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글리콜계 용제를 이용한 바이오매스의 One-Pot 아세틸화
이윤지 ( Yunji Lee ),김동현 ( Donghyun Kim ),엄태진 ( Taejin Eom ),이중명 ( Junmyung Lee ),김강재 ( Kangjae Kim ) 한국목재공학회 2021 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2021 No.1
최근 환경에 대한 관심이 대두되면서 바이오 소재에 관한 연구가 집중되고 있다. 바이오 소재 중 하나인 목질 재료는 지구상에 존재하는 양이 가장 풍부할 뿐 아니라, 높은 강도적 특성과 유연성을 지녀 다양한 산업에서의 활용가능성이 높은 재료로 평가된다. 하지만, 이러한 목질재료를 쉽게 가공하기 위해서 는 목재를 이루는 셀룰로오스 분자 사이 존재하는 수소결합을 제거하여야 한다. 목재 내 수소결합을 제거하는 방법으로는 셀룰로오스 수산기를 다른 원자단으로 치환하는 셀룰로오스 표면개질법이 있다. 셀룰로오스 표면개질의 대표적인 방법으로는 실란화, 고분자 그라프팅, 아세틸화 등이 있으며, 그 중 아세틸화는 가장 간편한 방법으로 취급된다. 하지만, 기존의 아세틸화법은 목재로부터 최종산물에 이르기까지 수 많은 공정을 필요로 하며 이 때문에 산업에서의 경제성은 떨어진다. 그리하여, 본 연구에서는 기존의 아세틸화법에서 탈피한 셀룰로오스의 표면개질을 시도하였다. 고비점 용매인 glycol ether와 초산 및 무수초산을 용매로 하여 유기용매 프로세스(organosolv process)를 거쳐 목재로부터 단 한번의 공정(One-Pot process)을 통해 아세틸화된 셀룰로오스를 제조하였으며, 용매를 상이하게 조절하여 제조된 시료와 치환도와의 상관관계를 연구하였다.
단순 아세틸화 공정에 의한 바이오매스의 치환도 상관관계 분석
이윤지 ( Yunji Lee ),김동현 ( Donghyun Kim ),엄태진 ( Tae-jin Eom ),이중명 ( Jung Myoung Lee ),김강재 ( Kang-jae Kim ) 한국목재공학회 2021 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2021 No.2
기존의 아세틸화법은 목재로부터 최종산물에 이르기까지 수많은 공정을 필요로 하는 단점이 있으며, 펄프화 공정부터 시작하여 공정에 따라 셀룰로오스의 높은 순도가 요구되기도 하여 정제, 세척이 요구된다. 본 연구에서는, 고비점 용매인 glycol ether와 초산 및 무수초산을 용매로 하여 유기용매 프로세스 (organosolv process)를 거쳐 바이오매스로부터 단순화된 공정을 통해 다양한 조건의 아세틸화물을 제조하였다. 제작된 아세트화물은 Eberstadt 적정법에 의거하여 치환도를 측정할 수 있다. 하지만, Eberstadt 적정법은 시료의 치환도 분석까지 오랜 시간이 걸리고, 실험자에 따른 오차의 범위가 많이 발생되기 때문에 측정의 정확성과 효율성이 떨어지는 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 단순 아세틸화 공정에 의해 제조된 시료의 치환도 측정에 있어서 Eberstadt 적정법과 더불어 IR 분석을 통한 치환도 계산법을 도입하여 두가지 치환도 측정법간의 상관관계를 알아보고자 하였다.