보고서 정보
주관연구기관 |
여수대학교 YoSu National University |
연구책임자 |
변헌수
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2003-05 |
과제시작연도 |
2002 |
주관부처 |
과학기술부 |
과제관리전문기관 |
한국과학재단 Korea Science and Engineering Foundtion |
등록번호 |
TRKO200900070322 |
과제고유번호 |
1350013877 |
사업명 |
지역대학우수과학자지원 |
DB 구축일자 |
2013-04-18
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키워드 |
고압상거동.생분성고분자-용매 계.초임계유체.용해도.이산화탄소-아마이드계.P-R 상태방정식.고분자-초임계 유체계.이산화탄소-아클레이트계.high pressure phase behavior.biodegradable polymer.supercritical fluid.solubility.CO2-amides system.P-R EOS.polymer-supercritical fluid sys..CO2-acrylate system.
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초록
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환경친화적인 초임계유체의 성질과 특성에 따라 극성 및 비극성을 가진 용매와 고분자 물질간의 고온, 고압에서 상거동의 특성을 얻은 데 목적이 있다. 따라서 본 연구에서는 고분자물질 및 생분해성고분자에 대한 여러 변수들 중 분자량에 따른 영향, 고분자 농도에 따른 영향 및 환경친화적인 초임계 용매들에 따른 영향 등에 관한 경향과 상거동에 관한 실험적 연구를 고찰하고, 단량체를 고분자물질 골격내에 삽입하여 삼성분에 대한 실험을 수행함으로서 향후 새로운 유, 무기재료 및 공정개발 등에 기초적인 자료를 제공하는 데 그 목표가 있다.
고
환경친화적인 초임계유체의 성질과 특성에 따라 극성 및 비극성을 가진 용매와 고분자 물질간의 고온, 고압에서 상거동의 특성을 얻은 데 목적이 있다. 따라서 본 연구에서는 고분자물질 및 생분해성고분자에 대한 여러 변수들 중 분자량에 따른 영향, 고분자 농도에 따른 영향 및 환경친화적인 초임계 용매들에 따른 영향 등에 관한 경향과 상거동에 관한 실험적 연구를 고찰하고, 단량체를 고분자물질 골격내에 삽입하여 삼성분에 대한 실험을 수행함으로서 향후 새로운 유, 무기재료 및 공정개발 등에 기초적인 자료를 제공하는 데 그 목표가 있다.
고온 및 고압하에서 초임계 유체를 포함한 고분자 물질의 상거동 측정과 실험결과를 열역학모델에 상관하기 위해 초임계유체-고분자계에 적합한 상태방정식을 선정하여 상평형 계산을 수행하고, 그 결과를 비교하여 열역학적 해석을 하고자 한다. 초임계 유체를 포함한 고분자 물질의 혼합물에 대한 상거동 측정으로서 비극성/극성의 고분자와 극성/비극성의 저분자량 탄화수소간의 물성을 조사하고, 분자량에 따른 상거동 영향, 용매에 대한 영향, 그리고 조성에 대한 영향 등에 대한 상거동 자료를 얻고자한다. 실험범위는 온도 250℃와 압력 3,000 bar까지 실험할 수 있는 실험장치로서, 고분자를 포함한 초임계 유체인 이산화탄소, 에틸렌, 프로판, 프로필렌, n-부탄, 1-부텐 그리고 디메틸 에테르 등과의 상변화를 관찰하고, 다음과 같은 연구범위를 설정하여 조사하고자 한다. ①초임계유체를 포함한 고분자물질의 상거동을 온도와 압력 및 조성을 변화시키면서 얻고자 한다. ②고분자물질을 ~5 wt% 일정량에 각 용매의 조성을 변화시키면서 온도에 따른 압력변화의 경향을 파악하고, 이로부터 조성에 따른 압력의 상거동을 나타내려고 한다. ③삼성분계에서 모노머의 영향에 따라 유체 → 액체 + 액체 → 액체 + 액체 + 기체관계를 관찰하고 LCST와 UCST의 현상등을 규명하고자 한다. ④P-R 상태방정식을 이용하여 상거동의 계산결과를 얻고자하며, 이들 자료의 경향성 이해함으로서 새로운 고분자물질의 제조공정설계, 물성예측, 분자량예측 등을 연구하는 데 한 층쉽게 접근할 수 있으리라 사료된다.
환경친화적인 초임계 유체를 이용한 분리기술는 압력과 온도의 영향, 압력과 조성과의 영향, 분자량에 따른 상거동, 용매에 따른 영향 및 온도와 조성에 따른 현상등을 고압 공정개발과 분리기술분야에서 중요하게 취급된다. 본 연구과제를 수행함으로서 나타난 연구 결과는 총 5편의 논문을 출판하였으며, 1편은 투고 준비중에 있다.
다섯 편의 논문 중 SCI에 등재된 Fluid Phase Equilibria에 2편을 투고하였으며, 그 제목은 "High pressure phase behavior and modeling of $CO_2$-propyl acrylate and $CO_2$-propyl methacrylate systems"와 "Measurement and modeling of high-pressure phase behavior of binary $CO_2$-amide systems"라는 논문으로 출판되었으며, 그리고 J. Chem. Eng. Data에 1편을 투고한 것은 “Bubble-point measurement for $CO_2$+vinyl acetate and $CO_2$+vinyl acrylate systems at high pressure"이다. 다른 둘은 한국화학공학회 영문지와 국문지에 각각 1편씩 실었다. 그 제목은 "Monomer concentration effect on the phase behavior of poly(propyl acrylate) and poly(propyl methacrylate) with supercritical $CO_2$ and $C_2H_4$" 와 ”초임계 용매를 포함한 poly(propyl acrylate)와 poly(propyl methacrylate)의 이성분 및 삼성분계에 관한 상거동“ 이다. 투고준비 중인 논문은 ”Phase behavior of the biodegradable poly(lactide-co-glycolide) solution in supercritical fluid solvents" 라는 제목으로 준비하고 있다.
Abstract
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The objective of this research is to investigate the role of segment-solvent, segment-segment, and solvent-solvent chemical attraction on the phase behavior of copolymers solution in environmental benign supercritical fluids. This research will be expected to grasp the effect of factors such as pres
The objective of this research is to investigate the role of segment-solvent, segment-segment, and solvent-solvent chemical attraction on the phase behavior of copolymers solution in environmental benign supercritical fluids. This research will be expected to grasp the effect of factors such as pressure, temperature, and composition of copolymers solution in environmental benign supercritical fluids ,to observe phase behavior according to molecular weight and solvents ,and to perform experiments on ternary system by inserting a monomer into polymer structure. Accordingly, this research will be a great contribution to the development of high pressure process and of organic or inorganic materials.
This research will measure the phase behavior of polymer in supercritical fluids under high pressures and temperatures and to perform phase equilibrium calculation with state of equation suitable for supercritical fluids-polymer system to correlate experimental results with thermodynamics model. We will investigate properties of materials which consist of polar/nonpolar polymer, polar/nonpolar hydrocarbon and the phase behavior of polymer mixture with supercritical fluids and obtain each phase behavior according to molecular weight, solvents, and composition.
The experimental apparatus is used to obtain the cloud point data up to pressures of 3000 bar and temperatures of 250 oC. The experiment will be focused on observing the phase behavior of supercritical fluids with polymer such as $CO_2$, ethylene, propane, propylene, n-butane, l-butene, and dimethyl ether. The research will be expected to perform the followings: (1) to observe phase behavior of polymer with supercritical fluids according to the changes of pressure, temperature, and composition of it, (2) to grasp the change in pressures according to temperatures by changing composition in each solvent of 5w% polymer ,and phase behavior of pressure according to the change in composition (3)to observe each relation between fluids -> liquid +liquid -> liquid + liquid + gas and characterize the phenomena of LCST and UCST (4) to obtain the calculated results of phase behavior using PR state of equation. This research results will be a great contribution to the development of process of polymer materials and the research on prediction of material properties and molecular weight.
The technology using environmental benign supercritical fluids will be expected to contribute to the development capacity of high pressure process and of new separation technique. The achievements of the research are as follows.
On the basis of this research have already been published five papers and one in preparation for submission. Among these published papers, two were printed on Fluid Phase Equillibria, titled "High pressure phase behavior and modelling $CO_2$-propyl acrylate and $CO_2$-propyl methacrylate systems" and "Measurement and modelling of high-pressure phase behavior of binary $CO_2$-amide systems", one on J.Chem. Eng. Data, titled "Bubble-point measurement for $CO_2$+vinyl acetate and $CO_2$ + vinyl acrylate systems at high pressure", and the other two papers on Journal of Chemical Engineering of Korea in Korean version and English version, titled "Monomer concentration effect on the phase behavior of poly(propyl acrylate) and poly(propyl methacrylate) with supercritical $CO_2$ and $C_2H_4$" and "Phase behavior of binary and ternary systems for poly(propyl methacrylate) and poly(propyl methacrylate) with supercritical fluid". The one titled "Phase behavior of the biodegradable poly(lactide-co-glycolide) solution in supercritical fluid solvents" has been in preparation for submission.
목차 Contents
- Ⅰ. 연구계획 요약문 ...3
- 1. 국문요약문 ...3
- Ⅱ. 연구결과 요약문 ...4
- 1. 국문요약문 ...4
- 2. 영문요약문 ...5
- Ⅲ. 연구내용 및 결과...6
- 1. 서론 ...6
- 2. 연구방법 및 이론 ...16
- 3. 결과 및 고찰 ...26
- 4. 결론 ...66
- 5. 인용문헌 ...68
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