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디메틸 카보네이트

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디메틸카보네이

데미텔 카보네이트(碳酸二甲酯， Dimethyl Carbonate, DMC)는 화학식 C₃H₆O₃의 무독성, 무색, 투명하고 조금 냄새가 나며 약간 단맛이 나는 액체로서 융점이 4℃고 비등점이 90.1℃， 밀도가 1.069g/cm³이며 물에는 쉽게 용해되지 않지만 알코올, 에테르, 케톤 등 거의 모든 유기 용제에는 혼합된다. DMC는 상압에서 메틸알코올과 함께 끓는데 함께 끓는 온도가 63.8℃이다. DMC 가연성이며 탄산 에스테르로 분류 될 수 있다. DMC는 독성이 매우 낮기 때문에 1992년에 구라파에서는 무독 제품에 포함시켰으며 이는 현대 "청결 프로세스"가 요구하는 환보형 화학원료이므로 DMC의 합성 기술이 국내외 화학계의 광범한 중시를 받고 있다.

DMC의 분자는 구조가 독특하고（CH₈ O-CO-OCH₈ ）, 성능이 우수하여 매우 광범한 용도가 있으며 주요하게 카르보닐화와 메틸화제, 가솔린 첨가제, 합성 폴리카보네이트（PC）의 원료 등으로 사용한다. DMC의 대규모 생산은 바로 폴리카보네이트 포스겐 합성 프로세스를 동반하여 발전하였다.[1]

디메틸카보네이트는 목적물(on-purpose)과 부산물(by-product)이 경쟁하는 특이한 케미칼이다. 논포스겐(non-phosgene) 폴리카보네이트를 제조하는 공법에서는 에틸렌옥사이드와 이산화탄소를 반응시켜 얻은 에틸렌 카보네이트(EC, ethylenecarbonate)와 메탄올을 에스테르교환반응으로 DMC 를 얻는다. 이때의 DMC 는 on-purpose 이다. 중국에서는 프로필렌옥사이드로 (PO) 부터 프로필렌글리콜 (PG) 을 제조하는 과정에서 DMC가 부산물로 얻어지는 생산 설비가 많다. 따라서 합성경로가 다른 경우 원가개념도 다르다. 중국의 DMC 는 부산물로 얻어지기 때문에 값싸고 가격 변동도 안정적인 것이 일반적이다.[2]

개요

DMC는 비점이 높고 유전상수(dielmric constant)가 커서 주로 섬유, 고분자, 오일, 페인트, 수지의 청정 용매로 이용돼 왔다. 최근에는 2차전지 및 연료전지의 필수 전해질 물질, 그리고 에틸렌카보네이트(ethylene carbonate, EC), 디메틸카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 폴리카보네이트(polycarbonate,PC) 및 이소시아네이트(isocyanate)의 원료 등 그 사용 범위가 더욱 다양해지고 있다. 실제로 폴리카보네이트 제조를 위하여 사용되는 맹독성의 포스겐(phagene)의 사용이 규제됨에 따라 이를 DMC로 대체하는 기술은 청정공정의 대표적인 예로 볼 수 있다. DMC는 포스겐과 메탄올을 직접 반응시켜 제조되었으나 맹독성 물질인 포스겐의 사용 및 HC1의 부생과 같은 환경적인 문제로 인해 포스겐 공정은 점차 다른 제조공정으로 대체되고 있다. 그 대체 공정으로는 메틸아질산염(MN:methylnitrite, CH₃ONO)법, 에스테르 교환법, 메탄올 산화법등이 있으며, 메탄올 산화법은 액상법과 기상법 모두 가능한 것으로 알려져 있다.

용도

DMC는 용해성이 우수하여 벤젠, 자일렌, 톨루엔등의 유해한 유기용매를 대체할 수 있는 친환경 화학물질로 화학 산업에서 중요 물질로 각광받고 있다. 또한 Non-Phosgene 공법의 폴리카보네이트 중간 원료, 자동차의 옥탄가 향상을 위한 첨가제, 2차전지의 전해액 등으로 사용되고 있다.

  • 폴리카보네이트 중간 원료
  • 도료, 염ᆞ안료용 희석제
  • 2차 전지 전해액
  • 코팅용 용매
  • 연료첨가제
  • 유기합성 중간체
  • 기타 유기용매 대체

시장 전망

디메틸 카보네이트(DMC) 시장 규모는 예측 기간 중 6.2%의 CAGR로 추이하며, 2020년 7억 9700만 달러에서 2025년에는 10억 7800만 달러 규모로 성장할 것으로 예측된다. 폴리카보네이트 및 리튬이온 배터리의 수요 증가가 이 시장의 성장을 촉진할 전망이다.

용도별로 보면 배터리용 전해질 부문이 예측 기간 중 최대의 CAGR로 성장할 것으로 예측되고 있다. 전기자동차 및 스마트폰, 태블릿, 랩톱 등 일렉트로닉스의 급속한 발전에 수반하여 리튬이온 배터리 등 첨단 배터리의 수요가 높아지고 있다. 리튬이온 배터리의 특성 향상을 위해 리튬염의 용해를 가능하게 하는 프로필렌 카보네이트(PC) 및 에틸렌 카보네이트(EC) 등의 유기 탄산염으로 구성되는 용매가 산업 전체에서 널리 사용되고 있다. 그러나 이것은 점도가 높고, 리튬 전기화학 사이클의 효율을 제한하므로 완화를 위해 DMC 등의 선형 카보네이트가 널리 이용되고 있다.[3]

제조 기업

각주

  1. ↑ JL.gov, 〈길림시 연간 생산량 5만 톤 디메틸 카보네이트 프로젝트〉, 《길림성인민정부》, 2021-04-02
  2. ↑ 물극필반, 〈(석유화학) DMC (디메틸카보네이트) 의 강세 : 분산물 신분의 역습〉, 《네이버 블로그》, 2016-09-06
  3. ↑ MarketsandMarkets, 〈(시장보고서)세계의 디메틸 카보네이트(DMC) 시장 예측(-2025년) : 용도(폴리카보네이트 합성, 배터리용 전해질, 용제, 시약), 최종사용자 산업(플라스틱, 페인트 및 코팅, 의약품), 등급(산업, 제약, 배터리), 지역별〉, 《글로벌인포메이션》, 2021-01

참고자료

같이 보기


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