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N-vinyl-2-pyrrolidone과 2-pyrrolidone 혼합물의 고-액 상평형 및 용융결정화를 이용한 N-vinyl-2-pyrrolidone의 결정성장속도 연구
Studies of Solid-Liquid Phase Equilibria for Mixtures of N-vinyl-2-pyrrolidone+2-pyrrolidone and Growth Rate of N-vinyl-2-pyrrolidone Crystal Using Melt Crystallization 원문보기

Korean chemical engineering research = 화학공학, v.51 no.5, 2013년, pp.587 - 590  

김선형 (고려대학교 화공생명공학과) ,  서명도 (고려대학교 화공생명공학과) ,  탁문선 (고려대학교 화공생명공학과) ,  김우식 (경희대학교 화학공학과) ,  양대륙 (고려대학교 화공생명공학과) ,  강정원 (고려대학교 화공생명공학과)

초록
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N-vinyl-2-pyrrolidone (NVP)에 포함된 불순물인 2-pyrrolidone을 제거하기 위해 용융결정화가 이용될 수 있으며, 그 기본 연구로써 두 물질의 고-액 상평형을 측정하였다. 시차주사 열량계(DSC)와 결정화기를 이용하여 얻어진 두 실험결과는 비슷한 경향을 보였으며, NVP와 2-pyrrolidone으로 구성된 2성분계 혼합물이 공융계를 형성함을 보였다. 간단한 열역학 식을 이용하여 혼합물의 상평형과 공융점(eutectic point)을 계산하였으며 실험결과와 비교적 잘 일치하였다. 결정화 공정의 설계에 중요한 요소인 결정성장속도를 알기 위해 판형 결정화기를 이용하여 시간에 따른 NVP 결정의 두께를 측정하였다. 냉각온도가 낮을수록 NVP의 결정성장속도가 증가하였다. 실험데이터로부터 상관된 열전달계수는 결정의 성장 거동을 잘 설명하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Solid-liquid equilibria for mixtures composed of n-vinyl-2-pyrrolidone (NVP) and 2-pyrrolidone were measured as a basic study for the melt crystallization process to remove 2-pyrrolidone as impurity included in NVP. A differential scanning calorimeter (DSC) and a crystallizer were used and the exper...

주제어

#N-Vinyl-2-Pyrrolidone   #2-Pyrrolidone   #Melt Crystallization   #Solid-Liquid Equilibria   #Crystal Growth Rate  

AI 본문요약
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문제 정의

  • NVP계 고분자(polyvinylpyrrolidone) 는 반도체용 stripper, 의료용 점증제, 맥주 효모필터, 화장품용 binder, 제약용 첨가제 등 정밀화약 분야에 널리 사용된다[1]. NVP의 순도는 산업 공정의 효율과 경제성을 결정하는 가장 중요한 요인으로써, 본 연구에서는 고순도의 NVP를 얻기 위한 용융결정화 방법이 연구되었다. 용융결정화 방법은 용매를 사용하지 않고 온도를 낮추어 용융상태에서 불순물을 정제할 수 있다는 환경적인 측면과, 장치가 간단해지고 조업 또한 단순하여 고정투자비와 생산비를 줄일 수 있다는 비용적인 측면에서 장점을 가지고 있다[2-9].

가설 설정

  • 본 연구에서는 시차주사 열량계(DSC)와 결정화기를 이용하여 N-vinyl-2-pyrrolidone(NVP)와 2-pyrrolidone으로 구성된 2성분계 혼합물의 고-액 상평형을 측정하였으며, 두 방법을 이용하여 얻어진 결과는 실험 불확도 내에서 비슷한 경향을 나타내었다. 두 물질은 공융 계를 형성하였으며, 이상용액의 액상과 완전 불용성의 고상을 가정한 열역학 식에 의하여 해석되었다. 계산된 결과는실험 데이터와 비교적 잘 일치하였으며, 계산된 공융점은 2-pyrrolidone의 몰분율 0.
  • 4에 실험 데이터와 함께 나타내었으며 비교적 잘 일치하는 결과를 보였다. 본 연구에서는 NVP의 순도가 99% 이상이기 때문에 결정과 용융상태의 계면에서의 물질농도차에 의한 물질전달 효과보다는 열전달 효과가 결정의 성장속도를 결정한다고 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
N-vinyl-2-pyrrolidone계 고분자는 어느 분야에서 사용되는가? N-vinyl-2-pyrrolidone (NVP)은 상온에서 무색의 액체로 물이나 대부분의 유기용매와 잘 섞인다. NVP계 고분자(polyvinylpyrrolidone) 는 반도체용 stripper, 의료용 점증제, 맥주 효모필터, 화장품용 binder, 제약용 첨가제 등 정밀화약 분야에 널리 사용된다[1]. NVP의 순도는 산업 공정의 효율과 경제성을 결정하는 가장 중요한 요인으로써, 본 연구에서는 고순도의 NVP를 얻기 위한 용융결정화 방법이 연구되었다.
NVP의 순도란? NVP계 고분자(polyvinylpyrrolidone) 는 반도체용 stripper, 의료용 점증제, 맥주 효모필터, 화장품용 binder, 제약용 첨가제 등 정밀화약 분야에 널리 사용된다[1]. NVP의 순도는 산업 공정의 효율과 경제성을 결정하는 가장 중요한 요인으로써, 본 연구에서는 고순도의 NVP를 얻기 위한 용융결정화 방법이 연구되었다. 용융결정화 방법은 용매를 사용하지 않고 온도를 낮추어 용융상태에서 불순물을 정제할 수 있다는 환경적인 측면과, 장치가 간단해지고 조업 또한 단순하여 고정투자비와 생산비를 줄일 수 있다는 비용적인 측면에서 장점을 가지고 있다[2-9].
용융결정화 방법의 장점은? NVP의 순도는 산업 공정의 효율과 경제성을 결정하는 가장 중요한 요인으로써, 본 연구에서는 고순도의 NVP를 얻기 위한 용융결정화 방법이 연구되었다. 용융결정화 방법은 용매를 사용하지 않고 온도를 낮추어 용융상태에서 불순물을 정제할 수 있다는 환경적인 측면과, 장치가 간단해지고 조업 또한 단순하여 고정투자비와 생산비를 줄일 수 있다는 비용적인 측면에서 장점을 가지고 있다[2-9].
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참고문헌 (10)

  1. Harreus, A. L., Backes, R., Eichler, J. O., Feuerhake, R., Jaekel, C., Mahn, U., Pinkos, R. and Vogelsang, R. 2-Pyrrolidone. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Willey-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim(2000). 

  2. Kim, C. U., Kim, K. J. and Cheon, Y. H., "Separation of High Purity p-Dioxanone from p-Dioxanone Reaction Mixtures," Korean Patent No. 2004-0033122(2004). 

  3. Kim, C. U., Kim, S. I., Nam, S. Y., Ko, J. C., Seo, Y. J. and Choi, B. Y., "Purification Method and Apparatus of High Purity p-Dioxanone from Raw p-Dioxanone," Korean Patent No. 2005- 0026679(2005). 

  4. Ying, J. and Conn, N. H., "Process for the Production of Dioxanone," U.S. Patent No. 5, 391, 707(1995). 

  5. Moyers, C. G., Charleston, W. V., Farr, M. P. and Somerville, N. J., "Recovery of Dioxanone by Melt Crystallization," U.S. Patent No. 5, 675, 022(1997). 

  6. Riddick, J. A., Bunger, W. B. and Sakano, T. K., Techniques of Chemistry, Organic Solvents, 4th ed, John Wiley and Sons, New York(1986). 

  7. Sloan, G. J. and McGhie, A. R., Techniques of Melt Crystallization, New York, John Wiley and Sons(1998). 

  8. Nicholas, P. W., "Separate Organics by Melt Crystallization," Chem. Eng. Progress, 88(3), 52-60(1992). 

  9. Kim, S.-I., Kim, C.-U. and Park, S.-J., "Purification of p-Dioxanone from p-Dioxanone and Diethylene Glycol Mixture by a Layer Melt Crystallization," Korean Chem. Eng. Res.(HWAHAK KONGHAK), 43(5), 595-602(2005). 

  10. Lide, D. R., CRC Handbook of Chemistry and Physics, 78th ed., CRC Press, Boca Raton, New York(1997). 

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