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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

황성준 (국민대학교, 국민대학교 일반대학원)

지도교수
김형진
발행연도
2016
저작권
국민대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수17

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

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나노셀룰로오스는 재생이 가능하고 생분해성, 생체적합성, 치수안전성, 용이한 화학 개질성 및 우수한 강도적 특성으로 전 세계적으로 활발한 연구가 진행되고 있으며 다양한 분야에 응용되고 있다. 나노셀룰로오스는 목질계, 비목질계 원료 및 미생물로부터 제조 될 수 있으며, 그 중 목질계 원료를 가장 많이 사용한다. 그러나 지구환경 변화로 인한 온난화, 사막화가 진행됨에 따라 환경보호 정책의 강화로 인해 비목질계 자원의 효과적 이용에 관한 관심이 증대되고 있다.
유럽, 미국, 일본 등은 비목질계 원료로 제조한 나노셀룰로오스를 이용하여 천연고분자 복합재료인 바이오 복합재료의 제조 연구가 진행 중이며 실용화 단계에 있다. 그러나 국내의 경우, 선진국에 비해 비목질계를 이용한 나노셀룰로오스 연구는 부족한 실정이다.
따라서 본 논문에서는 목재를 대체 할 수 있는 비목질계 원료 중 닥나무 인피섬유를 이용하였으며, 나노셀룰로오스를 제조한 후, 물리적, 화학적, 강도적 특성 및 열안정성 등을 분석하여 새로운 소재분야의 응용가능성을 평가하고자 하였다.
장섬유인 닥 인피섬유는 다양한 전처리 과정을 통해 단섬유화 하였으며 목질계 원료 중 나노셀룰로오스 연구에 가장 많이 사용되는 활엽수표백크라프트펄프를 대조군으로 비교하였다.
습식 디스크밀 및 고압분쇄 혼합기 통과 횟수에 따라 제조된 닥 인피 나노섬유를 이용해 화학적 특성 분석을 실시하였으며 박막 시트를 제조하여 광학적·물리적 특성을 분석하였다.
닥 인피 나노섬유의 SEM image 분석 결과, 섬유 폭은 약 30 ㎚ 까지 감소되었고 결정화도, 결정 크기 및 중합도 감소를 확인하였다. FT-IR 분석을 통해, 나노섬유의 관능기는 변하지 않았으나 TGA 분석에서는, 약 300℃ 정도에서 탄화되는 특성을 나타냈다. 또한 습식 디스크밀 및 고압분쇄 혼합기의 전단력에 의해 단리 된 섬유는 비표면적이 증가하여 박막 시트 제조 시, 시트 내에서 치밀한 네트워크 구조를 형성하여 밀도, 인장강도 및 신장률 증가를 확인 하였다. 또한 섬유가 나노화 될수록 박막 시트의 투명성, 내수성, 거칠음도 및 지합이 개선됨을 확인 하였다.

목차

1. 서론 1
2. 이론적 배경 5
2.1 비목재 섬유의 특성 6
2.2 국내 닥 인피섬유의 특성 8
2.3 나노 셀룰로오스의 특성 12
2.4 나노 셀룰로오스의 이용 15
2.5 습식 디스크밀 및 고압분쇄 혼합기의 이용 17
3. 재료 및 방법 19
3.1 공시 재료 20
3.2 실험 방법 21
3.2.1 섬유의 화학적 특성 평가 21
3.2.2 나노셀룰로오스 제조 시 닥 인피섬유의 전처리 23
3.2.3 나노셀룰로오스의 제조 25
3.2.4 나노셀룰로오스를 이용한 파우더 및 박막 시트 제조 27
3.2.5 나노셀룰로오스의 분석 30
3.2.6 나노셀룰로오스로 제조된 박막 시트의 특성 평가 33
4. 결과 및 고찰 36
4.1 닥 인피섬유와 활엽수표백크라프트펄프의 화학적 조성 분석 37
4.2 나노셀룰로오스 제조 거동 분석 39
4.2.1 FE-SEM 39
4.2.2 FT-IR 42
4.2.3 XRD 44
4.2.4 TGA 47
4.2.5 중합도 52
4.3 나노셀룰로오스로 제조된 박막 시트의 특성 54
4.3.1 표면 특성 54
4.3.2 물리적 거동 특성 61
4.3.3 강도적 거동 특성 65
4.3.4 광학 거동 특성 68
5. 결론 72
참고문헌 75
Abstract 81

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