KR20110118567A - Fluorinated cellulose acetate, the fabrication method thereof, and the piezoelectric paper obtained therefrom - Google Patents

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Abstract

본 발명은 셀룰로오스 아세테이트와 다음 화학식 1로 표시되는 불소 화합물을 반응시켜 얻어지는 불소화된 셀룰로오스 아세테이트, 이를 이용한 압전 종이 및 이들의 제조 방법에 관한 것으로서, 이러한 본 발명에 따르면, 압전 폴리머의 장점을 가지면서도 압전 폴리머에 있어 가장 취약한 단점인 낮은 압전 전하 상수의 문제를 해소하여 낮은 전압에도 큰 변형을 일으키고, 적은 에너지를 소모하며, 빠른 응답성을 나타내고, 큰 힘을 내며, 저렴한 제조 가격을 가지는 압전 종이를 제공할 수 있다:
[화학식 1]
RX
상기 식에서,
R은 탄소 원자 1개 내지 20개를 가지는 직쇄 또는 측쇄 알킬기, 탄소 원자 6개 내지 8개를 가지는 아릴기 또는 탄소원자 6개 내지 8개의 아랄킬기이고, 여기서 상기 알킬기는 1개 내지 41개의 불소 원자로 치환되며, 상기 아릴기는 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환되고, 상기 아랄킬기는 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환되며; 및
X는 -OH, -CN, -CHO, -COCl, -NH2, -SO2Cl, -COOH, -COOR', -Cl, -Br, -I, -COOCOR' 및

Figure pat00007
로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이고, 여기서 상기 R'는 탄소 원자 1개 내지 20개를 가지는 직쇄 또는 측쇄 알킬기, 탄소 원자 6개 내지 8개를 가지는 아릴기 또는 탄소원자 6개 내지 8개의 아랄킬기이며, 상기 알킬기는 치환되지 않거나 1개 내지 41개의 불소 원자로 치환되고, 상기 아릴기는 치환되지 않거나 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환되며, 상기 아랄킬기는 치환되지 않거나 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환된다.The present invention relates to a fluorinated cellulose acetate obtained by reacting cellulose acetate with a fluorine compound represented by the following formula (1), a piezoelectric paper using the same, and a method for producing the same. Eliminates the problem of low piezoelectric charge constants, which are the weakest disadvantages of polymers, to provide piezoelectric paper with large deformation, low energy consumption, fast responsiveness, high force, and low manufacturing cost. can do:
[Formula 1]
RX
Where
R is a straight or branched chain alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 8 carbon atoms or an aralkyl group having 6 to 8 carbon atoms, wherein the alkyl group is selected from 1 to 41 fluorine atoms Substituted, the aryl group is substituted with 1 to 9 fluorine atoms, and the aralkyl group is substituted with 1 to 9 fluorine atoms; And
X is -OH, -CN, -CHO, -COCl, -NH 2 , -SO 2 Cl, -COOH, -COOR ', -Cl, -Br, -I, -COOCOR' and
Figure pat00007
Is any one selected from the group consisting of wherein R 'is a straight or branched chain alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 8 carbon atoms or an aralkyl group having 6 to 8 carbon atoms Wherein the alkyl group is unsubstituted or substituted with 1 to 41 fluorine atoms, the aryl group is unsubstituted or substituted with 1 to 9 fluorine atoms, and the aralkyl group is unsubstituted or substituted with 1 to 9 fluorine atoms .

Description

불소화된 셀룰로오스 아세테이트, 이의 제조 방법 및 이로부터 얻어지는 압전 종이{Fluorinated cellulose acetate, the fabrication method thereof, and the piezoelectric paper obtained therefrom}Fluorinated cellulose acetate, the fabrication method, and the piezoelectric paper obtained therefrom}

본 발명은 불소화된 셀룰로오스 아세테이트, 이의 제조 방법 및 이로부터 얻어지는 압전 종이에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 아세트화된 셀룰로오스, 즉 셀룰로오스 아세테이트에 불소 화합물을 결합시켜 얻는 불소화된 셀룰로오스 아세테이트, 이의 제조 방법 및 이로부터 얻어지는 압전 종이에 관한 것으로서, 특히 상기 압전 종이는 셀룰로오스 또는 셀룰로오스 아세테이트에 결합된 불소 화합물의 폴링 및/또는 스트레칭을 통하여 불소를 포함하는 분자를 일정 방향으로 배열하여 압전 전하 상수(Piezoelectric charge constant)를 향상시킨 압전 종이이다. The present invention relates to a fluorinated cellulose acetate, a method for producing the same, and a piezoelectric paper obtained therefrom, and more particularly, to a fluorinated cellulose acetate obtained by bonding a fluorine compound to an acetized cellulose, that is, cellulose acetate, and a method for producing the same. A piezoelectric paper obtained therefrom, in particular, the piezoelectric paper is a piezoelectric charge constant (Piezoelectric charge constant) by arranging molecules containing fluorine in a predetermined direction through the polling and / or stretching of fluorine compounds bonded to cellulose or cellulose acetate It is a piezoelectric paper with improved.

일반적으로, 자연의 나무나 식물에 존재하는 파이버는 셀룰로오스, 리그닌, 헤미셀룰로오스로 구성되어 있다. 셀룰로오스는 자연에서 매년 약 1500억 톤이 생산되고 있으며 자연계에 존재하는 가장 풍부한 유기 물질이다.In general, fibers present in natural trees and plants are composed of cellulose, lignin, and hemicellulose. Cellulose produces about 150 billion tons annually in nature and is the richest organic substance in nature.

100여 년 전 자크(Jacques)와 피에르 퀴리(Pierre Curie)는 수정 결정(Quartz crystal)이 압전 효과(Piezoelectricity)를 가진다는 것을 발견한 후 의료, 군사, 산업, 가전, 탐사 등 여러 분야에서 이용되어 왔다. More than 100 years ago, Jacques and Pierre Curie were found in piezoelectricity in medical, military, industrial, consumer electronics, and exploration after discovering that they had piezoelectricity. come.

압전 효과란 압전 재료에 압력이나 힘을 가하면 압전 재료 표면에 전압이 발생하며, 반대로 전압을 가했을 때 압전 재료의 크기에 따라 변형을 일으키는 현상을 말한다. The piezoelectric effect refers to a phenomenon in which pressure or force is applied to the piezoelectric material to generate a voltage on the surface of the piezoelectric material, and conversely, deformation occurs depending on the size of the piezoelectric material when a voltage is applied.

압전 재료들은 또한 초전 효과(Pyroelectricity)를 가지고 있고, 이는 압전 재료 주위의 온도가 변할 경우 이에 비례하여 압전 재료 표면에 전압이 발생하는 것을 말한다. 특히 1940년대 압전 세라믹이 개발되면서 이를 이용한 응용 기술이 폭넓게 개발되었다. Piezoelectric materials also have a pyroelectricity, which refers to the generation of voltage on the surface of the piezoelectric material in proportion to changes in temperature around the piezoelectric material. In particular, as piezoelectric ceramics were developed in the 1940's, application technologies using them were widely developed.

압전 세라믹은 1940년대 바륨-티타늄 산화물 (BaTiO3)의 압전 세라믹이 개발되었고, 1950년대 납-지르코늄-티타늄의 산화물 (Lead-Zirconate-Titanate, PZT)의 압전 세라믹이 개발되면서 다양한 분야로 응용하기 위한 연구가 시작되었다.Piezoelectric ceramics were developed in the 1940s by piezoelectric ceramics of barium-titanium oxide (BaTiO 3 ), and in the 1950s by piezoelectric ceramics of lead-zirconate-titanium oxide (PZT). The study began.

압전 세라믹은 단단하고 밀도가 높은 구조를 가지고 있고, 화학적으로 불활성이며, 습기나 넓은 온도 영역에서 내환경성이 있고, 기계적으로나 전기적으로 정확한 배열성을 갖는 장점이 있다. 하지만, 세라믹은 취성이 있고 무거우며 휘어지지 못하는 단점이 있다. 특히 납 성분은 인체에 유해하기 때문에 납을 사용하지 않는 새로운 압전 세라믹에 대한 연구가 진행되고 있다. Piezoelectric ceramics have the advantage of having a rigid and dense structure, chemically inert, environmentally resistant in a humid or wide temperature range, and mechanically and electrically accurate arrangement. However, ceramics have the disadvantages of being brittle, heavy, and unable to bend. In particular, research is being conducted on a new piezoelectric ceramic that does not use lead because lead is harmful to the human body.

압전 플라스틱 또는 압전 폴리머로서 대표적인 PVDF (Polyvinylidene fluoride)는 1969년 가와이(Kawai)에 의하여 압전 특성이 있다는 것이 발견되었다. 압전 폴리머는 압전 세라믹과 비교하면 얇은 엔지니어링 플라스틱으로서 그 가공이 다른 센서 소재보다 간단할 뿐만 아니라 유연성이 있고, 대면적 가공 용이하며, 충격에 강하며 깨지지 않고, 가볍고, 초음파 응용에 좋은 음향 특성이 있으며, 생산성이 좋다는 장점을 가지고 있다. Polyvinylidene fluoride (PVDF), representative of piezoelectric plastics or piezoelectric polymers, was found to have piezoelectric properties in 1969 by Kawai. Piezoelectric polymers are thin engineering plastics compared to piezoelectric ceramics, which are not only simpler than other sensor materials, but also flexible, large-area, impact-resistant, unbreakable, lightweight, and have good acoustic properties for ultrasonic applications. It has the advantage of good productivity.

하지만, PVDF는 사용 온도에 제한이 있고, DC를 이용한 디바이스에는 적합하지 않으며, 압전 특성이 압전 세라믹보다 월등히 낮다는 단점이 있다. 이러한 단점으로 인해 현재까지 상업적으로는 크게 성공하지 못하고 있다. However, PVDF has a limitation in use temperature, is not suitable for devices using DC, and has a disadvantage in that piezoelectric properties are much lower than piezoelectric ceramics. Due to these shortcomings, it has not been very successful commercially.

상기한 바와 같이, 지금까지 연구된 압전 폴리머는 유연하고, 빠른 응답과 비교적 큰 변위가 나오는 장점이 있지만, 압전 특성이 낮고, 제조가격이 비싸며, 특히 생분해성이 없으므로 산업 폐기물이 발생하는 단점이 있다. As described above, the piezoelectric polymers studied so far have the advantages of being flexible, fast response and relatively large displacement, but low piezoelectric properties, high manufacturing cost, and particularly biodegradable, so that industrial wastes are generated. .

1980년대에 IBM에서 양극성 유기 분자의 정렬에 의해 높은 압전 전하 상수를 얻은 후에 수많은 연구자들이 다양한 분자를 고분자에 붙여 일정하게 정렬하여 높은 압전 전하 상수를 얻을 수 있었으나 상업화에는 성공할 수 없었다. 그 가장 큰 이유는 시간 안정성(temporal stability) 때문이었다. 이러한 시간 안정성은 양극성 분자를 한 방향으로 정렬시켜 놓으면, 시간이 지나면서 분자가 자연적인 극성을 상쇄하고자 하는 방향으로 되돌아가는 특성 때문에, 압전 효과가 시간이 경과하면서 사라지게 된다.After obtaining high piezoelectric charge constants by bipolar organic molecule alignment in IBM in the 1980s, many researchers were able to uniformly align various molecules to polymers to obtain high piezoelectric charge constants, but commercialization was unsuccessful. The main reason was the temporal stability. This time stability is that when the bipolar molecules are aligned in one direction, the piezoelectric effect disappears over time due to the property that the molecules return to the direction in which the natural polarity is canceled over time.

최근 2000년대에 들어와서 셀룰로오스에 생분해성이 있으면서도 압전 특성이 있는 것이 발견되어 압전 종이로 활발히 개발되고 있다. 특히 재생(regenerated) 셀룰로오스를 일정 방향으로 배열화 시켜서 압전 종이를 개발하고 있다. Recently, in the 2000s, it was found that cellulose has biodegradability and piezoelectric properties, and has been actively developed as piezoelectric paper. In particular, piezoelectric paper is being developed by arranging regenerated cellulose in a predetermined direction.

압전 종이는 압전성이 기존의 압전 폴리머와 유사하고, 셀룰로오스는 생분해성과 생적합성이 있어서 공해를 일으키지 않으므로 인체와 연관된 의공학 분야 쓰일 수 있다. 뿐만 아니라 셀룰로오스 압전 종이는 내열성이 우수하여 기존의 압전 폴리머에 비해 높은 온도까지 견딜 수 있으므로 새로운 압전 재료로 각광을 받을 가능성이 있다.Piezoelectric paper has piezoelectricity similar to that of conventional piezoelectric polymers, and cellulose is biodegradable and biocompatible and thus does not cause pollution. In addition, cellulose piezoelectric paper has excellent heat resistance and can withstand higher temperatures than conventional piezoelectric polymers.

이에 대한 선행 특허로서, 본 발명자에 의해 출원된 특허출원번호 제 10-2008-12634호에 따르면, 압전 종이 및 그 제조 방법으로서, 벌크 셀룰로오스에 수산화나트륨, DMAc (N,N-Dimethylacetamide) 또는 NMMO (N-methylmorpholine-N-oxide)의 용매를 가하여 셀룰로오스 용액을 만드는 단계; 용액에 스핀 코팅, 압출 공정 또는 주조 공정(casting)을 진행시켜 셀룰로오스 파이버를 일정한 방향으로 배열시킨 박막을 형성하는 단계; 형성된 박막을 물로 세정하여 남아있는 용매를 제거하는 단계; 및 상기의 형성된 셀룰로오스 박막에 전극을 설치하는 단계를 포함하여 제조된다. As a prior patent for this, according to Patent Application No. 10-2008-12634 filed by the present inventors, piezoelectric paper and a method for producing the same, the bulk cellulose in sodium hydroxide, DMAc (N, N-Dimethylacetamide) or NMMO ( Adding a solvent of N-methylmorpholine-N-oxide to form a cellulose solution; Spin coating, extruding, or casting the solution to form a thin film in which cellulose fibers are arranged in a predetermined direction; Washing the formed thin film with water to remove remaining solvent; And installing an electrode on the formed cellulose thin film.

이러한 선행 특허에 따르면, 셀룰로오스 종이는 파이버가 헝클어져 있는 종이 (bulky paper)이고, 수산화나트륨이나, DMAc (N,N'-dimethylacetamide) 또는 NMMO (N-methylmorpholine-N-oxide) 등의 용매를 사용하여 셀룰로오스 펄프를 녹여 셀룰로오스 용액을 만들고, 그 후 스핀 코팅을 하면 원심력에 의해 마이크로 섬유가 배열되고, 압출을 하면 밀려나가는 방향과 가해지는 인장력의 기계적인 효과로 섬유가 배열되게 된다. According to this prior patent, cellulose paper is a fiber paper (bulky paper), using a solvent such as sodium hydroxide, DMAc (N, N'-dimethylacetamide) or NMMO (N-methylmorpholine-N-oxide) Then, the cellulose pulp is melted to form a cellulose solution. After spin coating, the microfibers are arranged by centrifugal force, and when extruded, the fibers are arranged by the mechanical effect of the pushing direction and the applied tensile force.

제작된 셀룰로오스 막은 물과 반응을 시킴으로서 용매를 제거하여 원래의 셀룰로오스로 재생시켜 셀룰로오스 종이를 만들게 된다. 셀룰로오스 방향을 보다 더 배열시키기 위해 기계적인 연신(stretching)을 가하면 잡아당기는 기계 방향으로 셀룰로오스 파이버들이 배열되게 된다.The produced cellulose membrane is reacted with water to remove the solvent to regenerate the original cellulose to make a cellulose paper. Applying mechanical stretching to further align the cellulose orientation causes the cellulose fibers to be aligned in the pulling machine direction.

그러나, 이와 같이 제조된 압전 종이의 경우 압전성이 압전 세라믹보다는 우수하나 아직도 여전히 압전성이 낮다는 문제가 있고 그로 인하여 다양한 산업에서의 사용에는 한계가 있다. However, the piezoelectric paper manufactured as described above has a problem that piezoelectricity is superior to piezoelectric ceramics, but still has low piezoelectricity, and therefore, there is a limit to use in various industries.

상술한 바와 같은 선행 기술의 문제점을 해소하기 위하여, 본 발명은 셀룰로오스보다 반응성이 좋은 셀룰로오스 아세테이트를 이용하고, 이를 불소 화합물과 반응시킴으로써 얻은, 높은 유전 상수의 불소화된 셀룰로오스 아세테이트 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention provides a high dielectric constant fluorinated cellulose acetate obtained by using cellulose acetate more reactive than cellulose and reacting it with a fluorine compound and a method for producing the same. For the purpose of

또한, 본 발명의 목적은 상기 높은 유전 상수의 불소화된 셀룰로오스 아세테이트를 이용하여 얻는, 압전성이 우수한 압전 종이를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a piezoelectric paper excellent in piezoelectricity, which is obtained using the fluorinated cellulose acetate of the above high dielectric constant.

상기한 본 발명의 압전 종이는 셀룰로오스 또는 셀룰로오스 아세테이트 상에 결합된 다양한 크기의 불소 화합물의 폴링 및/또는 스트레칭에 의하여 압전 효과, 즉 압전 전하 상수가 향상되어 낮은 전압에도 큰 변형을 일으키고, 낮은 에너지 소모, 빠른 응답성, 저렴한 제조 가격을 가지는 압전 종이이다.The piezoelectric paper of the present invention described above improves the piezoelectric effect, that is, the piezoelectric charge constant, by the polling and / or stretching of fluorine compounds of various sizes bonded on cellulose or cellulose acetate, causing large deformation even at low voltages, and low energy consumption. It is a piezoelectric paper with quick response, low manufacturing price.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 셀룰로오스 아세테이트와 다음 화학식 1로 표시되는 불소 화합물을 반응시켜 얻어지는 불소화된 셀룰로오스 아세테이트에 의하여 달성된다:The above object of the present invention is achieved by fluorinated cellulose acetate obtained by reacting cellulose acetate with a fluorine compound represented by the following formula (1):

[화학식 1][Formula 1]

RX RX

상기 식에서,Where

R은 탄소 원자 1개 내지 20개를 가지는 직쇄 또는 측쇄 알킬기, 탄소 원자 6개 내지 8개를 가지는 아릴기 또는 탄소원자 6개 내지 8개의 아랄킬기이고, 여기서 상기 알킬기는 1개 내지 41개의 불소 원자로 치환되며, 상기 아릴기는 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환되고, 상기 아랄킬기는 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환되며; 및R is a straight or branched chain alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 8 carbon atoms or an aralkyl group having 6 to 8 carbon atoms, wherein the alkyl group is selected from 1 to 41 fluorine atoms Substituted, the aryl group is substituted with 1 to 9 fluorine atoms, and the aralkyl group is substituted with 1 to 9 fluorine atoms; And

X는 -OH, -CN, -CHO, -COCl, -NH2, -SO2Cl, -COOH, -COOR' -Cl, -Br, -I, -COOCOR' 및

Figure pat00001
로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이고, 여기서 상기 R'는 탄소 원자 1개 내지 20개를 가지는 직쇄 또는 측쇄 알킬기, 탄소 원자 6개 내지 8개를 가지는 아릴기 또는 탄소원자 6개 내지 8개의 아랄킬기이며, 상기 알킬기는 치환되지 않거나 1개 내지 41개의 불소 원자로 치환되고, 상기 아릴기는 치환되지 않거나 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환되며, 상기 아랄킬기는 치환되지 않거나 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환된다.X is -OH, -CN, -CHO, -COCl, -NH 2 , -SO 2 Cl, -COOH, -COOR '-Cl, -Br, -I, -COOCOR' and
Figure pat00001
Is any one selected from the group consisting of wherein R 'is a straight or branched chain alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 8 carbon atoms or an aralkyl group having 6 to 8 carbon atoms Wherein the alkyl group is unsubstituted or substituted with 1 to 41 fluorine atoms, the aryl group is unsubstituted or substituted with 1 to 9 fluorine atoms, and the aralkyl group is unsubstituted or substituted with 1 to 9 fluorine atoms .

상기 화학식 1로 표시되는 불소 화합물은 CF3COOH (트리플루오로아세트산 trifluoroacetic acid), (CF3CO)2O (트리플루오로아세트산 무수물 trifluoroacetic anhydride), CF3CN (트리플루오로아세토니트릴 trifluoroacetonitrile), CF3COCl (트리플루오로아세틸 클로라이드 trifluoroacetyl chloride), CF3C2H2O (트리플로오로에폭시프로판 trifluoroepoxypropane), CF3CH2OH (트리플루오로에탄올 trifluoroethanol), CF3CF2CHFOH(헥사플루오로프로판올 hexafluoropropanol), C6F5NH2 (펜타플루오로아닐린 pentafluoroaniline), C6F5CHO (펜타플루오로벤즈알데히드 pentafluorobenzaldehyde), C6F5SO2Cl (펜타플루오로벤젠술포닐 클로라이드 pentafluorobenzenesulfonyl chloride), C6F5CO2H (펜타플루오로벤조산 pentafluorobenzoic acid), C6F5CH2OH (펜타플루오로벤질 알코올 pentafluorobenzyl alcohol), C6F5CH2Br (브롬화 펜타플루오로벤질 pentafluorobenzyl bromide), CF3CF2I (펜타플루오로요오드에탄 pentafluoroiodoethane), ICH2(CF2)3CHF2 (옥타플루오로요오도펜탄 octafluoroiodopentane), F2CH(CF2)3CH2OH (옥타플루오로펜탄올 octafluoropentanol), 헵타데카플루오로운데실요오드(heptadecafluoroundecyliodide) 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나이다.The fluorine compound represented by Formula 1 is CF 3 COOH (trifluoroacetic acid), (CF 3 CO) 2 O (trifluoroacetic anhydride trifluoroacetic anhydride), CF 3 CN (trifluoroacetonitrile trifluoroacetonitrile), CF 3 COCl (trifluoroacetyl chloride), CF 3 C 2 H 2 O (trifluoroepoxypropane trifluoroepoxypropane), CF 3 CH 2 OH (trifluoroethanol trifluoroethanol), CF 3 CF 2 CHFOH (hexafluoro Lopropanol hexafluoropropanol), C 6 F 5 NH 2 (pentafluoroaniline pentafluoroaniline), C 6 F 5 CHO (pentafluorobenzaldehyde pentafluorobenzaldehyde), C 6 F 5 SO 2 Cl (pentafluorobenzenesulfonyl chloride) , C 6 F 5 CO 2 H ( pentafluoroethyl acid pentafluorobenzoic acid), C 6 F 5 CH 2 OH ( pentafluorophenyl benzyl alcohol pentafluorobenzyl alcohol), C 6 F 5 CH 2 Br ( bromide pentafluoropropane Benzyl pentafluorobenzyl bromide), CF 3 CF 2 I ( penta iodine ethane pentafluoroiodoethane) fluoroalkyl, ICH 2 (CF 2) 3 CHF 2 ( iodo-pentane octafluoroiodopentane), as octafluoro F 2 CH (CF 2) 3 CH 2 OH ( Octafluoropentanol octafluoropentanol), heptadecafluoroundecyliodide, and mixtures thereof.

또한, 본 발명의 목적은 상기 불소화된 셀룰로오스 아세테이트를 폴링, 스트레칭, 또는 폴링 및 스트레칭시키거나; 또는 폴링, 스트레칭 또는 폴링 및 스트레칭과 탈아세틸화 반응을 시켜 얻는 압전 종이에 의하여 달성된다. It is also an object of the present invention to poll, stretch, or poll and stretch the fluorinated cellulose acetate; Or by piezoelectric paper obtained by polling, stretching or polling and stretching and deacetylation reaction.

상기 압전 종이의 압전 전하 상수 (d31)는 50 pC/N 이상, 바람직하게는 100 pC/N 이상, 더욱 바람직하게는 150 pC/N 이상이다.The piezoelectric charge constant d31 of the piezoelectric paper is at least 50 pC / N, preferably at least 100 pC / N, more preferably at least 150 pC / N.

또한, 본 발명의 목적은 셀룰로오스 아세테이트와 다음 화학식 1로 표시되는 불소 화합물을 반응시키는 단계를 포함하는 불소화된 셀룰로오스 아세테이트의 제조 방법에 의하여 달성된다.In addition, an object of the present invention is achieved by a method for producing fluorinated cellulose acetate comprising the step of reacting cellulose acetate with a fluorine compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

RX RX

상기 식에서,Where

R은 탄소 원자 1개 내지 20개를 가지는 직쇄 또는 측쇄 알킬기, 탄소 원자 6개 내지 8개를 가지는 아릴기 또는 탄소원자 6개 내지 8개의 아랄킬기이고, 여기서 상기 알킬기는 1개 내지 41개의 불소 원자로 치환되며, 상기 아릴기는 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환되고, 상기 아랄킬기는 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환되며; 및R is a straight or branched chain alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 8 carbon atoms or an aralkyl group having 6 to 8 carbon atoms, wherein the alkyl group is selected from 1 to 41 fluorine atoms Substituted, the aryl group is substituted with 1 to 9 fluorine atoms, and the aralkyl group is substituted with 1 to 9 fluorine atoms; And

X는 -OH, -CN, -CHO, -COCl, -NH2, -SO2Cl, -COOH, -COOR', -Cl, -Br, -I, -COOCOR' 및

Figure pat00002
로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이고, 여기서 상기 R'는 탄소 원자 1개 내지 20개를 가지는 직쇄 또는 측쇄 알킬기, 탄소 원자 6개 내지 8개를 가지는 아릴기 또는 탄소원자 6개 내지 8개의 아랄킬기이며, 상기 알킬기는 치환되지 않거나 1개 내지 41개의 불소 원자로 치환되고, 상기 아릴기는 치환되지 않거나 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환되며, 상기 아랄킬기는 치환되지 않거나 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환된다.X is -OH, -CN, -CHO, -COCl, -NH 2 , -SO 2 Cl, -COOH, -COOR ', -Cl, -Br, -I, -COOCOR' and
Figure pat00002
Is any one selected from the group consisting of wherein R 'is a straight or branched chain alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 8 carbon atoms or an aralkyl group having 6 to 8 carbon atoms Wherein the alkyl group is unsubstituted or substituted with 1 to 41 fluorine atoms, the aryl group is unsubstituted or substituted with 1 to 9 fluorine atoms, and the aralkyl group is unsubstituted or substituted with 1 to 9 fluorine atoms .

상기 화학식 1로 표시되는 불소 화합물은 CF3COOH (트리플루오로아세트산 trifluoroacetic acid), (CF3CO)2O (트리플루오로아세트산 무수물 trifluoroacetic anhydride), CF3CN (트리플루오로아세토니트릴 trifluoroacetonitrile), CF3COCl (트리플루오로아세틸 클로라이드 trifluoroacetyl chloride), CF3C2H2O (트리플로오로에폭시프로판 trifluoroepoxypropane), CF3CH2OH (트리플루오로에탄올 trifluoroethanol), CF3CF2CHFOH(헥사플루오로프로판올 hexafluoropropanol), C6F5NH2 (펜타플루오로아닐린 pentafluoroaniline), C6F5CHO (펜타플루오로벤즈알데히드 pentafluorobenzaldehyde), C6F5SO2Cl (펜타플루오로벤젠술포닐 클로라이드 pentafluorobenzenesulfonyl chloride), C6F5CO2H (펜타플루오로벤조산 pentafluorobenzoic acid), C6F5CH2OH (펜타플루오로벤질 알코올 pentafluorobenzyl alcohol), C6F5CH2Br (브롬화 펜타플루오로벤질 pentafluorobenzyl bromide), CF3CF2I (펜타플루오로요오드에탄 pentafluoroiodoethane), ICH2(CF2)3CHF2 (옥타플루오로요오도펜탄 octafluoroiodopentane), F2CH(CF2)3CH2OH (옥타플루오로펜탄올 octafluoropentanol), 헵타데카플루오로운데실요오드(heptadecafluoroundecyliodide) 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나이다.The fluorine compound represented by Formula 1 is CF 3 COOH (trifluoroacetic acid), (CF 3 CO) 2 O (trifluoroacetic anhydride trifluoroacetic anhydride), CF 3 CN (trifluoroacetonitrile trifluoroacetonitrile), CF 3 COCl (trifluoroacetyl chloride), CF 3 C 2 H 2 O (trifluoroepoxypropane trifluoroepoxypropane), CF 3 CH 2 OH (trifluoroethanol trifluoroethanol), CF 3 CF 2 CHFOH (hexafluoro Lopropanol hexafluoropropanol), C 6 F 5 NH 2 (pentafluoroaniline pentafluoroaniline), C 6 F 5 CHO (pentafluorobenzaldehyde pentafluorobenzaldehyde), C 6 F 5 SO 2 Cl (pentafluorobenzenesulfonyl chloride) , C 6 F 5 CO 2 H ( pentafluoroethyl acid pentafluorobenzoic acid), C 6 F 5 CH 2 OH ( pentafluorophenyl benzyl alcohol pentafluorobenzyl alcohol), C 6 F 5 CH 2 Br ( bromide pentafluoropropane Benzyl pentafluorobenzyl bromide), CF 3 CF 2 I ( penta iodine ethane pentafluoroiodoethane) fluoroalkyl, ICH 2 (CF 2) 3 CHF 2 ( iodo-pentane octafluoroiodopentane), as octafluoro F 2 CH (CF 2) 3 CH 2 OH ( Octafluoropentanol octafluoropentanol), heptadecafluoroundecyliodide, and mixtures thereof.

또한, 본 발명의 목적은 상기한 불소화된 셀룰로오스의 제조 방법에 의하여 얻은 불소화된 셀룰로오스 아세테이트를 폴링, 스트레칭, 또는 폴링 및 스트레칭시키거나; 또는 폴링, 스트레칭 또는 폴링 및 스트레칭과 탈아세틸화 반응을 시키는 단계를 포함하는, 압전 종이의 제조 방법에 의하여 달성된다.It is also an object of the present invention to poll, stretch, or poll and stretch the fluorinated cellulose acetate obtained by the process for producing fluorinated cellulose described above; Or polling, stretching or polling and stretching and deacetylating.

또한, 본 발명의 목적은 상기한 본 발명의 압전 종이를 포함하는 의료용 맥박 센서, RFID (Radio-Frequency IDentification)용 압전 종이, 모터, 발전 설비, 스피커 등에 의하여 달성된다.In addition, an object of the present invention is achieved by a medical pulse sensor including the piezoelectric paper of the present invention, a piezoelectric paper for radio-frequency identification (RFID), a motor, a power generation equipment, a speaker and the like.

지금까지의 압전 폴리머 재료는 상업적으로 크게 성공하지 못하고 있는데, 그 가장 큰 요인은 압전 세라믹과 비교하여 현저히 낮은 압전 전하 상수 때문이다. 이에, 본 발명은 이러한 압전 폴리머의 단점을 해소하기 위하여, 셀룰로오스 아세테이트에 불소 화합물을 결합시키고 이를 폴링 및/또는 스트레칭을 통해 불소를 포함하는 작용기를 일정 방향으로 배열하여 압전 전하 상수를 향상시켰다.Piezoelectric polymer materials to date have not been very commercially successful, the biggest of which is due to the significantly lower piezoelectric charge constants compared to piezoelectric ceramics. Accordingly, in order to solve the disadvantage of the piezoelectric polymer, the present invention improves the piezoelectric charge constant by binding a fluorine compound to cellulose acetate and arranging functional groups containing fluorine in a direction through polling and / or stretching.

또한, 기존에 문제점으로 제기되어온 양극성 분자를 이용한 압전 전하 상수의 시간 안정성 (temporal stability) 문제는 셀룰로오스의 특성인 수소 결합 네트워크(network)로 해결된다. In addition, the problem of temporal stability of piezoelectric charge constant using bipolar molecules, which has been raised as a problem, is solved by a hydrogen bonding network which is a characteristic of cellulose.

이와 같이, 본 발명에서는 셀룰로오스가 이미 가지고 있는 압전 전하 상수에 불소 화합물에 의한 압전 효과를 부가하여 압전 전하 상수가 급격히 증가시킬 수 있는데, 이는 자연계에 가장 풍부하고 생분해성이 있는 셀룰로오스를 기반으로 높은 압전 효과를 내는 재료를 개발할 수 있도록 함과 동시에 위에서 언급한 압전 폴리머 및 압전 세라믹의 단점을 보완하게 되므로 더욱 다양한 분야에 사용될 것이다.As described above, in the present invention, the piezoelectric charge constant by the fluorine compound may be added to the piezoelectric charge constant already possessed by the cellulose, thereby rapidly increasing the piezoelectric charge constant, which is high piezoelectric based on the most abundant and biodegradable cellulose in nature. It will be used in a wider variety of fields because it will enable the development of materials that will work, while at the same time complementing the shortcomings of the piezoelectric polymers and piezoelectric ceramics mentioned above.

또한, 본 발명은 셀룰로오스 압전 종이의 압전 효과를 기존의 압전 세라믹과 경쟁할 수 있을 정도의 수준으로 높여 이를 각종 센서, 압전 스피커 및 마이크로폰, RFID 태그, ID 카드, 각종 스위치, 생체모방 로봇, 유통-물류, 초소형 모터, 발전 설비 등의 다양한 분야에 적용할 수 있도록 하므로, 이의 시장성 및 전망은 무한할 것으로 예상된다.In addition, the present invention increases the piezoelectric effect of the cellulose piezoelectric paper to the level that can compete with existing piezoelectric ceramics, it is various sensors, piezoelectric speaker and microphone, RFID tag, ID card, various switches, biomimetic robot, distribution- As it can be applied to various fields such as logistics, micro motors and power generation facilities, its marketability and prospects are expected to be infinite.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따라 미스노부 반응(Mitsunobu reaction)에 의하여 셀룰로오스 아세테이트를 불소 화합물과 반응시키는 반응 일례를 보이는 반응식이다.
도 2는 본 발명의 비교예 2의 셀룰로오스 아세테이트 및 실시예 1에 따라 제조된 불소화된 셀룰로오스 아세테이트에 대한 FTIR 스펙트라이다.
도 3은 본 발명의 비교예 2의 셀룰로오스 아세테이트 및 실시예 1에 따라 제조된 불소화된 셀룰로오스 아세테이트에 대한 XRD 패턴을 보이는 것이다.
도 4는 본 발명의 비교예 2의 셀룰로오스 아세테이트 및 실시예 1에 따라 제조된 불소화된 셀룰로오스 아세테이트에 대한 열중량 분석 결과를 보이는 것이다.
도 5는 본 발명의 비교예 2의 셀룰로오스 아세테이트 및 실시예 1에 따라 제조된 불소화된 셀룰로오스 아세테이트에 대한 시차 열중량 분석 결과를 보이는 것이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 불소화된 셀룰로오스 아세테이트에 대한 주사전자현미경 이미지이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 불소화된 셀룰로오스 아세테이트에 대한 EDX 패턴을 보이는 것이다.
1 is a reaction scheme showing an example of a reaction of reacting cellulose acetate with a fluorine compound by a Mitsunobu reaction according to Example 1 of the present invention.
FIG. 2 is FTIR spectra for cellulose acetate of Comparative Example 2 of the present invention and fluorinated cellulose acetate prepared according to Example 1. FIG.
Figure 3 shows the XRD pattern for the cellulose acetate of Comparative Example 2 and the fluorinated cellulose acetate prepared according to Example 1 of the present invention.
Figure 4 shows the results of thermogravimetric analysis of cellulose acetate of Comparative Example 2 of the present invention and fluorinated cellulose acetate prepared according to Example 1.
Figure 5 shows the differential thermogravimetric analysis of the cellulose acetate of Comparative Example 2 and the fluorinated cellulose acetate prepared according to Example 1 of the present invention.
6 and 7 are scanning electron microscope images of fluorinated cellulose acetate prepared according to Example 1 of the present invention.
8 and 9 show EDX patterns for fluorinated cellulose acetate prepared according to Example 1 of the present invention.

본 발명의 불소화된 셀룰로오스 아세테이트를 설명하면 다음과 같다.The fluorinated cellulose acetate of the present invention is described as follows.

즉, 본 발명의 불소화된 셀룰로오스 아세테이트는 셀룰로오스 아세테이트를 다음 화학식 1로 표시되는 불소 화합물과 반응시켜 얻어지는 불소화된 셀룰로오스이다:That is, the fluorinated cellulose acetate of the present invention is a fluorinated cellulose obtained by reacting cellulose acetate with a fluorine compound represented by the following formula (1):

[화학식 1][Formula 1]

RX RX

상기 식에서,Where

R은 탄소 원자 1개 내지 20개를 가지는 직쇄 또는 측쇄 알킬기, 탄소 원자 6개 내지 8개를 가지는 아릴기 또는 탄소원자 6개 내지 8개의 아랄킬기이고, 여기서 상기 알킬기는 1개 내지 41개의 불소 원자로 치환되며, 상기 아릴기는 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환되고, 상기 아랄킬기는 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환되며; 및R is a straight or branched chain alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 8 carbon atoms or an aralkyl group having 6 to 8 carbon atoms, wherein the alkyl group is selected from 1 to 41 fluorine atoms Substituted, the aryl group is substituted with 1 to 9 fluorine atoms, and the aralkyl group is substituted with 1 to 9 fluorine atoms; And

X는 -OH, -CN, -CHO, -COCl, -NH2, -SO2Cl, -COOH, -COOR', -Cl, -Br, -I, -COOCOR' 및

Figure pat00003
로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이고, 여기서 상기 R'는 탄소 원자 1개 내지 20개를 가지는 직쇄 또는 측쇄 알킬기, 탄소 원자 6개 내지 8개를 가지는 아릴기 또는 탄소원자 6개 내지 8개의 아랄킬기이며, 상기 알킬기는 치환되지 않거나 1개 내지 41개의 불소 원자로 치환되고, 상기 아릴기는 치환되지 않거나 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환되며, 상기 아랄킬기는 치환되지 않거나 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환된다.X is -OH, -CN, -CHO, -COCl, -NH 2 , -SO 2 Cl, -COOH, -COOR ', -Cl, -Br, -I, -COOCOR' and
Figure pat00003
Is any one selected from the group consisting of wherein R 'is a straight or branched chain alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 8 carbon atoms or an aralkyl group having 6 to 8 carbon atoms Wherein the alkyl group is unsubstituted or substituted with 1 to 41 fluorine atoms, the aryl group is unsubstituted or substituted with 1 to 9 fluorine atoms, and the aralkyl group is unsubstituted or substituted with 1 to 9 fluorine atoms .

일반적으로 셀룰로오스는 앞서 설명한 바와 같이 통상의 용매, 예컨대 테트라하이드로퓨란 등의 용매에 잘 녹지 않기 때문에 수산화나트륨이나, DMAc 또는 NMMO 등의 용매를 사용하여 셀룰로오스 펄프를 녹여 가공을 한다.In general, cellulose is not soluble in conventional solvents such as tetrahydrofuran, as described above, so that cellulose pulp is melted and processed using a solvent such as sodium hydroxide or DMAc or NMMO.

이에 본 발명에서는 상기한 셀룰로오스가 아닌 셀룰로오스 아세테이트를 사용하는데, 이는 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofurane, THF), 클로로포름, 트리클로로에틸렌, 벤젠, 셀로솔브 아세테이트, 메틸에틸케톤, 아세톤, 디아세톤 알코올, 에틸 디클로라이드, 메틸렌 클로라이드 등과 같은 일반적인 유기 용매에 잘 녹기 때문에 여러 가지 화학 반응을 수행하기 용이하고, 바람직하게는 테트라하이드로퓨란을 반응 용매로 사용한다. In the present invention, cellulose acetate other than the cellulose is used, which is tetrahydrofurane (THF), chloroform, trichloroethylene, benzene, cellosolve acetate, methyl ethyl ketone, acetone, diacetone alcohol, and ethyl dichloride. Since it is well soluble in common organic solvents such as methylene chloride and the like, it is easy to carry out various chemical reactions. Preferably, tetrahydrofuran is used as the reaction solvent.

이러한 셀룰로오스 아세테이트는 그 반복 단위 당 1개의 아세테이트기와 2개의 히드록시기를 포함하고 이들 기 중 히드록시기는 반응성이 있기 때문에 이를 이용하여 다양한 화합물을 셀룰로오스 아세테이트에 결합시킬 수 있다.These cellulose acetates contain one acetate group and two hydroxy groups per repeating unit, and among these groups, the hydroxy groups are reactive and thus can be used to bind various compounds to cellulose acetate.

본 발명에서는 특히, 불소를 포함하는 화합물, 즉 불소 화합물로서 상기한 히드록시기와 반응할 수 있는 반응기를 포함하는 화합물을 상기 셀룰로오스 아세테이트와 반응시켜 불소화된 셀룰로오스 아세테이트를 얻는다.In the present invention, a fluorinated cellulose acetate is obtained, in particular, by reacting a compound containing fluorine, that is, a compound containing a reactor capable of reacting with the above-mentioned hydroxyl group as a fluorine compound.

본 발명의 불소 화합물은 히드록시기와 반응할 수 있는 반응기를 포함하는 불소 화합물이라면 어느 것이라도 사용할 수 있으며, 바람직하게는 상기 화학식 1로 표시되는 불소 화합물을 사용할 수 있다.Any fluorine compound including a reactor capable of reacting with a hydroxyl group may be used as the fluorine compound of the present invention. Preferably, the fluorine compound represented by Chemical Formula 1 may be used.

또한, 바람직하게는 상기 화학식 1로 표시되는 불소 화합물은 CF3COOH (트리플루오로아세트산 trifluoroacetic acid), (CF3CO)2O (트리플루오로아세트산 무수물 trifluoroacetic anhydride), CF3CN (트리플루오로아세토니트릴 trifluoroacetonitrile), CF3COCl (트리플루오로아세틸 클로라이드 trifluoroacetyl chloride), CF3C2H2O (트리플로오로에폭시프로판 trifluoroepoxypropane), CF3CH2OH (트리플루오로에탄올 trifluoroethanol), CF3CF2CHFOH(헥사플루오로프로판올 hexafluoropropanol), C6F5NH2 (펜타플루오로아닐린 pentafluoroaniline), C6F5CHO (펜타플루오로벤즈알데히드 pentafluorobenzaldehyde), C6F5SO2Cl (펜타플루오로벤젠술포닐 클로라이드 pentafluorobenzenesulfonyl chloride), C6F5CO2H (펜타플루오로벤조산 pentafluorobenzoic acid), C6F5CH2OH (펜타플루오로벤질 알코올 pentafluorobenzyl alcohol), C6F5CH2Br (브롬화 펜타플루오로벤질 pentafluorobenzyl bromide), CF3CF2I (펜타플루오로요오드에탄 pentafluoroiodoethane), ICH2(CF2)3CHF2 (옥타플루오로요오도펜탄 octafluoroiodopentane), F2CH(CF2)3CH2OH (옥타플루오로펜탄올 octafluoropentanol), 헵타데카플루오로운데실요오드(heptadecafluoroundecyliodide) 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 상기 화학식 1로 표시되는 불소 화합물은 CF3CF2CHFOH(헥사플루오로프로판올 hexafluoropropanol) 또는 헵타데카플루오로운데실요오드(heptadecafluoroundecyliodide)을 사용하는 것이 좋으나 이에 한정되는 것은 아니다.Further, preferably, the fluorine compound represented by Chemical Formula 1 may be CF 3 COOH (trifluoroacetic acid), (CF 3 CO) 2 O (trifluoroacetic anhydride trifluoroacetic anhydride), CF 3 CN (trifluoro Acetonitrile trifluoroacetonitrile), CF 3 COCl (trifluoroacetyl chloride), CF 3 C 2 H 2 O (trifluoroepoxypropane trifluoroepoxypropane), CF 3 CH 2 OH (trifluoroethanol trifluoroethanol), CF 3 CF 2 CHFOH (hexafluoropropanol hexafluoropropanol), C 6 F 5 NH 2 (pentafluoroaniline pentafluoroaniline), C 6 F 5 CHO (pentafluorobenzaldehyde pentafluorobenzaldehyde), C 6 F 5 SO 2 Cl (pentafluorobenzenesulphate Pentafluorobenzenesulfonyl chloride), C 6 F 5 CO 2 H (pentafluorobenzoic acid), C 6 F 5 CH 2 OH (pentafluorobenzyl alcohol), C 6 F 5 CH 2 Br ( Pentafluorobenzyl bromide, CF 3 CF 2 I (pentafluoroiodoethane), ICH 2 (CF 2 ) 3 CHF 2 (octafluoroiodopentane octafluoroiodopentane), F 2 CH (CF 2 ) 3 It is preferably any one selected from the group consisting of CH 2 OH (octafluoropentanol octafluoropentanol), heptadecafluoroundecyliodide and mixtures thereof, more preferably the fluorine represented by the formula (1) The compound is preferably, but not limited to, CF 3 CF 2 CHFOH (hexafluoropropanol hexafluoropropanol) or heptadecafluoroundecyliodide.

본 발명의 압전 종이는 상기 본 발명의 불소화된 셀룰로오스 아세테이트를 폴링, 스트레칭, 또는 폴링 및 스트레칭시키거나; 또는 폴링, 스트레칭 또는 폴링 및 스트레칭과 탈아세틸화 반응을 시켜 얻는, 압전 종이이다.The piezoelectric paper of the present invention polls, stretches, or polls and stretches the fluorinated cellulose acetate of the present invention; Or piezoelectric paper obtained by polling, stretching or polling and stretching and deacetylation reaction.

상기 폴링 처리는 코로나 폴링(corona polling), 그리드 폴링(grid polling), 컨택트 폴링(contact polling) 등의 다양한 방법으로 수행할 수 있으며, 이때 주어지는 전압은 시료, 즉 불소화된 셀룰로오스 아세테이트의 상태에 따라 0.5 kV 내지 25 kV를 가하여 이루어질 수 있다. The polling process may be performed by various methods such as corona polling, grid polling, contact polling, and the like, and the given voltage is 0.5 depending on the state of the sample, that is, the fluorinated cellulose acetate. It can be achieved by adding kV to 25 kV.

상기 스트레칭 처리는 단순히 기계적으로 잡아 당겨 불소화된 셀룰로오스 아세테이트 박막을 1.1 내지 2.5배로 연신시켜 수행할 수 있고, 이러한 기계적 연신은 60 내지 150 ℃의 온도로 가온하면서 수행할 수도 있으며, 물, 알코올, 클로로포름 등의 할로겐화된 탄화수소 등의 용매를 사용하여 이에 불소화된 셀룰로오스 아세테이트 박막을 담가 상기 박막을 부드럽게 하면서 수행할 수도 있다. 또한, 이러한 스트레칭 처리는 아래에서 설명하는 탈아세틸화 반응과 동시에 수행될 수도 있다. The stretching treatment may be performed by simply stretching the mechanically fluorinated cellulose acetate thin film by 1.1 to 2.5 times, and the mechanical stretching may be performed while warming to a temperature of 60 to 150 ° C., water, alcohol, chloroform, or the like. A fluorinated cellulose acetate thin film may be immersed therein using a solvent such as a halogenated hydrocarbon of to soften the thin film. This stretching treatment may also be performed simultaneously with the deacetylation reaction described below.

상기 화학식 1로 표시되는 불소 화합물에 있어서 R이 저급 (탄소수 1 내지 8개) 알킬기, 아릴기 및 아랄킬기인 경우에는 폴링 처리만 하거나 폴링 및 스트레칭 처리를 모두 수행하고, 고급 알킬기인 경우에는 스트레칭 처리만 수행할 수 있다. 상기 R이 고급 알킬기인 경우에도 폴링 및 스트레칭 처리를 모두 수행할 수 있음은 물론이다.In the fluorine compound represented by Formula 1, when R is a lower (1-8 carbon atoms) alkyl group, an aryl group, and an aralkyl group, only the polling treatment or the polling and stretching treatment are performed, and in the case of the higher alkyl group, the stretching treatment is performed. Can only be performed. In the case where R is a higher alkyl group, both polling and stretching can be performed.

이러한 폴링 및/또는 스트레칭 처리에 의하여 불소화된 셀룰로오스 아세테이트의 셀룰로오스 섬유 및 불소 포함 작용기가 일정 방향으로 배열되면 불소의 강한 전기음성도(electronegativity)로 인해 압전 전하 상수가 크게 증가하게 된다.When the cellulose fibers and fluorine-containing functional groups of the fluorinated cellulose acetate are arranged in a certain direction by the polling and / or stretching treatment, the piezoelectric charge constant is greatly increased due to the strong electronegativity of the fluorine.

상기 탈아세틸화 반응은 일반적인 탈아세틸화 반응에 의하여 수행될 수 있다. 예컨대, 탈아세틸화 반응은 알코올에 소듐알콕사이드롤 녹여 불소화된 셀룰로오스 아세테이트 박막을 담가주면 탈아세틸화가 일어난다. 이러한 탈아세틸화 반응에 의하여 본 발명의 불소화된 셀룰로오스 아세테이트의 반복 단위 내의 아세테이트기가 탈아세틸화되어 불소화된 셀룰로오스 아세테이트는 불소화된 셀룰로오스가 된다.The deacetylation reaction may be carried out by a general deacetylation reaction. For example, in the deacetylation reaction, deacetylation occurs when sodium alkoxide roll is dissolved in alcohol and the fluorinated cellulose acetate thin film is soaked. By this deacetylation reaction, the acetate group in the repeating unit of the fluorinated cellulose acetate of the present invention is deacetylated so that the fluorinated cellulose acetate becomes fluorinated cellulose.

본 발명의 압전 종이의 압전 전하 상수 (d31)는 50 pC/N 내지 200 pC/N이고, 바람직하게는 100 pC/N 이상, 더욱 바람직하게는 150 pC/N 이상이다.The piezoelectric charge constant (d31) of the piezoelectric paper of the present invention is 50 pC / N to 200 pC / N, preferably 100 pC / N or more, and more preferably 150 pC / N or more.

또한, 본 발명의 압전 종이는 수소 결합 네트워크(network)를 포함하고 있는데, 즉 불소화된 셀룰로오스 아세테이트 또는 이를 탈아세틸화시킨 불소화된 셀룰로오스의 구조에는 수소 결합 네트워크가 포함되어 있고 이로 인하여 시간의 경과에 따라 극성을 상쇄시키는 방향으로 돌아가는 시간 안정성 문제가 미연에 방지된다. 특히 불소 화합물의 탄소 길이가 길어지는 경우 그 효과가 더욱 크다. In addition, the piezoelectric paper of the present invention includes a hydrogen bonding network, that is, the structure of the fluorinated cellulose acetate or the fluorinated cellulose deacetylated thereof includes a hydrogen bonding network and thus, over time, The problem of time stability in the direction of canceling the polarity is avoided. In particular, when the carbon length of a fluorine compound becomes long, the effect is larger.

다음, 상기한 불소화된 셀룰로오스 아세테이트의 제조 방법을 상세히 설명한다.Next, the above-described method for producing fluorinated cellulose acetate will be described in detail.

본 발명의 불소화된 셀룰로오스 아세테이트의 제조 방법은 셀룰로오스 아세테이트와 다음 화학식 1로 표시되는 불소 화합물을 반응시키는 단계를 포함하여 이루어진다.Method for producing a fluorinated cellulose acetate of the present invention comprises the step of reacting the cellulose acetate and the fluorine compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

RX RX

상기 식에서,Where

R은 탄소 원자 1개 내지 20개를 가지는 직쇄 또는 측쇄 알킬기, 탄소 원자 6개 내지 8개를 가지는 아릴기 또는 탄소원자 6개 내지 8개의 아랄킬기이고, 여기서 상기 알킬기는 1개 내지 41개의 불소 원자로 치환되며, 상기 아릴기는 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환되고, 상기 아랄킬기는 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환되며; 및R is a straight or branched chain alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 8 carbon atoms or an aralkyl group having 6 to 8 carbon atoms, wherein the alkyl group is selected from 1 to 41 fluorine atoms Substituted, the aryl group is substituted with 1 to 9 fluorine atoms, and the aralkyl group is substituted with 1 to 9 fluorine atoms; And

X는 -OH, -CN, -CHO, -COCl, -NH2, -SO2Cl, -COOH, -COOR', -Cl, -Br, -I, -COOCOR' 및

Figure pat00004
로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이고, 여기서 상기 R'는 탄소 원자 1개 내지 20개를 가지는 직쇄 또는 측쇄 알킬기, 탄소 원자 6개 내지 8개를 가지는 아릴기 또는 탄소원자 6개 내지 8개의 아랄킬기이며, 상기 알킬기는 치환되지 않거나 1개 내지 41개의 불소 원자로 치환되고, 상기 아릴기는 치환되지 않거나 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환되며, 상기 아랄킬기는 치환되지 않거나 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환된다.X is -OH, -CN, -CHO, -COCl, -NH 2 , -SO 2 Cl, -COOH, -COOR ', -Cl, -Br, -I, -COOCOR' and
Figure pat00004
Is any one selected from the group consisting of wherein R 'is a straight or branched chain alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 8 carbon atoms or an aralkyl group having 6 to 8 carbon atoms Wherein the alkyl group is unsubstituted or substituted with 1 to 41 fluorine atoms, the aryl group is unsubstituted or substituted with 1 to 9 fluorine atoms, and the aralkyl group is unsubstituted or substituted with 1 to 9 fluorine atoms .

앞서 설명한 바와 같이 본 발명에서 사용하는 셀룰로오스 아세테이트는 그 반복 단위 당 1개의 아세테이트기와 2개의 히드록시기를 포함하고 이들 기 중 히드록시기는 반응성이 있기 때문에 이를 이용하여 다양한 화합물을 셀룰로오스 아세테이트에 결합시킬 수 있다.As described above, the cellulose acetate used in the present invention includes one acetate group and two hydroxy groups per repeating unit, and since the hydroxy group is reactive among these groups, various compounds may be bound to the cellulose acetate using the same.

본 발명에서는 특히, 불소를 포함하는 화합물, 즉 불소 화합물로서 상기한 히드록시기와 반응할 수 있는 반응기를 포함하는 화합물을 상기 셀룰로오스 아세테이트와 반응시켜 불소화된 아세테이트를 얻는다.In the present invention, in particular, a compound containing fluorine, that is, a compound containing a reactor capable of reacting with the above-mentioned hydroxyl group as a fluorine compound, is reacted with the cellulose acetate to obtain fluorinated acetate.

본 발명의 불소 화합물은 히드록시기와 반응할 수 있는 반응기를 포함하는 불소 화합물이라면 어느 것이라도 사용할 수 있으며, 바람직하게는 상기 화학식 1로 표시되는 불소 화합물을 사용할 수 있다.Any fluorine compound including a reactor capable of reacting with a hydroxyl group may be used as the fluorine compound of the present invention. Preferably, the fluorine compound represented by Chemical Formula 1 may be used.

또한, 바람직하게는 상기 화학식 1로 표시되는 불소 화합물은 CF3COOH (트리플루오로아세트산 trifluoroacetic acid), (CF3CO)2O (트리플루오로아세트산 무수물 trifluoroacetic anhydride), CF3CN (트리플루오로아세토니트릴 trifluoroacetonitrile), CF3COCl (트리플루오로아세틸 클로라이드 trifluoroacetyl chloride), CF3C2H2O (트리플로오로에폭시프로판 trifluoroepoxypropane), CF3CH2OH (트리플루오로에탄올 trifluoroethanol), CF3CF2CHFOH(헥사플루오로프로판올 hexafluoropropanol), C6F5NH2 (펜타플루오로아닐린 pentafluoroaniline), C6F5CHO (펜타플루오로벤즈알데히드 pentafluorobenzaldehyde), C6F5SO2Cl (펜타플루오로벤젠술포닐 클로라이드 pentafluorobenzenesulfonyl chloride), C6F5CO2H (펜타플루오로벤조산 pentafluorobenzoic acid), C6F5CH2OH (펜타플루오로벤질 알코올 pentafluorobenzyl alcohol), C6F5CH2Br (브롬화 펜타플루오로벤질 pentafluorobenzyl bromide), CF3CF2I (펜타플루오로요오드에탄 pentafluoroiodoethane), ICH2(CF2)3CHF2 (옥타플루오로요오도펜탄 octafluoroiodopentane), F2CH(CF2)3CH2OH (옥타플루오로펜탄올 octafluoropentanol), 헵타데카플루오로운데실요오드(heptadecafluoroundecyliodide) 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나이고, 더욱 바람직하게는, 상기 화학식 1로 표시되는 불소 화합물은 CF3CF2CHFOH(헥사플루오로프로판올 hexafluoropropanol) 또는 헵타데카플루오로운데실요오드(heptadecafluoroundecyliodide)이다.Further, preferably, the fluorine compound represented by Chemical Formula 1 may be CF 3 COOH (trifluoroacetic acid), (CF 3 CO) 2 O (trifluoroacetic anhydride trifluoroacetic anhydride), CF 3 CN (trifluoro Acetonitrile trifluoroacetonitrile), CF 3 COCl (trifluoroacetyl chloride), CF 3 C 2 H 2 O (trifluoroepoxypropane trifluoroepoxypropane), CF 3 CH 2 OH (trifluoroethanol trifluoroethanol), CF 3 CF 2 CHFOH (hexafluoropropanol hexafluoropropanol), C 6 F 5 NH 2 (pentafluoroaniline pentafluoroaniline), C 6 F 5 CHO (pentafluorobenzaldehyde pentafluorobenzaldehyde), C 6 F 5 SO 2 Cl (pentafluorobenzenesulphate Pentafluorobenzenesulfonyl chloride), C 6 F 5 CO 2 H (pentafluorobenzoic acid), C 6 F 5 CH 2 OH (pentafluorobenzyl alcohol), C 6 F 5 CH 2 Br ( Pentafluorobenzyl bromide, CF 3 CF 2 I (pentafluoroiodoethane), ICH 2 (CF 2 ) 3 CHF 2 (octafluoroiodopentane octafluoroiodopentane), F 2 CH (CF 2 ) 3 CH 2 OH (octafluoropentanol octafluoropentanol), heptadecafluoroundecyliodide and any one selected from the group consisting of a mixture thereof, More preferably, the fluorine compound represented by the formula (1) CF 3 CF 2 CHFOH (hexafluoropropanol hexafluoropropanol) or heptadecafluoroundecyliodide.

상기한 불소화된 셀룰로오스 아세테이트의 제조 방법에 의하여 얻은 불소화된 셀룰로오스 아세테이트를 이용하는, 본 발명의 압전 종이의 제조 방법은 상기한 불소화된 셀룰로오스 아세테이트를 폴링, 스트레칭, 또는 폴링 및 스트레칭시키거나; 또는 폴링, 스트레칭 또는 폴링 및 스트레칭과 탈아세틸화 반응을 시키는 단계를 포함하여 이루어진다.The method for producing a piezoelectric paper of the present invention, using the fluorinated cellulose acetate obtained by the above-described method for producing fluorinated cellulose acetate, comprises polling, stretching, or polling and stretching the fluorinated cellulose acetate described above; Or polling, stretching or polling and stretching and deacetylating.

상기 폴링 처리는 코로나 폴링(corona polling), 그리드 폴링(grid polling), 컨택트 폴링(contact polling) 등의 다양한 방법으로 수행할 수 있으며, 이때 주어지는 전압은 시료, 즉 불소화된 셀룰로오스 아세테이트의 상태에 따라 0.5 kV 내지 25 kV를 가하여 이루어질 수 있다. The polling process may be performed by various methods such as corona polling, grid polling, contact polling, and the like, and the given voltage is 0.5 depending on the state of the sample, that is, the fluorinated cellulose acetate. It can be achieved by adding kV to 25 kV.

상기 스트레칭 처리는 단순히 기계적으로 잡아 당겨 불소화된 셀룰로오스 아세테이트 박막을 1.1 내지 2.5배로 연신시켜 수행할 수 있고, 이러한 기계적 연신은 60 ℃ 내지 150 ℃의 온도로 가온하면서 수행할 수도 있으며, 물, 알코올, 클로로포름 등의 할로겐화된 탄화수소 등의 용매를 사용하여 이에 불소화된 셀룰로오스 아세테이트 박막을 담가 상기 박막을 부드럽게 하면서 수행할 수도 있다. 또한, 이러한 스트레칭 처리는 아래에서 설명하는 탈아세틸화 반응과 동시에 수행될 수도 있다. The stretching treatment may be performed by stretching the fluorinated cellulose acetate thin film by 1.1 to 2.5 times by simply pulling mechanically, and this mechanical stretching may be performed while warming to a temperature of 60 to 150 ℃, water, alcohol, chloroform A fluorinated cellulose acetate thin film may be immersed therein using a solvent such as a halogenated hydrocarbon such as halogenated hydrocarbon. This stretching treatment may also be performed simultaneously with the deacetylation reaction described below.

상기 화학식 1로 표시되는 불소 화합물에 있어서 R이 저급 (탄소수 1 내지 8개) 알킬기, 아릴기 및 아랄킬기인 경우에는 폴링 처리만 하거나 폴링 및 스트레칭 처리를 모두 수행하고, 고급 알킬기인 경우에는 스트레칭 처리만 수행할 수 있다. 상기 R이 고급 알킬기인 경우에도 폴링 및 스트레칭 처리를 모두 수행할 수 있음은 물론이다.In the fluorine compound represented by Formula 1, when R is a lower (1-8 carbon atoms) alkyl group, an aryl group, and an aralkyl group, only the polling treatment or the polling and stretching treatment are performed, and in the case of the higher alkyl group, the stretching treatment is performed. Can only be performed. In the case where R is a higher alkyl group, both polling and stretching can be performed.

이러한 폴링 및/또는 스트레칭 처리에 의하여 불소화된 셀룰로오스 아세테이트의 셀룰로오스 섬유 및 불소 포함 작용기가 일정 방향으로 배열되면 불소의 강한 전기음성도(electronegativity)로 인해 압전 전하 상수가 크게 증가하게 된다.When the cellulose fibers and fluorine-containing functional groups of the fluorinated cellulose acetate are arranged in a certain direction by the polling and / or stretching treatment, the piezoelectric charge constant is greatly increased due to the strong electronegativity of the fluorine.

상기 탈아세틸화 반응은 일반적인 탈아세틸화 반응에 의하여 수행될 수 있다. The deacetylation reaction may be carried out by a general deacetylation reaction.

예컨대, 탈아세틸화 반응은 알코올에 소듐알콕사이드롤 녹여 불소화된 셀룰로오스 아세테이트 박막을 담가주면 탈아세틸화가 일어난다.For example, in the deacetylation reaction, deacetylation occurs when sodium alkoxide roll is dissolved in alcohol and the fluorinated cellulose acetate thin film is soaked.

이러한 탈아세틸화 반응에 의하여 본 발명의 불소화된 셀룰로오스 아세테이트의 반복 단위 내의 아세테이트기가 탈아세틸화되어 불소화된 셀룰로오스 아세테이트는 불소화된 셀룰로오스가 된다.By this deacetylation reaction, the acetate group in the repeating unit of the fluorinated cellulose acetate of the present invention is deacetylated so that the fluorinated cellulose acetate becomes fluorinated cellulose.

상기한 바와 같은 본 발명의 압전 종이의 제조 방법에 의하여 얻은 압전 종이를 이용하여 의료용 맥박 센서, RFID (Radio-Frequency IDentification)용 압전 종이, 모터, 발전 설비, 스피커 등을 제조할 수 있으며, 이외에 압전 종이를 이용할 수 있는 분야에 다양하게 적용될 수 있다.Medical piezoelectric paper, piezoelectric paper for RFID (Radio-Frequency IDentification), motor, power generation equipment, speaker, etc. can be manufactured using the piezoelectric paper obtained by the method of manufacturing the piezoelectric paper of the present invention as described above. It can be applied to various fields where paper can be used.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 이러한 실시예는 본 발명을 좀더 명확하게 이해하기 위하여 지시되는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 목적으로 제시하는 것은 아니며, 본 발명은 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상의 범위 내에서 정해질 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples, but these examples are only directed to more clearly understand the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be determined within the scope of the technical spirit of the claims.

[[ 실시예Example ]]

비교예 1: 종래 기술로 만든 압전 종이(국내공개특허 제10-2009-87280호에 따른 압전 종이 제조 방법을 따름) Comparative Example 1 Piezoelectric Paper Made in the Prior Art (following the piezoelectric paper manufacturing method according to Korean Patent Publication No. 10-2009-87280)

벌크 셀룰로오스에 수산화나트륨, DMAX(N,M-Dimethylaccetamid) 또는 NMMO(N-methylmorpholine-N-oxide)의 용매를 가하여 셀룰로오스 용액을 만든다. 그 후 용기에 스핀코팅, 압출공정, 또는 주조공정을 진행시켜 셀룰로오스 파이버를 일정한 방향으로 배열시킨 박막을 형성한다. 형성된 박막을 물로 세정하여 남아있는 용매를 제거하고, 형성된 셀룰로오스 박막에 전극을 설치한다.
To the bulk cellulose is added a solvent of sodium hydroxide, DMAX (N, M-Dimethylaccetamid) or NMMO (N-methylmorpholine-N-oxide) to form a cellulose solution. Thereafter, the container is subjected to spin coating, extrusion, or casting to form a thin film in which cellulose fibers are arranged in a predetermined direction. The formed thin film is washed with water to remove the remaining solvent, and the electrode is installed on the formed cellulose thin film.

비교예Comparative example 2: 셀룰로오스 아세테이트 2: cellulose acetate

셀룰로오스 아세테이트(Cellulose acetate)(CA, 분자량 30,000, 39.8% 아세테이트)를 Sigma Aldrich에서 구입하였다.
Cellulose acetate (CA, molecular weight 30,000, 39.8% acetate) was purchased from Sigma Aldrich.

실시예Example : 셀룰로오스 아세테이트를 불소 화합물과 반응시킴 : Reaction of cellulose acetate with fluorine compound

미스노부Misunobu 반응( reaction( MitsunobuMitsunobu reactionreaction ) (-) (- OHOH /-/- OHOH 반응) reaction)

실시예 1: 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose acetate)(CA, 분자량 30,000, 39.8% 아세테이트), 트리페닐포스핀(triphenylphosphine) (TPP), 테트라히드로퓨란(tetrahydrofurane) (THF), 1,1,1,3,3,3,-헥사플루오로-2-프로판올(1,1,1,3,3,3-hexafluo-2-propanol) (HFP), 디에틸 아조디카르복실레이트(diethyl azodicarboxylate) (톨루엔 내에 DEAD 40 wt%)를 Sigma Aldrich에서 구입하였다. Example 1 Cellulose acetate (CA, molecular weight 30,000, 39.8% acetate), triphenylphosphine (TPP), tetrahydrofurane (THF), 1,1,1,3, 3,3, -hexafluoro-2-propanol (1,1,1,3,3,3-hexafluo-2-propanol) (HFP), diethyl azodicarboxylate (DEAD in toluene 40 wt%) was purchased from Sigma Aldrich.

CA (100 mg), TPP (720 mg), HFP (0.15 ml)와 DEAD (0.42 ml)를 무수 THF (15 ml)에 용해시켰다. 상기 용액의 혼합물을 질소 분위기 하에서 각각 27 시간 및 93 시간 동안 주위 온도에서 교반시켰다. 이때, 반응에 있어 물의 함량을 최소화하기 위하여 무수 THF를 용매로서 사용하였고, 건조 질소 조건 하에서 반응시켰다. 반응물을 메탄올 150 ml에 부었다. 침전물을 여과하여 얻었고, 메탄올과 물로 반복하여 세척함으로써 미반응 출발 물질 및 부생성물을 제거하였다. 침전물을 THF 중에 용해시키고, 스핀 코터를 사용하여 1,000 rpm으로 스핀 코팅하였다. 니콜렛-6700 스펙트로메터 (Nicolet-6700 spectrometer) 및 광각 X-선 디프렉토메터 (wide angle X-ray diffractometer)를 사용하여 X-선 회절 패턴 및 FTIR 스펙트럼을 기록하였다. 또한, STA 409 PC/NETZSCH를 사용하여 열중량 분석 및 시차 열중량 분석을 수행하였으며, 분석은 질소 하에 수행하였고, 시료를 10 ℃/분의 속도로 가열하였다. 분말 시료의 모포로지와 EDX를 주사전자현미경 (Hitachi S-4200)을 사용하여 기록하였다.CA (100 mg), TPP (720 mg), HFP (0.15 ml) and DEAD (0.42 ml) were dissolved in anhydrous THF (15 ml). The mixture of solutions was stirred at ambient temperature for 27 hours and 93 hours, respectively, under a nitrogen atmosphere. At this time, in order to minimize the content of water in the reaction, anhydrous THF was used as a solvent, and reacted under dry nitrogen conditions. The reaction was poured into 150 ml of methanol. The precipitate was obtained by filtration and the unreacted starting material and byproducts were removed by repeated washing with methanol and water. The precipitate was dissolved in THF and spin coated at 1,000 rpm using a spin coater. X-ray diffraction patterns and FTIR spectra were recorded using a Nicol-6700 spectrometer and a wide angle X-ray diffractometer. In addition, thermogravimetric analysis and differential thermogravimetric analysis were performed using STA 409 PC / NETZSCH, the analysis was performed under nitrogen and the samples were heated at a rate of 10 ° C./min. Morphology and EDX of the powder samples were recorded using a scanning electron microscope (Hitachi S-4200).

도 1은 이러한 실시예 1에 따라 셀룰로오스 아세테이트를 불소 화합물과 미스노부 반응시켜 불소화된 셀룰로오스 아세테이트를 생성하는 반응을 보이는 반응식이다.1 is a reaction scheme showing a reaction for producing fluorinated cellulose acetate by reacting cellulose acetate with a fluorine compound according to Example 1 in a misobu portion.

아래의 도 2 내지 도 9에 관한 설명에 있어서, "CA"로 표시된 것은 비교예 2의 셀룰로오스 아세테이트를 나타내고, "27 hours"(이하, 설명에서는 "CA-HFP27"이라 함) 및 "93 hours"(이하, 설명에서는 "CA-HFP93"이라 함)로 표시된 것은 둘다 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 불소화된 셀룰로오스 아세테이트로서, 전자는 CA, TPP, HFP와 DEAD를 무수 THF에 용해시킨 용액의 혼합물을 질소 분위기 하에서 27 시간 주위 온도에서 교반시켜 얻은 것을 나타내며, 후자는 93 시간 주위 온도에서 교반시켜 얻은 것을 나타낸다.2 to 9 below, "CA" indicates cellulose acetate of Comparative Example 2, "27 hours" (hereinafter referred to as "CA-HFP27") and "93 hours". (Hereinafter referred to as "CA-HFP93" in the description) are both fluorinated cellulose acetate prepared according to Example 1 of the present invention, the former is a solution of a solution of CA, TPP, HFP and DEAD dissolved in anhydrous THF The mixture is obtained by stirring at ambient temperature for 27 hours under nitrogen atmosphere, the latter being obtained by stirring at ambient temperature for 93 hours.

도 2는 CA와, CA-HFP27 및 CA-HFP93에 대한 FTIR 스펙트라이다.2 is the FTIR spectra for CA and CA-HFP27 and CA-HFP93.

이러한 도 2에 의하면, CA의 경우, 1050, 1300, 1400 및 1730 cm-1에서의 날카롭고 강한 흡수 피크를 보인다. 3400 cm-1가 중앙인 넓은 흡수 피크는 -OH 기에 의한 특징적인 흡수를 나타낸다. 불소 화합물은 690, 730, 850 및 900 cm-1에서 날카로운 흡수 피크를 보이고, 1100 내지 1400 cm-1 및 3100 내지 3700 cm-1에서 넒고 강한 흡수 피크를 보인다. -CH, -CH2 및 -CH3 스트레칭 진동을 나타내는 2800 내지 3000 cm-1에서의 CA에 의한 흡수 세기는 상대적으로 약하다. CA-HFP27 및 CA-HFP93의 날카롭고 새로운 FTIR 흡수 피크는 600, 800 및 900 cm-1에서 나타난다. 1000 내지 1400 cm- 1와 2800 내지 3000 cm-1에서의 흡수 피크는 급격하게 증가하였다. C-F 밴딩 진동을 나타내는, 800 cm-1 및 2800 내지 3000 cm-1에서의 CA-HFP93의 흡수 세기는 CA-HFP27의 흡수 세기보다 더 약해졌다. 이로부터 소량의 불소 화합물이 불소의 강한 전기 음성도로 인하여 본 발명의 실시예 1의 생성물의 스트레칭 및 벤딩 진동을 도울 수 있다는 것을 알 수 있다. According to this FIG. 2, for CA, sharp and strong absorption peaks at 1050, 1300, 1400, and 1730 cm −1 are shown. A broad absorption peak centered at 3400 cm −1 indicates characteristic absorption by the —OH group. Fluorine compounds show sharp absorption peaks at 690, 730, 850 and 900 cm −1 , with strong and strong absorption peaks at 1100 to 1400 cm −1 and 3100 to 3700 cm −1 . Absorption intensity by CA at 2800 to 3000 cm −1 showing -CH, -CH 2 and -CH 3 stretching vibrations is relatively weak. Sharp new FTIR absorption peaks of CA-HFP27 and CA-HFP93 appear at 600, 800 and 900 cm −1 . From 1000 to 1400 cm - 1, and the absorption peak at 2800 to 3000 cm -1 it was sharply increased. Absorption intensity of CA-HFP93 at 800 cm −1 and 2800 to 3000 cm −1 , indicating CF banding vibration, was weaker than absorption strength of CA-HFP27. It can be seen from this that a small amount of fluorine compound can assist in stretching and bending vibrations of the product of Example 1 of the present invention due to the strong electronegativity of fluorine.

이러한 결과는 CA-HFP27 및 CA-HFP93, 즉, 본 발명의 실시예 1의 생성물에 있어서의 불소 화합물의 존재를 분명하게 보이는 것이다.These results clearly show the presence of fluorine compounds in CA-HFP27 and CA-HFP93, ie, the product of Example 1 of the present invention.

도 3은 본 발명의 비교예 2의 셀룰로오스 아세테이트 및 실시예 1에 따라 제조된 불소화된 셀룰로오스 아세테이트에 대한 XRD 패턴을 보이는 것이다.Figure 3 shows the XRD pattern for the cellulose acetate of Comparative Example 2 and the fluorinated cellulose acetate prepared according to Example 1 of the present invention.

이러한 도 3에 의하면, CA 및 CA-HFP27 및 CA-HFP93의 최대 회절 피크가 각각 2θ = 20.27°, 20.31° 및 22.61°이다. CA-HFP27의 최대 회절 피크는 CA에 비하여 더 높은 각으로 약간 이동된 반면, CA-HFP93의 최대 회적 피크는 더욱 높은 각으로 급격하게 이동된다. 이는 F-H-O 및 F-H-C와의 수소 결합의 존재에 기인할 수 있고, 이는 셀룰로오스 아세테이트 필름의 스택킹(stacking) 패턴을 변화시킨다.According to this FIG. 3, the maximum diffraction peaks of CA and CA-HFP27 and CA-HFP93 are 2θ = 20.27 °, 20.31 ° and 22.61 °, respectively. The maximum diffraction peak of CA-HFP27 is slightly shifted to a higher angle compared to CA, while the maximum rotational peak of CA-HFP93 is shifted sharply to a higher angle. This may be due to the presence of hydrogen bonds with F-H-O and F-H-C, which changes the stacking pattern of the cellulose acetate film.

도 4 및 도 5는 각각 CA, CA-HFP27 및 CA-HFP-93에 대한 열중량 분석 결과 및 시차 열중량 분석 결과를 보이는 것이다.4 and 5 show the results of thermogravimetric analysis and differential thermogravimetric analysis for CA, CA-HFP27 and CA-HFP-93, respectively.

이러한 도 4에 의하면, CA는 260 ℃에서 천천히 분해되고, 320 ℃에서 급격하게 분해되기 시작한다. According to this FIG. 4, CA slowly decomposes at 260 ° C. and begins to decompose rapidly at 320 ° C. FIG.

또한, 도 5에 의하면, CA, CA-HFP27 및 CA-HFP93은 각각 359.2, 359.0 및 364.2 ℃에서의 피크를 보이는데, CA-HFP27이 CA에 비하여 더 일찍 분해된다. 이는 분자간 또는 분자내 수소 결합의 기여 때문일 수 있다. 반응 시간이 길어질 수록, 더 많은 불소 화합물이 셀룰로오스 아세테이트 사슬에 부착되고, 불소의 강한 전기 음성도로 인하여 강한 분자간 또는 분자내의 수소 결합을 형성한다. 그러므로, CA-HFP93이 CA 및 CA-HFP27 보다 더 높은 열적 안정성을 보인다. CA-HFP27은 약 500 ℃에서 2번째 분해 피크를 보인다. 이러한 결과는 CA-HFP27이 CA 및 CA-HFP93 간의 중간적인 물리적 및 화학적 성질을 가진다는 것을 보여준다.5, CA, CA-HFP27 and CA-HFP93 show peaks at 359.2, 359.0 and 364.2 ° C, respectively, with CA-HFP27 degrading earlier than CA. This may be due to the contribution of intermolecular or intramolecular hydrogen bonds. The longer the reaction time, the more fluorine compounds are attached to the cellulose acetate chain and form strong intermolecular or intramolecular hydrogen bonds due to the strong electronegativity of the fluorine. Therefore, CA-HFP93 shows higher thermal stability than CA and CA-HFP27. CA-HFP27 shows a second decomposition peak at about 500 ° C. These results show that CA-HFP27 has intermediate physical and chemical properties between CA and CA-HFP93.

도 6 및 도 7은 CA-HFP27 및 CA-HFP93에 대한 주사전자현미경 이미지이고, 도 8 및 도 9는 CA-HFP27 및 CA-HFP93에 대한 EDX 패턴(불소 함량 분석 결과)을 보이는 것이다.6 and 7 are scanning electron microscope images of CA-HFP27 and CA-HFP93, and FIGS. 8 and 9 show EDX patterns (fluorine content analysis results) for CA-HFP27 and CA-HFP93.

이러한 도 6 및 도 7에 의하면, CA는 다공성 모포로지를 가지는 반면, 헥사플루오로 프로필 부분은 매끄러운 모포로지를 가진다. 도 8 및 도 9에 의하면, CA-HFP27 및 CA-HFP93은 각각 9.2 wt% 및 16.7 wt%의 불소 함량을 보인다.
6 and 7, the CA has a porous morphology while the hexafluoro propyl portion has a smooth morphology. 8 and 9, CA-HFP27 and CA-HFP93 show fluorine contents of 9.2 wt% and 16.7 wt%, respectively.

실시예 2: 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose acetate)(CA, 39.8% 아세테이트), 트리페닐포스핀(triphenylphosphine) (TPP), 테트라히드로퓨란(tetrahydrofurane) (THF), 헥사플루오로프로판올(hexafluopropanol) (HFP), 디에틸 아조디카르복실레이트(diethyl azodicarboxylate) (톨루엔 내에 DEAD 40 wt %)은 Sigma Aldrich에서 구입하였다. Example 2 : Cellulose acetate (CA, 39.8% acetate), triphenylphosphine (TPP), tetrahydrofurane (THF), hexafluopropanol (HFP), Diethyl azodicarboxylate (DEAD 40 wt% in toluene) was purchased from Sigma Aldrich.

CA (100 mg)와 TPP (150 mg)을 THF (40 ml)에 상온에서 녹였다. 그리고 질소 조건으로 만들어 주었다. 여기에 액체인 HFP (0.1 ml)와 DEAD (0.1 ml)를 넣어주고 상온에서 7일 동안 반응시켰다. 반응 후 메탄올과 물로 반복하여 씻어주었다. 이 결과 셀룰로오스 아세테이트에 4 wt%의 불소량이 관찰되었다. 불소 함량은 인하대학교 공동기기원 및 서울대학교 공동기기원에 있는 energy dispersive spectroscopy (EDS)와 electron spectroscopy for chemical analysis (ESCA, x-ray photoemission spectroscopy (XPS))로 분석하였다.
CA (100 mg) and TPP (150 mg) were dissolved in THF (40 ml) at room temperature. And made under nitrogen conditions. HFP (0.1 ml) and DEAD (0.1 ml) were added thereto and reacted at room temperature for 7 days. After the reaction, the mixture was washed repeatedly with methanol and water. As a result, an amount of fluorine of 4 wt% was observed in cellulose acetate. The fluorine content was analyzed by energy dispersive spectroscopy (EDS) and electron spectroscopy for chemical analysis (ESCA, x-ray photoemission spectroscopy (XPS)).

미스노부Misunobu 반응( reaction( MitsunobuMitsunobu ReactionReaction ) (-) (- OHOH /-/- OHOH 반응) reaction)

실시예 3: 셀룰로오스 아세테이트(Cellulose acetate)(CA, 39.8% 아세테이트), 트리페닐포스핀(triphenylphosphine) (TPP), 테트라히드로퓨란(tetrahydrofurane) (THF), 헥사플루오로프로판올(hexafluopropanol) (HFP), 디에틸 아조디카르복실레이트(diethyl azodicarboxylate) (톨루엔 내에 DEAD 40 wt%)은 Sigma Aldrich에서 구입하였다. Example 3 : Cellulose acetate (CA, 39.8% acetate), triphenylphosphine (TPP), tetrahydrofurane (THF), hexafluopropanol (HFP), Diethyl azodicarboxylate (40 wt% DEAD in toluene) was purchased from Sigma Aldrich.

CA (100 mg)와 TPP (900 mg)을 THF에 상온에서 녹였다. 그리고 질소분위기를 만들어 주었다. 여기에 액체인 HFP (0.6 ml)와 DEAD (0.6 ml)를 넣어주고 상온에서 7일 동안 반응시켰다. 반응 후 메탄올과 물로 반복하여 씻어주었다. 이 결과 셀룰로오스 아세테이트에 16 wt%의 불소량이 관찰되었다. 불소 함량은 인하대학교 공동기기원 및 서울대학교 공동기기원에 있는 energy dispersive spectroscopy (EDS)와 electron spectroscopy for chemical analysis (ESCA, x-ray photoemission spectroscopy (XPS))로 분석하였다.
CA (100 mg) and TPP (900 mg) were dissolved in THF at room temperature. And it made a nitrogen atmosphere. HFP (0.6 ml) and DEAD (0.6 ml) were added thereto and reacted at room temperature for 7 days. After the reaction, the mixture was washed repeatedly with methanol and water. As a result, an amount of fluorine of 16 wt% was observed in cellulose acetate. The fluorine content was analyzed by energy dispersive spectroscopy (EDS) and electron spectroscopy for chemical analysis (ESCA, x-ray photoemission spectroscopy (XPS)).

윌리암William 에테르 합성( Ether synthesis ( WilliamsWilliams etherether synthesissynthesis ) (-) (- ONaONa /-/- OHOH 반응) reaction)

실시예 4: CA (335 mg)을 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide) (DMAc, 40 ml)에 녹여주었다. 여기에 나트륨 (20 mg)을 상온에서 넣어 주었다. 그 후 긴 불소체인을 갖는 4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,11-heptadecafluoroundecyliodide (Sinma-Aldrich, 80 mg)을 넣어 주었다. 이 반응을 상온에서 24시간 동안 시켜주었다. 반응 후에 메탄올로 씻어주었다.
Example 4 CA (335 mg) was dissolved in dimethylacetamide (DMAc, 40 ml). Sodium (20 mg) was added at room temperature. Then 4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,11-heptadecafluoroundecyliodide (Sinma-Aldrich, 80 mg) Put it. This reaction was allowed to stand at room temperature for 24 hours. After the reaction, the mixture was washed with methanol.

중합반응 (-Polymerization (- COOHCOOH /-/- OHOH 반응) reaction)

실시예 5: CA (300 mg)을 50 ml의 THF에 녹여주었다. 온도를 60 ℃로 유지하며 카본디이미다졸(carbondiimidazole) (Sigma-Aldrich, 100 mg)을 넣어주고 24시간 동안 같은 온도를 유지시켜주었다. 그 후 트리플루오로아세트산(trifluoacetic acid) (Sigma-Aldrich, TFA, 5 ml)를 넣어주었다. 온도를 유지시켜주면서 24시간 동안 저어주었다. 반응물을 메탄올로 씻어주었다. Example 5 : CA (300 mg) was dissolved in 50 ml of THF. The temperature was maintained at 60 ℃ and carbondiimidazole (Sigma-Aldrich, 100 mg) was added to maintain the same temperature for 24 hours. Then trifluoacetic acid (Sigma-Aldrich, TFA, 5 ml) was added. Stir for 24 hours while maintaining the temperature. The reaction was washed with methanol.

다음 실시예 6 내지 19는 실시예 1 내지 5와 유사한 방법으로 출발 물질을 다음의 표 1의 불소 화합물로 치환시키고 반응시켜 불소화된 셀룰로오스 아세테이트를 얻었다.In Examples 6 to 19, the starting material was replaced with the fluorine compounds of Table 1 and reacted in a similar manner to Examples 1 to 5 to obtain fluorinated cellulose acetate.


실시예

Example

출발 물질

Starting material

실시예 6

Example 6

트리플루오로아세트산 무수물

Trifluoroacetic anhydride

실시예 7

Example 7

트리플루오로아세토니트릴

Trifluoroacetonitrile

실시예 8

Example 8

트리플루오로아세틸 클로라이드

Trifluoroacetyl chloride

실시예 9

Example 9

트리플로오로에폭시프로판

Tripleolo Epoxy Propane

실시예 10

Example 10

트리플루오로에탄올

Trifluoroethanol

실시예 11

Example 11

펜타플루오로아닐린

Pentafluoroaniline

실시예 12

Example 12

펜타플루오로벤즈알데히드

Pentafluorobenzaldehyde

실시예 13

Example 13

펜타플루오로벤젠술포닐 클로라이드

Pentafluorobenzenesulfonyl chloride

실시예 14

Example 14

펜타플루오로벤조산

Pentafluorobenzoic acid

실시예 15

Example 15

펜타플루오로벤질 알코올

Pentafluorobenzyl alcohol

실시예 16

Example 16

브롬화 펜타플루오로벤질

Brominated Pentafluorobenzyl

실시예 17

Example 17

펜타플루오로요오드에탄

Pentafluoroiodineethane

실시예 18

Example 18

옥타플루오로요오도펜탄

Octafluoroiodopentane

실시예 19

Example 19

옥타플루오로펜탄올

Octafluoropentanol

이상 본 발명을 도시된 예를 중심으로 하여 설명하였으나 이는 예시에 지나지 아니하며 본 발명은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 다양한 변형 및 균등한 기타의 실시 예를 수행할 수 있다는 사실을 이해하여야 한다. 예를 들면 각종 셀룰로오스와 아크릴레이트, 메타크릴레이트(methacrylate), 비닐 등의 기를 갖는 단량체와 열 혹은 광개시제를 사용하여 라디칼을 이용한 고분자 합성법도 가능하다.The present invention has been described above with reference to the illustrated examples, but this is only an example and the present invention can perform various modifications and other equivalent embodiments that are obvious to those skilled in the art. Understand the facts. For example, a method of synthesizing polymers using radicals using monomers having groups such as various celluloses, acrylates, methacrylates, vinyls, and heat or photoinitiators is also possible.

Claims (16)

셀룰로오스 아세테이트와 다음 화학식 1로 표시되는 불소 화합물을 반응시켜 얻어지는 불소화된 셀룰로오스 아세테이트:
[화학식 1]
RX
상기 식에서,
R은 탄소 원자 1개 내지 20개를 가지는 직쇄 또는 측쇄 알킬기, 탄소 원자 6개 내지 8개를 가지는 아릴기 또는 탄소원자 6개 내지 8개의 아랄킬기이고, 여기서 상기 알킬기는 1개 내지 41개의 불소 원자로 치환되며, 상기 아릴기는 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환되고, 상기 아랄킬기는 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환되며; 및
X는 -OH, -CN, -CHO, -COCl, -NH2, -SO2Cl, -COOH, -COOR', -Cl, -Br, -I, -COOCOR' 및
Figure pat00005
로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이고, 여기서 상기 R'는 탄소 원자 1개 내지 20개를 가지는 직쇄 또는 측쇄 알킬기, 탄소 원자 6개 내지 8개를 가지는 아릴기 또는 탄소원자 6개 내지 8개의 아랄킬기이며, 상기 알킬기는 치환되지 않거나 1개 내지 41개의 불소 원자로 치환되고, 상기 아릴기는 치환되지 않거나 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환되며, 상기 아랄킬기는 치환되지 않거나 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환된다.
Fluorinated cellulose acetate obtained by reacting cellulose acetate with a fluorine compound represented by Formula 1 below:
[Formula 1]
RX
Where
R is a straight or branched chain alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 8 carbon atoms or an aralkyl group having 6 to 8 carbon atoms, wherein the alkyl group is selected from 1 to 41 fluorine atoms Substituted, the aryl group is substituted with 1 to 9 fluorine atoms, and the aralkyl group is substituted with 1 to 9 fluorine atoms; And
X is -OH, -CN, -CHO, -COCl, -NH 2 , -SO 2 Cl, -COOH, -COOR ', -Cl, -Br, -I, -COOCOR' and
Figure pat00005
Is any one selected from the group consisting of wherein R 'is a straight or branched chain alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 8 carbon atoms or an aralkyl group having 6 to 8 carbon atoms Wherein the alkyl group is unsubstituted or substituted with 1 to 41 fluorine atoms, the aryl group is unsubstituted or substituted with 1 to 9 fluorine atoms, and the aralkyl group is unsubstituted or substituted with 1 to 9 fluorine atoms .
제1항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 불소 화합물은 CF3COOH (트리플루오로아세트산 trifluoroacetic acid), (CF3CO)2O (트리플루오로아세트산 무수물 trifluoroacetic anhydride), CF3CN (트리플루오로아세토니트릴 trifluoroacetonitrile), CF3COCl (트리플루오로아세틸 클로라이드 trifluoroacetyl chloride), CF3C2H2O (트리플로오로에폭시프로판 trifluoroepoxypropane), CF3CH2OH (트리플루오로에탄올 trifluoroethanol), CF3CF2CHFOH(헥사플루오로프로판올 hexafluoropropanol), C6F5NH2 (펜타플루오로아닐린 pentafluoroaniline), C6F5CHO (펜타플루오로벤즈알데히드 pentafluorobenzaldehyde), C6F5SO2Cl (펜타플루오로벤젠술포닐 클로라이드 pentafluorobenzenesulfonyl chloride), C6F5CO2H (펜타플루오로벤조산 pentafluorobenzoic acid), C6F5CH2OH (펜타플루오로벤질 알코올 pentafluorobenzyl alcohol), C6F5CH2Br (브롬화 펜타플루오로벤질 pentafluorobenzyl bromide), CF3CF2I (펜타플루오로요오드에탄 pentafluoroiodoethane), ICH2(CF2)3CHF2 (옥타플루오로요오도펜탄 octafluoroiodopentane), F2CH(CF2)3CH2OH (옥타플루오로펜탄올 octafluoropentanol), 헵타데카플루오로운데실요오드(heptadecafluoroundecyliodide) 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 불소화된 셀룰로오스 아세테이트. According to claim 1, wherein the fluorine compound represented by Formula 1 is CF 3 COOH (trifluoroacetic acid trifluoroacetic acid), (CF 3 CO) 2 O (trifluoroacetic anhydride trifluoroacetic anhydride), CF 3 CN (trifluor Loacetonitrile trifluoroacetonitrile), CF 3 COCl (trifluoroacetyl chloride), CF 3 C 2 H 2 O (trifluoroepoxypropane trifluoroepoxypropane), CF 3 CH 2 OH (trifluoroethanol trifluoroethanol), CF 3 CF 2 CHFOH (hexafluoropropanol hexafluoropropanol), C 6 F 5 NH 2 (pentafluoroaniline pentafluoroaniline), C 6 F 5 CHO (pentafluorobenzaldehyde pentafluorobenzaldehyde), C 6 F 5 SO 2 Cl (pentafluorobenzene chloride pentafluorobenzenesulfonyl chloride), C 6 F 5 CO 2 H ( acid pentafluorobenzoic acid), pentafluorophenyl C 6 F 5 CH 2 OH (benzyl alcohol pentafluorophenyl pentafluorobenzyl alcohol), C 6 F 5 CH 2 Br ( probe Chemistry benzyl pentafluorobenzyl bromide) pentafluorophenyl, CF 3 CF 2 I (, ICH 2 iodine ethane pentafluoroiodoethane) pentafluorophenyl (CF 2) 3 CHF 2 (a octafluoro-iodo-pentane octafluoroiodopentane), F 2 CH (CF 2) 3 Fluorinated cellulose acetate, which is selected from the group consisting of CH 2 OH (octafluoropentanol), heptadecafluoroundecyliodide, and mixtures thereof. 제1항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 불소 화합물은 CF3CF2CHFOH(헥사플루오로프로판올 hexafluoropropanol) 또는 헵타데카플루오로운데실요오드(heptadecafluoroundecyliodide)인 것을 특징으로 하는, 불소화된 셀룰로오스 아세테이트. The fluorinated cellulose acetate of claim 1, wherein the fluorine compound represented by Chemical Formula 1 is CF 3 CF 2 CHFOH (hexafluoropropanol hexafluoropropanol) or heptadecafluoroundecyliodide. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항의 불소화된 셀룰로오스 아세테이트를 폴링, 스트레칭, 또는 폴링 및 스트레칭시키거나; 또는 폴링, 스트레칭 또는 폴링 및 스트레칭과 탈아세틸화 반응을 시켜 얻은, 압전 종이.Polling, stretching, or polling and stretching the fluorinated cellulose acetate of any one of claims 1 to 3; Or piezoelectric paper obtained by polling, stretching or polling and stretching and deacetylation. 제4항에 있어서, 상기 압전 종이의 압전 전하 상수 (d31)는 50 pC/N 이상인 것인, 압전 종이.The piezoelectric paper according to claim 4, wherein the piezoelectric charge constant (d31) of the piezoelectric paper is 50 pC / N or more. 제4항에 있어서, 상기 압전 종이의 압전 전하 상수 (d31)는 100 pC/N 이상인 것인, 압전 종이.The piezoelectric paper according to claim 4, wherein the piezoelectric charge constant (d31) of the piezoelectric paper is 100 pC / N or more. 제4항에 있어서, 상기 압전 종이의 압전 전하 상수 (d31)는 150 pC/N 이상인 것인, 압전 종이.The piezoelectric paper according to claim 4, wherein the piezoelectric charge constant (d31) of the piezoelectric paper is 150 pC / N or more. 셀룰로오스 아세테이트와 다음 화학식 1로 표시되는 불소 화합물을 반응시키는 단계를 포함하는 불소화된 셀룰로오스 아세테이트의 제조 방법.
[화학식 1]
RX
상기 식에서,
R은 탄소 원자 1개 내지 20개를 가지는 직쇄 또는 측쇄 알킬기, 탄소 원자 6개 내지 8개를 가지는 아릴기 또는 탄소원자 6개 내지 8개의 아랄킬기이고, 여기서 상기 알킬기는 1개 내지 41개의 불소 원자로 치환되며, 상기 아릴기는 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환되고, 상기 아랄킬기는 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환되며; 및
X는 -OH, -CN, -CHO, -COCl, -NH2, -SO2Cl, -COOH, -COOR', -Cl, -Br, -I, -COOCOR' 및
Figure pat00006
로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나이고, 여기서 상기 R'는 탄소 원자 1개 내지 20개를 가지는 직쇄 또는 측쇄 알킬기, 탄소 원자 6개 내지 8개를 가지는 아릴기 또는 탄소원자 6개 내지 8개의 아랄킬기이며, 상기 알킬기는 치환되지 않거나 1개 내지 41개의 불소 원자로 치환되고, 상기 아릴기는 치환되지 않거나 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환되며, 상기 아랄킬기는 치환되지 않거나 1개 내지 9개의 불소 원자로 치환된다.
A method for producing fluorinated cellulose acetate comprising the step of reacting cellulose acetate with a fluorine compound represented by the following formula (1).
[Formula 1]
RX
Where
R is a straight or branched chain alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 8 carbon atoms or an aralkyl group having 6 to 8 carbon atoms, wherein the alkyl group is selected from 1 to 41 fluorine atoms Substituted, the aryl group is substituted with 1 to 9 fluorine atoms, and the aralkyl group is substituted with 1 to 9 fluorine atoms; And
X is -OH, -CN, -CHO, -COCl, -NH 2 , -SO 2 Cl, -COOH, -COOR ', -Cl, -Br, -I, -COOCOR' and
Figure pat00006
Is any one selected from the group consisting of wherein R 'is a straight or branched chain alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 8 carbon atoms or an aralkyl group having 6 to 8 carbon atoms Wherein the alkyl group is unsubstituted or substituted with 1 to 41 fluorine atoms, the aryl group is unsubstituted or substituted with 1 to 9 fluorine atoms, and the aralkyl group is unsubstituted or substituted with 1 to 9 fluorine atoms .
제8항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 불소 화합물은 CF3COOH (트리플루오로아세트산 trifluoroacetic acid), (CF3CO)2O (트리플루오로아세트산 무수물 trifluoroacetic anhydride), CF3CN (트리플루오로아세토니트릴 trifluoroacetonitrile), CF3COCl (트리플루오로아세틸 클로라이드 trifluoroacetyl chloride), CF3C2H2O (트리플로오로에폭시프로판 trifluoroepoxypropane), CF3CH2OH (트리플루오로에탄올 trifluoroethanol), CF3CF2CHFOH(헥사플루오로프로판올 hexafluoropropanol), C6F5NH2 (펜타플루오로아닐린 pentafluoroaniline), C6F5CHO (펜타플루오로벤즈알데히드 pentafluorobenzaldehyde), C6F5SO2Cl (펜타플루오로벤젠술포닐 클로라이드 pentafluorobenzenesulfonyl chloride), C6F5CO2H (펜타플루오로벤조산 pentafluorobenzoic acid), C6F5CH2OH (펜타플루오로벤질 알코올 pentafluorobenzyl alcohol), C6F5CH2Br (브롬화 펜타플루오로벤질 pentafluorobenzyl bromide), CF3CF2I (펜타플루오로요오드에탄 pentafluoroiodoethane), ICH2(CF2)3CHF2 (옥타플루오로요오도펜탄 octafluoroiodopentane), F2CH(CF2)3CH2OH (옥타플루오로펜탄올 octafluoropentanol), 헵타데카플루오로운데실요오드(heptadecafluoroundecyliodide) 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 불소화된 셀룰로오스 아세테이트의 제조 방법. According to claim 8, wherein the fluorine compound represented by Formula 1 is CF 3 COOH (trifluoroacetic acid trifluoroacetic acid), (CF 3 CO) 2 O (trifluoroacetic anhydride trifluoroacetic anhydride), CF 3 CN (trifluoro Loacetonitrile trifluoroacetonitrile), CF 3 COCl (trifluoroacetyl chloride), CF 3 C 2 H 2 O (trifluoroepoxypropane trifluoroepoxypropane), CF 3 CH 2 OH (trifluoroethanol trifluoroethanol), CF 3 CF 2 CHFOH (hexafluoropropanol hexafluoropropanol), C 6 F 5 NH 2 (pentafluoroaniline pentafluoroaniline), C 6 F 5 CHO (pentafluorobenzaldehyde pentafluorobenzaldehyde), C 6 F 5 SO 2 Cl (pentafluorobenzene chloride pentafluorobenzenesulfonyl chloride), C 6 F 5 CO 2 H ( acid pentafluorobenzoic acid), pentafluorophenyl C 6 F 5 CH 2 OH (benzyl alcohol pentafluorophenyl pentafluorobenzyl alcohol), C 6 F 5 CH 2 Br ( probe Chemistry benzyl pentafluorobenzyl bromide) pentafluorophenyl, CF 3 CF 2 I (, ICH 2 iodine ethane pentafluoroiodoethane) pentafluorophenyl (CF 2) 3 CHF 2 (a octafluoro-iodo-pentane octafluoroiodopentane), F 2 CH (CF 2) 3 CH 2 OH (octafluoropentanol octafluoropentanol), heptadecafluoroundecyliodide, and a mixture thereof. The method of producing fluorinated cellulose acetate. 제8항에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 불소 화합물은 CF3CF2CHFOH(헥사플루오로프로판올 hexafluoropropanol) 또는 헵타데카플루오로운데실요오드(heptadecafluoroundecyliodide)인 것을 특징으로 하는, 불소화된 셀룰로오스 아세테이트의 제조 방법.The method of claim 8, wherein the fluorine compound represented by Formula 1 is CF 3 CF 2 CHFOH (hexafluoropropanol hexafluoropropanol) or heptadecafluoroundecyliodide, the production of fluorinated cellulose acetate Way. 제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항의 제조 방법에 의하여 얻은 불소화된 셀룰로오스 아세테이트를 폴링, 스트레칭, 또는 폴링 및 스트레칭시키거나; 또는 폴링, 스트레칭 또는 폴링 및 스트레칭과 탈아세틸화 반응을 시키는 단계를 포함하는, 압전 종이의 제조 방법.Polling, stretching, or polling and stretching the fluorinated cellulose acetate obtained by the process of any one of claims 8 to 10; Or polling, stretching or polling and stretching and deacetylating. 제4항의 압전 종이를 포함하는 의료용 맥박 센서.Medical pulse sensor comprising the piezoelectric paper of claim 4. 제4항의 압전 종이와, 상기 압전 종이와 결합되는 전극을 포함하는 RFID (Radio-Frequency IDentification)용 압전 종이.A piezoelectric paper for RFID (Radio-Frequency IDentification) comprising the piezoelectric paper of claim 4 and an electrode coupled to the piezoelectric paper. 제4항의 압전 종이를 포함하는 모터.A motor comprising the piezoelectric paper of claim 4. 제4항의 압전 종이를 포함하는 발전 설비.A power plant comprising the piezoelectric paper of claim 4. 제4항의 압전 종이를 포함하는 스피커.A speaker comprising the piezoelectric paper of claim 4.
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