초록 ▼

일반적인 섬유제품의 습식 염색은 물을 매체로 대상 섬유에 우수한 친화력을 갖는 염료의 고온 흡착 또는 화학반응을 통해 고착되므로, 비열이 높은 물의 승온 및 건조에 따른 다량의 에너지 소비와 미고착염료, 중성염, 알칼리 등 폐수 배출로 환경오염을 야기하는 문제점이 있어, 에너지절감 및 친환경적인 대체 공정 개발이 필요함. 본 연구는 기존 염료구조에 이관능성 메타크릴아미드기나 비닐설폰기 등 광경화형 반응기를 도입하여 광반응성 염료를 합성하고, 광개시제를 포함한 염료조성액 패딩을 통해 섬유에 부여한 뒤, 자외선 조사에 의해 광그라프트함

일반적인 섬유제품의 습식 염색은 물을 매체로 대상 섬유에 우수한 친화력을 갖는 염료의 고온 흡착 또는 화학반응을 통해 고착되므로, 비열이 높은 물의 승온 및 건조에 따른 다량의 에너지 소비와 미고착염료, 중성염, 알칼리 등 폐수 배출로 환경오염을 야기하는 문제점이 있어, 에너지절감 및 친환경적인 대체 공정 개발이 필요함. 본 연구는 기존 염료구조에 이관능성 메타크릴아미드기나 비닐설폰기 등 광경화형 반응기를 도입하여 광반응성 염료를 합성하고, 광개시제를 포함한 염료조성액 패딩을 통해 섬유에 부여한 뒤, 자외선 조사에 의해 광그라프트함으로써 상온 광그라프트 염색기술을 개발하는 것임.
이 연구는 광반응성이 없는 염료를 포함한 광반응성 바인더 혼합액의 광경화가 아니라 광반응성 염료의 광그라프트라는 점에서 차별화된 신규 염색기술임. 이 염색은 한 종류의 염료로 모든 직물을 염색할 수 있고 염료과 혼방직물 사이에는 특이한 분자간 상호작용과 친화력이 필요없는 만능 염색(universal dyeing)을 실현할 수 있다.
자외선 조사하면서 광반응성 염료를 양모 직물에 그라프트하면 광개시제를 첨가할 필요가 없다. 왜냐하면 양모 시스틴 중의 디설파이드 결합(S-S)은 쉽게 광분해하여 생기는 티일(thiyl) 라디컬이 생성되고 중합반응을 개시할 수 있다. 면직물의 광반응 염색의 원리는 자외선 조사로 여기된 광개시제가 섬유 표면에서 수소를 추출하여 섬유 라디칼이 형성하여 염료의 광그라프트중합을 개시한다. 그리고 염료 분자 구조 중 C-S 과 C-Br 건의 광화학 분열을 통하여 자유라디컬이 생성되어 중합을 일으킬 수 있다.
Reacitve Black 5는 2개의 sulfatoethylsulfone기가 존재하는 이관능성 광반응성 염료이고, Reactive Red 84와 Reactive Yellow 39는 각각 하나의 α-bromoacrylamido기가 함유되어 있으나 C-Br결합과 C-S결합을 가지고 있어 고관능성 광반응성 염료임을 확인하였다. Reactive Black 5 는 자외선 조사에 의해 생성된 vinyl sulfone의 광화학 고리화(Photocyclization), 광이량화(Photodimerization)에 의해 poly vinylsulfone염료가 형성되고, α-bromoacrylamide 계 염료는 광중합 및 광가교로 인해 poly acrylamide염료가 형성된다. 디메타타릴화된 합성 염료의 경우에도 광 그라프트중합을 통해 광반응성 염색을 실현할 수 있다.
그리고, 반응성 염료, 산성 염료, 양이온 염료 등 많은 염료구조에는 C-S결합이 존재하는데. 이 결합은 낮은 결합에너지로 인하여 자외선 조사에 쉽게 끊어져 탄소 라디컬이 형성되므로 이를 이용하면 섬유에 대한 광그라프트 중합을 일으킬 수 있음을 확인하였다. 광그라프트 염색된 섬유의 견뢰도의 경우 전통적인 기존 습식염색보다 우수하거나 유사한 염색견뢰도를 가짐을 확인하였다.

Abstract ▼

Conventional dyeing involves high-temperature adsorption or reaction of high affinity dyes in water medium, large amounts of energy consumption and wastewater discharge are inevitably required because dyeing liquor contains unfixed dyes, neutral salt, alkali, etc., which can be overcome by a UV-indu

Conventional dyeing involves high-temperature adsorption or reaction of high affinity dyes in water medium, large amounts of energy consumption and wastewater discharge are inevitably required because dyeing liquor contains unfixed dyes, neutral salt, alkali, etc., which can be overcome by a UV-induced grafting coloration. This study is to synthesize photoreactive dyes combined with bifunctional photoreactive groups of (meth)acrylamides(AAm) or vinylsulfones(VS). The dye formulation is padded and photografted via photopolymerization at room temperature. The photoreactive dyeing is an energy-saving and environmentally friendly process. This novel dyeing technology is to photograft the photoreactive dyes instead of photocuring of a photoreactive binder formulation containing unphotoreactive dyes as a component.
This coloration technology can realize the universal dyeing concept because different kinds of fibers are colored under UV irradiation by the photografting onto textiles with photoreactive dyes which do not require specific intermolecular interaction (affinity) between the dyes and fibers. Among the fibers, the wool does not necessarily need the addition of photoinitiator since the cysteine residue in wool keratine is converted to thiyl radicals by the photoscission of the disulfide bonds which can initiate the photograft copolymerization of the photoreactive dyes.
It was found that Reacitve Black 5 containing disulfatoethylsulfone groups can be used as a difuntional photoreactive dye, while Reactive Red 84 and Reactive Yellow 39 containing an α-bromoacrylamido groups and photocleavable C-Br and C-S bonds can be multifunctional photoreactive dyes. The poly vinylsulfone dyes can be polymerized from Reactive Black 5 under UV irradiation via photocyclization, photodimerization, and polymerization of photoreactive vinyl sulfones, while poly acrylamide dyes can be obtained by photopolymerization of the α-bromoacrylamide dyes. Also the synthesized dimethacrylated dyes can be photo-graftpolymerized to cotton and wool fabrics.
Since the molecular structures of the conventional reactive dyes, acid dyes, and cationic dyes have photocleavable C-S bonds under UV irradiation, the photografting coloration of textiles with these dyes can be possible by the formation of carbon radicals and subsequent hydrogen abstraction and initiation of polymerization. The dyes fabrics via photografting of photoreactive dyes showed superior colorfastness to conventionally dyed fabrics under high temperature conditions.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 2
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 17
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 18
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 18
• Ⅲ. 연구성과 ... 19
• 끝페이지 ... 20