SGT-4 중간 분석 결과

내용:

안그래도 짬내서 분석기 돌리고 왔는데 마침 갤이 핫했네요

원래  acetyloxy group의 C=O 결합을 확인해보려고 IR 측정이나  acetoxy silane은 가교제기 때문에 고온에서 가교가 될 거라 생각해 DSC 등도 측정해볼 생각이었으나

그건 저 혼자 할 수 있는것도 아니고 기기 오퍼레이터 분이 해주시는거라 언제 나올지도 모르고

갑자기 네이버 스토어에서 다 내려오는 바람에 일단 오늘 간단하게나마 해본거만 올립니다

그림 1. AMeCh 홈페이지에 게시된 SGT-4 MSDS

일단 써멀 페이스트라는 제품 대부분은 polydimethylsiloxane(PDMS, 흔히 실리콘 오일이라 부르는 그거)를 분산매로 하여 Al2O3(알루미나) 등의 열전달매체를 분산시킨 형태가 대부분입니다

첨부된 사진에도 SGT-4 역시 PDMS와 알루미나 등을 사용한 것을 확인할 수 있구요

그런데 이고르랩에서 제시된 문제로 시큼한 냄새를 만드는 성분이 acetoxy silicone(acetoxy silane)이라고 문제 제기를 했고, AMeCh에서는 그렇지 않다라고 주장했죠

따라서 저는 SGT-4에 acetoxy silane이 첨가가 되었냐 아니냐를 쟁점으로 생각하고 분석을 해봤습니다

그림 2. a) SGT-4에서 n-hexane을 용매로 하여 원심분리기로 분리한 사진 b) 유기층 분리 후 rotary evaporator로 제거

우선 PDMS든 acetoxy silane이든 둘 다 유기물이기 때문에 SGT-4에서 해당 유기물만 뽑아내기 위해서 원심분리기로 유기층을 따로 분리를 하고

거르는 과정에서 유입될 수 있는 무기물 입자를 0.2 um syringe filter로 걸러 뽑아내고,

걸러낸 용액을 증발시켜 SGT-4 내부의 유기물만 따로 수득해서 1H NMR 측정을 했습니다

그림 3. a) 대조군으로 함께 측정한 PDMS의 인증서 b) 해당 샘플의 NMR spectrum

유기화학을 배우신 분들이면 NMR이 뭔지 아실텐데, 대충 설명하면

유기물에서 결합되어 있는 수소원자가 근처 원소들에 의해 영향을 받아 특정 위치, 특정 형상을 띄게 되고, peak에 해당하는 수소 원자의 갯수만큼 적분비가 비례하므로 유기물의 구조를 추정 할 수 있습니다

그림3의 인증서와 같이 해당 PDMS는 1.4%의 질량비를 가진 OH기로 말단기를 형성하는 형상인데 NMR 결과와 함께 해석해보면

위 NMR은 TMS를 기준으로 하여 측정되기 때문에 Si원자에 CH3이 결합된 PDMS 특성 상 거의 0에 가까운 위치에서 Si-CH3의 peak이 나타나고,

2.12에서 OH기 특유의 broad한 형상의 말단기 -OH peak가 측정됩니다

말단 OH기의 질량비가 1.4%이므로 이를 역산해서 계산하면 OH:CH3의 적분비가 대충 98:1 정도인데 고분자의 NMR임을 감안하면 얼추 비슷하다고 할 수 있을 것 같습니다

그림 4. SGT-4 에서 추출한 유기물의 NMR spectrum

이번엔 SGT-4의 결과를 보겠습니다

두개씩 올린 이유는 CH3의 peak이 워낙 특징적으로 나타나기 때문에 minor peak들이 그에 묻혀서 어지간히 확대하지 않는 이상 잘 안보여서 확대한 것을 추가로 올렸습니다

일단 대조군에 비해 뭔가 잔 peak들이 많이 나타나는 것 처럼 보입니다

이는 NMR 특성 상 측정물의 수소 원자 갯수에 비례하여 peak intensity가 나타나기 때문에

혼합물이라 할지라도 하나의 수소 원자가 워낙 많이 검출되면 나머지 수소 원자들은 상대적으로 작게 보일 수 밖에 없습니다

일단 결과상으로 대조군과 마찬가지로 Si-CH3의 peak가 두드러지게 검출되고 나머지 peak들은 첨가제에 의한 것이거나,

혹은 사용된 PDMS 자체가 일반적인 구조가 아닌 chain branch 에서 따로 개질을 한 물질을 사용하는 등 여러 이유가 가능합니다

그림 5. 여러가지 종류의 acetoxy silane의 분자 구조

다만 acetoxy silane 의 구조식을 보면 acetyloxy기(O=C-CH3 의 구조)를 공통적으로 가졌는데, 해당 기능기의 CH3는 2.0 ppm 근처에서 peak가 검출되는게 특징입니다

어지간히 크게 확대를 해봐도 해당 ppm에서는 peak가 보이지 않는것을 확인했습니다

그렇다면 니가 말한대로면 acetoxy silane이 적게 들어갔으면 검출이 안되는거 아니냐 라고 하실수도 있는데,

애시당초 NMR로 보이지 않을 정도면 그정도 첨가되어봐야 그게 산화가 되서 사람이 후각으로 느껴지는게 가능은 한가? 라는 생각이 듭니다

결론은 제가 찍은 샘플에서는  acetoxy silane의 acetyloxy group으로 추정되는 1H proton peak는 보이지 않았고,

설령 극소량 첨가되어 측정되지 않았더라도 이정도 수준에서 검출되지 않았다면 애초에 사람이 후각으로 느끼기도 힘들다는게 제 의견입니다

현재 상황에서 추가적으로 IR, DSC까지 측정할지는 모르겠습니다