KR102033268B1 - Functional Regenerated Cellulose Fibers and Manufacturing Method and Application thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기능성 재생 셀룰로오스 섬유를 제공하고, 상기 기능성 재생 셀룰로오스 섬유는 그래핀 구조 및 비탄소비산소 원소를 포함하며; 상기 비탄소비산소 원소는 Fe, Si 및 Al 원소를 포함하며; 상기 비탄소비산소 원소는 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 0.3∼5wt%을 차지한다. 본 발명에서 제공한 기능성 재생 셀룰로오스 섬유는, 전통적인 재생 셀룰로오스 섬유에 그래핀 구조와 비탄소비산소 원소를 함유하는 물질을 도입하고, 그래핀 구조, Fe, Si 및 Al 원소의 배합 구성을 통해 본 발명에서 제공한 재생 셀룰로오스 섬유가 원적외선 성능과 항균, 억균 여러가지 성능을 가지도록 하며, 특정된 첨가 비율을 제어함으로써 비교적 높은 원적외선 효과와 억균 효과를 가지게 한다.The present invention provides a functional regenerated cellulose fiber, the functional regenerated cellulose fiber comprises a graphene structure and non-carbon non-oxygen element; The non-carbon non-oxygen element includes Fe, Si and Al elements; The non-carbon nonoxygen element accounts for 0.3 to 5 wt% of the composite containing the carbon nanostructure. The functional regenerated cellulose fibers provided by the present invention are introduced into a conventional regenerated cellulose fiber by introducing a substance containing a graphene structure and a non-carbon non-oxygen element, and in the present invention through a composition of the graphene structure, Fe, Si and Al elements. The regenerated cellulose fibers provided have far-infrared performance, antibacterial and fungicidal various performances, and have a relatively high far-infrared and fungicidal effect by controlling a specific addition ratio.

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Figure 112018057472031-pct00008

Description

기능성 재생 셀룰로오스 섬유 및 그 제조방법과 응용Functional Regenerated Cellulose Fibers and Manufacturing Method and Application thereof

본 출원은, 2015년 11월 20일 중국 특허청에 제출한 출원번호가 201510817208.7이며 발명의 명칭이 "기능성 재생 셀룰로오스 섬유 및 그 제조방법과 응용"인 중국특허출원; 2015년 11월 26일에 중국 특허청에 제출한 출원번호가 201510849113.3이며 발명의 명칭이 "기능성 재생 셀룰로오스 섬유 및 그 제조 방법과 응용"인 중국특허출원; 2015년 11월 20일에 중국 특허청에 제출한 출원번호가 201510819312.x이며 발명의 명칭이 "복합물 및 그 제조방법과 고분자 재료 및 그 제조방법"인 중국특허출원의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 참조로서 본 출원에 결합된다.This application is filed with Chinese Patent Application No. 201510817208.7, filed with Nov. 20, 2015, with Chinese Patent Office, and entitled "functional regenerated cellulose fiber and its manufacturing method and application"; Chinese Patent Application No. 201510849113.3, filed on Nov. 26, 2015 with the Chinese Patent Office, and entitled "Functional Regenerated Cellulose Fiber and Its Manufacturing Method and Application"; The application number 201510819312.x, filed with the Chinese Patent Office on November 20, 2015, claims the priority of the Chinese patent application entitled "Compound and its manufacturing method and polymer material and its manufacturing method". Is incorporated herein by reference.

본 발명은 기능성 재생 셀룰로오스 섬유에 관한 것으로, 특히 기능성 재생 셀룰로오스 섬유 및 그 제조공정과 응용에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to functional regenerated cellulose fibers, and in particular, to functional regenerated cellulose fibers and processes and applications thereof.

재생 셀룰로오스 섬유는 천연 중합체를 원료로 화학방법을 거쳐 제조되며 원래의 중합체와 화학조성 상 실질적으로 동일한 화학 섬유이다. 아울러, 셀룰로오스를 원료로 사용하여 제조되며 구조가 셀룰로오스 II인 재생 섬유일 수도 있다.Regenerated cellulose fibers are made from natural polymers by chemical methods and are chemical fibers that are substantially identical in chemical composition to the original polymer. In addition, it may be a regenerated fiber manufactured using cellulose as a raw material and having a structure of cellulose II.

재생 셀룰로오스 섬유의 발전은 총체적으로 3 단계로 나누어 3 세대 제품을 형성할 수 있다. 1 세대 제품은 20 세기 초에 목화의 결핍을 해결하기 위해 생산된 일반적인 비스코스(viscose) 섬유이다. 2 세대 제품은 20세기 50년대로부터 산업화를 실현함으로써 생산된 고습 모듈러스(high wet modulus) 비스코스 섬유를 실현하였고, 그 주요제품으로는 일본에서 연구 개발한 Toramomen(나중에 Polynosic으로 명명), 미국에서 연구 개발한 변화형 고습 모듈러스 섬유 HWM 및 렌징(Lenzing)사에서 80년대 후반에 새로운 공정으로 생산한 Modal 섬유가 있다. 60년대 후반으로부터, 합성섬유 생산기술의 급속한 발전으로 인해 원재료 공급이 충족하고 생산비용이 저렴하여 합성섬유가 재생 셀룰로오스 섬유의 시장 지위에 큰 영향을 미쳤다. 많은 연구기관과 기업은 새로운 합성섬유의 개발과 응용에 더 많은 관심을 기울였다. 3 세대 제품은 20세기 90년대에 출시한 단섬유 Tencel(텐셀) 및 장섬유 Newcell를 대표로 한다. 사람들은 건강 환경 보호에 대한 인식과 자연을 숭상하는 등 요소의 영향을 받아 재생 셀룰로오스 섬유에 대한 새로운 이해를 가지게 되었고, 신세대 재생 셀룰로오스 섬유의 물리적 및 화학적 성능도 충분히 개선되어, 재생 셀룰로오스 섬유의 응용은 다시 급격한 성장을 보이게 되었다.The development of regenerated cellulose fibers can be divided into three stages in total to form third generation products. First generation products are common viscose fibers produced to address cotton deficiency in the early 20th century. The second generation product realized high wet modulus viscose fiber produced by realizing industrialization from the 50s of the 20th century.The main products were Toramomen (later named Polynosic) researched and developed in Japan, and research and development in the United States. One modified high humidity modulus fiber, HWM and Lenzing, is a Modal fiber produced by a new process in the late 80's. From the late sixties, the rapid development of synthetic fiber production technology has satisfied the raw material supply and the low production cost, which greatly influenced the market position of regenerated cellulose fiber. Many research institutes and companies have paid more attention to the development and application of new synthetic fibers. Third generation products represent short-fiber Tencel and long-fiber Newcell, which were introduced in the 90s of the 20th century. People have a new understanding of regenerated cellulose fibers under the influence of factors such as awareness of health and environmental protection and respect for nature, and the physical and chemical performance of the new generation regenerated cellulose fibers have been sufficiently improved. Again, there was rapid growth.

비스코스 섬유는 수많은 재생 셀룰로오스 섬유 중 현재 통상적으로 방직섬유로 많이 사용되는 일종으로서, 이는 천연 셀룰로오스를 원재료로 알칼리화, 노화(ageing), 술폰화(sulfonation) 등 공정을 거쳐 가용성 셀룰로오스 크산테이트(Cellulose xanthate)을 제조하고, 다음 묽은 알칼리 용액에 용해하여 비스코스를 제조한 후 습식 방사(wet spinning)를 통해 제조된다. 여기서, 비스코스 섬유는 주로 린터(cotton linter), 옥수수 속대(corn cob), 목재 또는 대나무 등 천연 셀룰로오스를 원료로, 증해(cooking), 표백 등 일련의 처리 과정을 통하여 셀룰로오스 순도가 매우 높은 용해 펄프를 제조한 후, 침지, 압착, 분쇄, 노성(aging), 황화(xanthation), 용해, 혼합, 여과, 탈포, 여과, 방사, 후 처리, 건조, 포장 등 공정 단계를 거쳐 제조된다.Viscose fiber is one of many regenerated cellulose fibers currently commonly used as textile fibers. Soluble cellulose cellulose xanthate is processed through natural cellulose as a raw material, through alkalizing, aging, and sulfonation. To prepare a viscose by dissolving in a dilute alkali solution, and then prepared by wet spinning (wet spinning). Here, the viscose fiber is mainly made of natural cellulose such as cotton linter, corn cob, wood or bamboo, and is used to produce dissolved pulp having very high cellulose purity through a series of processes such as cooking and bleaching. After the preparation, it is manufactured through process steps such as dipping, pressing, grinding, aging, xanthation, dissolution, mixing, filtration, defoaming, filtration, spinning, post-treatment, drying, and packaging.

경작지의 감소와 석유 자원의 고갈로 인해 천연 섬유 및 합성 섬유의 생산량이 점차 많은 제약을 받게 되므로, 사람들은 직물의 소비 과정에서 환경 보호 성능을 중요시하며 또한 재생 셀룰로오스 섬유의 가치를 다시 이해하고 탐구하게 되었다. 특히, 근래에 상이한 기능을 구비하는 재생 셀룰로오스 섬유, 즉 기능성 재생 셀룰로오스 섬유는 재생 셀룰로오스 섬유의 직물 응용에서의 폭과 깊이를 추가로 확장시켜, 재생 셀룰로오스 섬유의 응용이 전례없는 발전 기회를 획득하도록 한다.The reduction of arable land and the depletion of petroleum resources are increasingly limiting the production of natural and synthetic fibers, so that people value environmental protection during the consumption of textiles and also re-understand and explore the value of regenerated cellulose fibers. It became. In particular, recently, regenerated cellulose fibers with different functions, ie functional regenerated cellulose fibers, further expand the width and depth in textile applications of regenerated cellulose fibers, allowing the application of regenerated cellulose fibers to achieve unprecedented development opportunities. .

따라서, 다기능성을 가진 재생 셀룰로오스 섬유를 어떻게 개발할 것인가는 현재 직물 분야 내에서 널리 주목하는 핫 이슈이자 해결해야 할 문제로 되고 있다.Therefore, how to develop a multi-functional regenerated cellulose fiber has become a hot issue and a problem to be addressed widely in the current textile field.

이를 감안하여, 본 발명은 기능성 재생 셀룰로오스 섬유 및 그 제조공정과 응용을 제공하는 것을 목적으로 하며, 본 발명에서 제공한 기능성 재생 셀룰로오스 섬유, 즉 기능성 비스코스 섬유는 양호한 원적외선 기능을 구비할 뿐만 아니라 비교적 높은 항균, 억균 성능을 가질 수 있다.In view of this, it is an object of the present invention to provide a functional regenerated cellulose fiber and its manufacturing process and application, wherein the functional regenerated cellulose fiber, that is, the functional viscose fiber, provided in the present invention not only has a good far-infrared function but also has a relatively high It can have antibacterial and fungal performance.

본 발명은 기능성 재생 셀룰로오스 섬유를 제공하며, 상기 기능성 재생 셀룰로오스 섬유는 그래핀 구조 및 비탄소비산소 원소를 포함하며;The present invention provides a functional regenerated cellulose fiber, the functional regenerated cellulose fiber comprises a graphene structure and non-carbon non-oxygen element;

상기 비탄소비산소 원소는 Fe, Si 및 Al 원소를 포함하며;The non-carbon non-oxygen element includes Fe, Si and Al elements;

상기 Fe, Si 및 Al 원소는 상기 재생 셀룰로오스 섬유의 0.018wt%∼0.8wt%을 차지한다.The Fe, Si and Al elements account for 0.018 wt% to 0.8 wt% of the regenerated cellulose fiber.

바람직하게는, 상기 그래핀 구조 및 비탄소비산소 원소를 함유하는 물질은 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 형식으로 도입된다.Preferably, the graphene structure and the material containing the non-carbon non-oxygen element are introduced in the form of a composite containing carbon nanostructures.

바람직하게는, 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물은 그래핀, 무정형 탄소 및 비탄소비산소 원소를 함유하며;Preferably, the composite containing carbon nanostructures contains graphene, amorphous carbon and non-carbon nonoxygen elements;

상기 비탄소비산소 원소를 함유하는 복합물에서, 상기 비탄소비산소 원소는 Fe, Si 및 Al 원소를 포함하며;In the composite containing the non-carbon non-oxygen element, the non-carbon non-oxygen element includes Fe, Si, and Al elements;

상기 비탄소비산소 원소의 함량은 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 0.5wt%∼6wt%이다.The content of the non-carbon non-oxygen element is 0.5wt% to 6wt% of the composite containing the carbon nanostructure.

바람직하게는, 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물에서 탄소 원소함량은 ≥80wt%이다.Preferably, the carbon element content in the composite containing the carbon nanostructure is ≧ 80 wt%.

바람직하게는, 상기 비탄소비산소 원소는 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 0.3∼5wt%을 차지하며, 더 바람직하게는 1.5∼5wt%을 차지한다.Preferably, the non-carbon non-oxygen element accounts for 0.3 to 5 wt% of the composite containing the carbon nanostructure, and more preferably 1.5 to 5 wt%.

바람직하게는, 상기 비탄소비산소 원소는 홑원소 물질(simple substance), 산화물 또는 탄화물 중 임의의 1종 또는 2종 이상의 형식으로, 탄소 나노 구조의 표면 또는 내부에 흡착된다.Preferably, the non-carbon non-oxygen element is adsorbed on the surface or inside of the carbon nanostructure in any one or two or more forms of a simple substance, oxide or carbide.

선택 가능한 방안 중 방안 1로서, 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 제조방법은 아래의 단계를 포함한다:As option 1 of the alternatives, the method for preparing the composite containing the carbon nanostructures comprises the following steps:

(1) 촉매의 작용 하에 바이오매스 탄소원에 대하여 촉매화 처리하여 전구체를 얻는 단계;(1) catalyzing the biomass carbon source under the action of a catalyst to obtain a precursor;

(2) 보호성 가스의 조건에서 상기 전구체를 140℃∼180℃에서 1.5h∼2.5h동안 보온하여 제 1 중간체를 얻는 단계;(2) warming the precursor at 140 ° C. to 180 ° C. for 1.5 h to 2.5 h under conditions of a protective gas to obtain a first intermediate;

(3) 보호성 기체의 조건에서, 상기 제 1 중간체를 350℃∼450℃까지 승온시킨 후 3h∼4h 보온하여 제 2 중간체를 얻는 단계;(3) obtaining a second intermediate by heating the first intermediate to 350 ° C. to 450 ° C. and then warming for 3 h to 4 h under conditions of a protective gas;

(4) 보호성 기체의 조건에서, 상기 제 2 중간체를 1100℃∼1300℃까지 승온시킨 후 2h∼4h 보온하여 제 3 중간체를 얻는 단계;(4) raising the second intermediate to 1100 ° C. to 1300 ° C. under the condition of the protective gas, and then insulating for 2 h to 4 h to obtain a third intermediate;

(5) 상기 제 3 중간체에 대하여 순차적으로 알칼리 세척, 산 세척, 수세(水洗)를 진행하여 복합물을 얻는 단계; 를 포함하며,(5) sequentially performing alkali washing, acid washing and washing with water on the third intermediate to obtain a composite; Including;

상기 단계 (3), (4)에서의 승온 속도는 14℃/min∼18℃/min이다.The temperature increase rate in said steps (3) and (4) is 14 degreeC / min-18 degreeC / min.

바람직하게는, 상기 바이오매스 탄소원은 리그노셀룰로오스(Lignocellulose), 셀룰로오스 및 리그닌(Lignin) 중 1종 또는 2종 이상이다.Preferably, the biomass carbon source is one kind or two or more kinds of Lignocellulose, cellulose, and Lignin.

선택 가능한 방안 중 방안 2로서, 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 제조방법은 아래의 단계를 포함한다:As option 2 of the alternatives, the method for preparing a composite containing the carbon nanostructures comprises the following steps:

(1) 바이오매스 탄소원과 촉매를 혼합하고 교반하여 촉매화 처리한 후 건조시켜 전구체를 얻는 단계;(1) mixing the biomass carbon source and the catalyst, stirring, catalyzing and drying to obtain a precursor;

(2) 보호성 가스 분위기에서 전구체를 280∼350℃에서 1.5∼2.5h동안 보온한 다음, 950∼1200℃까지 온도 프로그래밍(temperature programming)을 진행한 후 3∼4h동안 보온하여 조생성물을 얻되, 상기 온도 프로그래밍의 승온 속도가 15∼20℃/min인 단계;(2) Insulating the precursor in a protective gas atmosphere at 280 to 350 ° C. for 1.5 to 2.5 h, then performing temperature programming to 950 to 1200 ° C., and then warming it for 3 to 4 h to obtain a crude product. The temperature increase rate of said temperature programming is between 15 and 20 ° C./min;

(3) 조생성물을 세척한 후, 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물을 얻는 단계; 를 포함한다.(3) washing the crude product, then obtaining a composite containing carbon nanostructures; It includes.

선택 가능한 방안 중 방안 2에서, 상기 바이오 매스 탄소원과 촉매의 질량비는 1:0.1∼10이고, 바람직하게는 1:0.5∼5이며, 더 바람직하게는 1:1∼3이며;In Method 2, the mass ratio of the biomass carbon source and the catalyst is 1: 0.1 to 10, preferably 1: 0.5 to 5, more preferably 1: 1 to 3;

바람직하게는, 상기 촉매는 망간의 화합물, 철 함유 화합물, 코발트 함유 화합물 및 니켈 함유 화합물 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이고; 바람직하게는 상기 철 함유 화합물은 철의 할로겐 화합물, 철의 시안화물 및 페라이트(ferrite) 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이며; 바람직하게는 상기 코발트 함유 화합물은 코발트의 할로겐 화합물, 코발타이트(cobaltite) 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이며; 바람직하게는, 상기 니켈 함유 화합물은 니켈의 염화염 및 니켈레이트(nickelate) 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이다; 바람직하게는, 상기 촉매는 염화제2철, 염화제1철, 질산제2철, 질산제1철, 황산제2철, 황산제1철, 페리시안화칼륨(potassium ferricyanide), 페로시안화칼륨(potassium ferrocyanide), 트리옥살라토철(Ⅲ)산칼륨(potassium trioxalatoferrate), 염화코발트, 질산코발트, 황산코발트, 아세트산코발트(cobalt acetate), 염화니켈, 질산니켈, 황산니켈 및 아세트산니켈 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이다.Preferably, the catalyst is any one or at least two selected from manganese compounds, iron containing compounds, cobalt containing compounds and nickel containing compounds; Preferably the iron-containing compound is any one or a combination of at least two selected from halogen compounds of iron, cyanide of iron and ferrite; Preferably the cobalt containing compound is any one or combination of at least two selected from halogen compounds of cobalt, cobaltite; Preferably, the nickel-containing compound is any one or at least two kinds selected from chlorides of nickel and nickelate; Preferably, the catalyst is ferric chloride, ferrous chloride, ferric nitrate, ferrous nitrate, ferric sulfate, ferrous sulfate, potassium ferricyanide, potassium ferrocyanide (potassium) ferrocyanide), potassium trioxalatoferrate, cobalt chloride, cobalt nitrate, cobalt sulfate, cobalt acetate, nickel chloride, nickel nitrate, nickel sulfate and nickel acetate Species or a combination of at least two species.

상기 교반하여 촉매화 처리할 때의 온도는 150∼200℃이고 시간은 ≥4h이며 바람직하게는 4∼14h이며; 바람직하게는 상기 전구체에서의 수분 함량은 10wt% 이하이며; 바람직하게는 상기 전구체를 280∼350℃까지 승온시키는 승온 속도는 3∼5℃/min이며; 바람직하게는 상기 보호성 가스 분위기는 질소 가스, 헬륨 가스, 아르곤 가스 중 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이고, 바람직하게는 질소 가스이며; 바람직하게는 상기 조생성물에 대해 순차적으로 산 세척과 수세를 진행하며; 상기 산 세척은 바람직하게는 농도가 3∼6wt%인 염산을 사용하고, 더 바람직하게는 농도가 5wt%인 염산을 사용하며; 상기 수세는 바람직하게는 탈 이온수 및/또는 증류수를 사용하며; 바람직하게는 상기 세척의 온도는 55∼65℃이고, 바람직하게는 60℃이다.The temperature at the time of stirring and catalyzing is 150 to 200 ° C., the time is ≧ 4 h, preferably 4 to 14 h; Preferably the moisture content in the precursor is 10 wt% or less; Preferably, the temperature increase rate for raising the precursor to 280 to 350 ° C is 3 to 5 ° C / min; Preferably the protective gas atmosphere is any one or a combination of at least two of nitrogen gas, helium gas and argon gas, preferably nitrogen gas; Preferably, the crude product is subjected to acid washing and washing sequentially; The acid washing preferably uses hydrochloric acid at a concentration of 3 to 6 wt%, more preferably hydrochloric acid at a concentration of 5 wt%; The water washing preferably uses deionized water and / or distilled water; Preferably the temperature of the said washing | cleaning is 55-65 degreeC, Preferably it is 60 degreeC.

상기 바이오매스 탄소원은 셀룰로오스 및/또는 리그닌이고, 바람직하게는 셀룰로오스이며, 더 바람직하게는 다공성 셀룰로오스이며;The biomass carbon source is cellulose and / or lignin, preferably cellulose, more preferably porous cellulose;

바람직하게는, 상기 다공성 셀룰로오스는 하기와 같은 방법을 통해 얻는다:Preferably, the porous cellulose is obtained by the following method:

바이오매스 자원을 산가수분해시켜 리그노셀룰로오스를 얻은 후, 다공화 처리하여 다공성 셀룰로오스를 얻으며; 선택적으로, 다공성 셀룰로오스는 표백된 후 사용되며;Acid hydrolysis of the biomass resources to obtain lignocellulosic and then porous treatment to obtain porous cellulose; Optionally, porous cellulose is used after bleaching;

바람직하게는, 상기 바이오매스 자원은 식물 및/또는 농림 폐기물 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이며; 바람직한 농림 폐기물 중의 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이며; 바람직하게는 상기 농림 폐기물은 옥수숫대, 옥수수 속대, 수숫대, 사탕무우박(beet pulp), 버개스(bagasse), 푸르푸랄 찌꺼기(furfural residue), 자일로스 찌꺼기, 톱밥, 목화대 및 갈대 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이고, 바람직하게는 옥수수 속대이다.Preferably, the biomass resource is any one or a combination of at least two selected from plant and / or agricultural and forest wastes; Any one or a combination of at least two of the preferred agricultural wastes; Preferably the agricultural and forest wastes are any selected from corncob, corncob, sorghum, beet pulp, bagasse, furfural residue, xylose dregs, sawdust, cotton stalks and reeds. 1 type or a combination of at least 2 types, Preferably it is a corn cob.

선택 가능한 방안 중 방안 3으로서, 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 제조방법은 아래의 단계를 포함한다:As a solution 3 of option, the method for preparing a composite containing the carbon nanostructure comprises the following steps:

(1') 옥수수 속대를 산가수분해하여 리그노셀룰로오스를 얻은 후, 다공화 처리를 거쳐 다공성 셀룰로오스를 얻으며, 다공성 셀룰로오스를 표백한 후 예비해두는 단계;(1 ') acid hydrolysis of the corncob to obtain lignocellulose, followed by porosity treatment to obtain porous cellulose, bleaching the porous cellulose and preliminary;

(1) 질량비 1:0.5∼1.5에 따라 단계(1')의 다공성 셀룰로오스와 촉매를 혼합하고 150∼200℃에서 교반하여 4h 이상 촉매화 처리한 후, 전구체의 수분 함량이 10wt%보다 낮아질 때까지 건조시켜 전구체를 얻는 단계;(1) After mixing the porous cellulose and the catalyst of the step (1 ') according to the mass ratio 1: 0.5 to 1.5 and stirring at 150 to 200 ℃ catalyzed for 4h or more, until the moisture content of the precursor is lower than 10wt% Drying to obtain a precursor;

(2) 보호성 가스 분위기에서, 3∼5℃/min의 속도로 전구체를 280∼350℃까지 승온시키고 2h동안 보온한 후, 950∼1050℃까지 온도 프로그래밍을 진행하고 3∼4h동안 보온하여 조생성물을 얻되, 상기 온도 프로그래밍의 승온 속도는 15∼20℃/min인 단계;(2) In a protective gas atmosphere, the precursor is heated to 280 to 350 ° C. at a rate of 3 to 5 ° C./min and warmed for 2 h, followed by temperature programming to 950 to 1050 ° C. and warmed for 3 to 4 h. Obtaining a product, wherein the temperature ramping rate of said temperature programming is 15-20 [deg.] C./min;

(3) 55∼65℃에서, 조생성물을 농도가 5wt%인 염산으로 산 세척한 후, 수세하여, 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물을 얻는 단계; 를 포함한다.(3) washing the crude product with hydrochloric acid having a concentration of 5wt% at 55-65 ° C, followed by washing with water to obtain a composite containing carbon nanostructures; It includes.

상기 방법으로 제조된, 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물도 바이오매스 그래핀을 함유하는 1종의 경우에 속한다.Composites containing carbon nanostructures, prepared by the above method, also belong to one case containing biomass graphene.

상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물은 전형적으로 표 a에서 나타낸 성능을 구비하는 물질①, 물질②, 물질③ 또는 물질④ 중의 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다:The composite containing the carbon nanostructures may typically be, but is not limited to, any one or at least two of materials ①, material ②, material ③ or material ④ having the performance shown in Table a.

표 aTable a

Figure 112018057472031-pct00001
Figure 112018057472031-pct00001

표 a에서 IG/ID는 라만 스펙트럼에서의 G피크와 D피크의 피크 높이 비율이다.In Table a, IG / ID is the ratio of the peak height of the G and D peaks in the Raman spectrum.

본 발명의 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물에서 G피크와 D피크의 피크 높이 비율은 바람직하게는 ≥2.0이고, 더 바람직하게는 ≥3.0이며, 가장 바람직하게는 ≥5.0이다. 선택적으로, 본 발명의 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물에서 G피크와 D피크의 피크 높이 비율은 바람직하게는 ≤30이고, 예를 들면 27, 25, 20, 18, 15, 12, 10, 8, 7 등이다.The peak height ratio of G peak and D peak in the composite containing the carbon nanostructure of the present invention is preferably ≥2.0, more preferably ≥3.0, most preferably ≥5.0. Optionally, the peak height ratio of G peak and D peak in the composite containing the carbon nanostructure of the present invention is preferably ≤30, for example 27, 25, 20, 18, 15, 12, 10, 8 , 7 and so on.

본 분야의 당업자는, 표 a에서 예를 든 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 성능 지수(performance index)는 모두 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 분말체의 지수를 의미하고, 만약 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물이 슬러리이면, 상기 지수는 슬러리를 제조하기 전의 분말체의 지수인 것을 이해할 것이다.Those skilled in the art, the performance index of the composite containing the carbon nanostructures exemplified in Table a all refer to the index of the powder of the composite containing the carbon nanostructures, If the composite containing is a slurry, it will be understood that the index is the index of the powder before the slurry is prepared.

상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물이 분말체인 경우, 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물 분말체는 표 a에서 나타내는 성능 지수를 구비하는 외에, 아래와 같은 성능을 더 구비할 수 있다:When the composite containing the carbon nanostructures is a powder, the composite powder containing the carbon nanostructures may further have the following performance, in addition to having the performance indexes shown in Table a:

흑색 분말이고 미세도가 균일하며 선명하게 큰 입자가 없으며, 함수량이 ≤3.0%이고 입도가 D90≤10.0㎛이며 pH는 5.0∼8.0이며, 겉보기 밀도는 0.2∼0.4g/cm3이다.It is black powder, the fineness is uniform and there are no sharply large particles, the water content is ≤3.0%, the particle size is D90≤10.0㎛, the pH is 5.0-8.0, and the apparent density is 0.2-0.4g / cm 3 .

상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물이 슬러리인 경우, 이는 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물을 용매에 분산시킨 제품이며, 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물 슬러리는 표 a에서 나타낸 성능 지수를 구비하는 외에, 아래와 같은 성능을 더 구비할 수 있다:When the composite containing the carbon nanostructures is a slurry, this is a product obtained by dispersing the composite containing the carbon nanostructures in a solvent, and the composite slurry containing the carbon nanostructures, in addition to having the performance index shown in Table a, It can also have the following capabilities:

고체 함유량(solid content)은 1.0∼10.0%이고, 입도는 D50≤0.7㎛이며, pH는 8.0∼10.0이고, Zeta전위는 ≤-10mV이며, 점도는 5.0∼8.0mpa·s 이다.The solid content is 1.0 to 10.0%, the particle size is D50 ≦ 0.7 μm, the pH is 8.0 to 10.0, the Zeta potential is ≦ -10 mV, and the viscosity is 5.0 to 8.0 mpa · s.

바람직하게는, 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 질량은 상기 기능성 재생 셀룰로오스 섬유 질량의 0.1wt%∼10wt%을 차지한다.Preferably, the mass of the composite containing the carbon nanostructure accounts for 0.1 wt% to 10 wt% of the mass of the functional regenerated cellulose fiber.

바람직하게는, 상기 그래핀 구조의 두께는 100나노미터보다 작거나 같다.Preferably, the thickness of the graphene structure is less than or equal to 100 nanometers.

바람직하게는, 상기 그래핀 구조는 층수가 1∼10층인 탄소의 6원고리 벌집 모양 층상구조(carbon six-membered ring honeycomb lamellar structures having 1-10 layers) 중의 1종 또는 2종 이상의 조합을 가진다.Preferably, the graphene structure has one or a combination of two or more of carbon six-membered ring honeycomb lamellar structures having 1-10 layers of 1-10 layers of carbon.

바람직하게는, 상기 Fe, Si 및 Al 원소는 상기 재생 셀룰로오스 섬유의 0.1wt%∼0.7wt%을 차지한다.Preferably, the Fe, Si and Al elements account for 0.1 wt% to 0.7 wt% of the regenerated cellulose fiber.

바람직하게는, 상기 비탄소비산소 원소는 상기 재생 셀룰로오스 섬유의 0.03wt%∼1wt%을 차지한다.Preferably, the non-carbon non-oxygen element accounts for 0.03 wt% to 1 wt% of the regenerated cellulose fiber.

바람직하게는, 상기 그래핀 구조의 두께는 100나노미터보다 작거나 같다.Preferably, the thickness of the graphene structure is less than or equal to 100 nanometers.

바람직하게는, 상기 그래핀 구조는 층수가 1∼10 층인 탄소의 6원고리 벌집 모양 층상구조 중의 1종 또는 2종 이상의 조합을 가진다.Preferably, the graphene structure has one or a combination of two or more of the six-membered honeycomb honeycomb layered structure having 1 to 10 layers of carbon.

바람직하게는, 상기 비탄소비산소 원소는 P, Ca, Na, Ni, Mn, K, Mg, Cr, S 및 Co 중의 1종 또는 2종 이상을 더 포함한다.Preferably, the non-carbon non-oxygen element further includes one or two or more of P, Ca, Na, Ni, Mn, K, Mg, Cr, S and Co.

상기 비탄소비산소 원소는 상기 재생 셀룰로오스 섬유의 0.1wt%∼1wt%을 차지한다.The non-carbon nonoxygen element accounts for 0.1 wt% to 1 wt% of the regenerated cellulose fiber.

본 발명은 또한 기능성 재생 셀룰로오스 섬유의 제조방법을 제공하며, 상기 기능성 재생 셀룰로오스 섬유의 제조방법은 펄프 침지(pulp impregnation), 압착(pressing), 분쇄, 노화, 황화, 용해, 숙성, 여과 및 탈포 단계를 포함하며;The present invention also provides a method for producing functional regenerated cellulose fibers, wherein the method for producing functional regenerated cellulose fibers is a pulp impregnation, pressing, grinding, aging, sulfiding, dissolving, ripening, filtration and defoaming step. It includes;

상기 그래핀 구조 및 비탄소비산소 원소는 황화 단계 이후의 단계에서 도입된다.The graphene structure and the non-carbon nonoxygen element are introduced at a stage after the sulfidation step.

바람직하게는, 상기 그래핀 구조 및 비탄소비산소 원소는 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 형식으로 첨가된다.Preferably, the graphene structure and the non-carbon nonoxygen element are added in the form of a composite containing carbon nanostructures.

본 발명은 또한 기능성 재생 셀룰로오스 섬유의 방법을 제공하며, 해당 방법은, NMMO(N-메틸몰포린-N-옥사이드) 용액으로 셀룰로오스 펄프를 용해시키고, 그래핀 구조 및 비탄소비산소 원소를 함유하는 물질을 도입하여 방사원액을 얻은 후, 해당 방사원액을 사용하여 재생 셀룰로오스 섬유를 제조하는 단계를 포함한다.The present invention also provides a method of functional regenerated cellulose fibers, which method comprises dissolving cellulose pulp with NMMO (N-methylmorpholine-N-oxide) solution and containing a graphene structure and a non-carbon non-oxygen element. After obtaining the spinning stock solution, and using the spinning stock solution to prepare a regenerated cellulose fiber.

바람직하게는, 상기 그래핀 구조 및 비탄소비산소 원소를 함유하는 물질은 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물을 포함한다.Preferably, the graphene structure and the material containing a non-carbon non-oxygen element include a composite containing a carbon nano structure.

본 발명은 또한 물품을 제공하며, 상기 물품은 전술한 바와 같은 기능성 재생 셀룰로오스 섬유, 또는 전술한 바와 같은 제조방법으로 제조된 재생 셀룰로오스 섬유를 함유한다.The present invention also provides an article, wherein the article contains a functional regenerated cellulose fiber as described above, or a regenerated cellulose fiber prepared by a manufacturing method as described above.

상기 물품은 민간용 복장, 가정용 직물, 자외선 차단 직물 또는 산업용 특수 방호복을 포함한다.Such articles include civilian attire, household textiles, sun protection fabrics or industrial special protective clothing.

바람직하게는, 상기 가정용 직물은 수건, 목욕 수건, 침대 시트 및 이불 커버를 포함한다.Preferably, the household fabric comprises a towel, bath towel, bed sheet and duvet cover.

종래 기술에 비해 본 발명은 아래와 같은 유익한 효과를 가진다: Compared with the prior art, the present invention has the following beneficial effects:

종래 기술에 비해, 본 발명에서 제공한 기능성 재생 셀룰로오스 섬유는, 전통적인 재생 셀룰로오스 섬유에 그래핀 구조와 비탄소비산소 원소를 함유하는 물질을 도입하고, 그래핀 구조, Fe, Si 및 Al 원소의 배합 구성을 통해 본 발명에서 제공한 재생 셀룰로오스 섬유가 원적외선 성능과 항균, 억균 여러가지 성능을 가지도록 하며, 특정된 첨가 비율을 제어함으로써 비교적 높은 원적외선 효과와 억균 효과를 가지게 한다. 실험결과, 본 발명에서 제공한 재생 셀룰로오스 섬유의 원적외선 성능은 최고로 0.93까지 도달할 수 있으며, 억균성능은 최고로 99%까지 도달할 수 있다.Compared with the prior art, the functional regenerated cellulose fiber provided by the present invention introduces a material containing graphene structure and non-carbon non-oxygen element into the conventional regenerated cellulose fiber, and mixes the graphene structure, Fe, Si and Al elements. Through the regenerated cellulose fibers provided by the present invention to have a variety of far-infrared performance, antibacterial, and fungi, and to control the specified addition ratio to have a relatively high far-infrared and fungi effect. As a result of the experiment, the far-infrared performance of the regenerated cellulose fibers provided in the present invention can reach a maximum of 0.93, and the antibacterial performance can reach a maximum of 99%.

도 1은 비스코스 섬유의 필라멘트 공정(filament process) 흐름도이다.1 is a flow chart of a filament process of viscose fibers.

본 발명을 추가로 이해하기 위하여, 하기에서는 실시예를 결합하여 본 발명의 바람직한 실시방안에 대하여 설명하나, 이러한 설명은 본 발명의 특징 및 장점을 추가로 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 청구범위에 대한 한정이 아님을 이해하여야 한다.In order to further understand the present invention, the following describes a preferred embodiment of the present invention in combination with the embodiments, this description is only for further explaining the features and advantages of the present invention, claims of the present invention It should be understood that this is not a limitation.

본 발명의 전부 원료는 그 출처에 대해 특별한 한정은 없으며, 시중에서 구매하거나 본 분야의 당업자들에게 익숙한 일반적인 방법으로 제조 가능하다.All raw materials of the present invention are not particularly limited to the source thereof, and may be purchased in the market or manufactured by a general method familiar to those skilled in the art.

본 발명의 전부 원료는 그 순도에 대해 특별한 한정은 없으며 본 발명은 바람직하게는 분석용 시약(analytical reagent)을 사용한다.All raw materials of the present invention are not particularly limited in terms of purity, and the present invention preferably uses analytical reagents.

본 발명은 기능성 재생 셀룰로오스 섬유를 제공하며, 상기 기능성 재생 셀룰로오스 섬유는 그래핀 구조 및 비탄소비산소 원소를 포함하며; 상기 비탄소비산소 원소는 Fe, Si 및 Al원소를 포함하며; 상기 Fe, Si 및 Al원소는 상기 재생 셀룰로오스 섬유의 0.018wt%∼0.8wt%을 차지한다. 본 발명의 상기 Fe, Si 및 Al원소는 바람직하게 상기 재생 셀룰로오스 섬유의 0.018wt%∼0.8wt%을 차지하고, 더 바람직하게는 0.1wt%∼0.7wt%이며, 더욱 바람직하게는 0.2wt%∼0.7wt%이며, 가장 바람직하게는 0.3wt%∼0.5wt%이며, 0.05wt%, 0.1wt%, 0.2wt%, 0.3wt%, 0.45wt%, 0.7wt%, 0.72wt%, 0.78wt% 등 일 수 있다. 본 발명에서 상술한 비탄소비산소비수소 원소가 상기 재생 셀룰로오스 섬유에서 차지하는 질량 분율은 상기 비탄소비산소비수소 원소가 상기 재생 셀룰로오스 섬유에서의 함량, 즉 원소의 섬유에서의 함량을 뜻한다. 바람직하게는 공정 조건에 따라 도입되는 후기 방사 공정, 예를 들어 셀룰로오스에 대해 실리콘 오일 코팅을 진행하는 공정을 포함하지 않는다.The present invention provides a functional regenerated cellulose fiber, the functional regenerated cellulose fiber comprises a graphene structure and non-carbon non-oxygen element; The non-carbon non-oxygen element includes Fe, Si and Al elements; The Fe, Si and Al elements account for 0.018 wt% to 0.8 wt% of the regenerated cellulose fiber. The Fe, Si and Al elements of the present invention preferably occupy 0.018 wt% to 0.8 wt% of the regenerated cellulose fiber, more preferably 0.1 wt% to 0.7 wt%, and more preferably 0.2 wt% to 0.7 wt%, most preferably 0.3wt% to 0.5wt%, 0.05wt%, 0.1wt%, 0.2wt%, 0.3wt%, 0.45wt%, 0.7wt%, 0.72wt%, 0.78wt%, etc. Can be. In the present invention, the mass fraction of the non-carbon non-oxygen non-hydrogen element in the regenerated cellulose fiber means the content of the non-carbon non-oxygen non-hydrogen element in the regenerated cellulose fiber, that is, the content of the element in the fiber. It preferably does not comprise a late spinning process introduced according to the process conditions, for example a process of coating silicone oil on cellulose.

상기 비탄소비산소 원소는 상기 재생 셀룰로오스 섬유의 0.03wt%∼1wt%을 차지한다. 본 발명의 상기 비탄소비산소 원소는 바람직하게 상기 재생 셀룰로오스 섬유의 0.03wt%∼1wt%을 차지하고, 더 바람직하게는 0.1wt%∼0.8wt%을 차지하며, 더욱 바람직하게는 0.2wt%∼0.7wt%을 차지하며, 가장 바람직하게는 0.3wt%∼0.5wt%을 차지하며, 0.05wt%, 0.1wt%, 0.2wt%, 0.3wt%, 0.45wt%, 0.7wt%, 0.82wt%, 0.93wt% 등을 차지할 수 있다. 본 발명에서 상술한 비탄소비산소 원소가 상기 재생 셀룰로오스 섬유에서 차지하는 질량 분율은 상기 비탄소비산소 원소가 상기 재생 셀룰로오스 섬유에서의 함량, 즉 원소의 혼합물에서의 함량을 뜻한다.The non-carbon nonoxygen element accounts for 0.03 wt% to 1 wt% of the regenerated cellulose fiber. The non-carbon non-oxygen element of the present invention preferably accounts for 0.03 wt% to 1 wt% of the regenerated cellulose fiber, more preferably 0.1 wt% to 0.8 wt%, and more preferably 0.2 wt% to 0.7 wt%. %, Most preferably 0.3wt% to 0.5wt%, 0.05wt%, 0.1wt%, 0.2wt%, 0.3wt%, 0.45wt%, 0.7wt%, 0.82wt%, 0.93wt % Etc. can be occupied. In the present invention, the mass fraction of the non-carbon non-oxygen element described above in the regenerated cellulose fiber means the content of the non-carbon non-oxygen element in the regenerated cellulose fiber, ie, a mixture of elements.

본 발명의 상기 비탄소비산소 원소는 바람직하게 비탄소비산소비수소 원소를 포함하며, 본 발명에 언급된 비탄소비산소 원소는, 특히 미네랄 원소(mineral elements)를 뜻하며, 여기서 비탄소비산소 원소를 언급하는 것은 인용기초를 증가하기 위함이다. 재생 셀룰로오스 섬유는 일정한 양의 수소 원소를 함유하며 상기 비탄소비산소 원소가 재생 셀룰로오스 섬유에서 차지하는 비율은 0.03wt%∼1wt에 한정되지 않으며 적당히 확대, 예를 들어 0.03∼5wt%으로 확대될 수 있음은 본 분야 당업자에게는 명백한 것이다The non-carbon non-oxygen element of the present invention preferably comprises a non-carbon non-oxygen non-hydrogen element, and the non-carbon non-oxygen element referred to in the present invention means a mineral element, in particular, referring to the non-carbon non-oxygen element. This is to increase the basis of quotation. The regenerated cellulose fiber contains a certain amount of hydrogen element and the ratio of the non-carbon non-oxygen element to the regenerated cellulose fiber is not limited to 0.03wt% to 1wt and can be appropriately enlarged, for example, to 0.03 to 5wt%. It will be apparent to those skilled in the art.

본 발명은 상기 그래핀 구조에 대해 특별한 한정은 없으며, 본 분야의 당업자들에게 익숙한 정의이기만 하면 되며, 본 발명의 상기 그래핀 구조는 단층 그래핀 구조 또는 다층 그래핀 구조를 포함하는 여러가지 구조의 조합을 의미하며, 단층 그래핀과 부동한 층수의 그래핀 간의 조합이 더 바람직하며; 본 발명의 상기 그래핀 구조는 층수가 1∼10층인 탄소의 6원고리 벌집 모양 층상구조 중의 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이 바람직하며, 더 바람직하게는 단층, 이중층 또는 3∼10층 구조 중의 임의의 1종 또는 2종 이상의 조합이다. 일반적으로, 층수가 10층보다 많고 두께가 100nm이하인 탄소의 6원고리 벌집 모양 층상구조를 그래핀 나노 층상구조라고 하며, 바이오매스를 탄소원으로 하여 제조한 층수가 10층보다 많고 두께는 100nm이하인 탄소의 6원고리 벌집 모양 층상구조를 바이오매스 그래핀 나노 층상구조라고 하며, 층수가 1∼10층인 탄소의 6원고리 벌집 모양 층상구조를 그래핀이라고 하며, 바이오매스를 탄소원으로 하여 제조한 층수가 1∼10층인 탄소의 6원고리 벌집 모양 층상구조를 바이오매스 그래핀이라고 말한다.The present invention is not particularly limited to the graphene structure, and it is only a definition familiar to those skilled in the art, and the graphene structure of the present invention is a combination of various structures including a single layer graphene structure or a multilayer graphene structure. More preferably a combination between monolayer graphene and graphene of different layers; The graphene structure of the present invention is preferably any one or a combination of at least two of the six-membered honeycomb honeycomb layered structure having 1 to 10 layers of carbon, more preferably a single layer, a double layer, or a 3 to 10 layer. Any one or a combination of two or more of the structures. In general, a six-membered honeycomb layered structure of carbon having more than 10 layers and a thickness of 100 nm or less is called graphene nano layered structure, and carbon having more than 10 layers and a thickness of 100 nm or less is manufactured using biomass as a carbon source. The 6-membered ring honeycomb layered structure is called biomass graphene nano layered structure, and the 6-membered ring honeycomb layered structure of carbon with 1-10 layers is called graphene, and the number of layers produced using biomass as carbon source The six-membered honeycomb layered structure of carbon with 1 to 10 layers is called biomass graphene.

본 발명의 상기 그래핀 구조는 미시적 형상에 있어서, 상기 탄소의 6원고리 벌집형 층상구조는 미시적으로 뒤틀림, 굽힘, 접힘 형태(conformation) 중의 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합인 것이 바람직하다. 복합물의 층상구조의 미시적인 형태는 전형적으로 전자 현미경을 이용하여 관찰하여 얻을 수 있으며, 투과전자현미경 혹은 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope)을 사용할 수 있다. 본 발명의 상기 그래핀 구조의 두께는 100나노미터보다 작거나 같은 것이 바람직하고, 50나노미터보다 작거나 같은 것이 더 바람직하며, 20나노미터보다 작거나 같은 것이 가장 바람직하다.In the graphene structure of the present invention, in the microscopic shape, it is preferable that the six-membered honeycomb layered structure of carbon is any one or at least two kinds of microscopically twisted, bent, and folded forms. . The microscopic morphology of the layered structure of the composite is typically obtained by observing using an electron microscope, and may be a transmission electron microscope or a scanning electron microscope. The thickness of the graphene structure of the present invention is preferably less than or equal to 100 nanometers, more preferably less than or equal to 50 nanometers, and most preferably less than or equal to 20 nanometers.

본 발명의 상기 기능성 재생 셀룰로오스 섬유에서, 상기 비탄소비산소 원소는 P, Ca, Na, Ni, Mn, K, Mg, Cr, S 및 Co 중의 임의의 1종 또는 2종 이상을 포함하며, 더 바람직하게는 P, Ca, Na, Ni, Mn, K, Mg, Cr, S 및 Co 중의 다수 종을 포함하며; 상기 비탄소비산소 원소는 홑원소 물질과 화합물 중의 임의의 1종 또는 2종 이상의 조합의 형태로 존재한다. 상술한 바람직한 방안에서, 상기 비탄소비산소 원소가 상기 재생 셀룰로오스 섬유에서 차지하는 비율은, 상기 비탄소비산소 원소가 상기 재생 셀룰로오스 섬유에서의 함량이 0.1wt%∼1wt%인 것이 바람직하고, 0.2wt%∼0.8wt%인 것이 더 바람직하며, 0.3wt%∼0.7wt%인 것이 더욱 바람직하며, 0.4wt%∼0.5wt%인 것이 가장 바람직하다.In the functional regenerated cellulose fiber of the present invention, the non-carbon non-oxygen element includes any one or two or more of P, Ca, Na, Ni, Mn, K, Mg, Cr, S and Co, more preferably Preferably include P, Ca, Na, Ni, Mn, K, Mg, Cr, S and Co; The non-carbon nonoxygen element is present in the form of a single element material and any one or a combination of two or more of the compounds. In the above-mentioned preferred method, the ratio of the non-carbon non-oxygen element to the regenerated cellulose fiber is preferably 0.1 wt% to 1 wt% of the non-carbon non-oxygen element in the regenerated cellulose fiber. It is more preferable that it is 0.8 wt%, It is more preferable that it is 0.3 wt%-0.7 wt%, It is most preferable that it is 0.4 wt%-0.5 wt%.

예시적으로, 본 발명의 상기 재생 셀룰로오스 섬유에서, 상기 비탄소비산소 원소는 P, Ca 및 Na의 조합; Ni, Mn, K 및 Co의 조합; Mg, Cr, S 및 Mn 의 조합; P, Ca, Na, Ni, Mn, K 및 Cr의 조합; P, Ca, Na, Ni, Mn, K, Mg, Cr, S 및 Co의 조합; 등을 포함한다. 상기 비탄소비산소가 상기 재생 셀룰로오스 섬유에서의 함량은 예시적으로 0.21wt%, 0.24wt%, 0.27wt%, 0.29wt%, 0.33wt%, 0.36wt%, 0.38wt%, 0.45wt%, 0.48wt% 등 일 수 있다.By way of example, in the regenerated cellulose fiber of the present invention, the non-carbon non-oxygen element is a combination of P, Ca and Na; A combination of Ni, Mn, K and Co; A combination of Mg, Cr, S and Mn; A combination of P, Ca, Na, Ni, Mn, K and Cr; A combination of P, Ca, Na, Ni, Mn, K, Mg, Cr, S and Co; And the like. The non-carbon non-oxygen content in the regenerated cellulose fiber is illustratively 0.21 wt%, 0.24 wt%, 0.27 wt%, 0.29 wt%, 0.33 wt%, 0.36 wt%, 0.38 wt%, 0.45 wt%, 0.48 wt % And the like.

본 발명은 상기 비탄소비산소 원소를 함유하는 물질 및 상기 그래핀 구조를 어떻게 재생 셀룰로오스 섬유에 도입시키는가에 대하여 특별한 한정이 없이 본 분야의 당업자에게 익숙한 도입방법을 사용할 수 있고, 본 발명은 재생 셀룰로오스 섬유의 성능을 향상시키기 위하여 바람직하게는 상기 비탄소비산소 원소를 함유하는 물질과 상기 그래핀 구조를, 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 형태로 도입시킨다. 본 발명의 상기 비탄소비산소 원소를 함유하는 물질은 바람직하게는 상기 원소의 나노스케일 재료이며, 나노스케일 홑원소 물질, 나노스케일 산화물 및 나노스케일 무기화합물 중의 1종 또는 2종 이상인 것이 더 바람직하다.The present invention can use the introduction method familiar to those skilled in the art without particular limitation on how to introduce the non-carbon non-oxygen element and the graphene structure into the regenerated cellulose fiber, the present invention is a regenerated cellulose fiber In order to improve the performance, the material containing the non-carbon non-oxygen element and the graphene structure are preferably introduced in the form of a composite containing the carbon nanostructure. The material containing the non-carbon non-oxygen element of the present invention is preferably a nanoscale material of the element, more preferably one or two or more of nanoscale single element materials, nanoscale oxides and nanoscale inorganic compounds.

본 발명의 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 질량은 바람직하게는 상기 재생 셀룰로오스 섬유 질량의 0.1wt%∼10wt%이고, 더 바람직하게는 1wt%∼8wt%이며, 가장 바람직하게는 3wt%∼5wt%이다; 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물에서, 상기 탄소 원소의 함량은 바람직하게는 80wt%보다 크거나 같고, 더 바람직하게는 85wt%∼97wt%이며, 가장 바람직하게는 90wt%∼95wt%이다; 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물에서, 상기 비탄소비산소 원소의 함량은 바람직하게는 0.5wt%∼6wt%이고, 더 바람직하게는 1wt%∼5wt%이며, 가장 바람직하게는 2wt%∼4wt%이다; 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물에 있어서, 라만스펙트럼에서 탄소원소의 G 피크와 D 피크의 피크 높이 비율이 바람직하게는 1∼20이며, 더 바람직하게는 3∼20이다.The mass of the composite containing the carbon nanostructure of the present invention is preferably 0.1wt% to 10wt% of the mass of the regenerated cellulose fiber, more preferably 1wt% to 8wt%, most preferably 3wt% to 5wt% %to be; In the composite containing the carbon nanostructures, the content of the carbon element is preferably greater than or equal to 80 wt%, more preferably 85 wt% to 97 wt%, most preferably 90 wt% to 95 wt%; In the composite containing the carbon nanostructures, the content of the non-carbon non-oxygen element is preferably 0.5 wt% to 6 wt%, more preferably 1 wt% to 5 wt%, and most preferably 2 wt% to 4 wt%. ; In the composite containing the carbon nanostructure, the ratio of the peak height of the G peak to the D peak of the carbon element in the Raman spectrum is preferably 1 to 20, more preferably 3 to 20.

본 발명의 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물에서 상기 그래핀 구조는 바람직하게는 두께가 100nm 이하인 탄소의 6원고리 벌집 모양 층상구조를 가지고, 바람직하게는 두께가 20nm 이하인 탄소의 6원고리 벌집 모양 층상구조를 가지며, 더 바람직하게는 층수가 1∼10 층인 탄소의 6원고리 벌집 모양 층상구조 중의 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합을 가지며, 바람직하게는 단층, 이중층 또는 3∼10 층 구조 중의 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합을 가지며; 바람직하게는 상기 복합물에서 탄소의 6원고리 벌집 모양 층상구조는 미시적으로 뒤틀림, 굽힘, 접힘 형태 중의 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합을 나타낸다.In the composite containing the carbon nanostructure of the present invention, the graphene structure preferably has a six-membered honeycomb layered structure of carbon having a thickness of 100 nm or less, and preferably a six-membered honeycomb shape of carbon having a thickness of 20 nm or less. It has a layered structure, More preferably, it has any 1 type or at least 2 types of combination of the carbon 6-membered honeycomb layered structure of 1-10 layers, Preferably it is a single layer, a double layer, or a 3-10 layer structure. Having any one or a combination of at least two kinds thereof; Preferably, the six-membered honeycomb layered structure of carbon in the composite exhibits any one or at least two combinations of microscopically twisted, bent, folded forms.

본 발명의 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물은 그래핀 구조와 무정형 탄소를 포함하는 것이 바람직하며; 상기 비탄소비산소 원소는 홑원소 물질, 산화물 및 탄화물 중의 임의의 1종 또는 2종 이상의 조합의 형태로 탄소 나노 구조의 표면 또는 내부에 흡착된다. 무정형 탄소는 이차원 흑연층 또는 삼차원 흑연 미세결정을 더 함유하며, 미세결정 가장자리에는 대량의 불규칙적인 결합이 존재하며, 대량의 sp2탄소 외에도 적지 않은 sp3탄소를 더 포함한다. 사실, 이들의 내부 구조는 실제로 무정형체가 아니라 흑연과 같은 구조를 가지는 결정체이며, 다만 탄소 원자의 6각형 고리형 평면에 의해 형성된 층상구조가 너저분하고 불규칙적이며, 결정체에는 결함이 형성되고, 대부분 무정형 탄소는 흑연층형 구조의 분자 조각이 대략 서로 평행되게 불규칙적으로 축적되어 난층구조(turbostratic structure)라고 약칭할 수도 있다. 층 사이 혹은 조각 사이는 금강석 구조의 사면체 결합방식의 탄소원자 결합으로 연결시킨다.The composite containing the carbon nanostructure of the present invention preferably comprises a graphene structure and amorphous carbon; The non-carbon nonoxygen element is adsorbed on the surface or inside of the carbon nanostructure in the form of any one or a combination of two or more of a single element material, an oxide and a carbide. The amorphous carbon further contains two-dimensional graphite layers or three-dimensional graphite microcrystals, and there are a large amount of irregular bonds at the edges of the microcrystals, and in addition to a large amount of sp2 carbons, it further includes a few sp3 carbons. In fact, their internal structure is not really amorphous but crystals having a structure like graphite, except that the layered structure formed by the hexagonal cyclic plane of carbon atoms is messy and irregular, defects are formed in crystals, and mostly amorphous carbon The molecular fragments of the graphite layered structure may be abbreviated as "turbostratic structures" because they are irregularly accumulated in parallel with each other. Between the layers or the pieces are connected by carbon atom bonds of tetrahedral bond method of diamond structure.

바람직하게는 개질 재생 셀룰로오스 섬유의 제조 과정에서 그래핀 구조를 도입하는 과정에서 그래핀 구조를 도입하는 물질에 대해 활성화시키거나 개질하지 않는다.Preferably, the graphene structure is not activated or modified with respect to the material introducing the graphene structure in the process of introducing the graphene structure in the preparation of the modified regenerated cellulose fibers.

본 발명의 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 제조방법에 대해 특별한 한정이 없다.There is no particular limitation on the manufacturing method of the composite containing the carbon nanostructure of the present invention.

바람직하게는, 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물은 그래핀, 무정형 탄소 및 비탄소비산소 원소를 함유하고; 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물에서 상기 비탄소비산소 원소는 Fe, Si 및 Al 원소를 포함하며; 상기 비탄소비산소 원소 함량은, 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 0.5wt%∼6wt%이다.Preferably, the composite containing carbon nanostructures contains graphene, amorphous carbon and non-carbon nonoxygen elements; The non-carbon non-oxygen element in the composite containing the carbon nanostructure includes Fe, Si and Al elements; The non-carbon nonoxygen element content is 0.5wt%-6wt% of the composite containing a carbon nanostructure.

본 발명의 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물에서 상기 탄소 원소의 함량은 ≥80wt%이며, 예컨대 82wt%, 86wt%, 89wt%, 91wt%, 94wt%, 97wt%, 99wt% 등이고 바람직하게는 85∼97wt%이며, 더 바람직하게는 90∼95wt%이다.The content of the carbon element in the composite containing the carbon nanostructure of the present invention is ≥80wt%, for example 82wt%, 86wt%, 89wt%, 91wt%, 94wt%, 97wt%, 99wt% and the like, preferably 85 to 97 wt%, more preferably 90 to 95 wt%.

바람직하게는, 상기 비탄소비산소 원소는 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 0.3wt%∼5wt%을 차지하며, 바람직하게는 0.5∼5wt%을 차지하고, 더 바람직하게는 1.5∼5wt%을 차지한다. 본 발명의 일부 구체적인 실시예에서, 상기 비탄소비산소 원소는, 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 0.7wt%, 1.1wt%, 1.3wt%, 1.6wt%, 2wt%, 2.8wt%, 3.5wt%, 4.2wt%, 5.3wt% 또는 5.8wt%을 차지한다.Preferably, the non-carbon non-oxygen element accounts for 0.3 wt% to 5 wt% of the composite containing the carbon nanostructure, preferably accounts for 0.5 to 5 wt%, and more preferably 1.5 to 5 wt%. In some specific embodiments of the present invention, the non-carbon non-oxygen element is 0.7 wt%, 1.1 wt%, 1.3 wt%, 1.6 wt%, 2 wt%, 2.8 wt%, 3.5 wt% of the composite containing carbon nanostructures. , 4.2 wt%, 5.3 wt% or 5.8 wt%.

바람직하게는, 상기 비탄소비산소 원소는 홑원소 물질(simple substance), 산화물 또는 탄화물 중 임의의 1종 또는 2종 이상의 형식으로, 탄소 나노 구조의 표면 또는 내부에 흡착된다.Preferably, the non-carbon non-oxygen element is adsorbed on the surface or inside of the carbon nanostructure in any one or two or more forms of a simple substance, oxide or carbide.

본 발명은 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 제조방법에 대해 특별한 한정은 없으며 본 분야의 당업자에게 익숙한 복합물의 제조방법과 유사한 방법이면 된다.The present invention is not particularly limited to a method for producing a composite containing the carbon nanostructure, and may be similar to the method for preparing a composite familiar to those skilled in the art.

선택 가능한 방안 중 방안 1로서, 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 제조방법은 아래의 단계(방법(1)로 표시)를 포함한다:As Method 1 of the alternatives, the method for preparing a composite containing carbon nanostructures comprises the following steps (indicated by Method (1)):

(1) 촉매의 작용 하에 바이오매스 탄소원에 대하여 촉매화 처리하여 전구체를 얻는 단계;(1) catalyzing the biomass carbon source under the action of a catalyst to obtain a precursor;

(2) 보호성 가스의 조건에서 상기 전구체를 140℃∼180℃에서 1.5h∼2.5h동안 보온하여 제 1 중간체를 얻는 단계;(2) warming the precursor at 140 ° C. to 180 ° C. for 1.5 h to 2.5 h under conditions of a protective gas to obtain a first intermediate;

(3) 보호성 기체의 조건에서, 상기 제 1 중간체를 350℃∼450℃까지 승온시킨 후 3h∼4h 보온하여 제 2 중간체를 얻는 단계;(3) obtaining a second intermediate by heating the first intermediate to 350 ° C. to 450 ° C. and then warming for 3 h to 4 h under conditions of a protective gas;

(4) 보호성 기체의 조건에서, 상기 제 2 중간체를 1100℃∼1300℃까지 승온시킨 후 2h∼4h 보온하여 제 3 중간체를 얻는 단계;(4) raising the second intermediate to 1100 ° C. to 1300 ° C. under the condition of the protective gas, and then insulating for 2 h to 4 h to obtain a third intermediate;

(5) 상기 제 3 중간체에 대하여 순차적으로 알칼리 세척, 산 세척, 수세를 진행하여 복합물을 얻는 단계; 를 포함하며,(5) sequentially performing alkali washing, acid washing and washing with respect to the third intermediate to obtain a composite; Including;

상기 단계(3)와 (4)에서의 승온속도는 14℃/min∼18℃/min이다.The temperature increase rate in the said (3) and (4) is 14 degreeC / min-18 degreeC / min.

상기 탄소원은 바이오매스 탄소원이 바람직하고, 바이오매스 자원은 식물 및/또는 농림 폐기물 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이며; 바람직하게는 침엽수, 활엽수, 임엽수, 농림 폐기물 중의 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이며; 상기 농림 폐기물은 바람직하게 옥수숫대, 옥수수 속대, 수숫대, 사탕무우박(beet pulp), 버개스(bagasse), 푸르푸랄 찌꺼기, 자일로스 찌꺼기, 톱밥, 목화대, 과일 껍데기 및 갈대 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이고, 바람직하게는 옥수수 속대이다. 바이오매스 탄소원은 리그노셀룰로오스(lignocellulose), 셀룰로오스 및/또는 리그닌(lignin)에서 선택되고, 바람직하게는 셀룰로오스 및/또는 리그닌이며, 더 바람직하게는 셀룰로오스이며, 더욱 바람직하게는 다공성 셀룰로오스이다.The carbon source is preferably a biomass carbon source, and the biomass resource is any one or a combination of at least two selected from plant and / or agricultural and forest wastes; Preferably any one or a combination of at least two of conifers, hardwoods, hardwoods and agricultural wastes; The agricultural and forest waste is preferably any one selected from corncob, corncob, tree, beet pulp, bagasse, furfural dregs, xylose dregs, sawdust, cotton rods, fruit husks and reeds. Or a combination of at least two species, preferably corncobs. The biomass carbon source is selected from lignocellulose, cellulose and / or lignin, preferably cellulose and / or lignin, more preferably cellulose, and more preferably porous cellulose.

바람직하게는, 재생 셀룰로오스 섬유의 제조 과정에서 그래핀 구조를 도입하는 과정에서 그래핀 구조가 도입된 물질에 대해 활성화시키거나 개질하지 않는다.Preferably, the graphene structure is not activated or modified with respect to the material into which the graphene structure is introduced during the production of regenerated cellulose fibers.

상기 바이오매스 탄소원과 촉매의 질량비는 1:0.1∼10이고, 예를 들면 1:0.2, 1:0.5, 1:0.8, 1:1.1, 1:1.5, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9 등이고, 바람직하게는 1:0.5∼5이며, 더욱 바람직하게는 1:1∼3이다.The mass ratio of the biomass carbon source and the catalyst is 1: 0.1 to 10, for example 1: 0.2, 1: 0.5, 1: 0.8, 1: 1.1, 1: 1.5, 1: 2, 1: 3, 1: 4 , 1: 5, 1: 6, 1: 7, 1: 8, 1: 9, and the like, preferably 1: 0.5 to 5, and more preferably 1: 1 to 3.

바람직하게는, 상기 촉매는 망간의 화합물, 철 함유 화합물, 코발트 함유 화합물 및 니켈 함유 화합물 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이고; 상기 철 함유 화합물은 철의 할로겐 화합물, 철의 시안화물 및 페라이트(ferrite) 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이며; 상기 코발트 함유 화합물은 코발트의 할로겐 화합물, 코발타이트(cobaltite) 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이며; 상기 니켈 함유 화합물은 니켈의 염화염 및 니켈레이트(nickelate) 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이다; 더욱 바람직하게는, 상기 촉매는 염화제2철, 염화제1철, 질산제2철, 질산제1철, 황산제2철, 황산제1철, 페리시안화칼륨(potassium ferricyanide), 페로시안화칼륨(potassium ferrocyanide), 트리옥살라토철(Ⅲ)산칼륨(potassium trioxalatoferrate), 염화코발트, 질산코발트, 황산코발트, 아세트산코발트(cobalt acetate), 염화니켈, 질산니켈, 황산니켈 및 아세트산니켈 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이다. 예시적으로, 상기 촉매는 염화제2철 및 질산제2철의 조합, 질산제1철, 황산제2철 및 염화코발트의 조합, 아세트산코발트, 염화니켈 및 황산니켈의 조합, 페리시안화칼륨, 페로시안화칼륨, 트리옥살라토철(Ⅲ)산칼륨 및 질산제1철의 조합, 염화코발트, 질산코발트, 황산코발트 및 아세트산코발트의 조합 등에서 선택된다.Preferably, the catalyst is any one or at least two selected from manganese compounds, iron containing compounds, cobalt containing compounds and nickel containing compounds; The iron-containing compound is any one or a combination of at least two selected from a halogen compound of iron, a cyanide of iron and a ferrite; The cobalt-containing compound is any one or a combination of at least two selected from a cobalt halogen compound and cobaltite; The nickel-containing compound is any one or a combination of at least two selected from the salts of nickel and nickelate; More preferably, the catalyst is ferric chloride, ferrous chloride, ferric nitrate, ferrous nitrate, ferric sulfate, ferrous sulfate, potassium ferricyanide, potassium ferrocyanide ( potassium ferrocyanide), potassium trioxalatoferrate, cobalt chloride, cobalt nitrate, cobalt sulfate, cobalt acetate, nickel chloride, nickel nitrate, nickel sulfate and nickel acetate 1 type or a combination of at least 2 types. Illustratively, the catalyst is a combination of ferric chloride and ferric nitrate, ferrous nitrate, a combination of ferric sulfate and cobalt chloride, a combination of cobalt acetate, nickel chloride and nickel sulfate, potassium ferricyanide, ferro A combination of potassium cyanide, potassium trioxalate (III) acid and ferrous nitrate, a combination of cobalt chloride, cobalt nitrate, cobalt sulfate and cobalt acetate.

바람직하게는, 단계(1)에서의 교반하여 촉매화 처리할 때의 온도는 150∼200℃이고 시간은 ≥4h이며 바람직하게는 4∼14h이며; 상기 전구체 중의 수분 함량은 바람직하게 10wt% 이하이며; 단계(2)에서의 상기 전구체를 280∼350℃까지 승온시키는 승온 속도는 바람직하게 3∼5℃/min이며; 상기 보호성 가스 분위기는 질소 가스, 헬륨 가스, 아르곤 가스 중 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이고 바람직하게 질소 가스이며; 단계(3)에서의 상기 조생성물을 세척하는 것은 순차적으로 산 세척 및 수세를 진행하는 것이며; 상기 산 세척은 바람직하게 농도가 3∼6wt%인 염산을 사용하고 더 바람직하게는 농도가 5wt%인 염산을 사용하며; 상기 수세는 바람직하게 탈 이온수 및/또는 증류수를 사용하며; 상기 세척의 온도는 55∼65℃이고 바람직하게는 60℃이다.Preferably, the temperature at the time of stirring and catalyzing in step (1) is 150 to 200 ° C., time is ≧ 4 h, preferably 4 to 14 h; The moisture content in the precursor is preferably 10 wt% or less; The temperature increase rate for raising the precursor in step (2) to 280 to 350 ° C. is preferably 3 to 5 ° C./min; The protective gas atmosphere is any one or a combination of at least two of nitrogen gas, helium gas and argon gas, preferably nitrogen gas; Washing the crude product in step (3) is proceeding with acid washing and washing sequentially; The acid wash preferably uses hydrochloric acid at a concentration of 3 to 6 wt% and more preferably hydrochloric acid at a concentration of 5 wt%; The water washing preferably uses deionized water and / or distilled water; The temperature of the said washing | cleaning is 55-65 degreeC, Preferably it is 60 degreeC.

본 발명의 상기 제조 단계는 구체적으로 하기와 같은 단계를 포함하는 것이 바람직하다:The preparation step of the present invention preferably includes the following steps specifically:

먼저, 바이오매스 탄소원과 촉매를 혼합하고 교반하여 촉매화 처리한 후, 건조시켜 전구체를 얻는다.First, the biomass carbon source and the catalyst are mixed, stirred and catalyzed, and then dried to obtain a precursor.

다음, 보호성 가스 분위기에서, 전구체를 140∼180℃에서 1.5∼2.5h동안 보온하여 제1중간체를 얻는다; 본 발명의 일부 구체적인 실시예에서 상기 온도는 142℃, 148℃, 155℃, 160℃, 172℃ 또는 178℃이고; 상기 보온 시간은 1.6h, 1.8h, 2h, 2.2h 또는 2.4h이다.Next, in a protective gas atmosphere, the precursor was kept at 140 to 180 ° C. for 1.5 to 2.5 h to obtain a first intermediate; In some specific embodiments of the present invention, the temperature is 142 ° C, 148 ° C, 155 ° C, 160 ° C, 172 ° C or 178 ° C; The heat retention time is 1.6h, 1.8h, 2h, 2.2h or 2.4h.

이후, 350℃∼450℃까지 온도 프로그래밍을 진행한 후 3h∼4h 보온하여 제 2 중간체를 얻는다. 본 발명의 일부 구체적인 실시예에서, 상기 온도는 360℃, 370℃, 380℃, 390℃, 410℃, 420℃, 430℃ 또는 440℃이고; 상기 보온 시간은 3.1h, 3.3h, 3.5h, 3.8h 또는 3.9h이다.Thereafter, temperature programming is performed from 350 ° C. to 450 ° C., followed by warming for 3 h to 4 h to obtain a second intermediate. In some specific embodiments of the invention, the temperature is 360 ° C., 370 ° C., 380 ° C., 390 ° C., 410 ° C., 420 ° C., 430 ° C. or 440 ° C .; The warming time is 3.1 h, 3.3 h, 3.5 h, 3.8 h or 3.9 h.

다음, 1100∼1300℃까지 승온시키고 2h∼4h동안 보온하여 제 3 중간체, 즉 제품 조생성물을 얻는 단계; 본 발명의 일부 구체적인 실시예에서 상기 온도는 1130℃, 1170℃, 1210℃ 또는 1280℃ 이고; 상기 시간은 2.2h, 2.4h, 2.6h, 2.8h, 3.0h, 3.2h, 3.4h, 3.6h 또는 3.8h이다.Then warming to 1100-1300 ° C. and warming for 2 h-4 h to obtain a third intermediate, ie, a crude product; In some specific embodiments of the invention the temperature is 1130 ° C., 1170 ° C., 1210 ° C. or 1280 ° C .; The time is 2.2h, 2.4h, 2.6h, 2.8h, 3.0h, 3.2h, 3.4h, 3.6h or 3.8h.

상기 온도 프로그래밍의 승온 속도는 14℃/min∼18℃/min이며, 본 발명의 일부 구체적인 실시예에서 상기 상온 속도는 15℃/min, 16℃/min 또는 17℃/min이다.The temperature increase rate of the temperature programming is 14 ° C./min to 18 ° C./min, and in some specific embodiments of the invention the room temperature rate is 15 ° C./min, 16 ° C./min or 17 ° C./min.

마지막으로, 제 3 중간체(즉 제품 조생성물)에 대하여 알칼리 세척, 산 세척, 수세를 진행한 후 복합물을 얻는다.Finally, the third intermediate (ie, the crude product) is subjected to alkali washing, acid washing, and washing to obtain a composite.

본 발명에서, 상기 바이오매스 탄소원은 바람직하게 리그노셀룰로오스, 셀룰로오스 및 리그닌 중 1종 또는 2종 이상이며, 더 바람직하게는 리그노셀룰로오스, 셀룰로오스 또는 리그닌이다.In the present invention, the biomass carbon source is preferably one or two or more of lignocellulose, cellulose and lignin, more preferably lignocellulose, cellulose or lignin.

본 발명에서, 상기 바이오매스 탄소원과 촉매의 질량비는 1:(0.5∼5)이고, 바람직하게는 1:(1∼3)이며; 본 발명의 일부 구체적인 실시예에서 상기 비율은 1:0.5, 1:1 또는 1:3이다.In the present invention, the mass ratio of the biomass carbon source and the catalyst is 1: (0.5 to 5), preferably 1: (1 to 3); In some specific embodiments of the invention the ratio is 1: 0.5, 1: 1 or 1: 3.

본 발명에서, 상기 촉매는 망간의 할로겐 화합물, 철 함유 화합물, 코발트 함유 화합물 및 니켈 함유 화합물 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이다.In the present invention, the catalyst is any one or a combination of at least two selected from halogen compounds of manganese, iron-containing compounds, cobalt-containing compounds and nickel-containing compounds.

바람직하게는, 상기 철 함유 화합물은 철의 할로겐 화합물, 철의 시안화물 및 페라이트 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이다. 상기 페라이트는 철 원소를 함유하는 유기산의 염 또는 철 원소를 함유하는 무기산의 염이다. 상기 철의 할로겐 화합물은 염화제2철 및/또는 브롬화철일 수 있다.Preferably, the iron-containing compound is any one or a combination of at least two selected from halogen compounds of iron, cyanide of iron and ferrite. The ferrite is a salt of an organic acid containing iron or a salt of an inorganic acid containing iron. The halogen compound of iron may be ferric chloride and / or iron bromide.

바람직하게는, 상기 코발트 함유 화합물은 코발트의 할로겐 화합물, 코발타이트 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이다. 상기 코발타이트는 코발트 원소를 함유하는 유기산의 염 또는 코발트 원소를 함유하는 무기산의 염이다. 상기 코발트 함유 할로겐 화합물은 염화코발트 및/또는 브롬화코발트일 수 있다.Preferably, the cobalt-containing compound is any one or a combination of at least two selected from halogen compounds of cobalt and cobaltite. The cobaltite is a salt of an organic acid containing a cobalt element or a salt of an inorganic acid containing a cobalt element. The cobalt-containing halogen compound may be cobalt chloride and / or cobalt bromide.

바람직하게는, 상기 코발트 함유 화합물은 코발트의 염화염, 코발타이트 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이다. 상기 코발타이트는 코발트 원소를 함유하는 유기산의 염 또는 코발트 원소를 함유하는 무기산의 염이다. 상기 니켈 함유 할로겐 화합물은 염화니켈 및/또는 브롬화니켈일 수 있다.Preferably, the cobalt-containing compound is any one or a combination of at least two selected from the salts of cobalt and cobaltite. The cobaltite is a salt of an organic acid containing a cobalt element or a salt of an inorganic acid containing a cobalt element. The nickel-containing halogen compound may be nickel chloride and / or nickel bromide.

더 바람직하게는, 상기 촉매는 염화제2철, 염화제1철, 질산제2철, 질산제1철, 황산제2철, 황산제1철, 페리시안화칼륨, 페로시안화칼륨, 트리옥살라토철(Ⅲ)산칼륨, 염화코발트, 질산코발트, 황산코발트, 아세트산코발트, 염화니켈, 질산니켈, 황산니켈 및 아세트산니켈 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이다.More preferably, the catalyst is ferric chloride, ferrous chloride, ferric nitrate, ferrous nitrate, ferric sulfate, ferrous sulfate, potassium ferricyanide, potassium ferrocyanide, trioxalato iron (III) any one or a combination of at least two selected from potassium acid, cobalt chloride, cobalt nitrate, cobalt sulfate, cobalt acetate, nickel chloride, nickel nitrate, nickel sulfate and nickel acetate.

본 발명의 상기 촉매의 조합의 전형적인 예시로는 염화제1철과 황산제2철의 조합, 페리시안화 칼륨과 트리옥살라토철(Ⅲ)산칼륨의 조합, 염화코발트, 질산코발트 및 염화제2철의 조합, 황산코발트, 아세트산코발트 및 질산니켈의 조합, 염화제2철, 염화코발트 및 아세트산코발트의 조합이 있으나 이에 한정되지 않는다.Typical examples of the combination of the catalysts of the present invention include a combination of ferrous chloride and ferric sulfate, a combination of potassium ferricyanide and potassium trioxalato iron (III) acid, cobalt chloride, cobalt nitrate and ferric chloride. Combinations of cobalt sulfate, cobalt acetate and nickel nitrate, and combinations of ferric chloride, cobalt chloride and cobalt acetate.

상기 교반하며 촉매화 처리를 진행하는 온도는 150∼200℃이고, 예를 들면 160℃, 170℃, 180℃, 190℃ 등이며, 시간은 ≥4h이고 바람직하게는 4h∼14h이며, 본 발명의 일부 구체적인 실시예에서 상기 시간은 4.2h, 7h, 9h, 12h, 16h, 19h, 23h 등 이다.The temperature at which the catalyzing treatment is carried out while stirring is 150 to 200 ° C, for example, 160 ° C, 170 ° C, 180 ° C, 190 ° C, and the like, and the time is ≥4h, preferably 4h to 14h, In some specific embodiments the time is 4.2h, 7h, 9h, 12h, 16h, 19h, 23h and the like.

바람직하게는, 상기 전구체에서의 수분 함량은 10wt% 이하이고, 본 발명의 일부 구체적인 실시예에서 상기 수분 함량은 1wt%, 2wt%, 3wt%, 4wt%, 5wt%, 6wt%, 7wt%, 8wt%, 10wt% 등이다.Preferably, the moisture content in the precursor is 10 wt% or less, and in some specific embodiments of the invention the moisture content is 1 wt%, 2 wt%, 3 wt%, 4 wt%, 5 wt%, 6 wt%, 7 wt%, 8 wt%. %, 10 wt%, and the like.

바람직하게는, 상기 보호성 가스 분위기는 질소 가스, 헬륨 가스, 아르곤 가스 중 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이고, 바람직하게는 질소 가스이다.Preferably, the protective gas atmosphere is any one or a combination of at least two of nitrogen gas, helium gas, and argon gas, and preferably nitrogen gas.

바람직하게는, 상기 산 세척은 농도가 3wt%∼6wt%인 염산수용액을 사용하고, 더 바람직하게는 농도가 5wt%인 염산수용액을 사용하며; 상기 수세는 바람직하게는 탈 이온수 및/또는 증류수를 사용하며; 상기 알칼리 세척은 농도가 5wt%∼15wt%인 수산화나트륨 수용액을 사용하고, 더 바람직하게는 농도가 10wt%인 수산화나트륨 수용액을 사용한다.Preferably, the acid wash uses an aqueous hydrochloric acid solution having a concentration of 3 wt% to 6 wt%, more preferably an aqueous hydrochloric acid solution having a concentration of 5 wt%; The water washing preferably uses deionized water and / or distilled water; The alkali wash is used in an aqueous sodium hydroxide solution having a concentration of 5wt% to 15wt%, more preferably using an aqueous sodium hydroxide solution having a concentration of 10wt%.

바람직하게는, 상기 세척의 온도는 55∼65℃이며, 예컨대 56℃, 57℃, 58℃, 60℃, 63℃ 등이며, 바람직하게는 60℃이다.Preferably, the said washing temperature is 55-65 degreeC, for example, 56 degreeC, 57 degreeC, 58 degreeC, 60 degreeC, 63 degreeC, etc., Preferably it is 60 degreeC.

상기 바이오매스 탄소원은 셀룰로오스 및/또는 리그닌이고, 바람직하게는 셀룰로오스이며, 더 바람직하게는 다공성 셀룰로오스이다.The biomass carbon source is cellulose and / or lignin, preferably cellulose, more preferably porous cellulose.

본 발명의 상기 다공성 셀룰로오스는 기존기술을 통해 얻을 수 있으며, 전형적인 다공성 셀룰로오스를 얻는 기존기술은, 예컨대 특허공개번호 CN104016341A에서 개시한 방법으로 제조된 다공성 셀룰로오스, CN103898782A에서 개시한 방법으로 제조된 셀룰로오스가 있으나, 이에 한정되지 않는다.The porous cellulose of the present invention can be obtained through the existing technology, the conventional technology to obtain a typical porous cellulose, for example, there is a porous cellulose prepared by the method disclosed in the patent publication number CN104016341A, cellulose prepared by the method disclosed in CN103898782A It is not limited to this.

바람직하게는, 상기 다공성 셀룰로오스는 하기와 같은 방법으로 얻는다:Preferably, the porous cellulose is obtained in the following way:

바이오매스 자원을 산가수분해시켜 리그노셀룰로오스를 얻은 후, 다공화 처리하여 다공성 셀룰로오스를 얻으며; 선택적으로, 다공성 셀룰로오스는 표백된 후 사용된다.Acid hydrolysis of the biomass resources to obtain lignocellulosic and then porous treatment to obtain porous cellulose; Optionally, porous cellulose is used after bleaching.

상기 바이오매스 자원은 식물 및/또는 농림 폐기물 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이며; 바람직하게는 농림 폐기물 중 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이다.The biomass resource is any one or a combination of at least two selected from plant and / or agricultural and forest wastes; Preferably any one or a combination of at least two of the agricultural and forest wastes.

바람직하게는, 상기 농림 폐기물은 옥수숫대, 옥수수 속대, 수숫대, 사탕무우박(beet pulp), 버개스(bagasse), 푸르푸랄 찌꺼기, 자일로스 찌꺼기, 톱밥, 목화대 및 갈대 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이며, 바람직하게는 옥수수 속대이다.Preferably, the agricultural and forest wastes may be any one selected from corn cob, corn cob, corn cob, beet pulp, bagasse, furfural dregs, xylose dregs, sawdust, cotton rods and reeds. It is a combination of at least two species, preferably corn cobs.

본 발명의 상기 바이오매스 자원의 조합의 전형적인 예시로는 옥수숫대와 옥수수 속대의 조합, 버개스, 수숫대 및 톱밥의 조합, 사탕무우박, 버개스 및 옥수수 속대의 조합, 수숫대, 사탕무우박 및 자일로스 찌꺼기의 조합 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.Typical examples of the combination of the above biomass resources of the present invention include a combination of corncob and corncob, bagasse, a combination of sawdust and sawdust, a combination of beetroot, bagasse and corncob, sorghum, beetroot and xylose waste. Combinations and the like, but are not limited thereto.

본 발명의 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물은 하기와 같은 여러가지 방법으로 제조될 수도 있다:Composites containing the carbon nanostructures of the present invention may be prepared by a variety of methods, including:

선택 가능한 방안 중 방안 2로서, 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 제조방법은 아래와 같은 단계(방법(2)로 표시)를 포함한다:As Method 2 of the alternatives, the method for preparing the composite containing the carbon nanostructures comprises the following steps (indicated by Method (2)):

(1) 바이오매스 탄소원과 촉매를 혼합하고 교반하여 촉매화 처리한 후 건조시켜 전구체를 얻는 단계;(1) mixing the biomass carbon source and the catalyst, stirring, catalyzing and drying to obtain a precursor;

(2) 보호성 가스 분위기에서 전구체를 280∼350℃에서 1.5∼2.5h동안 보온한 다음, 950∼1200℃까지 온도 프로그래밍을 진행한 후 3∼4h동안 보온하여 조생성물을 얻되, 상기 온도 프로그래밍의 승온 속도가 15∼20℃/min인 단계;(2) In the protective gas atmosphere, the precursor was kept at 280 to 350 ° C. for 1.5 to 2.5 h, followed by temperature programming to 950 to 1200 ° C., and then at 3 to 4 h to obtain a crude product. A temperature increase rate of 15 to 20 ° C / min;

(3) 조생성물을 세척한 후, 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물을 얻는 단계; 를 포함한다.(3) washing the crude product, then obtaining a composite containing carbon nanostructures; It includes.

선택 가능한 방안 중 방안 2로서, 상기 바이오 매스 탄소원과 촉매의 질량비는 1:0.1∼10이고, 바람직하게는 1:0.5∼5이며, 더 바람직하게는 1:1∼3이며;Method 2 of the selectable options, wherein the mass ratio of the biomass carbon source and the catalyst is 1: 0.1 to 10, preferably 1: 0.5 to 5, more preferably 1: 1 to 3;

바람직하게는, 상기 촉매는 망간의 화합물, 철 함유 화합물, 코발트 함유 화합물 및 니켈 함유 화합물 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이고; 바람직하게는 상기 철 함유 화합물은 철의 할로겐 화합물, 철의 시안화물 및 페라이트(ferrite) 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이며; 바람직하게는 상기 코발트 함유 화합물은 코발트의 할로겐 화합물, 코발타이트(cobaltite)중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이며; 바람직하게는, 상기 니켈 함유 화합물은 니켈의 염화염 및 니켈레이트(nickelate) 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이다; 바람직하게는, 상기 촉매는 염화제2철, 염화제1철, 질산제2철, 질산제1철, 황산제2철, 황산제1철, 페리시안화칼륨(potassium ferricyanide), 페로시안화칼륨(potassium ferrocyanide), 트리옥살라토철(Ⅲ)산칼륨(potassium trioxalatoferrate), 염화코발트, 질산코발트, 황산코발트, 아세트산코발트(cobalt acetate), 염화니켈, 질산니켈, 황산니켈 및 아세트산니켈 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이다.Preferably, the catalyst is any one or at least two selected from manganese compounds, iron containing compounds, cobalt containing compounds and nickel containing compounds; Preferably the iron-containing compound is any one or a combination of at least two selected from halogen compounds of iron, cyanide of iron and ferrite; Preferably, the cobalt containing compound is any one or a combination of at least two selected from halogen compounds of cobalt and cobaltite; Preferably, the nickel-containing compound is any one or at least two kinds selected from chlorides of nickel and nickelate; Preferably, the catalyst is ferric chloride, ferrous chloride, ferric nitrate, ferrous nitrate, ferric sulfate, ferrous sulfate, potassium ferricyanide, potassium ferrocyanide (potassium) ferrocyanide), potassium trioxalatoferrate, cobalt chloride, cobalt nitrate, cobalt sulfate, cobalt acetate, nickel chloride, nickel nitrate, nickel sulfate and nickel acetate Species or a combination of at least two species.

상기 교반하여 촉매화 처리할 때의 온도는 150∼200℃이고 시간은 ≥4h이며, 바람직하게는 4∼14h이며; 바람직하게는 상기 전구체에서의 수분 함량은 10wt% 이하이며; 바람직하게는 상기 전구체를 280∼350℃까지 승온시키는 승온 속도는 3∼5℃/min이며; 바람직하게는 상기 보호성 가스 분위기는 질소 가스, 헬륨 가스, 아르곤 가스 중 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이고, 바람직하게는 질소 가스이며; 바람직하게는 상기 조생성물에 대해 순차적으로 산 세척과 수세를 진행하며; 상기 산 세척은 바람직하게는 농도가 3∼6wt%인 염산을 사용하고, 더 바람직하게는 농도가 5wt%인 염산을 사용하며; 상기 수세는 바람직하게는 탈 이온수 및/또는 증류수를 사용하며; 바람직하게는 상기 세척의 온도는 55∼65℃이고, 바람직하게는 60℃이다.The temperature at the time of stirring and catalyzing is 150 to 200 ° C., and the time is ≧ 4 h, preferably 4 to 14 h; Preferably the moisture content in the precursor is 10 wt% or less; Preferably, the temperature increase rate for raising the precursor to 280 to 350 ° C is 3 to 5 ° C / min; Preferably the protective gas atmosphere is any one or a combination of at least two of nitrogen gas, helium gas and argon gas, preferably nitrogen gas; Preferably, the crude product is subjected to acid washing and washing sequentially; The acid washing preferably uses hydrochloric acid at a concentration of 3 to 6 wt%, more preferably hydrochloric acid at a concentration of 5 wt%; The water washing preferably uses deionized water and / or distilled water; Preferably the temperature of the said washing | cleaning is 55-65 degreeC, Preferably it is 60 degreeC.

상기 바이오매스 탄소원은 셀룰로오스 및/또는 리그닌이고, 바람직하게는 셀룰로오스이며, 더 바람직하게는 다공성 셀룰로오스이다.The biomass carbon source is cellulose and / or lignin, preferably cellulose, more preferably porous cellulose.

바람직하게는, 상기 다공성 셀룰로오스는 하기와 같은 방법을 통해 얻는다:Preferably, the porous cellulose is obtained by the following method:

바이오매스 자원을 산가수분해시켜 리그노셀룰로오스를 얻은 후, 다공화 처리하여 다공성 셀룰로오스를 얻으며; 선택적으로, 다공성 셀룰로오스는 표백된 후 사용된다.Acid hydrolysis of the biomass resources to obtain lignocellulosic and then porous treatment to obtain porous cellulose; Optionally, porous cellulose is used after bleaching.

바람직하게는, 상기 바이오매스 자원은 식물 및/또는 농림 폐기물 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이며; 바람직한 농림 폐기물 중의 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이며; 바람직하게는 상기 농림 폐기물은 옥수숫대, 옥수수 속대, 수숫대, 사탕무우박(beet pulp), 버개스(bagasse), 푸르푸랄 찌꺼기, 자일로스 찌꺼기, 톱밥, 목화대 및 갈대 중에서 선택되는 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합이고, 바람직하게는 옥수수 속대이다.Preferably, the biomass resource is any one or a combination of at least two selected from plant and / or agricultural and forest wastes; Any one or a combination of at least two of the preferred agricultural wastes; Preferably the agricultural and forest wastes are any one or at least one selected from corncob, corncob, sorghum, beet pulp, bagasse, furfural dregs, xylose dregs, sawdust, cotton rods and reeds. It is a combination of 2 types, Preferably it is corn cobs.

선택 가능한 방안 중 방안 3으로서, 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 제조방법은 아래와 같은 단계(방법(3)으로 표시)를 포함한다:As Method 3 of the alternatives, the method for preparing the composite containing the carbon nanostructures comprises the following steps (indicated by Method (3)):

(1') 옥수수 속대를 산가수분해하여 리그노셀룰로오스를 얻은 후, 다공화 처리를 거쳐 다공성 셀룰로오스를 얻으며, 다공성 셀룰로오스를 표백한 후 예비해두는 단계;(1 ') acid hydrolysis of the corncob to obtain lignocellulose, followed by porosity treatment to obtain porous cellulose, bleaching the porous cellulose and preliminary;

(1) 질량비 1:0.5∼1.5에 따라 단계(1')의 다공성 셀룰로오스와 촉매를 혼합하고 150∼200℃에서 교반하여 4h 이상 촉매화 처리한 후, 전구체의 수분 함량이 10wt%보다 낮아질 때까지 건조시켜 전구체를 얻는 단계;(1) After mixing the porous cellulose and the catalyst of the step (1 ') according to the mass ratio 1: 0.5 to 1.5 and stirring at 150 to 200 ℃ catalyzed for 4h or more, until the moisture content of the precursor is lower than 10wt% Drying to obtain a precursor;

(2) 보호성 가스 분위기에서, 3∼5℃/min의 속도로 전구체를 280∼350℃까지 승온시키고 2h동안 보온한 후, 950∼1050℃까지 온도 프로그래밍을 진행하고 3∼4h동안 보온하여 조생성물을 얻되, 상기 온도 프로그래밍의 승온 속도는 15∼20℃/min인 단계;(2) In a protective gas atmosphere, the precursor is heated to 280 to 350 ° C. at a rate of 3 to 5 ° C./min and warmed for 2 h, followed by temperature programming to 950 to 1050 ° C. and warmed for 3 to 4 h. Obtaining a product, wherein the temperature ramping rate of said temperature programming is 15-20 [deg.] C./min;

(3) 55∼65℃에서, 조생성물을 농도가 5wt%인 염산으로 산 세척한 후, 수세하여 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물을 얻는 단계; 를 포함한다.(3) washing the crude product with hydrochloric acid having a concentration of 5wt% at 55-65 DEG C, followed by washing with water to obtain a composite containing carbon nanostructures; It includes.

상기 방법(방법(1), (2), (3))으로 제조된, 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물도 바이오매스 그래핀을 함유하는 1종의 경우에 속한다.Composites containing carbon nanostructures produced by the above methods (methods (1), (2), and (3)) also belong to one case containing biomass graphene.

상기 제조방법으로 제조된, 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물도 바이오매스 그래핀을 포함하는 하나의 경우에 속한다.Composites containing carbon nanostructures, prepared by the above method, also belong to one case including biomass graphene.

본 발명의 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물은 하기와 같은 여러가지 방법으로도 제조될 수 있다:Composites containing the carbon nanostructures of the present invention may also be prepared by a variety of methods, including:

방법(4): 바이오매스 자원을 이용하여 기존 공정으로 활성탄을 제조하여 얻으며, 상이한 식물 체내의 미량원소의 종류와 함량은 매우 다르므로, 후속의 산 세척, 수세 등 단계를 통해 비탄소비산소 원소의 함량을 제어하며, 그 기초상 그래핀을 도입하여 비탄소비산소 원소가 복합물의 0.5wt%∼6wt%를 차지하게 한다.Method (4): Activated carbon is obtained by the conventional process using biomass resources, and the type and content of trace elements in different plants are very different. The content is controlled and graphene is introduced on the basis so that the non-carbon non-oxygen element occupies 0.5wt% to 6wt% of the composite.

방법(5): 시중에서 리그닌을 구매하여, 불활성 기체에서 고온 탄화시키거나 이에 대하여 불충분한 흑연화 반응을 진행시킨 후 그래핀을 첨가하며, 후속으로는 나노 P, Si, Ca, Al, Na, Fe, Ni, Mn, K, Mg, Cr, S 또는 Co 중의 임의의 3종 및 그 이상의 원소의 조합을 도입하여 그 함량을 0.5wt%∼6wt%로 제어한다.Method (5): purchase lignin on the market, carbonize in an inert gas or proceed with insufficient graphitization reaction, and then add graphene, followed by nano P, Si, Ca, Al, Na, A combination of any three or more of Fe, Ni, Mn, K, Mg, Cr, S, or Co is introduced to control the content to 0.5wt% to 6wt%.

방법(6): 일부 유기 폐기물, 예컨대 페놀수지 폼 보드(foam board)에 대하여 탄화를 진행한 후 그래핀을 도입하며, 후속으로는 나노 P, Si, Ca, Al, Na, Fe, Ni, Mn, K, Mg, Cr, S 또는 Co 중의 임의의 3종 및 그 이상의 원소의 조합을 도입하여 그 함량을 0.5wt%∼6wt%로 제어한다.Method (6): Graphene is introduced after carbonization of some organic wastes, such as phenolic resin foam boards, followed by nano P, Si, Ca, Al, Na, Fe, Ni, Mn A combination of any three or more of any of K, Mg, Cr, S or Co and more elements is introduced to control the content to 0.5wt% to 6wt%.

방법(7): 나노 흑연에 활성탄과 그래핀을 첨가하고, 후속으로는 나노 P, Si, Ca, Al, Na, Fe, Ni, Mn, K, Mg, Cr, S 또는 Co 중의 임의의 3종 및 그 이상의 원소의 조합을 도입하여 그 함량을 0.5wt%∼6wt%로 제어한다.Method (7): Activated carbon and graphene are added to nanographite, followed by any three of nanoP, Si, Ca, Al, Na, Fe, Ni, Mn, K, Mg, Cr, S or Co And a combination of more elements to control the content to 0.5wt% to 6wt%.

본 발명에서 청구하려는, 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물은 상기 제조방법에 한정되지 않는다. 상기 방법으로 제조된 본 발명에서 청구하려는 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 제품은, 원적외선 성능 및 항균 성능이 방법(1)∼(3)으로 얻은 것이 방법(4)∼(7)으로 얻은 것보다 우수하지만, 모두 하류 제품의 제조에서, 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물을 활성화 또는 개질 처리할 필요 없이, 기능성 재생 셀룰로오스 섬유에서 균일하게 분산되므로, 일정한 효과를 이룰 수 있는데, 특히 방법(1)∼(3)으로 얻은 것이 더 그러하다.The composite containing carbon nanostructures, as claimed in the present invention, is not limited to the above production method. In the product of the composite containing the carbon nanostructure to be claimed in the present invention manufactured by the above method, far infrared rays performance and antimicrobial performance were obtained by the methods (1) to (3) than those obtained by the methods (4) to (7). Although excellent in all downstream products, they can be uniformly dispersed in functional regenerated cellulose fibers without the need for activating or modifying composites containing carbon nanostructures, thereby achieving a certain effect, in particular, methods (1) to ( 3) is more so obtained.

본 발명은, 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 방식을 통해 비탄소비산소 원소를 포함하는 물질과 그래핀 구조를 도입시키며, 도입과정에서 도입된 물질에 대하여 전처리(예컨대 활성화, 개질 등)할 필요없이 재생 셀룰로오스와 효과적으로 결합시킬 수 있어, 별도로 향상된 원적외선 효과와 억균효과를 가져올 수 있다.The present invention introduces a material containing a non-carbon non-oxygen element and a graphene structure through a method of a composite containing carbon nanostructures, and does not need to pretreat (eg, activate, modify, etc.) materials introduced during the introduction process. It can be effectively combined with regenerated cellulose, which can lead to improved far-infrared and bactericidal effect separately.

비탄소비산소 원소의 함량의 측정방법 1:Method 1 for measuring the content of non-carbon nonoxygen element

탄소 나노 구조를 함유하는 복합물을 질산(ρ=1.42g/mL), 과염소산(ρ=1.67g/mL), 불산(ρ=1.16g/mL)으로 분해시키고 질산 매질에서 보온하며, 정용(定容)한 후, 유도결합플라스마 원자 방출 분광기로 표준곡선법을 사용하여 탄소 나노 구조를 포함하는 복합물 중 P, Si, Ca, Al, Na 등 원소함량을 정량분석한다.Composites containing carbon nanostructures are decomposed into nitric acid (ρ = 1.42 g / mL), perchloric acid (ρ = 1.67 g / mL), hydrofluoric acid (ρ = 1.16 g / mL), insulated in nitric acid medium, and purified After quantitative analysis of the P, Si, Ca, Al, Na, etc. in the composite containing the carbon nanostructure using a standard curve method with an inductively coupled plasma atomic emission spectrometer.

비탄소비산소 원소의 함량의 측정방법 2:Method 2: measuring the content of non-carbon nonoxygen element

국가 표준 GB/T17359-1998, 전자 프로브(Electronic probe) 및 주사 전자 현미경 X-선 에너지 스펙트럼 정량분석의 일반 규칙을 사용한다.The national standard GB / T17359-1998, the electronic probe and the scanning electron microscope general rules of X-ray energy spectrum quantitation are used.

본 발명은 상기 비탄소비산소 원소의 측정방법에 대하여 한정하지 않으며, 본 분야의 알려진 또는 새로운 측정방법은 모두 본 발명에 응용될 수 있으며, 본 발명에서는 두 가지 비탄소비산소 원소 함량의 측정방법을 제공하며, 바람직하게는 "비탄소비산소 원소 함량의 측정방법 1"로 측정하며, 본 발명의 실시예에서는 "비탄소비산소 원소 함량의 측정방법 1"로 측정한다.The present invention is not limited to the measurement method of the non-carbon non-oxygen element, all known or new measurement methods in the art can be applied to the present invention, the present invention provides a method for measuring the content of two non-carbon non-oxygen element. Preferably, it is measured by "Method 1 for measuring non-carbon non-oxygen element content", and in Example of the present invention, "Method 1 for measuring non-carbon non-oxygen element content".

상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 적외선 검측 데이터는 GBT7286.1-1987 <금속 및 비금속 재료의 총 법선 방사율 시험방법>(Test method for total normal emittance of metals and nometallic metetials)에 따른다.Infrared detection data of the composite containing the carbon nanostructure is in accordance with GBT7286.1-1987 <Test method for total normal emittance of metals and nometallic metetials.

상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 억균 검측 데이터는 GB/T20944.3-2008 검증방법에 따른다(황색포도상구균(Staphylococcus aureus)을 예로 듬).The fungal detection data of the composite containing the carbon nanostructure is according to the GB / T20944.3-2008 verification method ( Staphylococcus aureus as an example).

본 발명은 또한 기능성 재생 셀룰로오스 섬유의 제조방법을 제공하며, 상기 기능성 재생 셀룰로오스 섬유의 제조방법은 펄프 침지, 압착, 분쇄, 노화, 황화, 용해, 숙성, 여과 및 탈포 단계를 포함하며;The present invention also provides a method for producing functional regenerated cellulose fibers, wherein the method for producing functional regenerated cellulose fibers comprises pulp dipping, pressing, grinding, aging, sulfiding, dissolving, ripening, filtration and defoaming steps;

상기 그래핀 구조 및 비탄소비산소 원소를 함유하는 물질은 황화 단계 이후에 도입된다.The material containing the graphene structure and the non-carbon nonoxygen element is introduced after the sulfidation step.

본 발명의 상기 그래핀 구조는 혼합물의 형태로 도입되는 것이 바람직하며, 여기서 바람직하게는 비그래핀 구조 성분, 예컨대 무정형 탄소 성분을 포함한다. 바람직하게는, 상기 그래핀 구조 및 비탄소비산소 원소는 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 형식으로 첨가된다.The graphene structure of the present invention is preferably introduced in the form of a mixture, where it preferably comprises a non-graphene structural component, such as an amorphous carbon component. Preferably, the graphene structure and the non-carbon nonoxygen element are added in the form of a composite containing carbon nanostructures.

더 바람직하게는, 상기 그래핀 구조 및 비탄소비수소 원소를 함유하는 물질은 용해 단계에서 도입되며, 더욱 바람직하게는 이를 사전에 셀룰로오스 크산테이트(cellulose xanthate)를 용해하기 위한 묽은 알칼리(dilute alkali) 용액에 용해시킨다.More preferably, the material containing the graphene structure and the non-carbon non-hydrogen element is introduced in the dissolution step, more preferably a dilute alkali solution for dissolving cellulose xanthate in advance. Dissolved in.

상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물은 전형적으로 표 a에서 나타낸 성능을 구비하는 물질①, 물질②, 물질③ 또는 물질④ 중의 임의의 1종 또는 적어도 2종의 조합일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다:The composite containing the carbon nanostructures may typically be, but is not limited to, any one or at least two of materials ①, material ②, material ③ or material ④ having the performance shown in Table a.

표 aTable a

Figure 112018057472031-pct00002
Figure 112018057472031-pct00002

표 a에서 IG/ID는 라만 스펙트럼에서의 G피크와 D피크의 피크 높이 비율이다.In Table a, IG / ID is the ratio of the peak height of the G and D peaks in the Raman spectrum.

본 분야의 당업자는, 표 a에서 예를 든 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 성능 지수(performance index)는 모두 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 분말체의 지수를 의미하고, 만약 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물이 슬러리이면, 상기 지수는 슬러리를 제조하기 전의 분말체의 지수인 것을 이해할 것이다.Those skilled in the art, the performance index of the composite containing the carbon nanostructures exemplified in Table a all refer to the index of the powder of the composite containing the carbon nanostructures, If the composite containing is a slurry, it will be understood that the index is the index of the powder before the slurry is prepared.

상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물이 분말체일 경우, 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물 분말체는 표 a에서 나타내는 성능 지수를 구비하는 외에, 아래와 같은 성능을 더 구비할 수 있다:When the composite containing the carbon nanostructures is a powder, the composite powder containing the carbon nanostructures may further have the following performance, in addition to having the performance indexes shown in Table a:

흑색 분말이고 미세도가 균일하며 선명하게 큰 입자가 없으며, 함수량이 ≤3.0%이고 입도가 D90≤10.0㎛이며 pH는 5.0∼8.0이며, 겉보기 밀도는 0.2∼0.4g/cm3이다.It is black powder, the fineness is uniform and there are no sharply large particles, the water content is ≤3.0%, the particle size is D90≤10.0㎛, the pH is 5.0-8.0, and the apparent density is 0.2-0.4g / cm 3 .

상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물이 슬러리인 경우, 이는 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물을 용매에 분산시킨 제품이며, 상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물 슬러리는 표 a에서 나타낸 성능 지수를 구비하는 외에, 아래와 같은 성능을 더 구비할 수 있다:When the composite containing the carbon nanostructures is a slurry, this is a product obtained by dispersing the composite containing the carbon nanostructures in a solvent, and the composite slurry containing the carbon nanostructures, in addition to having the performance index shown in Table a, It can also have the following capabilities:

고체 함유량(solid content)은 1.0∼10.0%이고, 입도는 D50≤0.7㎛이며, pH는 8.0∼10.0이고, Zeta전위는 ≤-10mV이며, 점도는 5.0∼8.0mpa·s 이다.The solid content is 1.0 to 10.0%, the particle size is D50 ≦ 0.7 μm, the pH is 8.0 to 10.0, the Zeta potential is ≦ -10 mV, and the viscosity is 5.0 to 8.0 mpa · s.

본 발명은, N-메틸몰포린-N-옥사이드(N-Methylmorpholine-N-oxide, NMMO) 용액으로 셀룰로오스 펄프를 용해시키고, 그래핀 구조 및 비탄소비산소 원소를 함유하는 물질을 도입하여 방사원액을 얻은 후, 해당 방사원액을 사용하여 재생 셀룰로오스 섬유를 제조하는 단계를 포함하는 기능성 재생 셀룰로오스 섬유의 방법을 제공한다.The present invention dissolves cellulose pulp with an N-Methylmorpholine-N-oxide (NMMO) solution, and introduces a graphene structure and a substance containing a non-carbon non-oxygen element to form a spinning stock solution. After the obtained, there is provided a method of functional regenerated cellulose fibers comprising the step of producing regenerated cellulose fibers using the spinning stock solution.

재생 셀룰로오스 섬유 생산 공정은 즉 N-메틸몰포린-N-옥사이드(NMMO) 용매를 사용하는 방사 공정이다. 구체적인 방법은 셀룰로오스 펄프를 N-메틸몰포린-N-옥사이드(NMMO)와 직접 혼합시키고 첨가제(예를 들어 CaCl2) 및 산화방지제(예를 들어 PG)를 첨가하여 섬유가 용해과정에서 산화분해하는 것을 방지하고 용액의 점성(viscosity)을 조절하고 섬유의 성능을 향상시킨다. 가장 바람직한 용해성능에 도달하도록 수분의 함량을 133%보다 작게 제어한다. 85∼125℃에서 용해하여 비교적 높은 농도의 용액을 얻은 후, 용액을 여과 및 탈포하고 88-125℃에서 습식 또는 건식으로 방사하여 저온 수용액 또는 물/NMMO체계에서 응고 성형시킨 후, 스트레칭(stretching), 수세, 디그리징(degreasing), 건조 및 용매 회수 등 단계를 거쳐 섬유를 제조한다. 셀룰로오스 펄프에 그래핀 구조 및 비탄소비산소 원소를 함유하는 물질을 도입한다.The regenerated cellulose fiber production process is a spinning process using an N-methylmorpholine-N-oxide (NMMO) solvent. A specific method involves the direct mixing of cellulose pulp with N-methylmorpholine-N-oxide (NMMO) and the addition of additives (eg CaCl 2 ) and antioxidants (eg PG) to oxidatively decompose the fibers during dissolution. To control the viscosity of the solution and improve the performance of the fibers. The moisture content is controlled to less than 133% to reach the most desirable solubility. After dissolving at 85-125 ° C. to obtain a relatively high concentration of the solution, the solution was filtered and defoamed, wet or dry spun at 88-125 ° C. to solidify in a low temperature aqueous solution or water / NMMO system, and then stretch. Fibers are prepared by the following steps: washing, washing, degreasing, drying and solvent recovery. Into the cellulose pulp, a substance containing a graphene structure and a non-carbon nonoxygen element is introduced.

본 발명에서 제공하는 물품은, 상기 기술방안 중 어느 하나에 따른 기능성 재생 셀룰로오스 섬유, 또는 상기 기술방안 중 어느 하나에 따른 제조방법으로 제조된 재생 셀룰로오스 섬유를 함유하고; 바람직하게는 상기 물품은 민간용 복장, 가정용 직물, 자외선 차단 직물 또는 산업용 특수 방호복을 포함하는 것을 특징으로 한다.The article provided by the present invention contains a functional regenerated cellulose fiber according to any one of the above technical solutions, or a regenerated cellulose fiber prepared by a manufacturing method according to any one of the above technical solutions; Preferably the article is characterized in that it comprises civilian clothing, household textiles, sun protection fabrics or industrial special protective clothing.

본 발명에서 제공한 기능성 재생 셀룰로오스 섬유 및 그 제조공정과 응용물품은, 전통적인 재생 셀룰로오스 섬유에 그래핀 구조와 비탄소비산소 원소를 도입하고, 그래핀 구조, Fe, Si 및 Al 원소의 배합 구성을 통해 본 발명에서 제공한 재생 셀룰로오스 섬유가 원적외선 성능과 항균, 억균 여러가지 성능을 가지도록 하며, 특정된 첨가 비율을 제어함으로써 비교적 높은 원적외선 효과와 억균 효과를 가지게 한다. 이 외에, 본 발명은, 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 방식을 통해 그래핀 구조 및 비탄소비산소 원소를 함유하는 물질을 도입시키며, 도입과정에서 도입된 물질에 대하여 전처리(예컨대 활성화, 개질 등)할 필요없이 재생 셀룰로오스와 효과적으로 결합시킬 수 있어, 별도로 향상된 원적외선 효과와 억균효과를 가져올 수 있다.The functional regenerated cellulose fiber and its manufacturing process and applied article provided by the present invention, by introducing a graphene structure and a non-carbon non-oxygen element into the conventional regenerated cellulose fiber, and through the composition of the graphene structure, Fe, Si and Al elements The regenerated cellulose fibers provided by the present invention have far-infrared performance, antibacterial and fungicidal various performances, and have a relatively high far-infrared and fungicidal effect by controlling a specific addition ratio. In addition, the present invention introduces a material containing a graphene structure and a non-carbon non-oxygen element through the method of a composite containing a carbon nanostructure, and pretreatment (eg, activation, modification, etc.) to the material introduced during the introduction process It can be effectively combined with the regenerated cellulose without having to do so, it can bring about improved far-infrared and bactericidal effect separately.

본 발명의 상기 기능성 섬유의 비탄소비산소비수소 원소의 함량에 대한 측정방법 1:Method for measuring the content of non-carbon non-oxygen and non-hydrogen element of the functional fiber of the present invention 1:

섬유를 질산(ρ=1.42g/mL), 과염소산(ρ=1.67g/mL), 불산(ρ=1.16g/mL)으로 분해시키고 질산 매질에서 보온하며, 정용(定容)한 후, 유도결합플라스마 원자 방출 분광기로 표준곡선법을 사용하여 탄소 나노 구조를 포함하는 복합물 중 P, Si, Ca, Al, Na 등 원소함량을 정량분석한다.The fiber was decomposed into nitric acid (ρ = 1.42g / mL), perchloric acid (ρ = 1.67g / mL), hydrofluoric acid (ρ = 1.16g / mL), insulated in nitric acid medium, defined, and then inductively coupled A plasma atomic emission spectrometer is used to quantitatively analyze elemental contents such as P, Si, Ca, Al, and Na in composites containing carbon nanostructures using the standard curve method.

주의해야 할 것은, 섬유를 검측하기 전에 먼저 후기에 오일링(oiling) 등 공정으로 인한 영향을 제거하며, 영향요소는 주로 실리콘 오일 등을 포함하고 제거방법은 수자(Water boiling) 또는 여러차례 세척 등이다.It should be noted that before detecting the fibers, the effects of the process such as oiling are removed at a later stage. The influences mainly include silicone oil, and the removal method is water boiling or washing several times. .

비탄소비산소비수소 원소의 함량의 측정방법 2:Method 2 for measuring the content of non-carbon non-oxygen non-hydrogen elements

국가 표준 GB/T17359-1998, 전자 프로브(Electronic probe) 및 주사 전자 현미경 X-선 에너지 스펙트럼 정량분석의 일반 규칙을 사용한다.The national standard GB / T17359-1998, the electronic probe and the scanning electron microscope general rules of X-ray energy spectrum quantitation are used.

본 발명은 상기 비탄소비산소비수소 원소의 측정방법에 대하여 한정하지 않으며, 본 분야의 알려진 또는 새로운 측정방법은 모두 본 발명에 응용될 수 있으며, 본 발명에서는 비탄소비산소비수소 원소의 측정방법을 두 가지로 제공하며 바람직하게 "비탄소비산소비수소 원소함량의 측정방법 1"로 측정하며, 본 발명의 실시예에서는 "비탄소비산소비수소 원소함량의 측정방법 1"로 측정한다.The present invention is not limited to the measurement method of the non-carbon non-oxygen non-hydrogen element, any known or new measurement method of the art can be applied to the present invention, in the present invention a method for measuring the non-carbon non-oxygen non-hydrogen element It is provided in two ways and is preferably measured by "Method 1 for measuring non-carbon non-oxygen and non-hydrogen element content", and in Example of the present invention, "Method 1 for measuring non-carbon non-oxygen and non-hydrogen element content".

본 발명의 상기 비탄소비산소 원소는 섬유내부가 단순한 여러차례 세척에 의해 제거될 수 없는 원소이다.The non-carbon non-oxygen element of the present invention is an element whose fiber inside cannot be removed by simple washing several times.

본 발명은 상기 기능성 섬유의 원적외선 성능 및 항균 성능에 대하여 검측하며 검측 표준은 하기와 같다:The present invention detects the far infrared and antimicrobial performance of the functional fiber and the detection standard is as follows:

여기서, 적외선 검측 데이터는: 국가섬유제품질량감독검증센터(National Quality Supervision and Inspection Center of textile products)의 FZ/T64010-2000 검증방법에 따라 검증하며;Herein, the infrared detection data is verified according to the FZ / T64010-2000 verification method of the National Quality Supervision and Inspection Center of textile products;

항균 검측 데이터는: 국가섬유제품질량감독검증센터의 GB/T20944.3-2008 검증방법에 따라 검증한다.Antimicrobial data are as follows: GB / T20944.3-2008 Verification method of the National Textile Products Supervision and Inspection Center.

실험결과, 본 발명에서 제공한 재생 셀룰로오스 섬유의 원적외선 성능은 최고로 0.93까지 도달할 수 있으며, 억균성능은 최고로 99%까지 도달할 수 있다.As a result of the experiment, the far-infrared performance of the regenerated cellulose fibers provided in the present invention can reach a maximum of 0.93, and the antibacterial performance can reach a maximum of 99%.

본 발명에 대하여 추가로 설명하기 위하여, 하기에서는 실시예를 결합하여 본 발명에서 제공한 기능성 재생 셀룰로오스 섬유 및 그 제조공정과 응용에 대하여 상세하게 설명하나, 본 발명의 보호범위는 하기의 실시예에 한정되지 않는다.In order to further explain the present invention, in the following, the functional regenerated cellulose fiber provided by the present invention in combination with the embodiment and its manufacturing process and application will be described in detail, but the protection scope of the present invention is described in the following examples. It is not limited.

실시예 1Example 1

탄소 나노 구조를 함유하는 복합물은 아래와 같은 방법:Composites containing carbon nanostructures are as follows:

(1) 1:1의 질량비에 따라 옥수수 속대 셀룰로오스와 염화제1철을 혼합시키고 150℃에서 교반하여 4h동안 촉매화 처리를 진행하고, 전구체 수분함량을 10wt%로 건조시켜 전구체를 얻는 단계;(1) mixing corncob cellulose and ferrous chloride according to a mass ratio of 1: 1, stirring at 150 ° C., catalyzing for 4 h, and drying the precursor moisture content to 10 wt% to obtain a precursor;

(2) 보호성 가스 분위기에서 3℃/min 속도로 전구체를 170℃까지 승온시키고 2h동안 보온한 후, 400℃까지 온도 프로그래밍을 진행하고 3h동안 보온한 후, 1200℃까지 승온시키고 3h동안 보온하여 조생성물을 얻되, 상기 온도 프로그래밍의 승온 속도는 15℃/min인 단계;(2) In the protective gas atmosphere, the precursor was heated to 170 ° C. at a rate of 3 ° C./min and warmed for 2 h, followed by temperature programming to 400 ° C. and warmed for 3 h, and then heated up to 1200 ° C. and warmed for 3 h. Obtaining a crude product, wherein the temperature increase rate of the temperature programming is 15 ° C./min;

(3) 55∼65℃에서 조생성물을 농도가 10%인 수산화나트륨 용액, 4wt%의 염산으로 산 세척한 후, 수세를 진행하여 탄소 나노 구조의 복합물을 얻는 단계; 를 통해 얻는다.(3) washing the crude product with a sodium hydroxide solution having a concentration of 10% and hydrochloric acid at 4 wt% at 55-65 ° C., followed by washing with water to obtain a carbon nanostructured composite; Get through

실시예 1에서 제조된 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물에 대하여 라만 스펙트럼 검측을 진행한 결과, G피크와 D피크의 피크 높이 비율은 3으로 나타나며;Raman spectrum detection of the composite containing the carbon nanostructures prepared in Example 1 showed that the peak height ratio of G peak and D peak was 3;

비탄소비산소 원소함량의 측정방법 1로 검측한 결과 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물은 주로 P, Si, Ca, Al, Fe, Mg 원소를 함유하며 함량은 3.2wt%이다.As a result of detection by the measurement method 1 of non-carbon non-oxygen element content, the composite containing the carbon nanostructure mainly contains P, Si, Ca, Al, Fe, Mg elements and the content is 3.2wt%.

실시예 2Example 2

실시예 1의 옥수수 속대 셀룰로오스를 갈대 셀룰로오스로 교체한다.The corncob cellulose of Example 1 is replaced with reed cellulose.

실시예 2에서 제조된 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물에 대하여 라만 스펙트럼 검측을 진행한 결과, G피크와 D피크의 피크 높이 비율은 4.8로 나타나며;Raman spectrum detection of the composite containing the carbon nanostructures prepared in Example 2 showed that the peak height ratio of G peak and D peak was 4.8;

비탄소비산소 원소함량의 측정방법 1로 검측한 결과 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물은 주로 Si, Ca, Al, Fe, Mg, S 원소를 함유하며 함량은 2.5wt%이다.As a result of detection by the measurement method 1 of the non-carbon non-oxygen element content, the composite containing the carbon nanostructure mainly contains Si, Ca, Al, Fe, Mg and S elements and the content was 2.5wt%.

실시예 3Example 3

실시예 1의 옥수수 속대 셀룰로오스를 백양나무 셀룰로오스로 교체한다.The corncob cellulose of Example 1 is replaced with poplar cellulose.

실시예 3에서 제조된 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물에 대하여 라만 스펙트럼 검측을 진행한 결과, G피크와 D피크의 피크 높이 비율은 4.6으로 나타나며;Raman spectrum detection of the composite containing the carbon nanostructures prepared in Example 3 showed that the peak height ratio of the G peak and the D peak was found to be 4.6;

비탄소비산소 원소함량의 측정방법 1로 검측한 결과 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물은 주로 P, Si, Al, Na, Fe, Ni 원소를 함유하며 함량은 3.5wt%이다.As a result of detection by the measurement method 1 of non-carbon non-oxygen element content, the composite containing the carbon nanostructure mainly contains P, Si, Al, Na, Fe, and Ni elements, and its content is 3.5wt%.

실시예 4Example 4

실시예 1의 옥수수 속대 셀룰로오스를 옥수수 속대 리그닌으로 교체한다.Corncob cellulose of Example 1 is replaced with corncob lignin.

실시예 4에서 제조된 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물에 대하여 라만 스펙트럼 검측을 진행한 결과, G피크와 D피크의 피크 높이 비율은 2.8로 나타나며;Raman spectrum detection of the composite containing the carbon nanostructures prepared in Example 4 showed that the peak height ratio of G peak and D peak was 2.8;

비탄소비산소 원소함량의 측정방법 1로 검측한 결과 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물은 주로 P, Si, Ca, Al, Na, Fe, Mg, Fe, Mg, K 원소를 함유하며 함량은 2.7wt%이다.As a result of detection by the measurement method 1 of the non-carbon non-oxygen element content, the composite containing the carbon nanostructure mainly contains P, Si, Ca, Al, Na, Fe, Mg, Fe, Mg, K elements and the content is 2.7wt%. to be.

실시예 5Example 5

옥수수 속대 예비 재료를 3 배량의 44% 염화아연 용액(염산으로 pH=1까지 조절)에 첨가하고 충분하게 교반 및 함침시키고 5시간동안 정치(置)하여 흡수하게 하며, 다시 충분하게 교반하고 또 5시간동안 정치하여 흡수하게 하여 염화아연이 모두 흡수되게 한 다음, 개구되며 넓적 바닥을 가진 탄화로에 옮기고 밀폐하여 탄화시키되, 400℃에서 3시간 동안 탄화시키며 30분 좌우마다 한번씩 철저히 교반시키되, 교반 전 탄화로의 온도를 100℃ 이하로 낮춘다. 교반 후 다시 승온하고 밀폐하여 탄화를 진행하며, 타서 까만 코크스(Black cokes)가 될때까지 탄화를 진행한다. 재료를 꺼내 냉각시키며, 2배량의 염화아연 용액(pH=1)으로 함침시키고 충분히 교반하여 염화아연 용액이 모두 흡수되도록 하며, 활성화로(activation furnace)에 옮기고 650℃에서 70분동안 활성화시킨 후 재료를 꺼내 냉각시키며, 나무통으로 옮겨 동등한 량의 40% 염화암모늄 용액을 첨가한다. 다음 충분히 교반 및 세척하고 정치하여 정화시키며, 사이펀(siphon) 작용으로 상청액을 흡입해내고, 순차적으로 30%, 12% 및 3%의 염화암모늄으로 교반하여 세척한 다음, 다시 동등한 량의 30% 염산으로 교반하여 세척하고, 탄소 입자를 여과해낸 후 솥에 넣어 동등한 부피의 물을 첨가하고 염화암모늄이 없어질 때까지 끓이며 세척한다. 가열 및 증발시키고 교반하면서 볶아내여 수분을 제거하고 건조 및 분쇄하며 120 메쉬 체(mesh sieve)를 거쳐 활성탄을 얻었다. 그 기초에서 그래핀을 도입하고 P, Si, Ca, Al, Fe, Mg을 함유하는 나노 재료를 첨가하며 함량은 3.5wt%이며, 구체적으로 나노 오산화 이인, 나노 실리콘 분말(Silicon Power), 나노 탄산 칼슘, 나노 산화알루미늄, 나노 철, 나노 마그네슘 분말인 재료들을 첨가하여 탄산 나노 구조를 함유하는 복합물을 얻는다.Corn cob spare material is added to three times 44% zinc chloride solution (adjusted to pH = 1 with hydrochloric acid), stirred and impregnated sufficiently, and allowed to stand for 5 hours for absorption. After letting it stand to absorb for a while to absorb all the zinc chloride, transfer to an open and wide-bottomized carbonization furnace, seal and carbonize, carbonize at 400 ℃ for 3 hours and thoroughly stir once every 30 minutes, before stirring The temperature of the carbonization furnace is lowered to 100 ° C or lower. After stirring, the temperature is again raised and sealed to proceed with carbonization. The carbonization process is carried out until black cokes are burned. The material is taken out and cooled, impregnated with twice the amount of zinc chloride solution (pH = 1) and stirred sufficiently to allow the zinc chloride solution to be absorbed, transferred to an activation furnace and activated at 650 ° C. for 70 minutes before Remove and cool, transfer to wooden barrel and add equivalent 40% ammonium chloride solution. Then thoroughly stirred, washed and left to purify, aspirate the supernatant by siphoning, sequentially wash with 30%, 12% and 3% ammonium chloride and then again equilibrate with 30% hydrochloric acid Stir and wash, filter the carbon particles and place in a pot, add equal volume of water, boil and wash until ammonium chloride is gone. The mixture was heated, evaporated and roasted with stirring to remove moisture, dried and pulverized to obtain activated carbon through a 120 mesh sieve. Graphene is introduced on the basis, and nanomaterials containing P, Si, Ca, Al, Fe, and Mg are added, and the content is 3.5wt%, specifically, nano pentoxide, nano silicon powder (Silicon Power), nano carbonate Materials containing calcium, nano aluminum oxide, nano iron and nano magnesium powders are added to obtain a composite containing carbonate nanostructures.

실시예 6Example 6

리그닌을 탄화로에서 밀폐하여 탄화시키고 400℃에서 3시간 동안 탄화시키며 30분좌우마다 한번씩 철저히 교반시키되, 교반 전 탄화로의 온도를 100℃이하로 낮춘다. 교반 후, 다시 아르곤 가스 조건에서 2200℃까지 승온하고 밀폐하여 2h동안 흑연화시키고 재료를 꺼내 냉각시키며, 순차적으로 30%, 12% 및 3%의 염화암모늄 용액으로 교반하여 세척한 다음, 다시 동등한 량의 30% 염산으로 교반하여 세척하고, 건조 및 분쇄하며 120 메쉬 체를 거쳐 흑연과 활성탄의 혼합 탄소재료를 얻는다. 그 기초에서 그래핀을 도입하고 P, Si, Ca, Al, Fe, Mg을 함유하는 나노 재료를 첨가하며 함량은 3.3wt%이다. 구체적으로는 나노 오산화이인, 나노 실리카, 나노 탄산칼슘, 나노 알루미늄분말, 나노 철, 나노 탄산마그네슘의 나노재료들을 도입하여 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물을 얻는다.The lignin is sealed and carbonized in a carbonization furnace, carbonized at 400 ° C. for 3 hours, and thoroughly stirred once every 30 minutes. The temperature of the carbonization furnace is lowered below 100 ° C. before stirring. After stirring, the temperature was again raised to 2200 ° C. under argon gas and sealed to graphitize for 2 h, and the material was taken out and cooled. Then, the mixture was washed with 30%, 12%, and 3% ammonium chloride solution, and then washed again in an equivalent amount. Stirred with 30% hydrochloric acid, washed, dried and pulverized to obtain a mixed carbon material of graphite and activated carbon via a 120 mesh sieve. On the basis, graphene is introduced and nanomaterial containing P, Si, Ca, Al, Fe, Mg is added, and the content is 3.3wt%. Specifically, composites containing carbon nanostructures are obtained by introducing nanomaterials such as nanodioxide, nano silica, nano calcium carbonate, nano aluminum powder, nano iron and nano magnesium carbonate.

실시예 7Example 7

페놀수지 폼 보드를 이용하여 330℃에서 1 차 탄화시켜 수소 원소, 산소 원소를 제거한 후, 700℃에서 고온탄화시키며, 그 기초에서 그래핀을 도입하고 P, Si, Ca, Al, Fe, Mg을 포함하는 나노 재료를 첨가하되 함량은 3.4wt%이며, 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물을 얻는다.Primary carbonization at 330 ° C. to remove hydrogen and oxygen elements using a phenol resin foam board, followed by high temperature carbonization at 700 ° C., and introduction of graphene on the basis of P, Si, Ca, Al, Fe, and Mg A nanomaterial is added, but the content is 3.4 wt% to obtain a composite containing carbon nanostructures.

실시예 8Example 8

나노 흑연에 활성탄과 그래핀을 첨가하고 P, Si, Ca, Al, Fe, Mg을 포함하는 나노 재료를 첨가하되 함량은 3.3wt%이며, 구체적으로 나노 오산화 이인, 나노 실리콘 분말, 나노 알루미늄 분말, 나노 철, 나노 마그네슘 분말을 첨가하여 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물을 얻는다.Activated carbon and graphene are added to the nanographite, and a nanomaterial including P, Si, Ca, Al, Fe, and Mg is added, and the content thereof is 3.3 wt%, specifically, nano pentoxide, nano silicon powder, nano aluminum powder, Nano iron and nano magnesium powder are added to obtain a composite containing carbon nano structures.

실시예 9Example 9

(1) 다공성 셀룰로오스의 제조:(1) Preparation of Porous Cellulose:

90℃에서 황산으로 옥수수 속대 수용액을 pH=3으로 되게 조절하고 10min동안 침적하고 가수분해하여 리그노셀룰로오스를 얻으며, 상기 황산의 질량은 상기 옥수수 속대 질량의 3%이다. 다음, 70℃에서 상기에서 얻은 리그노셀룰로오스를 산성 아황산염에서 1h동안 침적시켜 다공성 셀룰로오스를 얻으며, 여기서 산은 황산이고 아황산염은 아황산마그네슘이며, 상기 황산의 질량은 상기 리그노셀룰로오스 질량의 4%이고 액체-고체비는 2:1이며, 제조한 후 예비용으로 둔다(해당 단계는 공개번호 CN104016341A의 특허문건을 참조할 수 있다).The aqueous solution of corncob was adjusted to pH = 3 with sulfuric acid at 90 ° C. and deposited for 10 min and hydrolyzed to obtain lignocellulosic, the mass of sulfuric acid being 3% of the mass of corncob. Next, the obtained lignocellulosic was deposited at 70 ° C. in acid sulfite for 1 h to obtain porous cellulose, wherein the acid is sulfuric acid and the sulfite is magnesium sulfite, and the mass of sulfuric acid is 4% of the lignocellulosic mass and the liquid- The solids ratio is 2: 1 and is prepared for preliminary use (see the patent document of publication number CN104016341A for this step).

(2) 질량비 1:1에 따라 단계(1)에서 얻은 다공성 셀룰로오스를 염화제2철과 혼합하고 200℃에서 교반하여 8h 촉매화처리한 후 전구체 수분함량이 4wt%로 될 때까지 건조시켜 전구체를 얻는다; 다음, 보호성 가스 분위기에서 5℃/min의 속도로 전구체를 350℃까지 승온시켜 2h동안 보온한 후, 1000℃까지 온도 프로그래밍을 진행하고 4h동안 보온하여 조생성물을 얻으며; 상기 온도 프로그래밍의 승온 속도는 20℃/min이다. 55∼65℃에서 상기 조생성물을 농도가 4wt%인 염산으로 산 세척한 후 수세하여 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물을 얻는다.(2) The porous cellulose obtained in step (1) was mixed with ferric chloride according to the mass ratio 1: 1, stirred at 200 ° C. for 8 h, catalyzed, and dried until the precursor moisture content reached 4 wt%. Get; Next, the precursor was heated to 350 ° C. at a rate of 5 ° C./min in a protective gas atmosphere to warm for 2 h, followed by temperature programming up to 1000 ° C., and warmed for 4 h to obtain a crude product; The temperature increase rate of the temperature programming is 20 ° C / min. The crude product is acid washed with hydrochloric acid having a concentration of 4wt% at 55-65 ° C and washed with water to obtain a composite containing carbon nanostructures.

실시예 9에서 제조된 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물에 대하여 라만 스펙트럼 검측을 진행한 결과, G피크와 D피크의 피크 높이 비율은 6.8로 나타나며;Raman spectrum detection of the composite containing the carbon nanostructures prepared in Example 9 showed a peak height ratio of G peak and D peak as 6.8;

비탄소비산소 원소함량의 측정방법 1로 검측한 결과 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물은 주로 P, Si, Ca, Al, Na, Fe, Mg, Fe, Mg, K 원소를 함유하며 함량은 3.5wt%이다.The composite containing carbon nanostructure mainly contains P, Si, Ca, Al, Na, Fe, Mg, Fe, Mg, K elements, and the content is 3.5wt%. to be.

실시예 10Example 10

실시예 9와의 구별로는, 단계(2)에서는:In distinction from Example 9, in step (2):

질량비 1:5에 따라 실시예 9의 단계(1)에서 얻은 다공성 셀룰로오스를 염화망간과 혼합하고 180℃에서 교반하여 5h 촉매화처리한 후 전구체 수분함량이 6wt%로 될 때까지 건조시켜 전구체를 얻는다; 다음, 보호성 가스 분위기에서 4℃/min의 속도로 전구체를 300℃까지 승온시켜 3h동안 보온한 후, 1000℃까지 온도 프로그래밍을 진행하고 4h동안 보온하여 조생성물을 얻으며; 상기 온도 프로그래밍의 승온 속도는 17℃/min이다. 60℃에서 상기 조생성물을 농도가 5wt%인 염산으로 산 세척한 후 수세하여 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물을 얻는다.The porous cellulose obtained in step (1) of Example 9 according to the mass ratio 1: 5 was mixed with manganese chloride, stirred at 180 ° C. for 5 h, catalyzed, and dried until the precursor moisture content was 6 wt% to obtain a precursor. ; Next, the precursor was warmed up to 300 ° C. at a rate of 4 ° C./min in a protective gas atmosphere to warm for 3 h, followed by temperature programming up to 1000 ° C., and warmed for 4 h to obtain crude product; The temperature increase rate of the temperature programming is 17 ° C / min. The crude product was acid washed with hydrochloric acid having a concentration of 5 wt% at 60 ° C. and washed with water to obtain a composite containing carbon nanostructures.

실시예 10에서 제조된 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물에 대하여 라만 스펙트럼 검측을 진행한 결과, G피크와 D피크의 피크 높이 비율은 15로 나타나며;Raman spectrum detection of the composite containing the carbon nanostructures prepared in Example 10 showed that the peak height ratio of G peak and D peak was 15;

비탄소비산소 원소함량의 측정방법 1로 검측한 결과 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물은 주로 P, Si, Ca, Al, Na, Fe, Mg, Mn, S 원소를 함유하며 함량은 5.7wt%이다.As a result of detection by the measurement method 1 of non-carbon non-oxygen element content, the composite containing the carbon nanostructure mainly contains P, Si, Ca, Al, Na, Fe, Mg, Mn, S elements, and the content is 5.7 wt%.

실시예 11Example 11

(1) 밀짚을 분쇄하여 전처리한 후, 처리된 밀짚을 총 산 농도가 80wt%인 포름산 및 아세트산의 유기산 용액으로 증해시키되, 본 실시예의 유기산 용액 중 아세트산과 포름산의 질량비는 1:12이며 원료를 첨가하기 전에 밀짚 원료의 1wt%를 차지하는 과산화수소(H2O2)를 촉매로서 첨가하고, 반응온도가 120℃, 반응 30min, 고체-액체 질량비가 1:10되도록 제어하여 이를 통해 얻은 반응액을 1 차 고액분리시킨다. 1 차 고액분리하여 얻은 고체를 총 산 농도가 75wt%인 포름산 및 아세트산의 유기산 용액에 첨가하여 산 세척시키되, 여기서, 상술한 총 산 농도가 75wt%인 유기산 용액에 밀짚 원료의 8wt%를 차지하는 과산화수소(H2O2)를 촉매로서 첨가하며, 아세트산과 포름산의 질량비는 1:12 이다. 온도가 90℃, 세척시간 1h, 고체-액체 질량비가 1:9되도록 제어하여 반응액을 2 차 고액분리시킨다. 1 차 및 2 차 고액분리하여 얻은 액체를 수집하고, 120℃, 301kPa에서 증발 건조될 때까지 고온고압 증발시키며, 상기에서 얻은 포름산 및 아세트산의 스팀을 냉각시킨 후 단계(1)의 반응솥에 증해액으로서 환류시켜 단계(1)의 증해에 사용한다. 2 차 고액분리하여 얻은 고체를 수집하고 수세하며, 수세 온도가 80℃, 수세 슬러리 농도가 6wt%되도록 제어하여 이를 통해 얻은 수세 슬러리를 3 차 고액분리시킨다. 3 차 고액분리하여 얻은 액체를 수집하고 물 및 산 증류 처리를 진행하며, 이를 통해 얻은 혼합산 용액을 단계(1)의 반응솥에 증해액으로서 환류시켜 단계(1)의 증해에 사용하며, 이를 통해 얻은 물은 단계(5)에 수세용 물로서 재활용된다. 3 차 고액분리하여 얻은 고체를 수집하고 필요한 미세 펄프 셀룰로오스를 선별하여 얻는다(해당 단계는 공개번호 CN103898782A의 특허문건을 참조할 수 있다).(1) The straw was pulverized and pretreated, and the treated straw was cooked with an organic acid solution of formic acid and acetic acid having a total acid concentration of 80 wt%. The mass ratio of acetic acid and formic acid in the organic acid solution of the present example was 1:12, and the raw material was prepared. Before the addition, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), which accounts for 1 wt% of the straw material, is added as a catalyst, and the reaction solution is controlled to have a reaction temperature of 120 ° C., a reaction of 30 min, and a solid-liquid mass ratio of 1:10. Remove the tea liquid. The solid obtained by the first solid-liquid separation was added to an organic acid solution of formic acid and acetic acid having a total acid concentration of 75 wt%, followed by acid washing. Here, hydrogen peroxide occupying 8 wt% of a straw raw material in an organic acid solution having a total acid concentration of 75 wt%. (H 2 O 2 ) is added as a catalyst, and the mass ratio of acetic acid and formic acid is 1:12. The reaction solution was separated into a second solid solution by controlling the temperature to 90 ° C., the washing time of 1 h, and the solid-liquid mass ratio of 1: 9. Collect the liquid obtained by primary and secondary solid-liquid separation, evaporate at high temperature and high pressure until evaporated to dryness at 301 kPa at 120 ° C., and then cool the steam of formic acid and acetic acid obtained above, and then cook it in the reaction kettle of step (1). It is refluxed as a liquid and used for cooking in step (1). The solid obtained by the secondary solid-liquid separation is collected and washed, and the washing slurry obtained by controlling the washing temperature is 80 ° C and the concentration of the washing slurry is 6wt%, thereby separating the solid washing liquid. Collect the liquid obtained by the third solid-liquid separation and proceed with water and acid distillation, and the mixed acid solution obtained through this is refluxed as a cooking liquor in the reaction kettle of step (1) and used for cooking in step (1). The water obtained is recycled as washing water in step (5). The solid obtained by tertiary solid-liquid separation is collected and the required fine pulp cellulose is selected and obtained (see the patent document of Publication No. CN103898782A for this step).

(2) 질량비 1:0.1에 따라 제조예(2)에서 얻은 셀룰로오스를 염화제1철과 혼합하고 150℃에서 교반하여 4h 촉매화처리한 후 전구체 수분함량이 10wt%로 될 때까지 건조시켜 전구체를 얻는다; 다음, 보호성 가스 분위기에서 3℃/min의 속도로 전구체를 280℃까지 승온시켜 2h동안 보온한 후, 950℃까지 온도 프로그래밍을 진행하고 3h동안 보온하여 조생성물을 얻으며; 상기 온도 프로그래밍의 승온 속도는 15℃/min이다. 55∼65℃에서 상기 조생성물을 농도가 4wt%인 염산으로 산 세척한 후 수세하여 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물을 얻는다.(2) The cellulose obtained in Preparation Example (2) was mixed with ferrous chloride according to the mass ratio 1: 0.1, stirred at 150 ° C. for 4 h, catalyzed, and dried until the precursor moisture content was 10 wt%, thereby precipitating the precursor. Get; Next, the precursor was heated to 280 ° C. at a rate of 3 ° C./min in a protective gas atmosphere to warm for 2 h, followed by temperature programming to 950 ° C., and warmed for 3 h to obtain a crude product; The temperature increase rate of the temperature programming is 15 ° C / min. The crude product is acid washed with hydrochloric acid having a concentration of 4wt% at 55-65 ° C and washed with water to obtain a composite containing carbon nanostructures.

실시예 11에서 제조된 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물에 대하여 라만 스펙트럼 검측을 진행한 결과, G피크와 D피크의 피크 높이 비율은 3으로 나타나며;Raman spectrum detection of the composite containing the carbon nanostructures prepared in Example 11 showed that the peak height ratio of G peak and D peak was 3;

비탄소비산소 원소함량의 측정방법 1로 검측한 결과 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물은 주로 P, Si, Ca, Al, Na, Fe, Mg 원소를 함유하며 함량은 0.7wt%이다.The composite containing carbon nanostructure mainly contains P, Si, Ca, Al, Na, Fe, Mg elements, and the content is 0.7wt%.

실시예 12Example 12

실시예 11과의 구별로는, 단계(2)에서는:In distinction from Example 11, in step (2):

질량비 1:1에 따라 실시예 11의 단계(1)에서 얻은 셀룰로오스를 염화제2철과 혼합하고 200℃에서 교반하여 8h 촉매화처리한 후 전구체 수분함량이 8wt%로 될 때까지 건조시켜 전구체를 얻는다; 다음, 보호성 가스 분위기에서 5℃/min의 속도로 전구체를 350℃까지 승온시켜 2h동안 보온한 후, 1050℃까지 온도 프로그래밍을 진행하고 4h동안 보온하여 조생성물을 얻으며; 상기 온도 프로그래밍의 승온 속도는 20℃/min이다. 55∼65℃에서 상기 조생성물을 농도가 6wt%인 염산으로 산 세척한 후 수세하여 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물을 얻는다.According to the mass ratio 1: 1, the cellulose obtained in step (1) of Example 11 was mixed with ferric chloride, stirred at 200 ° C. for 8 h, catalyzed, and dried until the precursor moisture content was 8 wt%. Get; Next, the precursor was heated to 350 ° C. at a rate of 5 ° C./min in a protective gas atmosphere to warm for 2 h, followed by temperature programming up to 1050 ° C., and warmed for 4 h to obtain a crude product; The temperature increase rate of the temperature programming is 20 ° C / min. The crude product is acid washed with hydrochloric acid having a concentration of 6 wt% at 55 to 65 ° C. and washed with water to obtain a composite containing carbon nanostructures.

실시예 12에서 제조된 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물에 대하여 라만 스펙트럼 검측을 진행한 결과, G피크와 D피크의 피크 높이 비율은 4.8로 나타나며;Raman spectrum detection of the composite containing the carbon nanostructures prepared in Example 12 showed a peak height ratio of G peak and D peak as 4.8;

비탄소비산소 원소함량의 측정방법 1로 검측한 결과 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물은 주로 P, Si, Ca, Al, Na, Fe, Mg 원소를 함유하며 함량은 3.1wt%이다.As a result of detection by the method 1 of measuring the non-carbon non-oxygen element content, the composite containing the carbon nanostructure mainly contains P, Si, Ca, Al, Na, Fe, Mg elements and the content is 3.1 wt%.

실시예 13Example 13

(1) 백양나무 또는 유칼리나무 가지와 잎을 분쇄하여 전처리한 후, 처리된 리그노셀룰로오스 바이오매스를 농도가 90%인 포름산, 농도가 5%인 아세트산 및 5%의 물의 유기산 용액으로 산가수분해하되, 반응온도가 165℃, 반응 10min 하도록 제어하며, 여기서 상기 포름산 및 아세트산의 혼합산 용액과 바이오매스 원료의 액체-고체 질량비는 1:20이며, 이를 통해 얻은 반응액을 1 차 고액분리시킨다; (2) 단계(1)에서 분리되어 얻은 고체를 농도가 90%인 포름산, 농도가 5%인 아세트산 및 5%의 물의 유기산 용액에 첨가하여 산 세척하되, 온도를 60∼80℃, 세척시간을 0.5∼1h 동안으로 하고 반응액을 2 차 고액분리시킨 후 분리하여 얻은 고체를 수세 처리하여 필요한 셀룰로오스를 얻는다; (3) 단계(1) 및 단계(2)에서 고액분리하여 얻은 액체를 수집하고 감압 증류 및 농축처리를 진행하여 포름산과 아세트산 스팀, 및 농도가 원래 액체 농도의 4-5 배의 농축액을 얻는다; (4) 단계(3)에서 증류시켜 얻은 포름산과 아세트산 스팀을 냉각시킨 후 단계(1)의 반응솥에 환류시켜 단계(1)의 산분해에 사용한다; (5) 단계(3)에서 얻은 농축액에 물을 첨가하여 희석하되, 상기 조제와 상기 농축액의 질량비는 2:1이며, 60-70℃에서 0.5-1h동안 교반하도록 제어하여 3 차 고액분리시키며, 이를 통해 얻은 고체에 물을 첨가하며(물과 상기 고액의 질량비는 3:1이다), 75-80℃에서 2-3h동안 교반하고 수세하여 디에스트화(De-esterified)를 진행 후 필요한 리그닌을 얻는다(해당 단계는 공개번호 CN103131018A의 "리그노셀룰로오스 바이오매스의 종합 이용 공정"을 참조할 수 있다).(1) After pulverizing the poplar or eucalyptus branches and leaves, pretreatment of the treated lignocellulosic biomass with an acid solution of 90% formic acid, 5% acetic acid and 5% water in organic acid However, the reaction temperature is controlled to 165 ℃, the reaction 10min, where the liquid-solid mass ratio of the mixed acid solution of formic acid and acetic acid and the biomass raw material is 1:20, the reaction solution obtained through this is subjected to the first solid-liquid separation; (2) The solid obtained in step (1) was added to a solution of formic acid having a concentration of 90%, acetic acid having a concentration of 5%, and an organic acid solution of 5% water, followed by acid washing with a temperature of 60 to 80 ° C. and a washing time. It is for 0.5 to 1 h, the reaction solution is subjected to secondary solid-liquid separation, and the solid obtained by separation is washed with water to obtain the required cellulose; (3) the liquid obtained by solid-liquid separation in steps (1) and (2) was collected and subjected to reduced pressure distillation and concentration to obtain formic acid and acetic acid, and a concentrated liquid whose concentration was 4-5 times the original liquid concentration; (4) the formic acid obtained by distillation in step (3) and steam of acetic acid are cooled and refluxed in the reaction kettle of step (1) to be used for acid decomposition of step (1); (5) dilution by adding water to the concentrate obtained in step (3), the mass ratio of the preparation and the concentrate is 2: 1, the third solid-liquid separation by controlling to stir 0.5-1 h at 60-70 ℃, Water is added to the obtained solid (mass ratio of water and the solid is 3: 1), stirred at 75-80 ° C. for 2-3 h, washed with water, and then de-esterified to obtain the necessary lignin. (For this step, reference may be made to "Comprehensive Use of Lignocellulose Biomass" of Publication No. CN103131018A).

(2) 질량비 1:1에 따라 제조예(3)에서 얻은 백양나무 셀룰로오스를 염화제2철과 혼합하고 200℃에서 교반하여 8h 촉매화처리한 후 전구체 수분함량이 8wt%로 될 때까지 건조시켜 전구체를 얻는다; 다음, 보호성 가스 분위기에서 5℃/min의 속도로 전구체를 350℃까지 승온시켜 2h동안 보온한 후, 1050℃까지 온도 프로그래밍을 진행하고 4h동안 보온하여 조생성물을 얻으며; 상기 온도 프로그래밍의 승온 속도는 20℃/min이다; 55∼65℃에서 상기 조생성물을 농도가 6wt%인 염산으로 산 세척한 후 수세하여 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물을 얻는다.(2) The poplar cellulose obtained in Preparation Example (3) was mixed with ferric chloride according to mass ratio 1: 1, stirred at 200 ° C. for 8 h, catalyzed, and dried until the precursor moisture content reached 8 wt%. To obtain a precursor; Next, the precursor was heated to 350 ° C. at a rate of 5 ° C./min in a protective gas atmosphere to warm for 2 h, followed by temperature programming up to 1050 ° C., and warmed for 4 h to obtain a crude product; The temperature increase rate of the temperature programming is 20 ° C./min; The crude product is acid washed with hydrochloric acid having a concentration of 6 wt% at 55 to 65 ° C. and washed with water to obtain a composite containing carbon nanostructures.

실시예 13에서 제조된 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물에 대하여 라만 스펙트럼 검측을 진행한 결과, G피크와 D피크의 피크 높이 비율은 4.6으로 나타나며;Raman spectrum detection of the composite containing the carbon nanostructures prepared in Example 13 showed a peak height ratio of G peak and D peak as 4.6;

비탄소비산소 원소함량의 측정방법 1로 검측한 결과 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물은 주로 P, Si, Ca, Al, Na, Fe, Mg, Ni, K 원소를 함유하며 함량은 3.6wt%이다.As a result of detection by the measurement method 1 of non-carbon non-oxygen element content, the composite containing the carbon nanostructure mainly contains P, Si, Ca, Al, Na, Fe, Mg, Ni and K elements and the content is 3.6 wt%.

실시예 14Example 14

실시예 13와의 구별로는, 단계(2)에서는:In distinction from Example 13, in step (2):

질량비 1:0.5에 따라 실시예 13의 단계(1)에서 얻은 유칼리나무 셀룰로오스를 염화니켈과 혼합하고 170℃에서 교반하여 5h 촉매화처리한 후 전구체 수분함량이 6wt%로 될 때까지 건조시켜 전구체를 얻는다; 다음, 보호성 가스 분위기에서 4℃/min의 속도로 전구체를 300℃까지 승온시켜 3h동안 보온한 후, 1000℃까지 온도 프로그래밍을 진행하고 4h동안 보온하여 조생성물을 얻으며; 상기 온도 프로그래밍의 승온 속도는 17℃/min이다. 60℃에서 상기 조생성물을 농도가 5wt%인 염산으로 산 세척한 후 수세하여 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물을 얻는다.The eucalyptus cellulose obtained in step (1) of Example 13 was mixed with nickel chloride according to the mass ratio 1: 0.5, stirred at 170 ° C. for 5 h, catalyzed, and dried until the precursor moisture content reached 6 wt%. Get; Next, the precursor was warmed up to 300 ° C. at a rate of 4 ° C./min in a protective gas atmosphere to warm for 3 h, followed by temperature programming up to 1000 ° C., and warmed for 4 h to obtain crude product; The temperature increase rate of the temperature programming is 17 ° C / min. The crude product was acid washed with hydrochloric acid having a concentration of 5 wt% at 60 ° C. and washed with water to obtain a composite containing carbon nanostructures.

실시예 14에서 제조된 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물에 대하여 라만 스펙트럼 검측을 진행한 결과, G피크와 D피크의 피크 높이 비율은 2.1로 나타나며;Raman spectrum detection of the composite containing the carbon nanostructures prepared in Example 14 showed that the peak height ratio of the G peak and the D peak was 2.1;

비탄소비산소 원소함량의 측정방법 1로 검측한 결과 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물은 주로 P, Si, Ca, Al, Na, Fe, Mg, Ni, K 원소를 함유하며 함량은 1.6wt%이다.As a result of detection by the method 1 of measuring the non-carbon non-oxygen element content, the composite containing the carbon nanostructure mainly contains P, Si, Ca, Al, Na, Fe, Mg, Ni, and K elements, and the content is 1.6wt%.

실시예 15Example 15

실시예 13와의 구별로는, 단계(2)에서는:In distinction from Example 13, in step (2):

질량비 1:3에 따라 제조예(3)에서 얻은 백양나무 셀룰로오스를 염화제1철과 혼합하고 180℃에서 교반하여 5h 촉매화처리한 후 전구체 수분함량이 6wt%로 될 때까지 건조시켜 전구체를 얻는다; 다음, 보호성 가스 분위기에서 4℃/min의 속도로 전구체를 300℃까지 승온시켜 3h동안 보온한 후, 1000℃까지 온도 프로그래밍을 진행하고 4h동안 보온하여 조생성물을 얻으며; 상기 온도 프로그래밍의 승온 속도는 17℃/min이다. 60℃에서 상기 조생성물을 농도가 5wt%인 염산으로 산 세척한 후 수세하여 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물을 얻는다.The poplar cellulose obtained in Preparation Example (3) was mixed with ferrous chloride according to the mass ratio 1: 3, stirred at 180 ° C. for 5 h, catalyzed, and dried until the precursor moisture content was 6 wt% to obtain a precursor. ; Next, the precursor was warmed up to 300 ° C. at a rate of 4 ° C./min in a protective gas atmosphere to warm for 3 h, followed by temperature programming up to 1000 ° C., and warmed for 4 h to obtain crude product; The temperature increase rate of the temperature programming is 17 ° C / min. The crude product was acid washed with hydrochloric acid having a concentration of 5 wt% at 60 ° C. and washed with water to obtain a composite containing carbon nanostructures.

실시예 15에서 제조된 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물에 대하여 라만 스펙트럼 검측을 진행한 결과, G피크와 D피크의 피크 높이 비율은 2.1로 나타나며;Raman spectrum detection of the composite containing the carbon nanostructures prepared in Example 15 showed a peak height ratio of G peak and D peak as 2.1;

비탄소비산소 원소함량의 측정방법 1로 검측한 결과 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물은 주로 P, Si, Ca, Al, Na, Fe, Mg, Ni, K 원소를 함유하며 함량은 4.7wt%이다.As a result of detection by the measurement method 1 of non-carbon non-oxygen element content, the composite containing the carbon nanostructure mainly contains P, Si, Ca, Al, Na, Fe, Mg, Ni, and K elements, and the content is 4.7wt%.

비교예 1Comparative Example 1

발명 명칭이 "다공성 그래핀의 제조방법"인 CN104016341A에서 개시한 실시예 7에 따라 얻은 그래핀을 비교예 1로 한다. 비교예에서 제조한 그래핀에 대하여 라만 스펙트럼 검측을 진행한 결과, G피크와 D피크의 피크 높이의 비율은 13으로 나타난다.Graphene obtained according to Example 7 disclosed in CN104016341A, which is named "Method for Producing Porous Graphene," is referred to as Comparative Example 1. As a result of Raman spectrum detection of the graphene prepared in the comparative example, the ratio of the peak height of the G peak and the D peak is 13.

비교예 2Comparative Example 2

CN103508444A에서 개시한 방법으로 제조한 인 도핑된 그래핀(Phosphorous doped graphene) 및 그 제조방법을 사용하며, 구체적으로는 다음과 같다:Phosphorous doped graphene prepared by the method disclosed in CN103508444A and its preparation method are specifically used as follows:

순도가 95%인 흑연 1g을 24ml의 질량분수가 65%인 농질산과 90ml의 질량분수가 98%인 농황산에 첨가하여 혼합하며, 혼합물을 얼음물 혼합욕(Mixed bath) 환경에서 20분 동안 교반시키고, 혼합물에 과망간산 칼륨을 천천히 첨가하되, 여기서 과망간산 칼륨과 흑연의 질량비는 5:1이다. 1시간 교반한 다음 혼합물을 85℃까지 가열하고 30min동안 유지한다. 다음 탈 이온수를 첨가하고 계속하여 85℃에서 30min동안 유지하되, 여기서 탈 이온수와 흑연의 액체-고체 비(liquid-solid ratio)는 90mL:1g이며, 마지막으로 질량분수가 30%인 과산화수소 용액을 첨가하며, 여기서 과산화수소 용액과 흑연의 액체-고체 비율은 10mL:1g이다. 10min동안 교반하고 혼합물을 흡인여과시킨 후, 다시 순차적으로 희염산과 탈 이온수로 고체물에 대하여 세척하되, 여기서 희염산, 탈 이온수 및 흑연의 고체-액체 비(solid-liquid ratio)는 100mL:150mL:1g이며, 모두 3번 세척하며, 마지막으로 고체물질을 60℃의 진공오븐에서 12시간 건조하여 산화흑연을 얻는다; 1:2의 질량비로 산화흑연과 오산화이인을 균일하게 혼합하고 유속이 300ml/min인 아르곤 가스 분위기에서 15℃/min의 승온 속도로 900℃까지 승온하고 2h 유지한 다음, 유속이 300ml/min인 아르곤 가스 분위기에서 실온까지 낮추어 인 도핑된 그래핀을 제조한다.1 g of 95% pure graphite is added to 24 ml of mass fraction of 65% concentrated nitric acid and 90 ml of mass fraction of 98% of concentrated sulfuric acid, and the mixture is stirred for 20 minutes in an iced mixed bath environment, Potassium permanganate is slowly added to the mixture, where the mass ratio of potassium permanganate to graphite is 5: 1. After stirring for 1 hour the mixture is heated to 85 ° C. and maintained for 30 min. Then deionized water was added and continued at 85 ° C. for 30 min, where the liquid-solid ratio of deionized water and graphite was 90 mL: 1 g, and finally a hydrogen peroxide solution having a mass fraction of 30%. Wherein the liquid-solid ratio of hydrogen peroxide solution to graphite is 10 mL: 1 g. After stirring for 10 min and suction filtration of the mixture, the mixture is washed sequentially with dilute hydrochloric acid and deionized water, where the solid-liquid ratio of dilute hydrochloric acid, deionized water and graphite is 100 mL: 150 mL: 1 g. Washed three times, and finally, the solid material was dried in a vacuum oven at 60 ° C. for 12 hours to obtain graphite oxide; The mixture of graphite oxide and diphosphorous pentoxide is uniformly mixed at a mass ratio of 1: 2, and the temperature is raised to 900 ° C. at a temperature rising rate of 15 ° C./min and maintained for 2 h in an argon gas atmosphere having a flow rate of 300 ml / min. Phosphorus doped graphene is prepared by lowering to room temperature in an argon gas atmosphere.

비교예 2에서 제조한 인 도핑한 그래핀에 대하여 라만 스펙트럼 검측을 진행한 결과, G피크와 D피크의 피크 높이 비율은 5로 나타나며;Raman spectrum detection of the phosphorus-doped graphene prepared in Comparative Example 2 showed that the peak height ratio of the G peak and the D peak was 5;

비탄소비산소 원소함량의 측정방법 1로 검측한 결과 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물은 주로 P 원소를 함유한다.As a result of detection by the method 1 of measuring the non-carbon non-oxygen element content, the composite containing a carbon nanostructure mainly contains P element.

비교예 3Comparative Example 3

병렬 비교 실험예Parallel comparison experiment

CN104118874A에서 개시한 활성탄/그래핀 복합물 및 그 제조방법의 실시예 1로 제조한 그래핀을 포함한 활성탄은 P, Si, Ca, Fe, Mg, Mn 원소를 포함한다.The activated carbon including graphene prepared in Example 1 of the activated carbon / graphene composite disclosed in CN104118874A and the preparation method thereof includes P, Si, Ca, Fe, Mg, and Mn elements.

비교에 3에서 제조한 활성탄/그래핀 복합물에 대하여 라만 스펙트럼 검측을 진행한 결과, G피크와 D피크의 피크 높이 비율은 0.5로 나타나며;Raman spectrum detection was performed on the activated carbon / graphene composite prepared in Comparative Example 3, and the peak height ratio of G peak and D peak was 0.5;

비탄소비산소비수소 원소함량의 측정방법 1로 검측한 결과, 상기에서 얻은 활성탄/그래핀 복합물에는 S, N, Cl 원소가 포함된다.As a result of detection by the method 1 of measuring the non-carbon non-oxygen non-hydrogen element content, the activated carbon / graphene composite obtained above contains S, N, and Cl elements.

실시예 1-15 및 비교예 1-3에서 제조한 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물을 이용하여 기능성 재생 셀룰로오스 섬유를 제조한다.Functional regenerated cellulose fibers are prepared using the composite containing the carbon nanostructures prepared in Examples 1-15 and Comparative Examples 1-3.

비스코스 섬유를 제조하는 것을 예로, 본 발명에서 사용하는 비스코스액은 기존기술에서 익숙한 비스코스액이며, 그 제조방법은 펄프를 원료로 침지, 압착, 분쇄, 노화, 황화, 용해, 숙성, 여과 및 탈포 등 단계를 진행하는 것이다. 펄프는 농도가 18% 정도의 수산화나트륨 수용액에 의해 침지되어 셀룰로오스를 알칼리 셀룰로오스로 전환시키고, 헤미셀룰로오스(hemicellulose)를 용출시켜 중합도를 부분적으로 저하시킨 후; 압착을 통해 여분의 알칼리 용액을 제거한다. 덩어리 모양의 알칼리 셀룰로오스는 분쇄기에서 분쇄된 후 느슨한 플록(floc)으로 되는데, 표면적의 증가로 후속 화학반응의 균일성이 향상된다. 알칼리 셀룰로오스는 산소의 작용 하에 산화적 개열(Oxidative cleavage)가 발생하여 평균 중합도가 저하되는데 해당 과정을 노화이라 한다. 노화 후 알칼리 셀룰로오스와 이황화탄소를 반응시켜 셀룰로오스 크산테이트를 생성하여(황화), 고분자 사이의 수소결합을 더 약화시키며, 크산틴산기(xanthic acid group)의 친수성에 의해 셀룰로오스 크산테이트가 묽은 알칼리 용액에서의 용해성능을 크게 향상시킬 수 있다. 고체 셀룰로오스 크산테이트를 묽은 알칼리 용액에 용해시키면 즉 비스코스이다. 금방 제조된 비스코스는 점도 및 염도값이 비교적 높아 성형이 어려워, 반드시 일정한 온도에서 일정한 시간동안 놓아둠으로써(숙성), 비스코스 중 셀룰로오스 크산테이트 나트륨 (sodium cellulose xanthate)은 점차적으로 가수분해 및 비누화되어, 에스테르화 정도가 감소되고 점도 및 전해질에 대한 작용의 안정성도 이에 따라 변화한다. 숙성 후, 탈포 및 여과를 진행하여 기포 및 불순물을 제거한다. 구체적으로 하기와 같다:For example, the viscose liquid used in the present invention is a viscose liquid used in the prior art, and the manufacturing method is immersed, compressed, pulverized, aged, sulfided, dissolved, aged, filtered, defoamed, etc. as a raw material. It's a step forward. The pulp is immersed in an aqueous sodium hydroxide solution having a concentration of about 18% to convert cellulose to alkaline cellulose, eluting hemicellulose to partially lower the degree of polymerization; Pressing removes the excess alkaline solution. Lump-shaped alkali cellulose is loosely floc after being crushed in the mill, and the increase in surface area improves the uniformity of subsequent chemical reactions. Alkali cellulose produces an oxidative cleavage under the action of oxygen, which lowers the average degree of polymerization. This process is called aging. After aging, alkali cellulose is reacted with carbon disulfide to produce cellulose xanthate (sulphide), further weakening hydrogen bonds between polymers, and cellulose xanthate in dilute alkaline solution due to hydrophilicity of xanthic acid group. Can greatly improve the solubility. Solid cellulose xanthate is dissolved in dilute alkaline solution, ie viscose. Viscose, which has just been prepared, has a relatively high viscosity and salinity, which makes it difficult to mold, and by leaving it at a constant temperature for a certain time (aging), sodium cellulose xanthate in viscose gradually becomes hydrolyzed and saponified, The degree of esterification is reduced and the viscosity and stability of the action on the electrolyte change accordingly. After aging, defoaming and filtration are performed to remove bubbles and impurities. Specifically as follows:

(1) 비스코스 섬유 필라멘트 공정 흐름은 비스코스 섬유의 필라멘트 공정 흐름도를 나타내는 도 1을 참조한다.(1) Viscose fiber filament process flow refers to FIG. 1 which shows a flow chart of the filament process of viscose fiber.

(2) 알칼리 침지 공정 조건(2) alkali immersion process conditions

알칼리 용액(NaOH): 농도 240g/L, 온도 20℃Alkaline solution (NaOH): concentration 240g / L, temperature 20 ℃

침지시간: 120minImmersion time: 120min

(3) 노성 공정 조건(3) aging process conditions

온도 25℃, 시간 34hTemperature 25 ℃, time 34h

(4) 황화(xanthation) 공정 조건(4) xanthation process conditions

황화방법: 습식 황화Sulfide Method: Wet Sulfide

염기화: 시간 30min, 온도 21.0±0.5℃Basicization: time 30min, temperature 21.0 ± 0.5 ℃

황화: 시간120min, 온도 최초 21.0±0.5℃, 최종 30.0±0.5℃Sulfurization: Time 120min, Temperature First 21.0 ± 0.5 ℃, Final 30.0 ± 0.5 ℃

CS2첨가량: 34.5%(α-셀룰로오스에 대해)CS 2 addition amount: 34.5% (per α-cellulose)

전 용해: 시간 120min, 온도 16.5±0.5℃Pre melt: 120min, temperature 16.5 ± 0.5 ℃

후 용해: 시간 180min, 온도 16.5±0.5℃After dissolution: time 180min, temperature 16.5 ± 0.5 ℃

(5) 제조된 비스코스 원액 조성:(5) Prepared Viscose Stock Solution Composition:

α-셀룰로오스 8.30±0.10%α-cellulose 8.30 ± 0.10%

NaOH 5.80±0.10%NaOH 5.80 ± 0.10%

S 2.25±0.1%S 2.25 ± 0.1%

(6) 비스코스 숙성 조건(6) Viscose ripening conditions

시간 36-38hTime 36-38h

온도 19.0±0.5℃Temperature 19.0 ± 0.5 ℃

(7) 제조된 방사 글루(spinning glue) 조건(7) manufactured spinning glue condition

점도 30-40s(20℃, 낙구법(falling ball method)Viscosity 30-40 s (20 ° C, falling ball method)

숙성도 7.8∼8.6ml(10% NH4Cl 값)Aging degree 7.8-8.6 ml (10% NH 4 Cl value)

(8) 방사 공정 조건:(8) spinning process conditions:

방사 속도: 82m/minSpinning Speed: 82m / min

드래프트(draft): 25%Draft: 25%

장력 드래프트(tension draft): 4.12%Tension draft: 4.12%

(9) 응고욕(coagulation bath) 조건(9) coagulation bath conditions

산성욕(acid bath) 성분: Acid bath ingredients:

H2SO4 132.0±1.0g/LH 2 SO 4 132.0 ± 1.0g / L

ZnSO4 10.5±0.5g/LZnSO 4 10.5 ± 0.5g / L

Na2SO4 265.0±5.0g/LNa 2 SO 4 265.0 ± 5.0g / L

온도: 52.0±1.0℃Temperature: 52.0 ± 1.0 ℃

비중: 1.270±0.005Specific gravity: 1.270 ± 0.005

온도: 45∼50℃Temperature: 45-50 ℃

일반적으로, 상술한 비스코스액을 조제하는 복수 개의 단계, 예를 들어 분쇄 전, 노화 전, 황화 전 또는 숙성 전에 그래핀 구조 및 비탄소비산소 원소를 도입할 수 있다. 통상적으로 여과 또는 탈포 단계 후에 도입하지 않는다. 본 발명은 숙성 후, 여과 전에 도입하는 것이 바람직하고, 발명자는 이 때 비탄소비산소 원소를 함유하는 물질(예를 들어 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물)과 그래핀 구조를 첨가한 혼합효율이 더 높고, 혼합시간을 절반 이상 단축할 수 있으며 통상적으로 1/3로 단축할 수 있다는 것을 발견하였다.In general, a graphene structure and a non-carbon non-oxygen element may be introduced into a plurality of steps of preparing the above-described viscose liquid, for example, before grinding, before aging, before sulfiding, or before aging. It is not usually introduced after a filtration or defoaming step. The present invention is preferably introduced after aging and before filtration, and the inventors at this time have a higher mixing efficiency by adding a graphene structure with a material containing a non-carbon non-oxygen element (for example, a composite containing carbon nanostructures), It has been found that the mixing time can be shortened by more than half and can usually be shortened by 1/3.

본 발명에서, 바람직하게는 상기 비탄소비산소 원소를 함유하는 물질과 상기 그래핀 구조를 먼저 분산체계로 만든 다음 해당 분산 용액을 비스코스액과 균일하게 혼합한다. 바람직한 분산 용매는 물이다. 바람직하게는, 그래핀 구조를 함유하는 복합물을 고체 함유량이 0.1∼10%인 분산체계로 제조한다.In the present invention, preferably, the material containing the non-carbon non-oxygen element and the graphene structure are first made into a dispersion system, and then the dispersion solution is uniformly mixed with the viscose solution. Preferred dispersion solvents are water. Preferably, the composite containing the graphene structure is prepared in a dispersion system with a solid content of 0.1 to 10%.

더 바람직한 방법은, 먼저 그래핀 구조를 함유하는 복합물을 셀룰로오스 크산테이트를 용해하기 위한 묽은 알칼리 용액에 분산시키고, 잘 분산된 후에 황화된 셀룰로오스 즉 셀룰로오스 크산테이트를 첨가하는 것이다. 이러한 방법은, 그래핀 구조를 도입한 것 때문에 별도로 물을 도입시킬 필요 없으며, 셀룰로오스는 용해된 후 바로 그래핀 구조와 결합되므로 보다 더 균일하게 혼합되는 장점이 있다. 이러한 실시형태에서, 그래핀 구조를 묽은 알칼리 용액에 분산 시 및 셀룰로오스 크산테이트를 첨가한 후, 오랜 시간동안 교반할 필요 없이, 숙성을 거친 후 짧은 시간동안 교반하면 되므로 그래핀 구조의 분산효율을 크게 향상시킬 수 있다.A more preferred method is first to disperse the composite containing the graphene structure in a dilute alkaline solution for dissolving cellulose xanthate, and then to disperse the cellulose xylated, ie cellulose xanthate. This method does not need to introduce water separately due to the introduction of the graphene structure, and since the cellulose is combined with the graphene structure immediately after dissolution, it has the advantage of being more uniformly mixed. In this embodiment, when dispersing the graphene structure in a dilute alkali solution and after adding cellulose xanthate, it is not necessary to stir for a long time, but after stirring, the dispersion efficiency of the graphene structure can be greatly increased. Can be improved.

다음, 여과 및 탈포 후에 방사, 탈황, 수세, 오일링 및 건조를 진행하여 최종 비스코스 섬유를 얻는다. 이들은 전통적인 방법에 속하므로 본문에서는 상세히 설명하지 않는다.Next, after filtration and defoaming, spinning, desulfurization, washing, oiling and drying are performed to obtain the final viscose fiber. They belong to the traditional method and are not described in detail in the text.

구체적으로는 옥수수 속대를 원료로 하고, 함침 염기화, 압착, 분쇄, 노화, 황화, 용해, 숙성을 거친 후 고체 함량이 8%인 비스코스액을 제조하고; 실시예 1-8 및 비교예 1-3에서 제조된 탄소 나노 구조를 함유하는 원료를 5배 질량의 물로 분산한 후, 그래핀 구조의 분산액과 비스코스액을 혼합하여 고속교반기로 1h 교반하여 혼합용액을 형성하며, 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 사용량은 셀룰로오스 질량의 0.7%, 1.5%, 3%, 5% 및 10%이다. 여과, 탈포(defoaming)를 진행하고, 또한 방사, 탈황, 수세, 건조를 거쳐 기능성 비스코스 섬유를 제조한다. 여기서, 응고욕(coagulation bath)의 구성은: 황산 105g/l, 황산나트륨 200g/l, 황산아연 12g/l이다. 기능성 섬유의 원적외선 성능 및 항균 성능에 대하여 검측하며 검측 표준은 하기와 같다:Specifically, a viscose liquid having a solid content of 8% is prepared by using corn cob as a raw material and undergoing impregnation basicization, compression, grinding, aging, sulfidation, dissolution, and aging; After dispersing the raw material containing the carbon nanostructures prepared in Examples 1-8 and Comparative Examples 1-3 with 5 times mass of water, the dispersion of graphene structure and viscose solution were mixed and stirred for 1 h with a high speed stirrer to mix solution The amount of the composite containing the carbon nanostructures is 0.7%, 1.5%, 3%, 5% and 10% of the cellulose mass. Filtration and defoaming are performed, and functional viscose fibers are produced by spinning, desulfurization, washing with water and drying. Here, the coagulation bath is composed of: 105 g / l sulfuric acid, 200 g / l sodium sulfate, and 12 g / l zinc sulfate. The far infrared and antimicrobial performance of the functional fiber is detected and the detection standards are as follows:

여기서, 적외선 검측 데이터는: 국가섬유제품질량감독검증센터(National Quality Supervision and Inspection Center of textile products)의 FZ/T64010-2000 검증방법에 따라 검증하며;Herein, the infrared detection data is verified according to the FZ / T64010-2000 verification method of the National Quality Supervision and Inspection Center of textile products;

항균 검측 데이터는: 국가섬유제품질량감독검증센터의 GB/T20944.3-2008 검증방법에 따라 검증한다.Antimicrobial data are as follows: GB / T20944.3-2008 Verification method of the National Textile Products Supervision and Inspection Center.

검측결과:Detection result:

실시예 1-15 및 비교예 1-3에서 제조된 그래핀 구조 및 비탄소비산소 원소를 함유하는 원료를 첨가한다.The raw material containing the graphene structure and the non-carbon non-oxygen element prepared in Examples 1-15 and Comparative Examples 1-3 are added.

첨가량이 0.7%인 경우, 제조된 기능성 비스코스 섬유는 하기와 같다:When the addition amount is 0.7%, the functional viscose fiber produced is as follows:

Figure 112018057472031-pct00003
Figure 112018057472031-pct00003

첨가량이 1.5%인 경우, 제조된 기능성 비스코스 섬유는 하기와 같다:When the addition amount is 1.5%, the functional viscose fiber produced is as follows:

Figure 112018057472031-pct00004
Figure 112018057472031-pct00004

첨가량이 3%인 경우, 제조된 기능성 비스코스 섬유는 하기와 같다:When the addition amount is 3%, the functional viscose fiber produced is as follows:

Figure 112018057472031-pct00005
Figure 112018057472031-pct00005

첨가량이 5%인 경우, 제조된 기능성 비스코스 섬유는 하기와 같다:When the addition amount is 5%, the functional viscose fiber produced is as follows:

Figure 112018057472031-pct00006
Figure 112018057472031-pct00006

첨가량이 10%인 경우, 제조된 기능성 비스코스 섬유는 하기와 같다:When the addition amount is 10%, the functional viscose fiber produced is as follows:

Figure 112018057472031-pct00007
Figure 112018057472031-pct00007

상기 실시예와 비교예로부터 알 수 있는바, 식물 자체에는 많은 미량원소가 존재하므로, 식물자체로 직접 그래핀 구조와 미량원소를 함유하는 물질을 제조하여 제품의 각 성분(예컨대 미량원소)을 더 균일하게 분산시킬 수 있으며, 다음 고분자 재료 등 물질과 결합 시 이루는 효과는 더 우수하며, 후속으로 미량원소를 도입함으로써 균일하게 혼합시킬수록 효과는 더 명확하며, 그 효과는 천연적으로 형성된 효과보다 조금 떨어진다.As can be seen from the above examples and comparative examples, since there are many trace elements in the plant itself, the plant itself can be used to prepare a material containing graphene structure and trace elements to further add each component of the product (for example, trace elements). It can be uniformly dispersed, and the effect when combined with a material such as the next polymer material is better, and the effect is more obvious when mixed uniformly by introducing a trace element subsequently, and the effect is slightly smaller than a naturally formed effect. Falls.

탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 첨가량이 5wt%를 초과, 특히 10wt%를 초과하면 응집현상이 쉽게 발생하므로, 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물은 섬유에서 불균일하게 분산되어 원적외선 및 항균효과의 감소를 초래한다. 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물이 섬유에서 양호한 분산성능을 갖는 한, 계속해서 첨가할 수 있다.When the addition amount of the composite containing the carbon nanostructure is more than 5wt%, especially more than 10wt%, coagulation easily occurs. Therefore, the composite containing the carbon nanostructure is non-uniformly dispersed in the fiber, resulting in the reduction of far infrared rays and antibacterial effect. do. As long as the composite containing the carbon nanostructure has a good dispersibility in the fiber, it can be added continuously.

상기에서는 본 발명에서 제공한 기능성 재생 셀룰로오스 섬유 및 그 제조방법과 응용 물품에 대하여 상세히 설명하였다. 본원에서는 구체적인 각 예로 본 발명의 원리 및 실시형태에 대하여 설명하였으며, 이상의 실시예의 설명은 단지 본 발명의 방법 및 그 중심사상에 대한 이해를 돕기 위한 것이다. 본 본야의 당업자에게 있어서, 본 발명의 원리를 벗어나지 않는 전제 하에, 본 발명에 대하여 일정한 개선과 수정을 진행할 수 있으며, 이러한 개선과 수정은 본 발명의 청구범위의 보호범위내에 속함을 이해하여야 한다.In the above, the functional regenerated cellulose fiber provided by the present invention, a method for producing the same, and an applied article have been described in detail. Herein, the principles and embodiments of the present invention have been described with specific examples, and the description of the above examples is merely to help understand the method and the central idea of the present invention. For those skilled in the art, it should be understood that certain improvements and modifications may be made to the present invention without departing from the principles thereof, and such improvements and modifications fall within the protection scope of the claims of the present invention.

Claims (17)

기능성 재생 셀룰로오스 섬유에 있어서,
상기 기능성 재생 셀룰로오스 섬유는 그래핀 구조 및 비탄소비산소 원소를 포함하고;
상기 비탄소비산소 원소는 Fe, Si 및 Al 원소를 포함하며;
상기 Fe, Si 및 Al 원소는 상기 재생 셀룰로오스 섬유의 0.018wt%∼0.8wt%을 차지하는 것을 특징으로 하는 기능성 재생 셀룰로오스 섬유.
In the functional regenerated cellulose fiber,
The functional regenerated cellulose fiber comprises a graphene structure and a non-carbon nonoxygen element;
The non-carbon non-oxygen element includes Fe, Si and Al elements;
The Fe, Si and Al elements occupy 0.018 wt% to 0.8 wt% of the regenerated cellulose fiber.
제 1 항에 있어서,
상기 그래핀 구조 및 비탄소비산소 원소를 함유하는 물질은 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 형식으로 도입되는 것을 특징으로 하는 기능성 재생 셀룰로오스 섬유.
The method of claim 1,
The material containing the graphene structure and the non-carbon non-oxygen element is a functional regenerated cellulose fiber, characterized in that is introduced in the form of a composite containing carbon nanostructures.
제 2 항에 있어서,
상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물은 그래핀, 무정형 탄소 및 비탄소비산소 원소를 함유하고;
상기 비탄소비산소 원소를 함유하는 복합물에서, 상기 비탄소비산소 원소는 Fe, Si 및 Al 원소를 포함하며;
상기 비탄소비산소 원소의 함량은 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 0.5wt%∼6wt%인 것을 특징으로 하는 기능성 재생 셀룰로오스 섬유.
The method of claim 2,
The composite containing carbon nanostructures contains graphene, amorphous carbon and non-carbon nonoxygen elements;
In the composite containing the non-carbon non-oxygen element, the non-carbon non-oxygen element includes Fe, Si, and Al elements;
The content of the non-carbon non-oxygen element is a functional regenerated cellulose fiber, characterized in that 0.5wt% to 6wt% of the composite containing the carbon nanostructure.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물에서 탄소 원소함량은 ≥80wt%,인
것을 특징으로 하는 기능성 재생 셀룰로오스 섬유.
The method of claim 2 or 3,
In the composite containing the carbon nanostructure, the carbon element content is ≥80wt%,
Functional regenerated cellulose fiber, characterized in that.
제 4 항에 있어서,
상기 비탄소비산소 원소는 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 0.3~5wt%을 차지하는 것을 특징으로 하는 기능성 재생 셀룰로오스 섬유.
The method of claim 4, wherein
The non-carbon non-oxygen element occupies 0.3 ~ 5wt% of the composite containing the carbon nanostructures.
삭제delete 제 4 항에 있어서,
상기 비탄소비산소 원소는 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 1.5~5wt%을 차지하는 것을 특징으로 하는 기능성 재생 셀룰로오스 섬유.
The method of claim 4, wherein
The non-carbon non-oxygen element is a functional regenerated cellulose fiber, characterized in that occupies 1.5 ~ 5wt% of the composite containing the carbon nanostructure.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 제조방법은:
(1) 촉매의 작용 하에 바이오매스 탄소원에 대하여 촉매화 처리하여 전구체를 얻는 단계;
(2) 보호성 가스의 조건에서 상기 전구체를 140℃∼180℃에서 1.5h∼2.5h동안 보온하여 제 1 중간체를 얻는 단계;
(3) 보호성 기체의 조건에서, 상기 제 1 중간체를 350℃∼450℃까지 승온시킨 후 3h∼4h 보온하여 제 2 중간체를 얻는 단계;
(4) 보호성 기체의 조건에서, 상기 제 2 중간체를 1100℃∼1300℃까지 승온시킨 후 2h∼4h 보온하여 제 3 중간체를 얻는 단계;
(5) 상기 제 3 중간체에 대하여 순차적으로 알칼리 세척, 산 세척, 수세를 진행하여 복합물을 얻는 단계; 를 포함하고,
상기 단계(3), (4)에서의 승온 속도는 14℃/min∼18℃/min, 인 것을 특징으로 하는 기능성 재생 셀룰로오스 섬유.
The method of claim 2 or 3,
Method for producing a composite containing the carbon nanostructure is:
(1) catalyzing the biomass carbon source under the action of a catalyst to obtain a precursor;
(2) warming the precursor at 140 ° C. to 180 ° C. for 1.5 h to 2.5 h under conditions of a protective gas to obtain a first intermediate;
(3) obtaining a second intermediate by heating the first intermediate to 350 ° C. to 450 ° C. and then warming for 3 h to 4 h under conditions of a protective gas;
(4) raising the second intermediate to 1100 ° C. to 1300 ° C. under the condition of the protective gas, and then insulating for 2 h to 4 h to obtain a third intermediate;
(5) sequentially performing alkali washing, acid washing and washing with respect to the third intermediate to obtain a composite; Including,
Functional regeneration cellulose fiber, characterized in that the temperature increase rate in the step (3), (4) is 14 ℃ / min ~ 18 ℃ / min.
제 8 항에 있어서,
상기 바이오매스 탄소원은 리그노셀룰로오스, 셀룰로오스 및 리그닌 중 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 기능성 재생 셀룰로오스 섬유.
The method of claim 8,
The biomass carbon source is a functional regenerated cellulose fiber, characterized in that one or two or more of lignocellulosic, cellulose and lignin.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 Fe, Si 및 Al 원소는 상기 재생 셀룰로오스 섬유의 0.1wt%~0.7wt%을 차지하는 것을 특징으로 하는 기능성 재생 셀룰로오스 섬유.
The method of claim 2 or 3,
The Fe, Si and Al elements occupy 0.1wt% to 0.7wt% of the regenerated cellulose fiber.
제 10 항에 있어서,
상기 비탄소비산소 원소는 상기 재생 셀룰로오스 섬유의 0.03wt%~1wt%을 차지하는 것을 특징으로 하는 기능성 재생 셀룰로오스 섬유.
The method of claim 10,
The non-carbon non-oxygen element accounts for 0.03 wt% to 1 wt% of the regenerated cellulose fiber.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 그래핀 구조의 두께는 100나노미터보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 기능성 재생 셀룰로오스 섬유.
The method of claim 2 or 3,
The graphene structure of the functional regenerated cellulose fiber, characterized in that less than or equal to 100 nanometers.
제 12 항에 있어서,
상기 그래핀 구조는 층수가 1~10 층인 탄소의 6원고리 벌집 모양 층상구조 중의 1종 또는 2종 이상의 조합을 가지는 것을 특징으로 하는 기능성 재생 셀룰로오스 섬유.
The method of claim 12,
The graphene structure is a functional regenerated cellulose fiber, characterized in that it has one or a combination of two or more of the six-membered honeycomb-shaped layered structure of carbon having a layer of 1 to 10 layers.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 비탄소비산소 원소는 P, Ca, Na, Ni, Mn, K, Mg, Cr, S 및 Co 중의 1종 또는 2종 이상을 더 포함하고,
상기 비탄소비산소 원소는 상기 재생 셀룰로오스 섬유의 0.1wt%~1wt%을 차지하는 것을 특징으로 하는 기능성 재생 셀룰로오스 섬유.
The method of claim 2 or 3,
The non-carbon non-oxygen element further comprises one or two or more of P, Ca, Na, Ni, Mn, K, Mg, Cr, S and Co,
The non-carbon non-oxygen element accounts for 0.1 wt% to 1 wt% of the regenerated cellulose fiber.
기능성 재생 셀룰로오스 섬유의 제조방법에 있어서,
상기 기능성 재생 셀룰로오스 섬유의 제조방법은 펄프 침지, 압착, 분쇄, 노화, 황화, 용해, 숙성, 여과 및 탈포 단계를 포함하고;
그래핀 구조 및 비탄소비산소 원소는 황화 단계 이후의 단계에서 도입되며;
상기 그래핀 구조 및 비탄소비산소 원소는 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물의 형식으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 기능성 재생 셀룰로오스 섬유의 제조방법.
In the method for producing a functional regenerated cellulose fiber,
The method for producing functional regenerated cellulose fibers includes pulp dipping, pressing, grinding, aging, sulfiding, dissolving, ripening, filtration and defoaming;
The graphene structure and the non-carbon nonoxygen element are introduced at a stage after the sulfidation step;
The graphene structure and the non-carbon non-oxygen element is a method for producing a functional regenerated cellulose fiber, characterized in that added in the form of a composite containing carbon nanostructures.
기능성 재생 셀룰로오스 섬유의 제조방법에 있어서,
상기 기능성 재생 셀룰로오스 섬유의 방법은, NMMO 용액으로 셀룰로오스 펄프를 용해시키고, 그래핀 구조 및 비탄소비산소 원소를 함유하는 물질을 도입하여 방사원액을 얻은 후, 상기 방사원액을 사용하여 재생 셀룰로오스 섬유를 제조하는 단계를 포함하고;
상기 그래핀 구조 및 비탄소비산소 원소를 함유하는 물질은 탄소 나노 구조를 함유하는 복합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 재생 셀룰로오스 섬유의 제조방법.
In the method for producing a functional regenerated cellulose fiber,
In the method of the functional regenerated cellulose fibers, the cellulose pulp is dissolved in an NMMO solution, a material containing a graphene structure and a non-carbon non-oxygen element is introduced to obtain a spinning dope, and then the regenerated cellulose fiber is prepared using the spinning dope. Including the steps of;
The material containing the graphene structure and the non-carbon non-oxygen element comprises a composite containing a carbon nanostructures method of producing a functional regenerated cellulose fiber.
물품에 있어서,
상기 물품은 제 1 항 내지 제 3 항의 어느 한 항에 따른 기능성 재생 셀룰로오스 섬유, 또는 제 15 항 내지 제 16 항의 어느 한 항에 따른 제조방법으로 제조된 재생 셀룰로오스 섬유를 함유하고;
상기 물품은 민간용 복장, 가정용 직물, 자외선 차단 직물 또는 산업용 특수 방호복을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품.
In the article,
The article contains a functional regenerated cellulose fiber according to any one of claims 1 to 3, or a regenerated cellulose fiber prepared by the production method according to any one of claims 15 to 16;
The article comprises a civilian garment, household textile, sunscreen fabric or industrial special protective clothing.
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