Hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine의 냉각결정화에서 Polyvinylpyrrolidone이 핵 생성에 미치는 영향
Effect of Polyvinylpyrrolidione on Nucleation in the cooling crystallization of Hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 구기갑
- 발행년도 2014
- 학위수여년월 2014. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 화공생명공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000053204
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교 논문은 저작권 보호를 받습니다.
초록/요약 도움말
Nucleation is a stochastic process and therefore induction time varies even at the same experimental condition. In the present study, cooling crystallization of hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine (RDX) was conducted for 54 times under the same supersaturation condition and effect of polyvinylpyrrolidone (PVP) on nucleation in the cooling crystallization of RDX from acetone was studied. The experimental results showed that the nucleation induction rate of RDX fits to the model derived from non-homogeneous Poisson distribution equation, but, not to that from homogeneous Poisson distribution equation. This implies that the nucleation of RDX/acetone system is not explained by only classical nucleation theory. Also, retardation of RDX nucleation rate by addition of PVP was experimentally identified and it was confirmed that PVP chains interrupt nucleation of RDX cluster by molecular modeling. RDX crystals crystallized from acetone include four Trapezium sides and eight Isosceles triangle sides, while the area of RDX’s face {111} relatively increase and face {210} is depressed with an addition of PVP. Those results indicate that there is strong interaction between the face {111} of RDX and lactam functional group of PVP. It was also found that the nucleation retardation effect of RDX with is stronger as the molecular weight of PVP increased.
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핵 생성은 추계적 과정 (stochastic process)이기 때문에 동일한 실험조건에서도 출현 시간 (induction time)이 매번 다르게 나타난다. 본 연구에서는 동일한 과포화 조건에서 hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine (RDX)의 냉각 결정화 실험을 54회 반복 진행하여 아세톤 내 RDX의 냉각결정화에서 polyvinylpyrrolidone (PVP)이 핵 생성에 미치는 영향을 조사하였다. 실험적 결과는 RDX의 핵 생성 출현 비율은 동질 푸아송 분포(homogeneous Poisson distribution equation)가 아닌 비동질 푸아송 분포(non-homogeneous Poisson distribution equation)로부터 유도된 모델에만 적합함을 보여주였으며, 이는 RDX/아세톤 계의 핵 생성이 고전 핵 생성 이론 (classical nucleation theory)만으로 표현할 수 없음을 의미한다. 또한, 실험적으로 RDX의 핵 생성 속도 (nucleation rate)가 PVP 첨가에 의해 지연됨을 확인하였으며, 이러한 지연은 분자모델링을 이용해 PVP사슬이 RDX 클러스터 (cluster)의 핵 생성을 방해하여 작용됨을 알 수 있다. 아세톤에서 결정화된 RDX입자는 네 개의 부등변 사각형 {210} 면과 여덟 개의 이등변 삼각형 {111} 면으로 이루어져 있지만, PVP첨가 시 RDX의 {111}면의 상대 면적이 증가하고 {210} 면은 발달은 억제된다. 이와 같은 결과는 RDX의 {111}면과 PVP의 락탐 (lactam) 작용기 간의 강한 상호작용 에너지를 가짐을 나타낸다. 또한, 핵 생성 지연 효과는 PVP의 분자량이 증가할수록 더 큼을 확인하였다.
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