[논문]Thiadiazole과 Dithiocarbamate 유도체의 내마모 특성

김성기; 황국비엣; 이주연; 김영준; 정근우; 김영운

doi:10.14478/ace.2016.1076

Thiadiazole과 Dithiocarbamate 유도체의 내마모 특성
Anti-wear Properties of Thiadiazole and Dithiocarbamate Derivatives 원문보기

공업화학 = Applied chemistry for engineering, v.27 no.5, 2016년, pp.521 - 526

김성기 (충남대학교 자연과학대학 화학과) , 황국비엣 (충남대학교 자연과학대학 화학과) , 이주연 (충남대학교 자연과학대학 화학과) , 김영준 (충남대학교 자연과학대학 화학과) , 정근우 (한국화학연구원 산업바이오화학연구센터) , 김영운 (한국화학연구원 산업바이오화학연구센터)

초록
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알킬그룹과 에스터, 싸이오에스터, 아미드 등의 결합을 가지는 다양한 싸이아다이아졸과 다이싸이오카바메이트 유도체를 분자설계하고 합성하였다. 이들의 내마모제로써 사용 가능성 연구를 위하여 DB-51, 대두유, 100 N에 대한 용해도와 내마모 특성을 분자 구조 및 극성 비교에 따라 고찰하였다. 윤활기유에 대한 용해도는 다이싸이오카바메이트 유도체가 싸이아다이아졸 유도체 보다 좋았다. 싸이아다이아졸 유도체가 다이싸이오카바메이트 유도체 보다는 내마모 특성이 더 우수하였으며, 특히 알킬 그룹이 올레일 그룹일 때 가장 뛰어난 성능을 보여주었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Some thiadiazole and dithiocarbamate derivatives were desinged and synthesized in order to study the potential use as anti- wear additives. Their anti-wear properties in three different base oils (DB-51, soybean, and 100 N) were evaluated using a four-ball wear tester (ASTM D4172). The solubilities of dithiocarbamate derivatives in the base oils were better than those of thiadiazole derivatives. The compounds containing oleoyl group rather than nonanoyl group gave good anti-wear properties. The solubilities and anti-wear properties were explained by the polarity of the compounds.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

최근에 우리는 기존의 Zn-DTP와 Mo-DTC를 대체할 수 있는 친환경 첨가제로 덴드리머(dendrimer)에 연결된 싸이아다이아졸(thiadiazole)과 다이싸이오카바메이트(dithiocarbamate)에 대한 내마모 특성을 보고한 바 있다[16]. 본 논문에서는 싸이아다이아졸과 다이싸이오카바메이트에 여러 치환기를 바꾸면서 그들의 윤활기유(base oil)에 대한 용해도 변화와 내마모 특성에 대한 연구결과를 보여주고자 한다.

제안 방법

다양한 싸이아다이아졸과 다이싸이오카바메이트 유도체를 합성하고 그들의 내마모 특성을 고찰하였다. 세 윤활기유 DB-51, 대두유, 100 N에 대한 용해도는 아미드 결합을 가진 화합물을 제외한 에스터, 싸이오에스터, 알킬 결합 화합물들은 우수하였다.

대상 데이터

Thiadiazole과 dithiocarbamate 유도체들을 합성하는데 사용한 시약은 5-methyl-1,3,4-thiadiazole-2-thiol(Aldrich), chloroacetone (Aldrich), oleoyl chloride (Aldrich), nonanoyl chloride (TCI), 5-amino-1,3,4-thiadiazole-2-thiol (TCI), 5-methyl-1,3,4-thiadiazol-2-amine (TCI), bismuthiol (TCI), 1-bromodecane (TCI), pyridine (Samchun), potassium carbonate (Samchun), sodium borohydride (Samchun), dibuthyamine (Kanto), Carbon disulfide (Junsei)를 정제없이 사용하였다.

이론/모형

내마모제를 윤활기유(DB51, Soybean, 100 N)에 1 wt% 첨가한 후, 4-ball 내마모 시험기를 이용하여 ASTM D4172법으로 마찰마모시험을 평가하였다. 이때, 회전속도는 1200 ± 10 rpm이고 테스트 시간은 60 ± 1 min으로 하였다.
녹는점 측정은 Electrothermal 녹는점 측정기를 사용하였다. 마찰마모 특성은 영국 Cameron Plint사의 4-ball 마모시험기를 사용하여 ASTM D4172법을 기준으로 마찰마모시험을 시행하였다.

성능/효과

세 윤활기유 DB-51, 대두유, 100 N에 대한 용해도는 아미드 결합을 가진 화합물을 제외한 에스터, 싸이오에스터, 알킬 결합 화합물들은 우수하였다. 내마모 특성은 분자 내 극성 말단기와 비극성 알킬 그룹 간의 조합이 크게 영향을 미쳤는데 윤활기유의 극성에 따라 다르게 작용하였다. 싸이아다이아졸 유도체가 다이싸이오카바메이트 유도체 보다는 내마모 특성이 더 우수하였으며, 올레일 그룹을 가지고 있는 내마모제가 노나노일 그룹을 가진 것보다 일반적으로 더 내마모 특성이 좋았다.
다양한 싸이아다이아졸과 다이싸이오카바메이트 유도체를 합성하고 그들의 내마모 특성을 고찰하였다. 세 윤활기유 DB-51, 대두유, 100 N에 대한 용해도는 아미드 결합을 가진 화합물을 제외한 에스터, 싸이오에스터, 알킬 결합 화합물들은 우수하였다. 내마모 특성은 분자 내 극성 말단기와 비극성 알킬 그룹 간의 조합이 크게 영향을 미쳤는데 윤활기유의 극성에 따라 다르게 작용하였다.
내마모 특성은 분자 내 극성 말단기와 비극성 알킬 그룹 간의 조합이 크게 영향을 미쳤는데 윤활기유의 극성에 따라 다르게 작용하였다. 싸이아다이아졸 유도체가 다이싸이오카바메이트 유도체 보다는 내마모 특성이 더 우수하였으며, 올레일 그룹을 가지고 있는 내마모제가 노나노일 그룹을 가진 것보다 일반적으로 더 내마모 특성이 좋았다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	내마모제란 무엇인가?	내마모제는 자동차, 기계, 금속가공 산업 등에 사용되는 오일이나 그리스 또는 연료유에 첨가되어 금속표면에서 윤활막을 형성함으로써 작동 중 금속 간의 직접적인 접촉을 막아주며 마모 및 마찰을 저감시켜 기계의 수명연장과 에너지 절약 등에 효과가 있는 기능성 화학물질이다[1].
	Mo-DTC의 단점은 무엇인가?	현재까지 가장 많이 사용되는 내마모제로는 Mo-DTC와 Zn-DTP가 있는데 (Figure 1), Mo-DTC는 자동차 엔진오일 등의 마찰완화제로 널리 사용되고 있는 첨가제로서 이들을 첨가하면 2-5%의 연료절약 효과가 있다는 보고가 있으나 몰리브덴과 같은 중금속 화합물을 포함하고 있으므로 친환경적이라고 할 수 없다. Zn-DTP는 인(P) 화합물을 포함하고 있어 자동차 배기가스 정화용 삼원촉매의 피독이 문제가 되고, 폐기물 발생 시에 인체 및 환경에 좋지 못한 영향을 주는 것으로 알려져 있다.
	내마모 특성을 위한 첨가제로 분자 내에 질소, 황 원자를 함유한 이종고리 화합물과 다이싸이오카바메이트 유도체들이 많은 관심을 받는 이유는 무엇인가?	이에 대한 대표적인 예를 화학구조와 이름을 포함하여 Figure 2에 나타내었다. 이와 같은 화합물은 안정하며 금속을 포함하지 않으므로 연소 후 재가 발생하지 않고 우수한 극압, 표면보호(anti-wear) 그리고 내마모 특성을 가지고 있을 뿐만 아니라 부식방지제와 산화방지제로의 역할이 좋은 것으로 알려져 있다.

참고문헌 (16)

J. Graham, H. Spikes, and S. Korcek, The Friction Reducing Properties of Molybdenum Dialkyldithiocarbamate Additives, Tribol. Trans., 44, 626-636 (2001).

상세보기
J. J. Dickert and C. N. Rowe, The thermal decomposition of metal O,O-dialkyl phosphorodithioates, J. Org. Chem., 32(3), 647-653 (1967).

상세보기
D. H. Hwang, Y. W. Kim, K. W. Chung, and T. K. Yang, Synthesis of Oleic Acid Esters containing Thiocarbamate Group as Anti-wear Additives, J. Korean Ind. Eng. Chem., 19(1), 51-58 (2008).
K. Komvopoulos, S. A. Pernama, E. S. Yamaguchi, and P. R. Ryason, Friction Reduction and Antiwear Capacity of Engine Oil Blends Containing Zinc Dialkyl Dithiophosphate and Molybdenum- Complex Additives, Tribol. Trans., 49, 151-165 (2006).

상세보기
J. Q. Hua, X. Y. Wei, G. L. Daic, Y. W. Feia, F. Xiea, and Z. M. Zong, Tribological behaviors and mechanism of sulfur- and phosphorus-free organic molybdate ester with zinc dialkyldithiophosphate, Tribol. Int., 41, 549-555 (2008).

상세보기
M. Tohyama, T. Ohmori, A. Murase, and M. Masuko, Friction reducing effect of multiply adsorptive organic polymer. Tribol. Int., 42, 926-933 (2009).

상세보기
W. Hua, L. Jing, Y. Hongling, Z. Xiangqiong, L. Lingbo, and R. Tianhui, The tribological behavior of diester-containing polysulfides as additives in mineral oil, Tribol. Int., 40, 1246-1252 (2007).

상세보기
Z. Xiangqionga, S. Heyanga, R. Wenqia, H. Zhongyi, and R. Tianhui, Tribological study of trioctylthiotriazine derivative as lubricating oil additive, Wear, 258, 800-805 (2005).

상세보기
Y. Gao, Z. Zhang, and Q. Xue, Study on 1,3,4-thiadiazole derivatives as novel multifunctional oil additives, Mater. Res. Bull., 34, 1867-1874 (1999).

상세보기
F. Zhu, W. Fan, A. Wang, and Y. Zhu, Tribological study of novel S-N style 1,3,4-thiadiazole-2-thione derivatives in rapeseed oil, Wear, 266, 233-238 (2009).

상세보기
Y. Wan, Q. Pu, Q. Xue, and Z. Su, Antiwear and extreme pressure characteristics of 2-mercaptobenzothiazole derivative as the potential lubricating oil additives, Wear, 192, 74-77 (1996).

상세보기
Y. Wan, W. Yao, X, Ye, L. Cao, G. Shen, and Q. Yue, Tribological performance and action mechanism of certain S.N heterocyclic compounds as potential lubricating oil additives, Wear, 210, 83-87 (1997).

상세보기
J. Zhang, W. Liu, and Q. Xue, The effect of molecular structure of heterocyclic compounds containing N, O and S on their tribological performance, Wear, 231(1), 65-70 (1999).

상세보기
W. Huang, J. Dong, F. Li, and B. Chen, The performance and antiwear mechanism of (2-sulfuronebenzothiazole)-3-methyl esters as additives in synthetic lubricant, Tribol. Int., 33, 553-557 (2000).

상세보기
J. Zhang, W. Liu, Q. Xue, and T. Ren, A study of N and S heterocyclic compound as a potential lubricating oil additive, Wear, 224, 160-164 (1999).

상세보기
Y. J. Kim, Q. V. Hoang, S. K. Kim, C. Y. Cho, J. Kim, K. W. Chung, and Y. W. Kim, Synthesis of Poly (glycerol-succinic acid)-dithiocarbamate and Poly (glycerol-succinic acid)-1, 3, 4-thiadiazole Dendrimers and Their Use as Anti-Wear Oil Additives, Bull. Korean Chem. Soc., 34(7), 2044-2050 (2013).

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