KR101499578B1 - 불화 수소 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 불화 수소와 폴리아크릴레이트-폴리아크릴아미드 가교 코폴리머의 친밀한 혼합물인 조성물을 제공한다. 본 발명의 조성물은 덜 위험하며, 이에 따라 순수 불화 수소에 비해 보다 편리하게 저장, 수송 및 취급된다. 또한, 불화 수소는 사용을 위해 본 발명의 조성물로부터 쉽게 회수될 수 있다.

불화 수소, 안전, 겔, 저장, 수송

Description

불화 수소 조성물{HYDROGEN FLUORIDE COMPOSITIONS}

본 발명은 불화 수소 조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 순수 불화 수소에 비해 덜 위험하여 이에 따라 보다 쉽게 보관되고, 운반되고, 취급되는, 불화 수소 및 폴리머로 이루어진 조성물을 제공한다.

불화 수소는 알킬화 반응에서 촉매로서, 플루오르화 반응에서 플루오르화제로서, 플루오라이드의 제조, 우라늄 동위원소의 분리 및 플라스틱을 함유하는 불소 제조를 포함하는 다양한 공정에서 산업에 사용되는 잘 알려진 화합물이다. 불화 수소는 이의 고 증기압이 쉽게 에어로졸화되는, 휘발성의 극히 위험한 물질로 잘 알려져 있다.

불화 수소의 위험성을 제거하기위한 시도로 다양한 물질과 혼합되어 왔다. 미국 특허 1,470,772에는 불화 수소가 원위치에 형성된 점액, 황산 및 암모늄 플루오라이드로 이루어진 유리 에칭 페이스트가 개시되어 있다. 미국 특허 3,635,836에는 세정제(pickling agents), 플럼빙 클리너 및 페인트 제거제로서 유용한 불화 수소, 미립자의 단백질성 물질 및 소량의 카르복실 치환 비닐 폴리머로 이루어진 분 산물이 개시되어 있다. 미국 특허 4,383,868에는 무수 불화 수소 스필(spills)의 표면에 폴리아크릴아미드와 폴리알킬(알크)아크릴레이트의 미립 혼합물을 적용함으로써 무수 불화 수소 스필을 처리하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 조성물은 어느 것도 불화 수소, 및 불화 수소의 위험성을 감소시키고 이와 동시에 그 조성물로부터 불화 수소의 용이한 회수를 가능케 하는 물질의 친밀한 혼합물을 제공하지 못한다.

이러한 문제를 해소하기위해, 불화 수소 및 수용성 폴리머의 혼합물이 제시된 바 있다. 예를 들어, 미국 특허 6,177,058에는 불화 수소(HF) 및 소디움 폴리아크릴레이트 또는 폴리아크릴아미드의 젤라틴성 혼합물이 개시되어 있다.

이러한 조성물에도 불구하고, 폴리머의 유니트 질량당 HF에 대한 보다 높은 수용력과 같은 불화 수소와의 보다 우수한 혼합 특성을 갖는 폴리머가 여전히 요구된다. 본 발명은 특히 이러한 요구를 충족시킨다.

본 발명자들은 폴리아크릴레이트-폴리아크릴아미드 가교화된 코폴리머가 보유된 HF에 대하여 상당히 보다 높은 수용력을 가지며 당 기술분야에 알려진 다른 폴리머에 비해 다른 잇점을 갖는 것을 발견하였다. 수용력의 예기치않은 큰 증가는 안전하게 운반될 수 있는 코폴리머/HF 겔의 형성과 같은 코폴리머의 특정 적용에 특히 유리하다. 예를 들어, 큰 수용력은 겔에서 코폴리머에 대한 HF의 상대적인 비율이 높음을 의미하며, 이는 유니트 질량당 보다 많은 원하는 HF가 운반되기 때문에 선적 비용을 감소시켜준다.

또한, 폴리아크릴레이트-폴리아크릴아미드 가교화된 코폴리머와 불화 수소의 친밀한 혼합물이 불화 수소 휘발성이 감소되는 조성물을 형성함을 발견하였다. 이 조성물은 또한 순수 불화 수소와 비교하여 보다 점성적이며 보다 우수한 표면장력을 가져, 이에 따라 불화 수소 에어로졸 클라우드의 형성을 저지한다. 따라서, 본 발명의 조성물은 액체 또는 기체 형태의 무수 불화 수소에 비해 덜 위험하다.

상기 폴리아크릴레이트-폴리아크릴아미드 가교화된 코폴리머는 또한 이들을 덜 위험하게 하고 보다 쉽게 마무리하게 하여 HF의 스필 또는 누출을 처리하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 조성물은 또한 공정에 HF 촉매로서 그리고 플루오르화제로서 사용될 수 있다. 또한 본 발명의 조성물은 실리콘계 물질을 에칭하고 산화물 스케일을 세척하는데 사용될 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 불화 수소와 아크릴아미드 및 아크릴레이트를 포함하는 가교화된 코폴리머를 포함하며, 고체 또는 겔의 형태로 존재하는 조성물을 제공한다. 본 발명의 아주 바람직한 구현으로, 상기 조성물은 무수 불화 수소, 아크릴산 염과 가교화된 아크릴아미드를 포함하는 가교 코폴리머를 포함하며, 상기 조성물은 고체 또는 겔의 형태로 존재한다.

본 발명의 다른 견지는 (a) 아크릴아미드 및 아크릴산 염을 포함하는 가교 코폴리머를 제공하는 단계; 및 (b) 상기 가교 코폴리머를 무수 불화 수소와 접촉시켜 제 1항에 따른 조성물을 형성하는 단계를 포함하는 불화 수소 조성물 제조방법이다.

본 발명의 다른 견지는 (a) 본 명세서에 기재된 바와 같은 HF/가교화 코폴리머 조성물을 제조하는 단계; (b) 상기 조성물을 보관 용기에 저장하는 단계를 포함하는 불화 수소 저장 방법이다.

본 발명의 다른 견지는 (a) 본 명세서에 기재된 바와 같은 HF/가교화 코폴리머 조성물을 제공하는 단계; 및 (b) 불화 수소 증기가 유리되도록 상기 조성물을 처리하는 단계를 포함하는 불화 수소 회수 방법이다.

본 발명의 다른 견지는 (a) 본 명세서에 기재된 바와 같은 HF/가교화 코폴리머 조성물을 제조하는 단계; (b) 보관 용기에 상기 조성물을 저장하는 단계; 및 (c) 상기 보관 용기를 목적지로 수송하는 단계를 포함하는 불화 수소 수송 방법이다.

본 발명은 불화 수소의 안전한 사용, 수송 및 저장을 촉진하는 불화 수소 조성물을 포함하는 고체 및 반-고체 조성물을 제공한다. 또한, 본 발명의 조성물에서 불화 수소의 화학 특성은 그 순수 상태의 불화 수소의 특성과 실질적으로 변하지 않으며, 이에 따라 불화 수소는 상기 조성물로부터 쉽게 그리고 정량적으로 회수될 수 있다.

본 발명의 특정 바람직한 구현으로, 불화 수소와 유효량의 폴리아크릴레이트/폴리아크릴아미드 가교화된 코폴리머의 친밀한 혼합물을 포함하는 조성물이 제공된다. 이러한 혼합물은 바람직하게 고체 또는 반고체(예, 겔성)이다.

본 명세서에 사용된, 용어 "코폴리머"는 중합되고 하나 이상의 사슬로 구성된 둘 이상의 다른 모노머 잔기를 갖는 폴리머를 의미한다. 또한, 상기 사슬은 선형, 분지형 또는 그라프트된 것이거나 블록 코폴리머로서 존재할 수 있다.

본 명세서에 사용된, 용어 "가교"란 일차 화학 결합에 의해 사슬의 특정 원자를 연결하는 원소, 작용기, 화합물 또는 폴리머 유니트로 구성된 다리에 의한 폴리머 분자의 두 사슬의 결합을 의미한다. 특정 구현으로, 가교는 둘 이상의 폴리머 사슬간에 일어나 코폴리머 구조를 형성한다. 특정 다른 구현으로, 배열이 유사한 둘 이상의 코폴리머 사슬간에 일어난다. 바람직하게, 가교는 코폴리머의 아미드기와 카르복시기간에 일어난다.

이의 건조 형태로 본 발명의 가교화된 코폴리머는 바람직하게 분말, 과립, 펠렛, 섬유, 직물, 매트, 및 패드 등의 형태로 고체이다. 불화 수소에 노출되는 경우에, 상기 코폴리머 사슬은 확장되거나 펴지며, 불화 수소를 취하거나 흡수하여 고체 또는 겔과 같은 반고체 물질을 형성한다. 상기 코폴리머의 가교에 기인하여 상기 코폴리머는 불화 수소 및 물에 불용성이다.

특정 이론으로 한정하려는 것은 아니나, 상기 코폴리머에 의한 불화 수소 흡수는 상기 코폴리머의 네가티브 카르복시기 및 이들의 불화 수소 분자와의 용매화에 의해 촉진되는 것으로 여겨진다. 상기 코폴리머가 알칼리 금속 또는 암모늄 이온(예, 아크릴산 염과 형성된 코폴리머)을 포함하는 구현에 있어서, 불화 수소의 존재하에서 상기 알칼리 금속 또는 암모늄은 카르복시기로부터 해리되어 두 이온, 카르복시기(COO^-) 및 알칼리 금속 또는 암모늄 이온(예, Na⁺)을 생성하는 것으로 여겨진다. 상기 카르복시기는 이들이 동일한 음전하를 갖기때문에 서로 반발하기 시작한다. 이러한 반발은 폴리머 사슬을 펼치거나 팽창시킨다. 팽창 작용은 또한 보다 많은 불화 수소가 상기 폴리머 사슬 및 상기 폴리머의 네트워크내의 공간에 있는 잔기와 결합되도록 한다. 양이온이 또한 마찬가지로 불화 수소와 결합된다. 더욱이, HF는 또한 아민과 복합체를 형성하는 것으로 알려져 있으며, 상기 폴리머내의 N기는 또한 상기 폴리머에 의한 HF의 흡수를 촉진할 수 있다.

폴리머 사슬간의 가교는 상기 코폴리머가 액체 불화 수소 또는 다른 액체내에 용해되는 것을 억제한다. 상기 사슬이 용매화되는 경우에, 가교는 이들이 무작위하게 돌아다니는 것을 억제한다. 일반적으로, 가교는 코폴리머의 흡수 성능에 영향을 미치며, 사슬내 가교가 많을 수록 이에 상응하여 폴리머의 액체 흡수 능력이 감소한다. (참조 예., Osmosis and Super Absorbent Polymers, U. of Illinois at Urbana-Champaign.) 그러나, 본 발명자들은 본 발명의 가교화된 코폴리머가 개별적으로 상기 코폴리머의 구성 폴리머에 비해 액체 불화 수소에 대한 보다 높은 수용력을 갖는다는 것을 예기치않게 발견하였다.

본 발명의 바람직한 가교 코폴리머는 아크릴아미드 유니트 및 아크릴레이트 유니트 모두로 구성된다. 용어 "아크릴아미드"의 범위에는 아크릴아미드 자체(즉, 2-프로펜아미드), 폴리아크릴아미드, 폴리알킬아크릴아미드(예, 폴리메틸아크릴아미드), 이러한 아크릴아미드의 모노머 잔기, 및 이의 유도체가 포함된다. 본 명세서에 사용된 용어 "유도체"는 상응하는 관련된 화합물로서 동일한 기본 구조 또는 기본적인 화학 베이시스를 갖는 화합물 또는 화학 구조를 의미한다. 이러한 유도체는 상응하는 관련된 화합물로부터 생성되거나 획득된 화합물 또는 화학 구조로 한정되지 않는다. 본 발명에 사용될 수 있는 아크릴아미드 유니트는 아크릴아미드의 개개의 구조 유니트, 아크릴아미드의 반복 유니트 및 적어도 부분적으로 아크릴아미드로 구성된 폴리머 사슬을 포함한다.

용어 "아크릴레이트"의 범위에는 아크릴산(즉, 2-프로페노익산), 아크릴산 염(예, 소디움 아크릴레이트, 포타슘 아크릴레이트 등), 알킬아크릴레이트(예, 메틸 아크릴레이트, 부틸 메틸아크릴레이트 등), 폴리아크릴레이트, 폴리알킬아크릴레이트, 폴리아크릴염, 이러한 아크릴레이트의 모노머 잔기 및 이의 유도체가 포함된다. 본 발명에 사용될 수 있는 아크릴레이트 유니트는 아크릴레이트의 개개의 구조 유니트, 아크릴레이트의 반복 유니트 및 적어도 부분적으로 아크릴레이트로 구성된 폴리머 사슬을 포함한다.

특히 바람직한 아크릴산 염은 포타슘 아크릴레이트, 소디움 아크릴레이트, 및 암모늄 아크릴레이트를 포함하며, 포타슘 아크릴레이트가 특히 바람직하다.

폴리아크릴레이트-폴리아크릴아미드 가교 코폴리머는 Degussa AG of Krefeld, Germany(상표명 STOCKOSRB^®으로 판매됨), Kyoritsu Yukikogyo of Japan(상표명 Hymosab^® 200으로 판매됨), 및 Aldrich of Milwaukee, Wisconsin(Cat. No. 43,277-6)을 포함하는 다양한 공급처로부터 상업적으로 구입가능하다.

본 발명의 코폴리머는 바람직하게 상기 코폴리머의 총 중량을 기준으로 아크릴아미드 약 1-99중량%, 그리고 보다 바람직하게 약 5-60중량%를 포함한다. 본 발명의 코폴리머는 또한 바람직하게 상기 코폴리머의 총 중량을 기준으로 아크릴레이트 유니트 약 1-99중량%, 그리고 보다 바람직하게 약 5-60중량%를 포함한다.

일반적으로, 본 발명에 사용되는 가교 코폴리머는 약 5,000-10,000,000의 분자량을 갖는다. 바람직하게, 약 5,000-5,000,000의 분자량을 갖는 가교 코폴리머가 사용된다.

본 발명의 조성물을 제조하기위해, 유효량의 가교 코폴리머가 어느 적절한 부식 저항성 용기내에서 불화 수소와 혼합되어 친밀한 혼합물을 형성한다. 유효량의 가교 코폴리머는 최종 사용시 원하는 수준으로 불화 수소의 휘발성을 감소시키고 표면장력을 증가시킬 수 있는 양이다. 상기 가교 코폴리머 및 불화 수소의 첨가는 어느 순서로도 행해질 수 있다. 혼합은 이에 한정하지 않으나, 불화 수소의 풀내로 상기 코폴리머를 교반하거나 분산시키는 것, 또는 불화 수소 가스를 상기 가교 코폴리머에 걸쳐 통과시키는 것을 포함하는 어느 통상적인 수단에 의해 수행될 수 있다. 상기 불화 수소는 0.1%이하의 수 함량을 갖는 상업적으로 구입가능한 무수 불화 수소 또는 수성 불화 수소일 수 있다. 바람직하게, 무수 불화 수소가 사용된다. 상기 폴리머는 이에 한정하는 것은 아니나, 과립, 비드, 펠렛, 섬유, 또는 매트를 포함하는 불화 수소와 혼합하기에 적절한 어느 형태일 수 있다. 혼합은 보다 작은 입자 크기의 폴리머에 대해서 보다 신속하게 일어날 것이며, 보다 큰 입자 크기의 폴리머에 대해서는 보다 서서히 일어날 것이다. 전형적으로 혼합은 약 0-100℃, 바람직하게 약 10-40℃, 그리고 보다 바람직하게 약 10-25℃의 온도에서 수행된다. 압력은 혼합 작업에 중요하지 않으나 생산 능력은 일반적으로 증가된 압력에서 보다 낮다.

사용되는 불화 수소 및 가교 코폴리머의 양은 선택된 특정 가교 코폴리머 및 조성물의 원하는 최종 용도에 따라 일부 달라질 것이다. 만일 가교 코폴리머가 상대적으로 저 분자량을 갖는 경우에, 그 결과 형성되는 HF/가교 코폴리머 조성물은 점성 액체가 될 것이다. 만일 가교 코폴리머가 상대적으로 고 분자량을 갖는 경우에, 그 결과 형성되는 조성물은 고체 또는 반고체 물질(예, 겔)이 될 것이다. 또한, 사용되는 가교 코폴리머의 양은 그 결과 형성되는 조성물이 고체 또는 액체가 되는지 결정할 것이다. 일반적으로 조성물의 총 중량을 기준으로 가교 코폴리머 최고 약 1중량%가 사용되면, 그 조성물은 점성 액체가 될 것이다. 가교 코폴리머의 양이 적어도 약 2중량%인 조성물은 일반적으로 겔성 반고체 형태를 취할 것이다.

보다 높은 중량 퍼센트의 가교 폴리머는 증기압의 감소 및 표면장력의 증가를 보다 크게할 것이다. 특정 구현으로, 표면 장력의 감소는 불화 수소 에어로졸화를 감소시킬 것이다. 그러나, 가교 코폴리머의 중량 퍼센트의 증가로 조성물내 불화 수소의 중량 퍼센트가 감소하며 이는 최종 사용 용도에 조성물의 적합성에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 사용되는 불화 수소 및 가교 코폴리머의 유효량은 다수의 인자들의 고려에 따라 달라질 것이다. 일반적으로, 약 0.5-99.9중량%의 가교 코폴리머 및 약 99.5-0.1중량%의 불화 수소가 사용된다. 바람직하게, 가교 코폴리머 약 2-50중량% 및 불화 수소 약 98-50중량%, 보다 바람직하게 가교 코폴리머 약 2-20중량% 및 불화 수소 약 98-80중량%가 사용된다.

본 발명자들은 본 발명의 가교 코폴리머가 예기치않게 불화 수소에 대해 고 수용력을 갖는다는 것을 발견하였다. 폴리머를 과잉의 HF와 혼합하고, 그 혼합물을 폴리머가 포화되도록 일정 기간동안 둔 다음, 과잉 HF를 중력 또는 흡입 여과 제거하고, 포화된 폴리머 및 과잉 HF를 칭량함으로써 폴리머의 HF에 대한 수용력을 측정하는 것이 가능하다.

가교 코폴리머 수용력이 실제의 HF-겔 시스템에 중요하나, 다른 특성들이 또한 고려되어야 한다. 관심있는 다른 특성들은 상기 코폴리머와 HF의 혼합시 발열, 결과적으로 형성되는 조성물의 증기압, 조성물의 점도, 젤라틴화 시간, 출발 폴리머의 유니트 체적당 밀도, 압력하에서의 조성물의 수용력, 조성물로부터 HF의 회수 용이성, 상기 시스템에 의한 HF 에어로졸 형성 감소 및 상기 폴리머의 HF내로의 혼합 및 분산을 포함한다.

따라서, 폴리아크릴레이트/폴리아크릴아미드 가교 코폴리머에 부가적으로, 다른 HF-흡수 폴리머 및 코폴리머가 본 발명과 함께 이용될 수 있는 것으로 예측된다. 바람직하게, 이러한 다른 폴리머 및 코폴리머는 상기 조성물의 여러 특성들을 최적화하기위하여 상기 폴리아크릴레이트/폴리아크릴아미드 가교 코폴리머와 혼합될 것이다. 예를 들어, 주어진 양의 HF를 겔화하는데 필요한 시간이 중요한 적용에 있어서, 본 발명은 고 HF 수용력을 갖는 코폴리머와 신속히 겔화하는 다른 폴리머 또는 코폴리머의 혼합물을 포함한다. 과다한 열 방출은 HF와 코폴리머 또는 폴리머가 혼합시 겔의 형성을 수반할 수 있다. 따라서, 본 발명의 특정 구현은 고 수용성 가교 코폴리머와 보다 적은 발열을 나타내는 보다 낮은 수용성을 갖는 폴리머 또는 코폴리머의 혼합물을 사용한다.

폴리아크릴레이트/폴리아크릴아미드 가교 코폴리머와 혼합될 수 있는 다른 폴리머의 예는 본 명세서에 참고문헌으로 편입된 미국 특허 6,177,058에 기재되어 있는 것들을 포함한다. 바람직한 폴리머는 셀룰로즈 에테르, 변성 전분(modified starches), 전분 유도체, 천연 검 유도체, 폴리아크릴산 염, 에틸렌 옥사이드 폴리머, 메타크릴산 폴리머, 폴리에틸렌이민 폴리머, 폴리비닐 피롤리돈 폴리머 및 이의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 수용성 폴리머를 포함한다.

본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 다른 성분들이 또한 본 발명의 조성물에 포함될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 이러한 성분의 특정 특성은 조성물의 원하는 최종 용도에 따라 달라질 것이다. 일반적으로, 상기 조성물의 표면장력에 해로운 영향을 주지 않거나 불화 수소의 휘발성을 바람직하지않게 증가시키지 않는 어느 성분이 사용될 수 있다.

불화 수소는 불화 수소 증기가 해리되도록 상기 조성물을 처리함으로써 본 발명의 조성물로부터 쉽게 회수될 수 있다. 불화 수소 증기를 해리시키기위해 상기 조성물을 처리하는 한 수단은 상승된 온도로, 일반적으로 약 0-200℃, 바람직하게 약 80-150℃로 조성물을 가열하여 불화 수소 증기가 해리되도록 하는 것이다. 그 다음 상기 증기는 어느 통상적인 수단에 의해 응축될 수 있다. 택일적으로, 상기 불화 수소는 조성물에 걸쳐 압력을 감소시키거나 또는 압력 및 온도 모두를 증가시킴으로써 해리될 수 있으며, 그 다음 그 증기를 응축시킨다. 이러한 택일적인 불화 수소 회수 방법은 약 60 내지 1 psia의 압력에서 그리고 약 20-50℃의 온도에서 수행될 수 있다. 다른 택일적인 방법으로, 불화 수소값은 HF 촉매, 플루오르화제, 화학적 합성, 에칭 공정 및 클리닝 공정을 포함하는 것들과 같은 불화 수소를 사용하는 어느 광범위한 범위의 공정에서 상기 조성물의 사용에 의해 상기 조성물로부터 회수될 수 있다.

본 발명의 조성물은 불화 수소를 저장하기에 편리하고 안전한 방법을 제공한다. 상기 조성물은 불화 수소의 휘발을 거의 나타내지 않거나 나타내지 않기 때문에, 불화 수소를 저장하는 위험성이 현저히 감소된다. 또한, 불화 수소는 본 명세서에 기재된 수단에 의해 저장된 조성물로부터 회수될 수 있다. 또한, 저장된 물질은 안전하게 수송될 수 있다. 본 발명의 조성물은 제조된 다음 어느 통상의 수단에 의해 저장 용기에 넣어질 수 있다. 택일적으로, 상기 조성물은 저장 용기에서 제조될 수 있다. 적절한 저장 용기는 카본 스틸, 플루오로폴리머, MONEL^® 등과 같은 불화 수소 저항성 물질로 이루어지거나, 안감을 댄 용기들이다. 상기 조성물의 저장은 상기 조성물이 공기나 다른 화학물질에 노출되지 않는 한 어느 기간동안 이루어질 수 있다. 바람직하게, 저장은 대기조건하이다.

저장된 조성물은 목적지로 안전하고 효과적으로 수송될 수 있다. 상기 조성물의 수송은 레일카 또는 트럭과 같은 어느 통상적인 수단을 이용할 수 있다. 목적지로 운반되면, 저장된 조성물은 사용을 위해 상기 조성물로부터 불화 수소를 회수하도록 처리될 수 있다.

도면은 온도와 HF-겔 조성물의 함수로서 증기압의 그래프식 표현이다.

본 발명은 단지 예시하는 것으로 의도된 하기 실시예를 통해 보다 명확해질 것이다.

실시예 1:

약 0.5그람의 Stockosorb M(아크릴아미드/포타슘 아크릴레이트 코폴리머, 가교된)(Degussa AG of Krefeld, Germany)을 폴리머위에 스크린이 갖추어진 퍼플루오로알콕시(PFA) 용기에 넣고 비워졌다. 그 다음 상기 PFA 용기의 무게를 재고 약 -78℃로 냉각하였다. 약 29그람의 무수 HF를 상기 폴리머상에서 증류하였다. 상기 PFA 용기를 실온으로 데우고 무게를 쟀다. 약 2시간 후, 상기 PFA 용기를 뒤집고, 과잉 HF를 제2의 빈 PFA 용기에 부었다. 제1의 PFA 용기에서 필터 스크린상에 HF-폴리머 겔이 잔존하였다. 상기 폴리머 겔을 함유하는 용기의 무게를 다시 재었으며, 상기 폴리머는 폴리머 그람당 약 45.6그람의 HF를 흡수한 것으로 발견되었다. 이 실험은 수회 반복되었으며 평균 수용력은 폴리머 그람당 약 45.2그람의 무수 HF인 것으로 발견되었으며, 이를 표 1에 나타내었다.

실시예 2-4:

실시예 2-4에 대해 Stockosorb M이 각각, Stockosorb CW, FW 및 SW으로 대체된 것을 제외하고 실시예 1의 방법이 반복되었다. 각 조성물에 대한 결과를 표 1에 나타내었다.

실시예 5:

실시예 1의 방법은 소 입자 크기 폴리머로 수행하기가 어려웠으며, 결과적으로 수용불가능한 스캐터를 가져, 이들의 수용력을 측정하기위해 다른 접근이 취해졌다.

약 0.5그람의 Stockosorb CW를 HF를 함유하는 용기와 연결된 PFA 용기에 넣고, 그 시스템을 비웠다. HF 용기의 밸브를 열어, 폴리머가 2일간 HF 증기를 흡수하도록 하였다. 이 기간의 마지막에 폴리머는 폴리머 그람당 37.62그람의 HF를 흡수하였다. 실험은 새로운 폴리머로 반복되었으며, 이는 4일간 HF 증기를 흡수하도록 하였다. 이 기간의 마지막에 폴리머는 폴리머 그람당 40.90그람의 무수 HF를 흡수하였다. 이러한 두 측정의 평균을 표 1에 나타내었다. 이러한 기술은 실시예 1에 기술된 접근과 다름에도 불구하고, 폴리머는 종래 보고된 시스템에 비해 상당히 보다 많은 HF를 흡수하는 것으로 나타났다.

실시예 6:

Stockosorb FW를 이용하여 실시예 2의 방법을 반복하였다. 각 조성물에 대해 수회 시험한 평균을 표 1에 나타내었다.

비교예 7-15:

표 1에 나타낸 폴리머들을 이용한 것을 제외하고 실시예 1의 방법을 반복하였다. 이러한 폴리머들의 HF 수용력을 표 1에 정리하였다. 시험 결과는 아크릴아미드/포타슘 아크릴레이트 가교화된 코폴리머가 아크릴레이트 폴리머에 비해 상당히 보다 높은 HF 수용력을 갖는 것으로 나타났다.

실시예 16:

소량의 Stockosorb M을 미리 칭량된 FEP 용기에 넣었다. 상기 용기를 비우고, 다시 칭량하여 폴리머의 무게를 측정하였다(0.1111그람). 그 다음, 시료를 금속 진공 라인에 재연결하고, -78℃로 냉각하고, 과잉의 HF를 상기 폴리머상에서 증류하였다. 그 다음 상기 용기 + 폴리머 + HF의 무게를 측정하였다. 이 시스템의 증기압은 20℃에서 측정되었다. 그 다음, 소량의 HF를 상기 용기로부터 증류하고, 상기 용기 + 폴리머 + HF의 무게를 측정하였다. 이 감소된 HF 시스템의 증기압을 20℃에서 다시 측정하였다. 이 방법은 거의 모든 HF가 제거될 때까지 수회 반복되었다. 이 실험은 3회 수행되었으며, 그 다음 증기압은 여러 표준 조성물에서 계산되고 도 1에 도시되었다. 그 결과는 상기 조성물의 저 증기압을 증명한다.

실시예 17:

실시예 16을 0℃에서 반복하였다. 그 결과를 도 1에 나타내었다.

실시예 18:

실시예 16을 40℃에서 반복하였다. 그 결과를 도 1에 나타내었다.

실시예 19:

실시예 16을 60℃에서 반복하였다. 그 결과를 도 1에 나타내었다.

실시예 20:

약 8g의 Stockosorb M을 약 180g의 HF를 함유하는 실린더에 20℃에서 신속히 첨가하였다. 약 160초에서 HF는 실린더에서 확장하는 폴리머의 높이 기준으로 약 65% 겔화되었다. 직후에, HF는 완전히 겔화되었다. 실린더 내용물의 온도는 29℃이었으며, 이후 20℃로 냉각하였다. 이 시험은 상기 코폴리머에 의한 신속한 HF 흡수를 증명한다.

실시예 21:

약, 0.49g의 Stockosorb M(아크릴아미드/포타슘 아크릴레이트 코폴리머, 가교된)(Degussa AG of Krefeld, Germany)을 폴리머위에 스크린이 갖추어진 퍼플루오로알콕시(PFA) 용기에 넣고 비워졌다. 약 78.8g의 수성 HF(49중량%)를 상기 폴리머상에 옮겼다. PFA 용기의 무게를 재었다. 약 2시간후, PFA 용기를 뒤집고, 과잉 HF를 제2의 빈 PFA 용기에 부었다. 제1의 PFA 용기에서 필터 스크린상에 HF-폴리머 겔이 잔존하였다. 상기 폴리머 겔을 함유하는 용기의 무게를 다시 재었으며, 상기 폴리머는 폴리머 그람당 약 72.5그람의 수성 HF를 흡수한 것으로 발견되었다.

비교예 22:

약 150g의 물을 0.5g의 Stockosorb M에 첨가하고 약 2시간동안 가라앉게 하였다. 그 다음, 그 혼합물을 여과하였다. 중량 증가를 근거로, 상기 폴리머는 폴리머 그람당 약 254그람의 물을 흡수하였다.

비교예 23:

약 165g의 탈이온수를 0.58g의 폴리(아크릴산) 부분 소디움염(Aldrich)에 첨가하고, 혼합하고 비교예 14에서와 같이 여과하였다. 상기 폴리머는 폴리머 그람당 약 231g의 물을 흡수하였다. 따라서, 상기 Stockosorb M은 이 Aldrich 폴리보다 약 10%이상 더 물을 흡수하였다. 이러한 물 실시예에 기초하여, 상기 두 폴리머는 매우 유사한 물 흡수 수용력을 갖는다. 따라서 상기 Stockosorb가 Aldrich 폴리머보다 약 22배 이상 HF를 흡수한다는 것은 완전히 예기치 않은 것이다(표 1).

실시예 24:

HF를 신속히 흡수하는 폴리머 A는 보다 서서히 HF를 흡수하나 폴리머 A보다 낮은 증기압으로 겔을 생성하는 폴리머 B와 혼합된다. 이 폴리머 혼합물은 그 다음 HF에 첨가된다. 그 결과 형성되는 겔은 신속히 형성될 것이며, 만족스럽게 보다 낮 은 증기압을 가질 것이며, 그리고 HF 에어로졸 드롭렛을 형성하는 경향이 감소될 것이다.

실시예 25:

HF를 신속히 흡수하는 폴리머 C는 보다 서서히 HF를 흡수하나 보다 높은 HF 흡수 수용력을 갖는 폴리머 D와 혼합된다. 이 폴리머 혼합물은 그 다음 HF에 첨가된다. 그 결과 형성되는 겔은 신속히 형성될 것이며, 만족스럽게 고 HF 수용력을 가질 것이다.

실시예 26:

폴리머 A, B 및 D를 혼합한 다음, HF에 첨가한다. 그 결과 형성되는 겔은 신속히 형성될 것이며, 우수한 HF 흡수 수용력을 가질 것이며, 만족스럽게 저 증기압 및 감소된 HF 에어로졸 드롭렛 형성 경향을 가질 것이다.

[표 1]

폴리머 수용력(그람 HF/그람 폴리머)
실시예 번호		평균 값	평균 값 (증기 실험)
1	Stockosorb®M(폴리아크릴레이트-폴리아크릴아미드 가교 코폴리머)	45.20
2/5	Stockosorb®CW(폴리아크릴레이트-폴리아크릴아미드 가교 코폴리머)	52.72	39.26
3/6	Stockosorb®FW(폴리아크릴레이트-폴리아크릴아미드 가교 코폴리머)	75.42	27.14
4	Stockosorb®SW(폴리아크릴레이트-폴리아크릴아미드 가교 코폴리머)	57.56
7	AQUAKEEP®(소디움 폴리아크리레이트)	3.50
8	Luquasorb®1030(소디움 폴리아크릴레이트)	2.50
9	Luquasorb®1270(포타슘 폴리아크릴레이트)	1.70
10	Luquasorb®1210(소디움 폴리아크릴레이트)	2.30
11	AP73(가교화된 소디움 폴리아크릴레이트)	1.50
12	Aldrich®Na+ salt(소디움 폴리아크릴레이트)	1.90
13	Aldrich®K+ salt(포타슘 폴리아크릴레이트)	1.92
14	AP80HS(소디움 폴리아크릴레이트)	2.52
15	SXM 70(폴리아크릴산의 염)	1.83

본 발명의 몇몇 특정 구현을 기술하였으나, 당업자는 본 명세서에 기재된 가르침의 견지로 특별히 기술하지 않은 다양한 개조, 변형 및 개선이 이용가능하며 본 발명의 범위내에 포함되는 것을 식별할 수 있을 것이다. 이러한 개조, 변형 및 개선은 본 명세서에 의해 자명하게 이루어지므로 본 명세서에 특별히 언급되지 않더라도 본 설명의 일부인 것으로 의도되며, 본 발명의 정신 및 범위내에 있는 것으로 의도된다. 따라서, 앞선 설명은 단지 예시적인 것이며 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 단지 하기 청구범위 및 이의 등가물로 정의된 것으로 한정된다.

Claims (13)

1. 조성물의 80중량% 내지 조성물의 98중량%의 양으로 불화 수소; 및

   조성물의 0.5중량% 내지 조성물의 20중량%의 양으로 가교화된 코폴리머를 포함하며, 상기 가교화된 코폴리머는 아크릴산염과 가교화된 아크릴아미드 유니트를 포함하며, 여기서 상기 아크릴산염은 포타슘 아크릴레이트, 소듐 아크릴레이트 및 암모늄 아크릴레이트로 구성되는 그룹으로부터 선택되며, 여기서 상기 가교화된 코폴리머는 가교화된 코폴리머의 그람 당 적어도 45.2그람의 불화 수소의 평균 액체 불화 수소 흡수 성능을 가지며; 그리고

   상기 조성물은 고체 또는 겔의 형태로 존재하는 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 아크릴아미드 유니트는 폴리아크릴아미드 유니트인 것을 특징으로 하는 조성물.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 아크릴산 염은 포타슘 아크릴레이트인 것을 특징으로 하는 조성물.
5. 제 1항에 있어서, 상기 코폴리머는 알칼리 금속 및 암모늄으로 구성되는 그룹으부터 선택된 이온 공급원을 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서, 상기 코폴리머는 5,000-5,000,000의 분자량을 갖는 것을 특징으로 하는 조성물.
8. 제 1항에 있어서, 상기 불화 수소는 무수 불화 수소인 것을 특징으로 하는 조성물.
9. 제 1항에 있어서, 셀룰로즈 에테르, 변성 전분(modified starches), 전분 유도체, 천연 검 유도체, 폴리아크릴산 염, 에틸렌 옥사이드 폴리머, 메타크릴산 폴리머, 폴리에틸렌이민 폴리머, 폴리비닐 피롤리돈 폴리머 및 이의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 수용성 폴리머를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
10. (a) 아크릴아미드 유니트 및 아크릴산 염 유니트를 포함하는 가교 코폴리머를 제공하는 단계; 및

    (b) 상기 가교 코폴리머를 무수 불화 수소와 접촉시켜 제 1항에 따른 조성물을 형성하는 단계

    를 포함하는 불화 수소 조성물 제조방법.
11. (a) 제 1항에 따른 조성물을 제공하는 단계; 및

    (b) 불화 수소 증기가 유리되도록 상기 조성물을 처리하는 단계

    를 포함하는 불화 수소 회수 방법.
12. (a) 제 1항에 따른 조성물을 제공하는 단계; 및

    (b) 상기 조성물을 화학 반응시 촉매, 플루오르화제 또는 화학 반응물로 사용하는 단계

    를 포함하는 불화 수소 회수 방법.
13. (a) 제 1항에 따른 불화 수소 조성물을 제조하는 단계;

    (b) 보관 용기에 상기 조성물을 저장하는 단계; 및

    (c) 상기 보관 용기를 목적지로 수송하는 단계

    를 포함하는 불화 수소 수송 방법.

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