KR930010572B1 - 젤리상 알코올 연료 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

젤리상 알코올 연료 조성물 및 그 제조방법

본 발명은 젤리상 알코올 연료의 조성물에 관한 것이다. 특히 상세하게는 탄소원자수가 1~6인 저급 알코올을 연료원으로 사용하고, 알킬그룹의 탄소원자수가 12~16인 폴리옥시에틸렌 알킬아민과 중합도가 4000~5000인 아크릴산 중합체를 중화중점용 겔화제로 사용하며, 물을 연속상으로 함유하고 규산화합물을 연소안정제로 사용하여 제조되는 장기보존성이 우수하고, 유독가스를 방샐하지 않으며, 연소지속시간이 길고, 연소시 액화되는 일이 없어 부주의 한 취급시에도 화재의 위험성이 없는 젤리상 알코올 연료 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래의 알코올 연료는 유독가스 발생, 저장도중 안정성 결여, 짧은 연속지속시간 및 연소시 액화로 인한 취급부주의시의 화재의 위험성등 여러가지 문제점을 가지고 있었고, 이를 대체할 수 있는 것으로는 파라핀계 고체연료가 사용되고 있기는 하나 이것 역시 연소시 그 성분의 일부가 액화되므로 해서 취급부주의나 엎질어질 경우 화재의 위험성이 매우 크고 고체상이기 때문에 그 용도가 한정된다는 결점을 가지고 있었다.

종래의 알코올류로 조성된 이러한 연료는 위와같은 문제점을 내포하고 있기 때문에 적당한 유동성을 가짐과 동시에 연소시 승화에 의해 직접 연소할 수 있는 반고체상 겔화 연료의 개발이 요망되어 왔다. 즉 알코올류를 겔화시킨 젤리상 연료는 고체상 또는 액상 연료와는 달리 용기파손시나 취급부주의 또는 엎질러질 경우에도 쉽사리 유출되는 일이 없고, 따라서 화재의 위험성이 없다는 점에서 널리 이용되고 있다. 이러한 젤리상 알코올 연료는 유동성이 극히 적어 종래의 액상 연료 또는 고체상 연료가 가진 문제점을 어느 정도 까지는 해결이 가능하였다.

종래의 알코올의 겔화 방법으로는 고급지방산염[미국 특허공보 제4,436,525호 (1984.3.13), 일본국 특허 공보(소) 50-36841(1975.11.28 공고) 및 (소) 51-8961(1976.3.23 공고)], 디벤질리덴 소르비톨[일본국 특허공보(소) 61-195194 (1986.8.29 공고)], 아크릴산 중합체[일본국 특허공보(소) 60-44344(1985.10.3 공고)], 니트로셀룰로오스[한국 특허공보 제73-131(1973.7.30 공고)]등을 이용하는 것이 있으나 이들 방법은 다음과 같은 결점을 가지고 있다.

즉 고급지방산염 또는 디벤질리덴 소르비톨을 사용한 연료는 거의 고체상의 것이 되기 때문에 특히 고급 지방산염의 경우에는 금속함량이 많아서 대기중의 수분의 영향을 많이 받아 소요의 열량을 얻을수 없었고 연소후의 회분이 많다는 등의 이유로 해서 그 실용적 가치가 없다.

그리고 니트로셀룰로오스를 사용한 방법의 경우에 있어서는 이 물질 자체가 가열이나 충격에 민감한 폭발물이기 때문에 극히 위험하고 여름철에는 자연분해와 동시에 분해열에 의한 발화 내지 폭발의 위험성이 항상 있기 때문에 제조시나 연료로 사용시 극히 주의를 해야한다는 문제점을 가지고 있다.

또한 아크릴산 중합체는 향장품 원료로서 사용되고 양호한 점성겔을 형성한다는 점에서 이를 첨가성분으로 하는 겔상 연료제조에 있어서 사용되고 있기는 하나 이 물질을 사용하여 겔상 알코올 연료를 제조할 경우, 암모니아, 트리에탄올아민, 디에틸아민 등과 같은 비교적 저분자량의 단순 유기아민계 염기를 중화증점제로 반드시 사용해야 한다는 제약점이 있다. 또한 이들 저분자량의 단순 유기아민계 중화중점제는 유독성이고 자극성이며, 그 증기는 피부를 자극하여 염증을 유발하므로 겔상 알코올 연료 제조시나 이러한 연료의 취급시에는 항상 주의를 해야한다는 결점이 있었다.

더욱이 이러한 겔상 알코올 연료는 겔의 안정성이 부족하고 연소시 유독가스를 발생하며, 열량이 부족한 메탄올이 주성분인 겔상 연료에 있어서 열량을 증가시키기 위해 연소열이 큰 탄소원자수가 2개 이상인 알코올을 혼합하여 겔화시키야 할 경우에 있어서 저분자량의 단순 알킬아민을 중화증점제로 첨가하면 겔 형성능력이 불량할 뿐만 아니라 생성된 겔은 고온에서 일부가 파괴되는 결점을 가지고 있다.

본 발명의 첫번째 목적은 무독성이면서 저렴한 원료를 사용하여 간단한 제조공정으로 장기보존성이 우수하고, 유독가스를 발생하지 않으며, 연소지속시간이 길고, 연소시 액상으로 되는 일이 없고, 부주의한 취급의 경우라도 화재위험을 유발하지 않는 안정성이 우수한 젤리상 알코올 연료 조성물을 제공함에 있다.

본 발명의 두번째 목적은 탄소원자수가 1~6인 저급알코올류와, 겔화제로서 알킬그룹의 탄소원자수가 12~16인 폴리옥시에틸렌 알킬아민 및 중합도가 4000~5000인 아크릴산 중합체를 주성분으로 하고 연소안정제로서 규산화합물을 함유하며 연속상으로 물을 함유하여서 되는 젤리상 알코올 연료 조성물을 제공함에 있다.

본 발명의 세번째 목적은, (가) 메틸 알코올에 아크릴산 중합체를 가하여 40~45℃에서 용해시키는 공정과, (나) 물, 이소프로필 알코올 및 폴리옥시에틸렌 알킬아민의 균질용액을 위의 (가)단계에서 수득한 용액에 첨가, 혼합하여 점성 겔을 제조하는 공정과, (다)위의 (나)단계에서 수득한 점성 겔에 규산화합물을 가하여 교반하는 공정으로 구성된 젤리상 알코올 연료의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명자들은 종래에 사용해오던 단순 알킬아민의 결점을 해소할 수 있는 겔화제에 대하여 연구한 결과 폴리옥시에틸렌 알킬아민계 화합물이 종래의 겔화제보다 우수할 뿐만 아니라 연소시 자극성 가스를 발생하지 아니하는 우수한 중화증점제임을 확인한 것이다.

또한 본 발명에서는 탄소원자수가 1~6인 저급 알코올류에 중합도가 4000~5000인 아크릴산 중합체와 알킬그룹의 탄소원자수가 12~16인 폴리옥시에틸렌 알킬아민을 배합하여 중화증점시킬 경우 무해한 겔상 알코올 연료를 제조할 수는 있으나, 이렇게하여 제조된 겔상 알코올 연료는 연소시 종래의 액상 또는 고체상 알코올 연료와 같이 예리한 소리 파열음을 내면서 불꽃을 주위로 튕기는 경우가 많아 취급시 문제점이 있음을 확인하여, 이를 방지하고자 고흡유량(1.5~5ml/g)의 규산화합물을 점성의 알코올 겔중에 미량분산시켜줌으로써 이러한 문제점을 해결하여 본 발명을 완성하게 된 것이다.

본 발명에서 사용된 각 첨가성분에 대하여 설명한다. 본 발명에서는 첨가되는 각 첨가성분은 중량부이다.

저급 알코올은 탄소원자수가 1~6인 것으로서, 그 예로서 메틸 알코올, 에틸 알코올, 프로필 알코올, 이소프로필 알코올, 부틸 알코올, 펜틸 알코올, 헥실 알코올 또는 이들의 혼합물 등이 있고, 이들중에서 바람직한 것은 메틸 알코올과 이소프로필 알코올 또는 이들의 혼합물이며 그 첨가량은 조성물 전체중량에 대해 83.2~95.47부, 바람직하게는 84.5~95.07부이다.

아크릴산 중합체의 첨가량은 조성물 전체중량에 대해 0.3~3.5부, 바람직하게는 0.5~3.0부인데, 0.3부 이하가 되면 점도가 너무 낮아 겔화가 되지 않고, 3.5부 이상이 되면 용해분산이 어려워지고 겔의 점도가 너무 높아져서 용기에 충전시 어려움이 있게 된다.

또한 중합도가 4000 이하인 경우에는 겔화가 어렵고, 또한 겔화시키기 위해서 다량으로 첨가하게 되면 연소후 회분등의 잔류물이 다량 발생하며, 5000 이상인 경우에는 분산이나 용해가 곤란하게 된다.

본 발명의 폴리옥시에틸렌 알킬아민에 속하는 것으로는 폴리옥시에틸렌 라우릴아민 폴리옥시에틸렌 스테아릴아만, 폴리옥시에틸렌 올레일아민, 폴리옥시에틸렌 코코아민 등이 있고, 그 첨가량은 조성물 전체중량에 대하여 0.2~2.5부, 바람직하게는 0.4~2.0부인데, 첨가량이 0.2부 이하가 되면 충분한 점도효과를 얻을 수 없고, 첨가량이 2.5부 이상이 되면 보관중 겔이 고화되거나 연소후 잔류물이 다량 생성되는 결점이 나타난다.

또한 탄소원자수가 12~16인 고급아민류에 산화에틸렌을 부가중합시키면 아민의 고유한 독성이 감소되고 분자중에 황, 인, 금속등을 함유하지 아니하는 폴리옥시에틸렌환을 가진 화합물은 연소시 유해가스를 발생하지 않게 된다.

규산화합물은 규산칼슘과 무수규산을 중량비로 1 : 1~1 : 3 바람직하게는 1 : 1로 혼합한 것으로서 그 첨가량은 조성물 전체중량에 대하여 0.03~0.8부, 바람직하게는 0.03~0.5부인데, 0.03부 이하가 되면 연소시 분꽃튕김 억제효과가 전혀 없거나 감소하게 되고, 0.8부 이상이 되면 불꽃튕김 억제효과를 나타내지 않고, 오히려 열량을 감소시키는 등의 부작용이 있다.

그리고 본 발명에서는 전체 조성물 중량에 대하여 물을 겔의 연속상으로 하여 4.0~10부를 사용한다. 첨가량이 4.0부 이하가 되면 생성된 겔이 불안정하거나 겔 형성능력 저하로 겔화제의 증량을 필요로 하게 되고 첨가량이 10부 이상이 되면 열량감소를 초래하게 된다.

기타 필요에 따라 착색제, 향료 등을 첨가하는데 그 첨가량은 조성물 전체중량에 대해 0.05~0.2부가 적당하다.

본 발명의 방법에서 제조된 연료 조성물은 무독성인 폴리옥시에틸엔 알킬아민을 중화증점제로 사용하여 겔화시킨 것이기 때문에 종래의 단순 알킬아민계 중화증점제를 사용한 것에 비해 유해성 가스발생이 없고 제조공정상 위험이 없으며 저장안정성이 우수하고 연소시 불꽃이 튀는 일이 없으며 연소지속시간이 길고, 연소시 액상으로 되는 일이 없어 부주의한 취급시에도 화재의 위험성이 없는 우수한 연료이다.

본 발명을 실시예에 따라 설명한다.

[실시예 1]

메틸 알코올 64부에 아크릴산 중합체(중합도 4000) 0.5부를 가하고 교반하면서 40~45℃에서 15분 가열하여 용해시킨 후, 여기에다 물 6부, 이소프로필 알코올 28부 및 폴리옥시에틸렌 라우릴아민 1.4부로 된 균질용액을 가하여 실온에서 30분동안 철저히 혼합하여 거의 투명한 점성 겔을 얻었다. 여기서 수득한 점성 겔에 규산화합물(규산칼슘 : 무수규산=1 : 1혼합물) 0.1부를 가하고 실온에서 10분 동안 철저히 교반, 혼합하여 본 발명의 젤리상 알코올 연료를 제조하였다.

[실시예 2]

메틸 알코올 48부에 아크릴산 중합체(중합도 5000) 0.5부를 가하고 교반하면서 40~45℃에서 15분 가열하여 용해시킨 다음, 계속 교반하면서 여기에다 물 6부, 이소프로필 알코올 44.5부 및 폴리옥시에틸렌 스테아릴아민 0.9부로 된 균질용액을 가한 것 외에는 실시예 1의 방법을 반복하여 본 발명의 젤리상 알코올 연료를 제조하였다.

[실시예 3]

실시예 1과 2에서 제조한 젤리상 알코올 연료를 소형용기에 충전한 후 저장안정성을 시험하였다.

그 결과는 표 1 및 표 2에 나와있다.

[표 1]

겔의 안정성

[표 2]

겔의 연소성

※주 : 위험성에 있어서＂있음＂은 연소시 유해가스 발생, 액상으로 인한 화재위험섬 치 불꽃 튕김을 뜻함.

위의 표 1과 2에서 알 수 있는 바와같이 종래제품에 비해 본 발명에 의한 젤리상 알코올 연료는 장기간 보관후에도 겔의 안정성이 그대로 유지되고 위험성이 없음을 알 수 있다.

Claims (8)

1. 탄소원자수가 1~6인 저급 알코올 83.2~95.47중량부, 알킬그룹의 탄소원자수가 12~16인 폴리옥시에틸렌 알킬아민 0.2~2.5중량부, 중합도가 4000~5000인 아크릴산 중합체 0.3~3.5중량부, 규산화합물 0.03~0.8중량부 및 물 4.0~10.0중량부로 되어 있는 젤리상 알코올 연료 조성물.
2. 제1항에 있어서, 저급 알콜이 메틸 알코올과 이소프로필 알코올의 혼합물이고 그 첨가량이 84.5~95.07중량부이며, 폴리옥시에틸렌 알킬아민이 폴리옥시에틸렌 라우릴아민, 폴리옥시에틸렌 스테아릴아민, 폴리옥시에틸렌 올레일아민, 또는 폴리옥시에틸렌 코코아민이고, 그 첨가량이 0.4~2.0중량부인 젤리상 알코올 연료 조성물.
3. 제1항에 있어서, 아크릴산 중합체는 그 첨가량이 0.5~3.0중량부인 젤리상 알코올 연료 조성물.
4. 제1항에 있어서, 규산화합물은 흡유량이 1.5~5ml/g의 것이고 규산칼슘과 무수규산의 1 : 1중량비 혼합물이며, 그 첨가량이 0.03~0.5중량부인, 젤리상 알코올 연료 조성물.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서 메틸 알코올과 이소프로필 알코올의 혼합물 92.0~92.5부, 폴리옥시에틸렌 라우릴아민 또는 폴리옥시에틸렌 스테아릴아민 0.9~1.4중량부, 중합도가 4000~5000인 아크릴산 중합체 0.5중량부, 규산화합물 0.1중량부 및 물 6중량부를 함유함을 특징으로 하는 젤리상 알코올 연료 조성물.
6. (가) 메틸 알코올에 아크릴산 중합체를 가하여 40~45℃에서 용해시키는 공정과, (나) 물, 이소프로필 알코올 및 폴리옥시에틸렌 알킬아민의 균질용액을 위의 (가)단계에서 수득한 용액에 첨가, 혼합하여 점성겔을 제조하는 공정과, (다)위의 (나)단계에서 수득한 점성 겔에 규산화합물을 가하여 교반하는 공정으로 구성된 젤리상 알코올 연료의 제조방법.
7. 제6항에 있어서, 폴리옥시에틸렌 알킬아민은 탄소원자수가 12~16인 알킬그룹을 가지며, 폴리옥시에틸렌 라우릴아민, 폴리옥시에틸렌 스테아릴아민, 폴리옥시에틸렌 올레일아민 또는 폴리옥시에틸렌 코코아민으로 된 무리중에서 선택되는 것인 제조방법.
8. 제6항에 있어서, 규산화합물이 규산칼슘과 무수규산의 1 : 1중량비 혼합물인 제조방법.