피치(Pitch)에 대한 정리

 

 

 

피치라고 하면 복숭아를 생각하기 쉬운데 그 피치 아닙니다 ㅎㅎ

제가 지금 탄소에 관련된 연구를 하고 있는데, 실제 산업에서 쓰이는 용어들에 대해서 정확하게 정리가 잘 안되어있더라고요. 구글에 pitch를 검색해도 투수가 공을 던진다는 뜻의 pitch나, 음의 높이를 나타내는 high-pitch 이런 뜻이나 나오더라고요. 그래서 직접 피치(pitch)에 대해서 정리를 했습니다.

공장에서 상품을 생산하기 위해선 주재료뿐만 아니라 부재료도 다양하게 필요한데, 예를 들어 흑연 도가니를 만들기 위해서는 주재료인 코크스와 부재료인 바인더피치가 필요해요. 배터리용 인조흑연에는 코팅 재료로 피치를 사용하기도 하고, 전극봉 제작에도 피치가 사용돼요. 이처럼 다양한 분야에서 사용되는 피치는 어떤 물질일까요?

 

PITCH

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• 피치는 실온에서 고체인 유기 물질 또는 타르 증류의 열분해에서 나온 잔류물로, 방향성이 높은 수많은 탄화수소와 heterocyclic compounds의 복잡한 혼합물로 구성됩니다. 특이한 점은 녹는점이 일정한 물질이 아니라 넓은 연화 범위를 나타냅니다. 연화 온도는 분자량과 성분 구성에 따라 약 320K에서 570K 사이의 광범위한 범위를 갖습니다. 
• 녹은 뒤 식으면 결정화 단계를 거치지 않고 굳는 특징이 있습니다. 
• 방향족과 지방족의 비율은 원료가 석유계 또는 석탄계인지에 따라 달라집니다. 석탄계 피치는 PAHs(Poly Aromatic Hydrocarbons)를 많이 포함하고 있어 유럽 등에서 규제하고 있기도 해요. 

 

PETROLEUM PITCH

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• 석유 피치는 원유를 분리할 때 열 처리와 증류로 인한 잔류물입니다.
• 상온에서 고체이며, 주로 방향족과 알킬기로 치환된 방향족 탄화수소가 혼합되어 있으며, 정의된 녹는점 대신 넓은 연화(softening) 범위를 보입니다.

 

COAL TAR PITCH

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• 콜타르 피치는 콜타르를 증류 또는 열처리하여 생성된 잔류물입니다. 상온에서 고체로, 수많은 방향족 탄화수소와 헤테로사이클릭이 복합적으로 혼합되어 있으며, 석유계에 비해 많은 PAHs를 포함합니다.
• 일정한 녹는점 대신 넓은 연화(softening) 범위를 보입니다.

 

MESOPHASE PITCH

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• 메조페이즈 피치는 벌크 메조페이즈로의 결합이 가능한 등방성 액체결정질(carbonaceous mesophase) 입자를 포함한 수많은 방향족 탄화수소가 복합적으로 혼합된 피치를 뜻합니다.
• 광학 현미경으로 탐지할 수 있어서 특히 일본쪽의 논문에서 쉽게 확인할 수 있어요. 

 

MESOGENIC PITCH

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• 메소제닉 피치는 수많은 방향족 탄화수소가 복합적으로 혼합된 피치인데, 광학 현미경으로 탐지할 수 있는 비등방성 입자를 포함하지 않습니다.
• 메소제닉 피치는 퀴놀린 불용성 분율이 낮고 carbonaceous mesophase를 형성해 750K 이상의 연속 열처리를 통해 메조페이즈 피치로 변환할 수 있다는 차이가 있습니다.

 

COAL-DERIVED PITCH COKE

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• COAL-DERIVED PITCH COKE는 COAL TAR PITCH에서 얻은 산업용 고체 탄화 제품으로, 주로 지연 코킹 공정(delayed coking process)에서 생산됩니다.

 

출처: Fitzer, E., et al. "Recommended terminology for the description of carbon as a solid (IUPAC Recommendations 1995)." Pure and applied chemistry 67.3 (1995): 473-506.