Synthesis and Lubricant Properties of Vegetable Oil based on Estolides

Abstract

− Several researches are focused on improving the value of fine chemicals based on biomass resources due to environmental and other concerns associated with the use of petroleum-based products. Therefore, the synthesis and application of estolides derived from plant-based waste oil materials and their application as lubricants and as processing oil for butyl rubber products have been studied. Four kinds of estolide were prepared with conversions of 71~92% over 24h using various vegetable oils, as determined by size exclusion chromatography (SEC) and nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. FT-IR spectroscopy determines the esterification of estolides using 2-ethylhexyl alcohol. The estolides have iodine values of 35~90, α-ester/α-acid ratios of 0.45~0.55, and total acid number of 114~134 mg KOH g-1. Four ball wear tests show that the wear scar diameters (WSDs) of estolides as base oil significantly decreased to 0.328~0.494 mm, compared to WSDs of 0.735 and 0.810 mm of WSD for 150N and Yubase 6, respectively, as general base oil. Thus, the estolides have better wear resistance and satisfying design objectives for the engineering of a variety of lubricant base oils. Keywords − estolides(에스토라이드), fatty acid (지방산), lubricants(윤활제), wear scar diameter(마모흔 직경) 1. 서 론 오랜 시간 동안 사용되었던 석유기반의 윤활유 제품 들이 석유자원의 고갈로 인하여 원자재 가격 급등과 다 양한 환경적 요인에 따라 사용이 점점 제한되고 비슷 한 물성을 갖는 친환경적인 제품으로 대체되고 있는 실 정이다[1-3]. 그러므로 윤활성능과 점도 특성이 우수하 면서 생분해성이 높고, 독성이 적어서 친환경 적이고 재생 가능한 식물유 유래의 바이오 윤활제에 대한 관 심이 높아지고 있다[4-11]. 이러한 식물유래 바이오 윤 활제품들은 저온 유동 특성과 산화 안정성과 열 안정 성에서 우수하지 않다는 문제점을 가지고 있다[12-15]. 식물유 유래 바이오 윤활제품의 문제점을 해결하기 위 하여 지방산 유도체를 사용하여 에스토라이드나 폴리에 스토라이드 등을 첨가하여 사용하거나 단독으로 바이오 윤활제로의 활용에 대한 연구들이 많이 진행되고 있다 [16-19]. 식물유에서 유래한 지방산 유도체를 사용하여 합성 한 에스토라이드는 수입에 의존할 수 밖에 없는 석유기 반 제품들과는 다르게 국내에서 폐자원을 재활용하여 얻을 수 있으며, 석유제품의 사용으로 인한 온실가스의