KR101656169B1 - 실록산 혼합물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 25℃에서 액체인, 화학식 (I): Me3SiO-(Me2SiO)x-SiMe3 (I)의 선형 화합물, 및 화학식 (II): (Me2SiO)y (II)의 환형 화합물로부터 선택된 2 이상의 메틸폴리실록산을 포함하는 메틸폴리실록산의 혼합물로서, 상기 혼합물은 하나 이상의 화학식 (I)의 선형 메틸폴리실록산 및 하나 이상의 화학식 (II)의 환형 메틸폴리실록산을 포함하고, Me는 메틸 라디칼을 의미하며, x는 0 이상의 값을 갖고, 몰비로 가중된(weighted), 전체 선형 메틸폴리실록산에 대한 x의 산술 평균은 3 내지 20이며, y는 3 이상의 값을 갖고, 몰비로 가중된, 전체 환형 메틸폴리실록산에 대한 y의 산술 평균은 3 내지 6이며, 화학식 (I)의 화합물 내 Me3Si- 사슬 말단 기 대 화학식 (I) 및 (II)의 화합물 내 Me2SiO- 단위의 총합의 수치 비율은 1:2 이상 내지 1:10 이하이고, 추가 정의는 청구항 1에 기재되어 있는 것인 혼합물, 및 혼합물의 열전달 유체로서의 용도를 제공한다.
Description
본 발명은 실록산의 혼합물 및 열전달 유체로서 이의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 이하 내용에서 총괄하여 약어로 "실록산"으로 지칭되는, 유기실록산 및 유기폴리실록산(실리콘 오일)은, 이의 높은 열 안정성 및 넓은 액체 범위(liquid range) 및 이의 점도가 낮은 정도로 온도에 의존하는 것으로 인해 열전달 유체로서 흔히 이용된다. DE 2754705 A1에서는 다른 열전달제에 대한 실록산의 장점을 상세히 설명한다. 특히 매우 낮은 온도(-50℃ 이하) 또는 매우 높은 온도(200-400℃)의 범위 내에서, 실록산은 유기 열전달 유체보다 우월하거나 적어도 사용 가능한 유일한 비이온성 열전달 유체이다. 예를 들어, EP 1473346 B1에서는 -100℃에 이르기까지 냉각재로서 사용 가능한 선형 및 환형 디메틸폴리실록산의 혼합물이 기술되어 있다. 추가로, 다우 케미컬 컴파니(Dow Chemical Company)의 설명서 "SYLTHERM 800 Heat Transfer Fluid - Product Technical Data"(CH 153-046-E-1097, 1997년 10월)에는 선형 과메틸화된 실리콘 오일("Syltherm 800")이 기술되어 있고 400℃의 최대 장기간 사용 온도(공기가 차단된 폐쇄 시스템)가 기술되어 있다. 또한 상기 설명서에는, 간단한(brief) 열 응력의 경우, 실질적인 고장이 일어나지 않고 538℃까지의 온도에 도달할 수 있다는 것이 기술되어 있다.
실록산의 이러한 특성은 예를 들어 태양열 발전소에서, 특히 파라볼릭 트로프(parabolic trough) 및 프레넬(Fresnel) 기술을 사용하는 곳에서 고온 열전달 유체로서의 용도에 대해 실록산을 이상적으로 만들며, 여기서 열전달 유체는 수년간 400℃까지의 높은 열 응력 및 극심한 온도 변화를 겪게 된다. 태양열 장치에서 실리콘 오일의 용도는 DE 2754705 A1, US 4122109 및 US 4193885에 기술되어 있다.
실록산 혼합물의 조성은 재배열 공정으로 인해 온도 의존적이고, 또한 그 결과 선택된 온도에서 평형 상태에 도달하기까지 시간 의존적이다. 선형 퍼메틸화된 실리콘 오일의 경우, 예를 들어, 400℃에서 평형 상태에 도달하는 것은, 수일이 걸릴 수 있다. 동시에, 따라서 물리적 특성에 또한 변화가 있다. 이의 결과는 열전달 유체로서 실록산 혼합물을 사용하여 작동되는 장치의 중요한 작동 매개변수, 예를 들어 증기압 또는 점도가, 시간에 따라 상당히 변화하는 것일 수 있다. 이것은 제어 및 조절에 대한 추가 지출 또는 심지어 장치의 구축에서의 지출을 필요하게 하기 때문에, 또는, 가능하다면, 장치가 이 기간 동안 제한된 정도로밖에 사용 가능할 수 있기 때문에 불리하다.
특허 명세서 US 4122109 및 US 4193885에서는, 화학 조성에서 온도 의존적 변화를 억제하기 위해 및 따라서 시간 경과에 따라 조성 및 물리적 특성을 안정하게 유지하기 위해, 비환형 메틸폴리실록산에 금속 안정화제 및 임의로 수소 함유 규소 화합물을 첨가하는 것이 기술되어 있다. 그러나, 실시예로부터 재배열이 완전히 억제될 수 없다는 점이 명백하다. 상기 언급된 수반된 제품 설명서("Syltherm 800")는 재배열 공정이 현저하게 느려지지만 분명히 일어나며, 수 개월 후에 결국 평형 상태에 도달한다는 것을 명시한다. 이것은 증기압에서의 상당한 증가와 연관된다. 그러나, 비용 문제로 인해, 열전달 유체가 수년동안 태양열 발전소에서 사용되어 왔기 때문에, 안정화제의 첨가가 따라서 이 응용분야에 부적합한데, 이는 사실 안정화제의 첨가가 이 기간에 걸쳐 재배열을 방지하지 못하고, 실제로 안정화제의 첨가가 야기하는 물질 비용의 증가의 결과로 불리하기 때문이다.
그러므로 본 발명의 목적은, 언급된 단점들을 방지하기 위해, 특정 온도에 도달한 후, 시간 경과에 따라 거의 일정한 물리적 특성을 갖는 실록산을 제공하는 것이다.
이제, 일정한 온도에서 열 응력 하의 특정 실록산 혼합물이, 이의 화학 조성이 평형 상태까지 시간이 흐름에 따라 변함에도 불구하고, 시간 경과에 따라 거의 일정한 물리적 특성을 가질 수 있다는 점이 밝혀졌다. 놀랍게도, 이러한 실록산 혼합물의 조성은 이 온도에서 평형 조성에 상응할 필요가 없다.
본 발명은, 하기 화학식 (I)의 선형 화합물
Me3SiO-(Me2SiO)x-SiMe3 (I)
및 하기 화학식 (II)의 환형 화합물
(Me2SiO)y (II)
로부터 선택된 2 이상의 메틸폴리실록산을 포함하는 메틸폴리실록산의 혼합물로서,
상기 혼합물은 하나 이상의 화학식 (I)의 선형 메틸폴리실록산 및 하나 이상의 화학식 (II)의 환형 메틸폴리실록산을 포함하고,
Me는 메틸 라디칼이며,
x는 0 이상의 값을 갖고, 몰비로 가중된(weighted), 전체 선형 메틸폴리실록산에 대한 x의 산술 평균은 3 내지 20이며,
y는 3 이상의 값을 갖고, 몰비로 가중된, 전체 환형 메틸폴리실록산에 대한 y의 산술 평균은 3 내지 6이며,
화학식 (I)의 화합물 내 Me3Si- 사슬 말단 기 대 화학식 (I) 및 (II)의 화합물 내 Me2SiO- 단위의 총합의 수치 비율은 1:2 이상 내지 1:10 이하이고,
화학식 (I)의 선형 메틸폴리실록산의 비율은 각각 독립적으로,
x = 0에 대하여, 0 내지 14 질량%,
x = 1 내지 3에 대하여, 각 경우 0 내지 14 질량%,
x = 4 및 5에 대하여, 각 경우 0 내지 14 질량%,
x = 6 내지 9에 대하여, 각 경우 0 내지 16 질량%,
x = 10 및 11에 대하여, 각 경우 0 내지 12 질량%,
x = 12 내지 14에 대하여, 각 경우 0 내지 10 질량%,
x = 15 내지 28에 대하여, 각 경우 0 내지 10 질량%,
x = 29 및 30에 대하여, 각 경우 0 내지 8 질량%,
x = 31 내지 34에 대하여, 각 경우 0 내지 4 질량%,
x = 35 내지 40에 대하여, 각 경우 0 내지 2 질량%,
x = 41 내지 70에 대하여, 각 경우 0 내지 1 질량%, 및
70 초과의 x에 대하여, 각 경우 0 내지 0.5 질량%이며,
화학식 (II)의 환형 메틸폴리실록산의 비율은 각각 독립적으로,
y = 3에 대하여, 0 내지 10 질량%,
y = 4에 대하여, 0 내지 30 질량%,
y = 5에 대하여, 0 내지 15 질량%,
y = 6에 대하여, 0 내지 10 질량%,
y = 7에 대하여, 0 내지 8 질량%,
y = 8 내지 11에 대하여, 각 경우 0 내지 5 질량%,
y = 12 내지 15에 대하여, 각 경우 0 내지 2.5 질량%,
y = 16 내지 19에 대하여, 각 경우 0 내지 2 질량%,
y = 20 내지 40에 대하여, 각 경우 0 내지 1 질량%, 및
40 초과의 y에 대하여, 각 경우 0 내지 0.5 질량%이고,
전체 화학식 (II)의 환형 메틸폴리실록산의 비율의 합은 10 질량% 이상 내지 40 질량% 이하이며,
혼합물은 25℃에서 액체이고 100 mPa*s 미만의 점도를 갖는 것인 혼합물을 제공한다.
혼합물의 조성은, 밀도, 증기압, 점도, 열용량 또는 열 전도도의 물리적 특성 중 하나 이상이 혼합물 상의 열 응력 중에 일정한 온도에서 시간 경과에 따라 거의 일정하게 유지되도록 선택된다. 혼합물의 조성은, 혼합물의 모든 성분들의 원하는 물리적 특성이 온도의 함수로서 공지되는 경우, 계산에 의해 또는 이와 달리 경험적으로 결정될 수 있다. 혼합물의 조성이 선택된 온도에서의 평형 혼합물에 상응하는 경우가 보통이다. 본 발명은 또한 선택된 온도에서의 평형 혼합물의 물리적 특성을 갖도록 하는 평형 조성과 상이한 조성의 혼합물의 능력에 기초한다.
본 발명의 실록산 혼합물은, 실록산 혼합물의 화학 조성이 평형 상태에 도달하기까지 계속해서 변함에도 불구하고, 밀도, 증기압, 점도, 열용량 및 열 전도도로부터 선택된 물리적 특성 중 하나 이상이 시간 경과에 따라 일정하게 유지될 수 있다는 장점을 가진다. 따라서, 태양열 장치의 구축 및 가동에서, 선택된 물리적 특성에서 어떠한 변화도 고려할 필요가 없다.
변수 x는 바람직하게는 0 내지 100, 보다 바람직하게는 0 내지 70, 가장 바람직하게는 0 내지 40의 값으로 추정된다. 몰비로 가중된, 전체 선형 메틸폴리실록산에 대한 x의 산술 평균은 바람직하게는 4 내지 15, 보다 바람직하게는 5 내지 10이며 각 경우 명시된 경계치를 포함한다.
변수 y는 바람직하게는 3 내지 100, 보다 바람직하게는 3 내지 70, 가장 바람직하게는 3 내지 40의 값으로 추정된다. 몰비로 가중된, 전체 환형 메틸폴리실록산에 대한 y의 산술 평균은 바람직하게는 3.5 내지 5.5, 보다 바람직하게는 4 내지 5, 특히 4 내지 4.5이며 각 경우 명시된 경계치를 포함한다.
화학식 (I) 내 Me3Si- 사슬 말단 기 대 화학식 (I) 및 (II) 내 Me2SiO- 단위의 총합의 수치 비율은 바람직하게는 1:2.5 이상 내지 1:8 이하, 보다 바람직하게는 1:3 이상 내지 1:6 이하이다.
화학식 (I)의 선형 메틸폴리실록산의 비율은 바람직하게는 각각 독립적으로,
x = 0에 대하여, 0.1 내지 12 질량%,
x = 1 내지 3에 대하여, 각 경우 0 내지 11 질량%,
x = 4 및 5에 대하여, 각 경우 1 내지 11 질량%,
x = 6 내지 9에 대하여, 각 경우 1 내지 14 질량%,
x = 10 및 11에 대하여, 각 경우 1 내지 10 질량%,
x = 12 내지 14에 대하여, 각 경우 0.5 내지 7.5 질량%,
x = 15 내지 28에 대하여, 각 경우 0.1 내지 7.5 질량%,
x = 29 및 30에 대하여, 각 경우 0.1 내지 6 질량%,
x = 31 내지 34에 대하여, 각 경우 0 내지 3 질량%,
x = 35 내지 40에 대하여, 각 경우 0 내지 1.5 질량%,
x = 41 내지 70에 대하여, 각 경우 0 내지 0.5 질량%, 및
70 초과의 x에 대하여, 각 경우 0 내지 0.1 질량%이고,
보다 바람직하게는 각각 독립적으로,
x = 0에 대하여, 0.5 내지 10 질량%,
x = 1 내지 3에 대하여, 각 경우 0 내지 8 질량%,
x = 4 및 5에 대하여, 각 경우 1.5 내지 8 질량%,
x = 6 내지 9에 대하여, 각 경우 1.5 내지 12 질량%,
x = 10 및 11에 대하여, 각 경우 1.5 내지 8 질량%,
x = 12 내지 14에 대하여, 각 경우 1 내지 5 질량%,
x = 15 내지 28에 대하여, 각 경우 0.2 내지 5 질량%,
x = 29 및 30에 대하여, 각 경우 0.1 내지 4 질량%,
x = 31 내지 34에 대하여, 각 경우 0 내지 2 질량%,
x = 35 내지 40에 대하여, 각 경우 0 내지 1 질량%,
x = 41 내지 70에 대하여, 각 경우 0 내지 0.1 질량%, 및
70 초과의 x에 대하여, 각 경우 0 질량%이다.
화학식 (II)의 환형 메틸폴리실록산의 비율은 바람직하게는 각각 독립적으로,
y = 3에 대하여, 0 내지 7.5 질량%,
y = 4에 대하여, 0 내지 25 질량%,
y = 5에 대하여, 0 내지 12.5 질량%,
y = 6에 대하여, 0 내지 7.5 질량%,
y = 7에 대하여, 0 내지 6 질량%,
y = 8 내지 11에 대하여, 각 경우 0 내지 3.5 질량%,
y = 12 내지 15에 대하여, 각 경우 0 내지 2 질량%,
y = 16 내지 19에 대하여, 각 경우 0 내지 1.5 질량%,
y = 20 내지 40에 대하여, 각 경우 0 내지 0.8 질량%, 및
40 초과의 y에 대하여, 각 경우 0 내지 0.2 질량%이고,
보다 바람직하게는 각각 독립적으로,
y = 3에 대하여, 0 내지 5 질량%,
y = 4에 대하여, 0 내지 20 질량%,
y = 5에 대하여, 0 내지 10 질량%,
y = 6에 대하여, 0 내지 5 질량%,
y = 7에 대하여, 0 내지 4 질량%,
y = 8 내지 11에 대하여, 각 경우 0 내지 2 질량%,
y = 12 내지 15에 대하여, 각 경우 0 내지 1.5 질량%,
y = 16 내지 19에 대하여, 각 경우 0 내지 1 질량%,
y = 20 내지 40에 대하여, 각 경우 0 내지 0.5 질량%, 및
40 초과의 y에 대하여, 각 경우 0 질량%이다.
바람직하게는, 전체 화학식 (II)의 환형 메틸폴리실록산의 비율의 총합은 12.5 질량% 이상 내지 35 질량% 이하, 특히 15 질량% 이상 내지 30 질량% 이하이다.
25℃에서 본 발명의 실록산 혼합물의 점도는 바람직하게는 50 mPa*s 미만, 보다 바람직하게는 20 mPa*s 미만, 가장 바람직하게는 10 mPa*s 미만의 값을 가진다.
본 발명의 실록산 혼합물은 단정(monomodal), 이정(bimodal) 또는 다정(multimodal) 몰질량 분포로 존재할 수 있고, 동시에, 몰질량 분포는 좁거나 넓을 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 실록산 혼합물은 이정, 삼정(trimodal) 또는 사정(tetramodal) 몰질량 분포를 가진다.
본 발명의 실록산 혼합물은, 각 경우 질량을 기준으로, 바람직하게는 1000 ppm 미만의 물, 보다 바람직하게는 500 ppm 미만의 물, 가장 바람직하게는 200 ppm 미만의 물을 함유한다.
한 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 메틸폴리실록산의 혼합물은
x가 0 내지 8의 값으로 추정되고, 몰비로 가중된 x의 산술 평균이 0 내지 1.5인 화학식 (I)의 선형 메틸폴리실록산 1-10 질량%,
y가 3 내지 12의 값으로 추정되고, 몰비로 가중된 y의 산술 평균이 3.5 내지 5인 화학식 (II)의 환형 메틸폴리실록산 15-30 질량%, 및
x가 4 내지 70의 값으로 추정되고, 몰비로 가중된 x의 산술 평균이 4 내지 15인 화학식 (I)의 선형 메틸폴리실록산 60-84 질량%로 구성되고, 각 경우 명시된 경계치를 포함하며,
혼합물은 삼정 몰질량 분포 및 10 mPa*s 미만의 25℃에서의 점도를 가진다.
바람직하게는, 공기의 배제 하에 300℃ 내지 600℃의 일정한 온도의 도달 후에, 혼합물의 밀도, 증기압, 점도, 열용량 및 열 전도도로부터 선택된 물리적 특성, 특히 이 모든 특성들이, 평형 조성의 도달 전에 비하여 15% 이하, 바람직하게는 10% 이하, 보다 바람직하게는 5% 이하로 변화된다.
본 발명의 실록산 혼합물은, 임의 순서로, 또는 하나를 다른 하나 내에 계량하여, 임의로 또한 여러 번 반복을 사용하여, 및 임의로 또한 교대로 또는 동시에, 화학식 (I) 또는 (II)의 순수한 실록산 또는 이러한 실록산들의 임의 원하는 혼합물을 제형화하거나 혼합함으로써 제조될 수 있다. 또한, 적합한 공정, 예를 들어 증류를 사용함으로써, 실록산 또는 실록산 혼합물이 다시 제거될 수 있다. 본 발명의 실록산 혼합물의 조성은, 사용되거나 제거된 화학식 (I) 및 (II)의 실록산의 양을 통해 제어된다.
공정은 실온 및 주위 압력에서 수행될 수 있지만, 또한 고온 또는 저온 및 고압 또는 저압에서 수행될 수 있다.
본 발명의 실록산 혼합물은, 추가로 적합한 클로로실란, 알콕시실란 또는 클로로실란 또는 알콕시실란의 혼합물을 가수분해 또는 공가수분해(co-hydrolyzing)하고, 이후 부산물, 예컨대 염화수소 또는 알코올 및 임의로 과량의 물을 혼합물에서 유리시킴으로써 제조될 수 있다. 임의로, 추가 실록산이 얻어진 실록산 혼합물에 첨가될 수 있거나, 또는 적합한 공정, 예를 들어 증류에 의해 제거될 수 있다. 공정은 실온 및 주위 압력에서 수행될 수 있지만, 또한 고온 또는 저온 및 고압 또는 저압에서 수행될 수 있다. 본 발명의 실록산 혼합물의 조성은 사용된 실란 및/또는 실록산의 양 및 다시 제거된 임의 양의 비율을 통해 제어된다.
본 발명의 실록산 혼합물은 또한, 변화된 조성을 갖는 실록산 혼합물이 얻어지도록, 언급된 재배열 공정이 일어나는 온도로 화학식 (I) 또는 (II)의 순수한 실록산 또는 이러한 실록산들의 임의 원하는 혼합물을 가열함으로써 제조될 수 있다. 이 조성은, 이 온도에서의 평형 조성에 상응할 수 있으나, 그럴 필요는 없다. 가열은 개방 또는 폐쇄 시스템에서, 바람직하게는 보호 기체 분위기 하에 수행될 수 있다. 공정은 주위 압력에서 수행될 수 있지만, 또한 고압 또는 저압에서 수행될 수 있다. 가열은 촉매 작용 없이 또는 균일 또는 불균일 촉매, 예를 들어 산 또는 염기의 존재 하에 수행될 수 있다. 그 후에, 촉매는, 예를 들어 증류 또는 여과에 의해, 실록산 혼합물로부터 제거되거나 비활성화 될 수 있으나, 그럴 필요는 없다. 적합한 공정, 예를 들어 증류를 사용함으로써, 실록산 또는 실록산 혼합물을 다시 제거하는 것이 또한 가능하다. 본 발명의 실록산 혼합물의 조성은 사용된 화학식 (I) 및 (II)의 실록산의 양과 다시 제거된 임의 양의 비율, 온도 및 방법(개방 또는 폐쇄 시스템) 및 가열 지속 시간을 통해 제어된다.
상기 언급된 세 공정은 또한 조합될 수 있다. 공정들은 임의로 하나 이상의 용매의 존재 하에 수행될 수 있다. 용매를 사용하지 않는 것이 바람직하다. 사용된 실란, 실란 혼합물, 실록산 및 실록산 혼합물은 실리콘 공업에서의 표준 제품이거나 문헌으로부터 공지된 합성 방법에 의해 제조될 수 있다.
본 발명의 실록산 혼합물은, 이의 안정성을 증가시키거나 이의 물리적 특성에 영향을 미치도록 용해되거나 현탁되거나 또는 유화된 첨가제를 포함할 수 있다. 유리 라디칼 제거제(free-radical scavenger) 및 산화 방지제로서 용해된 금속 화합물, 예를 들어 철 카르복실레이트가 열전달제의 사용 수명을 증가시킬 수 있다. 현탁된 첨가제, 예를 들어 탄소 또는 철 산화물은, 열전달제의 물리적 특성, 예를 들어 열용량 또는 열 전도도를 향상시킬 수 있다.
바람직하게는, 전체 화학식 (I) 또는 (II)의 메틸폴리실록산의 비율의 총합은 전체 혼합물을 기준으로 95 질량% 이상, 보다 바람직하게는 98 질량% 이상, 특히 99.5 질량%이다.
본 발명의 실록산 혼합물은 태양열 장치에서, 특히 파라볼릭 트로프 및 프레넬 발전소에서 열전달 유체로서, 바람직하게는 고온 열전달제로서 사용될 수 있다. 본 발명의 실록산 혼합물은 추가로, 화학 공업에서의 및 금속 공업에서 열전달 유체로서, 저온용 열전달 유체로서 및 열기관(thermal engine)에서, 특히 태양열 유형의 작동 유체(working fluid)로서 사용될 수 있다. 실록산 혼합물은 바람직하게는 200℃ 내지 550℃, 보다 바람직하게는 300℃ 내지 500℃, 특히 350℃ 내지 450℃의 온도에서 사용된다. 200℃보다 높은 온도에서, 보호 가스 분위기 하의 사용이 산화적 고장(oxidative breakdown)을 방지하기 위해 바람직하다.
[실시예]
실시예 1
비교예
(
본 발명이 아님
)
151 g의 와커(Wacker) AK 5 실리콘 오일(몰비로 가중된 x의 산술 평균 = 8.2(29Si NMR)을 갖는 화학식 (I)의 선형 메틸폴리실록산의 혼합물, 분자당 평균 10.2개의 규소 원자 또는 2개의 트리메틸실릴 사슬 말단 기를 포함하는 10.2개의 반복 단위에 상응함; 하기로 이루어짐(각각 GC 면적% 단위임): 0.03% Me3SiO-(Me2SiO)2-SiMe3, 0.65% Me3SiO-(Me2SiO)3-SiMe3, 4.0% Me3SiO-(Me2SiO)4-SiMe3, 9.2% Me3SiO-(Me2SiO)5-SiMe3, 12.6% Me3SiO-(Me2SiO)6-SiMe3, 13.0% Me3SiO-(Me2SiO)7-SiMe3, 11.8% Me3SiO-(Me2SiO)8-SiMe3, 9.9% Me3SiO-(Me2SiO)9-SiMe3, 8.1% Me3SiO-(Me2SiO)10-SiMe3, 6.5% Me3SiO-(Me2SiO)11-SiMe3, 5.1% Me3SiO-(Me2SiO)12-SiMe3, 19.0% Me3SiO-(Me2SiO)x-SiMe3(x > 12), 0.12% 화학식 (II)의 환형 메틸폴리실록산(y = 5 내지 12); 점도 5.4 mPa*s)을 1주일 동안 압력 변환기가 구비된 오토클레이브(autoclave)에서 내부 온도 405℃로 가열하였다. 하기 표 1에 기록된 증기압/시간 곡선은, ~16 bar의 거의 일정한 압력이 ~5일 후까지 도달되지 않는다는 것을 나타낸다. 그 후에, 실리콘 오일은 하기 조성을 가졌다(각각 GC 면적% 단위임):
1.4% Me3Si-O-SiMe3, 2.5% Me3SiO-Me2SiO-SiMe3, 3.5% Me3SiO-(Me2SiO)2-SiMe3, 4.3% Me3SiO-(Me2SiO)3-SiMe3, 5.5% Me3SiO-(Me2SiO)4-SiMe3, 6.9% Me3SiO-(Me2SiO)5-SiMe3, 7.7% Me3SiO-(Me2SiO)6-SiMe3, 7.4% Me3SiO-(Me2SiO)7-SiMe3, 6.5% Me3SiO-(Me2SiO)8-SiMe3, 5.5% Me3SiO-(Me2SiO)9-SiMe3, 4.6% Me3SiO-(Me2SiO)10-SiMe3, 3.8% Me3SiO-(Me2SiO)11-SiMe3, 3.2% Me3SiO-(Me2SiO)12-SiMe3, 20.2% Me3SiO-(Me2SiO)x-SiMe3(x > 12), 1.8% (Me2SiO)3, 10.1% (Me2SiO)4, 3.6% (Me2SiO)5, 0.9% (Me2SiO)6, 0.3% (Me2SiO)7, 0.3% (Me2SiO)y(y > 7); 몰비로 가중된 x의 산술 평균 = 7.6(29Si NMR); 점도 4.6 mPa*s.
실시예 2
일정한 증기압을 갖는
실록산
혼합물
80 질량%의 와커 AK 5 실리콘 오일(조성에 대하여는 실시예 1 참조), 16 질량%의 옥타메틸시클로테트라실록산 및 4 질량%의 헥사메틸디실록산의 혼합물의 150 g(계산된 조성: 4.0% Me3Si-O-SiMe3, 0.02% Me3SiO-(Me2SiO)2-SiMe3, 0.52% Me3SiO-(Me2SiO)3-SiMe3, 3.2% Me3SiO-(Me2SiO)4-SiMe3, 7.4% Me3SiO-(Me2SiO)5-SiMe3, 10.1% Me3SiO-(Me2SiO)6-SiMe3, 10.4% Me3SiO-(Me2SiO)7-SiMe3, 9.4% Me3SiO-(Me2SiO)8-SiMe3, 7.9% Me3SiO-(Me2SiO)9-SiMe3, 6.5% Me3SiO-(Me2SiO)10-SiMe3, 5.2% Me3SiO-(Me2SiO)11-SiMe3, 4.1% Me3SiO-(Me2SiO)12-SiMe3, 15.2% Me3SiO-(Me2SiO)x-SiMe3(x > 12), 16.0% (Me2SiO)4, 0.10% 화학식 (II)의 환형 메틸폴리실록산(y = 5 내지 12); 점도 4.6 mPa*s)을 1주일 동안 압력 변환기가 구비된 오토클레이브에서 내부 온도 400℃로 가열하였다. 하기 표 1에 기록된 증기압/시간 곡선은, 400℃에 도달한 직후에, ~17 bar의 거의 일정한 압력이 도달된다는 것을 나타낸다. 그 후에, 실리콘 오일은 하기 조성을 가졌다(각각 GC 면적% 단위임):
4.6% Me3Si-O-SiMe3, 1.9% Me3SiO-Me2SiO-SiMe3, 2.7% Me3SiO-(Me2SiO)2-SiMe3, 3.4% Me3SiO-(Me2SiO)3-SiMe3, 4.4% Me3SiO-(Me2SiO)4-SiMe3, 5.8% Me3SiO-(Me2SiO)5-SiMe3, 6.8% Me3SiO-(Me2SiO)6-SiMe3, 6.7% Me3SiO-(Me2SiO)7-SiMe3, 6.0% Me3SiO-(Me2SiO)8-SiMe3, 5.1% Me3SiO-(Me2SiO)9-SiMe3, 4.4% Me3SiO-(Me2SiO)10-SiMe3, 3.7% Me3SiO-(Me2SiO)11-SiMe3, 3.2% Me3SiO-(Me2SiO)12-SiMe3, 21.7% Me3SiO-(Me2SiO)x-SiMe3(x > 12), 1.9% (Me2SiO)3, 11.7% (Me2SiO)4, 4.3% (Me2SiO)5, 1.1% (Me2SiO)6, 0.3% (Me2SiO)7, 0.3% (Me2SiO)y(y > 7); 몰비로 가중된 x의 산술 평균 = 8.6(29Si NMR); 점도 4.8 mPa*s.
시간 [h] | 실시예 1* 압력 [bar] |
실시예 2 압력 [bar] |
시간 [h] | 실시예 1* 압력 [bar] |
실시예 2 압력 [bar] |
0 | 5.8 | 16.2 | 24 | 12.0 | 16.4 |
1 | 6.5 | 17.3 | 36 | 13.2 | 16.7 |
2 | 7.2 | 17.4 | 48 | 13.7 | 16.7 |
3 | 7.7 | 17.1 | 60 | 14.3 | 17.0 |
4 | 8.1 | 17.0 | 72 | 14.4 | 17.2 |
5 | 8.5 | 17.2 | 84 | 14.8 | 16.7 |
6 | 8.7 | 17.1 | 96 | 15.1 | 17.3 |
7 | 9.1 | 16.7 | 108 | 15.4 | 17.2 |
8 | 9.3 | 16.7 | 120 | 15.7 | 17.0 |
9 | 9.5 | 16.8 | 132 | 15.8 | 17.3 |
10 | 9.6 | 16.8 | 144 | 15.8 | 17.3 |
11 | 9.7 | 16.7 | 156 | 16.0 | 17.3 |
12 | 10.1 | 16.4 | 161 | 16.0 | 17.3 |
18 | 11.4 | 16.4 | 165 | 16.0 |
*본 발명이 아님
실시예 1과 비교하여 실시예 2가 본 발명을 입증하였다: 일정한 온도에서, 적합하게 선택된 실록산 혼합물은, 시간에 따라 화학 조성이 변함에도 불구하고, 시간 경과에 따라 거의 일정한 물리적 특성(이 경우에는 증기압)을 가졌다.
[발명의 효과]
본 발명의 실록산 혼합물은, 본 발명의 실록산 혼합물의 화학 조성이 평형 상태에 이르기까지 경시적으로 변함에도 불구하고, 시간 경과에 따라 거의 일정한 물리적 특성(예: 밀도, 증기압, 점도, 열용량 및 열 전도도)을 가질 수 있다.
Claims (10)
- 하기 화학식 (I)의 선형 화합물
Me3SiO-(Me2SiO)x-SiMe3 (I)
및 하기 화학식 (II)의 환형 화합물
(Me2SiO)y (II)
로부터 선택된 2 이상의 메틸폴리실록산을 포함하는 메틸폴리실록산의 혼합물로서,
상기 혼합물은 하나 이상의 화학식 (I)의 선형 메틸폴리실록산 및 하나 이상의 화학식 (II)의 환형 메틸폴리실록산을 포함하고,
Me는 메틸 라디칼이며,
x는 0 이상의 값을 갖고, 몰비로 가중된(weighted), 전체 선형 메틸폴리실록산에 대한 x의 산술 평균은 3 내지 20이며,
y는 3 이상의 값을 갖고, 몰비로 가중된, 전체 환형 메틸폴리실록산에 대한 y의 산술 평균은 3 내지 6이며,
화학식 (I)의 화합물 내 Me3Si- 사슬 말단 기 대 화학식 (I) 및 (II)의 화합물 내 Me2SiO- 단위의 총합의 수치 비율은 1:2 이상 내지 1:10 이하이고,
화학식 (I)의 선형 메틸폴리실록산의 비율은 각각 독립적으로,
x = 0에 대하여, 0 내지 14 질량%,
x = 1 내지 3에 대하여, 각 경우 0 내지 14 질량%,
x = 4 및 5에 대하여, 각 경우 0 내지 14 질량%,
x = 6 내지 9에 대하여, 각 경우 0 내지 16 질량%,
x = 10 및 11에 대하여, 각 경우 0 내지 12 질량%,
x = 12 내지 14에 대하여, 각 경우 0 내지 10 질량%,
x = 15 내지 28에 대하여, 각 경우 0 내지 10 질량%,
x = 29 및 30에 대하여, 각 경우 0 내지 8 질량%,
x = 31 내지 34에 대하여, 각 경우 0 내지 4 질량%,
x = 35 내지 40에 대하여, 각 경우 0 내지 2 질량%,
x = 41 내지 70에 대하여, 각 경우 0 내지 1 질량%, 및
70 초과의 x에 대하여, 각 경우 0 내지 0.5 질량%이며,
화학식 (II)의 환형 메틸폴리실록산의 비율은 각각 독립적으로,
y = 3에 대하여, 0 내지 10 질량%,
y = 4에 대하여, 0 내지 30 질량%,
y = 5에 대하여, 0 내지 15 질량%,
y = 6에 대하여, 0 내지 10 질량%,
y = 7에 대하여, 0 내지 8 질량%,
y = 8 내지 11에 대하여, 각 경우 0 내지 5 질량%,
y = 12 내지 15에 대하여, 각 경우 0 내지 2.5 질량%,
y = 16 내지 19에 대하여, 각 경우 0 내지 2 질량%,
y = 20 내지 40에 대하여, 각 경우 0 내지 1 질량%, 및
40 초과의 y에 대하여, 각 경우 0 내지 0.5 질량%이고,
전체 화학식 (II)의 환형 메틸폴리실록산의 비율의 합은 10 질량% 이상 내지 40 질량% 이하이며,
혼합물은 25℃에서 액체이고 100 mPa*s 미만의 점도를 갖는 것인 혼합물. - 제1항에 있어서, 몰비로 가중된, 전체 선형 메틸폴리실록산에 대한 x의 산술 평균이 4 내지 15인 혼합물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 몰비로 가중된, 전체 환형 메틸폴리실록산에 대한 y의 산술 평균이 3.5 내지 5.5인 혼합물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 화학식 (I)의 화합물 내 Me3Si- 사슬 말단 기 대 화학식 (I) 및 (II)의 화합물 내 Me2SiO- 단위의 총합의 수치 비율이 1:2.5 이상 내지 1:8 이하인 혼합물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 25℃에서의 점도가 20 mPa*s 미만인 혼합물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 메틸폴리실록산의 혼합물은,
x가 0 내지 8의 값이고, 몰비로 가중된 x의 산술 평균이 0 내지 1.5인
화학식 (I)의 선형 메틸폴리실록산 1-10 질량%,
y가 3 내지 12의 값이고, 몰비로 가중된 y의 산술 평균이 3.5 내지 5인 화학식 (II)의 환형 메틸폴리실록산 15-30 질량%, 및
x가 4 내지 70의 값이고, 몰비로 가중된 x의 산술 평균이 4 내지 15인 화학식 (I)의 선형 메틸폴리실록산 60-84 질량%로 구성되고, 각 경우 명시된 경계치를 포함하며,
혼합물은 삼정(trimodal) 몰질량 분포 및 10 mPa*s 미만의 25℃에서의 점도를 갖는 것인 혼합물. - 제1항 또는 제2항에 있어서, 공기의 배제 하에 300℃ 내지 600℃의 일정한 온도의 도달 후에, 혼합물의 밀도, 증기압, 점도, 열용량 및 열 전도도로부터 선택된 물리적 특성이, 평형 조성의 도달 전에 비하여 15% 이하로 변화되는 것인 혼합물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 열전달 유체로서 사용되는 혼합물.
- 제8항에 있어서, 태양열 장치에 사용되는 혼합물.
- 제8항에 있어서, 200℃ 내지 550℃의 온도에서 사용되는 혼합물.
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