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초임계유체와 고분자물성 및 성형가공 응용

전문가 제언: ○ 일반적으로 물질은 임계온도 및 임계압력을 초과한 상태가 되면 초임계유체(超臨界流體)로서 존재한다. 이 영역에서는 분자의 확산력이 그의 응집력보다 크기 때문에 응축에 의한 액상 형성이 없다. 초임계유체의 밀도는 액체에 상당하는 값을 가지고 있으며 기체에 비해 수백 배 큰 값을 가진다. 또 밀도가 클수록 물질을 잘 녹이기 때문에 초임계유체는 액체에 버금가는 용해력을 가지고 있다. 점도는 기체와 유사하고 확산계수는 기체와 액체의 중간적이기 때문에 큰 물질이동속도와 높은 침투력을 가지고 있다.

○ 최근 들어 초임계유체, 특히 초임계이산화탄소를 이용한 연구개발은 급격히 증가되어 왔으며 기존 용매의 단점인 낮은 효율과 품질, 환경에의 악영향 또는 기술적 어려움을 해결할 수 있는 새로운 기술혁신으로 주목받고 있다. 최근에는 공업적으로도 많이 응용되고 있는데 추출, 정제·재결정 분야, 섬유공학 분야를 비롯하여 식품, 화학, 의약품, 재료 및 환경산업 분야 등으로 그 응용범위를 확대해 나가고 있다.

○ 초임계유체를 고분자에 용해한 경우 Tg 저하, 점도 저하 및 더욱이 표면장력 저하 등의 가소화 효과를 나타낸다. 이와 같은 다양한 특성을 활용하여 최근 환경적으로 안전하고 자연에 풍부하게 존재하는 이산화탄소나 물이 초임계유체로서 연구되고 있다. 「용매는 유기용제이다」라는 종래의 고정관념을 타파하고 차세대를 담당하는 환경 조화형 용매, 물질 순환형 용매로서 기대되고 있다.

○ 초임계유체의 이용기술은 크게 세 개로 나누어 생각할 수 있다. 제1은 물질의 추출, 탈용매(脫溶媒) 및 건조 세정 등의 분리·분별기술이고, 제2는 분해반응, 합성 등의 화학반응 용매로서 이용되는 반응매체 기술이며, 제3은 발포, 미립자화 및 고기능 물질도입 등의 고분자 기능화기술이다. 크게 나누어 본다면 분리․분해기술과 생성기술 분야로도 나눌 수 있다. 최근 들어 점차 분리․분해기술로부터 생성기술 쪽으로 그 응용분야가 옮겨가고 있다고도 말할 수 있다.

저자: Masahiro OHSHIMA
자료유형: 학술정보