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황산을 이용한 미세섬유화 공정이 셀룰로오스 나노섬유의 코팅 및 배리어 특성에 미치는 영향
곽효원(Hyo Won Kwak),허재은(Jae Eun Heo),허경아(Kyeonga Her),이호현(Hohyun Lee),진형준(Hyoung-Joon Jin),심봉섭(Bong Sup Shim) 한국고분자학회 2019 폴리머 Vol.43 No.1
셀룰로오스 나노섬유는 수십 나노미터 크기의 직경을 갖는 나노 소재로서 뛰어난 기계적 물성과 배리어 성능을 가지고 있기 때문에 패키징 산업에서 각광받고 있는 물질이다. 이러한 셀룰로오스 나노섬유는 원재료 및 나노섬유화 공정 방식에 따라 모폴로지 및 결정화도를 비롯한 이화학적 성질이 영향을 받는다. 본 연구에서는 황산으로 후처리를 함으로써 그 농도에 따라 이화학적 성질이 다른 셀룰로오스 나노섬유 코팅용액을 제조하였고, 이화학적 성질에 따른 셀룰로오스 나노 섬유의 코팅성, 투명성, 그리고 산소 및 수분 차단성을 조사하였다. 그 결과, 황산용액의 농도가 높아질수록 셀룰로오스 나노섬유의 직경 및 길이가 줄어들고 결정성이 높아지며 나노섬유 표면에 음전하가 도입되는 경향을 보였다. 또한 이와 같이 셀룰로오스의 직경 감소 및 음전하 도입으로 인하여 코팅성 및 투명도가 증가하였으며 조밀한 코팅이 가능케 되어 산소 차단성이 증진되는 것을 확인할 수 있었다. Cellulose nanofibrils are nano-scale materials with a diameter of several tens of nanometers. Cellulose nanofibrils" excellent mechanical and barrier properties make them attractive materials in the packaging industry. The morphology and crystallinity of obtained nano-cellulose greatly depend on the raw materials and the nano-fibrilization process. In this study, we investigated the effect of morphology and crystal structure of cellulose nanofibrils on coating performance, transparency, and barrier properties. Cellulose nanofibrils with a narrow diameter, high crystallinity and negative ion were fabricated as the concentration of the sulfuric acid was increased. As a result, post-treated cellulose nanofibrils could be easily coated due to narrow diameter and introduction of negative ion, and enhance oxygen barrier properties via the densely interconnected nanofiber surface.