[논문]수용해성 사이클로포스파젠 유도체를 이용한 면섬유의 내구성 방염가공

김정환; 장진호

doi:10.5764/tcf.2021.33.2.64

수용해성 사이클로포스파젠 유도체를 이용한 면섬유의 내구성 방염가공
Durable Flame-Retardant Finish of Cotton Fabrics Using a Water-soluble Cyclophosphazene Derivative 원문보기

韓國染色加工學會誌 = Textile coloration and finishing, v.33 no.2, 2021년, pp.64 - 71

김정환 (금오공과대학교 화학소재공학부 소재디자인공학전공) , 장진호 (금오공과대학교 화학소재공학부 소재디자인공학전공)

Abstract ▼ AI-Helper

Large amount of formaldehyde could be released inevitably during the flame-retardant (FR) treatments or from the finished fabrics using Provatex reagent and Proban polymers which have been used as durable FRs for cotton. A water-soluble cyclophosphazene derivative was synthesized as an ecofriendly phosphorus-based FR for cotton fibers. Dichloro tetrakis{N-[3-(Dimethylamino)propyl]methacrylamido} cyclcophosphazene (DCTDCP) was synthesized through the substiutution reaction of Hexachloro cyclophosphazene and N-[3-(Dimethylamino)propyl] methacrylamide at a mole ratio of 1 : 4, which can be cured dually by both alkaline treatment and UV irradiation. More crosslinked networks were produced through the addition of Triacryloyl hexahydrotriazine and Acrylamide as a UV-curable crosslinker and a comonomer respectively. Both flame retardancy and washing durability of the FR cotton were improved synergistically. The durability improvement may be caused by the covalent bond formation of the FR with cellulose and the high degree of polymerization of DCTDCP, which can be verified by the pyrolysis and combustion behaviors analyzed by LOI, TGA, and microcalorimeter.

주제어

표/그림 (14)

그림 Scheme 1. Synthesis of a water-soluble flame retardant, DCTDCP.
그림 Scheme 2. Crosslinked cotton fiber treated with DCTDCP, TAHT and AAm.
그림 Figure 1. Effect of DCTDCP concentration on add-on and LOI.
그림 Figure 3. Effect of AAm concentration with 30% DCTDCP and 11.4% TAHT on add-on and LOI.
그림 Figure 2. Effect of TAHT concentration with 30% DCTDCP on add-on and LOI.
그림 Figure 4. Synergistic effectiveness of DCTDCP and AAm treatment.
그림 Figure 6. SEM images of FR-cotton; (a) untreated, (b) DCTDCP 30% and (c) DCTDCP 30%+TAHT 11.4%+AAm 18.4%.
그림 Figure 5. Infrared spectra of FR cotton fabrics.
그림 Figure 7. TGA thermodiagrams of FR-finished cotton fabrics.
표 Table 1. EA and ICP data of FR-finished cotton fabrics
표 Table 2. TGA data of FR-finished cotton fabrics
그림 Figure 8. HRR curves of the FR-finished cotton fabrics.
그림 Figure 9. Effect of laundering cycle on the LOI of the FR-finished fabrics.
표 Table 3. The MCC data of the FR-finished cotton fabrics

AI 본문요약
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제안 방법

FT-IR (FT-IR 300E, JASCO, Japan) 분석은 KBr pellet을 사용하여 면 섬유의 작용기 변화를 관찰하였다. 또한 FE-SEM (JSM 6500F, JEOL, Japan)을 사용하여 가공 전후 면직물의 표면 미세구조를 관찰하였다.
HCCP의 치환반응을 통해 수용해성을 갖는 UV 경화성 방염가공제인 DCTDCP로 합성하였으며, 가교제와 단량체인 TAHT 와 AAm를 이용하여 가교구조를 도입하여 면직물의 내구성 방염 가공을 실현하였다. 사용한 첨가제와 관련하여 고정, 열적 거동 및 세탁 내구성을 조사하였다.
FT-IR (FT-IR 300E, JASCO, Japan) 분석은 KBr pellet을 사용하여 면 섬유의 작용기 변화를 관찰하였다. 또한 FE-SEM (JSM 6500F, JEOL, Japan)을 사용하여 가공 전후 면직물의 표면 미세구조를 관찰하였다.
본 연구에서는 포름알데히드를 발생시키지 않는 반응성 유기인계 방염제로서 HCCP와 N-[3-(Diethylamino)propyl]meth- acrylamide를 반응시켜 수용해성을 갖는 DCTDCP를 합성하고, 열과 자외선 조사에 의해 DCTDCP의 치환반응과 광중합 반응을 통해 면직물을 방염가공하였다. 또한 가교제와 공 단량체를 첨가하여 가공함으로써 가교된 고분자 네트워크를 형성함으로써 세탁내구성이 크게 향상시켰다. 방염가공된 면직물의 열분해 거동은 열중량분석기로 분석하였고, 연소 특성은 마이크로열량계를 이용해 분석하였다.
또한 가교제와 공 단량체를 첨가하여 가공함으로써 가교된 고분자 네트워크를 형성함으로써 세탁내구성이 크게 향상시켰다. 방염가공된 면직물의 열분해 거동은 열중량분석기로 분석하였고, 연소 특성은 마이크로열량계를 이용해 분석하였다. 방염가공된 직물의 세탁 내구성은 한계산소지수와 원소조성비 변화를 통해 확인하였다.
방염가공된 면직물의 열분해 거동은 열중량분석기로 분석하였고, 연소 특성은 마이크로열량계를 이용해 분석하였다. 방염가공된 직물의 세탁 내구성은 한계산소지수와 원소조성비 변화를 통해 확인하였다.
본 연구에서는 포름알데히드를 발생시키지 않는 반응성 유기인계 방염제로서 HCCP와 N-[3-(Diethylamino)propyl]meth- acrylamide를 반응시켜 수용해성을 갖는 DCTDCP를 합성하고, 열과 자외선 조사에 의해 DCTDCP의 치환반응과 광중합 반응을 통해 면직물을 방염가공하였다. 또한 가교제와 공 단량체를 첨가하여 가공함으로써 가교된 고분자 네트워크를 형성함으로써 세탁내구성이 크게 향상시켰다.
HCCP의 치환반응을 통해 수용해성을 갖는 UV 경화성 방염가공제인 DCTDCP로 합성하였으며, 가교제와 단량체인 TAHT 와 AAm를 이용하여 가교구조를 도입하여 면직물의 내구성 방염 가공을 실현하였다. 사용한 첨가제와 관련하여 고정, 열적 거동 및 세탁 내구성을 조사하였다. DCTDCP만 단독 가공하면 LOI 26.

대상 데이터

이 때 HCCP에 대한 DMAPMA의 당량비는 6 : 4로 고정하였다. 치환반응이 종료한 후 침전을 필터로 여과하고 용제를 증발시켜 제거한 후 수용해성 Dichloro Tetrakis{N-[3-(Di methylamino)propyl]-N-methacryloyl} cyclophosphazene (DCTDCP)을 제조하였다.

이론/모형

가공된 직물의 방염성 측정 방법은 한계산소지수측정기 (Ysuda Seiki Sesakusho Ltd., Japan)를 이용하여 연소가 지속되기 위해 필요한 최소 산소부피 함량비인 한계산소지수 (LOI)를 ISO 4589:2000에 따라 측정하였다. 방염효율도(EFF) 는 FR 직물의 1% 인(P) 함량 당 LOI의 증가량이다.
방염 가공된 직물의 세탁 내구성은 Launder-O-meter (Daelim, Korea)를 사용하여 AATCC TM 61-2006 2A에 제시된 방법에 따라 평가하였다.

성능/효과

사용한 첨가제와 관련하여 고정, 열적 거동 및 세탁 내구성을 조사하였다. DCTDCP만 단독 가공하면 LOI 26.1으로 증가하지만 세탁 10회 후에는 LOI 20.2로 방염 성이 유지되지 않는다. 그러나 여기에 11.
2로 방염 성이 유지되지 않는다. 그러나 여기에 11.4% TAHT와 18.4% AAm를 첨가하여 가공하면 3차원 가교 네트워크 도입으로 인해 LOI가 상승될 뿐 아니라, 세탁 10회 후에도 LOI 28.9로 유지되어 세탁 내구성도 향상시켰다.
방염가공 전후 인(P)과 질소(N) 함량 변화를 보면 DCTDCP 대비 TAHT와 AAm 첨가량을 증가시키면 질소 함량과 인 함량 모두 증가하여 DCTDCP의 고착율 향상에 기여함을 알 수 있다 (Table 1).

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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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