[논문]비이온성 고분자의 Iodine 착물형성에 대한 계면활성제의 영향

안범수

doi:10.12925/jkocs.2018.35.4.1031

비이온성 고분자의 Iodine 착물형성에 대한 계면활성제의 영향
Influence of Surfactant on the Iodine Complex Formation of Some Non-ionic Polymers 원문보기

한국유화학회지 = Journal of oil & applied science, v.35 no.4, 2018년, pp.1031 - 1037

초록
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수용성 비이온고분자인 Polyvinylalcohol (PVA), Polyvinylpyrrolidone (PVP), Hydroxypropyl cellusoe (HPC)와 iodine과의 착물 형성에 대한 계면활성제의 영향을 알아보기 위해 Sodiumdodecylsulfate을 포함하는 수용액에서 이들 사이의 반응을 수행하였다. PVP와 HPC에서 tri-iodide band의 적색 이동에 의하여 착물이 만들어졌다는 것을 알게되었고, PVA-iodine 착물에서는 500 nm 부근에서 고유의 특색있는 띠를 나타내었다. SDS 계면활성제의 존재는 PVA-iodine 착물의 파괴를 가져왔고, 고유의 푸른색도 사라지게 만들었다. 그러나 SDS 단량체는 PVP, HPC와 iodine의 착물 형성을 도와주는 경향을 나타내었다. 고분자 용액에서 겔이 만들어지는 것을 방해하는 n-propanol은 고분자-iodine 착물이 형성되는 것을 도와주었다. SDS가 있을 때와 없을 경우의 영향을 알아보기 위해 순수한 HPC와 HPC-iodine 착물을 만들고 이들의 성질을 조사하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The formation of a complex between PVP or HPC and iodine was indicated by a red shift in the tri-iode band while PVA-iodine complex showed its characterized band around 500 nm in pure aqueous media. Addition of surfactant SDS resulted in a disapperance of the characteristic blue color of the PVA-iodine complex indicating that the complex is not formed in aqueous surfactant media. However in case of PVP or HPC, presence of the monomers of SDS favored the complex formation but in higher concentration, the micelles of SDS decreased the complex. Complexation was found to increase with increasing content of n-propanol in the system since n-propanol inhibits the formation of gels or microgels in the polymer solution. But in case of PVA-iodine complex, addition of n-propanol led to conversion of bigger polyiodides into smaller ones, which is indicative of increased intermolecular hydrogen bond interaction between propanol and PVA effecting a decrease in the PVA aggregate space.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. UV-Visible absorption spectra of polymer mixtures in aqueous and aqueous surfactant solutions with PVA solution as reference ; (a) I₂-KI solution in water (b) PVA-iodine mixture in water (c) in 4 mM SDS (d) in 12 mM SDS.
그림 Fig. 2. UV-Visible absorption spectra of polymer mixtures in aqueous and aqueous surfactant solutions with PVP solution as reference ; (a) I₂-KI solution in water (b) PVP-iodine mixture in water (c) in 4 mM SDS (d) in 12 mM SDS.
그림 Fig. 3. UV-Visible absorption spectra of polymer mixtures in aqueous and aqueous surfactant solutions with HPC solution as reference ; (a) I₂-KI solution in water (b) HPC-iodine mixture in water (c) in 4 mM SDS (d) in 12 mM SDS.
그림 Fig. 4. Absorption spectra of PVA-iodine complex in aqueous solution containing different percentage of n-propanol ; (a) 2 % (b) 5 % (c) 8 %.
그림 Fig. 5. Absorption spectra of PVP-iodine and HPC-iodine complexes in aqueous solution containing different percentage of n-propanol ; (a) 2 % (b) 5 % (c) 8 %.
그림 Fig. 6. Infrared spectra of gels ; (a) HPC (b) HPC in 6 mM SDS (c) HPC-iodine (d) HPC-iodine in 6 mM SDS.
그림 Fig. 7. DSC profile of gels ; (a) HPC (b) HPC in 6 nM SDS (c) HPC-iodine (d) HPC-iodine in 6 mM SDS.

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 음이온계면활성제인 sodiumdo-decylsulfate (SDS)가 존재할 때 수용성 비이온고분자와 iodine 사이의 착물형성이 어떻게 변화하는지를 알아보고자 한다. 고분자는 polyvinylalcohol(PVA), polyvinylpyrrolidone(PVP), hydroxypropyl cellulose(HPC) 등을 사용하였다.

제안 방법

8 mM KI 혼합용액은 2 mM iodine 용액과 8 mM KI용액을 묽혀서 제조하였다. 고분자-iodine 반응 혼합물을 만들기 위해 10ml 부피플라스크에 0.5ml 고분자 용액, 5ml의 iodine-KI용액을 넣고 증류수로 채워 결과적으로 0.1 mM iodine 혼합용액을 준비하였다. 500C에서 증류수에 HPC 고분자를 녹인 후 24시간 교반한 다음 실온으로 냉각하여 하루 밤 놓아서 기포들을 제거하여 5%(w) 고분자 용액을 준비하였다.
500C에서 증류수에 HPC 고분자를 녹인 후 24시간 교반한 다음 실온으로 냉각하여 하루 밤 놓아서 기포들을 제거하여 5%(w) 고분자 용액을 준비하였다. 수용액 상태에서 HPC-iodine 용액은 미리 준비한 적절한 양의 고분자와 iodine-KI 용액을 혼합한 후 계면활성제 용액을 넣어 원하는 반응용액을 제조하였다.

대상 데이터

본 논문에서는 음이온계면활성제인 sodiumdo-decylsulfate (SDS)가 존재할 때 수용성 비이온고분자와 iodine 사이의 착물형성이 어떻게 변화하는지를 알아보고자 한다. 고분자는 polyvinylalcohol(PVA), polyvinylpyrrolidone(PVP), hydroxypropyl cellulose(HPC) 등을 사용하였다. 또한 고분자 용액에서 겔의 형성을 방해하는 물질인 n-propanol의 착물형성에 대한 영향도 알아보았다.
고분자 시료인 polyvinylalcohol (PVA), polyvinylpyrrolidone (PVP), hydroypropyl cellulose (HPC)는 Aldrich로부터, 고순도 SDS,Iodine (I₂), Potassium iodide (KI)는 Fluka에서 각각 구입하여 사용하였다 (순도 99.5% 이상). n-Propanol은 분별증류 후 이용하였다.

성능/효과

PVP나 HPC 착물의 경우, 낮은 SDS 농도 (4 mM)에서 흡수의 증가와 함께 SDS로 인하여 tri-iodide 띠가 붉은색 쪽으로 더 이동하였으나, 높은 농도 (12 mM)에서는 흡수가 감소하는 현상을 나타내었다. 이 결과는 SDS 단량체의 존재가 PVP와 HPC 착물의 증가를 가져왔으나, SDS 미셸은 착물의 형성을 방해한다는 사실을 암시한다고 볼 수 있다.
음이온계면활성제인 SDS를 가했을 때 PVA-iodine 착물의 특색있는 청색이 사라지는 것을 관찰할 수 있었는데 이는 고분자 착물이 계면활성제 수용액에서 파괴되었다는 것을 의미한다. PVP나 HPC의 경우에는 음이온계면활성제 SDS 단량체의 존재가 착물 형성을 유리하게 만들었으나, 높은 농도에서는 SDS 미셸로 인해 착물이 감소하는 결과를 가져왔다. n-Propanol은 고분자 용액에서 겔이 만들어지는 것을 방해하기 때문에 용액에서 propanol을 증가시켰을 경우 착물화가 증가하는 것을 관찰할 수 있었다.
그러나 PVA-iodine 착물에서 propanol의 첨가는 큰 polyiodides ( I₅^- )를 작은 형태 ( I₃^-)로 바뀌게 하였는데, 이것은 PVA와 propanol 사이의 분자 간 수소결합이 커지면서 PVA 집합체 내의 공간축소가 이루어져 나타난 결과로 생각된다. SDS가 존재할 때 순수 HPC와 iodine이 결합된 HPC 겔의 FT-IR 스펙트럼을 보면 SDS나 iodine이 삽입되었을 경우 -OH 신축운동 띠의 적색이동과 함께 폭이 넓어짐을 관찰 할 수 있었으나 그 밖의 구조적 변화는 없다는 것을 알 수 있었다.
PVP나 HPC의 경우에는 음이온계면활성제 SDS 단량체의 존재가 착물 형성을 유리하게 만들었으나, 높은 농도에서는 SDS 미셸로 인해 착물이 감소하는 결과를 가져왔다. n-Propanol은 고분자 용액에서 겔이 만들어지는 것을 방해하기 때문에 용액에서 propanol을 증가시켰을 경우 착물화가 증가하는 것을 관찰할 수 있었다. 그러나 PVA-iodine 착물에서 propanol의 첨가는 큰 polyiodides ( I₅^- )를 작은 형태 ( I₃^-)로 바뀌게 하였는데, 이것은 PVA와 propanol 사이의 분자 간 수소결합이 커지면서 PVA 집합체 내의 공간축소가 이루어져 나타난 결과로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	PAN 회절 연구의 결과는?	착물화가 이뤄지는 과정을 보면 먼저 iodine이 고분자 표면에 흡착되면서 시작되고, 이는 고분자의 구조 변화를 가져오게 되고 iodine 분자가 고분자 집합체의 빈 공간으로 들어가서 polyiodine이나 polyiodides로 바뀌게 된다 [8-10]. PAN 회절 연구에 따르면, iodine이 결정상polyacylonitrile 사슬로 침투해 들어가 polyiodine이 polynitrile(PAN) 내부를 팽창시킨다고 알려졌다 [11]. 착물속에서 iodine은 고분자 사슬을 팽창시키고 고분자 격자의 구조를 바뀌게 만든다.
	몇가지 수용성 고분자들과 iodine이 관심을 받는 이유는?	몇가지 수용성 고분자들과 iodine은 착물을 형성한다고 알려져 있는데 착물내의 iodine 원자가 살균성질을 갖기 때문에 많은 관심을 받고 있다[1-5]. 착물에 부착된 iodine 원자의 살균성질은 고분자 내에서 iodine 원자를 갖고 있는 group의 형태나 성질에 의존한다고 알려져 있다 [6,7].
	수용액 상태의PVA-iodine를 만들기 위해 해야하는 것은?	그 동안의 착물연구 결과에 따르면 고분자-iodine 착물에서 iodine 종이 존재하는 형태는PVA, nylon 6, PVP, ethyl cellulose 등에서 고분자의 특성에 따라 다르다는 사실을 알게 되었다[12-16]. 순수한 물 용매에서 iodine의 용해도는 매우 낮기 때문에 iodine의 용해도를 증가시키기 위해 potassium iodide (KI)를 일정량 넣고 고분자-iodine 연구를 수행하였다. 수용액 상태의PVA-iodine 착물에서 분자 간 수소결합의 증가는 착물 형성을 유리하게 하는 경향을 띄었으나, 겔의 존재는 착물을 방해하는 것으로 나타났다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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