산촉매에 의한 목타르와 포름알데히드 합성 특성

최근, 탄소 섬유 생산을 위한 전구 물질로 재생 가능한 고분자를 찾기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 재생 가능한 폴리머는 대량생산 가능, 저비용 등 기존 석유화학 원료에 비해 많은 장점을 가지고 있기 때문이다. 이러한 이유로 천연고분자인 리그닌을 탄소섬유의 잠재적 전구물질로 많은 주목을 받고 있다. 그러나 리그닌은 복잡한 화학구조로 인한 어려운 용융방사가 단점이다. 이에 최근 목재탄화시 부산물로 액상 오일형태로 생성되는 목타르가 탄소섬유 전구물질로 활용 가능성에 대해서 검토되고 있다. 목타르는 리그닌의 열분해로 인해 생성된 다량의 페놀화합물들이 함유되어 있기 때문이다. 페놀화합물은 포름알데히드와 산촉매에 의한 축합반응에 의해 페놀수지가 제조된다. 산촉매를 이용한 목타르 페놀수지제조에는 반응온도, 촉매의 양 등이 수지제조에 크게 영향을 끼친다. 본 연구는 전통식 및 기계식 탄화로를 이용하여 목탄 제탄시 부산물로 생성된 목타르를 이용하여 반응온도 및 촉매의 첨가량에 따른 수지의 화학적 구조 및 열적특성에 대해서 검토하였다. 촉매로서는 염산을 이용하였고, 목타르와 포름알데히드 합성시에 oxalic acid를 이용하였다. 또한 목타르와 포름알데히드는 같은 혼합비율로 하였고, oxalic acid와 염산의 첨가비율을 다르게 하여 실시하였다. FT-IR분석에서 목타르와 포름알데히드 함성시 반응온도와 산촉매의 첨가량에 따른 화학적 구조는 특이한 차이는 없는 것으로 나타났다. TG를 이용한 열적 안정성은 반응온도와 촉매의 첨가량에 따라 다소 차이가 있었다. 최종600℃의 조건에서 탄화물 수율을 이용하여 열적 안정성을 검토한 결과, 반응온도가 낮을수록 열적 안전성은 낮았으며, 산촉매의 함량은 낮을수록 높았다. 이러한 특성은 전통식 탄화로에서 생성한 목타르와 기계식 탄화로에서 생성된 목타르에서 비슷한 경향을 보여주었다.