셀룰로오스 기반 천연 가교제를 적용한 리그닌/PVA 혼합 섬유의 제조 및 환경 복원 소재로의 평가

대표적인 목질 재료인 셀룰로오스와 리그닌은 지구상에 가장 풍부한 천연 고분자 재료이다. 일반적으로 카르보닐기 (C=O), 메톡실기 (-Me), 하이드록실기 (-OH)와 같이 다양한 작용기를 가지고 있다고 알려져 있는 리그닌은 Kraft, Soda, Organosolve, Sulfite 공정과 같이 추출 방법에 따라 화학적 구조 및 분자량이 다르게 나타난다. 리그닌은 비교적 낮은 분자량을 가지고 있고, 화학적 구조가 불명확하기 때문에 단독으로 사용하는 것이 어려운 현실이다. 따라서 다양한 고분자와의 혼합 및 화학적 중합을 통한 리그닌 응용 연구가 많이 진행되고 있다. 글루타르알데히드 (glutaraldehyde), 글리세르알데히드 (glyceraldehyde), 포름알데히드 (formaldehyde)와 같은 가교제는 반응성이 높아 리그닌의 수분안정성을 증진시킬 수 있지만, 비싼 가격과 독성으로 인해 최근에는 천연 고분자 기반 가교제로 이를 대체하려는 연구가 활발히 보고되고 있다. 본 연구에서는 셀룰로오스 기반 천연 가교제인 Dialdehyde cellulose (DAC)를 리그닌 기반 혼합 섬유의 가교제로 사용하여 목질계 바이오매스 기반 섬유를 제조하고 환경 복원 소재로의 평가를 진행했다. 제조한 셀룰로오스 기반 천연 가교제의 구조적 특징을 FTIR, C13-NMR을 통해 분석하였으며, 도입된 알데히드 작용기를 Oxime reaction을 통해 정량했다. DAC로 가교된 리그닌 기반 혼합 섬유의 수안정성 (water stability)을 시간의 흐름에 따른 리그닌 소실량 계산을 통해 비교 확인했으며, 안정적인 형태를 유지하는 리그닌 기반 혼합 섬유의 환경 복원 소재로의 평가를 6가 크롬 및 염료 흡착 실험을 통해 평가했다.