000c.p 이하의 저점도 특성을 나타내었다.
2 범위의 pH값을 나타내었으며, 겔화제를 소량 첨가시에도 점성 변화에 따른 겔화 현상이 관찰되었다. 특히 유기산에서 고점성을 나타내었으며, acid의 함량 감소에 따라 가교 특성에 의해 점도 특성이 향상되는 것을 알 수 있었다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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