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폴리에스터 섬유표면의 사이크로 덱스트린의 고정
-용제계 이소시아네이트에 의한 고정․포접능의 부여-
SENI GAKKAISHI(보고서) Vol. No.4(2010)
和正ひろがき(石川県공업시험장)외 7인
1. 머리말
사이크로덱스트린(CD)은 글루코스가 환상에 α-1, 4결합한 올리고당이다. 일반적으로 6개의 글루코스가 결합한 α-CD, 7개가 결합한 β-CD, 8개가 결합한 γ-CD가 잘 알려져 있다(1). CD는 환상구조의 내측에 소수성의 공극을 갖고, 이 공극에 소수성 화합물 또는 그 화합물의 일부를 취해 포접한 수 있다. CD의 공극은 결합하는 글루코스의 수에 따라 크게 다르기 때문에, 공극의 크기에 맞는 화합물만을 인식해 포접 함으로써 포접체라 부르는 복합체를 형성한다(2). 이 포접으로 CD는 휘발성 화합물을 내부에 가둘 수 있다. CD에 포접된 화합물은 외부 환경으로부터 보호되기 때문에, 예를 들면 열과 자외선 등에 대해 안정성이 높아(3) 수분의 존재 하에서 서서히 방출된다.(4).
기능성 화합물은 안정성이 낮거나 또는 휘발성이 높기 때문에 우수한 기능을 갖고 있다 해도 공업적으로의 이용은 제한적이다. 이러한 화합물도 CD에 포접시킴으로서 한정하게 내포시킬 수 있기 때문에 그 기능을 장기간 동안 휘발시킬 수 있다. 여기서 기존의 안정성과 휘발성 등의 문제로 사용할 수 없었던 기능성 화합물을 CD와 포접체로 해서 섬유제품과 수지제품 등에 고정시키면 기존에는 없었던 새로운 기능을 갖는 재료 창출을 기대할 수 있다. 실제로 비타민류(항산화성)와 스쿠알렌(피부 보습성) 등 불안정한 화합물의 기능을 섬유에 부여할 목적으로, 그래프트 중합이나 폴리카본산을 이용해 섬유에 CD를 고정하는 연구가 보고되어 있다(5-7). 그러나 이들 연구에는 CD를 섬유에 고정하는 방법이 번잡하고, 섬유에 고정한 CD의 내구성이 낮은 등의 문제점이 있기 때문에 CD를 보다 간단한 방법으로 강고하게 섬유에 고정하는 기술개발이 요망되어 왔다.
우리는 이소시아네이트에 의해 섬유 표변에 CD를 간단히 강고하게 고정하는 방법을 검토하였다. 이소시아네이트는 섬유의 수지가공에 널리 사용되고 있는 화합물이다. 섬유에 이소시아네이트와 CD를 함유한 처리액을 함침시킨 후 가열하는 것으로 CD의 수산기와 CD의 수산기와 이소시아네이트 기가 반응해 우레탄 결합을 생성한다. 그 결과 섬유 표면에는 CD와 이소시아네이트가 화학 결합한 고정피막이 형성된다.
2. 실험
2.1 시료와 시약
이소시아네이트에 의해 CD를 고정할 섬유에는 중량 108g/㎡, 경사밀도 61본/cm, 위사밀도 35본/cm의 PET 스판 평직물을 이용하였다. CD는 주식회사 시크로켐의 β-CD를 105℃에서 수분을 제거한 후에 사용하였다. 이소시아네이트로서 디이소시아네이트와 트리이소시아네이트를 사용하였다. 전자에는 데구사 주식회사의 isophorone diisocyanate(IPDI), 三井화학폴리우레탄 주식회사의 m-xylene diisocyanate(XDI) 및 norbornate diisocyanate(NBDI), 住化바이엘우레탄주식회사의 4,4’-methylene bis (cyclohexyl isocyanete(DesW)를 사용하였다. 후자에는 住化바이엘우레탄주식회사의 toluene-2,4-diisocyanate의 adduct(부가물)체(3TDI) 75%의 초산이틸용액 및, BASF주식회사의 1,6-hexamethylene diisocyanate의 burette체(3HDI)를 사용하였다. 각각의 이소시아네이트의 구조는 그림 1에 있다. 또 기타 실험에 사용한 용매 등은 특급의 것을 특히 정제하지 않고 그대로 사용하였다.
원문파일 첨부
출처 : 한국섬유소재연구소 손성군 위원
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