KR102436088B1 - 수착제 공중합체를 사용하여 혼합물 내의 유기규소 성분을 고갈시키는 방법 및 상기 방법을 실시하는 장치 - Google Patents
수착제 공중합체를 사용하여 혼합물 내의 유기규소 성분을 고갈시키는 방법 및 상기 방법을 실시하는 장치 Download PDFInfo
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Abstract
혼합물로부터 유기규소 성분을 제거하는 방법 및 장치가 개시된다. 상기 방법 및 장치는 다이-알케닐 작용성 방향족 탄화수소와 폴리오르가노실록산의 공중합체를 수착제로서 이용한다.
Description
관련 출원과의 상호 참조
본 출원은 35 U.S.C. §119 (e) 하에 2017년 3월 14일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/470904호의 이득을 주장한다. 미국 가특허 출원 제62/470904호는 본 명세서에 참고로 포함된다.
기술분야
혼합물 내의 유기규소 성분을 고갈시키는 방법은 다이-알케닐 작용성 방향족 탄화수소와 폴리오르가노실록산의 공중합체에 의해 유기규소 성분 중 적어도 일부를 수착하는 단계를 포함한다. 공중합체는 다이비닐벤젠/폴리다이메틸실록산 공중합체일 수 있다. 이 방법을 실시하는 장치가 또한 개시된다.
휘발성 폴리다이오르가노실록산(예를 들어, 환형 폴리다이알킬실록산 및/또는 선형 폴리다이알킬실록산 올리고머)과 같은 유기규소 화학종의 감소는 유출 공정 가스 또는 폐수 스트림의 처리에서뿐만 아니라 화학 제조에서 종종 고비용 단계이다. 다공성 고체 흡착제, 예컨대 활성탄 또는 분자체(molecular sieve)가 그러한 목적에 사용되어 왔다. 그러나, 그러한 고체 흡착제는 기공 내로의 흡착에 의존하기 때문에, 이것은 물질 전달 제한을 받고/받거나, 탈착에 의한 재생에 상당한 에너지 입력을 필요로 하고/하거나, 부착오염(fouling) 및 모세관 응축이 일어나기 쉽다는 결점으로 인해 문제가 있을 수 있다.
실리콘 액체가 또한 유기규소 화학종의 제거에 사용되어 왔는데, 그 이유는 더 용이하게 재생될 수 있고/있거나, 더 신속한 동적 특성을 특징으로 할 수 있고/있거나, 다공성 고체 흡착제보다 부착오염이 일어날 가능성이 더 적기 때문이다. 그러나, 처리하려는 공급 혼합물이 실리콘 액체와 직접 접촉되는, 실리콘 액체를 사용하는 기존의 방법은, 임의의 실리콘 액체가 공급 혼합물 내로 혼입 또는 이전되거나 또는 그 반대인 경우, 추가적인 액체 분리 단계를 필요로 할 수 있다. 그러한 문제를 피하기 위하여, 막 분리기(membrane separator)를 사용하는 방법이 사용되어 왔다. 그러나, 막 분리기는 그것이 장비 비용을 추가시킬 수 있고 부착오염이 일어나기 쉬울 수 있다는 결점으로 인해 문제가 있다.
생성물, 유출 공정 가스 및/또는 폐수 스트림으로부터 유기규소 화학종을 제거하는 방법에 대한 산업적 필요성이 있으며, 그러한 방법 및 장치에 사용되는 그러한 수착제는 기존 방법 및 장치보다 용이하게 재생될 수 있고/있거나, 부착오염이 일어날 가능성이 더 적고/적거나, 더 적은 물질 전달 제한을 갖는다.
혼합물 내의 유기규소 성분을 고갈시키는 방법은 다이-알케닐 작용성 방향족 탄화수소와 폴리오르가노실록산의 공중합체에 의해 유기규소 성분 중 적어도 일부를 수착하여, 공중합체에서 유기규소 성분을 풍부화하고 혼합물에서 유기규소 성분을 고갈시키는 단계를 포함한다.
도 1은 본 명세서에 기재된 방법을 실시하는 데 사용될 수 있는 장치의 한 예이다.
유기규소 성분 및 (유기규소 성분과는 구별되는) 하나 이상의 다른 성분을 포함하는 혼합물 내의 유기규소 성분을 고갈시키는 방법은, 상기 방법을 실시하기 전의 혼합물보다 적은 유기규소 성분을 함유하는 고갈된 혼합물을 형성한다. 본 방법은
1) 다이-알케닐 작용성 방향족 탄화수소와 폴리오르가노실록산의 공중합체에 의해 상기 유기규소 성분의 적어도 일부를 수착함으로써, 고갈된 혼합물을 형성하고 상기 공중합체를 수착된 유기규소 성분으로 풍부화하여 풍부화된 공중합체를 형성하는 단계,
2) 풍부화된 공중합체로부터 유기규소 성분의 적어도 일부를 탈착시킴으로써, 탈착된 유기규소 성분 및 재생된 공중합체를 형성하는 단계, 및
3) 단계 1)의 반복 시에, 재생된 공중합체를 공중합체의 전부 또는 일부로서 사용하는 단계를 포함한다. 본 방법은 선택적으로, 단계 1) 후의 고갈된 혼합물 및/또는 단계 2) 후의 탈착된 유기규소 성분 중 하나 또는 둘 모두를 (예를 들어, 원하는 위치로) 안내하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 방법의 단계 1)에서, 방법 조건(예를 들어, 압력 및 온도)은 유기규소 성분의 적어도 일부가 가스상으로 존재하도록 하는 것일 수 있다. 상기 조건은 혼합물이 가열되도록 하는 것일 수 있다. 가열 온도는 유기규소 성분의 비점보다 높을 수 있다. 대안적으로, 이 온도는 유기규소 성분의 전부가 가스상으로 존재하도록 선택될 수 있다. 대안적으로, 본 방법은 단계 1) 전에 혼합물을 기화시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 혼합물은, 예를 들어 혼합물의 비등 온도 초과로 가열하는 것과 같은 임의의 편리한 수단에 의해 기화될 수 있다. 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 혼합물 내의 유기규소 성분의 분압이 공중합체 내의 또는 공중합체 표면 상의 유기규소 성분의 분압을 초과하기만 한다면, 공중합체의 벌크 내로의 및/또는 공중합체의 표면 상으로의 유기규소 성분의 물질 전달을 위한 충분한 구동력이 있을 것으로 생각된다.
혼합물은 공중합체가 혼합물로부터 유기규소 성분의 적어도 일부를 수착하는 것을 허용하기에 충분한 양의 시간 동안 공중합체와 접촉될 수 있다. 혼합물은 단계 1)에서 공중합체와 직접, 즉 막의 사용 없이 접촉될 수 있다. 혼합물은 액체일 수 있다. 대안적으로, 혼합물은 단계 1) 동안 가스상으로 존재할 수 있다. 유기규소 화합물은 공중합체의 표면 상에 흡착될 수 있거나, 공중합체의 벌크 내로 흡수될 수 있거나, 또는 둘 모두일 수 있다.
본 방법의 단계 2)는 공중합체를 재생하도록 수행될 수 있다. 공중합체가 유기규소 성분을 수착함에 따라, 수착 속도가 감소될 수 있고/있거나 공중합체가 팽윤될 수 있다. 공중합체가 재생 및 재사용될 수 있도록 공중합체로부터 유기규소 성분의 적어도 일부를 탈착시키는 것이 바람직하다. 단계 2) 동안 및/또는 단계 2) 후에, 유기규소 성분은 선택적으로 회수될 수 있다. 공중합체의 재생은 본 방법의 단계 1)을 중단하고 공중합체를 재생하고, 이어서 단계 2) 후에 단계 1)을 반복함으로써 수행될 수 있다. 대안적으로, 혼합물은, 풍부화된 공중합체에 대해 단계 2)를 수행하면서, 단계 1)을 계속하도록 경로-재설정될(re-routed) 수 있다. 이러한 방법의 한 예가 하기 도 1에 도시되어 있다.
풍부화된 공중합체의 재생은 임의의 편리한 수단, 예컨대 가열에 의해 수행될 수 있는데, 이때 가열은, 선택적으로, 풍부화된 공중합체와 접촉하는 건조 공기 가스 스트림 또는 불활성 가스 스트림에 의한 스위핑(sweeping)과 함께 행해진다. 또한, 풍부화된 공중합체를 감압(예를 들어, 대기압 미만)에 노출시킴으로써 및/또는 풍부화된 공중합체를 유기규소 성분 고갈된 스위프 스트림과 접촉시킴으로써 더 낮은 온도(예를 들어, 25℃의 실온 또는 그 이하)에서 탈착시키는 것이 가능하다. 대안적으로, 풍부화된 공중합체를 팽윤시키거나 팽윤시키지 않으면서, 풍부화된 공중합체를 용매에 노출시키는 것이 또한 풍부화된 공중합체를 재생하는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 액체 추출, 예를 들어 용매 또는 초임계 유체 추출이 풍부화된 공중합체를 재생하는 데 사용될 수 있다. 본 방법은 재생된 공중합체를 재사용하여 단계 1)을 반복하는 단계 3)을 추가로 포함한다. 단계 1)을 반복하는 데 사용되는 공중합체는 전부가 재생된 공중합체일 수 있으며, 대안적으로는, 단계 1)을 반복하는 데 사용되는 공중합체의 일부는 재생된 공중합체일 수 있고 그 나머지는 새로운 공중합체일 수 있다.
본 방법은 i) 단계 1) 동안 및/또는 단계 1) 후의 고갈된 혼합물, 및 ii) 단계 2) 동안 및/또는 단계 2) 후의 탈착된 유기규소 성분 중 하나 또는 둘 모두를 원하는 위치로 안내하는 단계를 추가로 포함한다. 안내하는 단계는 임의의 편리한 수단에 의해, 예를 들어 고갈된 혼합물을 채널, 예컨대 파이프, 덕트, 또는 다른 도관을 통해 원하는 위치, 예를 들어, 회수 작업에 공급함으로써 수행될 수 있다. 회수 작업은 냉각 장치, 예컨대 열 교환기 또는 응축기를 포함할 수 있다. 회수 작업은 고갈된 혼합물을 저장하기 위한 수집 장치, 예컨대 탱크, 저장소, 또는 다른 용기 및/또는 유기규소 성분을 저장하기 위한 탱크를 포함할 수 있다. 대안적으로, 고갈된 혼합물은 상이한 작업으로 안내될 수 있는데, 예컨대 고갈된 혼합물이 반응물로서 사용될 때 그러하다. 대안적으로, 유기규소 성분은 상이한 작업으로 안내될 수 있는데, 예컨대 유기규소 성분이 반응물로서 사용될 때 그러하다. 대안적으로, 고갈된 혼합물 및 유기규소 성분 중 하나 또는 둘 모두는 수집 용기로 안내될 수 있다.
예를 들어, 본 방법이 유기규소 성분의 혼합물을 정제하는 데 사용되는 경우, 고갈된 혼합물은, 단계 1)에서 혼합물이 가열되고/되거나 가스상으로 존재할 때, 임의의 편리한 수단에 의해, 예를 들어 고갈된 혼합물을 채널, 예컨대 파이프, 덕트, 또는 다른 도관을 통해 열 교환기 또는 응축기에 공급하고 거기서 냉각시킴으로써 회수 및/또는 안내될 수 있는 정제된 혼합물이다.
대안적으로, 정제된 혼합물의 회수는, 응축기로부터의 정제된 혼합물(전술됨)을, 정제된 혼합물이 반응물 또는 용매로서 사용되는 상이한 반응기에 공급하는 것을 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 혼합물은 유기규소 성분으로서의 환형 폴리오르가노실록산 및 혼합물 중 하나 이상의 다른 성분으로서의 폴리오르가노실록산(환형 폴리오르가노실록산과 구별됨)을 포함한다. 이러한 혼합물에 대해 본 명세서에 기재된 방법을 사용하면, 폴리오르가노실록산(환형 폴리오르가노실록산이 부재함)을 포함하는 정제된 혼합물을 생성할 수 있다. 정제된 혼합물은 수집 용기로 안내되어 시험, 포장 및/또는 판매될 수 있거나, 또는 정제된 혼합물은 상이한 공정으로 안내되고 폴리오르가노실록산 함유 생성물을 제조하는 데 반응물 또는 다른 성분으로서 사용될 수 있다.
대안적으로, 혼합물이 폐수이고, 고갈된 혼합물이 정제수인 경우, 정제수는 정제수를 시험 공정으로, 또는 환경으로 공급함으로써(예를 들어, 펌핑함으로써) 안내될 수 있다. 대안적으로, 혼합물이 공기이고, 고갈된 혼합물이 정제된 공기인 경우, 정제된 공기는 배관을 통해 공기 취급 시스템 또는 환기 시스템 내로 블로잉 또는 펌핑하여 안내될 수 있다. 단계 1) 동안 및/또는 단계 1) 후의 고갈된 혼합물 및 단계 2) 동안 및/또는 단계 2) 후의 탈착된 유기규소 성분 중 하나 또는 둘 모두를 안내하는 도관은 또한, 펌프, 팬, 송풍기, 압출기, 컴파운더(compounder), 및 밸브와 같은 이송 장비와 함께, 인라인 모니터링 시험 장비, 예컨대 게이지(gauge), 계량기(meter) 및 센서를 수용할 수 있는 것으로 이해된다.
유기규소 성분은 임의의 편리한 수단에 의해 회수될 수 있다. 예를 들어, 풍부화된 공중합체가 전술된 바와 같이 건조 가스 스트림으로 스위핑함으로써 재생되는 경우, 유기규소 성분을 함유하는 가스 스트림은 유기규소 성분을 회수하도록 응축기를 통해 안내될 수 있다. 대안적으로, 풍부화된 공중합체를 재생하기 위해 용매가 사용되는 경우, 유기규소 성분은 용매를 제거하기 위해 스트리핑, 추출, 또는 증류하기 위한 장치로 안내될 수 있다. 대안적으로, 유기규소 성분을 안내하는 단계는 응축기로부터의 유기규소 성분(전술됨), 또는 유기규소 성분을 함유하는 용매를, 유기규소 성분이 반응물로서 사용되는 상이한 반응기에 공급하는 것을 포함할 수 있다.
유기규소 성분
유기규소 성분은 혼합물로부터 제거되는 것이 바람직한 임의의 유기규소 화학종일 수 있다. 본 명세서에 기재된 방법에서, 유기규소 성분은 증기압이 70℃에서 0.1 mmHg 내지 70℃에서 760 mmHg, 대안적으로 70℃에서 1 mmHg 내지 70℃에서 100 mmHg, 대안적으로 70℃에서 4 mmHg 내지 82 mmHg, 그리고 대안적으로 70℃에서 17 mmHg 내지 70℃에서 82 mmHg일 수 있다. 본 방법의 단계 1)에 의해 형성된 생성물은 고갈된 혼합물이며, 상기 고갈된 혼합물에는 유기규소 성분이 부재하거나, 또는 단계 1) 전의 혼합물보다 적은 유기규소 성분을 함유한다. "~이 부재하는"은 고갈된 혼합물이 어떠한 유기규소 성분도 함유하지 않거나 또는 GC 분석에 의해 검출 불가능한 양의 유기규소 성분을 함유함을 의미한다.
유기규소 성분은 중합도("DP")가 3 내지 12인 환형 폴리오르가노실록산일 수 있으며, 대안적으로 유기규소 성분은 평균 DP가 4인 환형 폴리다이알킬실록산일 수 있다. 환형 폴리오르가노실록산은 화학식 (R11R12SiO2/2)k를 가질 수 있으며, 여기서 하첨자 k는 3 내지 12이고, 각각의 R11은 독립적으로 1가 탄화수소 기 또는 1가 할로겐화 탄화수소 기이고, 각각의 R12는 독립적으로 R11, OH, 또는 H이다. 적합한 1가 탄화수소 기에는 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 아르알킬, 및 카르보사이클릭 기가 포함된다. 알킬 기는 분지형 또는 비분지형, 포화 1가 탄화수소 기를 포함하며, 이는 메틸, 에틸, 프로필(예를 들어, 아이소-프로필 및/또는 n-프로필), 부틸(예를 들어, 아이소부틸, n-부틸, tert-부틸, 및/또는 sec-부틸), 펜틸(예를 들어, 아이소펜틸, 네오펜틸, 및/또는 tert-펜틸), 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 및 데실뿐만 아니라 6개 이상의 탄소 원자의 분지형 포화 1가 탄화수소 기로 예시되지만 이로 한정되지 않는다. 알케닐 기는 이중 결합을 함유하는 1가 탄화수소 기이다. R11에 적합한 알케닐 기는 에테닐, 프로페닐(예를 들어, 아이소-프로페닐 및/또는 n-프로페닐), 부테닐(예를 들어, 아이소부테닐, n-부테닐, tert-부테닐, 및/또는 sec-부테닐), 펜테닐(예를 들어, 아이소펜테닐, n-펜테닐, 및/또는 tert-펜테닐), 헥세닐, 헵테닐, 옥테닐, 노네닐, 및 데세닐뿐만 아니라 6개 이상의 탄소 원자의 그러한 분지형 기로 예시되지만 이로 한정되지 않는다. 알키닐 기는 삼중 결합을 함유하는 1가 탄화수소 기이다. R11에 적합한 알키닐 기는 에티닐, 프로피닐(예를 들어, 아이소-프로피닐 및/또는 n-프로피닐), 부티닐(예를 들어, 아이소부티닐, n-부티닐, tert-부티닐, 및/또는 sec-부티닐), 펜티닐(예를 들어, 아이소펜티닐, n-펜티닐, 및/또는 tert-펜티닐), 헥시닐, 헵티닐, 옥티닐, 노니닐, 및 데시닐뿐만 아니라 6개 이상의 탄소 원자의 그러한 분지형 기로 예시되지만 이로 한정되지 않는다. 아릴 기는 환형, 완전 불포화, 탄화수소 기를 포함하며, 이는 사이클로펜타다이에닐, 페닐, 안트라세닐, 및 나프틸로 예시되지만 이로 한정되지 않는다. 모노사이클릭 아릴 기는 5 내지 9개의 탄소 원자, 대안적으로 6개 또는 7개의 탄소 원자, 그리고 대안적으로 5개 또는 6개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 폴리사이클릭 아릴 기는 10 내지 17개의 탄소 원자, 대안적으로 10 내지 14개의 탄소 원자, 그리고 대안적으로 12 내지 14개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 아르알킬 기는 펜던트 및/또는 말단 아릴 기를 갖는 알킬 기 또는 펜던트 알킬 기를 갖는 아릴 기를 의미한다. 예시적인 아르알킬 기는 톨릴, 자일릴, 벤질, 페닐에틸, 페닐 프로필, 및 페닐 부틸을 포함한다. 카르보사이클릭 기는 탄화수소 고리이다. 카르보사이클릭 기는 모노사이클릭 고리일 수 있거나 또는 대안적으로 융합, 가교, 또는 스피로 폴리사이클릭 고리를 가질 수 있다. 모노사이클릭 카르보사이클릭 기는 3 내지 9개의 탄소 원자, 대안적으로 4 내지 7개의 탄소 원자, 그리고 대안적으로 5개 또는 6개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 폴리사이클릭 카르보사이클릭 기는 7 내지 17개의 탄소 원자, 대안적으로 7 내지 14개의 탄소 원자, 그리고 대안적으로 9개 또는 10개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 카르보사이클은 포화 또는 부분 불포화될 수 있다. 카르보사이클릭 기는 포화된 사이클로알킬 기일 수 있다. 적합한 모노사이클릭 사이클로알킬 기는 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 및 사이클로헥실로 예시된다. 적합한 1가 할로겐화 탄화수소 기는 탄소 원자에 결합된 하나 이상의 수소 원자가 할로겐 원자로 형식상 대체된 1가 탄화수소 기를 지칭한다. 할로겐화 탄화수소 기는 할로알킬 기, 할로겐화 카르보사이클릭 기, 및 할로알케닐 기를 포함한다. 할로알킬 기는 플루오르화 알킬 기, 예를 들어 트라이플루오로메틸(CF3), 플루오로메틸, 트라이플루오로에틸, 2-플루오로프로필, 3,3,3-트라이플루오로프로필, 4,4,4-트라이플루오로부틸, 4,4,4,3,3-펜타플루오로부틸, 5,5,5,4,4,3,3-헵타플루오로펜틸, 6,6,6,5,5,4,4,3,3-노나플루오로헥실, 및 8,8,8,7,7-펜타플루오로옥틸; 및 염소화 알킬 기, 예컨대 클로로메틸 및 3-클로로프로필을 포함한다. 할로겐화 카르보사이클릭 기는 플루오르화 사이클로알킬 기, 예를 들어 2,2-다이플루오로사이클로프로필, 2,3-다이플루오로사이클로부틸, 3,4-다이플루오로사이클로헥실, 및 3,4-다이플루오로-5-메틸사이클로헵틸; 및 염소화 사이클로알킬 기, 예컨대 2,2-다이클로로사이클로프로필, 2,3-다이클로로사이클로펜틸을 포함한다. 할로알케닐 기는 클로로알릴을 포함한다. 대안적으로, 유기규소 성분은 환형 폴리다이오르가노하이드로겐실록산일 수 있다. 유기규소 성분은 (i) 헥사메틸사이클로트라이실록산(D3), (ii) 옥타메틸사이클로테트라실록산(D4), (iii) 테트라메틸사이클로테트라실록산(D4 H), (iv) 테트라메틸테트라비닐 사이클로테트라실록산(D4 Vi), (v) 테트라메틸테트라페닐사이클로테트라실록산(D4 Ph), (vi) 데카메틸사이클로펜타실록산(D5), (vii) 펜타메틸사이클로펜타실록산(D5 H), (viii) 펜타메틸펜타비닐사이클로펜타실록산(D5 Vi), (ix) 펜타메틸펜타페닐사이클로펜타실록산(D5 Ph), (x) 도데카메틸사이클로헥사실록산(D6), (xi) 헥사메틸사이클로헥사실록산(D6 H), (xii) 헥사메틸헥사비닐사이클로헥사실록산(D6 Vi), (xiii) 헥사메틸헥사페닐사이클로헥사실록산(D6 Ph), (xiv) 3 내지 6개의 규소 원자를 갖는 다이메틸/메틸비닐 환형 실록산, (xv) 3 내지 6개의 규소 원자를 갖는 다이메틸/메틸 수소 환형 실록산, 또는(xvi) (i), (ii), (iii), (iv), (v), (vi), (vii), (viii), (ix), (x), (xi), (xii), (xiii), (xiv), 및 (xv) 중 둘 이상의 조합을 포함할 수 있다. 대안적으로, 유기규소 성분은 D3, D4, D5, D6, 및 D3, D4, D5 및 D6 중 둘 이상의 조합으로부터 선택될 수 있다. 대안적으로, 유기규소 성분은 D4일 수 있다.
대안적으로, 유기규소 성분은 DP가 1 내지 14인 유기실란 또는 폴리오르가노실록산일 수 있다. 유기실란은 화학식 R1 vSiR2 (4-v)를 가질 수 있으며, 여기서 각각의 R1은 독립적으로 1가 탄화수소 기 또는 1가 할로겐화 탄화수소 기이고, 각각의 R2는 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 하이드로카본옥시 기, 예컨대 알콕시, 아미노 작용기, 아실옥시 기, 예컨대 아세톡시, 에폭시-작용기, 메타크릴레이트 작용기, 옥시모 작용기, 예컨대 케톡심, 아크릴레이트 작용기, 폴리올 작용기, 예컨대 폴리에테르, 티올 작용기이고; 하첨자 v는 0 내지 4, 대안적으로 0 내지 3이다.
R1에 적합한 1가 탄화수소 기는 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 아르알킬, 및 카르보사이클릭 기를 포함한다. 알킬 기는 분지형 또는 비분지형, 포화 1가 탄화수소 기를 포함하며, 이는 메틸, 에틸, 프로필(예를 들어, 아이소-프로필 및/또는 n-프로필), 부틸(예를 들어, 아이소부틸, n-부틸, tert-부틸, 및/또는 sec-부틸), 펜틸(예를 들어, 아이소펜틸, 네오펜틸, 및/또는 tert-펜틸), 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 및 데실뿐만 아니라 6개 이상의 탄소 원자의 분지형 포화 1가 탄화수소 기로 예시되지만 이로 한정되지 않는다. 알케닐 기는 이중 결합을 함유하는 1가 탄화수소 기이다. R1에 적합한 알케닐 기는 에테닐, 프로페닐(예를 들어, 아이소-프로페닐 및/또는 n-프로페닐), 부테닐(예를 들어, 아이소부테닐, n-부테닐, tert-부테닐, 및/또는 sec-부테닐), 펜테닐(예를 들어, 아이소펜테닐, n-펜테닐, 및/또는 tert-펜테닐), 헥세닐, 헵테닐, 옥테닐, 노네닐, 및 데세닐뿐만 아니라 6개 이상의 탄소 원자의 그러한 분지형 기로 예시되지만 이로 한정되지 않는다. 알키닐 기는 삼중 결합을 함유하는 1가 탄화수소 기이다. R1에 적합한 알키닐 기는 에티닐, 프로피닐(예를 들어, 아이소-프로피닐 및/또는 n-프로피닐), 부티닐(예를 들어, 아이소부티닐, n-부티닐, tert-부티닐, 및/또는 sec-부티닐), 펜티닐(예를 들어, 아이소펜티닐, n-펜티닐, 및/또는 tert-펜티닐), 헥시닐, 헵티닐, 옥티닐, 노니닐, 및 데시닐뿐만 아니라 6개 이상의 탄소 원자의 그러한 분지형 기로 예시되지만 이로 한정되지 않는다. 아릴 기는 환형, 완전 불포화, 탄화수소 기를 포함하며, 이는 사이클로펜타다이에닐, 페닐, 안트라세닐, 및 나프틸로 예시되지만 이로 한정되지 않는다. 모노사이클릭 아릴 기는 5 내지 9개의 탄소 원자, 대안적으로 6개 또는 7개의 탄소 원자, 그리고 대안적으로 5개 또는 6개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 폴리사이클릭 아릴 기는 10 내지 17개의 탄소 원자, 대안적으로 10 내지 14개의 탄소 원자, 그리고 대안적으로 12 내지 14개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 아르알킬 기는 펜던트 및/또는 말단 아릴 기를 갖는 알킬 기 또는 펜던트 알킬 기를 갖는 아릴 기를 의미한다. 예시적인 아르알킬 기는 톨릴, 자일릴, 벤질, 페닐에틸, 페닐 프로필, 및 페닐 부틸을 포함한다. 카르보사이클릭 기는 탄화수소 고리이다. 카르보사이클릭 기는 모노사이클릭 고리일 수 있거나 또는 대안적으로 융합, 가교, 또는 스피로 폴리사이클릭 고리를 가질 수 있다. 모노사이클릭 카르보사이클릭 기는 3 내지 9개의 탄소 원자, 대안적으로 4 내지 7개의 탄소 원자, 그리고 대안적으로 5개 또는 6개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 폴리사이클릭 카르보사이클릭 기는 7 내지 17개의 탄소 원자, 대안적으로 7 내지 14개의 탄소 원자, 그리고 대안적으로 9개 또는 10개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 카르보사이클은 포화 또는 부분 불포화될 수 있다. 카르보사이클릭 기는 포화된 사이클로알킬 기일 수 있다. 적합한 모노사이클릭 사이클로알킬 기는 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 및 사이클로헥실로 예시된다. 적합한 1가 할로겐화 탄화수소 기는 탄소 원자에 결합된 하나 이상의 수소 원자가 할로겐 원자로 형식상 대체된 1가 탄화수소 기를 지칭한다. 할로겐화 탄화수소 기는 할로알킬 기, 할로겐화 카르보사이클릭 기, 및 할로알케닐 기를 포함한다. 할로알킬 기는 플루오르화 알킬 기, 예를 들어 트라이플루오로메틸(CF3), 플루오로메틸, 트라이플루오로에틸, 2-플루오로프로필, 3,3,3-트라이플루오로프로필, 4,4,4-트라이플루오로부틸, 4,4,4,3,3-펜타플루오로부틸, 5,5,5,4,4,3,3-헵타플루오로펜틸, 6,6,6,5,5,4,4,3,3-노나플루오로헥실, 및 8,8,8,7,7-펜타플루오로옥틸; 및 염소화 알킬 기, 예컨대 클로로메틸 및 3-클로로프로필을 포함한다. 할로겐화 카르보사이클릭 기는 플루오르화 사이클로알킬 기, 예를 들어 2,2-다이플루오로사이클로프로필, 2,3-다이플루오로사이클로부틸, 3,4-다이플루오로사이클로헥실, 및 3,4-다이플루오로-5-메틸사이클로헵틸; 및 염소화 사이클로알킬 기, 예컨대 2,2-다이클로로사이클로프로필, 2,3-다이클로로사이클로펜틸을 포함한다. 할로알케닐 기는 클로로알릴을 포함한다.
R2에 적합한 할로겐 원자는 F, Cl, Br, 또는 I; 대안적으로 F, Cl, 또는 Br; 대안적으로 Cl 또는 Br; 대안적으로 Cl; 대안적으로 Br을 포함한다. R2에 적합한 하이드로카본옥시 기는 화학식 OR3을 가지며, 여기서 R3은 R1에 대해 상기에 정의된 바와 같은 1가 탄화수소 기이다. 하첨자 v는 1 내지 4, 대안적으로 1 내지 3, 그리고 대안적으로 1 내지 2이다. 예시적인 유기실란은 트라이메틸실란, 비닐트라이메틸실란, 알릴트라이메틸실란, 다이메틸다이메톡시실란, 및/또는 메틸트라이메톡시실란을 포함한다.
대안적으로, 전술된 방법을 사용하여 혼합물로부터 제거될 유기규소 화합물은 휘발성 폴리오르가노실록산일 수 있다. 휘발성 폴리오르가노실록산은 선형 또는 분지형일 수 있다. 예에는 폴리다이메틸실록산 올리고머 및 중합체가 포함된다. 휘발성 폴리오르가노실록산은 단위식 (R4 3SiO1/2)w(R4 2SiO2/2)x(R4SiO3/2)y(SiO4/2)z를 가질 수 있으며, 여기서 R4는 수소 원자, OH, 또는 전술된 바와 같은 R1이고, 하첨자 w는 0 초과이고, 하첨자 x는 0 이상이고, 하첨자 y는 0 이상이고, 하첨자 z는 0 이상이되, 단, 수량 (w + x + y + z)는 14 이하이다. 대안적으로, y는 0일 수 있다. 대안적으로, z는 0일 수 있다. 대안적으로, w는 2일 수 있고, x는 0 내지 12, 대안적으로 0 내지 2일 수 있다. 예시적인 휘발성 폴리오르가노실록산은 화학식: (R4 3SiO1/2)2(R4 2SiO2/2)2, (R4 3SiO1/2)2(R4 2SiO2/2)1, (R4 3SiO1/2)2, 및/또는 (R4 3SiO1/2)4(SiO4/2)1의 것들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 각각의 R4는 독립적으로 수소 원자, 메틸 기, 비닐 기, 또는 페닐 기일 수 있다. 대안적으로, 각각의 R4는 메틸일 수 있다. 그러한 휘발성 폴리오르가노실록산은 헥사메틸다이실록산, 옥타메틸트라이실록산, 헥사메틸사이클로트라이실록산, 및 다른 저분자량 폴리오르가노실록산, 예를 들어 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 코닝 코포레이션(Dow Corning Corporation)으로부터 구매가능한, 0.5 내지 1.5 cSt 다우 코닝(등록상표) 200 플루이즈(Fluids) 및 다우 코닝(등록상표) OS 플루이즈를 포함한다. 대안적으로, 혼합물로부터 제거될 유기규소 화합물은 화학식 Si(OSiR4 3)4의 네오펜타머일 수 있으며, 여기서 R4는 전술된 바와 같다. 예시적인 네오펜타머는 Si[OSi(CH3)3]4, Si[OSi(CH3)2H]4, 및 Si[OSi(CH3)2Vi]4를 포함한다.
전술된 방법의 단계 1)에 사용되는 혼합물은 전술된 바와 같은 유기규소 성분의 일부 또는 전부를 제거하는 것이 바람직한 임의의 혼합물일 수 있다. 혼합물은 유기규소 성분 및 하나 이상의 다른 성분을 포함한다. 유기규소 성분은 혼합물 내의 하나 이상의 다른 성분의 증기압보다 작은 증기압을 가질 수 있다. 소정 실시 형태에서, 유기규소 성분은 공중합체 중에서의 유기규소 성분의 용해도와 하나 이상의 다른 성분의 용해도의 차이 또는 상대 증기압에 의해 혼합물 내의 하나 이상의 다른 성분과 구별될 수 있다. 예를 들어, 일 실시 형태에서, 선형 폴리다이메틸실록산과 같은 화학종이 유기규소 성분일 수 있는데, 이는 혼합물 내의 하나 이상의 다른 성분이 선형 폴리다이메틸실록산보다 낮은 증기압을 갖는 경우이다. 대안적으로, 동일한 선형 폴리다이메틸실록산이 혼합물 내의 하나 이상의 다른 성분일 수 있는데, 이는 유기규소 성분이, 예를 들어 선형 폴리다이메틸실록산의 증기압보다 높은 증기압을 갖는 유기실록산 수지인 경우이다. 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 공중합체 중에서의 유기규소 성분의 용해도와 혼합물 내의 하나 이상의 다른 성분의 용해도의 차이 또는 (유기규소 성분이 혼합물 내의 하나 이상의 다른 성분보다 높은 증기압을 갖는 경우) 증기압의 차이로 인해, 증기상 유기규소 성분이 혼합물로부터 우선적으로 제거되고 공중합체에 의해 수착되는 것으로 생각된다.
하나 이상의 다른 성분은 비교적 비휘발성인 폴리오르가노실록산(예를 들어, 유기규소 성분에 대해 전술된 폴리오르가노실록산보다 덜 휘발성임)일 수 있다. 비휘발성 폴리오르가노실록산은 단위식: (R4 3SiO1/2)p(R4 2SiD2/2)q(R4SiO3/2)r(SiO4/2)s를 가질 수 있으며, 여기서 R4는 전술된 바와 같고, D는 산소 원자 또는 2가 탄화수소 기이고, 하첨자 p는 0 초과이고, 하첨자 q는 0 초과이고, 하첨자 r은 0 이상이고, 하첨자 s는 0 이상이되, 단, 수량 (p + q + r + s)는 14 초과이다. 각각의 D는 하나의 단위의 규소 원자를 다른 단위 내의 다른 규소 원자와 연결시키는 산소 원자 또는 2가 기이다. D가 2가 연결기인 경우, D는 독립적으로 2 내지 30개의 탄소 원자를 함유하는 2가 탄화수소 기, 2 내지 30개의 탄소 원자를 함유하는 2가 아크릴레이트 작용성 탄화수소 기, 및/또는 2 내지 30개의 탄소 원자를 함유하는 2가 메타크릴레이트 작용성 탄화수소 기로부터 선택될 수 있다. 적합한 2가 탄화수소 기의 대표적인 비제한적인 예에는 알킬렌 기, 예를 들어 에틸렌, 프로필렌(아이소프로필렌 및 n-프로필렌을 포함함), 및 부틸렌(n-부틸렌, t-부틸렌 및 아이소부틸렌을 포함함); 및 펜틸렌, 헥실렌, 헵틸렌, 옥틸렌, 및 이들의 분지형 및 선형 이성체; 아릴렌 기, 예를 들어 페닐렌; 및 알킬아르알킬렌 기, 예를 들어 
또는 
가 포함된다.
그러한 2가 유기작용성 탄화수소 기의 대표적인 비제한적인 예에는 2가 비스페놀 A 유도체, 아크릴레이트-작용성 알킬렌 기 및 메타크릴레이트-작용성 알킬렌 기가 포함된다. 대안적으로, 각각의 기 D는 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌 또는 헥실렌일 수 있다. 대안적으로, 기 D의 각각의 경우는 에틸렌 또는 프로필렌일 수 있다. 비휘발성 폴리오르가노실록산은 당업계에 공지되어 있으며 구매가능하다. 적합한 비휘발성 폴리오르가노실록산은 비휘발성 폴리다이메틸실록산으로 예시되지만 이로 한정되지 않는다. 그러한 비휘발성 폴리다이메틸실록산은 다우 코닝(등록상표) 200 플루이즈를 포함하며, 이는 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 코닝 코포레이션으로부터 구매가능하고, 점도가 10 cSt 내지 100,000 cSt, 대안적으로 20 cSt 내지 50,000 cSt, 대안적으로 50 cSt 내지 100,000 cSt, 대안적으로 50 cSt 내지 50,000 cSt, 그리고 대안적으로 12,500 내지 60,000 cSt의 범위일 수 있다. 본 명세서에 기재된 방법이 비휘발성 폴리오르가노실록산으로부터 휘발성 폴리오르가노실록산을 제거하는 데 사용되는 경우, 휘발성 폴리오르가노실록산은 동일한 온도에서의 비휘발성 폴리오르가노실록산의 증기압보다 낮은 증기압을 갖는다. 비휘발성 폴리오르가노실록산과 휘발성 폴리오르가노실록산은 분자량, 중합도, 및 R4 기에 대한 선택과 같은 하나 이상의 특성이 서로 상이할 것이다.
비휘발성 폴리오르가노실록산은 비환형 폴리오르가노실록산 중합체 및/또는 공중합체일 수 있다. 본 방법은 폴리오르가노실록산 중간체 및 생성물, 예를 들어 선형 및/또는 분지형 폴리다이오르가노실록산 중합체 및/또는 공중합체를 정제하는 데 사용될 수 있다. 소정 응용에서는, 환형 폴리다이알킬실록산의 낮거나 검출 불가능한 (GC에 의함) 함량이, 특히 미용 및 건강관리 산업에서 소비자에 의해 요구된다. 그러한 폴리다이오르가노실록산 중합체 및 공중합체의 예는 하기 화학식 I 또는 화학식 II:
[화학식 I]
R6 3SiO(R6 2SiO)k(R6HSiO)mSiR6 3,
[화학식 II]
R6 2HSiO(R6 2SiO)n(R6HSiO)oSiR6 2H, 또는
이들의 조합을 가질 수 있다.
상기 화학식 I 및 화학식 II에서, 하첨자 k는 1 내지 2000 범위의 평균값을 갖고, 하첨자 m은 0 내지 2000 범위의 평균값을 갖고, 하첨자 n은 1 내지 2000 범위의 평균값을 갖고, 하첨자 o는 0 내지 2000 범위의 평균값을 갖는다. 각각의 R6은 독립적으로 1가 유기 기이다. 1가 유기 기는 1가 탄화수소 기 또는 1가 할로겐화 탄화수소 기일 수 있다. 1가 탄화수소 기는 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 아르알킬, 및 카르보사이클릭 기를 포함한다. 알킬 기는 분지형 또는 비분지형, 포화 1가 탄화수소 기를 포함하며, 이는 메틸, 에틸, 프로필(예를 들어, 아이소-프로필 및/또는 n-프로필), 부틸(예를 들어, 아이소부틸, n-부틸, tert-부틸, 및/또는 sec-부틸), 펜틸(예를 들어, 아이소펜틸, 네오펜틸, 및/또는 tert-펜틸), 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 및 데실뿐만 아니라 6개 이상의 탄소 원자의 분지형 포화 1가 탄화수소 기로 예시되지만 이로 한정되지 않는다. 아릴 기는 환형, 완전 불포화, 탄화수소 기를 포함하며, 이는 사이클로펜타다이에닐, 페닐, 안트라세닐, 및 나프틸로 예시되지만 이로 한정되지 않는다. 모노사이클릭 아릴 기는 5 내지 9개의 탄소 원자, 대안적으로 6개 또는 7개의 탄소 원자, 그리고 대안적으로 5개 또는 6개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 폴리사이클릭 아릴 기는 10 내지 17개의 탄소 원자, 대안적으로 10 내지 14개의 탄소 원자, 그리고 대안적으로 12 내지 14개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 아르알킬 기는 펜던트 및/또는 말단 아릴 기를 갖는 알킬 기 또는 펜던트 알킬 기를 갖는 아릴 기를 의미한다. 예시적인 아르알킬 기는 톨릴, 자일릴, 벤질, 페닐에틸, 페닐 프로필, 및 페닐 부틸을 포함한다. 카르보사이클릭 기는 탄화수소 고리이다. 카르보사이클릭 기는 모노사이클릭 고리일 수 있거나 또는 대안적으로 융합, 가교, 또는 스피로 폴리사이클릭 고리를 가질 수 있다. 모노사이클릭 카르보사이클릭 기는 3 내지 9개의 탄소 원자, 대안적으로 4 내지 7개의 탄소 원자, 그리고 대안적으로 5개 또는 6개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 폴리사이클릭 카르보사이클릭 기는 7 내지 17개의 탄소 원자, 대안적으로 7 내지 14개의 탄소 원자, 그리고 대안적으로 9개 또는 10개의 탄소 원자를 가질 수 있다. 카르보사이클은 포화 또는 부분 불포화될 수 있다. 카르보사이클릭 기는 포화된 사이클로알킬 기일 수 있다. 적합한 모노사이클릭 사이클로알킬 기는 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 및 사이클로헥실로 예시된다. 적합한 1가 할로겐화 탄화수소 기는 탄소 원자에 결합된 하나 이상의 수소 원자가 할로겐 원자로 형식상 대체된 1가 탄화수소 기를 지칭한다. 할로겐화 탄화수소 기는 할로알킬 기, 할로겐화 카르보사이클릭 기, 및 할로알케닐 기를 포함한다. 할로알킬 기는 플루오르화 알킬 기, 예를 들어 트라이플루오로메틸(CF3), 플루오로메틸, 트라이플루오로에틸, 2-플루오로프로필, 3,3,3-트라이플루오로프로필, 4,4,4-트라이플루오로부틸, 4,4,4,3,3-펜타플루오로부틸, 5,5,5,4,4,3,3-헵타플루오로펜틸, 6,6,6,5,5,4,4,3,3-노나플루오로헥실, 및 8,8,8,7,7-펜타플루오로옥틸; 및 염소화 알킬 기, 예컨대 클로로메틸 및 3-클로로프로필을 포함한다. 할로겐화 카르보사이클릭 기는 플루오르화 사이클로알킬 기, 예를 들어 2,2-다이플루오로사이클로프로필, 2,3-다이플루오로사이클로부틸, 3,4-다이플루오로사이클로헥실, 및 3,4-다이플루오로-5-메틸사이클로헵틸; 및 염소화 사이클로알킬 기, 예컨대 2,2-다이클로로사이클로프로필, 2,3-다이클로로사이클로펜틸을 포함한다. 할로알케닐 기는 클로로알릴을 포함한다.
대안적으로, 1가 유기 기는 산소-원자로 치환된 탄화수소 기, 예컨대 알콕시 기, 아릴옥시 기, 아르알킬옥시 기, 옥소(카르보닐) 기, 카르복실산, 카르복실레이트, 및 카르복실레이트 에스테르를 포함하는 카르복실 기일 수 있다. 대안적으로, 1가 유기 기는 황 원자로 치환된 탄화수소 기, 예컨대 티올-작용기, 알킬 및 아릴 설파이드 기, 설폭사이드-작용기, 설폰 작용기, 설포닐 작용기, 및 설폰아미드 작용기일 수 있다. 대안적으로, 1가 유기 기는 질소 원자로 치환된 탄화수소 기, 예컨대 아민, 하이드록실아민, 니트릴, 니트로 기, N-옥사이드, 하이드라지드, 아지드, 및 에나민일 수 있다. 대안적으로, 1가 유기 기는 다른 헤테로원자-함유 기로 치환된 탄화수소 기일 수 있다. 1가 탄화수소 기 상에 치환되어 1가 유기 기를 형성하는 원자 및 기의 비제한적인 예에는 F, Cl, Br, I, OR', OC(O)N(R')2, CN, NO, NO2, ONO2, 아지도, CF3, OCF3, R', O(옥소), S(티오노), C(O), S(O), 메틸렌다이옥시, 에틸렌다이옥시, N(R')2, SR', SOR', SO2R', SO2N(R')2, SO3R', C(O)R', C(O)C(O)R', C(O)CH2C(O)R', C(S)R', C(O)OR', OC(O)R', C(O)N(R')2, OC(O)N(R')2, C(S)N(R')2, (CH2)0-2N(R')C(O)R', (CH2)0-2N(R')N(R')2, N(R')N(R')C(O)R', N(R')N(R')C(O)OR', N(R')N(R')CON(R')2, N(R')SO2R', N(R')SO2N(R')2, N(R')C(O)OR', N(R')C(O)R', N(R')C(S)R', N(R')C(O)N(R')2, N(R')C(S)N(R')2, N(COR')COR', N(OR')R', C(=NH)N(R')2, C(O)N(OR')R', 또는 C(=NOR')R'가 포함되며, 여기서, R'는 수소 또는 탄소계 모이어티(moiety)일 수 있으며, 탄소계 모이어티는 그 자체가 추가로 치환될 수 있거나; 예를 들어, R'는 수소, 알킬, 아실, 사이클로알킬, 아릴, 아르알킬, 헤테로사이클릴, 헤테로아릴, 또는 헤테로아릴알킬일 수 있고, 임의의 알킬, 아실, 사이클로알킬, 아릴, 아르알킬, 헤테로사이클릴, 헤테로아릴, 또는 헤테로아릴알킬, 또는 R'는 독립적으로 일치환 또는 다치환될 수 있거나; 또는 하나의 질소 원자에 결합되거나 인접한 질소 원자들에 결합된 2개의 R' 기가 질소 원자 또는 원자들과 함께 헤테로사이클릴을 형성할 수 있으며, 이는 일치환될 수 있거나 독립적으로 다치환될 수 있다. 유기 기의 예에는 선형 및/또는 분지형 기, 예컨대 알킬 기, 완전 또는 부분 할로겐-치환된 할로알킬 기, 알케닐 기, 알키닐 기, 방향족 기, 아크릴레이트 작용기, 및 메타크릴레이트 작용기; 및 다른 유기 작용기, 예컨대 에테르 기, 시아네이트 에스테르 기, 에스테르 기, 카르복실레이트 염 기, 메르캅토 기, 설파이드 기, 아지드 기, 포스포네이트 기, 포스핀 기, 마스킹된 아이소시아노 기, 및 하이드록실 기가 포함된다. 유기 기의 예에는 하기가 포함되지만 이로 한정되지 않는다: 알킬 기, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 아이소프로필, n-부틸, s-부틸, 및 t-부틸 기, 아크릴레이트 작용기, 예컨대 아크릴로일옥시프로필 기 및 메타크릴로일옥시프로필 기; 알케닐 기, 예컨대 비닐, 알릴, 및 부테닐 기; 알키닐 기, 예컨대 에티닐 및 프로피닐 기; 방향족 기, 예컨대 페닐, 톨릴, 및 자일릴 기; 시아노알킬 기, 예컨대 시아노에틸 및 시아노프로필 기; 할로겐화 탄화수소 기, 예컨대 3,3,3-트라이플루오로프로필, 3-클로로프로필, 다이클로로페닐, 및 6,6,6,5,5,4,4,3,3-노나플루오로헥실 기; 알케닐옥시폴리(옥시알킬렌) 기, 예컨대 알릴옥시(폴리옥시에틸렌), 알릴옥시폴리(옥시프로필렌), 및 알릴옥시-폴리(옥시프로필렌)-코-폴리(옥시에틸렌) 기; 알킬옥시폴리(옥시알킬렌) 기, 예컨대 프로필옥시(폴리옥시에틸렌), 프로필옥시폴리(옥시프로필렌) 및 프로필옥시-폴리(옥시프로필렌)-코-폴리(옥시에틸렌) 기; 할로겐 치환된 알킬옥시폴리(옥시알킬렌) 기, 예컨대 퍼플루오로프로필옥시(폴리옥시에틸렌), 퍼플루오로프로필옥시폴리(옥시프로필렌), 및 퍼플루오로프로필옥시-폴리(옥시프로필렌)-코-폴리(옥시에틸렌) 기; 알콕시 기, 예컨대 메톡시, 에톡시, n-프로폭시, 아이소프로폭시, n-부톡시, 및 에틸헥실옥시 기; 아미노알킬 기, 예컨대 3-아미노프로필, 6-아미노헥실, 11-아미노운데실, 3-(N-알릴아미노)프로필, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필, N-(2-아미노에틸)-3-아미노아이소부틸, p-아미노페닐, 2-에틸피리딘, 및 3-프로필피롤 기; 에폭시알킬 기, 예컨대 3-글리시독시프로필, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸, 및 5,6-에폭시헥실 기; 에스테르 작용기, 예컨대 아세톡시에틸 및 벤조일옥시프로필 기; 하이드록시 작용기, 예컨대 하이드록시에틸 및 2-하이드록시에틸 기; 마스킹된 아이소시아네이트 작용기, 예컨대 프로필-t-부틸카르바메이트, 및 프로필에틸카르바메이트 기; 알데하이드 작용기, 예컨대 운데카날 및 부티르알데하이드 기; 무수물 작용기, 예컨대 3-프로필 석신산 무수물 및 3-프로필 말레산 무수물 기; 및 카르복실산의 금속 염, 예컨대 3-카르복시프로필 및 2-카르복시에틸의 아연, 나트륨, 또는 칼륨 염.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "치환된"은, 전술된 바와 같은 1가 탄화수소 기에 있어서, 그 안에 함유된 수소 원자에 대한 하나 이상의 결합이 비-수소 원자에 대한 하나 이상의 결합에 의해 대체되고/되거나 하나 이상의 탄소 원자가 헤테로원자(예를 들어, 할로겐, N, O, 또는 S)로 대체되는 것을 지칭한다.
정제될 혼합물 내의 폴리오르가노실록산은 하기로 예시된다:
a) 트라이메틸실록시-말단화된 폴리다이메틸실록산,
b) 트라이메틸실록시-말단화된 폴리(다이메틸실록산/메틸페닐실록산),
c) 다이메틸수소실록시-말단화된 폴리다이메틸실록산,
d) 다이메틸수소실록시-말단화된 폴리(다이메틸실록산/메틸수소실록산),
e) 다이메틸수소실록시-말단화된 폴리메틸수소실록산,
f) 트라이메틸실록시-말단화된 폴리(다이메틸실록산/메틸수소실록산),
g) 트라이메틸실록시-말단화된 폴리메틸수소실록산,
하이드록시-말단화된 폴리다이메틸실록산,
하이드록시-말단화된 폴리(다이메틸실록산/메틸비닐실록산),
하이드록시-말단화된 폴리(다이메틸실록산/메틸페닐실록산),
h) a), b), c), d), e), f), 및 g) 중 둘 이상의 조합.
대안적으로, 정제될 혼합물 내의 비휘발성 폴리오르가노실록산은 폴리오르가노실록산 수지, 예를 들어 MQ 수지, MT 수지, DT 수지, MTQ 수지, MDT 수지, 및/또는 실세스퀴옥산 수지를 포함할 수 있다. MQ 수지는 R6 3SiO1/2 단위 및 SiO4/2 단위로 본질적으로 이루어질 수 있고; TD 수지는 R6SiO3/2 단위 및 R6 2SiO2/2 단위로 본질적으로 이루어질 수 있고; MT 수지는 R6 3SiO1/2 단위 및 R6SiO3/2 단위로 본질적으로 이루어질 수 있고; MTQ 수지는 R6 3SiO1/2 단위, R6SiO3/2 단위, 및 SiO4/2 단위로 본질적으로 이루어질 수 있고; MTD 수지는 R6 3SiO1/2 단위, R6SiO3/2 단위, 및 R6 2SiO2/2 단위로 본질적으로 이루어질 수 있고; 실세스퀴옥산 수지는 R6SiO3/2 단위로 본질적으로 이루어질 수 있고; 또는 MQ 수지, MT 수지, DT 수지, MTQ 수지, MDT 수지, 및 실세스퀴옥산 수지 중 둘 이상의 조합을 포함할 수 있으며; 상기 식에서, R6은 전술된 바와 같다.
수지는 평균 3 내지 30 몰%의 작용성 치환체, 예를 들어 수소 원자, 또는 하이드록실 기, 가수분해성 기, 또는 지방족 불포화 유기 기와 같은 기를 함유할 수 있다. 지방족 불포화 유기 기는 알케닐 기, 알키닐 기, 또는 이들의 조합일 수 있다. 수지 내의 작용성 치환체의 몰%는 수지 내의 실록산 단위의 총 몰수에 대한 수지 내의 작용성 치환체-함유 실록산 단위의 몰수의 비에 100을 곱한 것이다.
수지의 제조 방법은 당업계에 잘 알려져 있다. 예를 들어, 수지는 다우트(Daudt) 등의 실리카 하이드로졸 캡핑 공정에 의해, 그리고 선택적으로 말단차단(endblocking) 시약으로 처리함으로써 제조될 수 있다. 다우트 등의 방법은 미국 특허 제2,676,182호에 개시되어 있다. 간단히 말하면, 다우트 등의 방법은 산성 조건 하에서 실리카 하이드로졸을 가수분해성 트라이오르가노실란, 예를 들어 트라이메틸클로로실란, 실록산, 예를 들어 헥사메틸다이실록산, 또는 이들의 혼합물과 반응시키는 단계, 및 M 단위 및 Q 단위를 갖는 공중합체를 회수하는 단계를 수반한다. 생성되는 수지는 일반적으로 2 내지 5 중량%의 하이드록실 기를 함유한다.
2% 미만의 규소-결합된 하이드록실 기를 함유할 수 있는 수지는, 다우트 등의 생성물을, 최종 생성물 중에 3 내지 30 몰%의 작용성 치환체를 제공하기에 충분한 양으로, 작용성 치환체-함유 말단 차단제 및 작용성 치환체가 부재하는 말단 차단제와 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 말단 차단제의 예에는, 실라잔, 실록산, 및 실란이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 적합한 말단 차단제는 당업계에 공지되어 있으며 미국 특허 제4,584,355호; 제4,591,622호; 및 제4,585,836호에 예시되어 있다. 단일 말단 차단제 또는 그러한 말단 차단제들의 혼합물이 수지를 제조하는 데 사용될 수 있다.
대안적으로, 혼합물은 공정 가스 또는 증기 스트림일 수 있다. 예에는 폴리오르가노실록산을 중합 또는 작용화하는 데 사용되는 것들과 같은, 반응기로부터의 혼합된 오버헤드 증기 스트림뿐만 아니라, 잔류 휘발성 실록산, 예컨대 매립지 가스를 함유하는 배기 스트림 및 공기 스트림이 포함된다. 반응의 유형의 예에는 가수분해, 축합, 하이드로실릴화, 에폭시화, 알콕실화, 에스테르 교환, 트랜스-가알코올분해(trans-alcoholysis), 라디칼 중합, 음이온성 또는 양이온성 중합이 포함된다. 공정 가스 스트림의 다른 예에는 발전소, 엔진, 히터 및 퍼니스(furnace)로부터의 연소 배기가스가 포함된다.
대안적으로, 혼합물은 공정 액체 스트림일 수 있다. 예에는 폐수 또는 에멀젼, 예를 들어 잔류 휘발성 실록산을 함유하는 실리콘 에멀젼이 포함된다.
방법의 응용/용도
본 명세서에 기재된 방법은 혼합물, 예를 들어 비휘발성 폴리오르가노실록산(전술된 바와 같음), 비환형 폴리다이오르가노실록산, 공정 가스 유출물, 및/또는 공정 폐수 내의 환형 폴리다이오르가노실록산(전술된 바와 같음), 예를 들어 환형 폴리다이알킬실록산의 양을 감소시키는 데 사용될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 본 명세서에 기재된 방법은 고갈된 혼합물 내에 원하는 유기규소 성분을 남기면서 소정의 유기규소 성분을 선택적으로 제거하는 데 사용될 수 있다. 이러한 실시 형태에서, 공중합체 중에서의 하나의 유기규소 성분의 용해도는 더 높은 증기압을 갖는 제2 유기규소 성분의 용해도보다 높을 수 있다. 예를 들어, 수증기 및 환형 폴리오르가노실록산, 예를 들어 D4 및 D5를 함유하는 실리콘 에멀젼의 경우에, 환형 폴리오르가노실록산을 제거하고 에멀젼 중에 비휘발성 폴리오르가노실록산을 남기는 것이 바람직할 수 있다.
일 실시 형태에서, 본 명세서에 기재된 방법은 유기규소 성분 및 하나 이상의 다른 성분을 포함하는 혼합물로부터 유기규소 성분을 제거하는 데 사용될 수 있다. 본 방법은
1) 증기상 혼합물을 다이-알케닐 작용성 방향족 탄화수소와 폴리오르가노실록산의 공중합체와 직접 접촉시켜, 수착 전의 혼합물보다 적은 유기규소 성분을 함유하는 고갈된 혼합물을 형성하고 공중합체를 수착된 유기규소 성분으로 풍부화하여 풍부화된 공중합체를 형성하는 단계로서, 공중합체는 유리 전이 온도가 25℃ 이하인, 상기 단계,
2) 단계 1) 동안 및/또는 단계 1) 후에, 고갈된 혼합물을 회수하는 단계,
3) 풍부화된 공중합체로부터 수착된 유기규소 성분의 적어도 일부를 탈착시킴으로써, 탈착된 유기규소 성분, 및 탈착 전의 풍부화된 공중합체보다 적은 수착된 유기규소 성분을 함유하는 재생된 공중합체를 형성하는 단계,
4) 단계 1)의 반복 시에, 재생된 공중합체를 공중합체의 전부 또는 일부로서 사용하는 단계, 및
선택적으로 5) 단계 2) 동안 및/또는 단계 2) 후에, 탈착된 유기규소 성분을 회수하는 단계를 포함한다. 이러한 실시 형태에서, 유기규소 성분은 휘발성 오염물일 수 있다. 휘발성 오염물은 전술된 바와 같이 중합도가 3 내지 12인 환형 폴리오르가노실록산을 포함할 수 있다. 혼합물 내의 하나 이상의 다른 성분은 선형 폴리오르가노실록산을 포함할 수 있다. 공중합체는 다이비닐 벤젠과 부가 반응 중합성 폴리오르가노실록산의 부가 반응 생성물일 수 있다. 본 방법의 이러한 실시 형태는 선형 폴리오르가노실록산을 포함하지만 이로 한정되지 않는 다양한 혼합물로부터 D4를 제거하는 데 사용될 수 있다.
공중합체
전술된 방법에 유용한 공중합체는 다이-알케닐 작용성 방향족 탄화수소와 폴리오르가노실록산의 부가 반응 생성물이다. 공중합체는 라디칼 중합을 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 전술된 방법에 유용한 공중합체는
1)
a)
i) 물,
선택적으로 ii) 비이온성 계면활성제, 및
iii) 염
을 포함하는 수성상; 및
b)
i) 탄화수소 용매,
ii) 분자당 하나 이상의 규소 결합된 지방족 불포화 탄화수소 기를 갖는 폴리오르가노실록산,
iii) 개시제,
iv) 다이-알케닐 방향족 탄화수소 단량체, 및
선택적으로 v) 모노-알케닐 방향족 단량체
를 포함하는 유기상
을 포함하는 시재료들을 자유-라디칼 중합하는 단계; 및
2) 그 후에 용매를 제거하는 단계
를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.
전술된 방법에서, 물은 탈이온수 또는 증류수일 수 있다. 수성상은 중량 기준으로 수성상 100부당 50 내지 99.9999부의 물을 함유할 수 있다.
사용될 수 있는 일부 적합한 비이온성 계면활성제에는 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르, 알킬글루코사이드, 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르, 및 지방 알코올, 예를 들어 세틸 알코올, 스테아릴 알코올, 세토스테아릴 알코올, 올레일 알코올, 및 폴리비닐 알코올이 포함된다. 구매가능한 비이온성 계면활성제에는 하기와 같은 조성물이 포함된다: (i) 상표명 테르기톨(Tergitol) TMN-6 및 테르기톨 TMN-10으로 판매되는 2,6,8-트라이메틸-4-노닐 폴리옥시에틸렌 에테르; (ii) 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼 컴퍼니에 의해 상표명 테르기톨 15-S-7, 테르기톨 15-S-9, 테르기톨 15-S-15, 테르기톨 15-S-30, 및 테르기톨 15-S-40으로 판매되는 C11-15 2차 알킬 폴리옥시에틸렌 에테르; 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼 컴퍼니에 의해 상표명 트리톤(Triton) X405로 판매되는 옥틸페닐 폴리옥시에틸렌 (40) 에테르; (iii) 미국 일리노이주 노스필드 소재의 스테판 컴퍼니(Stepan Company)에 의해 상표명 마콘(Makon) 10으로 판매되는 노닐페닐 폴리옥시에틸렌 (10) 에테르; (iv) 미국 오하이오주 신시내티 소재의 헨켈 코포레이션/에머리 그룹(Henkel Corp./Emery Group)에 의해 상표명 트리콜(Trycol) 5953으로 판매되는 에톡실화 알코올; (v) 미국 뉴저지주 에디슨 소재의 크로다 인크.(Croda Inc.)에 의해 상표명 브리즈(Brij) L23 및 브리즈 L4로 판매되는 에톡실화 알코올, (vi) 알킬-옥소 알코올 폴리글리콜 에테르, 예컨대 제나폴(GENAPOL)(등록상표) UD 050, 및 제나폴 UD110, (vii) C10-게르베 알코올과 에틸렌 옥사이드에 기초한 알킬 폴리에틸렌 글리콜 에테르, 예컨대 루텐솔(LUTENSOL)(등록상표) XP 79. 적합한 비이온성 계면활성제에는 또한 폴리(옥시에틸렌)-폴리(옥시프로필렌)-폴리(옥시에틸렌) 삼중블록 공중합체가 포함된다. 폴리(옥시에틸렌)-폴리(옥시프로필렌)-폴리(옥시에틸렌) 삼중블록 공중합체는 또한 일반적으로 폴록사머(Poloxamer)로서 공지되어 있다. 이는, 폴리옥시프로필렌(폴리(프로필렌 옥사이드))의 중심 소수성 사슬 옆에 폴리옥시에틸렌(폴리(에틸렌 옥사이드))의 친수성 사슬 2개가 배치되도록 구성된 비이온성 삼중블록 공중합체이다. 폴리(옥시에틸렌)-폴리(옥시프로필렌)-폴리(옥시에틸렌) 삼중블록 공중합체는 바스프(BASF)(미국 뉴저지주 플로햄 파크 소재)로부터 구매가능하며, 상표명 플루로닉(PLURONIC)(등록상표), 예컨대 플루로닉 L61, L62, L64, L81, P84로 판매된다. 비이온성 계면활성제는 또한 실리콘 폴리에테르(SPE)일 수 있다. 유화제로서의 실리콘 폴리에테르는, 폴리옥시에틸렌 또는 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌 공중합체 단위가 실록산 골격 상에 그래프팅되는 레이크형(rake type) 구조를 가질 수 있거나, 또는 SPE는 ABA 블록 공중합체 구조를 가질 수 있는데, 여기서 A는 ABA 구조의 폴리에테르 부분을 나타내고 B는 실록산 부분을 나타낸다. 적합한 실리콘 폴리에테르에는 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 코닝 코포레이션으로부터의 다우 코닝(등록상표) 5329가 포함된다. 다른 유용한 시판 비이온성 계면활성제는 미국 일리노이주 노스필드 소재의 스테판 컴퍼니에 의해 상표명 마콘(등록상표) 10으로 판매되는 노닐페녹시 폴리에톡시 에탄올(10EO); 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 아이씨아이 서팩턴츠(ICI Surfactants)에 의해 상표명 브리즈(등록상표) 35L로 상업적으로 판매되는 폴리옥시에틸렌 23 라우릴 에테르(라우레스(Laureth)-23); 및 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 아이씨아이 서팩턴츠에 의해 판매되는 폴리옥시에틸렌 에테르 알코올인 레넥스(RENEX)(등록상표) 30이다. 수성상은 중량 기준으로 수성상 100부당 0.0001 내지 10부의 비이온성 계면활성제를 함유할 수 있다.
공중합체를 제조하는 방법에 사용하기에 적합한 염에는 염화나트륨, 브롬화나트륨, 또는 염화칼륨과 같은 할로겐화나트륨 및 할로겐화칼륨이 포함된다. 수성상은 중량 기준으로 수성상 100부당 0.0001 내지 20부의 염을 함유할 수 있다.
공중합체를 제조하는 방법에 사용하기에 적합한 탄화수소 용매에는 알칸 용매, 예를 들어 사이클로헥산, 헵탄, 옥탄, 데칸, 및/또는 도데칸; 및 아릴 용매, 예를 들어 톨루엔, 자일렌, 및/또는 메시틸렌이 포함된다. 유기상은 중량 기준으로 유기상 100부당 10 내지 90부의 탄화수소를 함유할 수 있다.
공중합체를 제조하는 방법에 사용하기에 적합한 폴리오르가노실록산에는 모노 알케닐 말단화된 폴리다이오르가노실록산, α,ω-알케닐 말단화된 폴리다이오르가노실록산, 중합도가 3 내지 10인 환형 폴리(알킬/알케닐 실록산), α,ω-(메트)아크릴옥시알킬 말단화된 폴리다이오르가노실록산, 및 (메트)아크릴옥시프로필 말단화된 폴리다이오르가노실록산이 포함된다. 적합한 폴리오르가노실록산의 예는 (A) 모노 비닐 말단화된 폴리다이메틸실록산, (B) α,ω-비닐 말단화된 폴리다이메틸실록산, (C) 중합도가 3 내지 10인 환형 폴리(메틸/비닐 실록산), (D) α,ω-메타크릴옥시프로필 말단화된 폴리다이메틸실록산, 및 (E) 메타크릴옥시프로필 말단화된 폴리다이메틸실록산으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 적합한 폴리오르가노실록산의 예에는 (Ai) 평균 중합도가 78인 모노 비닐 말단화된 폴리다이메틸실록산, (Bi) 평균 중합도가 5인 비닐 말단화된 폴리다이메틸실록산, (Ci) 2,4,6,8-테트라메틸-2,4,6,8-테트라비닐사이클로테트라실록산, (Cii) 2,4,6-트라이메틸-2,4,6-트라이비닐사이클로트라이실록산; 2,4,6,8-테트라메틸-2,4,6,8-테트라비닐사이클로테트라실록산; 및 2,4,6,8,10-펜타메틸-2,4,6,8,10-펜타비닐사이클로펜타실록산의 혼합물; (Ei) 평균 중합도가 5 내지 65인 모노 메타크릴옥시프로필 말단화된 폴리다이메틸실록산; 및 (Di) 평균 중합도가 2 내지 135인 메타크릴옥시프로필 말단화된 폴리다이메틸실록산이 포함된다. 유기상은 중량 기준으로 유기상 100부당 1 내지 90부의 폴리오르가노실록산을 함유할 수 있다.
공중합체를 제조하는 방법에 사용하기에 적합한 개시제에는 자유 라디칼 발생 화학종을 형성할 수 있는 아조 화합물 및 유기 퍼옥사이드 및 유기붕소 화합물이 포함된다. 아조 화합물은 아조비스아이소부티로니트릴, 4,4'-아조비스(4-시아노발레르산), 1,1'-아조비스(사이클로헥산 카르보니트릴), 2,2'-아조비스(2-메틸프로피온아미드)다이하이드로클로라이드, 및 2,2'-아조비스(2-메틸프로피오니트릴)로 예시된다. 유기 퍼옥사이드는 벤조일 퍼옥사이드; tert-부틸 하이드로퍼옥사이드; tert-부틸 퍼아세테이트; 쿠멘 하이드로퍼옥사이드; 2,5-다이(tert-부틸퍼옥시)-2,5-다이메틸-3-헥신; 다이쿠밀 퍼옥사이드; 및 2,5-비스(tert-부틸퍼옥시)-2,5-다이메틸헥산으로 예시된다. 유기 퍼옥사이드는 상표명 루페록스(Luperox)(등록상표)로 구매가능하다. 자유 라디칼 발생 화학종을 형성할 수 있는 유기붕소 화합물은 a) 유기보란 - 유기질소 화합물 착물, b) 하나 이상의 B-C 결합을 함유하는 유기보레이트, 및 c) a) 유기보란 - 유기질소 화합물 착물과 b) 하나 이상의 B-C 결합을 함유하는 유기보레이트 둘 모두일 수 있다. 유기붕소 화합물은 공기 중에서 안정할 수 있다. 유기보란 - 유기질소 화합물 착물은 미국 특허 제6,706,831호 및 미국 특허 제8,097,689호의 칼럼 10, 39행 내지 칼럼 12, 35행에 개시된 것들과 같은 유기보란 - 아민 착물일 수 있다. 예시적인 유기보레이트는, 예를 들어, 미국 특허 제7,524,907호의 칼럼 6, 50행 내지 칼럼 10, 67행; 미국 특허 제7,683,132호의 칼럼 3, 3행 내지 칼럼 12, 54행에 개시되어 있다. 유기상은 중량 기준으로 유기상 100부당 0.0001 내지 5부, 대안적으로 0.0001 내지 2부의 개시제를 함유할 수 있다.
공중합체를 제조하는 방법에 사용하기에 적합한 다이-알케닐 방향족 탄화수소 단량체에는 다이비닐 벤젠 또는 다이알릴 벤젠이 포함된다. 대안적으로, 다이-알케닐 방향족 탄화수소 단량체는 다이비닐 벤젠일 수 있다. 유기상은 중량 기준으로 유기상 100부당 1 내지 90부의 다이-알케닐 방향족 탄화수소 단량체를 함유할 수 있다.
본 방법은 선택적으로 모노-알케닐 방향족 탄화수소 단량체를 첨가하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 본 방법에 사용하기에 적합한 모노-알케닐 방향족 탄화수소 단량체에는 스티렌, 에틸비닐벤젠 및 메틸비닐 벤젠이 포함된다. 존재하는 경우, 모노-알케닐 방향족 탄화수소 단량체는 유기상 100부당 1 내지 90부의 양으로 유기상에 존재할 수 있다.
전술된 방법의 단계 1)은 수성상과 유기상을 혼합 및 가열함으로써 수행될 수 있다. 혼합은 교반 탱크 반응기에서의 기계적 교반과 같은 임의의 통상적인 수단에 의해 행해질 수 있으며, 가열은 선택된 시재료들의 환류 온도에서, 예를 들어 50℃ 내지 100℃, 대안적으로 80℃에서 수행될 수 있다. 전술된 공중합체의 제조 방법에서, 단계 2)는 임의의 편리한 수단에 의해, 예를 들어, 가열함으로써, 및/또는 예를 들어, 진공을 도입하여 수착된 유기규소 성분의 분압을 감소시킴으로써, 및/또는 공중합체를 불활성 가스로 스위핑함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 단계 2)는 5분 내지 10시간 동안 760 mmHg 미만으로, 예를 들어, 1 내지 10 mmHg로 압력을 감소시키면서 공중합체를 50℃ 내지 150℃, 대안적으로 80℃에서 가열함으로서 수행될 수 있다. 본 방법은 선택적으로 단계 1) 후에 공중합체를 여과하는 단계 및 단계 1) 후에 및/또는 단계 2) 후에 공중합체를 탄화수소 용매로 세척하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
이론에 의해 구애되고자 함이 없이, Tg가 +25℃ 초과인 유리질 유기 중합체는 더 낮은 Tg의 재료보다 적은 자유 부피(free volume)를 가지며, 자유 부피는 더 높은 Tg를 갖는 재료보다 공중합체의 벌크 내로의 더 많은 수착을 가능하게 하는 것으로 생각된다. 본 발명에 사용되는 공중합체는 Tg가 25℃ 이하일 수 있다. 본 발명에 사용되는 공중합체는 tan 델타가 0 초과, 대안적으로 0 초과 내지 2일 수 있다. tan 델타는 탄성 저장 모듈러스에 대한 탄성 손실 모듈러스의 비를 의미한다.
시스템/장치
도 1은 본 발명의 방법을 실시하는 데 사용될 수 있는 장치(100)의 한 예이다. 제1 접촉기(101)는 다이-알케닐 작용성 방향족 탄화수소와 폴리오르가노실록산의 공중합체의 입자(102)의 제1 충전층(packed bed)을 수용한다. 제1 접촉기(101)는 제1 입구(103) 및 제1 출구(104)를 갖는다. 전술된 혼합물을 입구 밸브(106)를 통해 제1 입구(103) 내로 제1 접촉기(101) 내로 공급하기 위하여 공급 라인(105)이 사용될 수 있다. 혼합물이 제1 접촉기(101)를 통과함에 따라, 유기규소 성분은 입자(102) 내에 수착된다. 고갈된 혼합물이 제1 출구(104)를 통해 제1 접촉기(101)를 빠져나가서, 출구 밸브(107)를 통해, 그리고 출구 라인(108)을 통해 외부로 빠져나간다. 고갈된 혼합물은 정제된 생성물이며, 이는 수집 용기(도시되지 않음) 내에 저장될 수 있다.
장치(100)는 다이-알케닐 작용성 방향족 탄화수소와 폴리오르가노실록산의 공중합체의 입자(202)의 제2 충전층을 수용하는 제2 접촉기(201)를 추가로 포함할 수 있다. 입자(202)는 제1 접촉기(101) 내의 입자(102)와 동일하거나 상이할 수 있다. 제2 접촉기(201)는 제2 입구(203) 및 제2 출구(204)를 갖는다. 요구되는 경우, 예컨대 제1 충전층 내의 입자(102)가 유기규소 성분을 수착함에 따라 팽윤되어 충전층을 통한 압력 강하의 바람직하지 않은 증가를 야기하는 경우, 그리고/또는 입자(102)가 더 많은 유기규소 성분을 수착함에 따라, 입자가 유기규소 성분을 수착할 수 있는 속도가 원치 않는 속도까지 느려지는 경우, 밸브(106, 107)가 폐쇄될 수 있고 공급 밸브(206) 및 출구 밸브(207)가 개방될 수 있다. 이것은 공급 라인(205)을 통해 입구 밸브(206)를 통해 제2 입구(203) 내로 제2 접촉기(201) 내로 유입되도록 혼합물을 경로-재설정시킬 것이다. 혼합물이 제2 접촉기(201)를 통과함에 따라, 유기규소 성분은 입자(202) 내에 수착된다. 고갈된 혼합물이 제2 출구(204)를 통해 제2 접촉기(201)를 빠져나가서, 출구 밸브(207)를 통해, 그리고 출구 라인(208)을 통해 외부로 빠져나간다. 고갈된 혼합물은 정제된 생성물이며, 이는 동일하거나 상이한 수집 용기(도시되지 않음) 내에 저장될 수 있다.
혼합물이 제1 접촉기(101)를 통한 유동을 멈춘 후에, 접촉기(101) 내의 입자(102)는 재생될 수 있다. 예를 들어, 퍼지 밸브(109, 110)가 개방되고, 스위프 가스(예컨대, 공기 또는 불활성 가스)가 라인(111, 112)을 통해 제1 접촉기(101)를 통과할 수 있다. 제1 접촉기(101)는 선택적으로 가열될 수 있고/있거나, 스위프 가스는 선택적으로 가열될 수 있다. 제1 접촉기(101) 내의 입자(102)가 재생된 후에, 밸브(206, 207)는 폐쇄되고, 혼합물은 제1 접촉기(101)를 통해 다시 경로-재설정될 수 있다. 입자(202)는 밸브 및 라인 (도시되지 않음)을 통해 제1 접촉기(101)에서와 유사하게 재생될 수 있다. 상기 방법은 장치(100)를 사용하여 반복될 수 있다. 제2 접촉기(201) 내의 입자(202)는 퍼지 밸브(209, 210)를 개방하고, 스위프 가스 (예컨대, 공기 또는 불활성 가스)가 라인(211, 212)을 통해 제2 접촉기(201)를 통과함으로써 재생될 수 있다. 제2 접촉기(201)는 선택적으로 가열될 수 있고/있거나, 스위프 가스는 선택적으로 가열될 수 있다.
도 1은 당업자에게 본 발명을 설명하기 위하여 포함된다. 그러나, 당업자는, 본 발명의 개시 내용을 고려하여, 개시된 구체적인 실시 형태에서 많은 변화가 이루어질 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 범주에서 벗어나지 않고서 동일하거나 유사한 결과를 여전히 얻을 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 공중합체는 입자(102, 202)에 더하여 또는 그 대신에 다양한 형태를 가질 수 있으며, 예를 들어, 상기 공중합체는 박막, 코팅된 지지 재료(예를 들어, 패킹(packing), 트레이, 플레이트, 메시(mesh)), 나노로드(nanorod), 나노스피어(nanosphere), 비드(bead), 과립, 분말, 펠렛(pellet), 미립자, 및/또는 섬유(중공 및 비중공)의 형태일 수 있다. 접촉기(101, 201)는 수직으로 배향되거나, 도시된 바와 같이 수평으로 배향될 수 있다. 접촉기(101, 201)는 공중합체로 코팅된 플레이트, 트레이 또는 디스크를 포함하는 충전층, 유동층, 타워일 수 있다. 대안적으로, 접촉기(101, 201)는, 공중합체가 휠의 표면의 전부 또는 일부 상에 코팅된, 수착 휠, 예를 들어 건조 휠, 또는 다른 회전 디스크 또는 휠 장치일 수 있다. 대안적으로, 추가적인 접촉기(도시되지 않음)가 접촉기(101, 201)와 병렬 또는 직렬 구성으로 구성될 수 있다. 선택적으로, 접촉기가 수착 휠 또는 디스크인 경우, 휠은 재생이 일어나는 섹터 또는 구역을 통해 회전되어 단일 장치 내에서 연속 수착 및 재생을 가능하게 할 수 있다.
실시예
이들 실시예는 본 발명의 일부 실시 형태를 예시하고자 하는 것이며 청구범위에 기재된 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예 1에서는, 본 명세서에 기재된 방법에 사용하기에 적합한 다이비닐벤젠/폴리다이메틸실록산 공중합체를, 240 mL의 탈이온수, 1.2 g의 폴리비닐 알코올(수 평균 분자량 = 13,000 내지 23,000, 87 내지 89% 가수분해됨), 및 7.9 g의 NaCl로 이루어진 수성상, 및 10.41 g의 톨루엔 또는 8.21 g의 헵탄 중 어느 하나, 10 g 이하의 DVB(공업용 등급, 80%), 10 g 이하의 실록산 재료, 및 0.132 내지 0.136 g의 아조비스아이소부티로니트릴(AIBN) 개시제로 이루어진 유기상을 수반하는 현탁 자유-라디칼 중합에 의해 합성하였다. 폴리다이메틸실록산은 (A1) 모노 비닐 말단화된 폴리다이메틸실록산(평균 중합도 = 78); (B1) 비닐 말단화된 폴리다이메틸실록산(평균 중합도 = 5); (C1) 2,4,6,8-테트라메틸-2,4,6,8-테트라비닐사이클로테트라실록산; (C2) 2,4,6-트라이메틸-2,4,6-트라이비닐사이클로트라이실록산, 2,4,6,8-테트라메틸-2,4,6,8-테트라비닐사이클로테트라실록산, 및 2,4,6,8, 10-펜타메틸-2,4,6,8,10-펜타비닐사이클로펜타실록산의 혼합물; (E1) 모노 메타크릴옥시프로필 말단화된 폴리다이메틸실록산(평균 중합도 = 5); (E2) 모노 메타크릴옥시프로필 말단화된 폴리다이메틸실록산(평균 중합도 = 8); (E3) 모노 메타크릴옥시프로필 말단화된 폴리다이메틸실록산(평균 중합도 = 63); (D1) 메타크릴옥시프로필 말단화된 폴리다이메틸실록산(평균 중합도= 2); (D2) 메타크릴옥시프로필 말단화된 폴리다이메틸실록산(평균 중합도= 10); (D3) 메타크릴옥시프로필 말단화된 폴리다이메틸실록산(평균 중합도= 131) 중 하나였다. 합성에 사용되는 용매뿐만 아니라 각각의 공중합체에 대한 DVB 및 폴리다이메틸실록산의 구체적인 양이 하기 표 1에 열거되어 있다.
[표 1]
수성상 및 유기상을 500 mL 3구 유리 반응기에 넣고, 여기서 80℃로 가열하고, 환류 및 320 RPM의 연속 기계적 교반 하에 6시간 동안 반응시켰다. 고체 생성물을 부흐너 깔때기 여과에 의해 미반응 유기 및 수성 액체상으로부터 분리한 후에, 톨루엔 또는 헵탄으로 3회 용매 세척하였다. 이어서, 고체 샘플을 80℃ 및 0.2 inHg에서 6시간 이상 동안 진공 건조시켰다.
실시예 2에서는, 10 밀리그램(mg)의 폴리(다이메틸 실록산)(PDMS)/pDVB 공중합체 수착제 2(상기 표 1의 샘플 2)를 증기 수착 분석기 기구(티에이 인스트루먼츠(TA Instruments) VTI-SA+) 내의 미량저울 상에 로딩하고, 30℃ 및 40℃의 온도에서 포화 대비 0.05 내지 0.80 범위의 다양한 분압의 D4 증기에 노출시켰다. PDMS/pDVB 공중합체 수착제 2를 300 RPM의 교반 속도로 6시간 동안 80℃에서 현탁 자유-라디칼 중합을 통해 합성하였다. 분산상은 7.0 mL의 다이비닐 벤젠 단량체, 수 평균 중합도가 5인 5.3 mL의 비닐-말단화된 PDMS, 12 mL의 톨루엔, 및 0.132 g의 아조비스아이소부티로니트릴(AIBN)로 이루어졌고 수성 연속상은 240 mL의 탈이온수, 7.92 g의 염화나트륨, 및 1.2 g의 폴리(비닐 알코올)로 이루어졌다. 다이비닐 벤젠 대 비닐-말단화된 PDMS의 몰비는 5:1이어서, 다이비닐 벤젠 대 실록산의 전체 몰비는 1:1이었다. 공중합체의 입자를 속슬렛 추출(Soxhlet extraction)을 통해 톨루엔으로 세척하고, 50℃ 및 0.2 mmHg에서 8시간 동안 진공 건조시켰다.
증기 수착 분석기 상의 유기 증기 셀(cell)의 저장소를 옥타메틸사이클로테트라실록산(D4, 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 코닝 코포레이션으로부터 입수가능함)으로 충전하고, 전술한 바와 같이 제조된 공중합체를 시험하였다. 온도 및 상대 압력의 각각의 조합에서, PDMS/pDVB 공중합체 수착제/D4 증기 시스템은 열역학적 평형에 도달하였으며, PDMS/pDVB 공중합체 수착제 및 수착된 D4 증기의 최종 질량을 기록하였다. 각각의 등온 전에는, PDMS/pDVB 공중합체 수착제를 120℃에서 2시간의 건조를 거치게 하여 어떠한 우연히 수착된 질량도 제거됨을 보장하고 초기 '건조' 질량을 확립하였다. 온도 및 압력의 각각의 조합에서, PDMS/pDVB 공중합체 수착제의 평형 수착 용량을 PDMS/pDVB 공중합체 수착제의 그램 (g)당 수착된 D4 증기의 mg의 단위(mg/g)로 기록하였다. PDMS/pDVB 공중합체 수착제 2에 대한 수착 용량이 표 2에 포함되어 있다.
[표 2]
실시예 3에서는, 10 밀리그램(mg)의 폴리(다이메틸 실록산)(PDMS)/pDVB 공중합체 수착제 3(상기 표 1의 공중합체 3)을 증기 수착 분석기 기구(티에이 인스트루먼츠 VTI-SA+) 내의 미량저울 상에 로딩하고, 30℃ 및 40℃의 온도에서 포화 대비 0.05 내지 0.80 범위의 다양한 분압의 D4 증기에 노출시켰다. PDMS/pDVB 공중합체 수착제 3을 300 RPM의 교반 속도로 6시간 동안 80℃에서 현탁 자유-라디칼 중합을 통해 합성하였다. 분산상은 7.5 mL의 다이비닐 벤젠 단량체, 2,4,6,8-테트라메틸-2,4,6,8-테트라비닐사이클로테트라실록산으로 주로 이루어진 4.6 mL의 비닐메틸 환형 실록산, 12 mL의 톨루엔, 및 0.132 g의 AIBN으로 이루어졌고 수성 연속상은 240 mL의 탈이온수, 7.92 g의 염화나트륨, 및 1.2 g의 폴리(비닐 알코올)로 이루어졌다. 다이비닐 벤젠 대 비닐메틸 환형 실록산의 몰비는 4:1이어서, 다이비닐 벤젠 대 실록산의 전체 몰비는 대략 1:1이었다. 가교결합된 공중합체의 입자를 속슬렛 추출을 통해 톨루엔으로 세척하고, 50℃ 및 0.2 mmHg에서 8시간 동안 진공 건조시켰다. 실시예 2에서 전술된 바와 같이 공중합체 샘플 3을 시험하였다.PDMS/pDVB 공중합체 수착제 3에 대한 수착 용량이 표 3에 포함되어 있다.
[표 3]
비교예 1에서는, 10 밀리그램(mg)의 다르코(Darco) 20 내지 40 메시 활성 목탄을 증기 수착 분석기 기구(티에이 인스트루먼츠 VTI-SA+) 내의 미량저울 상에 로딩하고, 30℃ 및 40℃의 온도에서 포화 대비 0.05 내지 0.80 범위의 다양한 분압의 D4 증기에 노출시켰다. 증기 수착 분석기 상의 유기 증기 셀의 저장소를 옥타메틸사이클로테트라실록산(D4, 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 코닝 코포레이션으로부터 입수가능함)으로 충전하였다. 온도 및 상대 압력의 각각의 조합에서, 활성 목탄/D4 증기 시스템은 열역학적 평형에 도달하였으며, 활성 목탄 및 수착된 D4 증기의 최종 질량을 기록하였다. 각각의 등온 전에는, 활성 목탄을 120℃에서 2시간의 건조를 거치게 하여 어떠한 우연히 수착된 질량도 제거됨을 보장하고 초기 '건조' 질량을 확립하였다. 온도 및 압력의 각각의 조합에서, 활성 목탄의 평형 수착 용량을 활성 목탄의 그램 (g)당 수착된 D4 증기의 mg의 단위(mg/g)로 기록하였다. 활성 목탄에 대한 수착 용량이 표 4에 포함되어 있다.
[표 4]
비교예 2에서는, 10 밀리그램(mg)의 폴리(다이비닐 벤젠)(pDVB)을 증기 수착 분석기 기구(티에이 인스트루먼츠 VTI-SA+) 내의 미량저울 상에 로딩하고, 30℃ 및 40℃의 온도에서 포화 대비 0.05 내지 0.80 범위의 다양한 분압의 D4 증기에 노출시켰다. pDVB를 300 RPM의 교반 속도로 6시간 동안 80℃에서 현탁 자유-라디칼 중합을 통해 합성하였다. 유기 분산상은 12 mL의 다이비닐 벤젠 단량체, 12 mL의 톨루엔, 및 0.132 g의 AIBN으로 이루어졌고 수성 연속상은 240 mL의 탈이온수, 7.92 g의 염화나트륨, 및 1.2 g의 폴리(비닐 알코올)로 이루어졌다. 가교결합된 중합체의 생성된 입자를 속슬렛 추출을 통해 톨루엔으로 세척하고, 50℃ 및 0.2 mmHg에서 8시간 동안 진공 건조시켰다. 증기 수착 분석기 상의 유기 증기 셀의 저장소를 옥타메틸사이클로테트라실록산(D4, 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 코닝 코포레이션으로부터 입수가능함)으로 충전하였다. 온도 및 상대 압력의 각각의 조합에서, pDVB/D4 증기 시스템은 열역학적 평형에 도달하였으며, pDVB 및 수착된 D4 증기의 최종 질량을 기록하였다. 각각의 등온 전에는, pDVB를 120℃에서 2시간의 건조를 거치게 하여 어떠한 우연히 수착된 질량도 제거됨을 보장하고 초기 '건조' 질량을 확립하였다. 온도 및 압력의 각각의 조합에서, pDVB의 평형 수착 용량을 pDVB의 그램 (g)당 수착된 D4 증기의 mg의 단위(mg/g)로 기록하였다. pDVB에 대한 수착 용량이 표 5에 포함되어 있다.
[표 5]
비교예 3에서는, 파트 A 및 파트 B를 포함하는 2-파트 조성물을 혼합함으로써 가교결합된 폴리오르가노실록산 탄성중합체를 제조하였다. 점도가 25℃에서 55 Pa·s인 99.61부의 α,ω-다이메틸비닐실록시-말단화된 폴리다이메틸실록산(Vi-PDMS 1)을 0.39부의 카스테트(Karstedt's) Pt 촉매 분산물과 혼합하여, 등량의 파트 A 및 파트 B를 배합할 때 중량 기준으로10 ppm의 전체 Pt 농도를 제공하도록 함으로써 파트 A를 제조하였다. 98.54부의 Vi-PDMS1을 평균 점도가 25℃에서 0.03 Pa·s 이고 SiH 형태의 1% H를 포함하는 1.26부의 폴리다이메틸실록산-폴리하이드리도메틸실록산 공중합체(가교결합제 1) 및 0.20부의 메틸부티놀과 배합함으로써 파트 B를 제조하였다. 파트 A 및 파트 B를 각각 독립적으로 2회 20초(s) 사이클 동안 회전식 혼합기 상에서 3000 rpm으로 혼합하였다. 이어서, 5.06 g의 파트 A와 5.06 g의 파트 B를 배합하고, 2회의 20초 혼합 사이클 동안 혼합하고, 이어서 진공 챔버 내에 넣어서 진공 중에서 2분 동안 탈기한 후, 혼합물을 강제 공기 대류식 오븐으로 이동시켜 85℃에서 3시간 동안 경화시켰다. 생성된 샘플은 투명하고 건조하며 비유동성인 탄성중합체였으며, 이하 이를 가교결합된 폴리오르가노실록산 탄성중합체 1로 지칭하였다.
비교예 4에서는, 과량의 양용매, 데카메틸사이클로펜타실록산(D5)의 존재 하에서 파트 A 및 파트 B를 포함하는 2-파트 조성물을 혼합함으로써, 팽윤된 가교결합된 폴리오르가노실록산 탄성중합체를 제조하였다. 폴리프로필렌 혼합 컵 내에서 99.61부의 Vi-PDMS 1을 0.39부의 카스테트 Pt 촉매 분산물과 혼합하여, 등량의 파트 A 및 파트 B를 배합할 때 10 ppm의 전체 Pt 농도를 제공하도록 함으로써 파트 A를 제조하였다. 98.54부의 Vi-PDMS1을 1.26부의 가교결합제 1과 배합함으로써 파트 B를 제조하였다. 파트 A 및 파트 B를 각각 독립적으로 2회의 20초 사이클 동안 하우쉴드(Hauschild) 회전식 혼합기 상에서 대략 3000 rpm으로 혼합하였다. 0.625 g의 파트 A를 4.375 g의 D5와 배합하고 2회의 20초 혼합 사이클 동안 혼합하였다. 0.625 g의 파트 B를 4.375 g의 D5와 배합하고 2회의 20초 혼합 사이클 동안 혼합하였다. 마지막으로, 4.42 g의 D5 함유 파트 A와 4.42 g의 D5 함유 파트 B를 배합하고, 2회의 20초 혼합 사이클 동안 혼합하였다. 이어서, 샘플을 강제 공기 대류식 오븐으로 이동시켜 85℃에서 3시간 동안 경화시켰다. 이어서, 생성된 팽윤된 가교결합된 폴리오르가노실록산 탄성중합체를 1 inHg의 감압 하에서 150℃에서 24시간 동안 진공 오븐 내에 넣어두었다. 이어서, 생성된 재생된 탄성중합체를 재칭량하였고 잔류 D5가 완전히 없으며 재생된 탄성중합체가 남은 것을 확인하였고, 이하, 이를 가교결합된 폴리오르가노실록산 탄성중합체 2로 지칭하였다. 생성된 샘플은 투명하고 건조하며 비유동성인 고체였다.
비교예 5에서는, 가교결합된 폴리오르가노실록산 탄성중합체 1에서의 D4 증기 수착을 측정하였다. 비교예 3에 기재된 샘플로부터 절단된 2 mg 조각의 가교결합된 폴리오르가노실록산 탄성중합체 1을 증기 수착 분석기 기기(티에이 인스트루먼츠 VTI-SA+) 내의 미량저울 상에 로딩하고, 주어진 온도에서 포화 대비 다양한 분압의 D4 증기에 노출시켰다. 증기 수착 분석기 상의 유기 증기 셀의 저장소를 옥타메틸사이클로테트라실록산(D4)으로 충전하였다. 온도 및 상대 압력의 각각의 조합에서, 가교결합된 폴리오르가노실록산 탄성중합체/D4 증기 시스템은 열역학 평형에 도달하였으며, 가교결합된 폴리오르가노실록산 탄성중합체 및 수착된 D4 증기의 최종 질량을 기록하였다. 각각의 등온 전에는, 가교결합된 폴리오르가노실록산 탄성중합체를 60℃에서 2시간의 건조를 거치게 하여 어떠한 우연히 수착된 질량도 제거됨을 보장하고 초기 '건조' 질량을 확립하였다. 온도 및 압력의 각각의 조합에서, 수착제의 평형 수착 용량을 기압당 가교결합된 폴리오르가노실록산 탄성중합체의 g당 수착된 D4 증기의 mg의 단위(mg/g)로 기록하였다. 가교결합된 폴리오르가노실록산 탄성중합체 1에 대한 수착 용량이 표 6에 포함되어 있다. 높은 상대 압력에서는, 평형 프로파일이 1000분 넘게 걸린다.
[표 6]
비교예 6에서는, 가교결합된 폴리오르가노실록산 탄성중합체 2에서의 D4 증기 수착을 측정하였다. 비교예 4에 기재된 경화된 샘플로부터 절단된 34 mg 조각의 가교결합된 폴리오르가노실록산 탄성중합체 2를 증기 수착 분석기 기기(티에이 인스트루먼츠 VTI-SA+) 내의 미량저울 상에 로딩하고, 주어진 온도에서 포화 대비 다양한 분압의 D4 증기에 노출시켰다. 증기 수착 분석기 상의 유기 증기 셀의 저장소를 D4로 충전하였다. 온도 및 상대 압력의 각각의 조합에서, 가교결합된 폴리오르가노실록산 탄성중합체/D4 증기 시스템은 열역학 평형에 도달하였으며, 가교결합된 폴리오르가노실록산 탄성중합체 및 수착된 D4 증기의 최종 질량을 기록하였다. 각각의 등온 전에는, 가교결합된 폴리오르가노실록산 탄성중합체 2 샘플을 60℃에서 2시간의 건조를 거치게 하여 어떠한 우연히 수착된 질량도 제거됨을 보장하고 초기 '건조' 질량을 확립하였다. 온도 및 압력의 각각의 조합에서, 가교결합된 폴리오르가노실록산 탄성중합체 2의 평형 수착 용량을 기압당 가교결합된 폴리오르가노실록산 탄성중합체 2의 g당 수착된 D4 증기의 mg의 단위(mg/g)로 기록하였다. 가교결합된 폴리오르가노실록산 탄성중합체 2에 대한 수착 용량이 표 7에 포함되어 있다. 높은 상대 압력에서는, 평형 프로파일이 1000분 넘게 걸린다.
[표 7]
상기 비교예 및 실시예는, 가교결합된 폴리오르가노실록산 탄성중합체는 D4에 대한 수착 용량이 폴리(다이비닐벤젠) 중합체와 유사하지만, 다이비닐벤젠과 폴리오르가노실록산의 공중합체는 D4에 대한 수착 용량이 가교결합된 폴리오르가노실록산 탄성중합체 또는 폴리(다이비닐벤젠) 중합체보다 예상외로 더 높음을 보여준다. 40℃ 및 D4의 0.8 상대 압력의 시험 조건 하에서 비교예 5 및 비교예 6에서의 가교결합된 폴리오르가노실록산 탄성중합체의 수착 용량은 각각 558 및 618 mg/g이다. 유사한 결과가 비교예 2, 표 2, 마지막 행에 나타나 있다(여기서, 40℃에서 0.8의 D4의 상대 압력은 다이비닐벤젠 중합체에 대한 D4의 557 mg/g의 수착 용량을 가졌다). 그러나, (다이비닐벤젠과 폴리다이메틸실록산의) 공중합체를 동일한 조건 하에서 시험한 실시예 2 및 실시예 3에서는, 수착 용량이 실시예 2에 대해 40℃에서 868 mg/g 및 실시예 3에 대해서 40℃에서 1121 mg/g로 현저히 더 높았다. 이들 실시예는 본 명세서에 기재된 공중합체를 사용하여 D4의 수착 용량을 증가시키는 데 있어서의 예상외의 상승적 효과를 나타낸다.
본 명세서에 기재된 방법은 하나 이상의 증기상 유기규소 성분을 포함하는 혼합물(예를 들어, 환형 물질이 많이 함유된 실리콘 유체 또는 D4-함유 공정 가스 스트림)을, 다이-알케닐 작용성 방향족 탄화수소와 폴리오르가노실록산의 공중합체를 포함하는 수착제와 접촉시킴으로써, 혼합물로부터 가스 또는 증기(예를 들어, D4, D5)를 분리하는 데 특히 유용하다. 선택적으로, 공중합체는 용매의 존재 하에서 제조되며, 이어서 용매는 후속으로 실질적으로 제거된다. 생성된 공중합체는 D4를 수착하는 현저히 높은 용량을 나타낸다. 차가운 수착제를 접촉시키는 것에 의한 열 손실 없이 이미 따뜻한 스트림으로부터 D4를 분리하는 것의 유용성 및 때때로 필요성뿐만 아니라, 가열되지 않은 공기 및/또는 불활성 가스 스트림을 사용하여 수착제를 재생할 수 있는 데 따른 에너지 및 비용 절감으로 인해, 수착제로서 공중합체를 사용하는 본 명세서에 기재된 방법은 전통적인 가스 분리에서 에너지 및 비용-효율 이득에 대해 상당한 잠재적인 중요성을 갖는다. 그러한 수착제를 포함하는 접촉 장치, 및 실리콘 생성물 및 중간체를 포함하는, 그러한 접촉 공정에 의해 정제되는 생성물이 또한 개시되어 있다. 통상적인 고체 흡착제 매체 또는 다공성 유기, 중합체 또는 유기금속 구조체에 비하여, 공중합체는 부착오염 및 물질 전달 제한이 일어날 가능성이 더 적을 수 있다.
용어의 정의 및 용법
모든 양, 비 및 백분율은, 달리 표시되지 않는 한, 중량 기준이다. 관사("a", "an", 및 "the")는 각각, 본 명세서의 문맥에 의해 달리 지시되지 않는다면, 하나 이상을 말한다. 범위의 개시는 그 범위 자체, 그리고 또한 그 안에 포함되는 임의의 것뿐만 아니라 종점도 포함한다. 예를 들어, 2.0 내지 4.0의 범위의 개시는 2.0 내지 4.0의 범위뿐만 아니라, 2.1, 2.3, 3.4, 3.5, 및 4.0도 개별적으로 포함하며, 또한 그 범위 내에 포함되는 임의의 다른 숫자도 포함한다. 더욱이, 예를 들어 2.0 내지 4.0의 범위의 개시는, 예를 들어 2.1 내지 3.5, 2.3 내지 3.4, 2.6 내지 3.7, 및 3.8 내지 4.0의 하위세트뿐만 아니라, 그 범위 내에 포함되는 임의의 다른 하위세트도 포함한다. 유사하게, 마쿠쉬 군의 개시는 전체 군, 그리고 또한 임의의 개별 구성원 및 그 안에 포함되는 하위군도 포함한다. 예를 들어, 마쿠쉬 군의 개시에서 수소 원자, 알킬 기, 아릴 기, 또는 아르알킬 기는 개별적으로 구성원 알킬; 하위군 알킬 및 아릴, 및 임의의 다른 개별적인 구성원 및 그에 포함되는 하위군을 포함한다.
본 명세서에 사용되는 약어는 하기와 같이 정의된다. 약어 "cSt"는 센티스토크를 의미한다. "DP"는 중합도를 의미한다. "GC"는 가스 크로마토그래피를 의미한다. "Pa·s"는 파스칼 초를 의미하고, "ppm"은 백만분율을 의미한다. "Tg"는 유리 전이 온도를 의미한다.
용어 "고갈된" 및 그의 파생어는 각각 단계 1) 전의 혼합물 내의 유기규소 성분의 양이 본 명세서에 기재된 방법의 단계 1)을 실시한 후에 더 낮은 양으로 감소됨을 의미한다.
용어 "풍부화된" 및 그의 파생어는 가교결합된 탄성중합체 내의 유기규소 성분의 양이 본 명세서에 기재된 방법의 단계 1)을 실시하기 전보다 단계 1)을 실시하는 동안 그리고 실시한 후에 더 큼을 의미한다.
용어 "수착" 및 그의 파생어는 흡수 및/또는 흡착; 대안적으로 흡착, 및 대안적으로 흡수를 의미한다. 대안적으로, 수착은 흡수 및 흡착 둘 모두를 포함할 수 있다.
용어 "휘발성" 및 그의 파생어는 한 성분이 다른 성분보다 더 높은 증기압을 가질 수 있음을 의미한다. 소정 실시 형태에서, 유기규소 성분은 상대 증기압에 의해 혼합물 내의 하나 이상의 다른 성분과 구별될 수 있다. 유기규소 성분은 증기압이 혼합물 내의 적어도 다른 성분의 증기압보다 더 높을 수 있다. 유기규소 성분은 순수 성분 증기압이 70℃에서 0.1 mmHg 이상일 수 있다. 혼합물 내의 하나 이상의 다른 성분은 증기압이 70℃에서 0.1 mmHg 미만인 비-유기규소 성분일 수 있다. (휘발성은 기화하려는 물질의 경향을 지칭한다. 휘발성은 물질의 증기압과 직접 관련되어 있다. 주어진 온도에서, 더 높은 증기압을 갖는 물질은 더 낮은 증기압을 갖는 물질보다 더 용이하게 기화된다.) 다른 실시 형태에서, 비다공성 가교결합된 탄성중합체 중에서의 유기규소 성분의 용해도가 비다공성 가교결합된 탄성중합체 중에서의 하나 이상의 다른 성분의 용해도보다 높은 경우에, 유기규소 성분은 혼합물 내의 하나 이상의 다른 성분의 증기압보다 낮은 증기압을 가질 수 있다.
Claims (15)
- 유기규소 성분 및 하나 이상의 다른 성분을 포함하는 혼합물 내의 상기 유기규소 성분을 고갈시키는 방법으로서, 상기 방법은
1) 다이-알케닐 작용성 방향족 탄화수소와 폴리오르가노실록산의 공중합체에 의해 상기 유기규소 성분의 적어도 일부를 수착함으로써, 수착 전의 상기 혼합물보다 적은 상기 유기규소 성분을 함유하는 고갈된 혼합물을 형성하고 상기 공중합체를 수착된 유기규소 성분으로 풍부화하여 풍부화된 공중합체를 형성하는 단계,
2) 상기 풍부화된 공중합체로부터 상기 수착된 유기규소 성분의 적어도 일부를 탈착시킴으로써, 탈착된 유기규소 성분, 및 탈착 전의 상기 풍부화된 공중합체보다 적은 상기 수착된 유기규소 성분을 함유하는 재생된 공중합체를 형성하는 단계, 및
3) 단계 1)의 반복 시에 상기 재생된 공중합체를 상기 공중합체의 전부 또는 일부로서 사용하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제1항에 있어서, 단계 1) 동안 및/또는 단계 1) 후에 상기 고갈된 혼합물을 안내하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 제1항에 있어서, 단계 2) 동안 및/또는 단계 2) 후에 상기 탈착된 유기규소 성분을 안내하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공중합체는 다이비닐벤젠과 부가 반응 중합성 폴리다이메틸실록산의 부가 반응 생성물인, 방법.
- ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기규소 성분은 중합도가 3 내지 12인 환형 폴리오르가노실록산, 실란, 또는 중합도가 14 이하인 비환형 폴리오르가노실록산인, 방법.
- ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합물의 상기 하나 이상의 다른 성분은 상기 유기규소 성분과는 구별되는 비휘발성 유기 액체 또는 비휘발성 폴리오르가노실록산 액체를 포함하는, 방법.
- ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합물은 공정 증기/가스 스트림이고, 상기 고갈된 혼합물은 고갈된 공정 증기/가스인, 방법.
- ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공중합체는 박막, 코팅된 지지 재료, 나노로드(nanorod), 나노스피어(nanosphere), 비드(bead), 과립, 분말, 펠렛(pellet), 미립자, 및 섬유로부터 선택되는 형태를 갖는, 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공중합체는
i)
a)
i) 물,
선택적으로 ii) 비이온성 계면활성제, 및
iii) 염
을 포함하는 수성상; 및
b)
i) 탄화수소 용매,
ii) 분자당 하나 이상의 규소 결합된 지방족 불포화 탄화수소 기를 갖는 폴리오르가노실록산,
iii) 개시제,
iv) 다이-알케닐 방향족 탄화수소 단량체, 및
선택적으로 v) 모노-알케닐 방향족 단량체
를 포함하는 유기상
을 포함하는 성분들을 자유-라디칼 중합하는 단계; 및
ii) 그 후에 상기 용매를 제거하는 단계
를 포함하는 방법에 의해 제조되는, 방법. - ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제9항에 있어서, 상기 폴리오르가노실록산은 (A) 모노 비닐 말단화된 폴리다이메틸실록산, (B) α,ω-비닐 말단화된 폴리다이메틸실록산, (C) 중합도가 3 내지 10인 환형 폴리(메틸/비닐 실록산), (D) α,ω-메타크릴옥시프로필 말단화된 폴리다이메틸실록산, 및 (E) 메타크릴옥시프로필 말단화된 폴리다이메틸실록산으로부터 선택되는, 방법.
- ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제9항에 있어서, 단계 ii)는 가열에 의해 수행되는, 방법.
- ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 2)는 a) 가열, b) 상기 유기규소 성분의 분압의 감소, 또는 c) a)와 b) 둘 모두로부터 선택되는 기술에 의해 수행되는, 방법.
- ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제9항에 있어서, 상기 다이-알케닐 방향족 탄화수소 단량체는 다이비닐 벤젠 또는 다이알릴 벤젠을 포함하는, 방법.
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