헤미셀룰로오스 가수분해물 첨가를 통한 셀룰로오스 나노피브릴의 건조공정에서의 응집 방지 및 재분산성 강화 = Reinforcement of Aggregation Prevention during Drying and Redispersibility of Cellulose Nanofibrils via Hemicellulose Hydrolyzate Addition

국문 초록 (Abstract)

나노셀룰로오스는 뛰어난 기계적, 열적 특성으로 인해 석유 기반 고분자를 대체할 수 있는 물질로 주목 받고 있다. 하지만 나노셀룰로오스의 실제 산업 분야에서의 상용화를 위해서는 제조 및 저장, 운송에 있어서의 효율성 및 안정성이 보장되어야 한다. 이러한 관점에서 나노셀룰로오스의 상용화에 있어 탈수 및 건조 공정에서 발생하는 비가역적인 응집 현상은 우선적으로 해결해야 할 과제이다. 나노셀룰로오스의 응집 현상은 건조 과정에서 발생하는 분자 간 강한 수소 결합 형성에 의해 일어나며, 이로 인하여 나노셀룰로오스의 구조가 변화하며 성능은 크게 감소한다. 따라서 지금까지 나노셀룰로오스 제품들은 일반적으로 1~10wt% 농도의 현탁액 상태로만 취급되고 있다. 본 연구에서는 목질계 바이오매스의 계층적 구조에서 영감을 받아 나노셀룰로오스의 건조 시 비가역적인 수소 결합 발생을 방지하기 위해 헤미셀룰로오스 가수분해 산물인 자일로스를 친환경 첨가제로 사용하였다. 다양한 비율의 오븐 건조한 CNF/자일로스 필름을 제조하고, 건조 면적 및 표면 몰폴로지를 분석하였다. 그리고 재분산 동역학 및 침전 실험을 통해 최적의 자일로스 첨가량을 결정하고, 입도 및 유변학적 특성 분석을 통해 CNF 현탁액의 분산성 회복을 확인하였다. 수용성 바이오폴리머인 자일로스는 증류수를 이용한 수세 공정으로 쉽게 제거할 수 있었고, 이를 수세 전후 고형분의 질량 비교와 FTIR 측정을 통해 확인이 가능하였다.