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Kafe 바로가기주관연구기관 | 국도화학(주) |
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연구책임자 | 박경호 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2017-10 |
과제시작연도 | 2016 |
주관부처 | 산업통상자원부 Ministry of Trade, Industry and Energy |
등록번호 | TRKO201800040330 |
과제고유번호 | 1415148068 |
사업명 | 산업소재핵심기술개발 |
DB 구축일자 | 2018-09-22 |
키워드 | 폴리에테르 아민.아미네이션.우레아.경화제.금속 촉매.에폭시 수지. |
핵심기술
- 최적의 아민전환율을 가지는 Amination 공정 기술 및 공정 최적화,아민화 촉매 개발과 이를 이용한 3가지 Grade polyetheramines 소재개발
최종목표
- polyether polyol의 분자량 및 구조제어 인자 확립(polyetheramines에 적합한 분자량별 제품)
- 최적의 촉매 및 아민 전환율 확보(전환율 98% 이상)
- 아민 전환율 98% 이상의 3가지 분자량별 polyetheramines 개발
1. 분자량 230의 polyetheramines (D-2
핵심기술
- 최적의 아민전환율을 가지는 Amination 공정 기술 및 공정 최적화,아민화 촉매 개발과 이를 이용한 3가지 Grade polyetheramines 소재개발
최종목표
- polyether polyol의 분자량 및 구조제어 인자 확립(polyetheramines에 적합한 분자량별 제품)
- 최적의 촉매 및 아민 전환율 확보(전환율 98% 이상)
- 아민 전환율 98% 이상의 3가지 분자량별 polyetheramines 개발
1. 분자량 230의 polyetheramines (D-230)
2. 분자량 430의 polyetheramines (D-400)
3. 분자량 2000의 polyetheramines (D-2000)
개발내용 및 결과
< 1차년도 개발 내용 >
- polyetheramines의 합성에 적합한 고온/고압 반응조건 설계 및 system 구축
- 금속 촉매의 High Throughtput Screening을 통한 촉매 기초 설계
- 목표 소재의 선도기업 대비 물성 수준 및 물성 평가 기준 확립
< 2차년도 개발 내용 >
- Semi-continuous reactor 및 수분흡착 column 도입을 통한 아민 전환율 향상 공정 적용
- 다양한 반응 조건에서의 아민화 전환율 향상 조건 검토
< 3차년도 개발 내용 >
- 1,2차년도에 추진된 Amination 화 기술 및 신규 금속 촉매 구조제어 기술을 기반으로 상업적 적용이 가능한 polyetheramines 공정 및 양산화 설비 설계를 진행하였음.
a. Reductive Amination 촉매 시스템 확립 (생산 기술 연구원 담당)
· 기존의 Ni-Cu-Zr-Sn 촉매를 대체할 수 있으면서 저가의 금속을 이용하는 Zn계 촉매를 신규 개발하고, 기존 촉매보다 동등 이상의 반응 활성을 지님을 확인함.
b. Amination 촉매 대량 제조 기술 개발 (국도화학담당: 촉매 scale-up)
· polyetheramines의 상업적 적용 검토를 위한 scale-up 반응조건 검토 목적으로 4종 Metal catalyst의 scale-up 진행함.
· 2차년도 대비 진행한 5배 이상의 large scale에서 Metal catalyst를 침지법으로 제조 진행한 결과 small scale과 동일한 metal content 확보함.
c. Semi-continuous Type의 polyether polyol amination 최적화
· 아민전환율 98% 이상 polyetheramines 개발 목적으로 catalyst 함량 반응 부반응 제어(온도, 반응시간, 반응 계내 수분량)하여 기술 선도 기업 동등 이상의 polyetheramines 개발 진행함.
d. 개발 polyetheramines의 응용 분야 물성 평가 결과
· 본 과제를 통해 개발된 기술을 활용한 polyetheramines 제품을 무용제 에폭시 및 폴리우레아 경화제 기반의 물성 평가 결과, 선도기업대비 동등한 물성 나타내는 것을 확인함.
e. 루데늄 촉매 및 바이오 촉매를 활용한 친환경 Amination 합성 결과 (상명 대학교)
· 기존에 사용하는 아민화반응과 달리 수소 공급이 필요하지 않은 borrowing-hydrogen methodology” 또는 “hydrogen transfer methodology”를 이용해 polyether polyol을 polyetheramins으로 치환하는 연구를 진행함. 균일계 금속 촉매와 바이오 촉매를 이용하여 아민화 반응을 진행하였고 금속 촉매는 전환율 98% ,선택도 96%, 바이오 촉매는 전환율 90%, 선택도 95%의 결과를 얻음.
기술개발 배경
- Polyetheramines의 국내 시장 규모(2014년)가 수량으로 3,300ton/ 년, 금액으로 약 170억원 정도이지만 제품의 공급이 100% 해외에서 이루어짐에 따라 국내에서 polyetheramines을 원료로 생산되고 있는 제품들의 가격이 원료로 사용되는 polyether amines의 영향을 크게 받음. 또한 국내 기술개발 역량 저하, 해외기업에 대한 의존도 심화, 출혈 경쟁으로 기업 경쟁력 저하, 해외 업체의 독점으로 인한 물량 확보 어려움 등의 문제를 야기할 가능성이 높아 polyetheramines의 생산 기술 개발 및 이를 통한 국내 상업화가 시급함. 국내 기업 및 연구 기관은 일부 특허는 존재하나 상업화가 가능한 기술 수준 부족으로 국가 경쟁력 확보를 위한 기술 개발 필요함.
핵심개발 기술의 의의
- 상업화 가능한 공정 기술 개발을 통해 polyetheramines의 국내 양산화가 안정적으로 가능해지면 전량 수입에 의존하던 시스템에서 벗어나 물류비용 절감 및 단기간 내 제품 수급의 효과를 가져 올 수 있으며, polyetheramines을 원료로 사용하는 여러 분야의 산업 경쟁력을 확보할 수 있음.
- 세계시장의 경우 각 분야에 사용되고 있는 polyetheramines의 수요는 약 15~16만톤 정도 이며, 이는 매년 약 10% 정도의 성장률을 가지고 꾸준히 성장할 것으로 전망됨. 이에 따라 polyetheramines의 개발을 통해 세계시장으로 수출 또한 가능할 것으로 기대 됨.
적용 분야
- Polyetheramines 소재는 폴리우레아, 폴리우레탄 및 에폭시 경화제용으로써 건축(건축 바닥재, 도로 표면 미끄럼 방지), 자동차(복합재료차제, 접착제 도료)용으로 주로 활용되며 (2014년), 특히 최근 신재생 에너지에 대한 시장 증대로 인해서 풍력 블레이드용 에폭시 경화제로써 시장이 확대 되고 있음(2020년 예상).
( 출처: 최종보고서 초록 - 3. 개발결과 요약 7p )
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연구책임자(Manager) : | - |
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