불소계 발수제는 발수성이 우수하여 널리 사용되고 있지만 환경오염이나 인체오염이 문제시 되고 있다. 그러므로 유럽이나 미국 등 글로벌 시장에서는 최근 다양한 법제규제를 적용하고 있으며 점점 그 기준을 더욱 엄격화 하고 있다. 이에 본 연구에서는 다양한 길이의 알킬치환기를 가지는 발수제를 중합하고, 사슬길이에 따른 발수성의 변화를 확인하여 불소계와 유사한 성능을 가진 비불소계 아크릴레이트계 발수제를 개발하고자 한다. 본 발수제 합성은 길이가 12~22개 알킬길이를 가지는 ...
불소계 발수제는 발수성이 우수하여 널리 사용되고 있지만 환경오염이나 인체오염이 문제시 되고 있다. 그러므로 유럽이나 미국 등 글로벌 시장에서는 최근 다양한 법제규제를 적용하고 있으며 점점 그 기준을 더욱 엄격화 하고 있다. 이에 본 연구에서는 다양한 길이의 알킬치환기를 가지는 발수제를 중합하고, 사슬길이에 따른 발수성의 변화를 확인하여 불소계와 유사한 성능을 가진 비불소계 아크릴레이트계 발수제를 개발하고자 한다. 본 발수제 합성은 길이가 12~22개 알킬길이를 가지는 단량체를 유화보조제와 가용화제를 순차적으로 넣은 후 반응액을 65 ℃에서 중탕하여 완전히 용해시켰다. 증류수 (30 g x 6회)를 첨가하여 희석한 후 초음파처리 하여 용액을 현탁시켰다. 그 후 현탁액의 온도를 40 ℃로 하여 연쇄이동제와 가교제를 첨가하고 온도를 60 ℃로 하여 3시간동안 교반하였다. 발수제의 성능을 분석하기 위하여 FT-IR, GPC, DSC, 접촉각 측정을 진행하였다. 접촉각은 각각의 나일론, 면, PET섬유에 발수제를 10% 수용액 상태로 희석하여 코팅 한 후에 증류수를 적하하여 측정하였다. 또한 순수한 발수제의 임계표면장력을 측정하기 위하여 슬라이드 글라스 표면에 발수제 (0.15 g)를 코팅한 후 DMF, DMSO, Ethylene glycol, diiodomethane, thiodiglycol, formamide, glycerol, water 의 8종류의 용매를 코팅된 발수제 표면에 적하하여 각각의 접촉각을 측정하였다. 용매의 표면장력과 접촉각 (cosθ) 값을 plotting 하여 임계표면장력값을 계산한다. 합성된 발수제의 분석을 위해서 FT-IR, GPC, DSC가 사용되었다. DSC를 이용하여 발수제의 녹는점을 확인하였으며, FT-IR에서 C=C 결합의 유무 확인을 통해 예측한 발수제의 합성이 이루어졌음을 확인하였다. GPC를 통해 수평균분자량은 (94836~154179)의 범위를 가지고, 질량평균분자량은 (172738~384345)범위에서 중합이 되었으며, 중합도는 (249~641)의 범위를 가지는 것을 확인하였다. 합성하여 얻어진 발수제를 나일론, 면, PET 섬유에 각각 코팅하여 접촉각을 측정함으로써 발수성을 확인하였고 발수제의 사슬길이에 따라서는 알킬치환기가 18개인 경우 가장 좋은 발수성을 나타내었다. 섬유별 접촉각의 경우 나일론섬유는 126.4°, 면섬유는 135.6°, PET섬유는 121.2°의 평균 접촉각이 측정 되었으며, 이를 통해 섬유에 따라서는 면섬유가 가장 좋은 발수성을 가지는 것을 확인 할 수 있었다. 마지막으로 각각의 발수제에 대하여 임계표면장력 값을 계산하기 위해 시도하고 있다. 결론적으로 본 연구에서는 다양한 길이의 알킬치환기를 가지는 비불소계 발수제를 합성하였고 FT-IR, GPC, DSC 및 섬유에 직접 코팅 후 접촉각 측정, 순수한 발수제의 임계표면장력 측정 등의 성능분석을 통해 발수제의 물리적 특성을 확인하였다. 추후 불소계 발수제와의 추가적인 비교실험을 통하여 실적용성 및 실효율성 등을 확인 할 수 있을 것으로 예상된다.
불소계 발수제는 발수성이 우수하여 널리 사용되고 있지만 환경오염이나 인체오염이 문제시 되고 있다. 그러므로 유럽이나 미국 등 글로벌 시장에서는 최근 다양한 법제규제를 적용하고 있으며 점점 그 기준을 더욱 엄격화 하고 있다. 이에 본 연구에서는 다양한 길이의 알킬치환기를 가지는 발수제를 중합하고, 사슬길이에 따른 발수성의 변화를 확인하여 불소계와 유사한 성능을 가진 비불소계 아크릴레이트계 발수제를 개발하고자 한다. 본 발수제 합성은 길이가 12~22개 알킬길이를 가지는 단량체를 유화보조제와 가용화제를 순차적으로 넣은 후 반응액을 65 ℃에서 중탕하여 완전히 용해시켰다. 증류수 (30 g x 6회)를 첨가하여 희석한 후 초음파처리 하여 용액을 현탁시켰다. 그 후 현탁액의 온도를 40 ℃로 하여 연쇄이동제와 가교제를 첨가하고 온도를 60 ℃로 하여 3시간동안 교반하였다. 발수제의 성능을 분석하기 위하여 FT-IR, GPC, DSC, 접촉각 측정을 진행하였다. 접촉각은 각각의 나일론, 면, PET섬유에 발수제를 10% 수용액 상태로 희석하여 코팅 한 후에 증류수를 적하하여 측정하였다. 또한 순수한 발수제의 임계표면장력을 측정하기 위하여 슬라이드 글라스 표면에 발수제 (0.15 g)를 코팅한 후 DMF, DMSO, Ethylene glycol, diiodomethane, thiodiglycol, formamide, glycerol, water 의 8종류의 용매를 코팅된 발수제 표면에 적하하여 각각의 접촉각을 측정하였다. 용매의 표면장력과 접촉각 (cosθ) 값을 plotting 하여 임계표면장력값을 계산한다. 합성된 발수제의 분석을 위해서 FT-IR, GPC, DSC가 사용되었다. DSC를 이용하여 발수제의 녹는점을 확인하였으며, FT-IR에서 C=C 결합의 유무 확인을 통해 예측한 발수제의 합성이 이루어졌음을 확인하였다. GPC를 통해 수평균분자량은 (94836~154179)의 범위를 가지고, 질량평균분자량은 (172738~384345)범위에서 중합이 되었으며, 중합도는 (249~641)의 범위를 가지는 것을 확인하였다. 합성하여 얻어진 발수제를 나일론, 면, PET 섬유에 각각 코팅하여 접촉각을 측정함으로써 발수성을 확인하였고 발수제의 사슬길이에 따라서는 알킬치환기가 18개인 경우 가장 좋은 발수성을 나타내었다. 섬유별 접촉각의 경우 나일론섬유는 126.4°, 면섬유는 135.6°, PET섬유는 121.2°의 평균 접촉각이 측정 되었으며, 이를 통해 섬유에 따라서는 면섬유가 가장 좋은 발수성을 가지는 것을 확인 할 수 있었다. 마지막으로 각각의 발수제에 대하여 임계표면장력 값을 계산하기 위해 시도하고 있다. 결론적으로 본 연구에서는 다양한 길이의 알킬치환기를 가지는 비불소계 발수제를 합성하였고 FT-IR, GPC, DSC 및 섬유에 직접 코팅 후 접촉각 측정, 순수한 발수제의 임계표면장력 측정 등의 성능분석을 통해 발수제의 물리적 특성을 확인하였다. 추후 불소계 발수제와의 추가적인 비교실험을 통하여 실적용성 및 실효율성 등을 확인 할 수 있을 것으로 예상된다.
Fluorinated water repellents have been widely used in textile finishing last few decades. They possess not only superior water repellency but also oil releasing properties at the same time due to very low surface energy of 17~18mN/m. In addition, it has been known that they are chemically highly sta...
Fluorinated water repellents have been widely used in textile finishing last few decades. They possess not only superior water repellency but also oil releasing properties at the same time due to very low surface energy of 17~18mN/m. In addition, it has been known that they are chemically highly stable and non-toxic to ecological system. However, as reported recently its potential hazardous effects to human body as well as various living things, a lot of textile manufacturers and apparel brands all over the world have decided not to use the fluorinated water repellents within a few years. In order to put it into practice, the different water repellents not using fluorocarbon compounds are necessary and hydrophobic paraffinic compounds can be the one of choices. The paraffinic compounds are waxy materials that have linear long alkyl chains generally higher than decyl group. The materials exhibit extremely hydrophobic nature by non-polar covalent bonds between carbon and carbon, carbon and hydrogen atoms having similar electro-negativity. Accordingly, this kind of non-fluorinated water repellents can be re-evaluated at this situation. In this study, therefore, several paraffinic water repellents having different length of linear alkyl groups were synthesized by emulsion polymerization process and its application properties to textile fabrics were investigated. The five non-fluorinated paraffinic water repellents having different length of alkyl groups were synthesized by emulsion polymerization. The number and weight average molecular weights are obtained at around 86,000~150,000 and 170,000~ 470,000, respectively. The average molecular weights decreased with increases of the length of alkyl groups of monomers. As the length of alkyl groups increased, the melting points also gradually increased from 4.8℃ to 66.7℃. The optimum length of alkyl group of paraffinic water repellents was determined as octadecyl(18) group and it showed the contact angle of water droplets on fabrics higher than 130°.The critical surfacetension values were almost20~21mN/m, there were no significant difference according to the length of the alkylgroups.
Fluorinated water repellents have been widely used in textile finishing last few decades. They possess not only superior water repellency but also oil releasing properties at the same time due to very low surface energy of 17~18mN/m. In addition, it has been known that they are chemically highly stable and non-toxic to ecological system. However, as reported recently its potential hazardous effects to human body as well as various living things, a lot of textile manufacturers and apparel brands all over the world have decided not to use the fluorinated water repellents within a few years. In order to put it into practice, the different water repellents not using fluorocarbon compounds are necessary and hydrophobic paraffinic compounds can be the one of choices. The paraffinic compounds are waxy materials that have linear long alkyl chains generally higher than decyl group. The materials exhibit extremely hydrophobic nature by non-polar covalent bonds between carbon and carbon, carbon and hydrogen atoms having similar electro-negativity. Accordingly, this kind of non-fluorinated water repellents can be re-evaluated at this situation. In this study, therefore, several paraffinic water repellents having different length of linear alkyl groups were synthesized by emulsion polymerization process and its application properties to textile fabrics were investigated. The five non-fluorinated paraffinic water repellents having different length of alkyl groups were synthesized by emulsion polymerization. The number and weight average molecular weights are obtained at around 86,000~150,000 and 170,000~ 470,000, respectively. The average molecular weights decreased with increases of the length of alkyl groups of monomers. As the length of alkyl groups increased, the melting points also gradually increased from 4.8℃ to 66.7℃. The optimum length of alkyl group of paraffinic water repellents was determined as octadecyl(18) group and it showed the contact angle of water droplets on fabrics higher than 130°.The critical surfacetension values were almost20~21mN/m, there were no significant difference according to the length of the alkylgroups.
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