KR20140130072A - The method of manufacturing cellulose and method of manufacturing a cellulose-based polymer having antimicrobial - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a cellulose manufacturing method and a manufacturing method for cellulose-based polymer which can be used as an antibacterial agent includes: a) a step of pre-treating the biomass by emitting radiation rays to a biomass raw material; b) dissolving the pre-treated bio-mass to a ionic liquid represented by the formula 1; and c) obtaining the cellulose by extracting the cellulose from the biomass dissolved to the ionic fluid.

Description

셀룰로오스의 제조방법 및 셀룰로오스계 고분자 항균제의 제조방법{The method of manufacturing cellulose and method of manufacturing a cellulose-based polymer having antimicrobial}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method for producing a cellulose-based polymeric antimicrobial agent,

본 발명은 바이오매스로부터 셀룰로오스를 제조하는 방법 및 본 발명에 따라 제조된 셀룰로오스에 이온성 액체가 그라프트 반응하여 이루어진 셀룰로오스계 고분자 항균제를 제조하는 방법을 제공하는 것으로, 보다 상세하게는 전자빔 조사와 이온성 액체를 이용하여 면펄프, 왕겨, EFB(Empty Fruit Bunch) 등의 바이오매스로부터 셀룰로오스를 제조하는 방법 및 본 발명에 따라 제조된 셀룰로오스에 이온성 액체가 그라프트 반응하여 이루어진 셀룰로오스계 고분자 항균제를 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention provides a method for producing cellulose from biomass and a method for producing a cellulosic polymeric antimicrobial agent obtained by grafting an ionic liquid onto cellulose produced according to the present invention. More particularly, A process for producing cellulose from a biomass such as cotton pulp, rice husk, and Empty Fruit Bunch (EFB) using a gaseous liquid, and a method for producing a cellulosic polymer antibacterial agent obtained by grafting an ionic liquid onto cellulose prepared according to the present invention .

셀룰로오스는 나무나 식물의 주요 구성성분으로서, 나무와 식물 등에서 방대한 양의 셀룰로오스가 천연적으로 합성되고 있다. 그럼에도 불구하고 셀룰로오스를 포함하는 왕겨, EFB(Empty Fruit Bunch) 등의 바이오매스는 그 응용에 있어 용도가 제한적인데, 이는 셀룰로오스가 고도의 결정구조를 이루고 있어서 형태학상으로 효소 등의 접근이 어렵고 용해도가 낮기 때문이다. Cellulose is a major component of trees and plants, and vast amounts of cellulose are naturally synthesized in trees and plants. Nonetheless, biomass such as rice hulls containing cellulose and Empty Fruit Bunch (EFB) have limited applications in their applications because cellulose has a highly crystalline structure, which makes it difficult to access enzymes such as morphology, It is low.

한국공개특허공보 제2012-0093430에서 제안하는 바와 같이 에탄올생산을 위한 리그노셀룰로오스 자원의 상업적 이용에는 바이오매스, 효소 또는 화학용제와의 접근성을 높이기 위하여 리그노셀룰로오스 자원의 소위"전처리"공정이 요구된다. As proposed in Korean Patent Publication No. 2012-0093430, commercial use of lignocellulose resources for ethanol production requires a so-called "pretreatment" process of lignocellulose resources to increase accessibility to biomass, enzymes or chemical solvents do.

이러한 전처리 공정으로는 기존의 산 또는 알칼리 등의 유기용매를 기반으로 하고 있으며 이러한 전처리 공정의 효율성에도 불구하고, 크라프트 펄핑방법으로 대표되는 기존의 셀룰로오스 분리 및 제조공정에는 비록 많은 약품들을 재회수하여 사용하고 여러 가지 환경적인측면에서 많은 보완적 기술들이 개발되어 적용되고 있지만 여전히 공해유발 및 고에너지산업으로 간주되고 있다. The pretreatment process is based on conventional organic or alkaline organic solvents. Despite the efficiency of the pretreatment process, the existing cellulose separation and manufacturing processes represented by the kraft pulping process can be reused and used And many complementary technologies have been developed and applied in various environmental aspects, but they are still regarded as pollution inducing and high energy industries.

최근 들어, 기존의 산 또는 알칼리 등의 유기용매를 기반으로 높은 온도와 압력조건에서 이루어지던 셀룰로오스의 분리 및 정제기술을 극복할 수 있는 새로운 친환경적기술들이 선진국을 중심으로 중점적으로 행하여지고 있으나, 여전히 높은 수율을 가지면서도 경제적이고 효과적인 공정에 관한 연구가 요구되고 있는 실정이다. In recent years, new eco-friendly technologies capable of overcoming the separation and purification technology of cellulose, which has been carried out under high temperature and pressure conditions based on existing organic solvents such as acid or alkali, have been mainly performed in advanced countries, Research on economical and effective processes with yields is required.

특히 왕겨나 EFB등의 난용성 바이오매스는 용해도가 낮아 이로부터 셀룰로오스를 추출하는 것은 매우 어렵다.Especially, biodegradable biomass such as rice hull and EFB have low solubility and it is very difficult to extract cellulose from them.

한편, 지난 수세기동안 고분자에 저분자량의 항균제를 고정화하여 여러가지 항균 고분자를 제조하고 있다. 기존의 저분자량의 항균제에 비교하여 고분자 항균제는 향상된 항균활성, 저감된 잔류독성, 증가된 항균활성 및 선택성 그리고 길어진 수명 등의 장점을 가지고 있다. 그러나 고도의 결정구조로 이루어진 셀룰로오스는 낮은 용해도 및 화학용제와의 접근성의 어려움 등으로 셀룰로오스를 모체로 하여 이를 항균제에 응용하는 데는 아직도 많은 제약을 가지고 있다.On the other hand, various antimicrobial polymers are manufactured by immobilizing a low molecular weight antimicrobial agent on a polymer for the past several centuries. Compared to conventional low molecular weight antimicrobial agents, polymeric antimicrobial agents have advantages such as improved antibacterial activity, reduced residual toxicity, increased antimicrobial activity and selectivity, and longer life span. However, cellulose having a high crystal structure still has a lot of limitations in applying cellulose as a matrix and applying it to an antimicrobial agent due to low solubility and difficulty of accessibility with a chemical solvent.

한국공개특허공보 제2012-0093430Korean Patent Publication No. 2012-0093430

본 발명은 바이오매스부터 셀룰로오스의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing cellulose from biomass.

또한 본 발명은 본 발명에 따라 제조된 셀룰로오스에 이온성 액체가 그라프트 반응하여 이루어진 셀룰로오스계 고분자 항균제의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a cellulosic polymeric antimicrobial agent in which an ionic liquid is graft-reacted with cellulose prepared according to the present invention.

또한 본 발명은 본 발명의 셀룰로오스계 고분자 항균제의 제조방법에 따라 제조된 셀룰로오스계 고분자 항균제를 제공한다.The present invention also provides a cellulosic polymeric antimicrobial agent prepared according to the process for producing a cellulosic polymeric antimicrobial agent of the present invention.

본 출원인은 상기와 같은 과제를 달성하기위해 바이오매스로부터 셀룰로오스를 효과적으로 제조하기위해 사용되는 용매인 이온성 액체를 사용하였으며, 나아가 셀룰로오스 자체의 상대적으로 높은 분자량과 결정성 등은 이온성 액체에서의 용해성 저하의 원인이 됨으로 바이오매스에 X-선, 감마선, 전자선 등의 고에너지파의 조사하여 바이매스 내의 셀룰로오스 주사슬의 절단 등으로 셀룰로오스 용해속도의 변화를 가져올 수 있을 것으로 판단되어 본 발명을 완성하였다.      The Applicant has used an ionic liquid, which is a solvent used for effectively producing cellulose from biomass, in order to achieve the above-mentioned problems. Furthermore, the relatively high molecular weight and crystallinity of the cellulose itself have been solved by solubility in an ionic liquid It has been determined that the biodegradation of cellulose may be caused by cutting high-energy waves such as X-rays, gamma rays and electron beams to cut the cellulose main chain in the biomass, thereby completing the present invention .

즉, 본 발명은 바이오매스로부터 셀룰로오스를 제조함에 있어 이온성 액체와 방사선 조사, 특히 전자빔을 처리하여 놀랍게도 높은 순도와 수율의 셀룰로오스를 제조하였다.That is, the present invention processes cellulose with an ionic liquid and radiation, especially an electron beam, in the production of cellulose from biomass to produce cellulose of surprisingly high purity and yield.

보다 상세하게 본 발명에서는 이온성 액체의 용해 효율 향상을 위해 대표적인 셀룰로오스 원료인 면 펄프 및 왕겨, EFB(Empty Fruit Bunch) 등 난용성 바이오매스에 대하여 방사선 특히, 전자빔 처리를 적용하여 그 영향을 평가하였다. 전자빔 처리 정도에 의한 용해속도 변화를 평가하고 실제 용해 후 이온성 액체로부터 셀룰로오스를 다시 석출하여 재생된 셀룰로오스의 구조적 특성을 비교 분석하였다. 이러한 연구를 통해 향후 새로운 셀룰로오스 고부가가치 소재 제조를 위한 셀룰로오스 용해 기술로서 이온성 액체의 적용성 확대를 제공하고자 하였다.More specifically, in order to improve the dissolution efficiency of an ionic liquid, the present invention evaluates the effect of radiation, particularly electron beam treatment, on poorly soluble biomass such as cotton pulp, rice husk, and EFB (Empty Fruit Bunch) . The changes of the dissolution rate by the degree of electron beam treatment were evaluated and the structural characteristics of the regenerated cellulose were compared and analyzed by re - precipitation of the cellulose from the ionic liquid after actual dissolution. Through these studies, we intend to expand the applicability of ionic liquids as a cellulose dissolution technology for the production of new cellulose high value added materials in the future.

본 발명은 다양한 용도에 적용 가능한 셀룰로오스의 제조방법을 제공하는 것으로, 본 발명의 셀룰로오스의 제조방법은,   The present invention provides a method for producing cellulose which can be applied to various applications,

a) 바이오매스에 방사선을 조사하여 바이오매스를 전처리 하는 단계;a) pre-treating the biomass by irradiating the biomass with radiation;

b) 상기 전처리된 바이오매스를 하기 화학식 1로 표시되는 이온성 액체에 용해시키는 단계;및b) dissolving the pretreated biomass in an ionic liquid of formula

c) 상기 이온성 액체에 용해된 바이오매스로부터 셀룰로오스를 추출하여 셀룰로오스를 얻는 단계;를 포함한다.and c) extracting cellulose from the biomass dissolved in the ionic liquid to obtain cellulose.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

X+Y- X + Y -

[상기화학식 1에서, X+은 이미다조리움이온, 피리디움이온, 암모늄이온, 포스포늄이온, 설퍼늄이온, 피라졸륨이온 또는 피롤리듐이온이고; Y-은 BF4 -, PF6 -, AlCl4 -, halogen-, CH3CO2 -, CF3CO2 -, CH3SO4 -, CF3SO3 -, (CF3SO2)N-, NO3 -, SbF6 -, Sb2F11-, MePhSO3 -, (CF3SO2)2N- 또는 (CF3SO2)3C- 이다.]Wherein X + is an imidazolium ion, a pyridinium ion, an ammonium ion, a phosphonium ion, a sulfide ion, a pyrazolium ion, or a pyrrolidium ion; Y - is BF 4 - , PF 6 - , AlCl 4 - , halogen - , CH 3 CO 2 - , CF 3 CO 2 - , CH 3 SO 4 - , CF 3 SO 3 - , (CF 3 SO 2 ) N - , NO 3 - , SbF 6 - , Sb 2 F 11 - , MePhSO 3 - , (CF 3 SO 2 ) 2 N - or (CF 3 SO 2 ) 3 C - .]

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 바이오매스는 왕겨, 면섬유, 케나프, 대나무, 닥나무, 옥수수대, 볏짚, 아마, 저마, 대마, 황마 및 EFB에서 선택되는 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 상기 전자빔은 총조사량이 10 내지 1000KGy일 수 있다.The biomass according to an embodiment of the present invention may be one selected from the group consisting of rice hull, cotton fiber, kenaf, bamboo, mulberry, cornstarch, rice straw, flax, hemp, hemp, jute and EFB, The electron beam may have a total dose of 10 to 1000 KGy.

본 발명의 일 실시예에 따른 화학식 1로 표시되는 이온성 액체는 구체적으로, 1-알릴-3-메틸이미다졸륨 클로라이드, 1,3-디메틸이미다졸륨 클로라이드, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 클로라이드, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 디시안아미드, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 헥사프루오로안티모네이트, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 헥사프루오로포스페이트, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 하이드로겐카보네이트, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 하이드로겐설페이트, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 메틸설페이트, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 테트라클로로알루미네이트, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 테트라클로로보레이트, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 티오시아네이트, 1-도데실-3-메틸이미다조리움 아이오다이드, 1-에틸-2,3-디메틸이미다조리움 클로라이드, 1-에틸-3-메틸이미다조리움 브로마이드, 1-에틸-3-메틸이미다조리움 클로라이드, 1-에틸-3-메틸이미다조리움 헥사플루오로포스페이트, 1-에틸-3-메틸이미다조리움 테트라플루오로보레이트, 1-헥실-3-메틸이미다조리움 테트라플루오로보레이트 및 1-부틸-4-메틸피리디움 클로라이드에서 선택되는 하나이상일 수 있다.The ionic liquid represented by Chemical Formula 1 according to an embodiment of the present invention specifically includes 1-allyl-3-methylimidazolium chloride, 1,3-dimethylimidazolium chloride, 1-butyl- Butyl-3-methylimidazolium dicyanamide, 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluoroantimonate, 1-butyl-3-methylimidazoium Butyl-3-methylimidazolium hydrogensulfate, 1-butyl-3-methylimidazolium hydrogensulfate, 1-butyl-3-methylimidazolium methylsulfate, Butyl-3-methylimidazolium tetrachloroaluminate, 1-butyl-3-methylimidazolium tetrachloroborate, 1-butyl-3-methylimidazolium thiocyanate, 1-dodecyl Methylimidazolium iodide, 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolium chloride, 1-ethyl-3-methylimidazoium bromide Ethyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate, 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, 1- Hexyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, and 1-butyl-4-methylpyridinium chloride.

본 발명의 일 실시예에 따른 c)단계의 추출은 물, 아세토나이트릴 또는 이들의 혼합물로 수행될 수 있다.The extraction in step c) according to one embodiment of the present invention may be carried out with water, acetonitrile or mixtures thereof.

또한 본 발명은 A) 바이오매스 원료에 방사선을 조사하여 바이오매스를 전처리하는 단계;The present invention also provides a method for producing biomass, comprising the steps of: A) irradiating biomass material with radiation to pre-treat the biomass;

B) 상기 전처리된 바이오매스에 하기 화학식 2로 표시되는 이온성 액체를 추가하여 전처리된 바이오매스내의 셀룰로오스에 이온성 액체가 그라프팅된 셀룰로오스계 고분자 항균제를 제조하는 단계;B) adding an ionic liquid represented by the following formula (2) to the pretreated biomass to prepare a cellulosic polymeric antimicrobial agent in which an ionic liquid is grafted to cellulose in the pretreated biomass;

C) 상기에서 제조된 셀룰로오스계 고분자 항균제를 분리하는 단계;를 포함하는 셀룰로오스계 고분자 항균제의 제조방법을 제공한다.(C) separating the cellulose-based polymeric antibacterial agent prepared above from the cellulosic polymeric antimicrobial agent.

[화학식 2](2)

X+Y1 - X + Y 1 -

[상기화학식 2에서, X+은 이미다조리움이온, 피리디움이온, 암모늄이온, 피라졸륨이온 또는 피롤리듐이온이고; Y1 - (R1)(R2)PO2 -(여기서 R1는 수소, 하이드록시 (C1-C5)알킬 또는 (C1-C5)알콕시이며, R2는 하이드록시 또는 (C1-C5)알콕시임.)이다.]Wherein X + is an imidazolium ion, a pyridium ion, an ammonium ion, a pyrazolium ion, or a pyrrolidium ion; Y 1 - (R 1 ) (R 2 ) PO 2 - wherein R 1 is hydrogen, hydroxy (C 1 -C 5) alkyl or (C 1 -C 5) R < 2 > is hydroxy or (C1-C5) alkoxy.

본 발명의 셀룰로오스계 고분자 항균제의 제조방법의 일 실시예에 따른 분리는 아세토나이트릴을 용매로 사용하여 수행될 수 있다.Separation according to one embodiment of the method for producing a cellulosic polymeric antibacterial agent of the present invention can be carried out using acetonitrile as a solvent.

본 발명의 셀룰로오스계 고분자 항균제의 제조방법의 일 실시예에 따른 상기 이온성 액체는 1,3-디메틸이미다졸륨 메틸-포스파이트 또는 1-부틸-3-메틸이미다조리움 디부틸포스페이트일 수 있다.The ionic liquid according to one embodiment of the method for producing a cellulosic polymeric antimicrobial agent of the present invention may be 1,3-dimethylimidazolium methyl-phosphite or 1-butyl-3-methylimidazolium dibutylphosphate have.

본 발명의 셀룰로오스계 고분자 항균제의 제조방법의 일 실시예에 따른 바이오매스 원료는 왕겨, 면섬유, 케나프, 대나무, 닥나무, 옥수수대, 볏짚, 아마, 저마, 대마, 황마 및 EFB에서 선택되는 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있다.The biomass raw material according to one embodiment of the method for producing a cellulosic polymeric antimicrobial agent of the present invention may be one or more selected from the group consisting of rice hull, cotton fiber, kenaf, bamboo, mulberry, cornstarch, rice straw, flax, Or mixtures thereof.

또한 본 발명은 본 발명의 셀룰로오스계 고분자 항균제의 제조방법에 따라 제조된 셀룰로오스계 고분자 항균제를 제공한다.The present invention also provides a cellulosic polymeric antimicrobial agent prepared according to the process for producing a cellulosic polymeric antimicrobial agent of the present invention.

본 발명의 셀룰로오스의 제조방법은 방사선으로 전처리된 바이오매스를 특정한 이온성 액체를 이용하여 용해시킴으로써 왕겨, EFB 등과 같은 난용성 바이오매스를 용이하게 용해시킬 수 있을 뿐 아니라 종래의 열 또는 알칼리 추출에 비해 보다 친환경적이며, 약품사용이 줄어 경제적이면서도 높은 수율로 고순도의 셀룰로오스를 얻을 수 있는 매우 효과적인 방법이다.The method of producing cellulose according to the present invention can dissolve the biomass pretreated with radiation using a specific ionic liquid to easily dissolve the poorly soluble biomass such as rice hull, EFB and the like, as well as the conventional heat or alkali extraction It is more environmentally friendly, and is a very effective way to obtain high purity cellulose with economical and high yield with reduced use of chemicals.

또한 본 발명의 셀룰로오스계 고분자 항균제의 제조방법은 방사선으로 전처리된 바이오매스를 특정한 이온성 액체를 이용하여 전처리된 바이오매스내에 존재하는 셀룰로오스를 특정한 이온성 액체로 그라프트 반응시키는 간단한 공정으로 항균성이 높은 셀룰로오스계 고분자 항균제 제조가 가능하다.The method for producing a cellulose-based polymeric antibacterial agent of the present invention is a simple process in which a biomass pretreated with radiation is grafted to a specific ionic liquid by reacting cellulose present in the biomass pretreated with a specific ionic liquid. It is possible to manufacture a cellulose-based polymer antibacterial agent.

또한 본 발명의 셀룰로오스계 고분자 항균제는 기존의 저분자 항균제에 비해 높은 활성 및 선택성, 낮은 잔류독성, 길어진 장수명을 가져 식품가공, 의료기기, 항균섬유, 살균소독제, 의약품보존제로 사용가능하다.In addition, the cellulosic polymeric antimicrobial agent of the present invention has higher activity and selectivity, lower residual toxicity and longer life than conventional low molecular weight antimicrobial agents, and can be used as a food processing, a medical instrument, an antibacterial fiber, a disinfectant, and a medicine preservative.

도 1은 본 발명의 실시예 1의 전자빔의 총조사선량에 따른 면펄프와 왕겨 및 EFB의 온수 추출함량을 나타낸 그래프이며,
도 2는 본 발명의 실시예 1의 전자빔의 총조사선량에 따른 면펄프와 왕겨 및 EFB의 알칼리 추출함량을 나타낸 그래프이며,
도 3은 본 발명의 실시예 1의 전자빔의 총조사선량에 따른 면 섬유의 TGA 그래프를 나타낸 도면이며,
도 4은 본 발명의 실시예 3의 전자빔으로 전처리된 면 펄프를 1-알릴-3-메틸이미다졸륨 클로라이드(이하 AC라 함)에 녹여 시간에 따른 용해이미지를 나타낸 도면이며,
도 5은 본 발명의 실시예 4의 전자빔으로 전처리된 왕겨를 1,3-디메틸이미다졸륨 포스파이트(이하 Me라 함)에 녹여 시간에 따른 용해이미지를 나타낸 도면이며,
도 6은 본 발명의 실시예 5의 전자빔으로 전처리된 왕겨를 1-알릴-3-메틸이미다졸륨 클로라이드(이하 AC라 함)에 녹여 시간에 따른 용해이미지를 나타낸 도면이며,
도 7은 본 발명의 실시예 6의 전자빔으로 전처리된 왕겨를 1,3-디메틸이미다졸륨 메틸-포스파이트(이하 Me라 함)에 녹여 시간에 따른 용해이미지를 나타낸 도면이며,
도 8은 본 발명의 실시예 7의 전자빔으로 전처리된 EFB를 1-알릴-3-메틸이미다졸륨 클로라이드(이하 AC라 함)에 녹여 시간에 따른 용해이미지를 나타낸 도면이며,
도 9는 본 발명의 실시예 8의 전자빔으로 전처리된 EFB를 1,3-디메틸이미다졸륨 메틸-포스파이트(이하 Me라 함)에 녹여 시간에 따른 용해이미지를 나타낸 도면이며,
도 10은 본 발명의 실시예 10에 따라 제조된 셀룰로오스계 고분자 항균제의 이미지를 나타낸 도면이며,
도 11은 본 발명의 실시예 10에 따라 제조된 셀룰로오스계 고분자 항균제의 TGA그래프를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예 10에 따라 재조된 셀룰로오스계 고분자 항균제의 13C NMR 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 13은 셀룰로오스와 본 발명의 실시예 10에 따라 제조된 포스포릴화된 셀룰로오스의 FT-IR 스펙트럼를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예 11에 따라 왕겨로부터 Me를 이용하여 1차 석출된 물질을 보여주는 사진이다.
도 15는 본 발명의 실시예 11에 따라 왕겨로부터 Me를 이용하여 2차 석출된 물질을 보여주는 사진이다.
도 16은 본 발명의 실시예 12의 항균성 시험결과를 나타내는 사진이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a graph showing the hot water extraction contents of cotton pulp, rice hull and EFB according to the total irradiation dose of the electron beam of Example 1 of the present invention,
2 is a graph showing alkali extraction contents of cotton pulp, rice hull and EFB according to the total irradiation dose of the electron beam of Example 1 of the present invention,
3 is a graph showing a TGA graph of a surface fiber according to the total irradiation dose of the electron beam of Example 1 of the present invention,
4 is a view showing a dissolution image over time obtained by dissolving a cotton pulp pretreated with an electron beam in Example 3 of the present invention in 1-allyl-3-methylimidazolium chloride (hereinafter referred to as AC)
5 is a view showing a dissolution image according to time after dissolving the rice husks pretreated with the electron beam in Example 4 of the present invention in 1,3-dimethylimidazolium phosphite (hereinafter referred to as Me)
6 is a view showing a dissolution image over time of dissolving the rice husk pretreated with the electron beam in 1-allyl-3-methylimidazolium chloride (hereinafter referred to as AC) of Example 5 of the present invention,
FIG. 7 is a graph showing a dissolution image according to time after dissolving the rice husk pretreated with the electron beam in Example 6 of the present invention in 1,3-dimethylimidazolium methyl-phosphite (hereinafter referred to as Me)
FIG. 8 is a graph showing an image of dissolution of EFB pretreated with an electron beam in Example 7 of the present invention in 1-allyl-3-methylimidazolium chloride (hereinafter referred to as AC)
9 is a graph showing an image of dissolution of EFB pretreated with an electron beam in Example 8 of the present invention in 1,3-dimethylimidazolium methyl-phosphite (hereinafter referred to as Me)
10 is a view showing an image of a cellulose-based polymeric antibacterial agent prepared according to Example 10 of the present invention,
11 is a graph showing a TGA graph of a cellulose-based polymeric antibacterial agent prepared according to Example 10 of the present invention.
12 is a diagram showing a 13 C NMR spectrum of a cellulose-based polymeric antimicrobial agent prepared according to Example 10 of the present invention.
13 shows FT-IR spectra of cellulose and phosphated cellulose prepared according to Example 10 of the present invention.
FIG. 14 is a photograph showing a material precipitated primarily from rice husks using Me according to Example 11 of the present invention. FIG.
FIG. 15 is a photograph showing a material precipitated secondarily from rice hulls using Me according to Example 11 of the present invention. FIG.
16 is a photograph showing the results of the antibacterial test of Example 12 of the present invention.

본 발명은 바이오매스로부터 경제적이고 효율적으로 셀룰로오스를 제조하는 방법을 제공하며, 본 발명의 셀룰로오스의 제조방법은, The present invention provides a method for economically and efficiently producing cellulose from biomass, and the method for producing cellulose of the present invention comprises:

a) 바이오매스 원료에 방사선을 조사하여 바이오매스를 전처리하는 단계;a) pre-treating the biomass by irradiating the biomass feedstock with radiation;

b) 상기 전처리된 바이오매스를 상기 화학식 1로 표시되는 이온성 액체에 용해시키는 단계;b) dissolving the pretreated biomass in the ionic liquid of Formula 1;

c) 상기 이온성 액체에 용해된 바이오매스로부터 셀룰로오스를 추출하여 셀룰로오스를 얻는 단계;를 포함한다.and c) extracting cellulose from the biomass dissolved in the ionic liquid to obtain cellulose.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

X+Y- X + Y -

[상기화학식 1에서, X+은 이미다조리움이온, 피리디움이온, 암모늄이온, 포스포늄이온, 설퍼늄이온, 피라졸륨이온 또는 피롤리듐이온이고; Y-은 BF4 -, PF6 -, AlCl4 -, halogen-, CH3CO2 -, CF3CO2 -, CH3SO4 -, CF3SO3 -, (CF3SO2)N-, NO3 -, SbF6 -, Sb2F11-, MePhSO3 -, (CF3SO2)2N- 또는 (CF3SO2)3C- 이다.]Wherein X + is an imidazolium ion, a pyridinium ion, an ammonium ion, a phosphonium ion, a sulfide ion, a pyrazolium ion, or a pyrrolidium ion; Y - is BF 4 - , PF 6 - , AlCl 4 - , halogen - , CH 3 CO 2 - , CF 3 CO 2 - , CH 3 SO 4 - , CF 3 SO 3 - , (CF 3 SO 2 ) N - , NO 3 - , SbF 6 - , Sb 2 F 11 - , MePhSO 3 - , (CF 3 SO 2 ) 2 N - or (CF 3 SO 2 ) 3 C - .]

본 발명의 셀룰로오스의 제조방법은 셀룰로오스를 포함하는 바이오매스를 방사선으로 전처리함으로써 고도의 결정구조를 가지는 셀룰로오스의 사슬 구조를 파괴하여 높은 수율의 셀룰로오스를 얻을 수 있다.In the method for producing cellulose of the present invention, a high yield of cellulose can be obtained by destroying the chain structure of cellulose having a high crystal structure by pretreating biomass containing cellulose with radiation.

뿐만 아니라 방사선으로 전처리하고 전처리된 바이오매스를 특정한 이온성 액체에 녹여 셀룰로오스의 용해도를 높여 높은 수율의 셀룰로오스를 용이하게 추출할 수 있다.In addition, it is possible to easily extract cellulose with high yield by increasing the solubility of cellulose by dissolving the pretreated and biomass in a specific ionic liquid.

본 발명의 바이오매스는 셀룰로오스를 포함하는 원료를 의미하며, 한정이 있는 것은 아니나. 셀룰로오스 성분을 가지는 목질계, 비목질계, 해조류 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 바람직하게는 왕겨, 면섬유, 케나프, 대나무, 닥나무, 옥수수대, 볏짚, 아마, 저마, 대마, 황마 및 EFB에서 선택되는 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 보다 바람직하게는 면섬유, 왕겨 또는 EFB 보다 더 바람직하게는 왕겨 또는 EFB일 수 있다.The biomass of the present invention means a raw material including cellulose, and is not limited thereto. And may be selected from among wood flour, cotton fiber, kenaf, bamboo, mulberry, cornstarch, rice straw, flax, hemp, hemp, jute and EFB Or a mixture thereof, and more preferably may be rice hull or EFB, more preferably cotton fiber, rice hull or EFB, more preferably rice hull or EFB.

본 발명의 방사선은 한정이 있는 것은 아니나, X-선, 감마선 또는 전자선일 수 있으며, 바람직하게는 전자선일 수 있다.The radiation of the present invention is not limited, but it may be an X-ray, a gamma ray or an electron ray, and preferably an electron ray.

본 발명의 일 실시예에 따른 방사선은 총 조사량이 10 내지 1000KGy일 수 있으며, 셀룰로오스이외의 부산물의 농도를 낮추면서도 높은 수율로 고순도의 셀룰로오스를 제조하기 위한 측면에서 바람직하게는 25 내지 700KGy일 수 있다.The radiation dose according to one embodiment of the present invention may be 10 to 1000 KGy and preferably 25 to 700 KGy in order to produce cellulose with high purity at a high yield while lowering the concentration of byproducts other than cellulose .

본 발명의 일 실시예에 따른 셀룰로오스의 제조방법은 셀룰로오스의 수율을 높이고 셀룰로오스의 제조공정을 단축시키기 위해 a)단계 전에 바이오매스 원료를 분쇄하는 공정이 추가로 더 수행될 수 있다.The method for producing cellulose according to an embodiment of the present invention may further include a step of pulverizing the biomass raw material before the step a) in order to increase the yield of cellulose and shorten the production process of cellulose.

본 발명의 일 실시예에 따른 a)단계에서 전처리된 바이오매스 원료를 특정한 이온성 액체에 용해시키는 단계에서 용해는 상온(15 내지 35℃)에서 수행될 수 있으나, 셀룰로오스의 용해시간을 단축시키기 위해 열을 가할 수도 있다.In the step of dissolving the biomass raw material pretreated in step a) according to an embodiment of the present invention into a specific ionic liquid, the dissolution may be performed at room temperature (15 to 35 ° C), but in order to shorten the dissolution time of the cellulose Heat can also be applied.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 화학식 1로 나타내는 이온성 액체는 구체적으로 1-알릴-3-메틸이미다졸륨 클로라이드, 1,3-디메틸이미다졸륨 클로라이드, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 클로라이드, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 디시안아미드, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 헥사프루오로안티모네이트, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 헥사프루오로포스페이트, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 하이드로겐카보네이트, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 하이드로겐설페이트, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 메틸설페이트, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 테트라클로로알루미네이트, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 테트라클로로보레이트, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 티오시아네이트, 1-도데실-3-메틸이미다조리움 아이오다이드, 1-에틸-2,3-디메틸이미다조리움 클로라이드, 1-에틸-3-메틸이미다조리움 브로마이드, 1-에틸-3-메틸이미다조리움 클로라이드, 1-에틸-3-메틸이미다조리움 헥사플루오로포스페이트, 1-에틸-3-메틸이미다조리움 테트라플루오로보레이트, 1-헥실-3-메틸이미다조리움 테트라플루오로보레이트 및 1-부틸-4-메틸피리디움 클로라이드에서 선택되는 하나이상일 수 있으며, 전자빔으로 전처리된 바이오매스 원료로부터 보다 높은 순도와 수율의 셀룰로오스를 얻기위한 측면에서 1-알릴-3-메틸이미다졸륨 클로라이드일 수 있다.The ionic liquid represented by Formula 1 according to an embodiment of the present invention specifically includes 1-allyl-3-methylimidazolium chloride, 1,3-dimethylimidazolium chloride, 1-butyl- 3-methylimidazolium dicyanamide, 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluoroantimonate, 1-butyl-3-methylimidazolium hexa Butyl-3-methylimidazolium hydrogensulfate, 1-butyl-3-methylimidazolium hydrogensulfate, 1-butyl-3-methylimidazolium methylsulfate, 1 Butyl-3-methylimidazolium tetrachloroaluminate, 1-butyl-3-methylimidazolium tetrachloroborate, 1-butyl-3-methylimidazolium thiocyanate, 1- Methylimidazolium iodide, 1-ethyl-2,3-dimethylimidazolium chloride, 1-ethyl-3-methylimidazole Methylimidazolium hexafluorophosphate, 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride, -3-methylimidazolium tetrafluoroborate, and 1-butyl-4-methylpyridinium chloride, and may be at least one selected from biomass raw materials pretreated with an electron beam, a side surface for obtaining cellulose having higher purity and yield, Lt; RTI ID = 0.0 > 1-allyl-3-methylimidazolium < / RTI > chloride.

본 발명의 일 실시예에 따른 c)단계의 추출은 사용된 이온성 액체의 종류에 따라 사용되는 용매가 상이할 수 있으나, 물, 아세토나이트릴 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 바람직하게는 보다 높은 수율의 셀룰로오스를 얻기위한 측면에서 물이 바람직하다.The extraction of step c) according to an embodiment of the present invention may be water, acetonitrile or a mixture thereof, although the solvent used may be different depending on the kind of the ionic liquid used, Water is preferred in terms of obtaining a yield of cellulose.

또한 본 발명은 바이오매스 원료에 포함된 셀룰로오스와 특정의 이온성 액체, 바람직하게는 포스파이트기를 음이온으로 가지는 이온성 액체와 반응하여 셀룰로오스계 고분자 항균제를 제조하는 방법을 제공하는 것으로, 본 발명의 셀룰로오스계 고분자 항균제의 제조방법은, The present invention also provides a method for producing a cellulosic polymeric antimicrobial agent by reacting cellulose contained in a biomass raw material with an ionic liquid having a specific ionic liquid, preferably a phosphite group, as an anion, A method for producing a polymeric antimicrobial agent,

A) 바이오매스 원료에 방사선을 조사하여 바이오매스를 전처리하는 단계;A) pre-treating the biomass by irradiating the biomass feedstock with radiation;

B) 상기 전처리된 바이오매스에 하기 화학식 2로 표시되는 이온성 액체를 추가하여 전처리된 바이오매스내의 셀룰로오스에 이온성 액체가 그라프팅된 셀룰로오스계 고분자 항균제를 제조하는 단계;B) adding an ionic liquid represented by the following formula (2) to the pretreated biomass to prepare a cellulosic polymeric antimicrobial agent in which an ionic liquid is grafted to cellulose in the pretreated biomass;

C) 상기 제조된 셀룰로오스계 고분자 항균제를 분리하는 단계;를 포함한다.C) separating the prepared cellulosic polymeric antimicrobial agent.

[화학식 2](2)

X+Y1 - X + Y 1 -

[상기화학식 2에서, X+은 이미다조리움이온, 피리디움이온, 암모늄이온, 피라졸륨이온 또는 피롤리듐이온이고; Y1 - (R1)(R2)PO2 -(여기서 R1는 수소, 하이드록시 (C1-C5)알킬 또는 (C1-C5)알콕시이며, R2는 하이드록시 또는 (C1-C5)알콕시임.)이다.]Wherein X + is an imidazolium ion, a pyridium ion, an ammonium ion, a pyrazolium ion, or a pyrrolidium ion; Y 1 - (R 1 ) (R 2 ) PO 2 - wherein R 1 is hydrogen, hydroxy (C 1 -C 5) alkyl or (C 1 -C 5) R < 2 > is hydroxy or (C1-C5) alkoxy.

본 발명의 셀룰로오스계 고분자 항균제의 제조방법은 바이오매스 원료로부터 셀룰로오스를 추출하는 동시에 셀룰로오스계 고분자 항균제가 제조됨으로부터 간단한 공정으로 제조가 가능하며, 저렴한 원료인 바이오매스 원료로부터 셀룰로오스계 고분자 항균제를 제조함으로써 매우 경제적이고 효율적인 방법이다.The method for producing a cellulosic polymeric antimicrobial agent of the present invention can be produced by a simple process from extracting cellulose from a raw material of biomass and producing a cellulosic polymeric antimicrobial agent and manufacturing a cellulose-based polymeric antibacterial agent from a raw material of biomass It is a very economical and efficient method.

또한 본 발명의 셀룰로오스계 고분자 항균제의 제조방법에 따라 제조된 셀룰로오스계 고분자 항균제는 항균성의 수명이 길고 잔류독성이 낮으면서도 높은 항균활성을 가진다.In addition, the cellulose-based polymeric antibacterial agent prepared according to the method for producing a cellulosic polymeric antibacterial agent of the present invention has a long antimicrobial life, low residual toxicity, and high antimicrobial activity.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 셀룰로오스계 고분자 항균제는 하기 화학식 3으로 표시되는 것일 수 있다.The cellulosic polymeric antimicrobial agent according to an embodiment of the present invention may be represented by the following general formula (3).

[화학식 3](3)

Figure pat00001
Figure pat00001

[상기 화학식 3에서, X+은 이미다졸륨이온, 피리디움이온, 암모늄이온, 피라졸륨이온 또는 피롤리듐이온이고, Z_

Figure pat00002
또는
Figure pat00003
이다.][In Formula 3, and, X + is imidazolium ion, pyridinium Stadium ion, an ammonium ion, a pyrazolium ion, or lithium ion pyrrole, Z _ is
Figure pat00002
or
Figure pat00003
to be.]

우수한 항균활성을 가지기위한 측면에서 바람직하게 상기 화학식 3에서 X+은 이미다졸륨이온일 수 있다.From the viewpoint of having an excellent antibacterial activity, X & lt ; + > in the above formula (3) may be an imidazolium ion.

본 발명에 기재된 화학식에서 n은 방사선, 바람직하게는 전자빔의 조사량에 따라 달라질 수 있으며, 1 내지 10000의 정수일 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 5000일 수 있다.In the chemical formulas described in the present invention, n may vary depending on the dose of radiation, preferably electron beam, and may be an integer of 1 to 10000, preferably 1 to 5000. [

본 발명의 셀룰로오스계 고분자 항균제의 제조방법의 일 실시예에 따른 분리는 용매에 한정이 있는 것은 아니나, 효과적인 분리측면에서 아세토나이트릴을 용매로 사용하여 수행될 수 있으며, 구체적으로 아세토나이트릴을 사용하여 사용된 이온성 액체와 용매교환으로 분리가 진행될 수 있다.The separation according to one embodiment of the method for producing a cellulose-based polymeric antibacterial agent of the present invention is not limited to a solvent, but can be carried out using acetonitrile as a solvent in terms of effective separation, specifically using acetonitrile And the separation can proceed by solvent exchange with the ionic liquid used.

본 발명의 셀룰로오스계 고분자 항균제의 제조방법의 일 실시예에 따른 상기 화학식 2로 표시되는 이온성 액체는 바람직하게 1,3-디메틸이미다졸륨 메틸-포스파이트 또는 1-부틸-3-메틸이미다조리움 디부틸포스페이트일 수 있으며, 보다 높은 활성을 가지며 더불어 분리가 용이한 측면에서 보다 바람직하게는 1,3-디메틸이미다졸륨 메틸-포스파이트일 수 있다.The ionic liquid represented by Formula 2 according to one embodiment of the method for producing a cellulosic polymeric antimicrobial agent of the present invention is preferably 1,3-dimethylimidazolium methyl-phosphite or 1-butyl- And may be 1,3-dimethylimidazolium methyl-phosphite in view of higher activity and easiness of separation, and more preferably 1,3-dimethylimidazolium methyl-phosphite.

본 발명의 일 실시예에 따른 B)단계의 그라프트 반응은 상온(15 내지 35℃)에서 수행될 수 있다.The grafting reaction in step B) according to an embodiment of the present invention may be performed at room temperature (15 to 35 DEG C).

본 발명의 셀룰로오스계 고분자 항균제의 제조방법의 일 실시예에 따른 바이오매스는 셀룰로오스를 포함하는 원료를 의미하며, 바람직하게는 왕겨, 면섬유, 케나프, 대나무, 닥나무, 옥수수대, 볏짚, 아마, 저마, 대마, 황마 및 EFB에서 선택되는 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 보다 바람직하게는 면섬유, 왕겨 또는 EFB일 수 있다.The biomass according to one embodiment of the method for producing a cellulosic polymeric antimicrobial agent of the present invention refers to a raw material containing cellulose and is preferably selected from the group consisting of rice hull, cotton fiber, kenaf, bamboo, mulberry, cornstarch, rice straw, , Hemp, jute and EFB, or a mixture thereof, more preferably cotton fiber, rice hull or EFB.

또한 본 발명은 본 발명의 셀룰로오스계 고분자 항균제의 제조방법에 따라 제조된 셀룰로오스계 고분자 항균제를 제공한다.The present invention also provides a cellulosic polymeric antimicrobial agent prepared according to the process for producing a cellulosic polymeric antimicrobial agent of the present invention.

본 발명의 셀룰로오스계 고분자 항균제는 셀룰로오스의 순도가 높아 잔류독성이 낮을 뿐만 아니라 별도의 가교과정없이 특정한 이온성 액체만을 이용한 간단한 공정으로 제조가 가능하며, 항균활성도 매우 높다.The cellulosic polymeric antimicrobial agent of the present invention has low pesticide residue due to high purity of cellulose, and can be produced by a simple process using only a specific ionic liquid without extra crosslinking process, and its antibacterial activity is very high.

이하 본 발명의 구체적인 실시예를 자세하게 기재하나, 이에 한정이 있는 것은 아니다.Hereinafter, specific examples of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited thereto.

이하의 실시예에 사용한 면 펄프 시료는 면 린터 섬유의 정선을 통해 제조된 것을 국내 조폐공사㈜에서 제공받아 사용하였다.
The cotton pulp samples used in the following Examples were obtained from KOMIPO Co., Ltd., which was produced through the selection of cotton linters.

[실시예 1] 전자빔 조사량에 따른 온수 및 알칼리 추출[Example 1] Hot water and alkali extraction according to electron beam irradiation amount

면 펄프, 왕겨 및 EFB 각각에 전자빔 가속기(ELV-8 Type, EB-TECH CO., 2.5MeV)를 사용하여 대기 중 상온 하에서 25, 50, 75, 100KGy의 조사량으로 조사하였다. 전자빔 가속기의 컨베이어 속도는 10m/sec로 23mA의 조건에서 1회 통과 시 25KGy의 조사량이 조사되도록 조정하였다. 전자빔 전처리는 원료의 밀도에 영향을 받기 때문에 균일한 처리 조건을 위해 지퍼백에 분산시켜 처리하였다. 전자빔이 조사된 면 펄프, 왕겨 및 EFB는 대기 상에서 건조 시킨 후 나이프밀로 분쇄한 후 40메쉬의 체로 걸러내어 온수 추출 및 알칼리 추출을 진행하였다. 온수 추출은 TAPPI Standard T207 cm-99, 알칼리 추출은 TAPPI Standard T212 om-02에 의거하여 실험을 실시하였으며, 그 결과를 도 1 및 2에 나타내었다.50, 75, and 100 KGy at room temperature under an atmosphere of an electron beam accelerator (ELV-8 Type, EB-TECH CO., 2.5 MeV) in cotton pulp, rice husk and EFB. The conveyor speed of the electron beam accelerator was adjusted so that the irradiation amount of 25 KGy was irradiated once at a current of 23 mA at 10 m / sec. Since the electron beam pretreatment is affected by the density of the raw material, it is dispersed in a zipper bag for uniform treatment conditions. The pulp, rice husk, and EFB irradiated with electron beam were dried in the air, pulverized with a knife mill, and sifted through a sieve of 40 mesh to conduct hot water extraction and alkali extraction. Experiments were conducted according to TAPPI Standard T207 cm-99 for hot water extraction and TAPPI Standard T212 om-02 for alkali extraction. The results are shown in FIGS. 1 and 2. FIG.

도 1 및 2에서 나타난 바와 같이 전자빔 총 조사량에 따라 추출되는 셀룰로오스 량이 달라짐을 알 수 있었으며, 특히 면펄프의 경우 알칼리 추출시 전자빔으로 전처리하지 않은 경우 추출량이 현저히 낮은 것을 알 수 있으며, 전자빔 처리에 의해 셀룰로오스의 수산화 라디칼이 발생되어 추출량이 증가하는 것으로 판단된다.As shown in FIGS. 1 and 2, it was found that the amount of cellulose extracted according to the total dose of electron beam was varied. Particularly, in the case of cotton pulp, the extraction amount was significantly low when the alkali extraction was not performed with the electron beam. It is judged that the hydroxyl radical of cellulose is generated and the extraction amount is increased.

또한 도 3에 전자빔 조사선량에 따른 면 펄프의 열적 특성 변화를 TGA 그래프로 나타내었으며, 도 3에서 보이는 바와 같이 전자빔 처리하지 않은 면 펄프의 결정성 셀룰로오스는 300oC에서 급격히 분해되어 500oC에서 원래의 16% 정도로 감소되었다. 전자빔 조사량을 50에서 200KGy로 점차 증가시킴에 따라 분해되기 시작하는 온도가 낮아졌으며, 500oC에서의 잔류량도 10% 정도로 눈에 띄게 감소되었다. 상기 TGA 곡선에서 나타난 바와 같이 전자빔 조사 처리에 의해 면 펄프의 셀룰로오스 사슬 구조의 파괴로 인한 결정성이 현저히 감소함을 알 수 있다.
Also is rapidly degraded in the determination of the surface of pulp is not an electron beam process cellulose is 300 o C, as shown in Figure 3 the thermal property changes in the surface of pulp according to the electron beam irradiation dose TGA shown in graphic, Figure 3 at 500 o C It was reduced to the original 16%. As the electron beam dose was gradually increased from 50 to 200 kGy, the temperature at which decomposition began was lowered, and the residual amount at 500 ° C was also remarkably reduced by about 10%. As shown in the TGA curve, the crystallinity due to the destruction of the cellulose chain structure of cotton pulp is remarkably reduced by the electron beam irradiation treatment.

[실시예 2] 기계적 분쇄 처리에 따른 면 펄프의 용해도 특성[Example 2] Solubility characteristics of cotton pulp by mechanical pulverizing treatment

면 펄프의 기계적 분쇄처리에 의한 용해도 특성을 알아보고자 분쇄한 면 펄프와 분쇄처리하지 않은 면 펄프를 이온성 액체 1-알릴-3-메틸이미다졸륨 클로라이드(이하 AC라 함)와 1,3-디메틸이미다졸륨 메틸-포스파이트(이하 Me라 함)에 의한 면 펄프용해 실험을 실시하였다. 기계적 절단 처리에 의한 용해도 특성을 하기 표 1에 나타내었으며, 기계적 절단 처리에 의해서 면 펄프의 용해 효율이 높아지는 것을 확인할 수 있다.In order to investigate the solubility characteristics of cotton pulp by mechanical pulverization, pulverized cotton pulp and non-pulverized cotton pulp were mixed with ionic liquid 1-allyl-3-methylimidazolium chloride (hereinafter referred to as AC) A cotton pulp dissolution experiment was conducted with dimethylimidazolium methyl-phosphite (hereinafter referred to as Me). The solubility characteristics by the mechanical cutting treatment are shown in Table 1, and it can be confirmed that the dissolution efficiency of the cotton pulp is increased by the mechanical cutting treatment.

Figure pat00004
Figure pat00004

[실시예 3] 전처리한 면 펄프의 AC로 용해 [Example 3] Dissolution of pretreated cotton pulp with AC

면 펄프에 전자빔 가속기(ELV-8 Type, EB-TECH CO., 2.5MeV)를 사용하여 대기 중 상온 하에서 25, 50, 75, 100KGy의 조사량으로 조사하였다. 전자빔 가속기의 컨베이어 속도는 10m/sec로 23mA의 조건에서 1회 통과 시 25KGy의 조사량이 조사되도록 조정하였다. 전자빔 전처리는 원료의 밀도에 영향을 받기 때문에 균일한 처리 조건을 위해 지퍼백에 분산시켜 처리하였다. 전자빔이 조사된 면 펄프는 대기 상에서 건조 시킨 후 나이프밀로 분쇄한 후 40메쉬의 체로 걸러낸 면 펄프 0.5g을 이온성 액체인 AC 10g에 용해시켰다. Cotton pulp was irradiated at 25, 50, 75, and 100KGy at room temperature using an electron beam accelerator (ELV-8 Type, EB-TECH CO., 2.5 MeV). The conveyor speed of the electron beam accelerator was adjusted so that the irradiation amount of 25 KGy was irradiated once at a current of 23 mA at 10 m / sec. Since the electron beam pretreatment is affected by the density of the raw material, it is dispersed in a zipper bag for uniform treatment conditions. The cotton pulp irradiated with the electron beam was dried in air, pulverized with a knife mill, and then pulverized with a sieve of 40 mesh into 0.5 g of cotton pulp dissolved in 10 g of ionic liquid AC.

전자빔 전처리된 면 펄프를 AC에 용해시킨 결과를 시간에 따라 용해되는 이미지로써 육안적으로 평가하였으며, 도 4에 AC의 용해 진행과정 중의 이미지를 용해 시간에 따라 나타내었다. 도 4에 보이는 바와 같이 AC는 30분에서 완전히 용해되었으며 전자빔에 조사선량에 따라 용해도에 차이가 나타나는 것을 확인하였다.
The results obtained by dissolving the electron beam pre-treated cotton pulp in AC were visually evaluated as images dissolving with time. In FIG. 4, images during the dissolution progress of AC were shown according to dissolution time. As shown in FIG. 4, AC was completely dissolved in 30 minutes, and it was confirmed that there was a difference in solubility according to irradiation dose in the electron beam.

[비교예 1][Comparative Example 1]

전자빔 처리하지 않은 면 펄프를 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 실시하였으나, 전자빔 처리를 하지 않은 면 펄프는 1시간 후에도 용해되지 않았음을 확인하였으며, 전자빔 처리가 면 펄프의 용해도에 큰 영향을 주는 것을 알 수 있다.
The same procedure as in Example 3 was carried out except that cotton pulp not subjected to electron beam treatment was used. However, it was confirmed that cotton pulp without electron beam treatment did not dissolve even after 1 hour, It can be seen that it affects.

[실시예 4] 전처리한 면 펄프의 Me로 용해 [Example 4] Dissolution of pretreated cotton pulp with Me

실시예 3에서 이온성 액체로 Me를 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 실시하였으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다.The procedure of Example 3 was repeated except that Me was used as the ionic liquid in Example 3, and the results are shown in FIG.

도 5에서 보이는 바와 같이 이온성 액체를 Me로 사용한 경우 40분에 완전히 용해되었으며 전자빔에 조사선량에 따라 용해도에 차이가 나타나는 것을 확인하였다. 또한 AC보다 Me에서 면 펄프의 용해속도가 더 빠르게 나타나는 것을 확인하였다.
As shown in FIG. 5, when the ionic liquid was used as Me, it was completely dissolved in 40 minutes, and it was confirmed that the solubility of the electron beam differs according to the irradiation dose. It was also confirmed that the dissolution rate of cotton pulp appeared faster than that of AC.

[비교예 2][Comparative Example 2]

전자빔 처리하지 않은 면 펄프를 사용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 실시하였으나, 전자빔 처리를 하지 않은 면 펄프는 1시간 후에도 용해되지 않았음을 확인하였으며, 전자빔 처리가 면 펄프의 용해도에 큰 영향을 주는 것을 알 수 있다.
The same procedure as in Example 3 was carried out except that cotton pulp not subjected to electron beam treatment was used. However, it was confirmed that cotton pulp without electron beam treatment did not dissolve even after 1 hour, It can be seen that it affects.

[실시예 5] 전처리한 왕겨의 AC로 용해 [Example 5] Dissolution of pretreated rice hull by AC

실시예 3에서 100, 200, 300, 500, 700KGy의 조사량으로 조사시킨 것과 왕겨 5g을 이온성 액체인 AC 495g에 용해시킨 것을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 실시하였으며, 그 결과를 도 6에 나타내었다.Example 3 was carried out in the same manner as in Example 3, except that 5 g of rice hull was irradiated at an irradiation dose of 100, 200, 300, 500, 700 KGy in Example 3, and 495 g of ionic liquid AC was dissolved. Respectively.

도 6에서 보이는 바와 같이 조사량(100Kgy ~ 700Kgy)에 따라 용해도에 차이가 있으며 3 내지 24시간 후에 완전히 용해되었음을 확인하였다.
As shown in FIG. 6, the solubility was varied according to the irradiation dose (100 Kgy to 700 Kgy), and it was confirmed that the solubility was completely dissolved after 3 to 24 hours.

[비교예 3][Comparative Example 3]

전자빔 처리하지 않은 왕겨를 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 실시하였으나, 전자빔 처리를 하지 않은 왕겨는 24시간 후에도 용해되지 않았음을 확인하였으며, 전자빔 처리가 왕겨의 용해도에 큰 영향을 주는 것을 알 수 있다.
The same procedure as in Example 5 was carried out except that the rice husk without the electron beam treatment was used. However, it was confirmed that the rice husk without electron beam treatment did not dissolve even after 24 hours, and the electron beam treatment greatly affected the solubility of the rice husk .

[실시예 6] 전처리한 왕겨의 Me로 용해 [Example 6] Dissolving with Me of the rice husk pretreated

이온성 액체로 Me를 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일하게 실시하였으며, 그 결과를 도 7에 나타내었다.The procedure of Example 5 was repeated except that Me was used as an ionic liquid. The results are shown in FIG.

도 8에서 보이는 바와 같이 조사량(100Kgy ~ 700Kgy)에 따라 용해도에 차이가 있으며 3 내지 24시간 후에 완전히 용해되었음을 확인하였다.
As shown in FIG. 8, the solubility was varied according to the irradiation dose (100 Kgy to 700 Kgy), and it was confirmed that it was completely dissolved after 3 to 24 hours.

[비교예 4][Comparative Example 4]

전자빔 처리하지 않은 왕겨를 사용한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일한 방법으로 실시하였으나, 전자빔 처리를 하지 않은 왕겨는 24시간 후에도 용해되지 않았음을 확인하였으며, 전자빔 처리가 왕겨의 용해도에 큰 영향을 주는 것을 알 수 있다.
It was confirmed that the rice husk without electron beam treatment did not dissolve even after 24 hours, and that the electron beam treatment significantly affected the solubility of rice husk .

[실시예 7] 전처리한 EFB의 AC로 용해[Example 7] Dissolution of pretreated EFB in AC

전자빔 처리한 EFB를 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 실시하였으며, 그 결과를 도 8에 나타내었다.The same procedure as in Example 5 was carried out except that the electron beam-treated EFB was used, and the results are shown in Fig.

도 8에서 보이는 바와 같이 조사량(100Kgy ~ 700Kgy)에 따라 용해도에 차이가 있으며 3 내지 24시간 후에 완전히 용해되었음을 확인하였다.
As shown in FIG. 8, the solubility was varied according to the irradiation dose (100 Kgy to 700 Kgy), and it was confirmed that it was completely dissolved after 3 to 24 hours.

[비교예 5][Comparative Example 5]

전자빔 처리하지 않은 EFB를 사용한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 실시하였으나, 전자빔 처리를 하지 않은 왕겨는 24시간 후에도 용해되지 않았음을 확인하였으며, 전자빔 처리가 왕겨의 용해도에 큰 영향을 주는 것을 알 수 있다.
The same procedure was performed as in Example 7 except that EFB not subjected to electron beam treatment was used. However, it was confirmed that the rice husk without electron beam treatment did not dissolve even after 24 hours, and the electron beam treatment significantly affected the solubility of rice husk .

[실시예 8] 전처리한 EFB의 Me로 용해[Example 8] Melting of pretreated EFB in Me

전자빔 처리한 EFB 를 사용한 것을 Ac대신 Me를 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 실시하였으며, 그 결과를 도 9에 나타내었다.The same procedure as in Example 5 was carried out except that E-beam treated EFB was used instead of Ac as Me. The results are shown in FIG.

도 9에서 보이는 바와 같이 조사량(100Kgy ~ 700Kgy)에 따라 용해도에 차이가 있으며 3 내지 24시간 후에 완전히 용해되었음을 확인하였다.
As shown in FIG. 9, the solubility was varied according to the irradiation dose (100 Kgy to 700 Kgy), and it was confirmed that it was completely dissolved after 3 to 24 hours.

[비교예 6][Comparative Example 6]

전자빔 처리하지 않은 EFB를 사용한 것을 제외하고는 실시예 8과 동일한 방법으로 실시하였으나, 전자빔 처리를 하지 않은 EFB는 24시간 후에도 용해되지 않았음을 확인하였으며, 전자빔 처리가 EFB의 용해도에 큰 영향을 주는 것을 알 수 있다.
EFB without electron beam treatment was used in the same manner as in Example 8 except that the electron beam treatment did not dissolve even after 24 hours and the electron beam treatment had a large effect on the solubility of EFB .

[실시예 9] 면펄프로부터 AC를 이용한 셀룰로오스의 제조방법[Example 9] Method for producing cellulose from cotton pulp using AC

각각 1.5g의 면 펄프에 전자빔 미처리, 50 kGy 및 100 KGy 전자빔 처리 시료를 이온성 액체 AC 10g에 녹인 용액을 준비하였고 증류수를 추가하여 이온성 액체와 용매교환을 실시하였다. 각각 이온성 액체가 담긴 바이알에 증류수를 10 ml을 투입하여 셀룰로오스를 석출하였고, 상등액을 분리한 후 증류수 10g을 3번 정도 추가적으로 적용하여 잔류 이온성 액체를 제거하여 셀룰로오스를 얻었다.
A solution was prepared by dissolving 1.5 g of cotton pulp in 10 g of ionic liquid AC and 50 kGy and 100 KGy electron beam treatment samples, respectively, and the solvent was exchanged with ionic liquid by addition of distilled water. Cellulose was precipitated by adding 10 ml of distilled water to each vial containing ionic liquid, and the supernatant was separated and then 10 g of distilled water was further applied three times to remove residual ionic liquid to obtain cellulose.

[실시예 10] 면펄프로부터 Me를 이용한 셀룰로오스계 고분자 항균제의 제조방법[Example 10] Method for producing cellulose-based polymer antibacterial agent using Me from cotton pulp

실시예 9에서 이온성 액체로 AC 대신 Me를 사용하고, 증류수 대신 아세토나이트릴을 사용한 것을 제외하고는 실시예 9와 동일하게 실시하여 얻어진 셀룰로오스계 고분자 항균제를 도 10에 나타내었다.A cellulosic polymeric antimicrobial agent obtained in the same manner as in Example 9, except that Me was used instead of AC as an ionic liquid in Example 9, and acetonitrile was used in place of distilled water, is shown in Fig.

또한 도 11에 석출된 셀룰로오스계 고분자 항균제의 TGA 그래프를 나타내었다.The TGA graph of the cellulose-based polymer antibacterial agent precipitated in FIG. 11 is also shown.

도 11에 보이는 바와 같이 셀룰로오스(Microcrystalline Cellulose: MCC)와 면 펄프는 300oC 및 350oC 부근에서 급격히 분해되어 600oC에서 셀룰로오스는 원래 중량의 0~12% 밖에 남아 있지 않았다. 반면 Me에 의해 용해된 면 펄프로부터 석출된 셀룰로오스계 고분자 항균제는 250oC 부근에서 눈에 띄게 분해되기 시작하지만 MCC와 같이 분해되는 양은 크지 않았다. 또한 전자빔 조사량에 따라 분해되는 양도 증가됨을 알 수 있다. 이 사실은 셀룰로오스의 결정화도가 감소하기 때문으로 판단된다. FIG cellulose as shown in 11 (Microcrystalline Cellulose: MCC) and the surface of pulp is 300 o C and is rapidly decomposed in the vicinity of 350 o C was originally cellulose is not left out of 0 to 12% by weight of at 600 o C. On the other hand, the cellulosic polymeric antimicrobial agent precipitated from the cotton pulp dissolved by Me began to remarkably decompose in the vicinity of 250 ° C, but the decomposition amount like MCC was not large. It can also be seen that the amount of decomposition is increased according to the amount of electron beam irradiation. This fact is considered to be due to the decrease in crystallinity of cellulose.

또한 도 12 a)에 보이는 바와 같이는 재생된 셀룰로오스를 DMSO-d6로 측정한 13C NMR 스펙트럼이다. 재생된 셀룰로오스에 포스파이트기가 결합되었다는 것은 13C NMR 스펙트럼만으로는 알 수 없으나 D2O로 측정한 13C NMR 스펙트럼인 도 12 b)에서 나타낸 바와 같이 62.3 ppm (6)에서의 피크와 아울러 64.3 ppm (6')에서의 피크가 함께 나타나는 것을 보아 C6에서 수산기에 치환이 이루어졌음이 분명하다. 이 결과는 Me에서 MCC (microcrystalline powder)에 용해시켜 재생된 셀룰로오스의 13C스펙트럼 결과와 동일하다[H. T. Vo, Y. J. Kim, E. H. Jeon, C. S. Kim, H. S. Kim, and H. Lee, Chem. Eur. J. 2012, 18, 9019 - 9023]. 상기 결과는 아래 반응식 2와 같이 글루코오스 단위체의 수산기가 [Dmim][(MeO)(H)PO2]의 메틸포스파이트 양이온과의 상호 작용에 의하여 치환됨과 동시에 메탄올이 제거되어 디메틸이미다졸륨 셀룰로오스 포스파이트가 생성된다는 것을 보여 주고 있다. As shown in FIG. 12 a, the reproduced cellulose is a 13 C NMR spectrum measured by DMSO-d 6 . Once an phosphite groups are bonded to the regenerated cellulose 13 C NMR spectrum, but can be seen only as indicated in the 13 C NMR spectrum of 12 b) it is also measured in D 2 O as well as a peak at 62.3 ppm (6) 64.3 ppm ( 6 '), it is clear that the hydroxyl group substitution was carried out in C6. This result is the same as the 13 C spectral result of cellulose recovered by dissolving in MCC (microcrystalline powder) in Me [HT Vo, YJ Kim, EH Jeon, CS Kim, HS Kim, and H. Lee, Chem. Eur. J. 2012, 18, 9019-9023]. The results show that the hydroxyl group of the glucose unit is substituted by the interaction with methylphosphite cations of [Dmim] [(MeO) (H) PO 2 ] as shown in the following reaction formula 2, and methanol is removed to obtain dimethyl imidazolium cellulose Fight is generated.

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

Figure pat00005
Figure pat00005

또한 도 13에서 보는 바와 같이 셀룰로오스와 포스포릴화된 셀룰로오스(셀룰로오스계 고분자 항균제)의 FT-IR 스펙트럼을 측정하였다. 이온성 액체 Me로 용해시켜 포스포릴화된 셀룰로오스는 전자빔 조사량에 관계없이 공히 2356 및 1576cm-1에서 새로운 흡수 밴드가 나타났는데, 이것은 각각 포스파이트의 P-H 신축진동과 이미다졸륨 고리의 C=N 신축진동에 해당된다. 이로서 포스포릴화된 셀룰로오스가 형성되었음을 알 수 있다.
As shown in FIG. 13, the FT-IR spectrum of cellulose and phosphated cellulose (cellulosic polymeric antimicrobial agent) was measured. Phosphorylated cellulose, dissolved in ionic liquid Me, showed a new absorption band at 2356 and 1576 cm -1 irrespective of the electron beam dose, indicating that both the PH stretching vibration of the phosphite and the C = N stretching of the imidazolium ring Vibration. It can be seen that the phosphorylated cellulose was formed.

[실시예 11] 왕겨로부터 Me를 이용한 셀룰로오스계 고분자 항균제의 제조방법      [Example 11] Method for producing cellulose-based polymeric antibacterial agent using Me from rice hulls

0.5g의 왕겨에 200 KGy의 전자빔을 처리한 시료를 이온성 액체 Me 49.5g에 녹인 용액을 준비하였고 증류수를 추가하여 이온성 액체와 용매교환을 실시하였다. 각각 이온성 액체가 담긴 바이알에 아세토니트릴을 200ml을 투입하여 석출된 물질을 여과한 후 걸러진 물질(상층)을 속슬렛추출법으로 아세톤을 사용하여 도 14와 같은 물질을 석출하였다. 또한 여과액은 시간이 경과함에 따라 가라앉은 반투명한 겔 상태의 물질 50g에 아세토니트릴 200ml을 투입하여 교반하면 침전물이 생성되며 이를 여과한 후 걸러진 물질(하층)을 속슬렛추출법으로 아세톤을 사용하여 도 15와 같은 물질을 석출하였다. 도 14 및 15와 같이 석출된 물질에 대하여 25 ~ 900℃, 10℃/분, 질소 분위기의 조건에서 TGA 분석을 실시한 결과를 도 16에 나타내었다. TGA분석결과 900℃에서 무기물 함량이 하층에서 25.48%, 상층에서 23.88%로 나타났다. 이러한 결과로 볼 때 상층과 하층의 구성에는 큰 차이가 없으며 단지 하층의 함량이 다소 높은 것은 상대적으로 무기물의 용해도가 낮기 때문인 것으로 볼 수 있다. 또한 14 및 15와 같이 석출된 물질에 대하여 EDAX 분석결과 Si 성분이 나타나는 것을 확인하였으며, 이는 TGA 분석 결과 나타난 무기물은 이미 왕겨의 구성성분으로 알려진 실리카임을 확인할 수 있었다.
A solution prepared by dissolving 0.5 g of rice husk and 200 KGy electron beam in 49.5 g of ionic liquid Me was prepared and distilled water was added to perform solvent exchange with ionic liquid. Each of the vials containing the ionic liquid was charged with 200 ml of acetonitrile, and the precipitated substance was filtered. The filtered substance (upper layer) was subjected to Soxhlet extraction using acetone to precipitate a substance as shown in Fig. In addition, 200 ml of acetonitrile was added to 50 g of the translucent gel-like substance which had been settled over time, and the filtrate was stirred to produce a precipitate. After filtration, the filtered substance (lower layer) was subjected to Soxhlet extraction 15 was precipitated. As shown in FIGS. 14 and 15, TGA analysis was performed on the deposited material under conditions of 25 to 900.degree. C., 10.degree. C./minute and nitrogen atmosphere, and the results are shown in FIG. As a result of TGA analysis, the mineral content was 25.48% at the lower layer and 23.88% at the upper layer at 900 ℃. These results show that there is no significant difference in the composition of the upper and lower layers, but the relatively higher content of the lower layer is due to the lower solubility of the inorganic materials. As a result of EDAX analysis, it was confirmed that the Si component appeared as shown in Tables 14 and 15. The TGA analysis showed that the inorganic matter was silica, which was already known as a component of rice hulls.

[실시예 12] 셀룰로오스계 고분자 항균제의 항균활성의 평가[Example 12] Evaluation of antibacterial activity of cellulosic polymeric antimicrobial agent

실시예 10에서 제조된 셀룰로오스계 고분자 항균제의 항균활성은 진탕플라스크법(KS J 4206:2008)에의해 평가되었다. 시험을 위한 균주는 포도상구균(그람-양성균)(균주 1) 및 대장균(그람-음성균)(균주 2)을 사용하였다. 시료 농도 0.5%에서 포도상구균(Straphylococcus aureus ATCC 6538) 및 대장균(Escherichia coli ATCC 25922)으로 접종된 항균제의 시험편은 모두 항균활성을 보였다. 아래의 표 2와 같이 시험균액을 37±1℃에서 24시간 동안 진탕 배양(진탕회수 120회/분)한 후 시험편에 살아있는 균의 수는 10이하로 감소비는 99.9%이상이었으며, 대조군(셀룰로오스계 고분자 항균제 무존재, blank)의 경우 감소비가 없었다.The antibacterial activity of the cellulosic polymeric antibacterial agent prepared in Example 10 was evaluated by shaking flask method (KS J 4206: 2008). Staphylococcus (Gram-positive bacteria) (strain 1) and Escherichia coli (Gram-negative bacteria) (strain 2) were used for the test. All specimens of antimicrobial agents inoculated with Staphylococcus aureus ATCC 6538 and Escherichia coli ATCC 25922 at a sample concentration of 0.5% showed antimicrobial activity. As shown in Table 2 below, the number of viable microorganisms in the test piece after shaking culture (shaking count 120 times / minute) at 37 占 1 占 폚 for 24 hours was 99.9% or more, There was no reduction ratio in the case of non - existence of polymeric antimicrobial agent, blank).

Figure pat00006
Figure pat00006

도 16에서는 본 발명의 실시예 12의 항균성 시험결과에 대한 이미지를 나타내었다.16 shows an image of the antibacterial test result of Example 12 of the present invention.

상기 표 2와 도 16에서 보이는 바와 같이 본 발명의 본 발명의 셀룰로오스계 고분자 항균제가 높은 활성을 보이는 것을 알 수 있다. As shown in Table 2 and FIG. 16, the cellulosic polymeric antibacterial agent of the present invention shows high activity.

Claims (10)

a) 바이오매스 원료에 방사선을 조사하여 바이오매스를 전처리하는 단계;
b) 상기 전처리된 바이오매스를 상기 화학식 1로 표시되는 이온성 액체에 용해시키는 단계;
c) 상기 이온성 액체에 용해된 바이오매스로부터 셀룰로오스를 추출하여 셀룰로오스를 얻는 단계;를 포함하는 셀룰로오스의 제조방법.
[화학식 1]
X+Y-
[상기화학식 1에서, X+은 이미다조리움이온, 피리디움이온, 암모늄이온, 포스포늄이온, 설퍼늄이온, 피라졸륨이온 또는 피롤리듐이온이고; Y-은 BF4 -, PF6 -, AlCl4 -, halogen-, CH3CO2 -, CF3CO2 -, CH3SO4 -, CF3SO3 -, (CF3SO2)N-, NO3 -, SbF6 -, Sb2F11-, MePhSO3 -, (CF3SO2)2N- 또는 (CF3SO2)3C- 이다.]
a) pre-treating the biomass by irradiating the biomass feedstock with radiation;
b) dissolving the pretreated biomass in the ionic liquid of Formula 1;
c) extracting the cellulose from the biomass dissolved in the ionic liquid to obtain cellulose.
[Chemical Formula 1]
X + Y -
Wherein X + is an imidazolium ion, a pyridinium ion, an ammonium ion, a phosphonium ion, a sulfide ion, a pyrazolium ion, or a pyrrolidium ion; Y - is BF 4 - , PF 6 - , AlCl 4 - , halogen - , CH 3 CO 2 - , CF 3 CO 2 - , CH 3 SO 4 - , CF 3 SO 3 - , (CF 3 SO 2 ) N - , NO 3 - , SbF 6 - , Sb 2 F 11 - , MePhSO 3 - , (CF 3 SO 2 ) 2 N - or (CF 3 SO 2 ) 3 C - .]
제 1항에 있어서,
상기 바이오매스 원료는 왕겨, 면섬유, 케나프, 대나무, 닥나무, 옥수수대, 볏짚, 아마, 저마, 대마, 황마 및 EFB에서 선택되는 하나 또는 이들의 혼합물인 셀룰로오스의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the biomass raw material is one or a mixture thereof selected from rice hull, cotton fiber, kenaf, bamboo, mulberry, cornstarch, rice straw, flax, persimmon, hemp, jute and EFB.
제 1항에 있어서,
상기 방사선은 총 조사량이 10 내지 1000KGy인 셀룰로오스의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the radiation has a total dose of 10 to 1000 KGy.
제 1항에 있어서,
상기 이온성 액체는 1-알릴-3-메틸이미다졸륨 클로라이드, 1,3-디메틸이미다졸륨 클로라이드, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 클로라이드, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 디시안아미드, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 헥사프루오로안티모네이트, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 헥사프루오로포스페이트, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 하이드로겐카보네이트, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 하이드로겐설페이트, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 메틸설페이트, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 테트라클로로알루미네이트, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 테트라클로로보레이트, 1-부틸-3-메틸이미다조리움 티오시아네이트, 1-도데실-3-메틸이미다조리움 아이오다이드, 1-에틸-2,3-디메틸이미다조리움 클로라이드, 1-에틸-3-메틸이미다조리움 브로마이드, 1-에틸-3-메틸이미다조리움 클로라이드, 1-에틸-3-메틸이미다조리움 헥사플루오로포스페이트, 1-에틸-3-메틸이미다조리움 테트라플루오로보레이트, 1-헥실-3-메틸이미다조리움 테트라플루오로보레이트 및 1-부틸-4-메틸피리디움 클로라이드에서 선택되는 하나이상인 셀룰로오스의 제조방법.
The method according to claim 1,
The ionic liquid may be selected from the group consisting of 1-allyl-3-methylimidazolium chloride, 1,3-dimethylimidazolium chloride, 1-butyl- 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluoroantimonate, 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate, 1-butyl- Butyl-3-methylimidazolium hydrogensulfate, 1-butyl-3-methylimidazolium methylsulfate, 1-butyl-3-methylimidazolium tetrachloroaluminate Butylimidazolium iodide, 1-butyl-3-methylimidazolium tetrachloroborate, 1-butyl-3-methylimidazolium thiocyanate, Methylimidazolium bromide, 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride, 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride, Methylimidazolium hexafluorophosphate, 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate, 1-hexyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate and 1-butyl- Pyridinium chloride. ≪ RTI ID = 0.0 > 21. < / RTI >
제 1항에 있어서,
상기 c)단계의 추출은 물, 아세토나이트릴 또는 이들의 혼합물로 수행되는 것인 셀룰로오스의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the extraction in step c) is carried out with water, acetonitrile or a mixture thereof.
A) 바이오매스 원료에 방사선을 조사하여 바이오매스를 전처리하는 단계;
B) 상기 전처리된 바이오매스에 하기 화학식 2로 표시되는 이온성 액체를 추가하여 전처리된 바이오매스내의 셀룰로오스에 상기 이온성 액체가 그라프팅된 셀룰로오스계 고분자 항균제를 제조하는 단계;
C) 상기 제조된 셀룰로오스계 고분자 항균제를 분리하는 단계;를 포함하는 셀룰로오스계 고분자 항균제의 제조방법.
[화학식 2]
X+Y1 -
[상기화학식 2에서, X+은 이미다조리움이온, 피리디움이온, 암모늄이온, 피라졸륨이온 또는 피롤리듐이온이고; Y1 - (R1)(R2)PO2 -(여기서 R1는 수소, 하이드록시 (C1-C5)알킬 또는 (C1-C5)알콕시이며, R2는 하이드록시 또는 (C1-C5)알콕시임.)이다.]
A) pre-treating the biomass by irradiating the biomass feedstock with radiation;
B) adding an ionic liquid represented by the following formula (2) to the pretreated biomass to prepare a cellulosic polymeric antimicrobial agent obtained by grafting the ionic liquid onto cellulose in the pretreated biomass;
C) separating the cellulose-based high molecular weight antimicrobial agent.
(2)
X + Y 1 -
Wherein X + is an imidazolium ion, a pyridium ion, an ammonium ion, a pyrazolium ion, or a pyrrolidium ion; Y 1 - (R 1 ) (R 2 ) PO 2 - wherein R 1 is hydrogen, hydroxy (C 1 -C 5) alkyl or (C 1 -C 5) R < 2 > is hydroxy or (C1-C5) alkoxy.
제 6항에 있어서,
분리는 아세토나이트릴을 용매로 사용하여 수행되는 셀룰로오스계 고분자 항균제의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the separation is carried out using acetonitrile as a solvent.
제 6항에 있어서,
상기 이온성 액체는 1,3-디메틸이미다졸륨 메틸-포스파이트 또는 1-부틸-3-메틸이미다조리움 디부틸포스페이트인 셀룰로오스계 고분자 항균제의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the ionic liquid is 1,3-dimethylimidazolium methyl-phosphite or 1-butyl-3-methylimidazolium dibutyl phosphate.
제 6항에 있어서,
상기 바이오매스 원료는 왕겨, 면섬유, 케나프, 대나무, 닥나무, 옥수수대, 볏짚, 아마, 저마, 대마, 황마 및 EFB에서 선택되는 하나 또는 이들의 혼합물인 셀룰로오스계 고분자 항균제의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the biomass raw material is one or a mixture thereof selected from rice hull, cotton fiber, kenaf, bamboo, mulberry, cornstarch, rice straw, flax, jasmine, hemp, jute and EFB.
제 6항 내지 제 9항에서 선택되는 어는 한항에 따라 제조된 셀룰로오스계 고분자 항균제.A cellulosic polymeric antimicrobial agent produced according to any one of claims 6 to 9.
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