초임계 Acetone,n-Hexane을 이용한 ABS의 분해

Abstract

본 연구에서는 초임계 n-Hexane과 Acetone을 이용하여 ABS ( Acrylonitrile - Butadiene - Styrene )를 열분해 시킨 후 생성물의 성분분석, 변수에 따른 weight selectivity[wt%]의 변화를 통해 고분자 폐기물의 처리에 대한 기초연구를 하였다. 실험은 초임계 Acetone을 사용할 때 반응온도는 340~400℃, 반응압력 90bar를 기준으로 반응시간 0 ~ 60분까지 변화시키고, 초임계 n-Hexane은 반응온도 360~420℃, 압력 60bar, 반응시간 0 ~ 90분까지 변화시켜 비활성분위기인 닫힌계에서 수행하였다. 액상 생성물은 GC와 GC-MS로 정성 및 정량 분석을 하였다. ABS를 초임계 유체를 이용하여 분해 온도가 380℃ 이상부터 남아있는 고체 잔류물의 양이 현저히 줄어 전체양에 비해 잔류물이 약 7~9%로 감소하는 것을 볼 수 있었다. 주요 생성물로는 styrene monomer, ethyl benzene, toluene, iso-propyl benzene, α-methyl styrene, propionitrile, 1,3-propanediyl benzen등 이 생성되었다. 이번실험의 목적은 그 생성물의 온도, 압력, 시간의 변수에 따라 무엇이 어떻게 변화하는지를 살펴보고자 하였다. 반응온도, 압력, 시간을 변화시켜 얻고자 하는 물질에 대한 선택도를 조절할 수 있으며, 유체의 종류에 따라 생성물들의 차이가 있음을 알 수 있었다. 먼저 초임계 n-Hexane을 이용한 ABS의 열분해 결과는 반응시간과 반응온도가 증가하면 styrene monomer, 1-methylethenyl benzene등의 생성물이 분해되어 그 양은 감소하여 toluene, ethyl benzene등으로 전환된다. 동일 온도에서 반응 압력이 증가하면 toluene 과 ethyl benzene등 의 양은 증가하였고 styrene은 감소하는 경향을 나타냈으며 propionitrile의 양은 급격한 감소를 보였다. 나머지 생성물은 증가와 감소가 적어 압력에 대한 영향은 그다지 크지 않았다. 초임계 Acetone을 이용한 ABS의 열분해 결과는 반응시간과 반응온도가 상승할수록 styrene monomer, 1-methylethenyl benzene등의 생성물질들이 분해되어 그 양은 감소하고 toluene, 2-methylpent-2-en-4-one, 5-phenyl-2-pentanone, ethyl benzene등의 양은 증가하였다. 반응 압력이 증가하면 styrene의 양은 증가하였지만 ethylbenzene, 1-methylethyl benzene의 양은 감소하였으며, 그 외의 생성물은 압력에 대한 영향은 크지 않았다. 두 초임계용매를 사용하여 ABS를 열분해 한 결과 압력보다는 온도나 반응시간의 변화가 분해반응에 더 많은 영향을 주는 것을 확인할 수 있었고 반응시간(온도 압력, 시간)을 적절히 조절함으로써 생성물의 selectivity[wt%]를 조절할 수 있고 monomer 뿐만 아니라 다른 유용한 산물을 얻을 수 있는 적합한 조건을 ？O을 수 있다.; In this work, the degradation of Acrylonitrile-Butadiene-Styrene was performed using Supercritical n-Hexane and Acetone. The products were analyzed in components analyses and selectivity[wt%], which the basic experiment was investigated by the polymer waste treatment. The experiment was carried out in the temperature range 360, 380, 400, 420℃(n-Hexane) and 340, 360, 380, 400℃(Acetone), reaction pressure 60, 70, 80, 90 bar(n-Hexane), 80, 90, 100, 110bar (Acetone) and reaction time 0, 30, 60, 90min (n-Hexane) and 0, 15, 30, 60min(Acetone). The product were recovered by condensing After the reaction were completed. Liquid products were analyzed by GC(FID) and GC-MS. The major components were Toluene, Styrene, 1-Methylethyl Benzene, Ethyl Benzene, 1-Methylethenyl Benzene, Benzene Butanenitrile etc. First, decomposition of ABS using supercritical n-hexane. styrene monomer, 1.3-propanediyl benzen,benzene butanitrile of the product were decrease in increased reaction time, temperature, but other components ( Toluene, Ethyl benzene, propionitrile etc) were increased. considering the influence of the pressure, Toluene, Ethyl benzene, 1-Methylethyl benzene were increasing and propionitrile was decreasing in increasing pressure. By the way weight selectivity of components almost not changed when the pressure rose. Second, degradation of ABS using supercritical Acetone. styrene monomer, 1.3-propanediyl benzen, 5-Phenyl-2-pentanone, 1-Methylethyl benzene, 2-methylpentene-2--en-4-one were increase in increased reaction time. considering the influence of the temperature, styrene monomer, 1.3-propanediyl benzen, 1-Methylethyl benzene, Propionitrile were drastically decreasing in increasing reaction temperature. finally, styrene monomer was increasing, but ethylbenzene, 1-Methylethyl benzene were ,decreasing in increasing pressure. Many product are discovered by ABS distribution using supercritical fluids. The purpose of experiment could be to fine out how to be changed the products by the variables like temperature and time. We could control the weight selectivity of the products by changing reaction temperature, pressure and time. Also know the products differences by supercritical fluid types.