KR20140027272A - 조성물의 부동제로서의 용도 - Google Patents

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올리비에 퐁슬레
다니엘 게토
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꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 에뜨 옥스 에너지스 앨터네이티브즈
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Abstract

본 발명은, 20 내지 80℃ 범위의 수분 내에서의 저 임계 용해 온도(LCST라 일컬음)를 갖는 폴리에테르아민들로부터 선택된 폴리머를 함유하는 조성물의 부동제로서의 용도에 관한 것이며, 또한 20 내지 80℃ 범위의 수분 내에서의 저 임계 용해 온도(LCST라 일컬음)를 갖는 폴리머를 포함하는 특히 냉각제 타입의 조성물에 관한 것이다.

Description

조성물의 부동제로서의 용도{Use of composition as an antifreeze agent}
본 발명은 20℃ 내지 80℃ 범위의 LCST(Lower Critical Solution Temperature)를 나타내는 적어도 하나의 폴리머를 포함하는 조성물의 부동제로서의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 분야는, 좀 더 구체적으로는, 냉각액 타입의 조성물에 대한 부동 첨가제, 그리고 특히 자동차, 전자공학 또는 전기공학 분야에서 이용되는 첨가제에 관한 것이다.
자동차 냉각에 대한 응용에 이용되는 유체는, 전형적으로 60vol%의 수분과 40vol%의 글리콜의 혼합물에 해당한다.
에틸 글리콜 또는 프로필렌 글리콜과 같은 수분 내의 글리콜의 존재는, 냉각액이 저온에서의 저장 과정에서 결빙되는 것을 방지할 수 있도록 한다. 또한, 이러한 글리콜은 이러한 냉각액과 접촉하는 교환기 벽의 부식에 대한 보호 효과를 갖는다.
그러나, 수분 내의 글리콜의 존재는 이렇게 얻어진 새로운 유체의 열 전도율을 크게 감소시키는 심각한 단점을 갖는다. 이는, 증류수의 열 전도율은 증류수에 대해 0.608　W.m-1.K- 1 이고, 글리콜에 대해 0.208　W.m-1.K- 1 이며, 이에 따라 60vol%의 수분과 40vol%의 에틸렌 글리콜의 혼합물의 열 전도율이 단지 0.40 W.m-1.K-1, 즉 물보다 대략 30% 낮은 값에 불과하기 때문이다.
사실상, 일정한 유속에서, 유체의 열 전도율이 높아질수록, 유체는 더 빨리 열 교환을 할 수 있게 된다.
이로써, 유체의 열 전도 성능은, 특히 중량이나 공간의 절약의 측면에서 냉각액 탱크의 부피 뿐만 아니라, 파워가 감소하게 될 재순환 펌프에 대해서도 직접적인 영향을 미친다(전체적인 에너지 밸런스).
결과적으로, 부동 첨가제로서의 글리콜의 용도는 재순환 펌프의 전기 소비 또는 시설의 스케일링, 그에 대한 추가적인 중량 및 부피에 있어서의 추가적인 비용이 발생되는 심각한 단점을 갖고 있다.
따라서, 유체의 저온 유동성 유지를 보장할 수 있고, 가능한 물에 가까운 열 전도율을 제공하는 부동 첨가제에 대한 요구가 여전히 존재한다.
본 발명은, 이러한 요구를 충족시키는 것을 일 목적으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 20 내지 80℃ 범위의 저 임계 용해 온도(LCST라 일컬음)를 나타내는 적어도 하나의 폴리머를 포함하는 조성물의 부동제로서의 용도에 관한 것이다.
좀 더 구체적으로, 본 발명은, 20 내지 80℃ 범위의 저 임계 용해 온도(LCST라 일컬음)를 나타내는 폴리에테르아민들(polyetheramines)로부터 선택된 적어도 하나의 폴리머를 포함하는 조성물의 부동제로서의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 대안적인 실시예에 따르면, 본 발명에 따라 고려되는 폴리머는, 수용액 내에 고용된다.
따라서, 본 발명에 따라 고려되는 LCST 폴리머는, 유체의 온도가 20℃를 초과하여 가열되기 시작할 때, 가역적(친수성/소수성) 상변화 메커니즘에 의해 물로부터 분리됨으로써 소수성 입자들의 콜로이드 졸(colloidal sol of hydrophobic particles)을 생성하는 폴리머에 해당한다. 이러한 상변화 온도는 LCST(Lower Critical Solution Temperature)로 불리운다.
예상치 못하게, 본 발명자들은, 이러한 폴리머의 부동 목적으로의 용도를 발견하게 되었다. 즉, 온도의 상승에 반응하여 가역적인 친수성/소수성 상변화를 겪을 수 있는 폴리머는, 종래의 글리콜 타입의 부동액에서 관찰되는 심각한 열 전도율의 감소로부터 자유로울 수 있도록 한다.
좀 더 구체적으로는, 20℃ 미만에서는 폴리머가 물에 대해 매우 높은 친밀성을 보이고 완전히 용해되는 경향을 보이며, 이러한 온도를 초과하면 상 분리가 일어난다.
이러한 두-상 매개체(two-phase medium) 형성의 직접적인 결과는, 혼합물 내의 물의 부피 농도(concentration by voume)에 있어서의 큰 증가와 결과적으로 혼합물의 열 전도율이 증가되어 사실상 증류수의 열 전도율과 같아지는 것에 있다. 이러한 동일한 수용액 유체(aqueous fluid)의 냉각 과정에서, 좀 더 구체적으로는 콜로이드 현탁액(colloidal suspension)의 온도를 20℃ 미만으로 조절하는 과정에서, 시스템은 다시 단일-상(single-phase)으로 된다.
상기 현상은 이어지는 예시들을 통해 더욱 상세히 설명될 것이며, LCST를 나타내는 화합물을 포함하는 수분함유 조성물(aqueous compositions)에 있어서, 측정된 열 전도율은 온도가 그것의 LCST보다 더 클 때 크게 증가된다는 것을 보여준다. 예를 들어, 폴리에테르아민과 같이 32℃에서 LCST를 나타내는 폴리머를 포함하는 수분함유 조성물은 45℃에서의 60% H2O 및 40% 프로필렌글리콜 혼합물과 비교하여 16% 높은 열 전도율을 보여준다.
본 발명에 따른 폴리머의 부동 첨가제로서의 용도는 점도의 측면에서 추가적인 장점을 갖는다.
유기 화합물의 첨가는 항상 점도의 증가로 이어지는 것으로 알려져 있다. 점도에 있어서의 이러한 증가는 첨가된 화합물의 몰질량(molar mass) 및 부피 백분율에 비례한다. 이는, 유체에 관한 뉴턴 거동(Newtonian behavior)을 반영한다. 온도의 상승은 점도의 선형적인 감소로 이어지게 된다.
사실상, LCST를 갖는 폴리머는, 친수성/소수성 전이 온도(hydrophilic/hydrophobic transition temperature) 미만의 온도 및 이를 초과하는 온도에서 동일한 유동학적 거동(rheological behavior)을 나타내지 않는 차별화되는 특징을 갖는다.
해당 온도 미만에서, 그것들은 유턴 거동(Newtonian behavior)을 갖는 반면, 해당 온도를 초과하는 경우, 그것들은 점성의 감소와 함께 비-뉴턴 거동(non-Newtonian behavior)을 보인다.
유체에 있어서, 활동성의 측면에서는 최대한 낮은 점성을 갖는 것이 유리하다고 볼 수 있는 한, 이를테면, 수분함유 조성물 내에서 LCST 폴리머와 같이 열에 민감한 첨가제(heat-sensitive additive)를 이용하는 것이 유리하다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은, 20 내지 80℃ 범위의 낮은 임계 용해 온도(LCST라 일컬음)를 나타내는 적어도 하나의 폴리머 및 적어도 하나의 알콜을 포함하는 부동제 용도의 수분함유 조성물에 관한 것이다.
바람직한 형태에 따르면, 이러한 조성물은, 사용 전에 물에 희석된다.
더욱 구체적으로는, 본 발명은, 부피중량(volume weight)을 기준으로 20% 내지 50%에 해당하는 20 내지 80℃ 범위의 낮은 임계 용해 온도(LCST라 일컬음)를 나타내는 적어도 하나의 폴리머 및 적어도 하나의 알콜을 포함하는 부동제 용도의 수분함유 조성물에 관한 것이다.
바람직한 형태에 따르면, 본 발명은, 위에서 정의된 수분함유 조성물에 관한 것으로서, 여기서 상기 폴리머는, 25 내지 50℃, 바람직하게는 30 내지 45℃, 심지어 30 내지 40℃ 범위의 낮은 임계 용해 온도(LCST라 일컬음)를 나타낸다.
바람직하게, 본 발명은, 위에서 정의된 수분함유 조성물에 관한 것으로서, 여기서 상기 폴리머는, polyetheramines, poly(N-isopropylacrylamide)s, polyvinylcaprolactams, poly(vinyl methyl ether)s, polyoxazolines 및 hydroxyalkylcelluloses, 및 이들의 공중합체로부터 선택된다.
특히, 본 발명은, 부피중량(volume weight)을 기준으로 20% 내지 50%에 해당하는 폴리에테르아민들로부터 선택되는 적어도 하나의 폴리머 및 적어도 하나의 알콜을 포함하는 부동제 용도의 수분함유 조성물에 관한 것이다.
바람직하게, 본 발명은, 위에서 정의된 수분함유 조성물에 관한 것으로서, 여기서 상기 폴리머는, O-(2-aminopropyl)-O'-(2-methoxyethyl)polypropylene glycol에 해당한다.
본 발명에 따르면, 유체의 저온 유동성 유지를 보장할 수 있고, 가능한 물에 가까운 열 전도율을 제공하는 부동 첨가제가 제공된다.
도 1은, 조성물 4 내지 8에 대한 온도에 관한 함수로 점도를 나타내는 곡선을 나타내는 그래프이다.
20 내지 80℃ 범위의 낮은 임계 용해 온도( LCST 라 일컬어짐)를 나타내는 폴리머
앞서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 조성물은 20 내지 80℃ 범위의 낮은 임계 용해 온도(LCST라 일컬어짐)를 나타내는 적어도 하나의 폴리머를 포함한다.
"낮은 임계 용해 온도" 또는 "LCST"는 임계 온도에 해당하는 것으로서, 이를 초과하는 온도에서는 폴리머가 물에서의 용해성을 상실하고 이보다 낮은 온도에서는 폴리머가 물에서의 용해성을 갖게 되는 그러한 온도로 이해될 수 있다. 본 발명에 따르면, 이러한 공정은 가역적이다.
좀 더 구체적으로, 본 발명에 이용되는 폴리머는, 25 내지 50℃, 바람직하게는 30 내지 45℃, 심지어 30 내지 40℃ 범위의 낮은 임계 용해 온도(LCST라 일컬음)를 나타낸다.
수성용매(aqueous medium) 내에서의 사용 온도에 따른 전환 능력의 관점에서 볼 때, 본 발명에 따라 고려되는 폴리머들은 비-가교결합 되어 있다(noncrosslinked).
유리하게도, 20 내지 80℃ 범위의 낮은 임계 용해 온도(LCST라 일컬어짐)를 나타내는 폴리머는, 다음으로부터 선택될 수 있다.
- 폴리에테르아민(polyetheramines),
- 폴리(N-이소프로필아크릴아미드)(poly(N-isopropylacrylamide)s),
- 폴리비닐케프로락탐(polyvinylcaprolactams),
- 폴리(비닐 메틸 에테르)(poly(vinyl methyl ether)s),
- 폴리옥사졸린(polyoxazolines),
- 하이드록시알킬셀룰로오스(hydroxyalkylcelluloses),
- 폴리(에틸렌 옥사이드)(poly(ethylene oxide))와 같은 적어도 하나의 에테르 그룹을 포함하는 비-가교결합 되어 있는 단독중합체(homopolymer) 또는 단량체의 공중합체(copolymers of monomers),
- 폴리(하이드록시알킬 아크릴레이트)(poly(hydroxyalkyl acrylate)s)와 같은 적어도 하나의 알콜 그룹을 포함하는 비-가교결합 되어 있는 단독중합체 또는 단량체의 공중합체,
- 폴리비닐 알콜(polyvinyl alcohol) 및 그 파생체(derivatives),
- 폴리(디메틸아미노에틸 메타아크릴레이트)(poly(dimethylaminoethyl methacrylate)s), 및
- 이들의 공중합체들(copolymers).
본 발명에 특히 적합한 것은 폴리에테르아민(polyetheramines), 폴리(N-이소프로필아크릴아미드)(poly(N-isopropylacrylamide)s), 폴리비닐케프로락탐(polyvinylcaprolactams), 폴리(비닐 메틸 에테르)(poly(vinyl methyl ether)s), 폴리옥사졸린(polyoxazolines), 및 하이드록시알킬셀룰로오스(hydroxyalkylcelluloses), 그리고 이들의 공중합체들이다.
본 발명에 적합한 폴리에테르아민(polyetheramines)과 그 공중합체들로서, 특히, 모노아민 폴리에테르아민(monoamine polyetheramines)을 들 수 있고, 특히, 32℃에서 LCST를 나타내는 O-(2-아미노프로필)-O'(2-메톡시에틸)폴리프로필렌 글리콜(O-(2-aminopropyl)-O'(2-methoxyethyl)polypropylene glycol)을 들 수 있다.
본 발명에 매우 적합한 폴리에테르아민으로는, 예를 들어, Huntsman 사에 의해 Jeffamine® M-600® 또는 XTJ-505®, Jeffamine®M-1000® 또는 XTJ-506®, Jeffamine®M-2005® 및 Jeffamine®M-2070® 과 같은 이름으로 시판되는 것들이 이용될 수 있다.
본 발명에 적합한 폴리(N-이소프로필아크릴아미드)(poly(N-isopropylacrylamide)s) 및 그것들의 공중합체들로는, 특히, 폴리(N-치환된 아크릴아미드)(poly(N-substituted acrylamide)s), 폴리(N-이소프로필아크릴아미드)(poly(N-isopropylacrylamide)) 단독중합체, N-이소프로필-아크릴아미드(N-isopropyl-acrylamide)의 공중합체와 C1-C18 (메타)아크릴레이트 (예를 들어, 부틸 아크릴레이트)(C1-C18 (meth)acrylate (for example, butyl acrylate))의 공중합체 및 N-이소프로필아크릴아미드(N-isopropylacrylamide) 와 메타크릴산(methacrylic acid)의 공중합체와 같은 아미드 그룹을 포함하는 비-가교결합된 단량체의 단독중합체 또는 공중합체와 같이 200 초과 50,000 미만의 분자량을 나타내는 것들을 들 수 있다.
본 발명에 적합한 폴리옥사졸린 및 그것들의 공중합체들로는, 특히, N-에틸/N-프로필(N-ethyl/N-propyl) 또는 N-이소프로필 중합체(N-isopropyl copolymers)와 같이 200 초과 50,000 미만의 분자량을 갖는 폴리(N-알킬옥사졸린)(poly(N-alkyloxazoline)s)을 들 수 있다.
본 발명에 적합한 하이드록시알킬셀룰로오스(hydroxyalkylcelluloses) 및 그것들의 공중합체들로는, 특히, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(hydroxypropylmethylcelluloses), 에틸하이드록시에틸셀룰로오스( ethylhydroxyethylcellulose), 하이드록시에틸셀룰로오스(hydroxyethylcellulose), 하이드록시프로필셀룰로오스(hydroxypropylcellulose) 및 메틸셀룰로오스(methylcellulose)를 들 수 있다.
대안적인 실시예에 따르면, 폴리머는, 폴리(N-치환된 아크릴아미드)(poly(N-substituted acrylamide)s), 폴리(N-이소프로필아크릴아미드) 단독중합체((poly(N-isopropylacrylamide) homopolymers), N-이소프로필아크릴아미드(N-isopropylacrylamide)의 공중합체 및 C1-C18 (메타)아크릴레이트 (예를 들어, 부틸 아크릴레이트)(C1-C18 (meth)acrylate (for example, butyl acrylate))의 공중합체, N-이소프로필아크릴아미드(N-isopropylacrylamide)의 공중합체 및 메타아크릴산(methacrylic acid)의 공중합체, 및 O-(2-아미노프로필)-O'-(2-메톡시에틸)폴리프로필렌 글리콜(O-(2-aminopropyl)-O'-(2-methoxyethyl)polypropylene glycol)으로부터 선택된 폴리머에 해당한다.
바람직하게, 폴리머는, 폴리에테르아민들로부터 선택된다.
특히, 폴리머는, O-(2-아미노프로필)-O'-(2-메톡시에틸)폴리프로필렌 글리콜(O-(2-aminopropyl)-O'-(2-methoxyethyl)polypropylene glycol)이다.
이러한 폴리에테르아민은, 특히 Jeffamine® M-600® 또는 XTJ-505® 라는 명칭으로 Huntsman 사에 의해 시판되는 것이다.
바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 조성물은 수분을 함유하며, 부피중량(volume weight)을 기준으로 20% 내지 50%에 해당하는 20 내지 80℃ 범위의 낮은 임계 용해 온도(LCST라 일컬음)를 나타내는 적어도 하나의 폴리머를 포함한다.
앞서 언급한 바와 같이, 20 내지 80℃ 범위의 LCST를 나타내는 화합물을 포함하는 수분함유 조성물에 대해 측정된 열 전도율은 LCST를 상회하여 크게 증가한다.
F5Tech 사에 의해 시판되는 Lambda 1® 장치를 이용하여 고온 필라멘트 기법(hot filament technique)에 의해 열 전도율이 측정되었다.
20 내지 80℃ 범위의 LCST를 나타내는 폴리머는, 보통 말하는 그런 부동 첨가제로서 사용되거나, 예를 들어 아래에 정의된 바와 같은 알콜 및 특히 글리콜과 같은 통상적인 부동 첨가제와 결합된 형태로 사용될 수 있다.
알콜( Alcohol )
앞서 명시된 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리머의 용도는 통상적인 첨가제의 부수적인 용도를 배제하는 것은 아니다.
따라서, 본 발명은, 20 내지 80℃ 범위의 낮은 임계 용해 온도(LCST라 일컬음)를 나타내는 적어도 하나의 폴리머 및 적어도 하나의 알콜을 포함하는 부동제로서의 용도를 갖는 수분함유 조성물을 목적으로 하는 것이기도 하다.
그러나, LCST를 나타내는 폴리머에 의해 제공된 열 전도율에 있어서의 이익에 적어도 크게 영향을 미치지는 않을 수 있도록 이러한 첨가제의 양 뿐만 아니라, 첨가제의 선택 역시 조절된다.
이러한 첨가제를 대표하는 것으로서, 특히, 알콜을 들 수 있다.
알콜 중에서, 특히, 모노알콜(monoalcohols) 및 폴리알콜(monoalcohols)을 들 수 있다.
본 발명에 적합한 모노알콜을 대표하는 것으로서, 특히, 메틸 알콜(methyl alcohol), 에틸 알콜(ethyl alcohol), 프로필 알콜(propyl alcohol), 이소프로필 알콜(isopropyl alcohol) 및 이들의 혼합물로부터 선택된 것들을 들 수 있다.
본 발명에 특히 적합한 폴리알콜로서는, 글리콜을 들 수 있다.
"글리콜(Glycol)"은, 본 발명에 있어서는, 적어도 두 개의 자유 하이드록실 그룹(free hydroxyl groups)을 포함하는 유기 분자를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 적합한 글리콜은, 알킬 사슬(alkyl chain) 상에서 적어도 두 개의 -OH 작용기, 특히 적어도 세 개의 -OH 작용기를 수반하는 포화 또는 비포화(saturated or unsaturated) 및 선형, 분지 또는 사이클릭 알킬 타입(linear, branched or cyclic alkyl type)의 화합물일 수 있다.
본 발명에 따른 조성식(formulation of the compositions)에 적합한 글리콜은, 특히 2 내지 16 의 탄소 원자 수, 바람직하게 2 내지 4의 탄소 원자 수를 나타내는 것이다.
유리하게, 글리콜은, 예를 들어 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 디프로필렌 글리콜(dipropylene glycol), 1,3-프로판디올(1,3-propanediol), 폴리에틸렌 ㄱ그글리콜(ethylene glycol), 부틸렌 글리콜(butylene glycol), 이소프렌 글리콜(isoprene glycol), 펜틸렌 글리콜(pentylene glycol), 헥실렌 글리콜(hexylene glycol), 글리세릴 트리아세테이트(glyceryl triacetate) 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 알콜은 글리콜이다.
특히, 글리콜은, 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌 글리콜(diethylene glycol), 프로필렌 글리콜(propylene glycol), 디프로필렌 글리콜(dipropylene glycol) 및 이들의 혼합물로부터 선택된다.
바람직하게, 글리콜은, 에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜로부터 선택된다.
특히, 본 발명에 따른 조성에 있어서, 폴리머 및 알콜, 특히 글리콜은, 부피를 기준으로 하는 폴리머/알콜 비(polymer(s)/alcohol(s) ratio)로 0.1 이상으로 나타나고, 특히 0.3 부터 3 까지 변화되며, 바람직하게는 1이다.
물론, 본 발명에 따라 고려되는 조성물은, 추가적으로 하나 이상의 첨가제(들)을 포함한다.
첨가제( Additives )
앞서 명시된 바와 같이, 추가적으로, 본 발명에 따른 조성물은, 일반적으로 부동 첨가제가 사용된 첨가제를 포함할 수 있다.
이러한 추가적인 첨가제의 선택은, 그것이 첨가되는 유체의 성질에 의해서, 심지어 이러한 유체의 응용 분야에 의해서도 결정될 수 있다.
통상적으로, 이러한 추가적인 첨가제는, 특히 항 기포제(antifoaming agents), 색료(colorants), 살생제(biocides), 완충제(buffering agents), 부식 방지제(corrosion inhibitors) 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다.
항 기포제의 예시로서, 특히 채소나 동물성 기름으로부터 기인하는 폴리실록산(polysiloxanes)), 옥시알킬레이티드 폴리실록산(oxyalkylated polysiloxanes) 및 아미드(amide)를 들 수 있다.
부식 방지제의 예시로서, 특히 아민(amines), 석신이미드(succinimides), 알케닐석신이미드(alkenylsuccinimides), 폴리알킬아민(polyalkylamines), 폴리에테르아민(polyetheramines) 및 폴리알킬포리아민(polyalkylpolyamines)으로 이루어지는 구릅으로부터 선택된 것일 수 있다. 이들은, 니트레이트(nitrates), 카보네이트(carbonates) 또는 실리케이트(silicates)의 알칼리 금속 염일 수도 있다.
살생제의 예시로서, 특히 세균 발육 저지제(bacteriostats) 및/또는 항균제(bactericides) 또는 정균제(fungistats) 및/또는 살진균제(fungicides)를 들 수 있다.
물론, 당업자라면, 계획한 첨가에 의해 본 발명에 다른 조성물의 유리한 특성이 해롭게 영향을 받지 않도록 선택적이고 추가적인 성분 및/또는 이들의 양을 선택하는데 주의를 기울일 것이다.
본 발명은, 도해를 통해 제공되며 본질을 제한하지 않는 아래에 기술된 예시들에 의해 더욱 상세히 설명될 것이다.
백분율은, 부피 백분율에 해당하는 것이다.
이어지는 예시들에 있어서, 부피 백분율은 조성물의 총 중량에 대한 수치로 나타나는 것이다.
예시( Examples )
예시 1: 열 전도율의 측면에서의 본 발명에 따른 LCST 폴리머의 효과
이용된 LCST 폴리머는, Jeffamine®M-600®라는 명칭으로 시판되는 Huntsman 사의 O-(2-아미노프로필)-O'-(2-메톡시에틸)-프로필렌 글리콜(O-(2-aminopropyl)-O'-(2-methoxyethyl)-polypropylene glycol)이며, 이는 32℃에서 LCST를 나타낸다.
글리콜이 존재하는 경우 또는 존재하지 않는 경우에 있어서, 상이한 농도에서, 이러한 폴리머로부터 수분함유 조성물이 준비되었다.
이용된 글리콜은, Aldrich 및 Fluka 사에 의해 시판되는 에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜이다.
LCST 폴리머가 없고, 위에서 언급된 글리콜들 중 하나를 갖는 제어된 조성물들(Control compositions)이 나란히 준비되었다.
테스트된 각 조성물들은, 각각 25℃의 온도에 놓여진 다음 Julabo thermo-cryostat에 연결된 커버가 씌워진 반응기(jacketed reactor) 내에서 45℃에 놓여졌으며, 이들의 열 전도율은 이러한 두 온도에서 평가되었다.
열 전도율은, F5 Technology 사에 의해 시판되는 Lambda System 1® 장치 상에서 핫 필라멘트 기법(hot filament technique)에 의해 측정된다.
준비된 제제들(formulations)의 조성은 아래의 표에 나타나 있는데, 이러한 표는 온도의 함수로서 열 전도율에 있어서의 변화를 보여준다.
Figure pct00001
온도에 따른 제어된 조성물의 열 전도율의 증가는 매우 낮거나, 심지어 거의 없음을 알 수 있다.
반면, 본 발명에 따른 조성물에 대해 측정된 열 전도율은, 온도에 따른 함수로서 크게 달라짐을 알 수 있다.
따라서, 45℃에서, 20vol%의 Jeffamine®M-600® 를 첨가하는 경우, 60% H2O 및 40% 프로필렌 글리콜 혼합물과 비교하여 열 전도율이 16% 증가함을 알 수 있다.
예시 2: 유동학적 거동( rheological behavior )의 측면에서의 본 발명에 따른 LCST 폴리머의 효과
다음의 두 조성물 뿐만 아니라, 예시 1의 조성물 4 내지 6 은, 온도에 따른 함수로 유동학적 성능이 테스트 되었다,
- 본 발명에 따른 조성물 7: 60% H2O, 30% 에틸렌 글리콜 및 10% Jeffamine®M-600®(H2O-EG-Jeff 60-30-10)
- 본 발명에 따른 조성물 8: 60% H2O, 20% 프로필렌 글리콜 및 20% Jeffamine®M-600®(H2O-Jeff-PG 60-20-20).
조성물 4 내지 8에 대한 온도에 관한 함수로 점도를 나타내는 곡선이 도 1에 도시되어 있다.
조성물들은, 조성물에 있어서 고려되는 폴리머에 대한 친수성/소수성 상변화 온도 미만의 온도 및 이를 초과하는 온도에서 더 이상 동일한 유동학적 거동을 보이지 않는다.
온도의 증가와 함께 점도가 감소한다는 점이 주목된다.

Claims (17)

  1. 20 내지 80℃ 범위의 저 임계 용해 온도(LCST라 일컬음)를 나타내는 폴리에테르아민들로부터 선택된 적어도 하나의 폴리머를 포함하는 용도.
  2. 앞선 청구항에 있어서,
    상기 폴리머는,
    25 내지 50℃, 바람직하게는 30 내지 45℃, 심지어 30 내지 40℃ 범위의 저 임계 용해 온도(LCST라 일컬음)를 나타내는 것을 특징으로 하는 용도.
  3. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리머는,
    O-(2-아미노프로필)-O'-(2-메톡시에틸)폴리프로필렌 글리콜(O-(2-aminopropyl)-O'-(2-methoxyethyl)polypropylene glycol)에 해당하는 것을 특징으로 하는 용도.
  4. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은,
    부피중량(volume weight)으로 20% 내지 50%의 상기 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 용도.
  5. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은,
    추가적으로 알콜을 포함하는 것을 특징으로 하는 용도.
  6. 앞선 청구항에 있어서,
    상기 알콜은,
    글리콜에 해당하고, 바람직하게는 에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 용도.
  7. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은,
    수분을 함유하는 것을 특징으로 하는 용도.
  8. 앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용도는,
    특히 자동차, 전자공학 또는 전기공학 분야에서 이용되는 냉각액으로서의 용도에 해당하는 것을 특징으로 하는 조성물의 보동제로서의 용도.
  9. 부피중량(volume weight)을 기준으로 20% 내지 50%에 해당하는 20 내지 80℃ 범위의 저 임계 용해 온도(LCST라 일컬음)를 나타내는 적어도 하나의 폴리머 및 적어도 하나의 알콜을 포함하는 조성물.
  10. 앞선 청구항에 있어서,
    상기 폴리머는,
    제2항에서 정의된 것과 같은 것을 특징으로 하는 조성물.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 폴리머는,
    폴리에테르아민(polyetheramines), 폴리(N-이소프로필아크릴아미드)(poly(N-isopropylacrylamide)s), 폴리비닐케프로락탐(polyvinylcaprolactams), 폴리(비닐 메틸 에테르)(poly(vinyl methyl ether)s), 폴리옥사졸린(polyoxazolines) 및 하이드로옥시알킬셀룰로오스(hydroxyalkylcelluloses), 및 이들의 공중합체로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리머는,
    폴리에테르아민들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리머는,
    제3항에서 정의된 것과 같은 것을 특징으로 하는 조성물.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 알콜은,
    글리콜에 해당하고, 바람직하게는 에틸렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폴리머 및 상기 알콜은,
    부피를 기준으로 하는 폴리머/알콜 비(polymer(s)/alcohol(s) ratio)로 0.1 이상으로 나타나고, 특히 0.3 부터 3 까지 변화되며, 바람직하게는 1인 것을 특징으로 하는 조성물.
  16. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은,
    항 기포제(antifoaming agents), 색료(colorants), 살생제(biocides), 완충제(buffering agents) 및 부식 방지제(corrosion inhibitors)로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  17. 제9항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물은,
    사용 전에 물에 희석되는 것을 특징으로 하는 조성물.
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