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탱크유출시간 실험이론 및 결과

1. 실험 목적실험중의 흐름이 층류인지 난류인지 구별하여 보며, 거시적인 에너지 수지 및 질량수지를 적용하여 탱크로부터의 액체의 유출 시간을 이론적으로 유도하여 보고 실험치와 비교하여 사용된 가정의 영향을 이해한다.2. 실험 이론2-1. Reynolds number2-1.1. 정의차원이 없는 수, 즉 무차원 수로 물체를 지나는 유체의 흐름 또는 유로 속에서 유체흐름의 관 성력(관성저항)과 점성력의 크기의 비를 알아보는데 있어서 지표가 되는 수이다.흐름 속에 있는 물체의 대표적 길이, 유속, 밀도, 점성률의 관계식으로 정의된다.흐름상태에 의해 크게 달라지므로 흐름의 특징을 정해지게 하는데 중요한 조건이다.2-1.2. Reynolds number, Re 구하는 식흐름 영역에서의 Re에의 의존성- Re<2100 : 층류2100 Re>4000 : 난류g = 중력 가속도 [m/s2]H = 탱크의 액면 높이 [m]h = 남은 물의 높이[m]L = 파이프의 길이 [m]t = 시간 [s]D = 탱크 직경 [m]R = 탱크 반경 [m]Do = 파이프의 직경 [m]Ro = 파이프의 반경 [m]ρ = 액체의 밀도 [g/㎝3]μ = 액체의 점도 [kg/cms]2-2. 에너지 수지식수직으로 놓여 있는 사각형의 탱크로부터 탱크 밑에 붙어 있는 관을 통해 뉴턴 액체가 흘러나올 때 이 계에 대한 에너지 수지식은 다음과 같다여기서 u : 관 내의 평균 유속 [㎝/s] , f : 마찰 계수

공학/기술| 2011.05.11| 7페이지| 2,000원| 조회(603)

탱크유출

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키토산DPPH분석

탐구 . DPPH 자유 라디칼 소거능 - 항산화 활성 검사체내의 활성 산소는 세포를 공격하여 여러 질병과 노화의 주원인이 된다. 새우껍질에 존재하는 아스타잔틴은 카로티노이드 계열의 하나로써 높은 항산화능을 갖는다. 라디칼 소거능 측정을 통해 훈육가공품에 새우껍질을 첨가하였을 경우[그림 ] DPPH 구조어느 정도의 항산화 활성이 기대되는지 측정하고자 한다.DPPH는 화학적으로 안정성을 띠는 자유라디칼을 가지고 있다. 항산화 활성이 있는 물질과 만나면 전자를 내주면서 라디칼이 소멸되고 자주색에서 황색으로 색깔이 변한다.샘플이 라디칼 소거활성을 가진다면 DPPH 라디칼을 소거하여 색상의 변화를 일으켜서 라디칼 소거활성을 측정할 수 있다.1) 탐구 방법① 재료 : 클로로포름, 원심분리기, 메탄올, DPPH, 분광광도계, 마이크로피펫, 볼텍스, 시료② 방법 : 시료 3g에 증류수 15mL를 첨가하였다. 시험관 내에서 균질화시킨 후 여과지로 여과시켰다. 10mL 클로로포름을 첨가하고 흔들어주었다. 3000rpm에서 5분간 원심분리 시킨 후 상층액 200μL와 DW 800μL를 첨가하여 1mL로 제조하였다. 1mL의 0.2mM DPPH를 첨가한 후 볼텍싱을 해 주었다. 어두운 곳에 30분 정도 방치한 뒤 517nm 에서 흡광도를 측정하였다.[그림 ] 샘플링한 후 DPPH 첨가[그림 ] 30분 방치 후 겉보기 색과 분광광도계 측정2) 탐구 결과[표 ] DPPH 라디칼 소거능그룹첨가물평균DPPH 라디칼 소거능대조군무첨가0.649±0.01835.1%b실험군 1새우껍질0.435±0.00856.5%a실험군 2키토산0.462±0.04053.8%a실험군 3아질산나트륨0.646±0.10635.45%b※값은 평균±표준편차로 제시하였다. 윗첨자가 같은 값은 p

공학/기술| 2011.05.11| 3페이지| 2,000원| 조회(421)

DPPH

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베르누이 실험이론 및 결과

1. 실험 목적벤추리 효과는 유체가 막힌 관을 따라 흐를 때 선속도는 증가하고 에너지보존법칙에 의해 압력은 감소하게 되는 것이다. 베르누이 방정식과 연속방 정식에 의해 이에 관한 식을 유도해낼 수 있고, 실험을 통하여 이를 확인하 고 계산해본다. 유량 및 유속 측정에 유용한 기기의 사용법을 익히고, 유 체흐름에 대해서도 이해할 수 있다.2. 실험 이론(1) Venturi meter< Assumption >① 유체는 미소구간 내의 압력변화를 무시할 수 있는 비압축성 유체이다.② 축일(Shaft Work)은 없다.③ 정상상태의 흐름이다.④ 유량계는 수평흐름이다.(Horizental Flow)⑤ 파이프 내에 마찰손실이 없다.⑥ 완전 발달 흐름이다.(Fully Turbulent Flow,난류)가정에 의해 위 식은로 쓸 수 있고, 그러므로연속방정식이므로,where,이 식을 대입하여 정리하면에 대해 정리하면위 식은 마찰이 없는 비압축성 유체에 잘 들어맞는다. 작은 값이지만 마찰손실을 고려하여 실험인자(Venturi Coefficient,)를 도입하여 수정하면,위 식을 이용하여 부피유량을 계산하여 낼 수 있다.그런데 여기서이므로 대입하면(2) Pitot Tube피토관은 유선에서의 국부속도를 측정하는 기구이다. 축일이 없는 평행흐름을 가정했을 때, 비압축성 유체에 대한 Bernoulli 식은 다음과 같이 표현할 수 있다.Where,: 국부속도마찰손실을 무시하고 국부속도에 대하여 정리하면 아래 식으로 정리된다.다른 유량계와 마찬가지로 위 식은 실제에 꼭 적용되지는 않는다. 따라서 보정인자(Pitot Coefficient,)를 사용하여 그 정확도를 높일 수 있다.마찬가지로를 대입하면주의해야 할 것은 오리피스 및 벤추리 유량계에서는 전체 흐름의 평균속도를 측정하는데 비하여, 피토관은 단지 한 점에서의 속도를 측정한다는 것이다. 속도는 파이프의 단면에서 위치에 따라 달라진다. 그러므로 피토관을 이용하여 평균속도를 구하려면, 관 중심에서의 최대속도를 구하여 계산이나 그래프를 이용해야 한다.3. 실험 장치 및 준비물(1) Bernouilli Theorem Apparatus(2) 풍속 측정기4. 실험 방법(1) 전원을 끈 상태에서 마노미터의 튜브 내에 있는 증류수의 눈금을모두 0으로 맞춘다.(2) 공기 송풍기를 가동시켜 관내에 일정한 유속의 유체흐름을 만든다.(3) 풍속계의 전압은 빨간 눈금을 넘어가지 않게 작동한다.(4) 전원을 올리고 유속을 조정하여 압력 손실을 벤츄리미터와 피토관을이용하여 마노미터로부터 읽는다.(5) 첫 번째는 피토관을 파이프 가운데에 위치하게 한 후 실험한다.(6) 유속을 달리하여 위 실험을 반복한다.(7) 두 번째는 피토관을 파이프 벽면에 위치하게 한 후 실험한다.(8) 유속을 달리하여 위 실험을 반복한다.(9) 벤츄리미터의 압력강하를 이용하여 유량을, 피토관을 이용하여유속을 각각계산한다.5. 결과 값의 고찰풍속벤츄리(dia 30mm) 수두차피토관 수두차1차2차3차평균1차2차3차평균중앙센터맨위2.12.12.12.10.40.40.40.40.10.10.12.52.92.82.730.70.70.70.70.10.10.13.33.53.73.501.11.01.11.070.20.20.244.34.34.201.41.41.61.470.30.30.24.54.954.801.81.92.01.900.40.30.35.35.55.65.472.32.32.42.330.50.40.36.26.166.102.92.82.92.870.60.50.46.66.76.66.633.33.23.23.230.70.60.57.37.477.234.13.73.63.800.80.60.67.88.07.27.674.44.44.44.40.90.80.68.58.38.28.335.14.84.84.900.90.80.69.38.98.38.835.75.45.35.471.10.90.710.19.38.89.4066.166.031.21.00.910.79.69.29.836.66.166.231.21.00.911.410.010.310.577.27.67.37.371.41.21.01) Venturi Meter풍속벤츄리(dia 30mm) 수두차1차2차3차평균1차2차3차평균2.12.12.12.10.40.40.40.42.52.92.82.730.70.70.70.73.33.53.73.501.11.01.11.0744.34.34.201.41.41.61.474.54.954.801.81.92.01.905.35.55.65.472.32.32.42.336.26.166.102.92.82.92.876.66.76.66.633.33.23.23.237.37.477.234.13.73.63.807.88.07.27.674.44.44.44.48.58.38.28.335.14.84.84.909.38.98.38.835.75.45.35.4710.19.38.89.4066.166.0310.79.69.29.836.66.166.2311.410.010.310.577.27.67.37.37---------- (a)D₁= 60㎜D₂= 30㎜목의 단면적= 0.0007 m²1= 유체의밀도= 물의밀도 = 1.0= 38( at 7.23m/s )= 0.003677791 atm ( ∵ 1atm = 10332.28633)0.003725603 bar ( ∵ 1atm = 1.013bar )372.56( ∵ 1bar = 100000)∴0.018817897 ≒ 0.019 ()(2) Pitot tube풍속피토관 수두차1차2차3차평균중앙센터맨위2.12.12.12.10.10.10.12.52.92.82.730.10.10.13.33.53.73.500.20.20.244.34.34.200.30.30.24.54.954.800.40.30.35.35.55.65.470.50.40.36.26.166.100.60.50.46.66.76.66.630.70.60.57.37.477.230.80.60.67.88.07.27.670.90.80.68.58.38.28.330.90.80.69.38.98.38.831.10.90.710.19.38.89.401.21.00.910.79.69.29.831.21.00.911.410.010.310.571.41.21.00.99 (∵ 보정인자 )q0.439.216876790.0061053328.0576953470.768.629534390.00807659510.659329011.07104.90514540.00998553113.178704991.47144.12202220.01170409815.446835261.9186.28016480.01330626317.561339872.33228.43830730.01473524119.447277352.87281.3810910.01635385921.583496233.23316.67628010.01734924422.897185823.8372.56032950.01881789724.835485014.4431.38564470.02024909626.724352144.9480.40674070.02136866228.201933715.47536.29079020.02257734929.797135146.03591.19441770.0237048931.285240916.23610.80285610.02409479931.799835317.37722.57095490.02620674234.587135196. 고찰이번 실험은 다른 실험들을 다 하지는 못했지만, 이번 실험이 가장 쉬웠던 것 같다. 장치에 전압을 주고, 풍속을 변화시켜서 풍속에 따른 피토관과 벤튜리관의 수두차를 체크하면 되었다.같은 전압을 주고 풍속을 체크 했는데 관의 어느 부분을 체크하느냐에 따라서 값이 틀려지게 나오므로, 관의 마지막부분에 풍속 측정기를 대고 풍속을 체크하였는데, 풍속 측정기에는 같은 전압인데도 풍속이 다르게 나왔다. 그리고 유속에 따른 압력차도 조금씩은 달라지고 있었다.실험을 하면서 잘못된 이유들을 생각해 보니 마노미터안에 있는 물의 눈금을 사람의 눈을 통하여 체크를 하다보니 오차가 생긴거 같고, 풍속을 체크할 때 사람의 손으로 체크하다 보니, 매번 위치가 약간씩 틀려질 것이기 때문에같은 전압의 풍속을 걸어주어도 풍속이 다르게 나올것이다.

공학/기술| 2011.05.11| 9페이지| 2,000원| 조회(452)

베르누이

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바이오에탄올(전분계)실험 이론 및 결과

1. 실험 목적1) 실험을 통한 바이오에탄올 공정의 이해2) 전분계 물질(감자, 고구마, 옥수수)에 대한 외부변수(온도,시간, pH) 에 따른 수율 분석3) 경제성평가2. 서 론지구상의 에너지의 근원은 태양이다. 이로부터 빛 에너지가 태초의 에너지원으로 사용되어 왔으며 태양의 빛과 열을 광합성작용에 의해서 식물로 녹말의 형태로 저장이 되어왔고, 먹이 사슬에 의하여 동물까지 전해지게 된다. 아주 오랜 세월 후에 이들 생물로부터 석유가 생성되고, 현 인류는 이 막대한 량의 석유에 의존해서 근 100년간 역사에서는 볼 수 없는 산업화를 이루었다. 그러나 지금의 현시대 상황에서는 이 석유에너지원의 고갈이 우려되고, 석유에너지에서 발생하는 탄소에 의해서 지구의 기상환경의 변화가 발생하였다. 따라서 그에 대체하기 위한 첫 발을 내딛기 위해서 세계에서는 남는 식량자원을 이용하여 에탄올을 생성하여 이를 가솔린과 섞어 사용하는 방편을 모색하였다.3. 이 론1) 바이오 에탄올사탕수수·밀·옥수수·감자·보리 등 주로 녹말 작물을 발효시켜 차량 등의 연료 첨가제로 사용하는 바이오 연료로서 바이오 디젤과 함께 가장 널리 사용되고 있다. 바이오 에탄올은 녹말(전분) 작물에서 포도당을 얻은 뒤 이를 발효시켜 만든다.목질계를 원료로 하는 경우에도 목질계의 주성분인 셀룰로즈를 산이나 효소 (cellulase)로 분해하는 과정을 거쳐 발효하여 에탄올을 얻게 된다.효소는 대개 특정한 반응에 대하여만 촉매작용을 하므로 분해 생성물, 부산물 등의 생성이 적다. 둘째, 생물공정은 상온, 상압 반응이므로 시설비가 적게 들며 반응되지 않는 성분(바이오 매스의 경우 리그린 등)은 변환 없이 배출되므로 다른 용도로 쓸 수 있다. 마지막으로, 생물공정은 새로운 공정 및 테크놀로지 개발이 계속되고 있으므로 공정 개선 및 경제성 제고가 용이하다는 것이다.에탄올은 수송용 대체연료로서 아주 우수한 특성을 갖고 있음이 입증되고 있다. 에탄올은 휘발유와 혼합연료(가소홀, Gasohol)의 형태, 산화물(ETBE, Eth의 완벽하게 사용될 수 있다. 즉,? 공연비(Air/Fuel ratio)를 낮게 유지할 수 있으며, 증발잠열이 높고, 옥탄가가 높으며 화염온도는 낮다. 실제로, 에탄올은 이와 같은 이유로 Indianapolis 500 같은 고성능 자동차 경주에서 종종 휘발유 보다 우수한 연료로 경주차에 사용되기도 하며, 브라질에서는 수화에탄올 자동차가 휘발유 자동차 보다 더 많이 출고되기도 하였다. 내연기관 연료로서 에탄올 장단점을 다음 표 에 종합하였다장 점단 점- 대중에 잘 알려져 있으며 독성이 적다- 유기 배출물의 반응성이 낮다- 유독 공해불질 배출량이 적다.- 엔진효율이 높다- CO2 배출이 적다.- 황, 질소 성분을 함유하고 있지 않다.- 재생가능 바이오 매스자원으로부터생산이 가능하다.- 현재 기술로는 가격이 비싸다.- 원료 공급원의 제한이 있다.- 식용 알코올로 전용될 소지가 있다.- 부티당 열량이 가솔린대기 1/3정도작아 연료통이 커진다.- 저온 시동성이 나쁘다.2) 바이오에탄올 생산공정분쇄 → 증자 → 당화 → 발효 → 증류① 분쇄(원료처리)?분쇄목적ㆍ전분이 호화되고, 당으로의 전환이 용이하도록 분쇄한다.ㆍ분쇄입도는 발효효율에 영향을 미치나 지나친 미분쇄는 동력소비를 증가 시킨다.② 증자? 증자의 목적ㆍ가열에 의한 전분의 호화(수화-팽윤-전분입자파괴)로 효소의 작용용이하 다.ㆍ원료에 부착되어 있는 유해미생물을 살균한다.? 증자의조건- 전분은 종류에 따라 고유한 호화와 전분입자의 파괴온도를 가진다.- 증자기 투입시 증자요(원료+사입수)의 온도가 적정하게 유지하여야 하며 너무 높으면 에너지절감에는 유리하나 덩어리형성으로 증자효율이 낮아진다.- 원료 및 액화효소종류에 따라 최적작용온도, pH가 다르다.원료명보리밀쌀고구마타피오카파괴온도57.5-62.565-67.558.4-61.2--호화온도8080806563③ 당화? 당화의 목적ㆍ전분은 효모가 직접이용을 못하므로 포도당으로 전환이 필요ㆍ사용원료, 효소의 종류에 따라 온도, 작용시간이 다르다ㆍ보통 60℃에서 1시간 당화의소가 셀룰로스의 반응표면에 흡착하여 셀룰로스를 cellobiose로 바꾸는 과정과 이렇게 생성된 cellobiose가 β-glucosidase의 효소반응에 의해 글루코스로 전환되는 과정으로 나눌 수 있다. 이때 cellulase 효소는 cellobiose와 글루코스에 의해 억제영향을 받고 특히 cellobiose에 의한 억제영향이 더 심각하다고 보고되었다. 또한 β-glucosidase 효소는 기질인 cellobiose와 최종 생성물인 글루코스에 의해 억제영향을 받고, 글루코스에 의한 억제작용에 더 민감한 것으로 보고되었다당화공정 중에서 먼저 산당화 공정을 설명하면, 묽은 또는 농축된 산은 섬유소계 바이오매스로의 셀룰로스와 헤미셀룰로스 구조를 파괴시켜서 에탄올로 전환시킬 수 있는 당의 형태로 전환시킬 수 있다. 우선적으로 섬유소계 바이오매스를 작은 크기로 분쇄시켜 산이 기질의 구조 안쪽으로 깊이 침투할 수 있도록 한다. 이러한 산당화는 기본적으로 바이오매스의 헤미셀룰로스를 자일로오스(xylose) 및 다른 형태의 환원당으로 전환시키는 과정을 의미하며 당화 후에 남는 잔류 셀룰로스 및 리그닌이 함유된 헤미셀룰로스 성분들은 전체 공정을 위한 연료로 사용이 가능하다.예를 들면, 1.5%의 묽은 황산을 이용한 산당화의 경우 바이오매스를 당으로 전환시킬 수 있으며, 헤미셀룰로오스를 분해하여 적절한 수율의 자일로오스와 환원당을 생산하기 위해서는 당화온도가 대략 160℃(320F)의 조건을 유지하여야 한다. 그러나 결정형의 셀룰로오스(crystalline cellulose)를 당화 시키기 위해서는 200～240℃의 조건을 유지시켜야 한다. 이러한 공정조건은 결국 과도한 분해를 유발하여 hydroxymethylfurfural (HMF), furfural, tars 및 다른 여러 성분들을 발생시킨다. 이러한 생산된 물질들은 그 시장규모가 매우 작을 뿐만 아니라 발효과정에서 미생물에 강한 억제작용을 나타낸다.한편, 효소당화 공정에서 셀룰라제(cellulase)는 에탄올 생산을 은 촉매로써 산당화에서 발생하는 부산물들의 생성이 거의 일어나지 않아서 잔류물에 대한 처리비용을 격감시킬 수 있다. 또한 적은 양의 효소로도 촉매반응이 가능하고 그 효소 반응조건에 대한 부담이 없고 높은 당화수율을 유지할 수 있는 장점이 있다.효소를 이용한 에탄올 생산은 오랜 기간 연구되어 왔으며, 현재에는 대량 생산공정에 직접 적용이 가능한 기술수준까지 도달하였다④ 발효ㆍ 약 110∼130시간 혐기적 조건에서 알코올발효를 행한다.ㆍ이 때 발효경과에 따라 발효조 품온이 발효열에 의해 상승하며 냉각 coil로서 32℃전후로 조절하는 것이 중요하다.ㆍ발효조 살균은 오염방지를 위해 중요하며, 수송배관까지 철저히 증기 살균 한다.ㆍ증자기에서 압송시 급속냉각으로 인한 진공사고의 위험이 있다.ㆍ발효 수율은 사용하는 효모, 발효환경, 2차 오염이 주 영향을 미친다.ㆍTS(총당) 농도는 점도에 지배되나 점차 고농도로 발전된다.(17%→22%)ㆍ발효 과정 중 생성되는 CO 2 는 별도의 액화탄산 제조공정으로 보내진다⑤ 증류ㆍ휘발성의 차이를 이용하여 액체혼합물로 부터 각 성분을 분리하는 조작ㆍ연속 증류는 비등과 응축이 수없이 반복되면서 정제된다ㆍ숙성 술덧 중의 성분은 알콜(Eethanol)과 물 이외에 고형분, 비휘발성분(단백질, 염류등), 알데히드, 에스테르, 고급알콜등이 있으며 이러한 성분중 먼저 고형분, 비휘발성분을 분리하고 다음에 휘발성의 차를 이용하여 순수한 알코올을 만드는 것이다.3) 수율의 계산-LC기기를 이용하여 생산수율을 계산한다.94.5%의 에탄올실험상에서 수득한 에탄올함량계산94.5% : 1 = X % : 0.478 X = 45.17%Ex) 20ml 를 수득했다고 가정하면에탄올의 밀도 0.8g/ml, X = 45.17% 이므로20ml x 0.8g/ml x 0.4517 = 7.23g초기 녹말이 20g 이므로생산수율 = 원료당 에탄올생성량 비율= 7.23 g / 20 g x 100 = 36.15%4) 분석기기? LC : 고성능 액체 크로마토그래피 (high-pephy)라고도 함.? 액체인 유동상을 고압으로 주입해서 미량의 물질을 분리·정제할 때 사용.? 이동상은 물: 아세트니트릴 = 6:44. 실험준비전분계원료(감자 고구마 옥수수)소독용 알콜효소 (a-amylase glucoamylaes 또는 누룩)효모 (이스트)Vaccume aspirator발효용기(CO2가스 배출가능).오븐LC5. 실험방법실험 변수 조건내 용1.전분계 재료 종류감자, 옥수수, 고구마 ( 각 20g씩 )2.효소와 효모,물의 양고정 ( 물180ml, 효소 1g, 효모 5g )3.발효온도상온, 30℃, 50℃4.발효 PHpH 4~8 (pH4, 5, 6.2, 7, 8.2)5.발효시간3일, 7일물, a-amylase, 이스트 의 양의 최적을 찾는데 오차가 너무커서모두 일정양으로 고정시켜서 실험변수인 시간 온도 pH만 측정해서 에탄올추출- 시간변수 -1) 전분재료 각각 20g준비2) 물 80ml 넣은 후 익힌다(증자)3) a-amylase 1g 을 증자된 녹말과 섞는다 (물 100ml 추가)이때 잘 섞이기 위해서 교반기에 1시간 가량 교반 시킨다.식힌 후(25 ~ 28도) 효모5g 을 넣고 30℃에서 배양 증식4) 발효시간을 달리하며 에탄올을 추출한다.- 온도변수 ?1) 전분재료 각각 20g준비2) 물 80ml 넣은 후 익힌다(증자)3) a-amylase 1g 을 증자된 녹말과 섞는다 (물 100ml 추가)이때 잘 섞이기 위해서 교반기에 1시간 가량 교반 시킨다.식힌 후(25 ~ 28도) 효모5g 을 넣고 상온, 30℃ 50℃ 에서 배양 증식4) 에탄올을 추출한다.- pH변수-1) 전분재료 각각 20g준비2) 물 80ml 넣은 후 익힌다(증자)3) a-amylase 1g 을 증자된 녹말과 섞는다 (물 100ml 추가)이때 잘 섞이기 위해서 교반기에 1시간 가량 교반 시킨다.식힌 후(25 ~ 28도)효모5g을 넣고 pH조절 (4~8.4)4) 30℃에서 7일 배양 증식5) 에탄올을 추출한다.6. 예상결과1)시간에 따른 예상 결과?조건 : 전분 20 g 물 18다.

공학/기술| 2011.05.11| 10페이지| 2,000원| 조회(1,205)

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고분자중합 실험이론 및 결과

실험목적① MMA를 이용해 고분자 합성체인 PMMA를 제조.② 특정변수가 수득률과 결과에 미치는 영향조사.③ 여러 중합법의 비교·이해와 실제 실험에 적용실험이론MMA와 PMMA의 정의 및 용도① MMA(methyl methacrylate)메타크릴산메틸이라고 부르며유기유리 제조원료로 사용되는 중합을 잘 일으키는 유기화합물이다. 화학식 C5H8O2. 에스테르 냄새가 나는 무색 투명한 액체로, 녹는점 -48.2℃, 끓는점 101℃, 비중 0.9440(20℃)이다.물에는 약간 녹으나, 대부분의 유기용매에는 잘녹는다. 빛, 열, 방사선, 과산화물 등에 의해서Fig. MMA 구조 쉽사리 중합을 일으켜 메타크릴수지가 된다. 공 업적으로는 아세톤에 시안화수소를 작용시켜 아세톤시안히드린을 만들고, 이것을 진한 황산으로 탈수하여 메탄올 처리를 하여 제조한다.? 용도 : 뛰어난 투명성과 내후성을 가진 메타크릴수지(PMMA, MBS, MABS 등)의 원료로 이용되며 조명, 광학재, 도료 등에 널리 사용된다.② PMMA(poly methyl methacrylate)보통 '아크릴 수지' 라고 부르며, 1930년 내에 연구개발되어 공업화가 시작되었다. 현존하는 수지 중 가장 오래된 역사를 가진 수지의 일종으로 가장 투명하고 내후성이 좋다. 그래서 유기유리, 전기부품 및 건축재료 등으로 광범위하게 이용되고 있다.Fig. PMMA로의 중합구조? 특징- 투명성이 좋고 내광성이 우수하며 무색으로서 가시광선의 전파장을 흡수하지 않고 자외선도 270nm까지 투과한다.- 착색성이 매우 좋아서, 흐린색으로부터 짙은 색까지 광범위한 색조를 얻을 수 있다.- 가열 또는 일광에서도 변색 또는 퇴색되지 않는 특성이 있으며 표면이 광택성이 있고 강인하며 가볍다.- 내약품성이 좋아서, 무기 강산?강알칼리 및 그 염류에 침식되지 않는다. 또한 유기사의 염류, 유지, 지방족 탄화수소에도 강하다. 내후성은 플라스틱 중에서 가장 좋다.- 성형성 및 가공성이 좋다. 즉, 연화점이 80～90℃이므로 가온해서 구부리면 가공글리세린을 중합시킨 폴리글리세 린 에 지방산을 에스텔화한 것으로, 글리세린의 중합도는 2∼10까지 존재 하며 글리세린 의 중합도, 지방산의 종류 에스테르화의 정도에 따라 많은 종류의 제품이 생산되고 있다. 글리세린의 중합도가 클수록 지 방산의 탄소수가 적을수록, 에스텔화 정도가 적을수록 수용성이 높은 친수성 유화제가 되고, 반대의 경우에는 친유성 유화제로 사용된다. HLB를 1 ~ 20까지 조정이 가능하고 대표적인 O/W, W/O형의 유화제가 있고 그 외에 가용화제, 기포제, 소포제, 유지의 결정조정제, 전분, 식품의 개질제, 생지조절제 등에 이용되며, 코팅제, 세정제, 보존향상제 등으로 이용된다.? 벌크중합ⅰ) 원리: Bulk중합은 고분자 합성공정 중 가장 단순하고 직접적인 방법이다. 단량체와 소량 의 개시제, 그리고 경우에 따라 분자량 조절제만을 반응조에 투입하며, 반응이 진 행됨에 따라 단량체와 고분자만이 반응계의 구성요소가 된다. 이 점은 bulk중합의 최대 장점인 순수한 고분자의 생성을 보장한다. 반응조에 투입되는 물질은 직접 반응에 참여하지 않더라도 생성되는 고분자에 포함될 수 있으며, 대부분의 경우 생성된 고분자는 반응 후 증류, 추출, 결정화 등에 의한 정제과정을 거치지 않는 다. 따라서 투입되는 모든 물질이 반응에 참여하는 bulk중합으로는 순수한 고분자 를 얻을 수 있다. bulk중합의 다른 장점은 반응조 단위 부피당 생산효율이 높다는 점을 들 수 있다.한편, 벌크중합의 최대의 문제점은 반응열의 제거이다. 단량체 이외에 중합열을 흡수해 제거해 줄 수 있는 물질이 없고, 반응의 진행에 따라 반응계의 점도도 증 가하므로 전도나 대류에 의한 반응열의 확산이 어렵게 된다. 특히 라디칼중합의 경우 반응 후기단계에서 자동가속화에 의한 점도의 급겨한 상승이 일어날 수 있 다. 이는 중합에 의한 수축현상과 겹치어 기포발생등을 유발하게 되므로 중합공정 에서 조절되어야 한다. 반응열에 의한 온도상승의 중합속도를 높이게 되고 반면 중합도를 낮춘다. 따라서 반응계응조 단위 부피당 생산효율이 높다는 점을 들 수 있다.㉠ 반응열의 제거이다. 단량체 이외에 중합열을 흡수해 제거해 줄 수 있는 물질이 없고, 반응의 진행에 따라 반응계의 점도도 증가하므로 전도나 대류에 의한 반 응열의 확산이 어렵게 된다. 특히 라디칼중합의 경우 반응 후기단계에서 자동 가속화에 의한 점도의 급격한 상승이 일어날 수 있다. 이는 중합에 의한 수축 현상과 겹치어 기포발생, 등을 유발하게 되므로 중합공정에서 조절되어야 한 다. 반응열에 의한 온도상승의 중합속도를 높이게 되고 반면 중합도를 낮춘다. 따라서 반응계의 온도가 조절되지 않으면 분자량분포를 넓게 하는 결과를 가져 온다.㉡ 벌크중합의 공정제어를 위해서는 중합속도를 줄여야하는데 이는 경제적이지 못하다. 따라서 경제성을 보장하는 중합속도와 원하는 중합도의 고분자를 얻 을 수 있는 공정의 제어가 벌크중합 공정설계의 관건이 된다.? 용액중합ⅰ) 원리: 단량체, 용매, 개시제를 사용하는 중합으로, 열제거는 용매의 증발환류로 쉽게 이 루어지나 용매에 대한 연쇄이동이 불가피하므로 가능한 한 연쇄이동을 적게 일으 키는 용매를 사용할 필요가 있다. 또 중합완료 후 용액상태로 이용하는 경우가 아니면 중합체내에서 용매를 제거하기가 곤란하기 때문에 고체 중합체를 얻는 방 법으로는 좋지 않은 방법이다. 용매가 단량체 뿐만 아니라 중합체도 녹이는 경우 도 있고 중합체는 녹지 않는 경우도 있다. 전자에서는 중합체의 용액을 얻게 되 므로 균일계중합 (homogeneous polymerization)이고 후자의 경우는 중합체입자 가 석출하게 되므로 불균일계중합(heterogeneous polymerization)이며 침전중합 이라고도 한다.용매를 사용하기 때문에 중합체의 분자량(중합도)은 다른 중합법에 비해서 낮고 또 중합 속도도 느리다. 따라서 중합의 반응조건을 조절하기가 쉽고 균일한 중합 체를 효율좋게 제조할 수 있다는 이점도 있다. 공업적으로는 polyvinyl acetate 계의 접착제, polypropylene, n)은 단위체를 물과 같은 비용매 중에 기름상으로 현탁 시켜 입상의 중합체를 얻는 방법으로서, 일종의 괴상중합이라고 할 수 있다. 중합을 일으킬 수 있는 단위체는 물에 대한 용해도가 작고 비점이 높아야 하고, 분산매는 단위체와 중합체에 대하여 불활성이어야 한다.현탁중합은 일명 진주상 중합(pearl polymerization) 또는 입상, 염주, 구슬중합(bead polymerization)이라고도 한다. 만약, 물에 가용성의 개시제를 사용하면 중합은 단위체 유적(油適)과 물과의 경계면에서 진행되고, 분산중합이라고도 한다.개시제로는 단위체에 가용성인 benzoyl peroxide 또는 수용성인 과산화염을 사용한다. 현탁중합에서는 괴상중합과 마찬가지로 중합속도가 빠르고 또 입상 단위체 속에서 진행되지만, 일부분은 수용액 부분에서도 일어난다.이 중합반응은 보통 발열반응이지만 분산매(分散媒)가 존재하기 때문에 반응온도의 조절이 가능하다. 그리고 고순도 높은 중합도를 가진 중합체 를 얻을 수 있고, 분리조작방법이 편리하기 때문에 공업적으로 많이 이용 되고 있다.현탁 중합에서는, 보통 지금 0.01～0.5mm의 방울로서 분산시켜 교반하 고 수용성 안정제를 첨가하여, 다음 그림 2에 나타낸 것과 같이 유적과 합치는 것을 방지하고 현탁과 분산을 균일하게하여 안정한 분산계를 유지 시킨다. 안정제에는 기계적으로 덩어리가 응결되는 것을 방지하는 불용성 의 유기 및 무기 물질, 또는 상(相)사이의 경계면 장력을 증가시키는 전해 질과 수용액 상의 점도를 증가시키기 위한 수용성 고분자 등이 있다.즉, gelatine, 녹말, methyl cellulose, CMC(carboxymethyl cellulose) 등의 천연고분자와 그 유도체 및 poly(vinyl alcohol), poly(acrylic acid) 와 같은 합성고분자 물질 및 또한 BaSO4, CaSO4, BaCO3, CaCO3 및 MaCl2와 같은 불용성 염류, 그리고 talc, 규산규조토와 같은 무기고분자 화합물과 금의 범위로, 현탁액의 안정제는 단위체의 1%이하로 사용한다. 입자의 크기는 0.1～5mm정도이지만 중합 조건에 따라 직경분포가 다르다.ⅱ) 장ㆍ단점㉠ 중합열의 제거가 용이하다.㉡ 사용하기 편리한?크기로 고분자가 얻어진다.㉠ 중합조 단위부피당 생산량이 적다.㉡ 분산 조절제 등의 제거가 어렵다.㉢ 연속 공정이 어렵다.? 유화중합ⅰ) 원리: 단량체, 물, 개시제, 에멀젼화제(유화제)가 있는 중합계에서 중합시키는 것으로 서 스펜션중합과 비슷한 듯 하지만 전혀 다르다. 즉, 수용성기시제(예 H2O2, K2S2O8 등)을 사용하기 때문에 개시제가 존재하는 장소가 다르며, 따라서 중합 이 일어나는 장소가 다르다. 서스펜션중합은 단량체입자내에서 중합이 일어나기 때문에 중합반응기구는 벌크중합과 같다. 하지만 에멀젼중합은 수상에서 중합한 다. 즉, 물속에 존재하는 에멀젼화제의 마이셀(micelle)속에서 중합이 일어나기 때문에 앞에서 설명한 세가지 중합법과는 전혀 다른 기구로 진행된다.보통 0.5-2.0%의 에멀젼화제를 사용하기 때문에 1018개 micelle/cc 정도의 숫 자라고 말하고 있다. 에멀젼화제의 수용액중에 물에 녹지 않는 단량체를 넣으면 단량체 분자는 미셀의 친유성 부분의 내부에 들어간다. 이렇게 생긴 무수히 많은 미소단량체 입자가 수중에 분산하여 마치 물속에 녹아들어간 것 같이 보인다. 이 를 가용화(solubilization)되었다고 한다.다른 중합법에서는 분자량의 조절을 개시제의 양, 반응온도, 연쇄이동제 등을 이 용하여 행하나, 에멀젼중합에서는 에멀젼화제의 농도 즉, 분산되어 있는 미셀 입 자수를 변화시켜 분자량과 반응속도를 조절할 수 있다. 사용되는 에멀젼화제로서 는 음이온성 또는 비이온성 등이다. 중합이 끝난 상태는 유탁액, 즉 에멀젼 상태 소위, 라텍스(latex)라 불리우는 상태로 된다. 에멀젼 상태에서 중합체를 분리하 려면 염석, 수세, 여과, 건조 등 의 많은 공정을 필요로 한다. 많은 경우 중합체를 분리하지 않고 에멀젼 상태로 이용되고 있다. 다.

공학/기술| 2011.05.11| 10페이지| 2,000원| 조회(306)

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