[논문]규질이암으로부터 실리콘 유기화합물 합성

김병규; 장희동; 김종석

[국내논문] 규질이암으로부터 실리콘 유기화합물 합성
Synthesis of Organic Silicon Compounds from Siliceous Mudstone 원문보기

韓國鑛物學會誌 = Journal of the Mineralogical Society of Korea, v.20 no.3 = no.53, 2007년, pp.155 - 163

김병규 (한국지질자원연구원 자원활용소재연구부) , 장희동 (한국지질자원연구원 자원활용소재연구부) , 김종석 (익산대학 공업화학과)

초록
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국내의 실리카 광물인 규질이암으로부터 실리콘알콕사이드와 같은 실리콘 유기화합물을 합성하였다. 이 실험에서는 알카리금속염 촉매 존재 하에서 트리에탄올아민과 규질이암의 반응에 의해 트리에탄올아민의 치환체인 트리스실라트라닐옥시에틸아민의 합성이 관찰되었다. 이 트리스실라트 라닐옥시에틸아민은 산성촉매인 발연황산의 존재 하에서 메탄올과의 반응으로 메톡시실란을 얻을수가 있었으며, 이 메톡시실란과 메탄올과의반응으로 테트라메톡시실란이 합성되었다. 반응의 중간 생성물 및 최종 산물은 FT-IR, XRD, SEM, 1H and 13C NMR 및 가스크로마토그래피에 의해 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

A novel route to the synthesis of tetramethoxysilane and other silicon alkoxides is described using siliceous mudstone as the raw material. The reaction of amorphous silica with triethanol-amine is enhanced by using an alkali metal hydroxide catalyst to form a range of triethanol-amnine-substituted silatrane species. These can undergo alkoxide exchange in acidic alcohols to form alkoxysilatranes, tetraalkoxysilanes, hexaalkoxydisiloxanes and higher siloxanes. Products were identified by FT-IR spectroscopy, XRD, SEM, 1H and 13C NMR spectroscopy, or gas chromatography.

Keyword

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문제 정의

이러한 직접합성법에 의한 테트라알콕시실란의 제조방법은 고압하에서 진행되어 고압 반응 용기가 필요하거나, 또한 트리알콕시실란등의 다양한 알콕시실란이 동시에 생성되고, 연속공정이 불가능하다는 등의 문제점이 있으며, 사용하는 실리콘 금속은 고순도 금속 실리콘을 사용하고 있다. 이와 같은 다양한 알콕시실란이동시에 생성하는 문제의 개선에 관한 공지기술로서는 한국특허출원 제 10-2006-0005031 호가 있으며, 이 기술은 고비점 알카리 알콕사이드촉매의 존재 하에서 폐기물로부터 분리, 회수한 금속 실리콘(Silicon)과 메탄올, 에탄올 등의 저가 알코올을 180~210℃ 에서 반응시켜 테트라알콕시실란을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 연구에서는 실리콘 광물로부터 유기 실리콘 화합물을 제조하는 기술을 개발하기 위해 국내에서 산출되는 실리카인 규질이암과 트리에탄올아민을 반응시켜 트리스실라트라닐옥시에틸아민을 얻고, 산성조건에서 이 반응물과 에탄올 혹은 메탄올과의 알코올과의 반응에 의한 테트라알콕시실란의 합성에 대하여 검토하였다.

가설 설정

것이며, (b) 의 3385 cm-1 부근의 흡수대는 아민, 2960~ 2850 cm』의 흡수대는 지방족 탄화수소인 -CH₂ 의 비대칭 및 대칭 진동에 의한 것이다. 또한 (c) 에서는 아민의 흡수대는 사라지고, 2960~ 2850 cm-1의 -CH₃ 비대칭 및 대칭 진동에 의한 흡수대의 강도가 커지는 것을 알 수가 있다.

제안 방법

알콕시 실란의 합성은 국내에서 산출되는 실리카와 트리에탄올아민이 반응하여 트리스실라트라닐옥시에틸아민을 얻고, 산성조건에서 이반응물과 에탄올 혹은 메탄올과의 알코올과의 반응에 의한 테트라알콕시실란을 합성하였다. 본 실험의 합성과정을 그림 3에 나타내었으며, 합성과정을 상세하게 기술하면 아래와 같다.
본 실험의 합성과정을 그림 3에 나타내었으며, 합성과정을 상세하게 기술하면 아래와 같다. 모든 통합과 조작은 질소 또는 아르곤 분위기에서 실행하였다(Kemmitt, 1995).
그리고 실온의 산성분위기에서 이 반응 혼합물을 2시간 반응하였다. 건조한 디에틸 에테르로 추출하여 증류하여 테트라메톡시실란(Tetramethoxysilane, 이하 TMOS)을 얻었다.
실리카 광물로부터 실리콘 유기화합물 반응의 중간생성물, 최종 산물의 특성평가는 FT-IR (Nicolet 380), XRD (Rigaku Co., Model RTP 300 RC), SEM (Scanning Electron Microscope, JEOL JSM 6300), 그리고 *H and 13C NMR (Varian 500MHz) 분석은 내부 표준물질 SiMe4 를 사용하였다. 또한 합성 및 정제한 고순도 TMOS의 특성 평가는 가스크로마토그라피 (DS- 6200, Donam Inst.
, Model RTP 300 RC), SEM (Scanning Electron Microscope, JEOL JSM 6300), 그리고 *H and 13C NMR (Varian 500MHz) 분석은 내부 표준물질 SiMe4 를 사용하였다. 또한 합성 및 정제한 고순도 TMOS의 특성 평가는 가스크로마토그라피 (DS- 6200, Donam Inst.)를 사용하였으며, OV-1 계열의 칼럼과 열전도검출기(TCD)를 사용하였다. 이 때 시판품인 5 N 고순도의 TEOS를 표준물질로 사용하였고, 측정한 체류시간은 TMOS 1.
실리콘 광물로부터 유기실리콘 화합물을 제조하는 기술을 개발하기 위해 국내에서 산출되는 실리카인 규징이암과 트리에탄올아민을 반응 시켜 트리스실라트라닐옥시에 틸아민을 얻고, 산성조건에서 이 반응물과 에탄올 혹은 메탄올과의 알코올과의 반응에 의한 테트라알콕시실란을 합성에 대하여 검토하였다. 본 연구에 서언은 결론을 요약하면 다음과 같다.

대상 데이터

외관상 미세한 조직과 입도를 보이고 엷은 다갈색을 나타내며, 결정형 분석 결과 규조암과 유사한 매우 가벼운 암석으로 단백석(opal-CT)이 주된 광물을 이루고 그 밖에 수정을 일부 포함하고 있었다. 이들 광물 시료는 포항분지의 신제3기층을 연일층군에서 채취하였으며, 규질이 암(siliceous mudstone)0] 균일한 암상을 이루며 대규모로 부존되어 있다. 이들 규질 이암은 해양성 부유 퇴적물들이 퇴적되어 고결된 암석으로 세립질이고, 매우 균질한암상을 보인다.
본 연구의 실리콘 유기화합물을 합성하는 실험에서는 사용한 실리카 광물은 산처리하여 정제한 실리카 광물을 원료로 사용하였고, 트리에탄올아민(Triethanolamine)은 시판품을 진공 증류하여 사용되었다. 그리고 알코올 등의 유기용매는 3 N 이상의 시약을 몰레큐라시브(Aldrich) 3 A로 건조하여 사용하였다.
사용되었다. 그리고 알코올 등의 유기용매는 3 N 이상의 시약을 몰레큐라시브(Aldrich) 3 A로 건조하여 사용하였다. 또한 산성 촉매는 시판되는 3 N의 발연황산을 사용하였다.
그리고 알코올 등의 유기용매는 3 N 이상의 시약을 몰레큐라시브(Aldrich) 3 A로 건조하여 사용하였다. 또한 산성 촉매는 시판되는 3 N의 발연황산을 사용하였다.
)를 사용하였으며, OV-1 계열의 칼럼과 열전도검출기(TCD)를 사용하였다. 이 때 시판품인 5 N 고순도의 TEOS를 표준물질로 사용하였고, 측정한 체류시간은 TMOS 1.39 min, 에탄올 0.51 min 이었다.

성능/효과

, Model RTP 300 RC) 결과를 나타내었다. 외관상 미세한 조직과 입도를 보이고 엷은 다갈색을 나타내며, 결정형 분석 결과 규조암과 유사한 매우 가벼운 암석으로 단백석(opal-CT)이 주된 광물을 이루고 그 밖에 수정을 일부 포함하고 있었다. 이들 광물 시료는 포항분지의 신제3기층을 연일층군에서 채취하였으며, 규질이 암(siliceous mudstone)0] 균일한 암상을 이루며 대규모로 부존되어 있다.
95%를 비롯하여 기타 원소들도 미량 포함되어 있다. 한편 시료용의 경우는 원광인 규질이암을 Jaw crusher, pulverizer 및 ball mill을 순차적으로 사용하여 미세하게 분쇄한 후 800℃에서 2시간 동안 열처리하여 유기물 및 수분을 제거한 분말을 105℃에서 2시간 염산으로 침출하면, SiO₂ 90.60%, AI2O₃ 4.64%, Fe2O₃ 0.73%로 실리카 성분의 비율은 증가하고, 알루미나와 철분은 현저히 감소하였다.
또한 (c) 에서는 아민의 흡수대는 사라지고, 2960~ 2850 cm-1의 -CH₃ 비대칭 및 대칭 진동에 의한 흡수대의 강도가 커지는 것을 알 수가 있다. (c) 의 테트라메톡시실란의 적외선스펙트럼은 본연구에 서 가스크로마토그라피의 표준물질로 사용하는 TMOS의 FT-IR 스텍트럼과도 일치하는 것을 확인할 수가 있었다.
1) 트리스실라트라닐옥시에틸아민 합성 - 국내 포항지역의 비정질 실리카와 트리에탄올아민은 질소분위기, 약 210℃의 온도에서 적은 양의 NaOH을 첨가하면 반응속도가 증가하여 4시간 정도 트리스실라트라닐옥시에틸아민을 얻을 수가 있었다.
3) 테트라메톡시실란 합성 - 산성촉매인 발연황산의 존재 하에서 메톡시실란과 메탄올의 반응으로 테트라메톡시실란이 합성되었다. 합성된 테트라메톡시실란은 에테르로 추출, 분리가 가능하였다.

참고문헌 (30)

미국특허 제 4,211,717호
미국특허 제 4,289,889호
미국특허 제 4,447,632호
미국특허 제 4,752,647호
미국특허 제 4,762,939호
서용재, 장희동, 장한권, 김병규, 이병택, 장원철 (2004) 한국지구시스템공학회지 41(6), 458-465
한국특허 출원 제10-2006-0005031호
Barnum, D.W. (1972) Inorg. Chem., 11, 1424

상세보기
Blohowiak, K.Y., Treadwell, D.R., Mueller, B.L., Hoppe, M.L., Jouppi, S., Kansal, P., Chew, K.W., Scotto, C.L.S., Babonneau, F. and Kampf, J. (1994) Chem. Mater., 6, 2177

상세보기
Boudin, A., Cerveau, G., Chuit, C., Corriu, R.J.P. and Reye, C. (1986) Angew. Chem., Int. Ed.Engl., 25, 474

상세보기
Gainsford, G.J., Kemmitt, T. and Milestone, N.B. (1995) Acta Crystallogr., Sect. C, 51, 8

상세보기
Goodwin, G.B. and Kenney, M.E. (1988) in 'Inorganic and Organometallic Polymers' (Eds M. Zeldin, K.J. Wynne and H.R. Allcock) Vol. 18, pp. 238-248 (American Chemical Society: Washington, DC)
Goodwin, G.B. and Kenney, M.E. (1990) in 'Silicon-Based Polymer Science' (Eds J.M. Zeigler and F.W. Gordon Fearon) Vol. 15, pp. 251-263 (American Chemical Society: Washington, DC)
Guglielmi, M., Scarinci, G., and Maliavsky, N. (1988) Ceramics International, 14, 153

상세보기
Kansal, P. and Laine, R.M. (1994) J. Am. Ceram. Soc., 77, 875

상세보기
Kansal, P. and Laine, R.M. (1995) J. Am. Ceram. Soc., 78, 529

상세보기
Kemmitt, T and Henderson, W (1998) Australian Journal of Chemistry, 51(11) 1031 - 1035

상세보기
Kemmitt, T. and Milestone, N.B. (1995) in 'Silicon Containing Polymers' (Ed. R.G. Jones) pp. 107-112 (Royal Society of Chemistry: Cambridge
Kirk-Othmer (1979) Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd Edn, Vol. 20, p. 750 (Wiley-Interscience: New York)
Laine, K.F., Laine, R.M., Dhumrongvaraporn, S., Tayaniphan, S. and Narayanan, R. (1996) Chem. Mater., 8, 2850

상세보기
Laine, R.M., Blohowiak, K.Y., Robinson, T.R., Hoppe, M.L., Nardi, P., Kampf, J. and Uhm, J. (1991) Nature (London), 353, 642

상세보기
Laine, R.M., Treadwell, D.R., Mueller, B.L., Bickmore, C., Waldner, K.F. and Hinklin, T.R. (1996) J. Mater. Chem., 6, 1441

상세보기
Mehrota, R.C. (1967) Inorganic Chemca. Acta Reviews, 99
Mehrotra, R.C., (1988) J. Non. Cryst. Solids, 100, 1

상세보기
Okamura, H. and Kent Bowen, H. (1986) Ceramics International, 12, 161

상세보기
Okubo, T., Watanabe, M., Kusakabe, K. and Morooka, S. (1989) Chem. Eng (Japan), 53, 755
Rosenheim, A, Raibmann, B., and Schendel, G. (1931) Z. Anorg. Chem., 196, 160

상세보기
Suzuki, E. Akiyama, M. and Ono, Y. (1992) J. Chem. Soc., Chem. Commun., 136
Wright, J.R., Bolt, R.O., Goldschmidt, A, and Abbott, A.D. (1958) J. Am. Chem. Soc., 40. 1733
Zhang, Z., Hoppe, M.L., Rahn, J.A., Koo, S. and Laine, R.M. (1992) Mater. Res. Soc. Symp. Proc., 249, 107

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