중합

중합은 단량체라고 불리는 더 작은 분자가 결합하여 중합체라고 불리는 더 큰 분자를 형성하는 화학적 과정입니다. 이 공정은 많은 플라스틱 및 기타 재료 생산의 기본입니다. 중합의 주요 측면은 중합도이며, 이는 폴리머 분자에서 얼마나 많은 모노머 단위가 함께 결합되어 있는지를 나타냅니다. 중합도는 강도, 유연성, 온도 저항성과 같은 결과 폴리머의 물리적 특성에 결정적인 영향을 미칩니다.

리퀴소닉^® 공정 중 중합 농도를 지연 없이 직접 측정하는 인라인 분석 시스템입니다. 이 장치는 소리의 절대 속도와 공정 온도에 대한 고정밀 측정을 기반으로 하므로 공정과 복잡한 반응을 추적할 수 있습니다.

센서 구성은 리퀴소닉^® 측정 장치 장치를 복잡하지 않게 청소할 수 있습니다. 즉, 복잡한 청소 작업으로 인해 프로세스가 중단될 필요가 없고 최대한 효율적으로 실행할 수 있습니다.

중합 제안 분야에서 리퀴소닉^® 사용자를 위한 수많은 이점:

1. 실시간 모니터링: 이 기술을 통해 중합 공정을 실시간으로 지속적으로 모니터링할 수 있습니다. 이를 통해 변경 사항을 즉시 인식하고 대응할 수 있어 일관된 제품 품질이 보장됩니다.
2. 샘플링이 필요하지 않습니다. 시스템이 프로세스에서 직접 측정하므로 수동 샘플링이 필요하지 않습니다. 이는 오염 및 공정 중단 위험을 최소화합니다.
3. 견고하고 유지 관리가 적은 기술: 리퀴소닉^®-측정 장치 산업 환경에서 영구적으로 사용하도록 설계되었습니다. 공격적인 매체와 고온에 대한 저항력이 있어 서비스 수명이 연장되고 유지 관리 비용이 절감됩니다.
4. 프로세스 최적화: 중합 반응을 면밀히 모니터링함으로써 사용자는 공정을 보다 세밀하게 제어할 수 있어 수율은 높이고 생산 비용은 낮출 수 있습니다.

그만큼 리퀴소닉^® 체계 따라서 고정밀 농도 측정은 물론 위상 검출 및 공정 모니터링(결정화)에도 사용할 수 있습니다. 내부 한계값 모니터링은 한계 초과 및 한계 미만으로 신호를 보내고 공정 제어 시스템에 실시간 정보를 보냅니다.

따라서 중합, 중합도, 단량체 및 거대분자의 농도를 빠르고 정확하게 모니터링할 수 있습니다. 이러한 모니터링을 통해 카프로락탐을 PA6으로 중합하는 전체 과정에서 최적의 제품 품질이 달성됩니다.

제품 손실을 최소화하고 공정 효율성을 최대화하려면 중합 공정과 단량체 대 거대분자의 비율에 대한 정확한 지식이 특히 중요합니다. 공정 전반에 걸쳐 단량체와 거대분자의 농도를 정확하게 결정함으로써 사용자는 최종 제품이 원하는 사양을 충족하는지 확인할 수 있습니다.

리퀴소닉^® 영구적인 데이터 기록을 통해 카프로락탐 농도의 고정밀 분석을 보장합니다. 측정 시스템은 또한 몇 초 내에 카프로락탐과 황산암모늄 사이의 상 분리에도 성공적으로 사용됩니다.

LiquiSonic의 센서 구성^®

견고한 센서 구조와 HC2000 또는 PFA와 같은 특수 재료의 선택으로 시스템의 긴 프로세스 수명이 보장됩니다. SensoTech은 또한 적절한 ATEX, IECEx 및 FM 인증을 받은 센서를 제공합니다.

을 통해 리퀴소닉^® 회수된 카프로락탐(잔류 단량체)의 농도가 최소로 감소되어 시스템 생산성이 최적화됩니다.

그만큼 리퀴소닉^® 다이빙 센서 입구 및 이송 라인에 쉽게 설치할 수 있습니다. 설치할 때 리퀴소닉^® 센서 우회가 필요하지 않으며 데드 스페이스(dead space)가 방지됩니다.

그만큼 리퀴소닉^® 컨트롤러 30 최대 4개의 센서에 연결할 수 있습니다. 이를 통해 여러 측정 지점을 동시에 모니터링할 수 있습니다.

일반적인 측정 범위

카프로락탐 농도 범위: 70~100m%
온도 범위: 80~130°C

카프로락탐 농도 범위: 0 ~ 10m%
온도 범위: 20~70°C

입고시: 발연황 농도 범위: 0 ~ 30m%
온도 범위: 10~60°C

중합의 기초

중합의 정의

중합은 단량체(개별 분자)가 결합되어 거대분자(고분자)를 형성하는 화학적 과정입니다.

화학 반응의 전환 결정은 일반적으로, 특히 중합 반응의 경우 공정 추적, 공정 제어 및 공정 제어 측면에서 높은 필요성이 있습니다.

농도 측정과 마찬가지로, 특히 현재 경제의 모든 영역에서 중합 모니터링의 중요성이 엄청나게 증가하고 있습니다. 재료 및 에너지 절감은 물론 품질향상 등 높은 경제적 효과가 가능합니다.

밀도 측정, 굴절률 측정, 전도도 측정, 색상, 탁도 및 점도 측정 등 농도 및 변환 측정을 위한 다양한 측정 방법이 있으며 모두 물리적, 기술적 적용 한계가 있습니다.

소리의 속도를 측정하여 농도를 결정하는 가능성은 오랫동안 알려져 왔으며 표준 측정 방법으로 확립되었습니다.

중합의 물리적 원리

액체 내 초음파의 전파 속도 v는 다음 관계를 통해 밀도와 단열 압축성에 따라 달라집니다.

v = 소리의 속도
ρ = 밀도
βad = 단열 압축성

소리의 속도를 결정하는 요소는 압축성입니다. 이는 소리의 속도가 증가함에 따라 밀도와 압축률이 반대 방향으로 갈 수 있음을 의미합니다. 이는 특정 상황에서 밀도의 작거나 작은 차이로 인해 소리 속도의 큰 차이가 발생할 수 있다는 결과를 낳습니다. 반대의 경우는 매우 드물게 발생합니다.

소리의 속도는 물질의 구조, 즉 원자와 분자 그룹, 이성질체 또는 사슬 길이에 따라 결정됩니다. 이러한 연결은 초음파를 사용하여 물질의 특성을 분석할 수 있는 가능성을 제공합니다.

20°C에서 선택된 일부 단량체 및 중합체의 음속 v가 아래 표에 나와 있습니다.

단량체의 중합으로 생성된 거대분자의 구조는 원자 및 분자 그룹의 배열, 이성질체 및 사슬 길이에 따라 결정되므로 소리의 속도에 영향을 미칩니다.

모노머-폴리머 시스템의 경우, 모노머와 폴리머 사이의 음속 차이는 주로 사슬 길이와 분지화 및 가교 정도에 의해 결정된다는 것은 일반적으로 사실입니다. 표는 단량체와 중합체 사이, 즉 중합 반응의 시작과 끝 사이에 발생하는 차이가 때때로 매우 크다는 것을 이미 명확하게 보여줍니다.

중합 측정 방법

중합도를 결정하기 위해 다양한 측정 방법을 사용하여 공정의 진행 상황과 품질을 모니터링합니다. 일반적인 방법에는 점도 측정, 농도 측정, 중량 측정 및 열량 측정이 포함됩니다.

점도 측정 문제

점도 측정은 일반적이지만 문제가 될 수 있습니다. 특히 온도 변동, 전단 속도 및 불순물 존재에 의해 영향을 받으며, 이는 폴리머 혼합물의 점도를 변화시켜 부정확한 측정 결과를 제공할 수 있습니다. 또한 점도는 매우 높거나 매우 낮은 분자량에서는 측정하기 어렵습니다.

오염이 발생하면 신뢰할 수 없는 측정 결과가 나올 수 있으며 집중적인 세척 프로세스가 필요하므로 프로세스의 효율성에 부정적인 영향을 미칩니다.

농도 측정의 장점

점도 측정과 달리 농도 측정은 방해 요소에 덜 민감합니다. 이는 단량체 농도의 직접적인 측정을 제공하며 중합체의 물리적 특성에 의존하지 않습니다. 이는 중합 진행에 대한 보다 정확하고 신뢰할 수 있는 데이터를 제공합니다.

프로세스

중합은 다양한 반응 메커니즘을 통해 일어날 수 있으며, 단량체는 반응하여 더 긴 사슬이나 분지형 구조인 거대분자를 형성합니다. 반응 메커니즘에 따라 중합은 다음과 같이 나뉩니다.

• 용액 중합
• 유화중합
• 현탁 중합
• 중축합

공중합체의 수와 제품 변경 첨가제에 따라 음속의 변화는 특징적인 과정을 보여줍니다. 일반적으로 관련된 모든 구성 요소의 음속은 나중에 이를 보상하기 위해 온도에 따라 결정됩니다. 그런 다음 반응 과정을 음속의 시간 경과로부터 유도할 수 있으며 물질 회전율을 계산할 수 있습니다.

이하 설명에서는 스티렌-부타디엔 라텍스의 유화중합을 예로 들어 설명한다. 농도, 중합도 등과 같은 매개변수의 결정은 다른 유형의 중합에서도 유사하게 수행됩니다.

스티렌-부타디엔 라텍스의 유화중합 반응계용

유화중합 부타디엔-스티렌, 개별 성분 및 라텍스를 조사했습니다.

다음 그림은 단량체의 소리 속도가 중합체의 소리 속도와 크게 다르다는 것을 보여줍니다.

소리의 속도와 집중력은 직접적인 관련이 있습니다. 더욱이, 단량체 내 중합체의 비율을 반영하는 중합도는 농도와 상관관계가 있습니다. 따라서 초음파 측정 기술을 사용하여 농도와 중합 정도를 측정하는 것이 가능합니다. 다음 그림은 부타디엔-스티렌 중합 중 이러한 연결을 보여줍니다.

부타디엔과 스티렌의 유화중합의 경우 0.1%의 정확도로 중합도를 측정할 수 있습니다.

응용

20년 이상의 경험을 바탕으로 고객 현장 및 자사 기술센터에서의 적용을 통해 습득한 중합 분야의 많은 지식을 축적해 왔습니다. 이러한 지식은 새로운 프로젝트로 흘러 들어가며 고객 데이터는 항상 기밀로 처리됩니다.

중합 중에는 고분자뿐만 아니라 단량체도 모니터링의 초점이 되어 정확한 반응 과정과 제품 품질을 보장합니다.

다양한 제조 공정에 대해 SensoTech에서 다음과 같은 2차 문헌을 이용할 수 있습니다.

• 폴리아미드 생산 최적화
• 폴리우레탄 생산 최적화
• 안전하고 효율적인 SBR(스티렌 부타디엔 라텍스) 생산

지금까지 조사한 애플리케이션은 다음과 같습니다.

• 카프로락탐 중합
• 스티렌 부타디엔 라텍스
• 페놀-포름알데히드 수지
• 폴리메틸메타아크릴레이트 PMMA
• 폴리비닐아세테이트 PVA
• 폴리염화비닐 PVC
• 폴리아미드 PA
• 폴리염화비닐리덴 PVdC
• 에폭시 수지
• 폴리스티렌 PS
• 폴리카보네이트 PC
• 폴리에스터 PE
• 폴리에틸렌
• 포름알데히드-우레아 수지
• 엘라스테인
• 아세트알데히드의 알돌
• 폴리우레탄PU
• 폴리실록산
• 이소프렌 고무 IR
• 메틸 실리콘 수지
• 실리콘 아크릴레이트
• 칼륨메틸실리콘산염
• 실리콘 수지
• 폴리설파이드 폴리머
• 파라페닐렌 테레프탈아미드 PPTA
• 힌더드 아민 광안정제 NECK
• 메타크릴아미드 MAA
• 맞춤형 구성

측정 장치 리퀴소닉^® 특히 배치 공정에서 다양한 반응을 모니터링하고 제어할 수 있습니다. 공정 및 공정 액체에 따라 촉매 및 효소 반응은 물론 중합, 결정화 및 혼합 공정을 최적화할 수 있으며 최종 제품의 품질을 보장할 수 있습니다.

모노머-폴리머 시스템의 경우, 모노머와 폴리머 사이의 음속 차이는 주로 사슬 길이와 분지화 및 가교 정도에 의해 결정된다는 것은 일반적으로 사실입니다.

표는 단량체와 중합체 사이, 즉 중합 반응의 시작과 끝 사이의 음속 차이가 매우 크다는 것을 보여줍니다.

소리의 속도와 집중력은 직접적인 관련이 있습니다. 또한, 단량체의 중합체 함량을 반영하는 중합도는 농도와 상관관계가 있습니다. 이러한 이유로 농도와 중합도는 다음과 같이 조정될 수 있습니다. 리퀴소닉^® 측정 기술을 결정할 수 있습니다.

적용 사례 카프로락탐 생산

세계에서 가장 중요한 폴리아미드 중 하나는 Perlon으로 알려진 PA6이며, 이는 모노머 카프로락탐(CPL)을 중합하여 생산됩니다. 제조 공정의 복잡성으로 인해 4가지 영역으로 나뉩니다.

• 조 카프로락탐의 합성
• 황산암모늄의 분리 및 결정화
• 원료 카프로락탐의 정제 및 제조
• PA6으로의 중합

카프로락탐, 사이클로헥사논, 하이드록실아민 및 H를 생산할 때₂그래서₄ 기본 물질인 시클로헥사논 옥심이 생성됩니다. 올레움과 암모니아를 첨가하면 조카프로락탐이 생성되고 황산암모늄 상에서 분리됩니다. 그런 다음 단량체 카프로락탐은 추출 및 결정화를 통해 정제 및 농축됩니다. 중합 후 최종적으로 폴리머는 잔여 모노머로부터 분리되어 정제됩니다.