카르복실화 리그닌 투입량에 따른 셀룰로오스 나노섬유 복합 필름의 물리적, 화학적 특성 비교

리그닌의 고부가가치화와 목재의 전수 활용에 대한 연구가 전 세계적으로 각광받고 있다. 또한 최근에 포장이나 코팅과 같은 다양한 분야에 활용할 수 있는 기능성 필름 제조에 대한 수요도 증가하고 있는 추세이다. 따라서 목재 구성 성분인 셀룰로오스와 리그닌의 개질 과정을 통하여 물 용매 하에 혼합후, 필름 캐스팅 과정을 통하여 목재 성분의 전수 활용 및 필름 분야에의 적용 가능성을 평가하였다. 크라프트 리그닌을 원료로 하여 반응온도 70 ℃에서, 반응시간 80분 동안 과초산 산화반응을 수행하였다. 그 후, 과량의 물을 투입하여 물에 용해되지 않는 고상부와 물에 용해되는 액상부를 분리하기 위하여 원심분리를 실시하였다. 이 중 액상부를 투석과정을 통하여 반응하지 않은 시약과 저분자량의 물질을 제거하여 카르복실화 리그닌을 획득하였다. 그 후 (2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-1-yl)oxyl (TEMPO)와 카르복실메틸(CM) 셀룰로오스 나노섬유(CNF) 각각의 현탁액에 카르복실화 리그닌을 CNF대비 5, 10, 20%를 투입하여 필름을 생산하였다. 생산된 필름의 물리적, 화학적 특성을 비교한 결과, 카르복실화 리그닌을 투입하였을 때, 구겨짐을 방지할 수 있었고, UV 투과율은 감소하는 경향을 보였다. 또한 물에 대한 초기 접촉각이 TEMPO-CNF 필름의 경우 56.1 ℃에서 92.3 ℃까지, CM-CNF 필름의 경우 66.3 ℃에서 79.4 ℃까지 증가하였고, 시간이 경과할수록 접촉각이 감소하는 경향을 보였다.