Vrentas-Duda의 자기확산이론을 이용한 용매의 상호확산계수 예측

서지정보

ㆍ발행기관 : 한국막학회 ㆍ수록지정보 : 멤브레인 / 10권 / 1호
ㆍ저자명 : 김종수, 이광래, 김기창

한국어 초록

고분자/용매계에서 물질전달현상에 이용되는 용매의 상호확산계수를 예측하기 위하여 기존의 UNFACFV을 적용한 확산식을 유도하였으며, 상호확산계수를 계산하였다. 또한, 새로운 모델식에 의하여 계산한 값을 실험치 및 Vrentas-Duda의 이론치와 비교하였다. 상화확산계수를 구하는데 필요한 자기확산계수는 Vrentas-Duda의 이론을 이용하고, 용매의 화학포텐셜의 농도 미분항은 original UNIFAC-FA와 modified UNIFAC-FV를 사용하였다. Flory-Hugginstlr을 이용한 Vrentas-Duda의 상호확산식은 용매의 화학포텐셜의 농도 미분항을 표현하기 위하여 매개변수 x를 온도와 농도에 무관한 상수로 가정한 단점을 가지고 있으나, 본 연구에서 제시한 방법에서는 이러한 가정이 없으며, 여러 가지 고분자/용매계(polyisobutylene homopolymer 및 polyisobutylene-poly(pmethylstyrene) copolymer와 cyclohexane, n-hexane, n-pentane, chloroform, toluene)에서의 상호확산계수를 잘예측하였다. 특히 PIB/toluene계의 경우, 본 논문에서 사용된 방법이 Vrentas-Duda 이론에 의한 것보다 실험치에 더 가까웠다. 또한, 아무런 가정이나 제약없이, 넓은 온도 및 농도 영역에서 고분자/용매계의 상호확산계수를 예측할 수 있는 좋은 방법임을 알 수 있었다.

영어 초록

To estimatc mutual diffusion coefficient for the analysis of mass transfer phenomena in polymer/solvent system, two models are proposed and the equations are derived. The estimates of mutual diffusion coefficients are obtained by two models suggested in this work and compared with and experimental data and Vrentas-Duda's. Vrentas-Duda's self diffusion coefficient was used for the mutual diffusion coefficient. Derivative of chemical potential on solvent was derived and used using original UNIFAC-FV and modified UNIFAC-FV. However, Vrentas-Duda's equation for mutual diffusion coefficient contains Flory-Huggins parameter x. For the derivative of chemical potential term, Vrentas-Duda assumed that parameter x was constant and independent of temperatures and concentrations The assumption is one of shortcoming in vrentas-Duda's mutual diffusion coefficient. New methods proposed in this work do not have such assumptions and simplifications. For the solvent of cyclohexane, n-pentane, and n-hexane in PIB(polyisolbutylene) and PMS-BR (poly(p-methylstyrene-co-isobutylene), new methods well correlate the experimental data at various temperatures and concentrations, and predicted the experimental data much better than Vrentas-Duda's for the PIB/toluene system. It is shown that new methods are excellent tools for correlating mutual diffusion coefficient data in polymer/solvent system over wide ranges of temperature and concentration without any assumptions or simplifications.

참고 자료

없음