KR101229721B1 - 항균성, 항곰팡이성, 항바이러스성 및 난연성을 갖는 인계 고분자 코팅 용액 및 이의 제조방법 - Google Patents

항균성, 항곰팡이성, 항바이러스성 및 난연성을 갖는 인계 고분자 코팅 용액 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항균성, 항곰팡이성, 항바이러스성 및 난연성을 갖는 인계 고분자 코팅 용액 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 인계 고분자 코팅 용액은 우수한 항균성, 항곰팡이성, 항바이러스성 및 난연성을 갖고 있으므로, 섬유, 목재, 건축자재, 벽지, 페인트, 군수용품, 소방물품, 카페트 등에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

항균성, 항곰팡이성, 항바이러스성 및 난연성을 갖는 인계 고분자 코팅 용액 및 이의 제조방법{Coating solution of phosphorous polymer with antibacterial activity, antifungal activity, antivirus activity and flame retardancy, and process for preparing the same}
본 발명은 항균성, 항곰팡이성, 항바이러스성 및 난연성을 갖는 인계 고분자 코팅 용액 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
인간은 일상생활에서 대장균과 같이 인체에 유해한 세균 및 곰팡이에 항상 노출되어 있어 미생물에 의한 피해가 인간의 생활환경에서 빈번히 발생하고 있다. 미생물에 의한 인간의 질병 및 동식물의 피해를 방지하기 위한 연구는 오래 전부터 이루어져 왔으며, 최근 들어 섬유, 플라스틱, 종이, 목재, 금속, 유리 등에도 미생물에 의한 피해가 심각하다는 사실이 인지됨에 따라 이의 방지대책에 대한 연구가 더욱 활발히 진행되고 있다.
일반적으로, 고분자 재료는 세균에 오염되기 어려운 소재라고 생각하기 쉬우나, 실제 우리들의 주위에서 고분자 물질로 만들어진 가정용품과 건축물 내장용의 소재에 곰팡이가 번식하는 경우가 많이 있다. 고분자 물질은 종류에 따라 세균에 대한 저항성이 다르나, 주로 오염물이 부착되면 그것을 영양분으로 균이 생육하고, 또 고분자 재료 그 자체까지도 균에 의하여 파열된다. 따라서, 고분자 재료도 더 이상 세균에 대하여 안전하지 않다는 인식의 확산과 위생의식에 대한 사회적 관심은 위생제품에 대한 소비자의 요구가 증대되고, 이에 따른 항균기능 고분자 제품의 다양한 개발이 진행되고 있다. 항균성 고분자는 벽지, 바닥재 등과 같은 내장재; 밀봉재와 같은 건재; 급수 및 배수 파이프 방수 시트와 같은 토목 자재; 가습기, 세탁기 등과 같은 가전제품; 화장실, 부엌용품 등과 같은 가정용 잡화품; 정수기, 필름, 도마와 같은 식품 관련 제품; 전선피복 등과 같은 전자 제품; 부직포, 카펫 등과 같은 섬유 제품에서 곰팡이 또는 세균의 번식을 방지하기 위해 사용되고 있다.
항균성 고분자는 크게 항균제 함유 고분자와 항균제 비함유 고분자로 나뉘며, 항균제 함유 고분자에는 천연 항균제, 유기계 항균제, 무기계 항균제 또는 서방성 고분자를 함유한 고분자로 분류할 수 있으며, 항균제 비함유 고분자는 키토산계 유도체와 효소와 같은 기타 물질 고분자로 분류될 수 있다. 항균성 함유 고분자의 경우, 고분자 용도에 맞게 성형하여 시트, 섬유, 필름, 중공사막, 판넬, 부직포 등으로 성형가공 제품으로 출시하고 있으나, 가격이 매우 고가이고, 성형시 항균제로 인한 고분자의 물성 변화로 인하여 성형이 매우 어렵다는 단점을 가지고 있다. 또한, 항균제가 고분자의 표면뿐만 아니라 내부에 깊숙이 침투해 있어 항균성이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 항균제 비함유 고분자의 경우, 기존의 성형 고분자 위에 코팅하여 사용하면 가장 좋으나, 대부분의 항균성 고분자의 경우 코팅 용액으로 만들 수 없는 단점이 있다.
한편, 고분자 재료의 용도가 건축용, 자동차용, 전기제품, 항공기, 선박 등으로 광범위하게 확대됨에 따라, 화재 발생 시 안전을 고려한 난연화의 필요성이 지속적으로 증대되고 있다. 더불어 최근에는 높은 난연성과 함께 환경에 적합한 재료의 개발이 강하게 요구되고 있으며, 고난연성, 저유해성 제품의 개발이 중요한 과제로 떠오르고 있다.
고분자 재료에 난연성을 부여하는 난연제로는, 브롬 혹은 염소가 포함된 할로겐계 난연제가 난연화 효과가 뛰어나고 비용 대비 성능 면에서 우수하기 때문에 많이 사용되고 있다. 그러나, 할로겐계 난연제는 연소 시 다이옥신 등 독성 물질이 발생되는 단점이 있어 세계적으로 이들의 사용이 점차 규제되고 있다. 따라서, 최근에는 인체에 유해함이 적고, 환경 친화성이 우수하며 난연 효율이 높은 인 화합물을 포함하는 인계 난연제가 그 대안으로 주목받고 있다.
대부분의 고분자 재료에 난연성을 부여하는 방법은 인계 난연제(유기 및 무기), 브롬계 난연제, 또는 인계 난연제와 브롬계 난연제를 고분자 재료에 블렌딩하여 난연성을 부여하는 방법이 사용되어 왔다. 이 경우 고분자 성형과정에서 기존의 고분자의 물성을 저하시킬 뿐 아니라 추후 환경 문제를 야기시킬 수 있다.
따라서, 고분자 재료의 물성 및 형상을 변화시키지 않으면서 난연성을 부여할 수 있는 코팅 용액의 개발의 필요성이 절실히 요구되고 있다.
본 발명자들은 고분자 재료의 물성 및 형상을 변화시키지 않으면서 난연성을 부여할 수 있는 코팅 용액에 대해 연구하던 중, 인산 화합물과 아크릴로일 클로라이드를 반응시켜 인계 비닐 단량체를 제조한 후 라디칼 중합시켜 인계 고분자 코팅 용액을 제조하였으며, 상기 제조된 인계 고분자 코팅 용액이 항균성, 항곰팡이성, 항바이러스성 및 난연성을 우수하게 나타냄을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 항균성, 항곰팡이성, 항바이러스성 및 난연성을 갖는 인계 고분자 코팅 용액 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에서 제조한 인계 비닐 단량체의 1H NMR 스펙트럼과 MS 스펙트럼을 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 인계 비닐 단량체 수용액(a)과 인계 고분자 코팅 용액(b)을 육안으로 관찰한 결과를 나타낸 도이다.
도 3은 인산 화합물(diphosphoric acid)(a), 인계 고분자 코팅 용액(b), 질산은(AgNO3) 수용액(c)에 의한 균의 소멸 사진을 나타낸 도이다.
도 4는 인산 화합물(diphosphoric acid)(a), 인계 고분자 코팅 용액(b), 질산은(AgNO3) 수용액(c)에 의한 곰팡이의 소멸 사진을 나타낸 도이다.
도 5는 인산 화합물(diphosphoric acid)(a), 인계 고분자 코팅 용액(b), 질산은(AgNO3) 수용액(c)의 항바이러스 활성을 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 인계 고분자 코팅 면섬유[(a) 코팅 안함, (b) 1회 코팅, (c) 2회 코팅, (d) 3회 코팅]를 주사전자현미경으로 관찰한 도이다.
도 7은 본 발명의 인계 고분자 코팅 면섬유[(a) 코팅 안함, (b) 1회 코팅, (c) 1회 코팅하고 세탁한 후의 면섬유]의 XPS 분석 결과를 나타낸 도이다.
도 8은 본 발명의 인계 고분자 코팅 용액을 코팅하지 않은 면섬유와 코팅한 면섬유[(a) 코팅 안함, (b) 1회 코팅, (c) 2회 코팅, (d) 3회 코팅]의 연소 전·후의 관찰 결과를 나타낸 도이다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 항균성, 항곰팡이성, 항바이러스성 및 난연성을 갖는 인계 고분자 코팅 용액을 제공한다.
Figure 112010071555525-pat00001
상기 화학식 1에서, R은 H 또는 C1~C4의 알킬이고, n은 500~5,000의 정수이며, m은 2~50의 정수이다.
바람직하게는, 상기 화학식 1에서 R은 메틸이다.
또한, 본 발명은 중간체 화합물로 하기 화학식 2로 표시되는 인계 비닐 단량체를 제공한다.
Figure 112010071555525-pat00002
상기 화학식 2에서, R은 H 또는 C1~C4의 알킬이고, m은 2~50의 정수이다.
바람직하게는, 상기 화학식 2에서 R은 메틸이다.
또한, 본 발명은
1) 화학식 3의 인산 화합물과 화학식 4의 화합물을 반응시켜 화학식 2의 인계 비닐 단량체를 제조하는 단계, 및
2) 화학식 2의 인계 비닐 단량체를 증류수에 용해시킨 후 수용성 라디칼 개시제를 가하여 라디칼 중합시켜 화학식 1의 인계 고분자 코팅 용액을 제조하는 단계를 포함하며, 하기 반응식 1로 표시되는 인계 고분자 코팅 용액의 제조방법을 제공한다.
[반응식 1]
Figure 112012076178848-pat00015
상기 반응식 1에서, R, n 및 m은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
본 발명의 인계 고분자 코팅 용액의 제조방법에서, 상기 1)단계는 인계 비닐 단량체를 제조하는 단계로, 화학식 3의 인산 화합물을 유기용매에 녹인 후 유기염기를 첨가하여 혼합하고 반응온도를 0℃로 유지한 다음, 화학식 4의 화합물을 가하고 실온에서 반응시켜 화학식 2의 인계 비닐 단량체를 제조한다.
상기 유기용매는 THF, DMF, DMSO, DMAc, 디클로로메탄, 디클로로에탄, 클로로포름, 톨루엔, 벤젠 등이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
상기 유기염기는 트리에틸아민, 피페라진, 테트라메틸에틸렌디아민, 에틸렌디아민 및 4-디메틸아미노피리딘 등이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
상기 2)단계는 인계 고분자 코팅 용액을 제조하는 단계로, 화학식 2의 인계 비닐 단량체를 증류수에 용해시킨 후 수용성 라디칼 개시제를 증류수에 녹인 용액을 가하여 라디칼 중합시켜 화학식 1의 인계 고분자 코팅 용액을 제조한다.
상기 수용성 라디칼 개시제는 과산화물(peroxide), 과황산염(persulfate) 및 아황산수소이온(bisulfite ion) 등이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 본 발명에서는 과황산 암모늄(ammonium persulfate, APS)이 바람직하다.
상기 제조된 인계 고분자 코팅 용액은 Escherichia coli, Salmonella typhimurium, pseudomonas aeruginosa, Staphylococus aureus에 대한 항균 활성 및 Asperigillys niger에 대한 항곰팡이 활성이 우수하며, 항바이러스 활성이 우수하다. 또한, 상기 제조된 인계 고분자 코팅 용액에 면섬유를 담가 코팅시키고 건조시킨 다음, 공기 중에서 연소시켰을 때 인계 고분자가 코팅되지 않은 면섬유는 모두 연소된 반면, 인계 고분자가 코팅된 면섬유는 연소가 일어나지 않고 불꽃이 접촉된 부분의 자국만 남는 것을 확인하였다. 따라서, 본 발명의 인계 고분자 코팅 용액은 난연성이 우수함을 알 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 인계 고분자 코팅 용액은 우수한 항균성, 항곰팡이성, 항바이러스성 및 난연성을 갖고 있으므로, 섬유, 목재, 건축자재, 벽지, 페인트, 군수용품, 소방물품, 카페트 등에 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1~8 : 인계 비닐 단량체 및 인계 고분자 코팅 용액의 제조
실시예 1
1. 인계 비닐 단량체의 제조
진공상태에서 이인산(diphosphoric acid)의 수분을 충분히 제거하였다. 수분이 제거된 이인산(100g)을 THF(tetrahydrofuran, 210㎖)에 녹인 후, 80㎖의 트리에틸아민을 첨가하고 20분 동안 혼합시켰다. 반응용기를 얼음욕조에 담궈 0℃로 유지한 다음, 40㎖의 THF에 42.4㎖의 아크릴로일 클로라이드(acryloyl chloride)를 용해시킨 용액을 1시간 걸쳐서 서서히 첨가하고, 반응용기를 실온으로 배치하여 다시 20시간 동안 반응시켜 인계 비닐 단량체를 제조하였다.
상기 제조된 인계 비닐 단량체의 1H NMR 스펙트럼과 MS 스펙트럼은 도 1에 나타내었다.
도 1에 나타난 바와 같이, 인계 비닐 단량체가 성공적으로 제조됨을 확인하였다.
2. 인계 고분자 코팅 용액의 제조
하나의 반응용기에 90㎖의 증류수와 상기 실시예 1에서 제조한 인계 비닐 단량체 13.0g을 용해시켜 인계 비닐 단량체 수용액을 제조하였다. 다른 반응용기에 10㎖의 증류수와 3.25g의 과황산 암모늄(ammonium persulfate, APS)을 용해시켜 과황산 암모늄 용액을 제조하였다. 상기 인계 비닐 단량체 수용액에 과황산 암모늄 용액을 첨가하고 70℃에서 24시간 동안 반응시켜 인계 고분자 코팅 용액을 제조하였다.
인계 비닐 단량체 수용액(a)과 인계 고분자 코팅 용액(b)을 육안으로 관찰한 결과는 도 2에 나타내었다.
도 2에 나타난 바와 같이, 인계 비닐 단량체 수용액(a)은 점성이 있는 연한 노란색의 투명한 용액이었으며, 인계 고분자 코팅 용액(b)은 투명하고 매우 약한 점도를 갖는 용액임을 확인하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 아크릴로일 클로라이드 대신 메타크릴로일 클로라이드 (methacryloyl chloride)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 인계 비닐 단량체 및 인계 고분자 코팅 용액을 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1에서 이인산 대신 삼인산(triphosphoric acid)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 인계 비닐 단량체 및 인계 고분자 코팅 용액을 제조하였다.
실시예 4
상기 실시예 1에서 이인산 대신 사인산(tetraphosphoric acid)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 인계 비닐 단량체 및 인계 고분자 코팅 용액을 제조하였다.
실시예 5
상기 실시예 1에서 이인산 대신 폴리인산(polyphosphoric acid)을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 인계 비닐 단량체 및 인계 고분자 코팅 용액을 제조하였다.
실시예 6
상기 실시예 1에서 아크릴로일 클로라이드 대신 메타크릴로일 클로라이드, 이인산 대신 삼인산을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 인계 비닐 단량체 및 인계 고분자 코팅 용액을 제조하였다.
실시예 7
상기 실시예 1에서 아크릴로일 클로라이드 대신 메타크릴로일 클로라이드, 이인산 대신 사인산을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 인계 비닐 단량체 및 인계 고분자 코팅 용액을 제조하였다.
실시예 8
상기 실시예 1에서 아크릴로일 클로라이드 대신 메타크릴로일 클로라이드, 이인산 대신 폴리인산을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 하여 인계 비닐 단량체 및 인계 고분자 코팅 용액을 제조하였다.
실험예 1 : 인계 고분자 코팅 용액의 항균 활성 실험
본 발명의 인계 고분자 코팅 용액의 항균 활성을 알아보기 위하여, 4종의 균을 사용하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
본 실험에서 사용한 4종의 균은 Escherichia coli, Salmonella typhimurium, pseudomonas aeruginosa, Staphylococus aureus 이었으며, 각각의 균에 대하여 3가지 농도(50㎕, 10㎕, 5㎕)에 따른 인계 고분자 코팅 용액의 항균 활성 실험을 수행하였다. 비교평가를 위하여, 인산 화합물(diphosphoric acid)과 질산은(AgNO3) 수용액에 대해서도 조사하였으며, 농도는 모두 0.1M로 고정하였다. 구체적으로는, Escherichia coli를 LB(Luria-bertani) 플레이트에 스트레이크(streak)하여 37℃의 쉐이킹 인큐베이터에서 24시간 동안 배양하였다. 다음날 관찰된 싱글 콜로니 (single colony) 3㎖를 LB broth에 첨가한 후 37℃의 온도에서 24시간 동안 다시 배양하였다. 배양된 용액 100㎕를 LB 플레이트에 도말한 후, 페이퍼 디스크(paper disc)를 3개 올려서 그 위에 해당하는 농도별로 인계 고분자 코팅 용액들을 떨어뜨린 후, 균이 소멸하는 과정을 실온에서 24시간 후에 육안으로 관찰하였고, 균의 소멸거리를 측정하였다.
Salmonella typhimurium, pseudomonas aeruginosa, Staphylococus aureus는 NB(Nutrient broth) 배지를 이용하여 배양하였으며, 위의 방법과 동일하게 하였다.
인산 화합물(diphosphoric acid), 인계 고분자 코팅 용액, 질산은(AgNO3) 수용액에 의한 균의 소멸거리는 표 1에 나타내었으며, 균의 소멸 사진은 도 3에 나타내었다.
균의 종류 0.1M 이인산 0.1M 인계 고분자 코팅 용액 0.1M 질산은(AgNO3) 수용액
50㎕ 10㎕ 5㎕ 50㎕ 10㎕ 5㎕ 50㎕ 10㎕ 5㎕
Salmonella typhimurium 0.2㎝ 0㎝ 0㎝ 0.4㎝ 0㎝ 0㎝ 0.2㎝ 0㎝ 0㎝
pseudomonas aeruginosa 0.4㎝ 0㎝ 0㎝ 1.6㎝ 0.4㎝ 0㎝ 0.8㎝ 0.4㎝ 0.1㎝
Escherichia coli 0.2㎝ 0㎝ 0㎝ 1.2㎝ 0㎝ 0.6㎝ 0.8㎝ 0.4㎝ 0.2㎝
Staphylococus aureus 0.6㎝ 0㎝ 0㎝ 2.6㎝ 1.2㎝ 0㎝ 1.2㎝ 0.8㎝ 0.4㎝
표 1 및 도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 인계 고분자 코팅 용액에 의한 균의 소멸거리는 농도가 증가함에 따라 증가하는 것을 확인하였다. 따라서, 본 발명의 인계 고분자 코팅 용액은 항균 활성이 우수함을 알 수 있다.
실험예 2 : 인계 고분자 코팅 용액의 항곰팡이 활성 실험
본 발명의 인계 고분자 코팅 용액의 항곰팡이 활성을 알아보기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.
본 실험에서 사용한 곰팡이는 Asperigillys niger 이었으며, 균에 대하여 3가지 농도(50㎕, 10㎕, 5㎕)에 따른 인계 고분자 코팅 용액의 항곰팡이 활성 실험을 수행하였다. 비교평가를 위하여, 인산 화합물(diphosphoric acid)과 질산은 (AgNO3) 수용액에 대해서도 조사하였으며, 농도는 모두 0.1M로 고정하였다. 구체적으로는, Asperigillys niger를 PDA(potato dextrose agar) 플레이트에 도말한 후 7일 동안 실온에서 배양하였다. 그 다음 포자를 얻기 위해서 PBS(phosphate buffered saline) 용액을 배양된 플레이트에 10~20㎖를 넣은 후, 스프레더 (spreader)를 사용하여 포자를 얻었다. 얻어진 곰팡이 용액 100㎕를 PDA 플레이트에 도말한 후 페이퍼 디스크를 3개 올려서 그 위에 해당하는 농도별로 인계 고분자 코팅 용액들을 떨어뜨린 후, 곰팡이가 소멸하는 과정을 실온에서 24시간 후에 육안으로 관찰하였으며, 곰팡이의 소멸거리를 측정하였다.
인산 화합물(diphosphoric acid), 인계 고분자 코팅 용액, 질산은(AgNO3) 수용액에 의한 곰팡이의 소멸거리는 표 2에 나타내었으며, 곰팡이의 소멸 사진은 도 4에 나타내었다.
균의 종류 0.1M 이인산 0.1M 인계 고분자 코팅 용액 0.1M 질산은(AgNO3) 수용액
50㎕ 10㎕ 5㎕ 50㎕ 10㎕ 5㎕ 50㎕ 10㎕ 5㎕
Asperigillys niger 0.2㎝ 0㎝ 0㎝ 0.4㎝ 0㎝ 0㎝ 1.2㎝ 0.2㎝ 0㎝
표 2 및 도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 인계 고분자 코팅 용액에 의한 곰팡이의 소멸거리는 농도가 증가함에 따라 증가하는 것을 확인하였다. 따라서, 본 발명의 인계 고분자 코팅 용액은 항곰팡이 활성이 우수함을 알 수 있다.
실험예 3 : 인계 고분자 코팅 용액의 항바이러스 활성 실험
본 발명의 인계 고분자 코팅 용액의 항바이러스 활성을 알아보기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.
본 실험에서는 한국질병관리본부, 세계보건기구(WHO), 및 미국 질병관리본부 (CDC)의 허가를 받아 도입한 인플루엔자 바이러스[A/California/04/09 (H1N1)]를 사용하였다. 바이러스 증식은 10일간 부화시킨 수정계란의 장뇨액(allantoic fluid)을 이용하여 실시하였으며, BL-3 시설에서 진행되었다. 구체적으로는, 96-웰 플레이트에 MDCK(Madin-Darby canine kidney) 세포를 10% FBS를 함유한 MEM 배지를 이용하여 배양한 후 인플루엔자 바이러스[A/California/04/09 (H1N1)]를 접종하였다. 바이러스 접종 1시간 후 시료를 포함한 배지(1:100)를 세포에 첨가하였다. 시료의 항바이러스 활성 여부는 48시간 후 세포의 혈구응집반응에 의해 검증하였으며, 시료를 첨가하지 않고 바이러스만 증식한 균주보다 역가가 4 log 이상 감소하였을 때 항바이러스 활성을 가진 것으로 판명하였다. 시료를 첨가하지 않은 경우 바이러스 역가는 27 HA unit 이었다.
결과는 도 5에 나타내었다.
도 5에 나타난 바와 같이, 시료를 첨가하지 않은 경우 바이러스 역가는 27 HA unit 이었지만, 인계 고분자 코팅 용액을 첨가하였을 경우 역가가 4 log 감소함을 확인하였다. 따라서, 본 발명의 인계 고분자 코팅 용액은 항바이러스 활성이 있음을 알 수 있다.
실험예 4 : 인계 고분자 코팅 용액의 난연성 실험
본 발명의 인계 고분자 코팅 용액의 난연성을 알아보기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.
상기 실시예 1에서 제조한 인계 고분자 코팅 용액에 면섬유(8㎝×8㎝)를 담가 코팅시킨 후, 건조시키고 코팅 수율을 구하였다. 이 과정을 반복(1회, 2회, 3회) 수행하여 코팅 수율(1회-10%, 2회-15%, 3회-25%)이 다른 인계 고분자 코팅 면섬유를 얻었다. 면섬유에 인계 고분자가 잘 코팅되었는지 확인하기 위하여 주사전자현미경(SEM)과 XPS 분석을 통하여 확인하였다. 또한, 난연성 실험은 인계 고분자가 코팅되지 않은 면섬유와 코팅된 면섬유를 공기 중에서 부탄가스에 점화된 불꽃으로 10초간 연소시켜 면섬유의 연소 여부를 통해 확인하였다.
인계 고분자 코팅 면섬유[(a) 코팅 안함, (b) 1회 코팅, (c) 2회 코팅, (d) 3회 코팅]의 주사전자현미경 관찰 결과는 도 6에 나타내었으며, 인계 고분자 코팅 면섬유[(a) 코팅 안함, (b) 1회 코팅, (c) 1회 코팅하고 세탁한 후의 면섬유]의 XPS 분석 결과는 도 7에 나타내었고, 인계 고분자 코팅 용액을 코팅하지 않은 면섬유와 코팅한 면섬유[(a) 코팅 안함, (b) 1회 코팅, (c) 2회 코팅, (d) 3회 코팅]의 연소 전 후의 관찰 결과는 도 8에 나타내었다.
도 7에 나타난 바와 같이, 표면 원소 분석을 통해 인계 고분자가 코팅되지 않은 면섬유의 경우 인산기 피크가 나타나지 않았으나, 인계 고분자가 코팅된 면섬유 및 인계 고분자를 코팅하고 세탁한 후의 면섬유의 경우 인산기 피크가 크게 나타남을 확인하였다. 따라서, 면섬유에 인계 고분자가 잘 코팅되었음을 확인하였다.
또한 도 8에 나타난 바와 같이, 인계 고분자가 코팅되지 않은 면섬유는 모두 연소된 반면, 인계 고분자가 코팅된 면섬유는 연소가 일어나지 않았으며 불꽃이 접촉된 부분의 자국만이 남는 것을 육안으로 확인하였다. 따라서, 본 발명의 인계 고분자 코팅 용액은 난연성이 우수함을 알 수 있다.
본 발명의 인계 고분자 코팅 용액은 우수한 항균성, 항곰팡이성, 항바이러스성 및 난연성을 갖고 있으므로, 섬유, 목재, 건축자재, 벽지, 페인트, 군수용품, 소방물품, 카페트 등에 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (6)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 항균성, 항곰팡이성, 항바이러스성 및 난연성을 갖는 인계 고분자 코팅 용액:
    <화학식 1>
    Figure 112010071555525-pat00004

    상기 화학식 1에서, R은 H 또는 C1~C4의 알킬이고, n은 500~5,000의 정수이며, m은 2~50의 정수이다.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 R은 메틸인 것을 특징으로 하는 인계 고분자 코팅 용액.
  3. 하기 화학식 2로 표시되는 인계 비닐 단량체:
    <화학식 2>
    Figure 112010071555525-pat00005

    상기 화학식 2에서, R은 H 또는 C1~C4의 알킬이고, m은 2~50의 정수이다.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 R은 메틸인 것을 특징으로 하는 인계 비닐 단량체.
  5. 1) 화학식 3의 인산 화합물과 화학식 4의 화합물을 반응시켜 화학식 2의 인계 비닐 단량체를 제조하는 단계, 및
    2) 화학식 2의 인계 비닐 단량체를 증류수에 용해시킨 후 수용성 라디칼 개시제를 가하여 라디칼 중합시켜 화학식 1의 인계 고분자 코팅 용액을 제조하는 단계를 포함하며, 하기 반응식 1로 표시되는 제 1항의 인계 고분자 코팅 용액의 제조방법:
    <반응식 1>
    Figure 112012076178848-pat00016

    상기 반응식 1에서, R은 H 또는 C1~C4의 알킬이고, n은 500~5,000의 정수이며, m은 2~50의 정수이다.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 2)단계에서 수용성 라디칼 개시제는 과산화물 (peroxide), 과황산염(persulfate) 및 아황산수소이온(bisulfite ion)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 인계 고분자 코팅 용액의 제조방법.
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