초록 ▼

이소시아네이트 제조를 위한 카바메이트 촉매열분해 반응기술을 개발하는데 필요한 고활성 촉매계를 개발하고 아래와 같이 반응 기초결과를 확보함
1) 카바메이트 촉매열분해 동특성 조사
- Zn(OAc)₂, ZnO 촉매를 이용한 HDC 열분해반응의 속도상수 확인
> Zn(OAc)₂ : A→B→C→D, 반응차수 3/0.5/0.8차, E_a 62/96/149 kJ/mol
- > Cu(OAc)₂ : A→B→C, 반응차수 1.8/2차, E_a 104/293 kJ/mol
2) 촉매열분해

이소시아네이트 제조를 위한 카바메이트 촉매열분해 반응기술을 개발하는데 필요한 고활성 촉매계를 개발하고 아래와 같이 반응 기초결과를 확보함
1) 카바메이트 촉매열분해 동특성 조사
- Zn(OAc)₂, ZnO 촉매를 이용한 HDC 열분해반응의 속도상수 확인
> Zn(OAc)₂ : A→B→C→D, 반응차수 3/0.5/0.8차, E_a 62/96/149 kJ/mol
- > Cu(OAc)₂ : A→B→C, 반응차수 1.8/2차, E_a 104/293 kJ/mol
2) 촉매열분해 기초결과 확보 및 고활성 촉매계 개발 (최적 반응용매 : PGDE)
- Zn(OAc)₂ : HDC 전환율 및 HDI 수율 100% @ 160ºC, 2 h
- ZnO : HDC 전환율 100%, HDI 수율 90% @ 200ºC, 40 min
- Zn(OAc)₂/AC: HDC 전환율 및 HDI 수율 100% @ 200ºC, 1 h
3) 촉매열분해 반응메커니즘 제시 :
- Quasi in-situ FT-IR 분석 이용 - C(=O)O- 기가 Zn 금속과 bi-dentate 또는 bridged 구조를 통한 이소시아네이트 생성 반응경로 확인
- 촉매 활성족으로 ZnO의 표면 Zn 및 O species 제안
(출처:요약서 3p)

Abstract ▼

IV. Results
1) Investigation of decomposition behavior of different carbamates: From TGA results of HDC and MPC, the activiation energies (E_a) of thermal decomposion are 150-190 and 40-50 kJ/mol, respectively. Also as a result of catalytic decomposition of HDC using Zn(OAc)₂, Cu(OAc)₂,

IV. Results
1) Investigation of decomposition behavior of different carbamates: From TGA results of HDC and MPC, the activiation energies (E_a) of thermal decomposion are 150-190 and 40-50 kJ/mol, respectively. Also as a result of catalytic decomposition of HDC using Zn(OAc)₂, Cu(OAc)₂, ZnO as a catalyst, kinetic parameters are as follows:
- Zn(OAc)₂ : A→B→C→D, reaction order 3/0.5/0.8^th, E_a 62/96/149 kJ/mol
- Cu(OAc)₂ : A→B→C, reaction order 1.8/2^th, E_a 104/293 kJ/mol
- ZnO : A→B→C, reaction order 0.2/2.8^th, E_a 106/25 kJ/mol
2) Development of highly active catalyst system based on activity test: After setting up the batch-type reaction system and product identification system, the catalytic decomposition of aliphatic dicarbamates (mainly, HDC) has been conducted. At the initial stage, when nitrobenze is used as a solvent, the optimal reaction condition is that the reaction temperature, time and N₂ purge flow rate are 160ºC, 1h and 150 cc/min, respectively). However, the catalytic activity is not satisfactory. Thus, the effect of solvent is investigated, and as a result, PGDE shows the best performance in producing isocyanates due to its high electron-donor ability. The catalytic activities in PGDE are as follows:
- Zn(OAc)₂ : HDC conversion and HDI yield 100% @ 160ºC, 2 h
- ZnO : HDC conversion 100%, HDI yield 90% @ 200ºC, 40 min
- Zn(OAc)₂/AC: HDC conversion and HDI yield 100% @ 200ºC, 1 h
3) Suggestion of reaction mechanism for catalytic carbamate decomposition: When the heterogeneous catalyst ZnO is recycled four times, it is found that the first-run activity is maintained and the crystal phase of ZnO is not changed by XRD analysis. Quasi in-situ FT-IR analysis reveals that - C(=O)O- in carbamate group is coordinated to Zn metal via formation of bi-dentate or bridged structure. Therefore, Zn and O atoms at the surface of ZnO are believed to be an active catalyst species on the catalytic decomposition of carbamates into the corresponding isocyanates.
(출처:SUMMARY 6~7p)

목차 Contents

• 표지 ... 1제 출 문 ... 2보고서 요약서 ... 3요 약 문 ... 4SUMMARY ... 6CONTENTS ... 8목차 ... 9제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 10제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 19제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 26 제 1 절 지방족 모노카바메이트의 촉매 열분해 ... 26 제 2 절 지방족 디카바메이트의 촉매 열분해 ... 49 제 3 절 방향족 카바메이트의 촉매 열분해 ... 117제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 124제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 130제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 132제 7 장 연구시설·장비 현황 ... 134제 8 장 참고문헌 ... 136끝페이지 ... 138