KR101606091B1 - Quantitative method for predicting the maximum usable amount of the additive in a mixture of single and additive solvents and system using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단독 용매 및 첨가 용매로 이루어진 혼합 용매에서 첨가 용매의 최대 사용량의 예측 방법 및 이를 이용한 시스템에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 단독 용매에 첨가 용매를 혼합할 때, 혼합 용매 내의 첨가 용매의 최대 조성을 예측할 수 있는 계산 방법인 G-MRDSE:ELA(Graph-based Mixing Ratio Dependant Solubility Estimation: Expanding Linear Area)를 이용하여 혼합 용매에서 첨가 용매의 최대 사용량의 예측할 수 있는 새로운 평가 방법 및 이를 이용한 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method for predicting the maximum amount of an additive solvent used in a mixed solvent composed of a single solvent and an additive solvent and a system using the same. More particularly, the present invention relates to a method for predicting the maximum amount of an additive solvent in a mixed solvent, The present invention relates to a new estimation method for estimating the maximum amount of added solvent in a mixed solvent using G-MRDSE: ELA (Graphic-based Mixing Ratio Dependent Solubility Estimation: Expanding Linear Area) .
Description
본 발명은 단독 용매 및 첨가 용매로 이루어진 혼합 용매에서 첨가 용매의 최대 사용량의 예측 방법 및 이를 이용한 시스템에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 단독 용매에 첨가 용매를 혼합할 때, 혼합 용매 내의 첨가 용매의 최대 조성을 예측할 수 있는 계산 방법인 G-MRDSE:ELA(Graph-based Mixing Ratio Dependant Solubility Estimation:Expanding Linear Area)를 이용하여 혼합 용매에서 첨가 용매의 최대 사용량의 예측할 수 있는 새로운 평가 방법 및 이를 이용한 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method for predicting the maximum amount of an additive solvent used in a mixed solvent composed of a single solvent and an additive solvent and a system using the same. More particularly, the present invention relates to a method for predicting the maximum amount of an additive solvent in a mixed solvent, The present invention relates to a new estimation method for estimating the maximum amount of added solvent in a mixed solvent using G-MRDSE: ELA (Graphic-based Mixing Ratio Dependent Solubility Estimation: Expanding Linear Area) .
특정 물질을 용해시키는 단독 용매에 다른 종류의 첨가 용매를 섞은 혼합 용매는 단독 용매에 비해 용해도 특성이 변하게 되고 특히 첨가되는 첨가 용매 양이 많아질수록 단독 용매와의 용해도 차이가 커진다. 이렇듯 기존 단독 용매와 용해도 차이가 나는 혼합 용매는 결국 용해시키려는 물질, 예컨대 고분자와도 용해도 차이가 나기 때문에 단독 용매를 대신해 고분자를 용해 시키는데 사용할 수 없다고 일반적으로 생각하게 된다.The solubility characteristics of a mixed solvent obtained by mixing a single solvent dissolving a specific substance with a different kind of addition solvent are different from those of a single solvent, and in particular, the greater the amount of the added solvent, the greater the difference in solubility with a single solvent. Thus, it is generally considered that a mixed solvent having a difference in solubility from a conventional single solvent can not be used to dissolve a polymer in place of a single solvent since the solubility of the mixed solvent is also different from that of a substance to be dissolved.
혼합 용매가 단독 용매를 대신해서 사용되기 위한 필요조건은 (1) 혼합 용매가 단독 용매와 유사한 용해도 특성을 가져 고분자를 잘 용해시킬 수 있는 조성이 존재하여야 하고 (2) 첨가되는 용매의 양이 최대로 되어 단독 용매의 사용량을 최소화 할 수 있어야 한다는 것이다. 하지만 첨가 용매의 양이 많아질수록 혼합 용매는 단독 용매와 서로 용해도 차이가 커지게 될 것이기 때문에 필요 조건 (1)과 (2)는 서로 동시에 만족할 수 없는 관계로 보인다.The requirement for the mixed solvent to be used in place of the single solvent is that (1) the mixed solvent should have a solubility characteristic similar to that of the single solvent so that the composition can dissolve the polymer well; (2) So that the amount of the single solvent can be minimized. However, as the amount of the added solvent increases, the solubility of the mixed solvent will be different from that of the single solvent. Therefore, the requirements (1) and (2)
한편, 물질 사이의 용해성(solubility)이나 혼합성(miscibility)을 판단하기 위해서는 물질의 고유 물성을 사용해 서로 유사성 비교를 해야 한다. 용해성이나 혼합성에 영향을 주는 고유 물성은 여러 가지가 있지만, 그 중에서도 물질 내의 결합(interaction) 정도를 정량적인 값으로 나타내는 용해도 인자(Solubility Parameters)가 가장 많이 사용된다. 즉 각 물질은 고유한 용해도 인자 값을 가지고 용해도 인자 값이 유사한 물질끼리는 서로 잘 용해 되거나 섞인다.On the other hand, in order to determine the solubility or miscibility between materials, similarity must be compared with each other using the inherent properties of the materials. Solubility parameters, which quantitatively indicate the degree of interaction within a substance, are most often used, though there are many inherent properties that affect solubility and mixing properties. That is, each substance has a unique solubility factor value and the substances having similar solubility factor values are dissolved or mixed well with each other.
다양한 이론이나 개념에 근거해 용해도 인자가 제안되고 사용되고 있지만 그 중에서도 1967년에 Dr.C.Hansen이 제안한 한센 용해도 인자(Hansen Solubility Parameter: 이하 HSP)가 가장 정확하게 용해도 특성을 나타낼 수 있다고 알려져 있다. HSP에서는 물질 내 결합 정도를 다음과 같은 3가지 인자로 세분화해서 고려한다.Hansen Solubility Parameter (HSP) proposed by Dr. C. Hansen in 1967 is known to have the most accurate solubility characteristics, although solubility factors are proposed and used based on various theories and concepts. In HSP, the degree of bonding in the material is considered by subdividing into the following three factors.
(1) 무극성 분산 결합으로 인해 발생하는 용해도 인자(δD)(1) the solubility factor (&Dgr; D)
(2) 영구 쌍극자로 인한 극성결합으로 인해 발생하는 용해도 인자(δP)(2) the solubility factor (δP) generated by the polar bonding due to the permanent dipole,
(3) 수소결합으로 인해 발생하는 용해도 인자(δH)(3) the solubility factor (< RTI ID = 0.0 > δH)
이와 같이 HSP는 다른 용해도 인자보다 더 자세하게 물질 내의 결합 정보를 제공해 주기 때문에 더 정확하고 체계적으로 물질의 용해성이나 혼합성을 평가할 수 있어 널리 사용된다.Thus, since HSP provides more detailed binding information than other solubility factors, it can be used more precisely and systematically to evaluate the solubility and the mixability of the substance.
HSP=(δD, δP, δH), (J/㎤)½ (1)HSP = (δD, δP, δH ), (J / ㎤) ½ (1)
δTot =(δD2+δP2+δH2)½,(J/㎤)½ (2)隆Tot = (隆 D 2 + 隆 P 2 + 隆 H 2 ) ½ , (J / cm 3) ½ (2)
HSP는 도 1과 같이 3가지 요소로 이루어진 공간에서 크기와 방향성을 가지는 벡터(Vector)이고, δTot는 HSP 벡터의 크기(magnitude)를 나타낸다. HSP를 나타내는 기본 단위는 (J/㎤)½이다.상기 HSP값은 HSP를 제안한 Dr.Hansen 그룹에서 개발한 HSPiP(Hansen Solubility Parameters in Practice)라는 프로그램을 사용하여 계산한다.HSP is a vector having a size and direction in a space composed of three elements as shown in FIG. 1, and δTot represents the magnitude of the HSP vector. The basic unit for representing HSP is (J / cm3) ½ . The HSP value is calculated using a program called HSPiP (Hansen Solubility Parameters in Practice) developed by Dr.Hansen group who proposed HSP.
앞서 언급했듯이 두 물질의 HSP값이 유사하면 서로 잘 용해되는데 HSP는 벡터이기 때문에 서로 유사하다고 판단하기 위해서는 각 물질의 3가지 HSP 성분과 HSP의 크기가 모두 유사해야 한다. 모든 물질은 고유의 HSP를 가지고 두 물질의 HSP가 서로 유사하면 잘 용해된다. 이렇듯 HSP는 다른 용해도 상수와 마찬가지로 ‘A like likes a like’ 라는 개념을 바탕으로 제안되어 사용되고 있다.As mentioned earlier, HSPs of both materials are similar to each other. HSPs are similar to each other because they are similar to each other. All materials have unique HSPs and dissolve well when the HSPs of the two materials are similar. Thus, HSP has been proposed and used based on the concept of 'A like likes a like' like other solubility constants.
따라서 혼합 용매의 용해도 특성을 잘 조절해서 단독 용매의 사용량을 최대한 줄임과 동시에 단독 용매와 용해도 특성이 유사한 혼합 용매의 조성을 탐색하는 방법에 대한 연구가 요구되었고, 본 발명자는 혼합 용매 내에서 첨가 용매의 최대 조성을 정성적인 해석을 통해 탐색하는 G-MRDSE(Graph based-Mixing Ratio Dependant Solubility Estimation)를 개발하였다.Therefore, it has been desired to study the method of searching for the composition of a mixed solvent having a solubility similar to that of a single solvent while minimizing the amount of the single solvent used while controlling the solubility characteristics of the mixed solvent. We have developed G-MRDSE (Graph Based Mixing Ratio Dependent Solubility Estimation) which explores the maximum composition through qualitative analysis.
구체적으로, G-MRDSE에서 두 물질 A 와 B+C 사이의 HSP 비교는 하기 식 1에 나타난 HSP-Diff를 이용하였다.Specifically, in the G-MRDSE, the HSP comparison between the two substances A and B + C was performed using the HSP-Diff shown in
[식 1][Formula 1]
상기 식에서, A는 용해시키려는 대상 물질, B+C는 단독 용매(B)와 첨가 용매 (C)로 이루어진 혼합 용매이고, 상기 α1,α2,α3는 0 보다 큰 실수로 특별한 제한은 없지만 바람직한 범위는 α1는 0.5 내지 4.5의 실수, α2는 0.5 내지 3의 실수, α3는 0.5 내지 2.5의 실수이고, β는 0 보다 큰 실수로 특별한 제한은 없지만 바람직한 범위는 1.0 내지 2.5의 실수이고, γ는 0이 아닌 실수로 특별한 제한은 없지만 바람직한 범위는 -2.5 내지 -0.1 또는 0.1 내지 2.5의 실수이다.B is a mixed solvent composed of a single solvent (B) and an addition solvent (C), and α 1 , α 2 , and α 3 are real numbers larger than 0, and there is no particular limitation a preferred range α 1 is from 0.5 to 4.5 mistake, α 2 is from 0.5 to 3 accidentally, α 3 is from 0.5 to 2.5 mistake, β is no particular limitation in the real number greater than 0 at this time, but the preferred range is 1.0 to 2.5 mistakes And? Is a real number other than 0, and is not particularly limited, but a preferable range is -2.5 to -0.1 or a real number of 0.1 to 2.5.
G-MRDSE 법은, 혼합 용매의 HSP-Diff 데이터를 그래프를 통한 해석을 통해 용해도 특성이 단독 용매의 경우와 비교할 때, 유사하면서 단독 용매의 사용량을 최대한 줄일 수 있는 첨가 용매의 최대 조성을 계산하는 방법이다. 예를 들면 하기 [표 1]의 고분자 A를 잘 용해시키는 단독 용매 B의 사용량을 최대한으로 줄이기 위하여 단독 용매 B에 첨가 용매 C와 D를 각각 섞어 만든 혼합 용매 B+C와 B+D에 대해 첨가 용매의 최대 조성을 G-MRDSE에서는 HSP-Diff 계산을 통해 예측한다.The G-MRDSE method is a method of calculating the maximum composition of an additive solvent that can reduce the amount of a single solvent when the solubility characteristics are similar to those of a single solvent by analyzing the HSP-Diff data of the mixed solvent to be. For example, in order to minimize the amount of the single solvent B dissolving the polymer A in Table 1 as below, the mixed solvents B + C and B + D prepared by mixing the solvents C and D in the single solvent B were added The maximum composition of the solvent is predicted by the HSP-Diff calculation in G-MRDSE.
물질
matter
도 2는 혼합 용매 B+C와 B+D의 용해도 변화 경향을 확인하기 위하여 HSP-Diff를 계산하여 나타낸 그래프로, 첫번째 경우인 혼합 용매 B+C는 첨가 용매 C의 양에 따라 혼합 용매 B+C와 고분자 A사이의 용해도 차이가 선형적(R2=0.9959, R2값이 1.000에 가까울수록 선형 관계가 높음)으로 커지기 때문에 첨가 용매 C의 최대 조성을 가지는 혼합 용매 B+C로 단독 용매 B의 사용량을 줄이기 위해 사용될 수 없음을 확인하였다. 두번째 경우인 혼합 용매 B+D는 첨가 용매 D의 양이 증가함에 따라 고분자 A와 용해도 차이가 변하지 않고 일정하게 유지되는 최대 영역(그래프 상에서 D의 조성이 약 40 중량%까지의 구간)이 존재하기 때문에 혼합 용매 B+D는 단독 용매 B를 대신해 사용될 수 있다. 이와 같이 G-MRDSE 법을 사용하면 첨가 용매의 용해도 특성에 따라 단독 용매를 대체할 수 있는 혼합 용매에 적용 가능 여부와 첨가 용매의 최대 조성을 계산할 수 있다.FIG. 2 is a graph showing HSP-Diff calculated to determine the solubility change tendency of mixed solvents B + C and B + D. In the first case, the mixed solvent B + C is a mixed solvent B + The solubility difference between C and the polymer A is linear (R 2 = 0.9959, the closer the R 2 value is to 1.000, the higher the linear relationship). Therefore, the solubility of the solvent B It was confirmed that it could not be used to reduce usage. In the second case, the mixed solvent B + D exists in the maximum region where the difference in solubility between the polymer A and the polymer A is kept constant as the amount of the addition solvent D is increased (the range of the composition of D is about 40% by weight on the graph) Therefore, the mixed solvent B + D can be used in place of the solvent B alone. The G-MRDSE method can be applied to mixed solvents that can replace single solvents depending on the solubility characteristics of the added solvents, and the maximum composition of the added solvents can be calculated.
도 3은 G-MRDSE법으로 계산된 혼합 용매 B+D와 고분자 A사이의 HSP-Diff 그래프를 나타낸 것으로, 자세히 분석하면 혼합 용매 B+D 내의 첨가 용매 D의 최대 조성은 도 3에서 나타난 것처럼, 직선 I과 II가 교차하는 점이다. 직선 I는 첨가 용매 D 조성이 증가할 때 HSP 성분간의 경쟁에 의해 HSP-Diff가 변하지 않고 일정하게 유지되는 구간이고, 직선 II는 HSP 성분 사이의 경쟁이 종료되어 첨가 용매 D 조성의 양에 비례해서 HSP-Diff가 커지는 구간이다. 이렇듯 HSP-Diff가 직선 I과 직선 II와 같은 2개의 구간으로 나누어지는 경향이 있는 경우에만 첨가 용매가 혼합 용매로 사용이 가능한 것을 알 수 있다.FIG. 3 is a graph of HSP-Diff between the mixed solvent B + D and the polymer A calculated by the G-MRDSE method. Detailed analysis shows that the maximum composition of the solvent D in the mixed solvent B + It is the intersection of the straight lines I and II. The straight line I is the section where the HSP-Diff is kept unchanged by the competition between the HSP components when the addition solvent D composition is increased, and the straight line II is the section where the competition between the HSP components is completed and proportional to the amount of the addition solvent D composition HSP-Diff increases. It can be seen that the addition solvent can be used as a mixed solvent only when the HSP-Diff tends to be divided into two sections such as a straight line I and a straight line II.
하지만, 이러한 정성적인 해석 방법은 그래프를 생성한 후 시각적 판단을 통해 2개의 직선 영역을 구분한 후, 최대 조성을 정하기 때문에 판단 기준에 따라 최대 조성값이 민감(sensitive)하게 변할 수 있다. 또한 최적의 첨가 용매를 찾기 위해서는 가능한 많은 용매에 대해 혼합 용매로의 사용 가능성을 평가해야 하는데 많은 용매에 대해 G-MRDSE를 적용하기에는 계산하는데 시간이 오래 소요되고, 체계적으로 정확하게 첨가 용매의 최대 조성을 계산하는데 어려움이 있다. 이러한 점으로 인해 G-MRDSE 법이 단독 용매의 사용량을 최대한 줄이는 방법으로 적용하는데 한계가 있어 정량적으로 혼합 용매 내의 첨가 용매의 최대 조성을 계산할 수 있는 방법에 대한 추가적인 개발이 반드시 필요한 실정이다.However, since the qualitative analysis method divides the two linear regions by visual determination after generating the graph, and determines the maximum composition, the maximum composition value may change sensitively according to the judgment criterion. In order to find the optimum addition solvent, it is necessary to evaluate the possibility of using as a mixed solvent for as many solvents as possible. It takes a long time to calculate G-MRDSE for many solvents and systematically accurately calculates the maximum composition of the added solvent . Therefore, it is necessary to further develop a method for quantitatively calculating the maximum composition of the solvent added in the mixed solvent, because the G-MRDSE method has a limit to be applied as a method of minimizing the use amount of the single solvent.
이와 같은 필요성에 의해서 본 발명자는 혼합 용매 내에서 첨가 용매의 최대 조성을 계산하는 방법을 G-MRDSE와 같이 그래프를 생성해 정성적으로 비교하는 과정 없이, 첨가 용매가 혼합 용매에서 사용이 가능한지 여부와 혼합 용매로 사용이 가능하다면 혼합 용매 내에서 첨가 용매의 최대 조성을 계산할 수 있는 새로운 방법인 G-MRDSE:ELA(Graph-based Mixing Ratio Dependant Solubility Estimation:Expanding Linear Area)법을 개발했다.According to this need, the present inventors have found that a method of calculating the maximum composition of an additive solvent in a mixed solvent can be carried out by mixing and determining whether or not the additive solvent can be used in a mixed solvent without generating a graph like the G-MRDSE and qualitatively comparing it. G-MRDSE: ELA (Graph-based Mixing Ratio Dependent Solubility Estimation: Expanding Linear Area) method, a new method for calculating the maximum composition of an additive solvent in a mixed solvent, has been developed.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 단독 용매 및 첨가 용매로 이루어진 혼합 용매에서 첨가 용매의 최대 사용량의 예측하는 새로운 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a new method for predicting the maximum amount of an additive solvent in a mixed solvent consisting of a single solvent and an additive solvent.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, According to an aspect of the present invention,
용해시키려는 대상 물질, 상기 대상 물질을 용해시킬 수 있는 단독 용매, 상기 단독 용매 및 첨가 용매로 이루어진 혼합 용매에서 상기 혼합 용매로 대상 물질을 용해 시킬 때 첨가 용매의 최대 사용량을 예측하는 방법으로A method for predicting the maximum amount of an additive solvent when a target substance to be dissolved is solubilized in a mixed solvent consisting of a single solvent capable of dissolving the target substance, a single solvent and an additive solvent
a) 단독 용매에 첨가 용매를 추가하여 제조한 혼합 용매에서 첨가 용매의 중량% 증가에 따른 혼합 용매의 한센 용해도 인자(Hansen Solubility Parameter: 이하 HSP)를 계산하는 단계;a) calculating a Hansen Solubility Parameter (hereinafter referred to as HSP) of the mixed solvent with an increase in the weight% of the addition solvent in a mixed solvent prepared by adding an addition solvent to the sole solvent;
b) 상기 a)단계에서 계산한 상기 혼합 용매의 한센 용해도 인자와 단독 용매가 용해시키고자 하는 대상 물질과의 한센 용해도 인자의 차이(HSP-Diff)를 계산하는 단계;b) calculating a difference (HSP-Diff) between the Hansen solubility parameter of the mixed solvent and the Hansen solubility parameter of the substance to be solved by the single solvent calculated in the step a);
c) 상기 b)단계에서 계산한 혼합 용매에서 첨가 용매의 중량% 증가에 따른 한센 용해도 인자의 차이(HSP-Diff)에 대하여 전체 중량%의 구간(S1,SN)에 대한 결정 계수(coefficient of determinant, R-square)인 R2값을 계산하여 첨가 용매의 혼합 용매로의 사용 여부를 결정하는 단계;(c) a coefficient of determination (S 1 , S N ) of the total weight% interval (S 1 , S N ) with respect to the difference (HSP-Diff) of the Hansen solubility factor the determinant of the steps of, calculating a value R 2 is R-square) determining whether to use a mixed solvent of added solvent:
d) 첨가 용매가 혼합 용매로 사용 가능한 것으로 결정된 경우 혼합 용매에서 첨가 용매의 중량% 증가에 따른 부분 구간(Sk,SN)별 R2값을 산출하는 단계;및d) calculating an R 2 value for each of the partial sections (S k , S N ) according to an increase in weight% of the addition solvent in the mixed solvent when it is determined that the addition solvent is usable as a mixed solvent;
e) 상기 d) 단계를 구간별로 반복하여 산출된 R2값들을 비교하여 최대값(MAX)을 확인하고, 상기 최대값(MAX)에서의 첨가 용매의 중량%를 산출하는 단계를 포함하는 혼합 용매에서 첨가 용매의 최대 사용량의 예측 방법을 제공한다.e) calculating a weight% of an addition solvent at the maximum value (MAX) by comparing the calculated R 2 values by repeating the step d) Provides a method for predicting the maximum amount of solvent added.
또한, 본 발명은,Further, according to the present invention,
단독 용매에 첨가 용매를 추가하여 제조한 혼합 용매에서 첨가 용매의 중량% 증가에 따른 혼합 용매의 한센 용해도 인자를 계산하여 데이터를 입력받는 제 1 데이터 입력 모듈;A first data input module receiving data by calculating a Hansen solubility parameter of a mixed solvent according to an increase in weight% of an addition solvent in a mixed solvent prepared by adding an addition solvent to a single solvent;
상기 제 1 데이터 입력 모듈에서 입력된 상기 혼합 용매의 한센 용해도 인자와 단독 용매가 용해시키고자 하는 대상 물질과의 한센 용해도 인자의 차이(HSP-Diff)를 계산하여 데이터를 입력받는 제 2 데이터 입력 모듈;(HSP-Diff) difference between the Hansen solubility factor of the mixed solvent input from the first data input module and the Hansen solubility parameter of the target substance to be solved by the single solvent, and inputs the data to the second data input module ;
상기 제 2 데이터 입력 모듈에서 입력된 혼합 용매에서 첨가 용매의 중량% 증가에 따른 한센 용해도 인자의 차이(HSP-Diff)에 대하여 전체 중량%의 구간(S1,SN)에 대한 결정 계수(coefficient of determinant, R-square)인 R2값을 계산하여 첨가 용매의 혼합 용매로의 사용 여부를 결정하는 혼합 용매 사용 결정 모듈;(S 1 , S N ) with respect to the difference (HSP-Diff) of the Hansen solubility factor according to the increase in the weight% of the added solvent in the mixed solvent input from the second data input module of determinant, R-square) using a mixed solvent determination module for calculating the R 2 value is determined whether or not to use a mixed solvent of added solvent:
첨가 용매가 혼합 용매로 사용 가능한 것으로 결정된 경우 혼합 용매에서 첨가 용매의 중량% 증가에 따른 부분 구간(Sk,SN)별 R2값을 산출한 데이터를 입력받는 제 3 데이터 입력 모듈;및A third data input module for receiving data obtained by calculating R 2 values for partial sections (S k , S N ) according to an increase in weight% of an added solvent in a mixed solvent when it is determined that an additive solvent can be used as a mixed solvent;
상기 제 3 데이터 입력 모듈을 구간별로 반복하여 산출된 R2값들을 비교하여 최대값(MAX)을 확인하고, 상기 최대값(MAX)에서의 첨가 용매의 중량%를 산출하는 최대값 결정 모듈을 포함하는 혼합 용매에서 첨가 용매의 최대 사용량의 예측 시스템을 제공한다.And a maximum value determination module that compares the calculated R 2 values by repeating the third data input module in each section to check the maximum value MAX and calculates the weight% of the solvent added at the maximum value MAX A system for predicting a maximum usage amount of an additive solvent in a mixed solvent.
본 발명에 따른 단독 용매 및 첨가 용매로 이루어진 혼합 용매에서 첨가 용매의 최대 사용량의 예측 방법인 G-MRDSE:ELA(Graph-based Mixing Ratio Dependant Solubility Estimation: Expanding Linear Area)에 의하면 특정한 첨가 용매가 혼합 용매로 사용 가능한지 여부를 결정할 수 있고, 첨가 용매로 사용 가능할 경우 혼합 용매 내에서 첨가 용매의 최대 조성을 정확하게 정량적으로 계산할 수 있다. 특히 그래프를 생성하고 해석하는 과정 없이 직접적으로 계산이 가능하기 때문에 탐색해야 할 첨가 용매의 수가 많을 경우에도 체계적으로 빠르게 이용될 수 있다. 이와 같은 정량적 해석 방법인 G-MRDSE:ELA는 기존의 정성적 방법인 G-MRDSE의 한계점을 극복해 혼합 용매를 이용해 단독 용매의 사용량을 최대한 줄이는 방법의 이용 범위를 더 크게 확장시킬 수 있어 다양한 공정에서 필요에 따라 기존의 단독 용매의 사용량을 크게 줄일 수 있어 그 효용성이 클 것으로 기대할 수 있다.According to the G-MRDSE: ELA (Graphic-Based Mixing Ratio Dependent Solubility Estimation: Expanding Linear Area) method, which is a method of predicting the maximum amount of an additive solvent in a mixed solvent composed of a single solvent and an additive solvent according to the present invention, , And it is possible to accurately and quantitatively calculate the maximum composition of the addition solvent in the mixed solvent when the addition solvent can be used. In particular, since the calculation can be performed directly without generating and analyzing a graph, even if there are a large number of additive solvents to be searched, the system can be used quickly. This quantitative analysis method, G-MRDSE: ELA, can overcome the limitation of G-MRDSE, which is a conventional qualitative method, and can further expand the use range of the method of minimizing the amount of the single solvent by using the mixed solvent, It can be expected that the use of the existing single solvent can be greatly reduced as needed, and thus the utility of the solvent can be expected to be great.
도 1은 한센 용해도 인자(HSP)를 나타낸 그래프이다.
도 2는 단독 용매에 첨가 용매를 추가하여 제조한 혼합 용매에 대해 첨가 용매의 조성에 따른 HSP-Diff의 값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 G-MRDSE법으로 계산된 혼합 용매 B+D와 고분자 A사이의 HSP-Diff의 값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 단독 용매에 첨가 용매를 추가하여 제조한 혼합 용매에 대해 첨가 용매의 조성에 따른 HSP-Diff의 값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 단독 용매 B에 첨가 용매 D를 추가하여 제조한 혼합 용매 B+D에서 첨가 용매 D의 조성에 따른 혼합 용매 B+D의 용해도 유사성 변화를 HSP-Diff를 이용하여 계산한 것을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2에 따른 단독 용매 B에 첨가 용매 D를 추가하여 제조한 혼합 용매 B+D에서 첨가 용매 D의 조성에 따른 R2(Sk,SN)값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 G-MRDSE:ELA 방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a graph showing the Hansen solubility parameter (HSP).
FIG. 2 is a graph showing the change of HSP-Diff value according to the composition of an addition solvent with respect to a mixed solvent prepared by adding an addition solvent to a single solvent.
FIG. 3 is a graph showing changes in the value of HSP-Diff between the mixed solvent B + D and the polymer A calculated by the G-MRDSE method.
FIG. 4 is a graph showing the change of HSP-Diff value according to the composition of an addition solvent with respect to a mixed solvent prepared by adding an addition solvent to a single solvent.
5 shows the change in dissolution similarity of the mixed solvent B + D with the composition of the addition solvent D in the mixed solvent B + D prepared by adding the addition solvent D to the sole solvent B according to the second embodiment of the present invention, And Fig.
6 shows the change in the value of R 2 (S k , S N ) according to the composition of the addition solvent D in the mixed solvent B + D prepared by adding the addition solvent D to the sole solvent B according to the second embodiment of the present invention Graph.
7 is a flow chart illustrating the G-MRDSE: ELA method of the present invention.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 혼합 용매에서 첨가 용매의 최대 사용량의 예측 방법은,The method of predicting the maximum amount of the additive solvent in the mixed solvent according to the present invention,
용해시키려는 대상 물질, 상기 대상 물질을 용해시킬 수 있는 단독 용매, 상기 단독 용매 및 첨가 용매로 이루어진 혼합 용매에서 상기 혼합 용매로 대상 물질을 용해 시킬 때 첨가 용매의 최대 사용량을 예측하는 방법으로A method for predicting the maximum amount of an additive solvent when a target substance to be dissolved is solubilized in a mixed solvent consisting of a single solvent capable of dissolving the target substance, a single solvent and an additive solvent
a) 단독 용매에 첨가 용매를 추가하여 제조한 혼합 용매에서 첨가 용매의 중량% 증가에 따른 혼합 용매의 한센 용해도 인자(Hansen Solubility Parameter: 이하 HSP)를 계산하는 단계;a) calculating a Hansen Solubility Parameter (hereinafter referred to as HSP) of the mixed solvent with an increase in the weight% of the addition solvent in a mixed solvent prepared by adding an addition solvent to the sole solvent;
b) 상기 a)단계에서 계산한 상기 혼합 용매의 한센 용해도 인자와 단독 용매가 용해시키고자 하는 대상 물질과의 한센 용해도 인자의 차이(HSP-Diff)를 계산하는 단계;b) calculating a difference (HSP-Diff) between the Hansen solubility parameter of the mixed solvent and the Hansen solubility parameter of the substance to be solved by the single solvent calculated in the step a);
c) 상기 b)단계에서 계산한 혼합 용매에서 첨가 용매의 중량% 증가에 따른 한센 용해도 인자의 차이(HSP-Diff)에 대하여 전체 중량%의 구간(S1,SN)에 대한 결정 계수(coefficient of determinant, R-square)인 R2값을 계산하여 첨가 용매의 혼합 용매로의 사용 여부를 결정하는 단계;(c) a coefficient of determination (S 1 , S N ) of the total weight% interval (S 1 , S N ) with respect to the difference (HSP-Diff) of the Hansen solubility factor the determinant of the steps of, calculating a value R 2 is R-square) determining whether to use a mixed solvent of added solvent:
d) 첨가 용매가 혼합 용매로 사용 가능한 것으로 결정된 경우 혼합 용매에서 첨가 용매의 중량% 증가에 따른 부분 구간(Sk,SN)별 R2값을 산출하는 단계;및d) calculating an R 2 value for each of the partial sections (S k , S N ) according to an increase in weight% of the addition solvent in the mixed solvent when it is determined that the addition solvent is usable as a mixed solvent;
e) 상기 d)단계를 구간별로 반복하여 산출된 R2값들을 비교하여 최대값(MAX)을 확인하고, 상기 최대값(MAX)에서의 첨가 용매의 중량%를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.e) comparing the calculated R 2 values by repeating the step d) to determine the maximum value MAX and calculating the weight% of the solvent added at the maximum value MAX .
본 발명자는 ‘혼합 용매에서 첨가 용매의 최대 사용량의 예측 방법’을 “G-MRDSE:ELA(Graph-based Mixing Ratio Dependant Solubility Estimation: Expanding Linear Area)”이라고 명명하였다.The present inventor named "G-MRDSE: ELA (Graph-based Mixing Ratio Dependent Solubility Estimation: Expanding Linear Area)" as a method for predicting the maximum amount of added solvent in a mixed solvent.
본 발명은, 상기 a)단계에서 단독 용매에 첨가 용매를 추가하여 제조한 혼합 용매에서 첨가 용매의 중량% 증가에 따른 혼합 용매의 한센 용해도 인자(Hansen Solubility Parameter: 이하 HSP)를 계산하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that a Hansen Solubility Parameter (hereinafter referred to as HSP) of a mixed solvent is calculated according to an increase in the weight% of an addition solvent in a mixed solvent prepared by adding an addition solvent to a single solvent in the step a) do.
HSP는 3가지 요소로 이루어진 공간에서 크기와 방향성을 가지는 벡터이고, δTot는 HSP 벡터의 크기(magnitude)를 나타내는 것이다. HSP를 나타내는 기본 단위는 (J/㎤)½이다.구체적으로,본 발명자들은 상기 HSP값을 HSP를 제안한 Dr.Hansen 그룹에서 개발한 HSPiP(Hansen Solubility Parameters in Practice)라는 프로그램을 사용하여 계산하였다.HSP is a vector having a size and direction in a space of three elements, and δTot is a magnitude of an HSP vector. A basic unit that indicates the HSP is (J / ㎤) ½. In particular, the present inventors have calculated from a program called HSPiP (Hansen Solubility Parameters in Practice), developed the HSP value in Dr.Hansen group proposed by the HSP.
상기 한센 용해도 인자는 하기에서 정의된 HSP=(δD, δP, δH) 및 δTot 이다.The Hansen solubility parameter is HSP = (? D,? P,? H) and? Tot, defined below.
HSP=(δD, δP, δH), (J/㎤)½ (1)HSP = (δD, δP, δH ), (J / ㎤) ½ (1)
δTot =(δD2+δP2+δH2)½,(J/㎤)½ (2)隆Tot = (隆 D 2 + 隆 P 2 + 隆 H 2 ) ½ , (J / cm 3) ½ (2)
HSP에서는 물질 내 결합 정도를 다음과 같은 3가지 인자로 세분화 하였다.In HSP, the degree of binding in the material was subdivided into the following three factors.
(1) 무극성 분산 결합으로 인해 발생하는 용해도 인자(δD)(1) the solubility factor (&Dgr; D)
(2) 영구 쌍극자로 인한 극성결합으로 인해 발생하는 용해도 인자(δP)(2) the solubility factor (δP) generated by the polar bonding due to the permanent dipole,
(3) 수소결합으로 인해 발생하는 용해도 인자(δH)(3) the solubility factor (< RTI ID = 0.0 > δH)
HSP는 다른 용해도 인자보다 더 자세하게 물질 내의 결합 정보를 제공해 주기 때문에 더 정확하고 체계적으로 물질의 용해성이나 혼합성을 평가할 수 있어 널리 사용된다.HSP is widely used because it provides more detailed binding information in the material than other solubility factors, allowing more accurate and systematic assessment of the solubility and the mixability of the material.
먼저 상기 HSPiP 프로그램을 이용하여 서로 유사해 잘 용해되는 대상 물질, 예컨대 고분자 A와 단독 용매 B의 경우에 대해 HSP 유사성을 계산했다. 두 물질의 HSP를 비교해서 용해도 유사성 여부를 판단하기 위해서는 HSP를 구성하는 3종류의 구성 요소(δD, δP, δH)가 서로 유사한지 비교하고, 또한 두 물질 사이의 δTot 차이를 비교하였다.First, the HSPiP program was used to calculate the HSP similarity for the similar materials that are well dissolved, for example, Polymer A and Solvent B alone. In order to determine the similarity of solubility, we compared the three components (δD, δP, δH) that make up the HSP, and compared the difference in δTot between the two substances.
상기 3 종류의 물질 사이의 용해도 유사성 여부는 HSP를 이용한 비교를 통해 알 수 있었다.
The similarity of solubility between the three materials was confirmed by comparison using HSP.
본 발명은, 상기 b)단계에서 상기 a)단계에서 계산한 상기 혼합 용매의 한센 용해도 인자와 단독 용매가 용해시키고자 하는 대상 물질과의 한센 용해도 인자의 차이(HSP-Diff)를 계산하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that the difference (HSP-Diff) between the Hansen solubility factor of the mixed solvent calculated in step a) and the solubility parameter of the hansen solubility of the substance to be solved by the single solvent is calculated .
HSP의 구성 요소의 차이는 벡터의 차이를 비교하는 HSP-Diff를 계산함으로써 알 수 있다. 두 물질의 HSP-Diff값이 0에 가까울수록 각 물질 내에서 결합을 책임지고 있는 성분이 유사한 것을 나타내 결국 비슷한 HSP(용해도 특성)를 가져 잘 용해되는 것을 의미한다. 용해시키려는 대상 물질인 A와 혼합 용매 B+C 사이의 HSP-Diff(A,B+C)는 하기 [식 1]에 의해서 계산된다.The difference between the components of the HSP can be found by calculating the HSP-Diff which compares the differences of the vectors. As the HSP-Diff values of the two materials are closer to 0, it means that the components responsible for binding in each material are similar and eventually they have similar HSP (solubility characteristics) and are well dissolved. The HSP-Diff (A, B + C) between the target substance A to be dissolved and the mixed solvent B + C is calculated by the following equation (1).
[식 1][Formula 1]
상기 식에서, A는 용해시키려는 대상 물질, B+C는 단독 용매(B) 및 첨가 용매(C)로 이루어진 혼합 용매이고, 상기 α1,α2,α3는 0 보다 큰 실수로 특별한 제한은 없지만 바람직한 범위는 α1는 0.5 내지 4.5의 실수, α2는 0.5 내지 3의 실수, α3는 0.5 내지 2.5의 실수이고, β는 0 보다 큰 실수로 특별한 제한은 없지만 바람직한 범위는 1.0 내지 2.5의 실수이고, γ는 0이 아닌 실수로 특별한 제한은 없지만 바람직한 범위는 -2.5 내지 -0.1 또는 0.1 내지 2.5의 실수이다. B is a mixed solvent composed of a single solvent (B) and an addition solvent (C), and α 1 , α 2 , and α 3 are real numbers greater than 0, and are not particularly limited a preferred range α 1 is from 0.5 to 4.5 mistake, α 2 is from 0.5 to 3 accidentally, α 3 is from 0.5 to 2.5 mistake, β is no particular limitation in the real number greater than 0 at this time, but the preferred range is 1.0 to 2.5 mistakes And? Is a real number other than 0, and is not particularly limited, but a preferable range is -2.5 to -0.1 or a real number of 0.1 to 2.5.
본 발명은, 상기 c)단계에서 b)단계에서 계산한 혼합 용매에서 첨가 용매의 중량% 증가에 따른 한센 용해도 인자의 차이(HSP-Diff)에 대하여 전체 중량%의 구간(S1,SN)에 대한 결정 계수(coefficient of determinant, R-square)인 R2값을 계산하여 첨가 용매의 혼합 용매로의 사용 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.(S 1 , S N ) of the total weight% with respect to the difference (HSP-Diff) of the solubility parameter of Hansen according to the weight% increase of the solvent added in the mixed solvent calculated in the step c) And calculating R 2 , which is a coefficient of determinant (R-square), to determine whether to use the additive solvent as a mixed solvent.
상기 c)단계에서 R2 값이 0.960 이하일 경우 첨가 용매를 혼합 용매로 사용 가능한 것으로 결정할 수 있다.If the R 2 value is 0.960 or less in the step c), it can be determined that an addition solvent can be used as a mixed solvent.
상기 c)단계의 전체 구간은 혼합 용매에서 첨가 용매의 중량을 x축으로 1 ~ N 개의 구간값을 가질 때 y축으로 HSP-Diff값으로 규정되고, x축으로 혼합 용매에서 첨가 용매의 중량이 0 ~ 60 중량%인 범위를 갖는다.The entire duration of step c) is defined as the HSP-Diff value in the y-axis when the weight of the additive solvent in the mixed solvent is 1 to N in the x-axis and the weight of the additive solvent in the mixed solvent in the x- 0 to 60% by weight.
구체적으로, 도 4는 단독 용매에 첨가 용매를 추가하여 제조한 혼합 용매에 대해 첨가 용매의 조성에 따른 HSP-Diff의 값의 변화를 나타낸 그래프로, A와 같이 혼합 용매와 용해시키려는 물질 사이의 용해도 특성 차이를 나타내는 HSP-Diff가 첨가 용매의 조성이 증가함에 따라 약간 증가/감소해 일정하게 유지되는 거동을 나타내야 한다. 만약 B와 같이 혼합 용매 내에서 첨가 용매의 조성을 증가시켰을 때 HSP-Diff가 선형적으로 증가함으로 인해 용해도 특성이 크게 달라지는 경우에는 혼합 용매로 사용할 수 없다. B의 경우에 전체 구간에서 선형성을 나타내는 결정 계수(coefficient of determinant, R-square)인 R2값을 계산하면 거의 1.0에 가까운 값을 나타내었다. 반면, A의 경우는 최대 조성 이후부터 선형 상관 관계를 나타내기 때문에 R2값이 B의 경우보다 훨씬 작은 값(1.0보다 작은 값)을 나타내었다. 따라서, 첨가 용매의 최대 조성을, 조성에 따른 HSP-Diff 의 선형성을 구분하는 임계값으로 생각할 수 있다. 선형 구간이 시작되는 지점이 바로 첨가 용매의 최대 조성이기 때문에 선형성이 나타나는 지점을 찾는 것이 가장 중요하다. 본 발명의 G-MRDSE:ELA는 HSP-Diff 데이터에서 선형 구간이 시작되는 D의 조성을 발견(Detection)해 최대 조성을 계산하고, 이를 구현하기 위해서 전체 구간 내에서 HSP-Diff 값이 첨가 용매 조성에 민감하지 않도록(insensitive) 일정한 영역을 감소시켜 첨가 용매 조성에 민감(sensitive)하게 선형적 상관 관계를 가지는 영역을 확대시켰다. 이러한 점을 반영하여 선형 영역이 증가된 구간에서 계산된 R2 값은 증가하게 된다. A의 경우, 전체 구간에 대해 계산한 R2 값보다 최대 조성 이후에서 포함된 구간에서 계산한 R2값이 훨씬 더 1.0에 가까운 값을 나타내었다.4 is a graph showing changes in the value of HSP-Diff according to the composition of an additive solvent with respect to a mixed solvent prepared by adding an additive solvent to a single solvent. As shown in A, the solubility between the mixed solvent and the substance to be dissolved HSP-Diff, which is a characteristic difference, should exhibit a slightly increasing / decreasing constant behavior as the composition of the solvent added increases. If the solubility of HSP-Diff increases linearly when the composition of the solvent is increased in a mixed solvent like B, it can not be used as a mixed solvent. In the case of B, the R 2 value, which is the coefficient of determinant (R-square) for linearity, is close to 1.0. On the other hand, the value of R 2 is much smaller than the value of B (less than 1.0) because A shows linear correlation after maximum composition. Therefore, the maximum composition of the addition solvent can be considered as a threshold value for distinguishing the linearity of HSP-Diff according to the composition. It is most important to find the point at which the linearity appears because the starting point of the linear section is the maximum composition of the additive solvent. The G-MRDSE: ELA of the present invention detects the composition of D at which the linear section starts in the HSP-Diff data and calculates the maximum composition. In order to realize this, the HSP-Diff value in the whole section is sensitive to the added solvent composition And to expand the sensitive linearly correlated region of the added solvent composition. Reflecting this point, the calculated R 2 value increases in the region where the linear region is increased. In the case of A, R 2 is a value calculated from the composition contained in the interval with the maximum than the R 2 values calculated for the entire period showed much closer to the value 1.0.
첨가 용매의 조성에 따라 계산된 HSP-Diff 데이터에 대해 전체 구간에서 초기 R2값을 계산한다. 이때 계산한 값을 초기 최대값이라고 정의하였다. 초기 최대값은 첨가 용매가 혼합 용매로 사용될지 여부를 결정하는데 이용되는데 초기 최대값이 0.960 보다 크면 G-MRDSE:ELA는 종료된다. 종료되는 이유는 초기 최대값이 이미 1.0 에 가깝기 때문에 첨가 용매가 혼합 용매를 만드는데 사용될 수 없기 때문이다.
For the HSP-Diff data calculated according to the composition of the additive solvent, the initial R 2 value is calculated in the whole section. The calculated value was defined as the initial maximum value. The initial maximum value is used to determine whether an additive solvent is used as a mixed solvent. If the initial maximum value is greater than 0.960, the G-MRDSE: ELA is terminated. The reason for termination is that the addition solvent can not be used to make a mixed solvent because the initial maximum value is already close to 1.0.
본 발명은, 상기 d)단계에서 첨가 용매가 혼합 용매로 사용 가능한 것으로 결정된 경우 혼합 용매에서 첨가 용매의 중량% 증가에 따른 부분 구간(Sk,SN)별 R2값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.If the addition solvent is determined to be usable as a mixed solvent in the step d), the present invention includes a step of calculating an R 2 value for each partial section (S k , S N ) according to an increase in weight% of the solvent added in the mixed solvent .
구체적으로, 상기 d)단계의 R2 값은 첫번째 HSP-Diff 값인 첨가 용매의 조성이 0 중량%인 경우부터 1%씩 중량%를 증가시켜 순차적으로 전체 구간에서 제외시킨 부분 구간별로 산출할 수 있다. Specifically, the R 2 value in step d) may be calculated by increasing the weight% by 1% from the case where the composition of the addition solvent is 0% by weight, which is the first HSP-Diff value, and sequentially subtracting it from the entire section .
본 발명은, 상기 e)단계에서 상기 d)단계를 구간별로 반복하여 산출된 R2값들을 비교하여 최대값(MAX)을 확인하고, 상기 최대값(MAX)에서의 첨가 용매의 중량%를 산출하는 단계를 포함하는데, 더욱 구체적으로, 최대값(MAX)을 확인하는 것은 전체 첨가 용매의 중량% 구간에서 첨가 용매의 중량%를 0%부터 1%씩 중량%를 증가시켜 순차적으로 전체 구간에서 제외함으로써 전체 데이터의 90%가 제외될 때까지 반복된다. In the present invention, the maximum value (MAX) is confirmed by comparing the calculated R 2 values by repeating the step d) in the step e), and the weight% of the solvent added at the maximum value MAX is calculated More specifically, the determination of the maximum value (MAX) is performed by increasing the weight% of the solvent added in the weight percent range of the total added solvent by 0% to 1% by weight and sequentially excluding the whole range Until 90% of the total data is excluded.
또한, 본 발명은 상기에서 살펴본 혼합 용매에서 첨가 용매의 최대 사용량의 예측 방법을 이용한 혼합 용매에서 첨가 용매의 최대 사용량의 예측 시스템을 제공한다.The present invention also provides a system for predicting the maximum amount of an additive solvent in a mixed solvent using a method for predicting the maximum amount of an additive solvent in the above-mentioned mixed solvents.
상기 혼합 용매에서 첨가 용매의 최대 사용량의 예측 시스템은,The system for predicting the maximum amount of the additive solvent in the mixed solvent,
단독 용매에 첨가 용매를 추가하여 제조한 혼합 용매에서 첨가 용매의 중량% 증가에 따른 혼합 용매의 한센 용해도 인자를 계산하여 데이터를 입력받는 제 1 데이터 입력 모듈;A first data input module receiving data by calculating a Hansen solubility parameter of a mixed solvent according to an increase in weight% of an addition solvent in a mixed solvent prepared by adding an addition solvent to a single solvent;
상기 제 1 데이터 입력 모듈에서 입력된 상기 혼합 용매의 한센 용해도 인자와 단독 용매가 용해시키고자 하는 대상 물질과의 한센 용해도 인자의 차이(HSP-Diff)를 계산하여 데이터를 입력받는 제 2 데이터 입력 모듈;(HSP-Diff) difference between the Hansen solubility factor of the mixed solvent input from the first data input module and the Hansen solubility parameter of the target substance to be solved by the single solvent, and inputs the data to the second data input module ;
상기 제 2 데이터 입력 모듈에서 입력된 혼합 용매에서 첨가 용매의 중량% 증가에 따른 한센 용해도 인자의 차이(HSP-Diff)에 대하여 전체 중량%의 구간(S1,SN)에 대한 결정 계수(coefficient of determinant, R-square)인 R2값을 계산하여 첨가 용매의 혼합 용매로의 사용 여부를 결정하는 혼합 용매 사용 결정 모듈;(S 1 , S N ) with respect to the difference (HSP-Diff) of the Hansen solubility factor according to the increase in the weight% of the added solvent in the mixed solvent input from the second data input module of determinant, R-square) using a mixed solvent determination module for calculating the R 2 value is determined whether or not to use a mixed solvent of added solvent:
첨가 용매가 혼합 용매로 사용 가능한 것으로 결정된 경우 혼합 용매에서 첨가 용매의 중량% 증가에 따른 부분 구간(Sk,SN)별 R2값을 산출한 데이터를 입력받는 제 3 데이터 입력 모듈;및A third data input module for receiving data obtained by calculating R 2 values for partial sections (S k , S N ) according to an increase in weight% of an added solvent in a mixed solvent when it is determined that an additive solvent can be used as a mixed solvent;
상기 제 3 데이터 입력 모듈을 구간별로 반복하여 산출된 R2값들을 비교하여 최대값(MAX)을 확인하고, 상기 최대값(MAX)에서의 첨가 용매의 중량%를 산출하는 최대값 결정 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.And a maximum value determination module that compares the calculated R 2 values by repeating the third data input module in each section to check the maximum value MAX and calculates the weight% of the solvent added at the maximum value MAX .
상기 제 1 데이터 입력 모듈의 상기 한센 용해도 인자는 상기의 방법에서 정의된 HSP=(δD, δP, δH) 및 δTot 이다.The Hansen solubility parameter of the first data input module is HSP = (? D,? P,? H) and? Tot defined in the above method.
또한, 상기 제 2 데이터 입력 모듈의 HSP-Diff는 하기 식 1의 값을 이용할 수 있다.The HSP-Diff of the second data input module may use the value of the following equation (1).
[식 1][Formula 1]
상기 식에서, A는 용해시키려는 대상 물질, B+C는 단독 용매(B)와 첨가 용매 (C)로 이루어진 혼합 용매이고, 상기 α1,α2,α3는 0 보다 큰 실수로 특별한 제한은 없지만 바람직한 범위는 α1는 0.5 내지 4.5의 실수, α2는 0.5 내지 3의 실수, α3는 0.5 내지 2.5의 실수이고, β는 0 보다 큰 실수로 특별한 제한은 없지만 바람직한 범위는 1.0 내지 2.5의 실수이고, γ는 0이 아닌 실수로 특별한 제한은 없지만 바람직한 범위는 -2.5 내지 -0.1 또는 0.1 내지 2.5의 실수이다.B is a mixed solvent composed of a single solvent (B) and an addition solvent (C), and α 1 , α 2 , and α 3 are real numbers larger than 0, and there is no particular limitation a preferred range α 1 is from 0.5 to 4.5 mistake, α 2 is from 0.5 to 3 accidentally, α 3 is from 0.5 to 2.5 mistake, β is no particular limitation in the real number greater than 0 at this time, but the preferred range is 1.0 to 2.5 mistakes And? Is a real number other than 0, and is not particularly limited, but a preferable range is -2.5 to -0.1 or a real number of 0.1 to 2.5.
또한, 혼합 용매 사용 결정 모듈에서 R2 값이 0.960 이하일 경우 첨가 용매를 혼합 용매로 사용 가능한 것으로 결정하는 것일 수 있다.If the R 2 value is 0.960 or less in the mixed solvent use determination module, it may be determined that an addition solvent can be used as a mixed solvent.
또한, 상기 혼합 용매 사용 결정 모듈의 전체 구간은 혼합 용매에서 첨가 용매의 함량이 0 ~ 60 중량% 범위일 수 있다.Also, the total duration of the mixed solvent use determination module may be such that the content of the additive solvent in the mixed solvent ranges from 0 to 60% by weight.
또한, 상기 제 3 데이터 입력 모듈의 상기 R2 값은 첫번째 HSP-Diff 값인 첨가 용매의 조성이 0 중량%인 경우부터 1%씩 중량%를 증가시켜 순차적으로 전체 구간에서 제외시킨 부분 구간별로 산출할 수 있다.In addition, the R 2 value of the third data input module may be calculated by increasing the weight% by 1% from the case where the composition of the additive solvent is 0% by weight, which is the first HSP-Diff value, .
또한, 상기 최대값 결정 모듈에서 최대값(MAX)을 확인하는 것은 전체 첨가 용매의 중량% 구간에서 첨가 용매의 중량%를 0%부터 1%씩 중량%를 증가시켜 순차적으로 전체 구간에서 제외함으로써 전체 데이터의 90%가 제외될 때까지 반복되는 것 일 수 있다.
In order to confirm the maximum value (MAX) in the maximum value determination module, the weight% of the additive solvent is sequentially increased from 0% to 1% It may be repeated until 90% of the data is excluded.
또한, 본 명세서에서 기재한 모듈(module)이란 용어는 특정한 기능이나 동작을 처리하는 하나의 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현할 수 있다.
Also, the term module as used herein refers to a unit for processing a specific function or operation, which can be implemented by hardware, software, or a combination of hardware and software.
이하 본 발명을 실시예에 기초하여 더욱 상세하게 설명하지만, 하기에 개시되는 본 발명의 실시 형태는 어디까지 예시로써, 본 발명의 범위는 이들의 실시 형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 표시되었고, 더욱이 특허 청구범위 기록과 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 포함하고 있다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the embodiments of the present invention described below are illustrative only and the scope of the present invention is not limited to these embodiments. The scope of the invention is indicated by the appended claims and includes all changes that come within the meaning and range of equivalency of the claims.
실시예Example 1: 대상 물질 A, 단독 용매 B, 첨가 용매 C 및 혼합 용매 B+C의 용해도 유사성 변화 계산 1: Calculation of solubility similarity change of target substance A, single solvent B, added solvent C and mixed solvent B + C
하기의 [표 2]에 고분자 A, 단독 용매 B, 첨가 용매 C의 HSP값을 나타내었다.The HSP values of Polymer A, Solvent B, and Solvent C are shown in [Table 2] below.
물질
matter
상기 [표 2] 에 나타낸 고분자 A는 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene,CAS number: 9002-84-0)이고, 단독 용매 B는 4-에틸-1,3-디옥솔란-2-온(4-Ethyl-1,3-Dioxolane-2-One, CAS number: 4437-85-8), 첨가 용매 C는 에틸-이소티오시아네이트(Ethyl-isothiocyanate, CAS number: 542-85-8)이다. 상기의 CAS number는 Chemical Abstracts Service number의 약자로 물질 고유의 식별 번호이다.Polymer A shown in the above Table 2 is Polytetrafluoroethylene (CAS number: 9002-84-0), and the only solvent B is 4-ethyl-1,3-dioxolan-2-one (4- Ethyl-1,3-Dioxolane-2-One, CAS number: 4437-85-8) and the addition solvent C is Ethyl-isothiocyanate (CAS number: 542-85-8). The CAS number is an abbreviation of Chemical Abstracts Service number and is a substance-specific identification number.
고분자 A와 단독 용매 B 사이의 HSP-Diff(A,B)는 하기의 [식 1]에 의해서 계산하였다.The HSP-Diff (A, B) between the polymer A and the sole solvent B was calculated by the following
[식 1][Formula 1]
상기 [식 1]의 HSP-Diff(A,B)를 계산하는데 사용된 값은 α1=1.0,α2=1.0,α3=1.0,β=2.0, γ=0.5이다. 단독 용매 B에 첨가 용매 C를 섞은 혼합 용매 B+C의 경우 전체 구간(x축으로 1 ~ N 개의 구간값을 가질 때 y축으로 HSP-Diff값, 즉 혼합 용매 총 중량에 대하여 첨가 용매는 0 ~ 60 중량% 범위인 HSP-Diff값, 첨가 용매의 중량%는 0%부터 1%씩 순차적으로 증가하기 때문에 S1=0%를 나타내고 SN=60%를 나타냄(N=61))에 대해 계산된 R2 값(S1,SN)이 0.9959로 G-MRDSE:ELA의 기준 값인 0.960을 초과하므로, 첨가 용매 양과 HSP-Diff가 이미 강한 선형적 상관 관계를 나타내기 때문에 첨가 용매 C는 혼합 용매로 적합한 용매가 아님을 상기 결과를 통해 확인하였다.The values used for calculating HSP-Diff (A, B) in the above-mentioned [Formula 1] are α 1 = 1.0, α 2 = 1.0, α 3 = 1.0, β = 2.0 and γ = 0.5. In the case of the mixed solvent B + C in which the solvent B is added to the solvent B alone, the total interval (the HSP-Diff value in the y-axis, that is, the addition solvent is 0 (N = 61) represents S 1 = 0% and S N = 60% since the HSP-Diff value in the range of from 0 to 60% by weight and the weight% of the added solvent sequentially increase from 0% to 1% Since the calculated R 2 value (S 1 , S N ) is 0.9959 and exceeds the reference value of G-MRDSE: ELA of 0.960, the added solvent C and HSP-Diff already have a strong linear correlation, It was confirmed through the above results that the solvent was not a suitable solvent.
실시예Example 2: 대상 물질 A, 단독 용매 B, 첨가 용매 D 및 혼합 용매 B+D의 용해도 유사성 변화 계산 2: Calculation of solubility similarity change of target substance A, single solvent B, added solvent D and mixed solvent B + D
하기의 [표 3]에 고분자 A, 단독 용매 B, 첨가 용매 D의 HSP값을 나타내었다.The HSP values of the polymer A, the single solvent B, and the addition solvent D are shown in the following [Table 3].
물질
matter
상기 [표 3]에 나타낸 고분자 A는 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene,CAS number: 9002-84-0)이고, 단독 용매 B는 4-에틸-1,3-디옥솔란-2-온(4-Ethyl-1,3-Dioxolane-2-One, CAS number: 4437-85-8), 첨가 용매 D는 리모넨(Limonene, CAS number: 5989-27-5)이다.Polymer A shown in the above Table 3 is Polytetrafluoroethylene (CAS number: 9002-84-0) and the single solvent B is 4-ethyl-1,3-dioxolan-2-one (4- Ethyl-1,3-Dioxolane-2-One, CAS number: 4437-85-8), and the addition solvent D is limonene (CAS number: 5989-27-5).
혼합 용매 B+D의 경우 첨가 용매의 전체 중량%의 구간(S1=0%부터 SN=60%까지)에 대해서 계산한 R2(S1=0%,SN=60%)값은 0.6270으로 첨가 용매 D는 일단 혼합 용매로 사용이 가능하다(N=61). 도 5에서는 혼합 용매 B+D의 경우는 첨가 용매 D의 조성 증가에 따른 HSP-Diff가 민감하지 않도록(insensitive) 일정하게 유지되는 영역인 단계 1과 첨가 용매 D의 조성이 증가함에 따라 HSP-Diff가 민감(sensitive)하게 선형적으로 증가하는 단계 2가 존재함을 나타내었다. 단계 1과 단계 2의 경계가 되는 조성이 첨가 용매의 최대 조성이다. 혼합 용매 B+D는 첨가 용매 D의 최대 조성이 존재하기 때문에 도 6에 나타낸 것과 같이 R2(Sk,SN)의 계산을 Sk를 1%씩 증가시키면서 수행하면 계산 구간에서 일정하게 유지되는 영역인 단계 1이 줄어들게 되어, 선형 영역인 단계 2가 차지하는 비중이 점차적으로 커지게 되어 전체적으로 선형 상관 관계가 강해지기 때문에 R2(Sk,SN)이 점차적으로 1.0을 향해서 증가한다. 첨가 용매의 중량%인 Sk가 증가함에 따라 R2(Sk,SN)이 계속 증가하다가 결국 1.00에 가장 가까운 최대값에 도달하게 된다. 이 때가 바로 계산 구간인 Sk과 SN사이에서 단계 1은 포함되지 않고 단계 2만 포함되어 있는 경우다. 이 지점에서 첨가 용매 D의 조성이 바로 혼합 용매 B+D 내에서의 첨가 용매 D의 최대 조성이다. 혼합 용매 B+D의 경우 G-MRDSE:ELA로 계산한 결과 첨가 용매의 최대 조성은 R2의 최대값(MAX)인 R2(Sk=37%,SN=60%)=0.9892 경우인 37.0 중량%이다. 최대 조성 이후부터는 선형 구간인 단계 2만 존재하기 때문에 이 구간에서 계산한 R2(Sk,SN)은 최대값 근처에서 수렴(saturated) 하는 경향을 나타내었다.R 2 (S 1 = 0%, S N = 60%) calculated for the total weight percent of the additive solvent (S 1 = 0% to S N = 60%) for the mixed solvent B + D 0.6270. Addition solvent D can be used as a mixed solvent once (N = 61). In FIG. 5, in the case of the mixed solvent B + D, HSP-Diff is increased as the composition of the
Claims (16)
a) 단독 용매에 첨가 용매를 추가하여 제조한 혼합 용매에서 첨가 용매의 중량% 증가에 따른 혼합 용매의 한센 용해도 인자(Hansen Solubility Parameter: 이하 HSP)를 계산하는 단계;
b) 상기 a)단계에서 계산한 상기 혼합 용매의 한센 용해도 인자와 단독 용매가 용해시키고자 하는 대상 물질과의 한센 용해도 인자의 차이(HSP-Diff)를 계산하는 단계로서,
상기 HSP-Diff는 하기 식 1의 값을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 단계
[식 1]
상기 식에서, A는 용해시키려는 대상 물질, B+C는 단독 용매(B) 및 첨가 용매(C)로 이루어진 혼합 용매이고, α1,α2,α3는 0 보다 큰 실수이고, β는 0 보다 큰 실수이고, γ는 0이 아닌 실수임;
c) 상기 b)단계에서 계산한 혼합 용매에서 첨가 용매의 중량% 증가에 따른 한센 용해도 인자의 차이(HSP-Diff)에 대하여 전체 중량%의 구간(S1,SN)에 대한 결정 계수(coefficient of determinant, R-square)인 R2값을 계산하여 첨가 용매의 혼합 용매로의 사용 여부를 결정하는 단계;
d) 첨가 용매가 혼합 용매로 사용 가능한 것으로 결정된 경우 혼합 용매에서 첨가 용매의 중량% 증가에 따른 부분 구간(Sk,SN)별 R2값을 산출하는 단계;및
e) 상기 d)단계를 구간별로 반복하여 산출된 R2값들을 비교하여 최대값(MAX)을 확인하고, 상기 최대값(MAX)에서의 첨가 용매의 중량%를 산출하는 단계를 포함하는 혼합 용매에서 첨가 용매의 최대 사용량의 예측 방법.A method for predicting the maximum amount of an additive solvent when a target substance to be dissolved is solubilized in a mixed solvent consisting of a single solvent capable of dissolving the target substance, a single solvent and an additive solvent
a) calculating a Hansen Solubility Parameter (hereinafter referred to as HSP) of the mixed solvent with an increase in the weight% of the addition solvent in a mixed solvent prepared by adding an addition solvent to the sole solvent;
b) calculating a difference (HSP-Diff) between the Hansen solubility factor of the mixed solvent calculated in the step a) and the solubility parameter of the hansen solubility of the substance to be solved by the single solvent,
Wherein the HSP-Diff is calculated using a value of the following equation
[Formula 1]
Wherein A is a substance to be dissolved, B + C is a mixed solvent composed of a single solvent (B) and an addition solvent (C), α 1 , α 2 and α 3 are real numbers larger than 0, A large real number, y is a non-zero real number;
(c) a coefficient of determination (S 1 , S N ) of the total weight% interval (S 1 , S N ) with respect to the difference (HSP-Diff) of the Hansen solubility factor the determinant of the steps of, calculating a value R 2 is R-square) determining whether to use a mixed solvent of added solvent:
d) calculating an R 2 value for each of the partial sections (S k , S N ) according to an increase in weight% of the addition solvent in the mixed solvent when it is determined that the addition solvent is usable as a mixed solvent;
e) calculating a weight% of an addition solvent at the maximum value (MAX) by comparing the calculated R 2 values by repeating the step d) A method for predicting the maximum amount of an additive solvent in a solvent.
상기 제 1 데이터 입력 모듈에서 입력된 상기 혼합 용매의 한센 용해도 인자와 단독 용매가 용해시키고자 하는 대상 물질과의 한센 용해도 인자의 차이(HSP-Diff)를 계산하여 데이터를 입력받는 제 2 데이터 입력 모듈로서,
상기 제 2 데이터 입력 모듈의 HSP-Diff는 하기 식 1의 값을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 제 2 데이터 입력 모듈
[식 1]
상기 식에서, A는 용해시키려는 대상 물질, B+C는 단독 용매(B) 및 첨가 용매(C)로 이루어진 혼합 용매이고, α1,α2,α3는 0 보다 큰 실수이고, β는 0 보다 큰 실수이고, γ는 0이 아닌 실수임;
상기 제 2 데이터 입력 모듈에서 입력된 혼합 용매에서 첨가 용매의 중량% 증가에 따른 한센 용해도 인자의 차이(HSP-Diff)에 대하여 전체 중량%의 구간(S1,SN)에 대한 결정 계수(coefficient of determinant, R-square)인 R2값을 계산하여 첨가 용매의 혼합 용매로의 사용 여부를 결정하는 혼합 용매 사용 결정 모듈;
첨가 용매가 혼합 용매로 사용 가능한 것으로 결정된 경우 혼합 용매에서 첨가 용매의 중량% 증가에 따른 부분 구간(Sk,SN)별 R2값을 산출한 데이터를 입력받는 제 3 데이터 입력 모듈;및
상기 제 3 데이터 입력 모듈을 구간별로 반복하여 산출된 R2값들을 비교하여 최대값(MAX)을 확인하고, 상기 최대값(MAX)에서의 첨가 용매의 중량%를 산출하는 최대값 결정 모듈을 포함하는 혼합 용매에서 첨가 용매의 최대 사용량의 예측 시스템.A first data input module receiving data by calculating a Hansen solubility parameter of a mixed solvent according to an increase in weight% of an addition solvent in a mixed solvent prepared by adding an addition solvent to a single solvent;
(HSP-Diff) difference between the Hansen solubility factor of the mixed solvent input from the first data input module and the Hansen solubility parameter of the target substance to be solved by the single solvent, and inputs the data to the second data input module as,
Wherein the HSP-Diff of the second data input module is calculated using a value of the following equation (1)
[Formula 1]
Wherein A is a substance to be dissolved, B + C is a mixed solvent composed of a single solvent (B) and an addition solvent (C), α 1 , α 2 and α 3 are real numbers larger than 0, A large real number, y is a non-zero real number;
(S 1 , S N ) with respect to the difference (HSP-Diff) of the Hansen solubility factor according to the increase in the weight% of the added solvent in the mixed solvent input from the second data input module of determinant, R-square) using a mixed solvent determination module for calculating the R 2 value is determined whether or not to use a mixed solvent of added solvent:
If it is determined that the additive solvent can be used as a mixed solvent, the R 2 value per partial section (S k , S N ) as the weight% increase of the additive solvent in the mixed solvent is calculated A third data input module for receiving data;
And a maximum value determination module that compares the calculated R 2 values by repeating the third data input module in each section to check the maximum value MAX and calculates the weight% of the solvent added at the maximum value MAX A system for predicting the maximum usage of an additive solvent in a mixed solvent.
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