Comparison of the Hydrolysis Rate of Several Polyol Ester Oils as a Candidate for Environmentally Adapted Synthetic Base Oil

환경친화적인 합성기유 후보물질로서의 몇가지 폴리올에스터 오일의 가수분해속도 비교

The hydrolysis rates of seven kinds of polyol ester base oils 〔POEs〕 of different branch shape were investigated by using a simple apparatus under mild acidic condition. Seven polyol ester base oils were made of poly hydric alcohols of two-four valence, normal or branched fatty acids of different carbon number. p-Toluene sulfonic acid was used as acid catalyst to accelerate the rate of hydrolysis. Partial esters and fatty acid produced by sequential hydrolysis of POEs were identified and their concentrations were determined by calibrated-internal standard method using Gas Chromatography. The rate constants of each step in sequential hydrolysis were determined by the least square method from rate equation and the concentration of each component, were compared with one another. It was shown that the rate of hydrolysis of POEs was strongly affected by whether molecular structure of fatty acid was straight chain or branch chain and which position was branched. The hydrolysis stability for all the POEs can be reasonably explained by using a steric hindrance effect anticipated fi:om their molecular structures affecting as water molecule makes an attack on the carbonyl carbon of POEs.

분자구조가 서로 다른 7종의 폴리올에스터 오일에 대한 가수분해속도가 측정되었다. 사용된 폴리올에스터는 2가 및 4가의 다가알콜과 서로 다른 탄소수의 직쇄 흑은 분기지방산으로 합성된 다가에스터 화합물이며, 이들의 가수분해반응은 p-톨루엔설폰산을 촉매로 사용하는 온건한 산성조건하에서 수행되었다 폴리올에스터 오일의 가수분해과정에서 생성되 는 부분에스터와 다가알콜 및 지방산 등의 구조가 확인되었고 반응시간의 경과에 따른 가수분해 생성물들의 농도가 측정되었다. 각 반응단계의 속도상수는 속도식과 실험적으로 얻은 각 화합물들의 농도로부터 최소제곱법에 의해 구하였고, 얻어진 가수분해 속도상수가 서로 비교되었다. 폴리올에스터 오일의 가수분해 속도는 지방산의 분자구조에 가장 크게 영향을 받는다. 즉, 직쇄지방산에 의한 폴리올에스터 오일은 분기지방산에 의한 폴리올에스터 오일보다 가수분해속도가 매우 마르며, 분기지방산에 의한 폴리을에스터 오일 중에서는 가지사슬의 모양과 위치가 가수분해속도에 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 본연구에서 사용된 7종의 폴리올에스터 오일에 대한 가수분해속도는 물분자가 폴리올에스터 오일의 카르보닐 탄소를 공격할 때 인접한 가지사슬에 의한 입체장애효과를 비교함으로써 효과적으로 설명할 수 있다.