KR102400637B1 - 열전달 유체용 착색제 및 이를 포함하는 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열전달 유체용 착색제 및 이를 포함하는 조성물에 관한 것이다.

Description

열전달 유체용 착색제 및 이를 포함하는 조성물 {Colorants for Heat Transfer Fluids and Compositions Comprising the Same}
본 발명은 열전달 유체용 착색제 및 이를 포함하는 조성물에 관한 것이다.
연료전지는 음극 산화반응에서 발생한 수소화 이온이 양극에서 물로 환원되는 전기화학 반응을 이용하여 전기를 생성하는 전지로, 연료전지는 고출력을 얻기 위해 주로 셀을 직렬로 연결한 셀 스택으로 구성되는데, 셀 내부에 약간의 전기저항이 존재하여, 그 저항으로 인해 일부 에너지가 전기에너지가 아닌 열에너지로 변해 다량의 열이 발생한다.
따라서, 연료전지가 연료전지 성분의 분해 없이 바람직한 전류밀도 수준을 달성하기 위해서는 전기화학반응 동안 생성된 발열반응의 열을 제어하는 것이 필수적이며, 이에, 전지의 작동을 위해서는 효과적인 냉각시스템이 반드시 필요하다.
초기 연료전지 시스템 냉각수로서 많이 사용되어온 탈이온수(Deionized Water; DI-Water)는 전기저항이 높고 전기절연성과 냉각성능이 우수하지만, 0℃이하에서는 동결되는 단점이 있고, 연료전지 시스템 내의 이온물질에 쉽게 오염되어 전기 전열성이 급격히 떨어지는 문제점이 있었다.
이에, 동결 방지를 위해 탈이온수에 염화칼슘, 염화마그네슘, 에틸렌글리콜과 같은 물질을 혼합하여, 물의 비등점을 높게 하고 응고점을 낮춰 사용하고 있다.
이러한 혼합 용액을 부동액이라고도 하며, 일반적으로 부동액은 착색제를 포함하여, 농도를 육안으로 쉽게 확인하고, 산업현장에서 물과 혼동되는 것을 방지한다.
연료전지 부동액에는 산성염료, 직접염료 등이 주로 사용되고 있으나, 이러한 산성염료 및 직접염료는 발색성이 높지 않으며, 전기화학적 안정성이 다소 낮은 단점이 있다.
한편, 여러 개의 연료전기가 연결된 연료전지 스택은 작동 전업이 매우 높다. 따라서, 부동액은 매우 낮은 전도도를 가지도록 하여, 전기 쇼크의 위험을 방지 및 최소화하고, 전류 분로의 감소와 시스템 효율 감소를 최소화 한다.
하지만, 종래 연료전지 냉각액에 사용되는 염료 및 착색제는 일반적으로 고 전도성 이온 종이기 때문에, 낮은 전도도가 요구되는 연료전지의 부동액으로 사용하기에는 부적합한 문제가 있다.
이에, 전기화학적으로 안정하며, 전기 전도도가 낮은 새로운 부동액에 대한 연구 및 개발이 더 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 물리 및 화학적으로 안정하고 우수한 색 강도를 나타내는 열전달 유체용 착색제를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 착색제를 포함하는 부동액 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 열전달 유체용 착색제 및 이를 포함하는 조성물에 관한 것이다.
이하 본 발명을 더욱 자세히 설명하고자 한다.
본 발명에 일 예는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 열전달 유체용 착색제에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112019113022665-pat00001
본 발명에 있어서 상기 M은 금속 또는 준금속인 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 금속 또는 준금속은 붕소(B), 규소(Si), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In) 또는 타이타늄(Ti)인 것일 수 있으며, 예를 들어, 붕소인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
규소 및 붕소는 준금속 원소로 일반적으로 비금속이기는 하나, 본 발명에서의 규소 및 붕소는 금속 결정과 같은 결정 구조를 갖고, 금속에 가까운 성질을 나타내는 금속 규소를 의미한다.
본 발명에 있어서 상기 L은 -(CH2)m-, -COO-, -CO-, -MH-, -SO2- 또는 -SO2NH-인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 상기 m은 정수인 것일 수 있으며, 예를 들어, 0 이상의 정수인 것일 수 있으며, 바람직하게는 0 내지 3의 정수인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. CH2는 연결기의 역할을 수행하기 때문에 없을 수도 있으며 (이 경우 m=0), 만일 m>3인 경우, 알킬기가 너무 길어지게 되어 부동액(수용성)에서 염료의 용해도가 급격하게 저하되어 착색제로 적합하지 않다.
본 발명에 있어서 상기 X는 친수성 고분자인 것일 수 있으며, 예를 들어, 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone), 또는 이들 중 2 이상의 공중합체 중 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 상기 n은 1 이상의 정수인 것일 수 있으며, 예를 들어, 1 또는 2인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, M의 종류에 따라 리간드 개수가 1개 또는 2개가 될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 친수성 고분자의 수평균 분자량은 150 내지 20,000, 200 내지 20,000, 250 내지 20,000, 300 내지 20,000, 350 내지 20,000, 150 내지 15,000, 200 내지 15,000, 250 내지 15,000, 300 내지 15,000, 350 내지 15,000, 150 내지 10,000, 200 내지 10,000, 250 내지 10,000, 300 내지 10,000, 350 내지 10,000, 150 내지 5,000, 200 내지 5,000, 250 내지 5,000, 300 내지 5,000, 350 내지 5,000, 150 내지 3,000, 200 내지 3,000, 250 내지 3,000, 300 내지 3,000, 350 내지 3,000, 150 내지 1,000, 200 내지 1,000, 250 내지 1,000, 300 내지 1,000, 350 내지 1,000, 150 내지 500, 200 내지 500, 250 내지 500, 300 내지 500, 350 내지 500, 예를 들어, 400인 것일 수 있다. 상기 친수성 고분자의 분자량이 150 보다 작은 경우에는 고분자 사슬의 길이가 너무 짧아 부동액 내에서 용매에 대한 용해성 및 상용성이 제한적이고, 상기 친수성 고분자의 분자량이 20,000 보다 큰 경우에는 고분자 사슬의 길이가 너무 길어 착색제의 합성 과정에서 응축 반응이 방해 받아, 반응 수율이 저하되며, 발색 강도도 크게 저하된다.
본 발명에 있어서 상기 Ra 내지 Rp는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 카르복시기, 술폰산기, 아마이드기, 에스테르기, 아세틸기, 실록산기, C1 내지 C10의 알킬기, C1 내지 C10의 알킬렌기, C1 내지 C10의 알콕시기, C1 내지 C10의 옥시알킬렌기, C1 내지 C10의 불소화알킬기, C4 내지 C20의 아릴알킬기 또는 이들의 유도체인 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 Ra 내지 Rp는 상기 화학식 1로 나타내는 구조의 주변부 중 4개 또는 8개에 치환되어 대칭 구조를 이루거나, 또는 주변부 중 일부 선택적인 부분에만 치환되어 비대칭 구조를 이루는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 화학식 1로 나타내는 구조는 불포화 결합을 포함하여 파이(π) 전자가 에너지를 흡수하여 들뜨면서 색이 나타나게 하는 발색단(chromophore)의 역할을 할 수 있으며, 주변부 치환기는 상기 발색단과 결합하여 유기 화합물의 색조를 변화시키는 조색단(auxochrome)의 역할을 할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 화학식 1의 구조를 갖는 착색제는 적색 계열의 색상을 나타낼 수 있으며, 주변부 치환기의 종류 및 치환기의 수에 따라 색상의 변화가 나타날 수 있다.
본 발명의 구체적인 일 양태로, 상기 화학식 1에서 R2, R6 및 R10이 불소화알킬기 -C6F13이고, 그 외의 주변부 치환기는 모두 수소인 경우, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1의 구조를 가지며, 핑크색을 나타낸다.
[화학식 1-1]
Figure 112019113022665-pat00002
본 발명에 다른 일 예는 하기 화학식 2의 구조를 갖는 열전달 유체용 착색제에 관한 것이다.
[화학식 2]
Figure 112019113022665-pat00003
본 발명에 있어서 상기 M은 금속 또는 준금속인 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 금속 또는 준금속은 규소(Si), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 타이타늄(Ti), 주석(Sn) 또는 루테늄(Ru)인 것일 수 있으며, 예를 들어, 규소 또는 갈륨인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
규소는 준금속 원소로 일반적으로 비금속이기는 하나, 본 발명에서의 규소는 금속 결정과 같은 결정 구조를 갖고, 금속에 가까운 성질을 나타내는 금속 규소를 의미한다.
본 발명에 있어서 상기 L은 -(CH2)m-, -COO-, -CO-, -MH-, -SO2- 또는 -SO2NH-인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 상기 m은 정수인 것일 수 있으며, 예를 들어, 0 이상의 정수인 것일 수 있으며, 바람직하게는 0 내지 3의 정수인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. CH2는 연결기의 역할을 수행하기 때문에 없을 수도 있으며 (이 경우 m=0), 만일 m>3인 경우, 알킬기가 너무 길어지게 되어 부동액(수용성)에서 염료의 용해도가 급격하게 저하되어 착색제로 적합하지 않다.
본 발명에 있어서 상기 X는 친수성 고분자인 것일 수 있으며, 예를 들어, 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone), 또는 이들 중 2 이상의 공중합체 중 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 상기 n은 1 이상의 정수인 것일 수 있으며, 예를 들어, 1 또는 2인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, M의 종류에 따라 리간드 개수가 1개 또는 2개가 될 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 친수성 고분자의 수평균 분자량은 150 내지 20,000, 200 내지 20,000, 250 내지 20,000, 300 내지 20,000, 350 내지 20,000, 150 내지 15,000, 200 내지 15,000, 250 내지 15,000, 300 내지 15,000, 350 내지 15,000, 150 내지 10,000, 200 내지 10,000, 250 내지 10,000, 300 내지 10,000, 350 내지 10,000, 150 내지 5,000, 200 내지 5,000, 250 내지 5,000, 300 내지 5,000, 350 내지 5,000, 150 내지 3,000, 200 내지 3,000, 250 내지 3,000, 300 내지 3,000, 350 내지 3,000, 150 내지 1,000, 200 내지 1,000, 250 내지 1,000, 300 내지 1,000, 350 내지 1,000, 150 내지 500, 200 내지 500, 250 내지 500, 300 내지 500, 350 내지 500, 예를 들어, 400인 것일 수 있다. 상기 친수성 고분자의 분자량이 150 보다 작은 경우에는 고분자 사슬의 길이가 너무 짧아 부동액 내에서 용매에 대한 용해성 및 상용성이 제한적이고, 상기 친수성 고분자의 분자량이 20,000 보다 큰 경우에는 고분자 사슬의 길이가 너무 길어 착색제의 합성 과정에서 응축 반응이 방해 받아, 반응 수율이 저하되며, 발색 강도도 크게 저하된다.
본 발명에 있어서 상기 Ra 내지 Rp는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 카르복시기, 술폰산기, 아마이드기, 에스테르기, 아세틸기, 실록산기, C1 내지 C10의 알킬기, C1 내지 C10의 알킬렌기, C1 내지 C10의 알콕시기, C1 내지 C10의 옥시알킬렌기, C1 내지 C10의 불소화알킬기, C4 내지 C20의 아릴알킬기 또는 이들의 유도체인 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 Ra 내지 Rp는 상기 화학식 2로 나타내는 구조의 주변부 중 4개 또는 8개에 치환되어 대칭 구조를 이루거나, 또는 주변부 중 일부 선택적인 부분에만 치환되어 비대칭 구조를 이루는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 화학식 2로 나타내는 구조는 불포화 결합을 포함하여 파이(π) 전자가 에너지를 흡수하여 들뜨면서 색이 나타나게 하는 발색단(chromophore)의 역할을 할 수 있으며, 주변부 치환기는 상기 발색단과 결합하여 유기 화합물의 색조를 변화시키는 조색단(auxochrome)의 역할을 할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 화학식 2의 구조를 갖는 착색제는 청색 내지 청록색 계열의 색상을 나타낼 수 있으며, 주변부 치환기의 종류 및 치환기의 수에 따라 색상의 변화가 나타날 수 있다.
본 발명의 구체적인 일 양태로, 상기 화학식 2에서 Rb, Rf, Rj 및 Rn이 t-부틸기(-tert-butyl)이고, 그 외의 주변부 치환기는 모두 수소인 경우, 상기 화학식 2는 하기 화학식 2-1의 구조를 가지며, 청록색을 나타낸다.
[화학식 2-1]
Figure 112019113022665-pat00004
본 발명의 다른 구체적인 일 양태로, 상기 화학식 2에서 M에 규소(Si)가 두 개 치환되고, 주변부 치환기가 모두 수소인 경우, 상기 화학식 2는 하기 화학식 2-2의 구조를 가지며, 청색을 나타낸다.
[화학식 2-2]
Figure 112019113022665-pat00005
상기 화학식 2-2의 Xa 및 Xb는 각각 독립적으로 친수성 고분자인 것일 수 있으며, 예를 들어, 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol), 폴리비닐피롤리돈(Polyvinylpyrrolidone), 또는 이들 중 2 이상의 공중합체 중 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 구체적인 일 양태로, 상기 화학식 2에서 주변부 치환기가 트리에틸렌글리콜(TEG)인 경우, 상기 화학식 2는 하기 화학식 2-3의 구조를 가지며, 청록색을 나타낸다.
[화학식 2-3]
Figure 112019113022665-pat00006
상기에서는 구체적인 예를 들어 본 발명의 착색제를 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 출발물질인 프탈로니트릴 유도체를 먼저 합성하고 이들의 성분비를 조정하여 다양한 구조와 물성을 가지는 본 발명의 착색제를 합성할 수 있다.
본 발명의 착색제는 분자축 중심부(aixal)에 친수성 고분자가 치환된 구조를 가져, 화학적 및 열적 안정성이 우수하고, 특히, 부동액 조성물을 구성하는 성분들과의 친화성이 높아 부동액에 대한 용해성이 우수하다.
본 발명의 착색제는 250 ℃ 이하의 온도 범위에서 열적으로 안정하여 중량 손실율이 10% 이하일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 착색제는 부동액 조성물에 대해 1.0 g/L 이상의 용해도를 가질 수 있다. 상기 범위 이상의 용해도에서 충분히 발색성이 발휘된다.
본 발명에 있어서 상기 부동액 조성물은 글리콜계 부동액 조성물인 것일 수 있으며, 예를 들어, 에틸렌글리콜계 부동액 조성물인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 착색제는 부동액 조성물에 대한 우수한 용해성으로 인하여 부동액 조성물 내에 잘 혼합될 수 있다. 또한, 우수한 물리적 및 화학적 안정성을 가질 뿐만 아니라, 특히, 발색성이 우수하여 적은 양으로도 부동액 조성물 내에서 우수한 색 특성을 나타낼 수 있다. 이에, 본 발명의 착색제는 부동액 조성물의 착색제로서 특히 적합하고 우수한 특성을 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명의 착색제는 전기 절연성이 우수하므로, 본 발명의 착색제를 포함하는 부동액 조성물을 연료전지에 사용하면, 전기 전도도가 매우 낮고 연료전지의 이온교환수지에 대한 오염성이 매우 낮은 장점이 있다.
본 발명의 다른 일 예는 착색제, 글리콜 화합물 및 물을 포함하는 부동액 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 있어서 상기 착색제는 하기 화학식 1의 구조를 갖는 착색제 및/또는 화학식 2의 구조를 갖는 착색제인 것일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112019113022665-pat00007
[화학식 2]
Figure 112019113022665-pat00008
상기 화학식 1 및 화학식 2에 대한 설명은 기 상술한 바와 같다.
본 발명에 있어서 상기 부동액 조성물에 포함된 화학식 1의 구조를 갖는 착색제 및/또는 화학식 2의 구조를 갖는 착색제의 함량은 부동액 조성물 총 중량을 기준으로 0.001 내지 10.000 중량%, 0.001 내지 9.000 중량%, 0.001 내지 8.000 중량%, 0.001 내지 7.000 중량%, 0.001 내지 6.000 중량%, 0.001 내지 5.000 중량%, 0.001 내지 4.000 중량%, 0.001 내지 3.000 중량%, 0.001 내지 2.000 중량%, 0.001 내지 1.000 중량%, 0.001 내지 0.100 중량%, 0.001 내지 0.010 중량%, 예를 들어, 0.002 내지 0.008 중량%인 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 글리콜 화합물은 당업계에 공지된 어떠한 것도 이용할 수 있으며, 예를 들어, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 폴리알킬렌 글리콜 및 글리콜 에테르로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있으며, 예를 들어, 에틸렌글리콜인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 상기 글리콜 화합물은 조성물 총 중량을 기준으로 30 내지 70 중량%, 30 내지 65 중량%, 30 내지 60 중량%, 30 내지 55 중량%, 35 내지 70 중량%, 35 내지 65 중량%, 35 내지 60 중량%, 35 내지 55 중량%, 40 내지 70 중량%, 40 내지 65 중량%, 40 내지 60 중량%, 40 내지 55 중량%, 45 내지 70 중량%, 45 내지 65 중량%, 45 내지 60 중량%, 45 내지 55 중량%, 예를 들어, 45 내지 54 중량% 포함된 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 물은 탈이온수, 순수 증류수 또는 2회 증류된 물인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 상기 물은 조성물 총 중량을 기준으로 30 내지 70 중량%, 30 내지 65 중량%, 30 내지 60 중량%, 30 내지 55 중량%, 35 내지 70 중량%, 35 내지 65 중량%, 35 내지 60 중량%, 35 내지 55 중량%, 40 내지 70 중량%, 40 내지 65 중량%, 40 내지 60 중량%, 40 내지 55 중량%, 45 내지 70 중량%, 45 내지 65 중량%, 45 내지 60 중량%, 45 내지 55 중량%, 예를 들어, 45 내지 54 중량% 포함된 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 부동액 조성물은 소포제를 추가로 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 소포제는 조성물 총 중량을 기준으로 0.005 내지 0.100 중량%, 0.005 내지 0.050 중량%, 0.005 내지 0.010 중량%, 0.005 내지 0.008 중량%, 0.004 내지 0.100 중량%, 0.004 내지 0.050 중량%, 0.004 내지 0.010 중량%, 0.004 내지 0.008 중량%, 0.003 내지 0.100 중량%, 0.003 내지 0.050 중량%, 0.003 내지 0.010 중량%, 0.003 내지 0.008 중량%, 0.002 내지 0.100 중량%, 0.002 내지 0.050 중량%, 0.002 내지 0.010 중량%, 0.002 내지 0.008 중량%, 예를 들어, 0.002 내지 0.008 중량% 포함된 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 부동액 조성물은 pH 조절제를 추가로 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 pH 조절제는 조성물 총 중량을 기준으로 0.0005 내지 0.1 중량%, 0.0005 내지 0.01 중량%, 0.0005 내지 0.009 중량%, 0.0005 내지 0.008 중량%, 0.0005 내지 0.007 중량%, 0.0005 내지 0.006 중량%, 예를 들어, 0.0005 내지 0.005 중량% 포함된 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 pH 조절제는 아민계 화합물인 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 아민계 화합물은 알칸올아민, 알킬아민, 고리형 아민으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 알칸올아민은 모노메탄올아민, 디메탄올아민, 트리메탄올아민, 모노에탄올아민, 미에탄올아민, 트리에탄올아민, 모노프로판올아민, 디프로판올아민, 트리프로판올아민, 모노이소프로판올아민, 디이소프로판올아민 및 트리이소프로판올아민인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 상기 알킬아민은 디부틸 아민, 트리부틸 아민, 디사이클로헥실 아민, 사이클로헥실 아민 및 그 염, 피페라진, n-프로필아민, 이소프로필아민, n-부틸아민, 이소부틸아민, sec-부틸아민, tert-부틸아민, n-펜틸아민, n-헥실아민, n-헵틸아민, n-옥틸아민, 2-에틸헥실아민, n-노닐아민, n-데실아민, 2-프로필헵틸 아민, n-운데실아민, n-도데실아민, n-트리데실아민, 이소트리데실아민, n-테트라데실아민, n-펜타데실아민, n-헥사데실아민, n-헵타데실아민, n-옥타데실아민, n-노나데실아민, n-에이코실-아민, 디-(n-헥실)아민, 디-(n- 헵틸)아민, 디-(n-옥틸)아민, 디-(2-에틸헥실)아민, 디-(n-노닐)아민, 디-(n-데실)아민, 디-(2-프로필헵틸)아민, 디-(n-운데실)아민, 디-(n-도데실)아민, 디-(n-트리데실)아민, 디-(iso트리데실)아민, 디-(n-테트라데실)아민, 디-(n-펜타데실)아민, 디-(n-헥사데실)아민, 디-(n-헵타데실)아민, 디-(n-옥타데실)-아민, 디-(n-노나데실)아민, 디-(n-에이코실)아민, n-헥실메틸아민, n-헵틸-메틸아민, n-옥틸메틸아민, (2-에틸헥 실)메틸아민, n-노닐메틸아민, n-데실메틸아민, (2-프로필헵틸)메틸아민, n-운데실메틸아민, n-도데실-메틸아민, n-트리데실메틸아민, 이소트리데실메틸아민, n-테트라데실메틸아민, n-펜타데실메틸아민, n-헥사데실메틸아민, n-헵타데실메틸아민, n-옥타-데실메틸아민, n-노나데실메틸아민, n-에이코실메틸아민, 디-(n-노닐)아민, 디-(n-데실)아민, 디-(2-프로필헵틸)아민, 디-(n-운데실)아민, 디-(n-도데실)아민, 디-(n-트리데실)아민, 디-(iso트리데실)아민, 디-(n-테트라데실)아민, 디-(n-펜타데실)아민, 디-(n-헥사데실)아민, 디-(n-헵타데실)아민, 디-(n-옥타데실)-아민, 디-(n-노나데실)아민, 디-(n-에이코실)아민, n-헥실메틸아민, n-헵틸-메틸아민, n-옥틸메틸아민, (2-에틸헥 실)메틸아민, n-노닐메틸아민, n-데실메틸아민, (2-프로필헵틸)메틸아민, n-운데실메틸아민, n-도데실-메틸아민, n-트리데실메틸아민, 이소트리데실메틸아민, n-테트라데실메틸아민, n-펜타데실메틸아민, n-헥사데실메틸아민, n-헵타데실메틸아민, n-옥타-데실메틸아민, n-노나데실메틸아민 및 n-에이코실메틸아민인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 상기 고리형 아민은 모르폴린인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 일 구체예에 있어서 상기 아민계 화합물은 트리메탄올아민(Triethanolamine)인 것일 수 있다.
본 발명에 다른 일 구체예에 있어서 상기 트리메탄올아민은 조성물 총 중량을 기준으로 0.0005 내지 0.1 중량%, 0.0005 내지 0.01 중량%, 0.0005 내지 0.009 중량%, 0.0005 내지 0.008 중량%, 0.0005 내지 0.007 중량%, 0.0005 내지 0.006 중량%, 예를 들어, 0.0005 내지 0.005 중량% 포함된 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 부동액 조성물은 금속부식 방지제를 추가로 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 금속부식 방지제는 조성물 총 중량을 기준으로 0.0001 내지 11.0 중량%, 0.0001 내지 10.0 중량%, 0.0001 내지 9.0 중량%, 0.0001 내지 8.0 중량%, 0.0001 내지 7.0 중량%, 0.0001 내지 6.0 중량%, 0.0001 내지 5.0 중량%, 0.0001 내지 4.0 중량%, 0.0001 내지 3.0 중량%, 0.0001 내지 2.0 중량%, 예를 들어, 0.0001 내지 1.0 중량% 포함된 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 금속부식 방지제는 아졸류인 것일 수 있으며, 예를 들어, 트리아졸계, 티아디졸계인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 상기 트리아졸계는 트리아졸 유도체, 벤조트리아졸 유도체 및 톨루트리아졸 유도체로 구성되는 군에서 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 상기 트리아졸계 금속부식 방지제는 N,N-비스(2-에틸헥실)-4-메틸-1 H-벤조트리아졸-1-메틸아민, N,N-비스(2-에틸헥실)-5-메틸-1 H-벤조트리아졸-1-메틸아민, 옥틸 1 H벤조트리아졸, 디터셔리부틸화 1 H벤조트리아졸, 1H-1,2,3-트리아졸, 2H-1,2,3-트리아졸, 1H-1,2,4-트리아졸, 4H-1,2,4-트리아졸, 1-(1', 2'-디-카르복시에틸) 벤조트리아졸, 2-(2'-하이드록시-5'-메틸 페닐) 벤조트리아졸, 1H-1,2,3-트리아졸, 2H-1,2,3-트리아졸, 1H-1,2,4-트리아졸, 4H-1,2,4-트리아졸, 벤조트리아졸, 톨릴트리아졸, 카르복시벤조트리아졸, 3-아미노-1,2,4-트리아졸, 클로로벤조트리아졸, 니트로 벤조트리아졸, 아미노벤조트리아졸, 시크로헤키사노〔1, 2-d〕트리아졸, 4,5,6,7-테트라하이드록시톨릴트리아졸, 1-히드록시벤조트리아졸, 에틸 벤조트리아졸, 나프토트리아졸, 1-[N,N-비스(2-에틸헥실)아미노메틸]벤조트리아졸, 1-[N,N-비스(2-에틸헥실) 아미노메틸]톨릴트리아졸, 1-[N,N-비스(2-에틸헥실) 아미노메틸]카르복시벤조트리아졸, 1-[N,N-비스(디-(에탄올)-아미노메틸]벤조트리아졸, 1-[N,N-비스(디-(에탄올)-아미노메틸]톨릴트리아졸, 1-[N,N-비스(디-(에탄올)-아미노메틸]카르복시벤조트리아졸, 1-[N,N-비스(2-하이드록시프로필) 아미노메틸]카르복시벤조트리아졸, 1-[N,N-비스(1-부틸) 아미노메틸]카르복시벤조트리아졸, 1-[N,N-비스(1-옥틸) 아미노메틸]카르복시벤조트리아졸, 1-(2', 3'-디-히드록시 프로필) 벤조트리아졸, 1-(2', 3'-디-카르복시에틸) 벤조트리아졸, 2-(2'-하이드록시-3',5'-디-tert-부틸 페닐) 벤조트리아졸, 2-(2'-하이드록시-3',5'-디-tert-아밀 페닐) 벤조트리아졸, 2-(2'-하이드록시-4'-오크트키시페닐) 벤조트리아졸, 2-(2'-하이드록시-5'-tert-부틸 페닐) 벤조트리아졸, 1-히드록시벤조트리아졸-6-카르복실산, 1-나 오일 벤조트리아졸, 1,2,4-트리아졸-3-올, 3-아미노-5-페닐-1,2,4-트리아졸, 3-아미노-5-헵틸-1,2,4-트리아졸, 3-아미노-5-(4-이소프로필-페닐)-1,2,4-트리아졸, 5-아미노-3-메르캅토-1,2,4-트리아졸, 3-아미노-5-(p.tert-부틸 페닐)-1,2,4-트리아졸,5-아미노-1,2,4-트리아졸-3-카르복실산, 1,2,4-트리아졸-3-카르복시아미드, 4-아미노우라졸, 1,2,4-트리아졸-5-온 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 상기 티아디아졸계는 2,5-디머캅토 1,3,4 티아디아졸, 티아디아졸, 2-머캅토-5-하이드로카르빌티오-1,3,5-티아디아졸, 2-머캅토-5-하이드로카르빌디티오-1,3,4-티아디아졸, 2,5-비스(하이드로카르빌티오)-1,3,4-티아디아졸, 2,5,-(비스)하이드로카르빌디티오-1,3,4-티아디아졸 등인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 있어서 상기 부동액 조성물은 내연기관용 부동액 조성물, 전기배터리용 부동액 조성물 또는 연료전지용 부동액 조성물인 것일 수 있으며, 예를 들어, 연료전지용 부동액 조성물인 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 부동액 조성물의 전기 전도도는 50.0 uS/cm 이하인 것일 수 있으며, 예를 들어, 50.0 uS/cm 미만인 것일 수 있다. 전기 전도도가 기준치 보다 높을 경우 연료전지 스택의 성능을 저하시키고 고장의 위험이 있다.
본 발명은 열전달 유체용 착색제 및 이를 포함하는 조성물에 관한 것으로, 상기 착색제는 색 강도가 우수하고 물리 및 화학적으로 안정하며, 글리콜계 부동액 조성물, 특히, 에틸렌글리콜계 부동액 조성물에 대한 용해도가 우수하다. 따라서, 본 발명의 부동액 조성물은 우수한 색 강도를 가지며, 물리 및 화학적으로 안정하며, 낮은 전기 전도도를 가지므로 연료전지용 부동액으로 사용하는데 우수한 특성을 나타낸다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 실시예 1의 구조를 자기공명분광법(NMR) 측정을 통해 확인한 결과 그래프이다.
도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 실시예 1의 구조를 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼 측정을 통해 확인한 결과 그래프이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 실시예 2의 구조를 자기공명분광법(NMR) 측정을 통해 확인한 결과 그래프이다.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 실시예 2의 구조를 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼 측정을 통해 확인한 결과 그래프이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 실시예 1의 UV-Vis 흡수 스펙트럼을 보여주는 그래프이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 실시예 1의 몰 흡광 계수를 보여주는 그래프이다.
도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 실시예 2의 UV-Vis 흡수 스펙트럼을 보여주는 그래프이다.
도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 실시예 2의 몰 흡광 계수를 보여주는 그래프이다.
도 3e는 본 발명의 실시예에 따른 비교예 1의 UV-Vis 흡수 스펙트럼을 보여주는 그래프이다.
도 3f는 본 발명의 실시예에 따른 비교예 1의 몰 흡광 계수를 보여주는 그래프이다.
도 3g는 본 발명의 실시예에 따른 비교예 2의 UV-Vis 흡수 스펙트럼을 보여주는 그래프이다.
도 3h는 본 발명의 실시예에 따른 비교예 2의 몰 흡광 계수를 보여주는 그래프이다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
제조예 1. 실시예 1의 제조
먼저, 트리에틸렌기가 치환된 프탈로니트릴 중간체를 합성하였다. 구체적으로, 4-니트로프탈로니트릴 (1 eq)과 트리에틸렌글리콜 모노메틸에테르 (1.1 eq)를 테르라하이드로퓨란(THF)에 녹이고 질소 대기 하에서 교반하였다. 그 다음, Cs2CO3 (5.5 eq)를 첨가한 후 65 ℃로 12시간 동안 가열하였다. 이어서, 반응물을 상온이 될 때까지 기다리고, 반응물에 물 100 ml를 부은 다음 디클로로메탄(DCM)으로 추출하였다. 이어서, 분별깔때기를 이용하여, 물로 용액을 3번 씻은 뒤 MgSO4로 용액을 건조하였다. 그 다음, 회전 증발 농축기를 사용하여 상온에서 디클로메탄을 제거하여 합성된 4-트리에틸렌 프탈로니트릴 중간체를 수득하였다.
이어서, 합성된 프탈로니트릴 중간체를 사용하여 갈륨 함유 색소를 합성하였다. 구체적으로, 4-트리에틸렌 프탈로니트릴 (4 eq)과 GaCl3 (1.5 eq)를 압력관(pressure tube)에 넣고, 1,8-다이아자바이사이클로(5.4.0)언덱-7-엔(1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene, DBU) (1.5 eq)를 n-헥산올(n-hexanol)에 녹여준 뒤 첨가하여 180 ℃로 4시간 동안 가열하였다. 반응물을 상온이 될 때까지 식힌 후 상등액 n-헥산올을 조심스럽게 제거하였다. 그 다음, 반응물에 헥산을 첨가하고 다시 상등액 헥산을 제거하였다. 이어서, 반응물을 DCM에 녹인 뒤 10% 염산으로 한번 세척한 후에 분별 깔때기를 이용하여 3번 물로 씻고, MgSO4로 용액을 건조하였다. 그 다음, DCM을 회전 증발 농축기를 이용하여 제거한하였다. 이어서, 다시 소량의 DCM을 혼합물에 첨가한 다음, 용액을 교반중인 디에틸에테르(diehthylehter)에 적가(dropwise)하여 합성물을 재결정하여, 갈륨 함유 색소를 제조하였다.
그 다음, 합성된 갈륨 함유 색소의 중심축에 폴리에틸렌글리콜을 치환하여, 본 발명의 실시예 1에 따른 착섹제를 제조하였다. 구체적으로, 합성된 갈륨 함유 색소 (1eq)와 폴리에틸렌글리콜 모노메틸에테르 (분자량 400 (즉, PEG0.4K), 10 eq)를 드라이 다이메틸설폭사이드(DMSO)에 녹여 준 뒤 질소 대기 하에서 교반 시켰다. 이어서, 혼합물에 K2CO3 (8 eq)를 첨가한 뒤 150 ℃에서 12시간 교반 시키고, 반응물을 상온으로 식혀준 뒤 DCM을 첨가하고, 분별 깔때기를 이용하여 물로 용액을 3번 세척하였다. 이어서, MgSO4를 이용하여 물을 제거하고, 회전 증발 농축기를 사용하여 DCM을 제거하였다. 그 다음, 다시 DCM을 혼합물에 소량 첨가한 후, 용액을 교반중인 디에틸에테르에 적가하여 합성물을 재결정하여, 하기 화학식 2-4로 나타내는 구조를 갖는 본 발명의 실시예 1에 따른 착색제를 수득하였다.
[화학식 2-4]
Figure 112019113022665-pat00009
제조예 2. 실시예 2의 제조
갈륨이 아닌 규소 함유 색소를 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1에 따라 착색제를 제조한 것과 유사한 방법으로, 실시예 2에 따른 착색제를 제조하였다. 구체적으로, 건조한 폴리에틸렌글리콜 모노메틸 에테르 (분자량 400, 3 eq)를 실리콘 함유 색소 (1 eq)와 함께 압력관에 투입한 다음, 혼합물에 드라이 톨루엔을 붓고 n-헥산올에 녹인 NaOH (2.5 eq)를 첨가한 후 질소 대기 하에 교반하였다. 이어서, 반응물을 상온으로 식혀 준 뒤, 반응물을 DCM에 녹이고 후에 분별 깔때기를 이용하여 4번 물로 세척하였다. 그 다음, MgSO4로 물을 제거하고, DCM을 회전 증발 장치를 이용하여 제거하였다. 이어서, DCM을 다시 혼합물에 소량 첨가한 후, 용액을 교반중인 헥산에 적가해 합성물을 재결정하여, 하기 화학식 2-5로 나타내는 구조를 갖는 본 발명의 실시예 2에 따른 착색제를 수득하였다.
[화학식 2-5]
Figure 112019113022665-pat00010
제조예 3. 실시예 3의 제조
프탈로니트릴 중간체를 사용하여 보론 함유 색소를 합성하였다. 구체적으로, 4-트리에틸렌 프탈로니트릴 (1 eq)에 플라스크에 넣고, 질소대기 하 상온에서 BCl3 (1 eq, 1M solution in p-xylenes)에 첨가한 뒤 150 ℃로 1시간 동안 가열하였다. 반응물을 상온이 될 때까지 식힌 후 반응물을 DCM으로 추출하여 3번 물로 씻고, MgSO4로 용액을 건조하였다. 그 다음, DCM을 회전 증발 농축기를 이용하여 제거하였다. 이어서, 다시 소량의 DCM을 혼합물에 첨가한 다음, 용액을 교반중인 디에틸에테르(diehthylehter)에 적가(dropwise)하여 합성물을 재결정하여, 보론 함유 색소를 제조하였다.
그 다음, 합성된 갈륨 함유 색소의 중심축에 폴리에틸렌글리콜을 치환하여, 본 발명의 화학식 1에 따른 착섹제를 제조하였다. 구체적으로, 합성된 갈륨 함유 색소 (1eq)와 폴리에틸렌글리콜 모노메틸에테르 (분자량 400 (즉, PEG0.4K), 1.5 eq)를 드라이 o-디클로로벤젠(o-DCB))에 녹여 준 뒤 질소 대기 하 140oC에서 10시간 동안 교반 시켰다. 반응물을 상온으로 식혀준 뒤 DCM을 첨가하고, 분별 깔때기를 이용하여 물로 용액을 3번 세척하였다. 이어서, MgSO4를 이용하여 물을 제거하고, 회전 증발 농축기를 사용하여 DCM을 제거하였다. 그 다음, 다시 DCM을 혼합물에 소량 첨가한 후, 용액을 교반중인 디에틸에테르에 적가하여 합성물을 재결정하여, 하기 화학식 1-2의 구조를 갖는 착색제를 수득하였다.
[화학식 1-2]
Figure 112019113022665-pat00011
실험예 1. 구조 확인
실험에 1-1. 자기공명분광법(NMR)을 통한 측정
자기공명분광기(Varian-500 MHz)를 사용하여 CDCl3 용매에 녹여서 측정하였다. 그 결과를 도 1a 및 도 2a에 나타내었다.
도 1a에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1의 경우 7.0 내지 8.0 ppm 사이에 방향족 수소 피크(peak)들이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 3.0 내지 4.2 ppm 사이에 다수의 지방족 수소 피크들이 나타나는 것을 확인할 수 있는데, 이것은 PEG의 분자축방향 치환에 의한 것으로, PEG의 축방향 치환이 발생했음을 확인할 수 있었다.
도 2a에서 확인할 수 있듯이, 실시예 2의 경우 7.5 내지 8.0, 8.3 내지 9.7 ppm 사이에 치환되지 않은 방향족 수소 피크들이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한, PEG의 축방향 치환에 의해 3.0 내지 4.0 ppm 사이에 다수의 지방족 수소 피크들이 나타남을 확인할 수 있는데, 이것은 PEG의 축방향 치환이 발생했음을 확인할 수 있었다.
실험에 1-2. 자외선-가시광선 흡수 스펙트럼을 통한 측정
자외선-가시광선 흡수 스펙트럼은 UV-1800 분광측정기(Shimadzu사)를 사용하여 측정하였다. 그 결과를 도 1b 및 도 2b에 나타내었다.
도 1b에에 확인할 수 있듯이, 실시예 1에 따라 제조된 착색제는 청록색을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 도 2b에서 확인할 수 있듯이, 실시예 2에 따라 제조된 착색제는 청색을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
실험예 2. 발색성 확인
발색성을 확인하기 위해 에틸렌글리콜을 주성분으로 하는 부동액 조성물에 실시예 1, 2 및 비교를 위해 하기 화학식 3-1 내지 3-5로 나타내는 구조를 갖는 화합물들(이하, 비교예 1 내지 5)을 각각 동일한 농도로 첨가한 후 용액의 흡광도를 UV-Vis 분광광도계를 이용하여 측정하여, 그 결과를 도 3a 내지 3g 및 표 1에 나타내었다.
[계산식]
A=εlc
A: absorbance, ε: molar absorption coefficient, c: molar concentration
발색성은 흡광계수 >100,000이면 ◎(매우 우수), >50,000이면 ○(우수), >20,000이면 △(양호), 그 이하이면 ×(불량)로 나타내었다.
[화학식 3-1]
Figure 112019113022665-pat00012
[화학식 3-2]
Figure 112019113022665-pat00013
[화학식 3-3]
Figure 112019113022665-pat00014
[화학식 3-4]
Figure 112019113022665-pat00015
[화학식 3-5]
Figure 112019113022665-pat00016
샘플 흡광계수 (M-1cm-) 발색성 색상
실시예 1 58,588 ○ 청록색
실시예 2 102,457 ◎ 청색
비교예 1 21,234 △ 청록색
비교예 2 9,032 X 청록색
비교예 3 <1,000 X 청색
비교예 4 <3,000 X 적황색
비교예 5 <3,000 X 적색
도 3a 내지 도 3h 및 표 1에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1은 청록색, 실시예 2는 청색, 비교예 1 및 2는 청록색, 비교예 3은 청색, 비교예 4는 적황색, 비교예 5는 적색을 나타내었다.
또한, 이들의 흡광도를 비교하면, 실시예 1의 흡광계수는 58,588 L mol-1cm-1, 실시예 2의 흡광계수는 102,457 L mol-1cm-1로, 실시예 1 및 2의 발색성이 우수 및 매우 우수 수준인 것을 확인할 수 있었다.
반면, 비교예 1은 21,234 L mol-1cm-1, 비교예 2는 9,032 L mol-1cm-1, 그리고 비교예 3 내지 5는 각각 불량 수준으로 1,000, 3,000, 및 3,000 이하의 흡광계수를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
구체적으로, 분자축 중심에 친수성 고분자 치환체를 갖는 본 발명의 착색제인 실시예 1 및 2는, 주변부 및 중심부 모두에 고분자 치환체를 포함하지 않는 비교예 3에 비해 현저히 높은 발색성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 주변부에만 고분자 치환체를 포함하는 비교예 2와 비교하면, 실시예 1은 약 6.52배, 실시예 2는 약 11.39배 더 높은 흡광 계수를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
뿐만 아니라, 분자축 중심에 고분자 치환체를 포함하지 않는 비교예 1과 실시예 1 및 2를 비교하여도, 비교예 1 보다 실시예 1은 약 2.77배, 실시예 2는 약 4.84배 더 높은 흡광 계수를 나타내는 것을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명의 착색제인 실시예 1 및 2가 비교예 1 내지 5와 비교하여 에틸렌글리콜을 주성분으로 부동액 조성물 내에서 매우 우수한 발색성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 본 발명의 착색제가 분자 주변이 아니 분자축 중심에 고분자 치환체를 포함함으로써 주변부에 치환체를 포함하는 것 보다 현저히 우수한 발색성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 본 발명에 따른 착색제를 우수한 색 강도를 갖는 착색제로서 부동액 조성물에 적용할 수 있음을 확인하였다.
실험예 3. 물리화학적 안정성 평가
열중량 분석은 TA Q600기기를 사용하여 질소 분위기에서 분당 10℃의 승온속도로 300℃까지 승온시키면서 측정하였다. 산/알칼리 안정성 시험은 pH 2 내지 12 용액에서 화합물이 분해가 되는지 육안 관찰 및 UV-vis 측정을 통하여 흡광영역 변화와 흡광도 세기를 측정 및 비교하였다.
안정성은 열중량 분석 결과 250 ℃이상에서 중량변화율이 10% 이하이고 산/알칼리(alkali) 안정성이 우수하면 ◎ 열중량 분석 결과 250 ℃이상에서 중량변화율이 20% 내외이고, 산/알칼리 안정성이 우수하면 ○, 열중량 분석 결과 150 ℃이상에서 중량변화율이 30% 내외이고, 산/알칼리 안정성이 우수하면 △, 그 이외의 모든 상황이면 X로 하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타냈다.
샘플 물리 및 화학적 안정성
실시예 1 ◎
실시예 2 ◎
상기 표 2에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1 및 2의 열중량 분석 결과, 모두 250 ℃의 온도에서 중량변화율이 각각 3.4%, 8.8%로 매우 우수한 열적 안정성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 실시예 1 및 2 모두 약 300 ℃까지 열적으로 안정하였고 그 이상의 온도에서 분해되었다. 또한, 산 및 알칼리 안정성 매우 우수하였다. 즉, 실시예 1 및 2가 열적 및 화학적으로 매우 안정함을 확인할 수 있다.
실험예 4. 용해성 평가
용해성은 상온에서 부동액 1L를 준비한 뒤 화합물을 0.1g을 넣어 완전히 용해되면, 0.4g을 추가적으로 넣고 완전히 용해가 됐는지 확인한 다음 0.5g을 추가하여 용해도를 육안으로 관찰하여 측정하였다. 에틸렌글로콜을 주성분으로 하는 상용 부동액 조성물에 대한 용해도가 1.0 g/L 이상이면 ◎, 0.5 g/L 이상이면 ○, 0.1 g/L 이상이면 △, 그 이하이면 X로 하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타냈다.
샘플 용해성
실시예 1 ◎
실시예 2 ◎
상기 표 3에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1 및 2는 에틸렌글리콜을 주성분으로 하는 부동액 조성물에서 각각 1.1 g/L, 1.2 g/L의 매우 우수한 용해성을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 즉, 실시예 1 및 2는 일반적으로 사용되는 다른 색소 대비 높은 수준으로 부동액 내에서 잘 용해됨을 확인할 수 있고, 따라서, 본 발명의 착색제는 부동액 조성물에 대한 우수한 용해성에 기인하여 부동액 조성물 내에서 안정하고 균일하게 색을 나타낼 수 있음을 확인할 수 있다.
실험예 5. 전기절연성 평가
전도도 측정은 화합물을 포함하는 부동액 조성물(약 0.001mM)을 TCX-90³ 기기를 사용하여 측정하였다. 전기절연성은 부동액 조성물의 전기전도도가 3.0 uS/cm 이하이면 ◎, 3.0 내지 10.0 uS/cm 이면 ○, 10.0 내지 20.0 uS/cm 이면 △, 그 이상이면 X로 하여, 그 결과를 하기 표 4에 나타냈다.
샘플 전기절연성
착색제 1 ◎
착색제 2 ◎
상기 표 4에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1 및 2를 포함하는 부동액 조성물은 전기전도도가 모두 3 uS/cm 이하로 매우 낮은 전기 전도도를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 착색제를 포함하는 부동액 조성물은 전기 절연성이 우수한 것을 확인할 수 있다.
실험예 6. 이온교환수지 오염성 평가
이온교환수지 오염성은 연료전지 스택 및 라디에이터에서 용출되어 전기전도도를 지속적으로 상승시키는 이온을 제거하기 위한 이온교환수지에 대한 오염도를 측정하였다. 구체적으로, 화합물을 포함하는 부동액 조성물(약 0.001 mM)을 이온교환수지 통과 시킨 뒤, 통과된 용액과 통과 전 용액의 전도도 측정 및 흡광도의 세기를 비교 하였다. 전 후 용액의 전도도 및 흡광도세기의 변화가 99% 이상 일치할 때 양호로 판정하고 그 외 불량으로 판정하여, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
샘플 이온교환수지 오염성
실시예 1 양호
실시예 2 양호
상기 표 5에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1 및 2은 이온교환수지를 오염시키지 않은 것을 확인하였다.

Claims (17)

  1. 하기 화학식 2-4의 구조를 가진 착색제 0.001 내지 10.000 중량%; 글리콜 화합물 30 내지 70 중량%; 및 물 30 내지 70 중량%;를 포함하고,
    상기 착색제는 250℃ 이하의 온도에서 중량 손실율이 10% 이하이고, 부동액 조성물에 대해 1.0 g/L 이상의 용해도를 가지는 것인, 부동액 조성물:
    [화학식 2-4]
    Figure 112022020326977-pat00031
    .
  2. 삭제
  3. 삭제
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  5. 삭제
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  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 글리콜 화합물은 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 폴리알킬렌 글리콜 및 글리콜 에테르로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인, 부동액 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 부동액 조성물은 조성물 총 중량을 기준으로 0.005 내지 0.100 중량%의 소포제를 추가로 포함하는 것인, 부동액 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 부동액 조성물은 조성물 총 중량을 기준으로 0.0005 내지 0.1 중량%의 pH 조절제를 추가로 포함하는 것인, 부동액 조성물.
  11. 제10항에 있어서, 상기 pH 조절제는 아민계 화합물인 것인, 부동액 조성물.
  12. 제11항에 있어서, 상기 아민계 화합물은 알칸올아민, 알킬아민, 고리형 아민으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인, 부동액 조성물.
  13. 제11항에 있어서, 상기 아민계 화합물은 트리메탄올아민(Triethanolamine)인 것인, 부동액 조성물.
  14. 제1항에 있어서, 상기 부동액 조성물은 금속부식 방지제를 추가로 포함하는 것인, 부동액 조성물.
  15. 제14항에 있어서, 상기 금속부식 방지제는 아졸류인 것인, 부동액 조성물.
  16. 제1항에 있어서, 상기 부동액 조성물은 내연기관용 부동액 조성물, 전기배터리용 부동액 조성물 또는 연료전지용 부동액 조성물인 것인, 부동액 조성물.
  17. 제1항에 있어서, 상기 부동액 조성물은 전기 전도도는 50.0 uS/cm 이하인 것인, 부동액 조성물.
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