Synthesis and Solution Properties of Water Soluble Polyester for Metal-Working Fluids (II)

Polyethylene glycol esters (PEG-esters) were synthesized by condensation reaction of dicarboxylic acid such as adipic acid and sebacic acid and several PEGs. The PEG-esters were analyzed by FT-IR, $^1H-NMR$ and HPLC for structure analysis, and by GPC for molecular weight. Through the analysis of surface tension, critical micelle concentration (CMC), aluminum contact angle of water solution containing the PEG-ester, the synthetic PEG-esters are proven to exhibit surfactant properties. The surface tension ranged from 45 to 50 dyn/cm depended on the concentration and structures of the PEG-esters. The surface tension of PEG-esters with sebacic acid moiety and short polyoxyethylene unit resulted in lower value than that of PEG-ester with adipic acid moiety and long polyoxyethylene unit. The CMC of water solution containing 2.5 wt% PEG-ester with sebacic acid moiety estimated at $0.9{\times}10^{-5}{\sim}5.3{\times}10^{-3}mol/L$ depended on the structures of PEG-esters. The CMC of PEG-esters with long polyoxyethlene unit showed a higher value than that of PEG-esters with short polyoxyethylene unit. Meanwhile, the CMC of PEG-esters with adipic acid moiety was not distinct due to their high hydrophilic character. As the results of contact angle and cutting time aginst aluminum, the contact angle ranged from $45^{\circ}$ to $53^{\circ}$ depended on the concentration of PEG-esters. The cutting time of aluminum showed the shortest value at CMC, but the longest value above CMC. This fact indicates that the CMC of PEG-esters is a very important factor in drilling aluminum.

금속가공유용 수용성 폴리에스테르의 합성 및 용액특성(II)

아디픽산 및 세바식산의 이염기산을 폴리에틸렌글리콜(PEG)과 축합 반응하여 여러종류의 PEG-ester를 합성하였다. 합성된 PEG-ester의 화학적 구조 및 분자량을 FT-IR, $^1H-NMR$, HPLC 및 GPC에 의하여 분석하였다. 또한, 임계미셀농도(CMC), 표면장력, 알루미늄판에 대한 접촉각 등을 통하여 수용액상에서 계면활성제의 역할을 함을 알 수 있었다. PEG-ester의 농도에 따라 표면장력은 72.5에서 45~50 dyne/cm로 감소함을 알 수 있었고, 세바식산을 사용하여 합성한 PEG-ester가 아디픽산을 사용하여 합성한 PEG-ester보다 같은 농도에서 낮은 표면장력을 나타내었다. CMC는 구조에 따라 차이를 나타내었는데 세바식산을 함유한 PEG-ester의 CMC는 $0.9{\times}10^{-5}{\sim}5.3{\times}10^{-3}mol/L$로 폴리옥시알킬렌 단위체가 길어질수록 증가하였으며 아디픽산을 함유한 PEG-ester의 경우, 변곡점을 뚜렷하게 관찰할 수가 없었다. 알루미늄에 대한 젖음성을 알루미늄 시편에 대한 접촉각을 측정하여 검토하였는 바, PEG-ester의 농도가 증가할수록 작아짐을 알 수 있었고 임계점을 관찰할 수가 있었다. 2.5 wt% PEG-ester를 함유한 수용액의 알루미늄에 대한 접촉각은 $45{\sim}53^{\circ}$이었으며 알루미늄 가공 절삭시간은 CMC를 나타내는 농도에서 가장 짧게 관찰되었으며 CMC 농도보다 큰 농도에서 길게 나타났다. 즉, 알루미늄을 가공할 때 PEG-ester의 CMC가 절삭성능에 중요한 영향을 미치는 것으로 판단되었다.