KR20240014710A - 폴리머 재료 - Google Patents

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KR20240014710A
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윤해성
이미연
김상곤
이지석
강순희
이환희
양준선
최형삼
고은별
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Abstract

본 출원은 폴리머 재료를 제공할 수 있다. 본 출원의 폴리머 재료는, 우수한 흡수 특성을 나타내면서, 다양한 악취 유발 물질에 대해서 소취 특성을 가지고, 미생물에 대한 항균 특성도 나타낼 수 있다. 본 출원은, 상기 폴리머 재료의 용도를 제공할 수 있다.

Description

폴리머 재료{Polymer Material}
본 출원은, 폴리머 재료에 대한 것이다.
하이드로겔 폴리머(Hydrogel Polymer) 또는 하이드로겔(Hydrogel)은, 일반적으로 가교된 친수성 폴리머로 정의된다.
이러한 폴리머는, 소위 SAP(Super Absorbent Polymer)이라고 불리우는 재료로 사용될 수 있다. SAP는, 자체 무게의 수십 내지 수천배의 수분을 흡수할 수 있는 재료이다. SAP은, 생리 용품이나 기저귀 등의 위생 용품, 의료용 용품, 생활용 자재, 농업용 자재, 원예용 자재, 운반용 자재, 토목 건축 자재, 전기전자 기기 관련 자재 또는 수처리제 등의 다양한 용도로 사용되고 있다.
SAP의 사용 환경은, 미생물이나 박테리아 등이 증식하기 쉬운 환경이다. 따라서, SAP은 사용 과정에서 상기 미생물이나 박테리아 등에 의해 악취가 발생하는 경우가 많고, 이에 따라서 SAP에 소취 기능을 부여하기 위한 시도가 다양하게 이루어지고 있다.
그러나, SAP이 가지는 흡수 특성을 유지하면서 동시에 소취 기능을 부여하는 것은 쉽지 않은 과제이다. 또한, 상기 소취 기능과 흡수 기능을 가지면서 인체에 무해한 SAP을 경제성을 충족하면서 얻는 것은 쉽지 않다.
예를 들면, 은, 구리 또는 아연 등과 같은 금속의 이온은, 박테리아 등의 미생물의 세포벽을 파괴하고, 악취를 유발할 수 있는 박테리아를 사멸시켜 소취 특성을 부여할 수 있는 것으로 알려져 있다.
그러나, 상기 금속 이온은, 인체에 유익한 것으로 알려진 미생물들도 공격한다.
소취 기능을 가지는 것으로 알려진 물질은, 다양하게 존재하지만, SAP이 사용되는 환경 하에서 고유의 소취 기능을 발휘할 수 있는 물질은 많지 않고, 다양한 악취 유발 물질에 대해서 모두 소취 기능을 나타내면서 SAP의 흡수 특성에 악영향을 주지 않는 물질은 거의 알려져 있지 않다.
본 출원은 폴리머 재료를 제공하는 것을 주요한 목적으로 한다.
본 출원은, 우수한 흡수 특성을 나타내면서, 다양한 악취 유발 물질에 대해서 소취 특성을 가지고, 미생물에 대한 항균 특성도 나타내는 폴리머 재료를 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.
본 출원은 또한 상기 폴리머 재료의 용도를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 온도가 그 물성치에 영향을 미치는 경우에는 특별히 달리 언급하지 않는 한, 해당 물성은 상온에서 측정한 물성을 의미한다.
본 출원에서 용어 상온은 가온 및 감온되지 않은 자연 그대로의 온도이며, 예를 들면, 약 10℃ 내지 30℃의 범위 내의 어느 한 온도, 23℃ 또는 25℃ 정도의 온도를 의미할 수 있다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 압력이 그 물성치에 영향을 미치는 경우에는 특별히 달리 언급하지 않는 한, 해당 물성은 상압에서 측정한 물성을 의미한다.
본 출원에서 용어 상압은, 대기압 정도의 압력, 예를 들면, 약 740 mmHg 내지 780 mmHg 정도의 압력을 의미할 수 있다.
본 명세서에서 언급하는 물성 중에서 측정 습도가 그 물성치에 영향을 미치는 경우에는, 특별히 달리 규정하지 않는 한, 상기 물성은, 측정 온도 및 압력 상태에서 특별히 조절하지 않은 자연 그대로의 습도에서 측정한 물성을 의미한다.
본 출원은 폴리머 재료에 대한 것이다. 용어 폴리머 재료는, 폴리머를 포함하는 재료를 의미한다. 상기 폴리머의 의미는 공지된 바와 같고, 통상 2개 이상의 단위체(monomer)가 공유결합에 의해 연결되어 형성되는 물질을 의미할 수 있다. 필요한 경우에 상기 폴리머는 가교된 상태로 재료 내에 포함되어 있을 수도 있다.
일 예시에서 상기 폴리머 재료는 폴리머를 약 55 중량% 이상, 60 중량% 이상, 65 중량% 이상, 70 중량% 이상, 75 중량% 이상, 80 중량% 이상, 85 중량% 이상, 90 중량% 이상 또는 95 중량% 이상 정도의 비율로 포함할 수 있다. 폴리머 재료 내의 상기 폴리머의 비율의 상한에는 특별한 제한은 없다. 예를 들면, 상기 폴리머 재료 내의 상기 폴리머의 비율은 100 중량% 이하, 100 중량% 미만, 98 중량% 이하, 96 중량% 이하, 94 중량% 이하, 92 중량% 이하 또는 90 중량% 이하 정도일 수 있다.
본 출원의 폴리머 재료에 포함되는 폴리머는 하이드로겔 폴리머(Hydrogel Polymer)일 수 있다.
용어 하이드로겔 폴리머는, 상기 폴리머 재료에 수 흡수능을 부여할 수 있는 폴리머를 의미한다. 상기 하이드로겔 폴리머는 가교된 폴리머일 수 있다. 통상 하이드로겔 폴리머는 가교된 상태의 폴리머를 지칭하지만, 본 명세서에서는 폴리머 재료에 상기 수 흡수능을 부여한다면, 가교되지 않은 상태의 폴리머도 하이드로겔 폴리머로 규정될 수 있다. 본 명세서에서 상기 하이드로겔 폴리머는 단순하게 하이드로겔로도 불리울 수 있다.
본 명세서에서 폴리머 재료가 수 흡수능을 가진다는 것은, 상기 폴리머 재료가 하기에서 규정하는 원심분리 보수능(CRC, Centrifuge Retention Capacity) 및 가압 흡수능(AUP, Absorption Under Pressure) 중 적어도 하나의 특성을 나타낼 수 있다는 것을 의미한다. 즉, 후술하는 원심분리 보수능(CRC) 및 가압 하 흡수능(AUP) 중 어느 하나를 나타내거나, 하기 원심분리 보수능(CRC) 및 가압 하 흡수능(AUP)을 동시에 나타내는 폴리머 재료는 수 흡수능을 가지는 폴리머 재료 또는 흡수성 폴리머 재료에 해당한다. 또한, 상기 수 흡수능을 가지는 폴리머 재료 또는 흡수성 폴리머 재료에 포함되는 폴리머는 상기 하이드로겔 폴리머일 수 있다.
본 출원에서는 EDANA(European Disposables and Nonwovens Association) WSP 241.3 규격에 따른 원심분리 보수능(CRC)이 약 20 g/g 이상, 약 25 g/g 이상, 약 30 g/g 이상 또는 35 g/g 이상인 폴리머 재료는, 수 흡수능을 가지는 폴리머 또는 흡수성 폴리머 재료로 규정될 수 있다. 상기 수 흡수능을 가지는 폴리머 재료 또는 흡수성 폴리머 재료의 상기 원심분리 보수능(CRC)의 상한에는 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 상기 수 흡수능을 가지는 폴리머 재료 또는 흡수성 폴리머 재료의 보수능(CRC)은 약 100 g/g 이하, 90 g/g 이하, 80 g/g 이하, 70 g/g 이하, 60 g/g 이하, 50 g/g 이하 또는 40 g/g 이하 정도일 수 있다.
본 출원에서 EDANA(European Disposables and Nonwovens Association) WSP 242.3 규격에 따른 0.7 psi 가압하 흡수능(AUP)이 약 10 g/g 이상, 약 12 g/g 이상, 약 14 g/g 이상, 약 16 g/g 이상, 약 18 g/g 이상 또는 약 20 g/g 이상인 폴리머 재료는, 수 흡수능을 가지는 폴리머 재료 또는 흡수성 폴리머 재료로 규정될 수 있다. 상기 수 흡수능을 가지는 폴리머 재료 또는 흡수성 폴리머 재료의 상기 가압하 흡수능(AUP)의 상한에는 특별한 제한은 없으며, 예를 들면, 상기 수 흡수능을 가지는 폴리머 재료 또는 흡수성 폴리머 재료의 보수능(CRC)은 약 80 g/g 이하, 70 g/g 이하, 60 g/g 이하, 50 g/g 이하, 40 g/g 이하, 30 g/g 이하 또는 25 g/g 이하 정도일 수 있다.
본 명세서에서는 상기 원심분리 보수능(CRC)을 가지는 폴리머 재료, 상기 가압하 흡수능(AUP)을 가지는 폴리머 재료 또는 상기 원심분리 보수능(CRC) 및 가압하 흡수능(AUP)을 가지는 폴리머 재료가 수 흡수능을 가지는 폴리머 재료 또는 흡수성 폴리머 재료로 규정될 수 있다.
본 출원에서 상기 폴리머 재료는 소취능을 가질 수 있다.
상기 폴리머 재료가 소취능을 가진다는 것은, 상기 폴리머 재료가 소취능 테스트에서 적어도 하나의 악취 표준 물질의 양을 저감시킨다는 것을 의미한다. 상기 소취능 테스트는, 상기 악취 표준 물질이 존재하는 생리 식염수 내에서 상기 폴리머 재료를 상기 악취 표준 물질과 접촉시키는 테스트이고, 구체적인 진행 방법은 실시예에 정리되어 있다.
상기 소취능 테스트에 적용되는 악취 표준 물질은, 디메틸 트리설파이드(DMTS, CAS No.: 3658-80-8), 디메틸 디설파이드(DMDS, CAS No.: 624-92-0), 디아세틸(Diacetyl, CAS No.:431-03-8) 및 이소발레르알데히드(isovaleraldehyde, CAS No.590-86-3)이다. 본 출원의 폴리머 재료는, 상기 4종의 악취 표준 물질 중 적어도 하나, 2개 이상, 3개 이상 또는 모두에 대해서 소취능을 나타낼 수 있다. 특히, 본 출원의 폴리머 재료는, 상기 4종의 악취 표준 물질이 모두 혼합된 상태에서도 상기 악취 표준 물질 중 적어도 하나, 2개 이상, 3개 이상 또는 모두에 대해서 소취능을 나타낼 수 있다.
일 예시에서 상기 폴리머 재료는, 상기 소취율 테스트에서 상기 악취 표준 물질 중 디메틸 디설파이드(DMDS, CAS No.: 624-92-0)에 대해서 30% 이상의 소취율을 나타낼 수 있다. 이러한 소취율은, 상기 4종의 악취 표준 물질 모두와 상기 폴리머 재료가 동시에 접촉한 상태에서도 발휘될 수 있다. 상기 소취율은 다른 예시에서 32% 이상, 34% 이상, 36% 이상, 38% 이상, 40% 이상, 42% 이상, 44% 이상, 46% 이상, 48% 이상, 50% 이상, 52% 이상, 54% 이상, 56% 이상, 58% 이상, 60% 이상, 62% 이상, 64% 이상, 66% 이상, 68% 이상, 70% 이상, 72% 이상, 74% 이상, 76% 이상, 78% 이상, 80% 이상, 82% 이상, 84% 이상, 86% 이상 또는 88% 이상 정도일 수도 있다. 상기 디메틸 디설파이드(DMDS, CAS No.: 624-92-0)에 대한 소취율의 상한에는 특별한 제한은 없다. 예를 들면, 상기 소취율은, 100% 이하, 95% 이하, 90% 이하, 85% 이하, 80% 이하, 75% 이하, 70% 이하, 65% 이하, 60% 이하, 55% 이하, 50% 이하, 45% 이하 또는 40% 이하 정도일 수 있다.
일 예시에서 상기 폴리머 재료는, 상기 소취율 테스트에서 상기 악취 표준 물질 중 디메틸 트리설파이드(DMTS, CAS No.: 3658-80-8)에 대해서 10% 이상의 소취율을 나타낼 수 있다. 이러한 소취율은, 상기 4종의 악취 표준 물질 모두와 상기 폴리머 재료가 동시에 접촉한 상태에서도 발휘될 수 있다. 상기 소취율은 다른 예시에서 12% 이상, 14% 이상, 16% 이상, 18% 이상, 20% 이상, 22% 이상, 24% 이상, 26% 이상, 28% 이상, 30% 이상, 32% 이상, 34% 이상, 36% 이상, 38% 이상, 40% 이상, 42% 이상, 44% 이상, 46% 이상, 48% 이상, 50% 이상, 52% 이상, 54% 이상, 56% 이상, 58% 이상, 60% 이상, 62% 이상, 64% 이상, 66% 이상, 68% 이상, 70% 이상, 72% 이상, 74% 이상, 76% 이상 또는 78% 이상 정도일 수도 있다. 상기 디메틸 트리설파이드(DMTS, CAS No.: 3658-80-8)에 대한 소취율의 상한에는 특별한 제한은 없다. 예를 들면, 상기 소취율은, 100% 이하, 95% 이하, 90% 이하, 85% 이하, 80% 이하, 75% 이하, 70% 이하, 65% 이하, 60% 이하, 55% 이하, 50% 이하, 45% 이하, 40% 이하, 35% 이하, 30% 이하, 25% 이하 또는 20% 이하 정도일 수 있다.
일 예시에서 상기 폴리머 재료는, 상기 소취율 테스트에서 상기 악취 표준 물질 중 디아세틸(Diacetyl, CAS No.:431-03-8)에 대해서 20% 이상의 소취율을 나타낼 수 있다. 이러한 소취율은, 상기 4종의 악취 표준 물질 모두와 상기 폴리머 재료가 동시에 접촉한 상태에서도 발휘될 수 있다. 상기 소취율은 다른 예시에서 22% 이상, 24% 이상, 26% 이상, 28% 이상, 30% 이상, 32% 이상, 34% 이상, 36% 이상, 38% 이상, 40% 이상, 42% 이상, 44% 이상, 46% 이상, 48% 이상, 50% 이상, 52% 이상, 54% 이상, 56% 이상, 58% 이상, 60% 이상, 62% 이상, 64% 이상, 66% 이상, 68% 이상, 70% 이상 또는 72% 이상 정도일 수도 있다. 상기 디아세틸(Diacetyl, CAS No.:431-03-8)에 대한 소취율의 상한에는 특별한 제한은 없다. 예를 들면, 상기 소취율은, 100% 이하, 95% 이하, 90% 이하, 85% 이하, 80% 이하, 75% 이하, 70% 이하, 65% 이하, 60% 이하, 55% 이하, 50% 이하, 45% 이하, 40% 이하 또는 35% 이하 정도일 수 있다.
일 예시에서 상기 폴리머 재료는, 상기 소취율 테스트에서 상기 악취 표준 물질 중 이소발레르알데히드(isovaleraldehyde, CAS No.590-86-3)에 대해서 10% 이상의 소취율을 나타낼 수 있다. 이러한 소취율은, 상기 4종의 악취 표준 물질 모두와 상기 폴리머 재료가 동시에 접촉한 상태에서도 발휘될 수 있다. 상기 소취율은 다른 예시에서 12% 이상, 14% 이상, 16% 이상, 18% 이상, 20% 이상, 22% 이상, 24% 이상, 26% 이상, 28% 이상, 30% 이상, 32% 이상, 34% 이상, 36% 이상, 38% 이상, 40% 이상, 42% 이상, 44% 이상, 46% 이상, 48% 이상, 50% 이상, 52% 이상, 54% 이상, 56% 이상, 58% 이상, 60% 이상, 62% 이상, 64% 이상, 66% 이상, 68% 이상, 70% 이상, 72% 이상, 74% 이상, 76% 이상, 78% 이상 또는 80% 이상 정도일 수도 있다. 상기 이소발레르알데히드(isovaleraldehyde, CAS No.590-86-3)에 대한 소취율의 상한에는 특별한 제한은 없다. 예를 들면, 상기 소취율은, 100% 이하, 95% 이하, 90% 이하, 85% 이하, 80% 이하, 75% 이하, 70% 이하, 65% 이하, 60% 이하, 55% 이하, 50% 이하, 45% 이하, 40% 이하, 35% 이하 또는 30% 이하 정도일 수 있다.
본 출원의 폴리머 재료는, 상기 소취율 테스트에서 상기 디메틸 트리설파이드(DMTS, CAS No.: 3658-80-8), 디메틸 디설파이드(DMDS, CAS No.: 624-92-0), 디아세틸(Diacetyl, CAS No.:431-03-8) 및 이소발레르알데히드(isovaleraldehyde, CAS No.590-86-3) 중 하나 이상, 2개 이상, 3개 이상 또는 4개 모두에 대해서 상기 소취율을 나타낼 수 있다.
상기 소취율은, 상기 소취율 테스트의 결과에 기초하여 하기 식 1에 따라 정해지는 값이다.
[식 1]
소취율(%) = (1- Cs/Co) × 100
식 1에서 Cs는, 35℃에서 2 시간 동안 본 출원의 폴리머 재료와 접촉한 악취 표준 물질 용액에 대한 기체 크로마토그래피-질량 분석(Gas Chromatography-Mass Spectrometry, GC-MS) 그래프에서의 악취 표준 물질의 피크 면적이고, Co는, 35℃에서 2 시간 동안 대조군과 접촉한 악취 표준 물질 용액에 대한 기체 크로마토그래피-질량 분석 그래프에서의 악취 표준 물질의 피크 면적이다.
상기 악취 표준 물질 용액은, 생리 식염수에 상기 디메틸 트리설파이드(DMTS, CAS No.: 3658-80-8), 디메틸 디설파이드(DMDS, CAS No.: 624-92-0), 디아세틸(Diacetyl, CAS No.:431-03-8) 및 이소발레르알데히드(isovaleraldehyde, CAS No.590-86-3)가 용해되어 있는 용액이다.
또한, 상기에서 대조군은, Cs를 확인하기 위한 폴리머 재료와 동일한 방식으로 제조된 것이고, 다만 후술하는 항균소취 물질이 존재하지 않는 폴리머 재료이다.
상기 소취율을 확인하기 위하여 소취능 테스트의 구체적인 진행 방법은 실시예에 정리하여 기재하였다.
일 예시에서 본 출원의 폴리머 재료는, 상기 4종의 악취 표준 물질 모두와 동시에 접촉한 상태에서 상기 각 악취 표준 물질 중 1종 이상, 2종 이상, 3종 이상 또는 모두에 대해서 일정 수준 이상의 소취율을 나타낼 수 있다.
하나의 예시에서 본 출원의 폴리머 재료는, 상기 소취능 테스트에서 상기 악취 표준 물질인 디메틸 트리설파이드(DMTS, CAS No.: 3658-80-8), 디메틸 디설파이드(DMDS, CAS No.: 624-92-0), 디아세틸(Diacetyl, CAS No.:431-03-8) 및 이소발레르알데히드(isovaleraldehyde, CAS No.590-86-3) 각각에 대한 상기 소취율의 평균(산술 평균)이 20% 이상일 수 있다. 상기 소취율의 평균(산술 평균)은 다른 예시에서 22% 이상, 24% 이상, 26% 이상, 28% 이상, 30% 이상, 32% 이상, 34% 이상, 36% 이상, 38% 이상, 40% 이상, 42% 이상, 44% 이상, 46% 이상, 48% 이상, 50% 이상, 52% 이상, 54% 이상, 56% 이상, 58% 이상 또는 60% 이상 정도일 수도 있다. 상기 소취율의 평균의 상한에는 특별한 제한은 없다. 예를 들면, 상기 소취율은, 100% 이하, 95% 이하, 90% 이하, 85% 이하, 80% 이하, 75% 이하, 70% 이하, 65% 이하, 60% 이하, 55% 이하, 50% 이하, 45% 이하, 40% 이하, 35% 이하 또는 30% 이하 정도일 수 있다.
일 예시에서 상기 폴리머 재료는, 상기 소취율 테스트에서 상기 악취 표준 물질 중 디메틸 트리설파이드(DMTS, CAS No.: 3658-80-8) 및 이소발레르알데히드(isovaleraldehyde, CAS No.590-86-3)에 대해서 각각 10% 이상의 소취율을 나타낼 수 있다. 상기 2종의 물질은 악취 표준 물질 중에서도 특히 제거가 용이하지 않은 물질에 해당하지만, 본 출원의 폴리머 재료는 상기 2종의 물질 모두에 대해서 각각 적어도 10% 이상의 소취율을 나타낼 수 있다. 상기 소취율은 다른 예시에서 상기 디메틸 트리설파이드(DMTS, CAS No.: 3658-80-8) 및 이소발레르알데히드(isovaleraldehyde, CAS No.590-86-3) 각각에 대해서 12% 이상, 14% 이상, 16% 이상, 18% 이상, 20% 이상, 22% 이상, 24% 이상, 26% 이상, 28% 이상, 30% 이상, 32% 이상, 34% 이상, 36% 이상, 38% 이상, 40% 이상, 42% 이상, 44% 이상, 46% 이상, 48% 이상, 50% 이상, 52% 이상, 54% 이상, 56% 이상, 58% 이상, 60% 이상, 62% 이상, 64% 이상, 66% 이상, 68% 이상, 70% 이상, 72% 이상, 74% 이상, 76% 이상 또는 78% 이상 정도일 수도 있다. 상기 디메틸 트리설파이드(DMTS, CAS No.: 3658-80-8) 및 이소발레르알데히드(isovaleraldehyde, CAS No.590-86-3) 각각에 대한 소취율의 상한에는 특별한 제한은 없다. 예를 들면, 상기 소취율은, 100% 이하, 95% 이하, 90% 이하, 85% 이하, 80% 이하, 75% 이하, 70% 이하, 65% 이하, 60% 이하, 55% 이하, 50% 이하, 45% 이하, 40% 이하, 35% 이하, 30% 이하, 25% 이하 또는 20% 이하 정도일 수 있다.
상기 폴리머 재료는, 폴리머를 포함할 수 있고, 이 폴리머는 하이드로겔 폴리머일 수 있다. 하이드로겔 폴리머로는, 특별한 제한 없이 소위 SAP의 형성에 적용될 수 있는 것으로 알려져 있는 폴리머가 적용될 수 있다. 적절한 예시에서 후술하는 항균소취 물질과의 조합 후에 목적하는 특성(수흡수능, 소취능 및 항균능)을 효율적으로 발휘할 수 있다는 측면에서 상기 하이드로겔 폴리머로는, 아크릴산계 단량체의 중합 단위를 포함하는 폴리머를 사용할 수 있다. 용어 중합 단위는, 단량체가 중합 후 폴리머에 포함되어 있는 상태를 의미한다. 상기에서 아크릴산계 단량체의 범주에는, 아크릴산과 메타크릴산 및 상기 아크릴산의 염, 상기 메타크릴산의 염, 상기 아크릴산의 에스테르 및 상기 메타크릴산의 에스테르 등과 같은 아크릴산의 유도체 또는 메타크릴산의 유도체가 포함된다. 상기에서 염은, 나트륨이나 칼륨 등의 금속의 염, 암모늄염 또는 아민염 등이 예시될 수 있다.
상기 아크릴산계 단량체의 중합 단위는 일 예시에서 하기 화학식 1로 표시되는 중합 단위일 수 있다. 따라서, 상기 하이드로겔 폴리머는 하기 화학식 1로 표시되는 중합 단위를 포함할 수 있다.
[화학식 1]
화학식 1에서 R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기이고, M은 수소, 금속, 암모늄기 또는 유기 아민염이다.
화학식 1에서 M이 상기 금속, 암모늄기 또는 유기 아민염인 경우에는 화학식 1에서 O-M의 결합은 이온 결합이다.
화학식 1에서 알킬기는, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기일 수 있으며, 이러한 알킬기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 상기 알킬기는 임의로 하나 이상의 치환기에 의해서 치환되어 있을 수도 있다.
하나의 예시에서 상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 각각 수소이고, R3는 수소 또는 상기 알킬기일 수 있다.
화학식 1로 확인되는 바와 같이 상기 아크릴산계 단량체는, 상기 하이드로겔 폴리머에 카복실산과 같은 산성 관능기 또는 중화된 상기 산성 관능기를 포함하게 된다. 상기에서 중화된 산성 관능기는, 상기 화학식 1에서 M이 금속, 암모늄기 또는 유기 아민염인 관능기이다.
이와 같은 중화된 산성 관능기는, 상기 아크릴산계 단량체를 중화시킨 후에 폴리머의 제조에 적용하거나, 상기 아크릴산계 단량체로 제조된 폴리머를 중화 공정에 적용하여 형성할 수 있다. 상기 중화의 방식은 특별히 제한되지 않으며, 상기 아크릴산계 단량체 또는 폴리머를 수산화나트륨, 수산화칼륨 또는 수산화암모늄 등과 같은 알칼리 물질과 접촉시켜서 수행할 수 있으며, 이러한 중화의 방법은 공지이다.
하나의 예시에서 상기 폴리머는, 상기 화학식 1에서 M이 수소인 중합 단위와 상기 화학식 1에서 M이 수소가 아닌 중합 단위를 동시에 포함할 수 있다. 이러한 폴리머는, 상기 아크릴산계 단량체의 중합 단위 중 적어도 일부로서 중화된 중합 단위를 포함하는 경우이다.
위와 같은 경우에 상기 화학식 1에서 M이 수소인 중합 단위와 상기 화학식 1에서 M이 수소가 아닌 중합 단위의 비율에는 특별한 제한은 없지만, 하나의 예시에서 상기 폴리머에서 화학식 1에서 M이 수소인 중합 단위와 화학식 1에서 M이 수소가 아닌 중합 단위의 합계 몰수를 기준으로 한 상기 M이 수소가 아닌 중합 단위의 몰수의 비율은 약 40몰% 이상일 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 약 45 몰% 이상일 수 있다. 상기 비율의 상한에는 특별한 제한은 없으나, 상기 비율은 약 95 몰% 이하, 80 몰% 이하 또는 75 몰% 이하 정도일 수도 있다. 이러한 범위에서 상기 하이드로겔 폴리머의 중합을 원활하게 진행하고, 폴리머의 수흡수능을 안정적으로 유지하며, 취급성을 확보하고, 후술하는 항균소취 물질과의 혼화성을 증대시킬 수 있다.
다른 예시에서 상기 하이드로겔 폴리머는 상기 화학식 1의 중합 단위로서, 상기 화학식 1의 M이 수소인 중합 단위만을 포함할 수도 있다.
상기 화학식 1의 중합 단위를 포함하는 하이드로겔 폴리머는, 가교된 폴리머일 수 있다. 이러한 가교는 가교제를 적용하여 수행할 수 있다. 가교의 방식은 특별히 제한되지 않는다. 즉, 상기 하이드로겔 폴리머의 제조 시에 상기 아크릴산계 단량체와 상기 가교제를 동시에 혼합한 상태에서 중합을 진행함으로써 중합과 가교를 동시에 진행하는 방식이나, 아크릴산계 단량체를 중합시켜서 먼저 폴리머를 제조한 후에 다시 가교제와 반응시켜서 가교를 수행할 수도 있다. 전자의 방식은 소위 내부 가교 방식으로도 불리우며, 적절하게는 상기 내부 가교 방식을 적용할 수 있다.
이 과정에서 적용될 수 있는 가교제로는, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, N,N'-메틸렌비스아크릴아미드, 트리메틸롤프로판 트리(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 부탄디올디(메타)아크릴레이트, 부틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타아크릴레이트, 글리세린 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스톨 테트라아크릴레이트, 트리아릴아민, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르, 프로필렌 글리콜, 글리세린 및 에틸렌카보네이트 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
가교제가 사용되는 경우에 가교제는, 상기 아크릴산계 단량체 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 내지 1 중량부로 적용될 수 있다. 이러한 비율 하에서 가교로 인해 얻고자 하는 효과를 얻으면서 수흡수능 등 하이드로겔 폴리머의 특성을 유지 및 개선할 수 있다. 상기 가교제의 함량은, 다른 예시에서 상기 아크릴산계 단량체 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 이상, 0.05 중량부 이상 또는 0.1 중량부 이상이거나, 1 중량부 이하, 0.5 중량부 이하 또는 0.3 중량부 이하의 정도일 수 있다.
가교된 하이드로겔 폴리머는, 상기 화학식 1의 중합 단위와 함께 하기 화학식 2의 단위를 포함할 수 있다. 화학식 2의 단위는 하이드로겔 폴리머의 가교를 폴리알킬렌글리콜 디아크릴레이트를 사용하여 수행한 경우에 하이드로겔 폴리머에 형성되는 단위이다. 이유는 명확하지 않지만, 이러한 가교제를 사용하여 수행한 가교 구조를 포함하는 하이드로겔 폴리머는, 후술하는 항균소취 물질과 우수한 혼화성을 보이고, 하이드로겔 폴리머와 상기 항균소취 물질 각각의 기능을 훼손하지 않고, 상승 효과를 발휘한다.
[화학식 2]
화학식 2에서 L1은 탄소수 2 내지 4의 알킬렌기 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬리덴기이며, n은 200 내지 4,000의 범위 내의 수이다.
화학식 2의 상기 알킬렌기는, 알칸에서 2개의 수소 원자가 이탈하여 다른 대상에 연결된 관능기를 의미하고, 이 때 상기 2개의 수소 원자는 상기 알칸의 다른 탄소 원자에서 이탈한 구조이다. 화학식 2의 알킬렌기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 상기 알킬렌기는 임의로 하나 이상의 치환기에 의해서 치환되어 있을 수도 있다.
화학식 2에서 알킬리덴이기는, 알칸에서 2개의 수소 원자가 이탈하여 다른 대상에 연결된 관능기를 의미하고, 이 때 상기 2개의 수소 원자가 상기 알칸의 하나의 탄소 원자에서 이탈한 구조을 의미한다. 화학식 2의 알킬리덴이기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있고, 임의로 하나 이상의 치환기에 의해서 치환되어 있을 수도 있다.
화학식 2에서 n은, 다른 예시에서 300 이상, 400 이상, 500 이상, 600 이상, 700 이상, 800 이상, 900 이상, 1000 이상, 1100 이상, 1200 이상, 1300 이상, 1400 이상, 1500 이상, 1600 이상, 1700 이상, 1800 이상, 1900 이상, 2000 이상, 2100 이상, 2200 이상, 2300 이상, 2400 이상, 2500 이상, 2600 이상, 2700 이상, 2800 이상, 2900 이상, 3000 이상, 3100 이상, 3200 이상, 3300 이상, 3400 이상, 3500 이상, 3600 이상, 3700 이상, 3800 이상 또는 3900 이상이거나, 3900 이하, 3800 이하, 3700 이하, 3600 이하, 3500 이하, 3400 이하, 3300 이하, 3200 이하, 3100 이하, 3000 이하, 2900 이하, 2800 이하, 2700 이하, 2600 이하, 2500 이하, 2400 이하, 2300 이하, 2200 이하, 2100 이하, 2000 이하, 1900 이하, 1800 이하, 1700 이하, 1600 이하, 1500 이하, 1400 이하, 1300 이하, 1200 이하, 1100 이하, 1000 이하, 900 이하, 800 이하, 700 이하, 600 이하, 500 이하, 400 이하 또는 300 이하 정도일 수도 있다.
상기 화학식 2의 단위는 상기 화학식 1의 중합 단위 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 내지 1 중량부로 하이드로겔 폴리머에 포함될 수 있다. 이러한 비율 하에서 가교로 인해 얻고자 하는 효과를 얻으면서 수흡수능 등 하이드로겔 폴리머의 특성을 유지 및 개선할 수 있다. 상기 화학식 2의 단위의 함량은, 다른 예시에서 상기 화학식 1의 중합 단위 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 이상, 0.05 중량부 이상 또는 0.1 중량부 이상이거나, 1 중량부 이하, 0.5 중량부 이하 또는 0.3 중량부 이하의 정도일 수 있다.
필요한 경우에 상기 하이드로겔 폴리머는, 상기 화학식 1의 중합 단위와 함께 하기 화학식 3의 단위를 포함할 수 있다. 화학식 3의 단위는 항균성 및/또는 소취성을 가지는 관능기를 포함하는 단량체의 단위이고, 이 단위는 본 출원에서 적용될 수 있는 항균소취 물질에 해당할 수 있다.
[화학식 3]
화학식 3에서 R4 내지 R6은 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기이고, L2는 단일 결합, -C(=O)O-, -OC(=O)-, -C(=O)- 또는 -O-이며, L3는, 알킬렌기 또는 알킬리덴기이고, R7 내지 R9은 알킬기이다. R5 내지 R7은 각각 서로 동일한 알킬기이거나, 서로 상이한 알킬기일 수도 있다.
화학식 3에서 R4 내지 R6의 알킬기는, 탄소수 1 내지 20, 탄소수 1 내지 16, 탄소수 1 내지 12, 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기일 수 있으며, 이러한 알킬기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있다. 상기 알킬기는 임의로 하나 이상의 치환기에 의해서 치환되어 있을 수도 있다.
하나의 예시에서 상기 화학식 3에서 R5 및 R6는 각각 수소이고, R4는 수소 또는 상기 알킬기일 수 있다.
화학식 3에서 R5 내지 R7 중 어느 하나는 탄소수 5 내지 20, 탄소수 6 내지 20, 탄소수 7 내지 20, 탄소수 8 내지 20, 탄소수 8 내지 16 또는 탄소수 8 내지 12의 알킬기이고, 나머지 2개는 탄소수 1 내지 4의 알킬기일 수 있다. 상기 R5 내지 R7의 알킬기는 직쇄, 분지쇄 또는 고리형일 수 있고, 임의로 하나 이상의 치환기로 치환되어 있을 수도 있다.
화학식 3에서 알킬렌기의 정의는 화학식 2에서의 정의와 같고, 상기 알킬렌기의 탄소수는 2 내지 20, 2 내지 16, 2 내지 12, 2 내지 8 또는 2 내지 4 정도일 수 있다.
화학식 3에서 알킬리덴기의 정의는 화학식 2에서의 정의와 같고, 상기 알킬리덴기의 탄소수는 1 내지 20, 1 내지 16, 1 내지 12, 1 내지 8 또는 1 내지 4 정도일 수 있다.
상기 화학식 3의 단위는 상기 화학식 1의 중합 단위 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 내지 10 중량부로 하이드로겔 폴리머에 포함될 수 있다. 이러한 비율 하에서 목적하는 항균성과 소취능을 얻으면서 수흡수능 등 하이드로겔 폴리머의 특성을 유지 및 개선할 수 있다. 상기 화학식 3의 단위의 함량은, 다른 예시에서 상기 화학식 1의 중합 단위 100 중량부에 대하여 0.05 중량부 이상, 0.1 중량부 이상, 0.5 중량부 이상, 1 중량부 이상, 1.5 중량부 이상 또는 2 중량부 이상이거나, 9 중량부 이하, 8 중량부 이하, 7 중량부 이하, 6 중량부 이하, 5 중량부 이하, 4 중량부 이하, 3 중량부 이하 또는 2 중량부 이하 정도일 수 있다.
하나의 예시에서 상기와 같은 하이드로겔 폴리머는 입자 형태일 수 있다. 이 때 입자의 크기 등에는 특별한 제한은 없으며, 통상적으로 SAP 등의 제조에 적용되는 크기로 조절될 수 있다.
하나의 예시에서 상기 폴리머는, 코어부와 상기 코어부의 표면에 존재하는 표면층을 포함할 수 있다. 이러한 형태의 폴리머는 예를 들면, 상기 입자 형태일 수 있다. 이러한 형태의 폴리머는, 상기 코어부를 형성하고, 형성된 코어부를 상기 표면층을 형성하는 물질과 반응시켜서 형성할 수 있다. 일 예시에서 상기 표면층은, 표면 가교층으로 불리울 수 있으며, 상기 표면층을 형성하는 물질은 표면 가교제일 수 있다. 상기 표면층은, 상기 코어부의 표면 전체에 형성되어 있거나, 상기 코어부의 표면 중 적어도 일부에 형성되어 있을 수도 있다.
이러한 표면층을 형성함으로써, 폴리머의 표면 근처의 가교 밀도를 증가시킬 수 있다.
상기 표면층을 형성하는 물질의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 전술한 화학식 1의 중합 단위를 포함하는 코어부는, 카복실기와 같은 산성 관능기를 포함하기 때문에, 상기 산성 관능기와 반응할 수 있는 물질을 사용하여 상기 표면층을 형성할 수 있다.
상기 표면층은, 예를 들면, 다가 알코올계 화합물; 에폭시 화합물; 폴리아민 화합물; 할로에폭시 화합물; 할로에폭시 화합물의 축합 산물; 옥사졸린 화합물류; 모노-, 디- 또는 폴리옥사졸리디논 화합물; 환상 우레아 화합물; 다가 금속염; 및 알킬렌 카보네이트계 화합물 중에서 선택되는 1 종 이상을 포함할 수 있으며, 상기 물질들은 상기 코어부와 반응한 상태로 존재할 수 있다.
상기 다가 알코올계 화합물의 예로는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 1,2-헥산디올, 1,3-헥산디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 2,5-헥산디올, 2-메틸-1,3-펜탄디올, 2-메틸-2,4-펜탄디올, 트리프로필렌글리콜 및 글리세롤 중에서 선택되는 1 종 이상을 들 수 있고, 상기 에폭시 화합물로는 에틸렌글리콜 디글리시딜에폭사이드, 에틸렌글리콜 디글리시딜 에테르 및 글리시돌 등이 예시될 수 있으며, 폴리아민 화합물류로는 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민, 테트라에틸렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민, 폴리에틸렌이민 및 폴리아미드폴리아민 중에서 선택되는 1 종 이상이 예시될 수 있고, 할로에폭시 화합물로는 에피클로로히드린, 에피브로모히드린 및 알파-메틸에피클로로히드린 등이 예시될 수 있으며, 폴리옥사졸리디논 화합물로는 예를 들어 2-옥사졸리디논 등이 예시될 수 있다.
또한, 상기 알킬렌 카보네이트계 화합물로는 에틸렌 카보네이트, 또는 프로필렌 카보네이트 등 탄소수 2 내지 6의 알킬렌 카보네이트 등이 예시될 수 있다.
또한, 상기 다가 금속염으로는 알루미늄 등과 같은 금속 함유 황산염, 또는 카르복실산염 등이 예시될 수 있고, 알루미늄 설페이트 등도 사용될 수 있다.
상기 표면층은, 상기 화합물에 추가로 전술한 화학식 1의 중합 단위나 화학식 3의 단위 등을 포함할 수도 있다.
상기 표면층을 형성하는 표면 가교제는 코어부 100 중량부에 대하여 0.001 중량부 내지 5 중량부로 존재할 수 있다. 예를 들어, 상기 표면 가교제는 상기 코어부 100 중량부에 대하여 0.005 중량부 이상, 또는 0.01 중량부 이상, 또는 0.1 중량부 이상이고, 3 중량부 이하, 또는 2 중량부 이하, 또는 1 중량부 이하, 또는 0.3 중량부 이하의 양으로 사용될 수 있다.
상기와 같은 하이드로겔 폴리머는 공지의 방식으로 제조할 수 있다. 예를 들면, 아크릴계 단량체를 사용하여 SAP을 제조하는 방식으로 상기 폴리머를 제조할 수 있다.
예를 들면, 상기 아크릴산계 단량체를 포함하는 중합 용액을 중합시키는 방식으로 상기 폴리머를 제조할 수 있다.
이러한 중합 용액에는 상기 아크릴산계 단량체에 추가로 필요한 다른 성분이 포함되어 있을 수도 있다.
예를 들면, 상기 중합 용액에는 상기 아크릴산계 단량체, 상기 가교제, 중합 개시제 및 용매 등이 포함될 수 있다.
중합 용액에서 상기 아크릴산계 단량체의 양은 예를 들면, 상기 용액 내에서 약 20 중량% 이상 또는 약 40 중량% 이상이면서, 약 60 중량% 이하 또는 약 50 중량% 이하 정도일 수 있지만, 이러한 비율은 중합 시간 및 반응 조건 등을 고려하여 조절될 수 있다. .
상기에서 적용될 수 있는 중합 개시제로는 공지의 중합 개시제가 적용될 수 있다. 상기 중합 개시제로는 중합 방법에 따라 열중합 개시제 및/또는 광중합 개시제를 사용할 수 있다. 광중합 방법에 의하더라도, 자외선 조사 등의 과정에서 일정량의 열이 발생하고, 발열 반응인 중합 반응의 진행에 따라 어느 정도의 열이 발생하므로, 추가적으로 열중합 개시제가 함께 사용될 수도 있다.
상기 광중합 개시제로는 자외선과 같은 광에 의해 라디칼을 형성하여 중합을 개시시킬 수 있는 화합물이면 특별한 제한 없이 공지의 개시제를 사용할 수 있다.
상기 광중합 개시제의 예로는, 벤조인 에테르(benzoin ether), 디알킬아세토페논(dialkyl acetophenone), 하이드록실 알킬케톤(hydroxyl alkylketone), 페닐글리옥실레이트(phenyl glyoxylate), 벤질디메틸케탈(Benzyl Dimethyl Ketal), 아실포스핀(acyl phosphine) 및 알파-아미노케톤(alpha-aminoketone) 등이 있다. 상기 아실포스핀으로는, 상용하는 lucirin TPO, 즉, 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)-포스핀 옥사이드 등이 적용될 수 있다.
상기 광중합 개시제는 포함되는 경우, 상기 아크릴산계 단량체 100 중량부에 대하여 0.001 내지 1 중량부로 중합 용액 내에 포함될 수 있다. 이러한 광중합 개시제의 함량은 중합 속도, 목적 폴리머의 분자량 등을 고려하여 조절될 수 있다. 상기 광중합 개시제는 상기 아크릴산계 단량체 100 중량부에 대하여 0.005 중량부 이상 또는 0.01 중량부 이상 또는 0.1 중량부 이상이고, 0.5 중량부 이하 또는 0.3 중량부 이하의 양으로 포함될 수 있다.
상기 열중합 개시제로는 과황산염계 개시제, 아조계 개시제, 과산화수소 및 아스코르빈산으로 이루어진 개시제 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 과황산염계 개시제의 예로는 과황산나트륨(Sodium persulfate; Na2S2O8), 과황산칼륨(Potassium persulfate; K2S2O8), 과황산암모늄(Ammonium persulfate;(NH4)2S2O8) 등이 있으며, 아조(Azo)계 개시제의 예로는 2,2-아조비스-(2-아미디노프로판)이염산염(2, 2-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride), 2,2-아조비스-(N, N-디메틸렌)이소부티라마이딘 디하이드로클로라이드(2,2-azobis-(N, N-dimethylene)isobutyramidine dihydrochloride), 2-(카바모일아조)이소부티로니트릴(2-(carbamoylazo)isobutylonitril), 2, 2-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로판] 디하이드로클로라이드(2,2-azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propane] dihydrochloride), 4,4-아조비스-(4-시아노발레릭 산)(4,4-azobis-(4-cyanovaleric acid)) 등이 있다.
상기 열중합 개시제는, 포함되는 경우, 상기 아크릴산계 단량체 100 중량부에 대하여 0.001 중량부 내지 1 중량부로 중합 용액에 포함될 수 있다. 열중합 개시제의 함량도 중합 효율, 목적 폴리머의 분자량 등을 고려하여 조절될 수 있다. 다른 예시에서 상기 열중합 개시제는 상기 아크릴산계 단량체 100 중량부에 대하여 0.005 중량부 이상 또는 0.01 중량부 이상, 또는 0.1 중량부 이상이고, 0.5 중량부 이하 또는 0.3 중량부 이하의 양으로 포함될 수 있다.
중합 용액은, 상기 중합 개시제 외에도 가교 중합시 필요에 따라 계면활성제, 증점제(thickener), 가소제, 보존안정제 및/또는 산화방지제 등의 첨가제를 더 포함할 수도 있다.
중합 용액의 용매의 종류에는, 특별한 제한은 없으며, 예를 들어 물, 에탄올, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,4-부탄디올, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르, 톨루엔, 크실렌, 부틸로락톤, 카르비톨, 메틸셀로솔브아세테이트 및 N, N-디메틸아세트아미드 등에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으나, 상술한 예에 한정되지 않는다. 상기 용매는 중합 용액의 총 함량에 대하여 상술한 성분을 제외한 잔량으로 포함될 수 있다.
상기와 같은 중합 용액을 중합시켜서 폴리머를 얻는 방법에는 특별한 제한은 없고, 사용된 개시제의 종류에 따라서 적정한 열의 인가 및/또는 광의 조사를 통해 상기 중합을 수행할 수 있다.
예를 들어, 광중합 방식을 적용하는 경우에 60℃ 이상, 또는 70℃ 이상이면서. 90℃ 이하, 또는 80℃ 이하의 온도에서 5mW 이상, 또는 10mW 이상이면서, 30mW 이하, 또는 20mW 이하의 세기를 가지는 자외선을 조사함으로써 상기 폴리머를 제조할 수 있다.
상기 중합은, 이동 가능한 컨베이어 벨트를 구비한 반응기에서 진행될 수 있으나, 상술한 중합 방법은 일 예이며, 본 출원은 상술한 중합 방법에 한정되지는 않는다.
이동 가능한 컨베이어 벨트를 구비한 반응기에서 중합을 진행하는 경우, 통상 얻어지는 폴리머의 형태는 벨트의 너비를 가진 시트 상의 폴리머일 수 있다. 이 때, 폴리머 시트의 두께는 주입되는 중합 용액의 농도 및 주입속도에 따라 달라지나, 약 0.5cm 내지 약 5cm의 두께를 가진 시트 상의 폴리머가 얻어질 수 있도록 중합 용액을 공급할 수 있다.
상기 방법으로 얻어진 폴리머의 일정 수준의 수분을 함유하는 소위 함수겔 폴리머의 형태일 수 있다. 이러한 경우에 함수율은, 함수겔 폴리머 총 중량에 대하여 약 40 중량% 내지 약 80중량%일 수 있다. 상기 함수율은 전체 폴리머 중량에 대해 차지하는 수분의 함량으로 폴리머의 중량에서 건조 상태의 폴리머의 중량을 뺀 값일 수 있다. 예를 들면, 적외선 가열을 통해 폴리머의 온도를 올려 건조하는 과정에서 폴리머 중의 수분 증발에 따른 무게감소분을 측정하여 계산된 값으로 상기 함수율이 정의될 수 있다. 이때, 건조 조건은 상온에서 약 180℃까지 온도를 상승시킨 뒤 180℃에서 유지하는 방식으로 총 건조시간은 온도 상승단계 5분을 포함하여 20분으로 설정하여, 함수율을 측정할 수 있다.
상기 방식으로 폴리머를 제조한 후에 후속적인 공정이 진행될 수 있다. 예를 들면, 상기 폴리머를 제조한 후에 분쇄 및 건조 공정 등이 진행될 수 있다.
상기 분쇄 공정은 이어지는 건조 공정에서 건조 효율을 높이고, 폴리머의 입자 크기를 제어하기 위해 수행될 수 있다. 이러한 분쇄는, 공지의 분쇄기를 사용하여 수행될 수 있으며, 예를 들면, 수직형 절단기(Vertical pulverizer), 터보 커터(Turbo cutter), 터보 글라인더(Turbo grinder), 회전 절단식 분쇄기(Rotary cutter mill), 절단식 분쇄기(Cutter mill), 원판 분쇄기(Disc mill), 조각 파쇄기(Shred crusher), 파쇄기(Crusher), 미트 초퍼(meat chopper) 또는 원판식 절단기(Disc cutter) 등을 사용하여 수행할 수 있다.
상기 분쇄 공정은, 예를 들면, 폴리머의 입경이 약 2 mm 내지 약 10mm 정도가 되도록 수행될 수 있다. 분쇄 효율, 분쇄된 입자간의 응집 가능성이나 건조 효율 등을 고려하여 상기 크기로 분쇄가 이루어질 수 있다.
일 예시에서 상기 분쇄 후에 건조 공정이 수행될 수 있다.
상기 건조는 공지의 수단으로 진행될 수 있으며, 예를 들면, 열풍 공급, 적외선 조사, 극초단파 조사 또는 자외선 조사 등의 방법으로 건조를 진행할 수 있다.
상기 건조는 약 150℃ 내지 약 250℃의 온도에서 수행될 수 있다. 이러한 건조 온도는 건조 효율이나 후속 공정 효율 등을 고려하여 조절될 수 있다. 상기 건조는, 다른 예시에서 150℃ 이상, 또는 160℃ 이상이고, 200℃ 이하, 또는 180℃ 이하의 온도에서 진행될 수도 있다.
건조 시간도 공정 효율 등을 고려하여 조절될 수 있으며, 예를 들면, 약 20분 내지 약 90분 동안 진행될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 건조는 폴리머의 상기 함수율이 약 5 중량% 내지 약 10 중량% 정도가 되도록 진행될 수 있다.
상기 건조에 이어서 추가적인 분쇄 공정이 진행될 수도 있다.
상기 분쇄는 폴리머 분말의 입경이 약 150 μm 내지 약 850μm 정도가 되도록 수행될 수 있다. 이와 같은 입경으로 분쇄하기 위해 사용되는 분쇄기로는, 핀 밀(pin mill), 해머 밀(hammer mill), 스크류 밀(screw mill), 롤 밀(roll mill), 디스크 밀(disc mill) 또는 조그 밀(jog mill) 등을 사용할 수 있으나, 상술한 예에 한정되는 것은 아니다.
필요한 경우에 상기 분쇄 후, 최종 제품화되는 폴리머의 물성을 관리하기 위해, 분쇄된 폴리머를 입경에 따라 분급하는 공정을 더 수행할 수도 있다. 예를 들면, 입경이 약 150μm 내지 약 850μm인 폴리머를 분급할 수 있다.
일 예시에서 상기 분급 후에 입자상의 폴리머에 대해서 상기 표면층을 형성하는 공정을 추가로 진행할 수 있다.
이러한 표면층은, 상기 기술한 각 표면 처리제와 상기 폴리머를 혼합하고, 상기 표면 처리제와 상기 폴리머를 반응시켜서 형성할 수 있다.
상기 표면 가교제를 폴리머와 혼합하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 표면 가교제와 폴리머를 반응조에 넣고 혼합하는 방법, 폴리머에 표면 가교제를 분사하는 방법, 연속적으로 운전되는 믹서에 폴리머와 표면 가교제를 연속적으로 공급하여 혼합하는 방법 등을 사용할 수 있다.
이러한 방식으로 상기 폴리머 상에서 상기 표면 가교제가 반응하여 표면층이 형성될 수 있다.
상기 표면층은, 상기 표면 가교제 외에 추가로 물이나 알코올 등의 용매를 혼합한 표면 가교 용액을 사용하여 형성할 수도 있다. 이 때 상기 표면 가교 용액에는 상기 코어부를 형성하는 것과 같은 폴리머가 추가될 수도 있다. 상기 용매의 함량은 표면 가교제의 고른 분산을 유도하고 폴리머의 뭉침 현상을 방지함과 동시에 가교제의 표면 침투 깊이를 최적화하기 위한 목적으로 폴리머 100 중량부에 대해, 약 5 중량부 내지 약 12 중량부의 비율로 첨가되는 것이 바람직하다.
상기 표면층의 형성은, 상기 표면 가교제와 혼합된 폴리머에 대해 약 150℃ 내지 약 220℃ 온도에서 약 15분 내지 약 100분 동안 유지시켜 수행할 수 있지만, 이러한 조건은 효율 등을 고려하여 추가로 조절될 수도 있다. 상기 온도는, 다른 예시에서 160℃ 이상일 수 있고, 200℃ 이하일 수도 있다. 또한, 상기 반응 시간은, 다른 예시에서 20분 이상, 또는 40분 이상이고, 70분 이하 또는 60분 이하일 수 있다.
상기와 같은 방식을 통해 상기 하이드로겔 폴리머를 제조할 수 있다.
상기 폴리머 재료는 상기 폴리머와 함께 항균소취 물질을 포함할 수 있다.
이 때 상기 항균소취 물질로는, 하기 화학식 4의 화합물을 사용할 수 있다.
[화학식 4]
화학식 4에서 L4는 카보닐기이거나, 존재하지 않고, R10은 수소, 탄소수 1 내지 8의 알킬기 또는 탄소수 2 내지 8의 알케닐기이며, R11은 탄소수 1 내지 8의 알킬기 또는 히드록시기이고, R12는 수소, 탄소수 1 내지 8의 알콕시기 또는 히드록시기이며, R13은 수소 또는 히드록시기이고, L5, L6 및 L7은, 각각 독립적으로 양측의 탄소 원자를 포함하여 형성되는 단일 결합 또는 이중 결합일 수 있다.
상기 항균소취 물질은, 상기 하이드로겔 폴리머와 단순 혼합된 형태로 폴리머 재료에 존재될 수 있고, 경우에 따라서는 상기 하이드로겔 폴리머와 공유 결합을 형성한 상태로 존재할 수도 있다. 이 때 상기 공유 결합은, 상기 항균소취 물질에 존재하는 히드록시기가 상기 하이드로겔 폴리머에 존재하는 산성 관능기(예를 들면, 카복실기)의 반응에 의해 형성된 에스테르 결합일 수 있다. 따라서, 상기 화학식 4에서 히드록시기는 상기 폴리머의 카복실기와 반응하여 에스테르 결합을 형성하고 있을 수 있다.
화학식 4에서 알킬기는 탄소수 1 내지 8 또는 1 내지 4의 알킬기일 수 있으며, 이는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형일 수 있다. 상기 알킬기는 임의로 하나 이상의 치환기에 의해 치환되어 있을 수도 있다. 상기 알킬기로는 메틸기, 에틸기, 프로필기 또는 부틸기 등이 예시될 수 있다.
화학식 4에서 알케닐기는 탄소수 2 내지 8 또는 2 내지 4의 알케닐기일 수 있으며, 이는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형일 수 있다. 상기 알케닐기는 임의로 하나 이상의 치환기에 의해 치환되어 있을 수도 있다.
화학식 4에서 알콕시기는 탄소수 1 내지 8 또는 1 내지 4의 알콕시기일 수 있으며, 이는 직쇄형, 분지쇄형 또는 고리형일 수 있다. 상기 알콕시기는 임의로 하나 이상의 치환기에 의해 치환되어 있을 수도 있다. 상기 알콕시기로는 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기 또는 부톡시기 등이 예시될 수 있다.
하나의 예시에서 상기 항균소취 물질은, 상기 화학식 4에서 L4는 카보닐기이고, R10은 수소이며, R11은 탄소수 3 내지 8의 분지쇄 알킬기이고, R12는 수소이며, R13은 히드록시기이며, L5, L6 및 L7은, 양측의 탄소 원자를 포함하여 형성되는 이중 결합인 화합물일 수 있다. 상기에서 히드록시기는 상기 폴리머의 카복실기 등과 반응하여 에스테르 결합을 형성하고 있을 수도 있다. 상기에서 R11은, 다른 예시에서 탄소수 3 내지 4의 분지쇄 알킬기일 수도 있다.
하나의 예시에서 상기 항균소취 물질은, 상기 화학식 4에서 L4는 존재하지 않고, R10 및 R11은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 8의 알킬기이며, R12는 히드록시기이고, R13은 수소이며, L5, L6 및 L7은, 양측의 탄소 원자를 포함하여 형성되는 이중 결합인 화합물일 수 있다. 상기에서 히드록시기는 상기 폴리머의 카복실기 등과 반응하여 에스테르 결합을 형성하고 있을 수도 있다. 상기의 경우에 상기 R10 및 R11 중 어느 하나는 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 직쇄 알킬기이거나, 메틸기이고, 다른 하나는 탄소수 3 내지 8 또는 탄소수 3 내지 4의 분지쇄 알킬기일 수도 있다.
하나의 예시에서 상기 항균소취 물질은, 상기 화학식 4에서 L4는 존재하지 않고, R10 및 R11은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 8의 알킬기이며, R12는 히드록시기이고, R13은 수소이며, L5, L6 및 L7은, 양측의 탄소 원자를 포함하여 형성되는 단일 결합인 화합물일 수 있다. 상기에서 히드록시기는 상기 폴리머의 카복실기 등과 반응하여 에스테르 결합을 형성하고 있을 수도 있다. 상기의 경우에 상기 R10 및 R11 중 어느 하나는 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 직쇄 알킬기이거나, 메틸기이고, 다른 하나는 탄소수 3 내지 8 또는 탄소수 3 내지 4의 분지쇄 알킬기일 수도 있다.
하나의 예시에서 상기 항균소취 물질은, 상기 화학식 4에서 L4는 존재하지 않고, R10은 탄소수 2 내지 8의 알케닐기이며, R11은 히드록시기이고, R12는 탄소수 1 내지 8의 알콕시기이며, R13은 수소이고, L5, L6 및 L7은, 양측의 탄소 원자를 포함하여 형성되는 이중 결합인 화합물일 수 있다. 상기에서 히드록시기는 상기 폴리머의 카복실기 등과 반응하여 에스테르 결합을 형성하고 있을 수도 있다. 상기의 경우에 상기 R10은, 탄소수 2 내지 8 또는 2 내지 4의 직쇄 알케닐기일 수 있고, R12는 탄소수 1 내지 8 또는 탄소수 1 내지 4의 직쇄 알콕시기일 수 있다.
상기와 같은 항균소취 물질은, 상기 폴리머와 단순 혼합되어 있거나, 혹은 상기 폴리머와 공유 결합을 형성하면서 결합되어 있을 수도 있다. 이러한 항균 소취 물질은, 상기 폴리머의 제조 후에 폴리머와 배합되거나, 혹은 폴리머 제조 과정 중 적정한 시점(예를 들면, 표면층 형성 시점)에 투입될 수도 있다.
상기 항균소취 물질은 상기 하이드로겔 폴리머 100 중량부 대비 약 0.01 중량부 내지 50 중량부의 비율로 포함될 수 있다. 상기 비율은 다른 예시에서 0.05 중량부 이상, 0.1 중량부 이상, 0.5 중량부 이상, 1 중량부 이상, 2 중량부 이상, 3 중량부 이상, 4 중량부 이상, 5 중량부 이상, 6 중량부 이상, 7 중량부 이상, 8 중량부 이상, 9 중량부 이상 또는 10 중량부 이상 정도이거나, 48 중량부 이하, 46 중량부 이하, 44 중량부 이하, 42 중량부 이하, 40 중량부 이하, 38 중량부 이하, 36 중량부 이하, 34 중량부 이하, 32 중량부 이하, 30 중량부 이하, 28 중량부 이하, 26 중량부 이하, 24 중량부 이하, 22 중량부 이하, 20 중량부 이하, 18 중량부 이하, 16 중량부 이하, 14 중량부 이하, 12 중량부 이하 또는 10 중량부 이하 정도일 수도 있다.
상기 폴리머 재료는 상기 성분 외에 필요한 다른 성분을 추가로 포함할 수도 있다.
상기와 같은 폴리머 재료는, 다양한 위생 용품, 예를 들어, 어린이용 종이기저귀나, 성인용 기저귀 또는 생리대 등에 포함되거나, 사용될 수 있고, 상기 위생 용품외에 다양한 물품, 예를 들어, 흡수성 물품, 토양보수제, 토목, 건축용 지수재, 육묘용 시트, 신선도 유지제, 찜질용 재료, 전기 절연체, 구강용, 치아용 물품, 화장품용 또는 피부용 물품 등에 사용될 수 있다.
이에 따라서 본 출원은 상기 폴리머 재료를 포함하는 흡수 재료 또는 물품에 대한 것이다.
본 출원은 폴리머 재료를 제공할 수 있다. 본 출원의 폴리머 재료는, 우수한 흡수 특성을 나타내면서, 다양한 악취 유발 물질에 대해서 소취 특성을 가지고, 미생물에 대한 항균 특성도 나타낼 수 있다.
본 출원은, 상기 폴리머 재료의 용도를 제공할 수 있다.
이하 실시예 및 비교예를 통하여 본 출원을 구체적으로 설명하지만, 본 출원의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
1. CRC(Centrifuge Retention Capacity)
CRC는 EDANA WSP 241.3에 따라 측정하였다. 하이드로겔 폴리머 약 0.2 g(W0)을 부직포 봉투에 넣고, 밀봉(seal)한 후, 상온에서 생리 식염수에 침수시켰다. 상기 생리 식염수로는 0.9 중량% 농도의 NaCl 수용액을 사용하였다. 상기 상태를 30분 정도 유지하고, 원심 분리기를 이용하여 250 G의 조건에서 상기 봉투로부터 3분 동안 물기를 제거한 후에 봉투의 질량(g, W2)을 측정하였다.
하이드로겔 폴리머를 포함하지 않는 동일한 부직포 봉투에 대해서도 동일한 작업을 수행하고, 질량(g, W1)을 측정하였다.
측정 결과를 하기 식 A에 대입하여 CRC(g/g)를 계산하였다.
상기 평가는 항온 항습 조건(23±1℃, 상대습도: 50±10%)에서 진행하였다.
[식 A]
CRC (g/g) = {[W2(g) - W1(g)]/W0(g)} - 1
2. AUP(Absorption Under Pressure)
AUP는, EDANA법 WSP 242.3에 따라 측정하였다. 내경이 약 60 mm인 플라스틱의 원통 바닥에 스테인레스제 400 mesh 철망을 장착하고, 상기 철망상에 하이드로겔 폴리머 0.0 g(W0) (0.90 g)을 균일하게 살포한 후에 그 위에 0.7 psi의 하중을 균일하게 부여할 수 있는 피스톤을 설치하였다. 상기 피스톤은, 외경 60 mm 보다 약간 작은 것으로서, 상기 원통의 내벽과 틈이 없고, 상하로 움직일 수 있도록 설치하였따. 상기 장치의 중량(g, W3)을 측정하였다.
직경 150 mm의 페트로 접시의 내측에 직경 및 두께가 각각 90mm 및 5mm의 유리 필터를 두고, 생리 식염수를 유리 필터의 윗면과 동일 레벨이 되도록 가하였다. 생리 식염수로는 0.9 중량%의 농도의 NaCl 수용액을 사용하였다. 그 위에 직경 90mm의 여과지 1장을 실었다. 여과지 위에 상기 측정 장치를 올리고, 상기 생리 식염수를 0.7 psi 하중 하에서 에서 1시간 동안 흡수시켰다. 그 후 측정 장치를 들어올리고, 그 중량(g, W4)을 측정하였다.
얻어진 값을 하기 식 B에 대입하여 AUP(g/g)를 평가하였다.
상기 평가는 항온 항습 조건(23±1℃, 상대습도: 50±10%)에서 진행하였다.
[식 B]
AUP(g/g) = [W4(g) - W3(g)]/W0(g)
3. 소취능 테스트
소취 성능은, 4종의 악취 표준 물질에 대해서 평가하였다. 악취 표준 물질로는, 디메틸 트리설파이드(DMTS, CAS No.: 3658-80-8), 디메틸 디설파이드(DMDS, CAS No.: 624-92-0), 디아세틸(Diacetyl, CAS No.:431-03-8) 및 이소발레르알데히드(isovaleraldehyde, CAS No.590-86-3)를 사용하였다. 생리 식염수에 디아세틸(Diacetyl, CAS No.:431-03-8), 이소발레르알데히드(isovaleraldehyde, CAS No.590-86-3), 디메틸 디설파이드(DMDS, CAS No.: 624-92-0) 및 디메틸 트리설파이드(DMTS, CAS No.: 3658-80-8)를 각각 30 μg/mL 내지 250 μg/mL의 범위 내의 농도를 가지도록 충분히 용해시켜서 혼합 용액을 제조하였다. 이어서 0.9 중량%의 NaCl 수용액과 1:1000의 부피 비율(혼합 용액:NaCl 수용액)로 혼합하여 악취 표준 물질 용액을 제조하였다. 상기 생리 식염수로는, 0.9 중량%의 NaCl 용액을 사용하였다. 이어서, 20 mL의 바이알(vial)에서 폴리머 재료와 악취 표준 물질 용액을 혼합하였다. 상기 혼합은 상기 폴리머 재료 1 g 당 약 25 mL의 상기 악취 표준 물질 용액이 존재하도록 수행하였다. 상기 바이알을 밀봉하고, 35℃의 온도에서 약 2 시간 동안 유지하였다. 상기 악취 표준 물질 용액의 주입과 35℃에서 2 시간 동안의 유지는, CTC사의 PAL RTC 자동 주입 시스템을 사용하여 수행하였다.
상기 PAL RTC 자동 주입 시스템에 장착된 Solid Phase Micro Extraction (SPME) Arrow (Carbon WR/PDMS Fiber)를 사용하여 악취 표준 물질을 30℃ 내지 40℃의 범위 내의 온도에서 15분 전후의 시간 동안 흡착시키고, 기체 크로마토그래피-질량 분석기(Gas Chromatography-Mass Spectrometry, GC-MS)를 사용하여 상기 흡착 후의 악취 표준 물질의 피크 면적을 확인하였다. 상기 GC-MS 시스템으로는, Agilent사의 8890 GC/5977B MSD를 사용하였다. PAL RTC에 장착된 SPME Arrow를 Split/Splitless inlet에 주입하였으며, 컬럼으로는 DB-624 Ultra Inert (UI)를 사용하였다.
측정 시에는, 이동상으로는, He 가스를 사용하였고, 주입 시에 시료 주입구의 가열기 온도를 250℃ 전후로 설정하여 SPME(Solid Phase Micro Extraction)에 흡착된 시료를 탈착시켰다.
그 후 하기 식 C를 사용하여 각 악취 표준 물질에 대한 소취율을 확인하였다.
[식 C]
소취율(%) = (1- Cs/Co) × 100
식 A에서 Cs는 상기 흡착 후에 상기 GC-MS를 사용하여 확인한 악취 표준 물질의 피크 면적이고, Co는, 대조군에서는 Cs에 해당하는 악취 표준 물질의 피크 면적이다. 상기에서 대조군으로는, 소취성 물질을 적용하지 않은 것을 제외하고는 Cs의 측정에 사용한 것과 동일하게 제조된 폴리머 재료를 사용하였다.
4. 항균성 평가 방법 A
항균성은 대장균(E. coli, ATCC 25922 표준 균주)에 대해서 평가하였다. NB(Nurtient Broth, Becton, Dickinson and Company, CAT No. 234000) 8 g 및 증류수 1L를 용기에 넣고, 충분히 용해시키고, 고온 고압 멸균기로 103kPa의 증기 압력과 120℃ 정도의 온도에서 20분 동안 멸균하여 배지를 제조하였다.
해당 배지에 상기 표준 균주(E. coli, ATCC 25922 표준 균주) 3000 CFU/mL를 접종하여 배양 용액을 제조하였다.
50 mL의 conical tube에 항균 물질(폴리머 재료)을 약 20 mg, 50 mg, 70 mg 또는 100 mg의 양으로 넣고, 이어서 상기 배양 용액을 25 mL 추가하고, 35℃가 유지되는 진탕 배양기에서 약 18 시간 동안 배양하였다.
그 후 상기 배양 용액 200 μL을 1X PBS 버퍼 800 μL와 혼합하여 배양 용액을 약 1/5의 농도로 희석하고, 600 nm 파장의 광에 대한 광학 밀도(OD, Optical Density)의 차이를 확인하여 항균력을 평가하였다.
상기 광학 밀도는 메카시스사의 UV-Vis spectrophotometer (Optizen Pop) 기기로 평가하였고, 평가 시에는 희석 용액을 상온에서 잘 분산된 형태로 유지하여 광을 조사하였다.
배양 용액에 미생물이 많이 존재할수록 상기 미생물에 의하여 조사 광의 투과도가 떨어져서 상기 혼탁도가 증가하기 때문에, 대조군(항균 물질과의 혼합 전의 배양 용액)의 혼탁도와 비교하는 방식으로 항균력을 평가할 수 있다.
항균력은 하기 식 B에 의해 평가하였다.
[식 B]
항균력(%) = (1- ODs/ODo) × 100
식 B에서 ODs는 상기 항균 물질과 혼합된 배양 용액의 600 nm 파장에 대한 광학 밀도(Optical Density)이고, ODo는, 대조군의 600 nm 파장에 대한 광학 밀도(Optical Density)이다.
상기에서 대조군으로는, 최초 제조된 배양 용액(항균 물질과 혼합 전의 배양 용액)을 사용하였다.
5. 항균성 평가 방법 B
항균 물질(폴리머 재료) 1 g을 250 mL 용량의 세포 배양 플라스크(cell culture flask)에 넣고, 대장균(E. coli, ATCC 25922 표준 균주)이 105 CFU/mL, 프로테우스 미라빌리스(Proteus Mirabilis, CCUG 4637)가 104 CFU/mL, Enterobacter hormaechei ss steigerwaltii (CCUG 71839)가 104 CFU/mL로 접종된 인공뇨 25 mL를 상기 플라스크에 주입하였다. 그 후 상기 항균 물질이 상기 인공뇨를 충분히 흡수할 수 있도록 약 1 분 동안 섞었다. 인공뇨를 충분히 흡수하여 겔 형태가 된 항균 물질을 35℃의 인큐베이터(incubator, JEIO TECH사제)에서 24 시간 동안 배양시켰다. 배양 완료 후에 항균 물질에 0.9 중량%의 NaCl 수용액을 75 mL 넣고, 약 1 분 동안 쉐이킹(shaking)한 후에 용액을 Agar medium plate에 도말하였다. 그 후 Colony의 counting이 가능하도록 Serial dilution을 진행하고, 이 과정에서는 0.9 중량%의 NaCl 수용액을 이용하였다. 정균 성능은, 희석 농도를 고려하여 초기 농도의 미생물 농도(Co, CFU/mL)을 계산하고, 하기 식 C에 의해 대장균의 정균 감소율(%)을 계산하였다.
[식 C]
정균 감소율(%) = (1-Csample/Creference) × 100~
식 C에서 Csample은, 하이드로겔 폴리머를 배양한 후의 박테리아의 CFU 수이고, Creference는 대조군에서의 박테리아의 CFU 수이다.
실시예 1.
교반기, 질소 투입기 및 온도계가 장착된 3L 유리 용기에 아크릴산, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(CAS No. 26570-48-9, 수평균분자량(Mn): 약 575 g/mol), 광개시제(bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phenyl phosphine oxide), 열개시제(sodium persulfate) 및 NaOH 수용액(98 중량% 농도)을 각각 100 g, 0.23 g, 0.008 g, 0.12 g 및 39.7 g 투입하였다. 이어서 상기 유리 용기에 질소를 연속적으로 투입하여 단량체 수용액을 제조하였다.
가로가 250 mm이고, 세로가 250 mm이며, 높이가 30 mm인 스테인레스 용기에 상기 단량체 수용액을 넣고, 80℃의 온도의 UV 챔버에서 자외선을 60초 동안 조사(조사량: 10 mV/cm2) 후, 2분 동안 에이징(aging)하여 하이드로겔 폴리머를 제조하였다.
얻어진 하이드로겔 폴리머를 3 mm × 3 mm 정도의 크기로 분쇄하고, 분쇄된 폴리머를 600 μm의 구멍 크기의 스테인레스 와이어 거즈상에 약 30 mm 정도의 두께로 펼치고, 120℃의 오븐에서 약 30분 동안 건조하였다.
건조된 폴리머를 분쇄기를 사용하여 추가로 분쇄하고, ASTM 규격의 표준 망체로 분급하여 300μm 내지 600μm의 범위 내의 입자 크기를 가지는 폴리머(A)를 얻었다.
교반기, 질소 투입기 및 온도계가 장착된 3L 유리 용기에 아크릴산, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(CAS No. 26570-48-9, 수평균분자량(Mn): 약 575 g/mol), 광개시제(bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phenyl phosphine oxide), 열개시제(sodium persulfate) 및 NaOH 수용액(98 중량% 농도)을 각각 100 g, 0.23 g, 0.008 g, 0.12 g 및 39.7 g 투입하였다. 이어서 상기 유리 용기에 질소를 연속적으로 투입하여 단량체 수용액을 제조하였다. 가로가 250 mm이고, 세로가 250 mm이며, 높이가 30 mm인 스테인레스 용기에 상기 단량체 수용액을 넣고, 80℃의 온도의 UV 챔버에서 자외선을 60초 동안 조사하고(조사량: 10 mV/cm2), 2분 동안 에이징(aging)하여 하이드로겔 폴리머(B)를 제조하였다. 얻어진 하이드로겔 폴리머(B) 100 중량부 대비 약 4.4 중량부의 물, 약 0.3 중량부의 에틸렌 카보네이트, 약 0.075 중량부의 폴리카르복시산염 계면활성제 및 0.3 중량부의 황산 알루미늄을 혼합하여 표면 처리 용액을 제조하였다.
상기 제조된 폴리머(A)에 상기 표면 처리 용액을 분사하여 코팅하고, 코팅된 폴리머(A)를 교반기와 이중 자켓으로 된 용기에 넣고, 180℃에서 70분 동안 유지하여 표면 처리(표면 가교)를 진행하였다.
이후 표면 처리된 폴리머를 ASTM 규격의 표준 망체로 분급하여 150μm 내지 850μm의 범위 내의 입자 크기를 가지는 폴리머 분말을 얻었다.
이어서 얻어진 폴리머 분말과 유제놀(Eugenol)을 약 100:10의 중량 비율(폴리머 분말:유제놀)로 혼합하여 목적물(항균/소취성 폴리머 재료)을 얻었다.
실시예 2.
실시예 1과 동일한 방식으로 얻어진 표면 처리된 폴리머 분말과 히노키티올(Hinokitiol)을 약 100:10의 중량 비율(폴리머 분말:히노키티올)로 혼합하여 목적물(항균/소취성 폴리머 재료)을 얻었다
실시예 3.
실시예 1과 동일한 방식으로 얻어진 표면 처리된 폴리머 분말과 티몰(thymol)을 약 100:10의 중량 비율(폴리머 분말:티몰)로 혼합하여 목적물(항균/소취성 폴리머 재료)을 얻었다
실시예 4.
교반기, 질소 투입기 및 온도계가 장착된 3L 유리 용기에 아크릴산, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(CAS No. 26570-48-9, 수평균분자량(Mn): 약 575 g/mol), 광개시제(bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phenyl phosphine oxide), 열개시제(sodium persulfate), NaOH 수용액(98 중량% 농도) 및 항균 단량체를 각각 100 g, 0.23 g, 0.008 g, 0.12 g, 39.7 g 및 2 g 투입하였다. 이어서 상기 유리 용기에 질소를 연속적으로 투입하여 단량체 수용액을 제조하였다.
상기 항균 단량체로는, N-(2-(메타크릴로일옥시)에틸)-N,N-디메틸데칸-1암모늄 브로마이드(N-(2-methacryloyloxy)ethyl)-N,N-dimethyldecan-1-ammonium bromide)를 사용하였다.
가로가 250 mm이고, 세로가 250 mm이며, 높이가 30 mm인 스테인레스 용기에 상기 단량체 수용액을 넣고, 실시예 1과 동일한 방식으로 80℃의 온도의 UV 챔버에서 자외선을 60초 동안 조사하고(조사량: 10 mV/cm2), 2분 동안 에이징(aging)하여 하이드로겔 폴리머를 제조하였다.
얻어진 하이드로겔 폴리머를 3 mm × 3 mm 정도의 크기로 분쇄하고, 분쇄된 폴리머를 600 μm의 구멍 크기의 스테인레스 와이어 거즈상에 약 30 mm 정도의 두께로 펼치고, 120℃의 오븐에서 약 30분 동안 건조하였다.
건조된 폴리머를 분쇄기를 사용하여 추가로 분쇄하고, ASTM 규격의 표준 망체로 분급하여 300μm 내지 600μm의 범위 내의 입자 크기를 가지는 폴리머(A)를 얻었다.
상기 얻어진 폴리머(A)의 분말과 멘톨(menthol)을 100:2의 중량비율로 혼합하였다.
이어서 실시예 1과 같은 방식으로 제조한 표면 처리 용액을 상기 폴리머(A) 분말과 멘톨의 혼합물에 분사하여 코팅하고, 코팅된 폴리머(A)와 멘톨을 교반기와 이중 자켓으로 된 용기에 넣고, 180℃에서 70분 동안 유지하여 표면 처리(표면 가교)를 진행하였다. 이 과정에서 멘톨도 가교에 의해 폴리머에 결합된다. 이후 표면 처리된 폴리머를 ASTM 규격의 표준 망체로 분급하여 150μm 내지 850μm의 범위 내의 입자 크기를 가지는 폴리머 분말을 얻었다.
비교예 1.
유제놀(Eugenol)을 혼합하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 하이드로겔 폴리머 분말을 얻었다.
상기 실시예 및 비교예에 대해서 CRC와 AUP를 평가한 결과는 하기 표 1에 정리되어 있다.
실시예 비교예
1 2 3 4 1
CRC(g/g) 35.2 35.4 35.2 34.1 34.2
AUP(g/g) 21.6 21.4 21.5 21.1 21.0
상기 실시예 및 비교예에 대해서 소취 성능을 평가한 결과는 하기 표 2에 정리되어 있다.
하기 표 2는, 상기 식 A로 계산한 각 악취 표준 물질에 대한 소취율이다.
실시예
1 2 3 4
Diacetyl 34.5% 58.6% 73.7% 49%
Isovaleraldehyde 0% 81.5% 27.8% 61%
DMDS 55.6% 88% 74.3% 40%
DMTS 77.8% 64.9% 78.9% 14%
상기 실시예 및 비교예에 대해서 항균력을 평가한 결과는 하기 표 3에 정리되어 있다. 하기 표 3의 20 mg, 50 mg, 70 mg 및 100 mg은 각각 항균력 평가 시에 배양 용액과 혼합된 항균 물질의 양이다. 하기 표 3에 정리된 경과는 항균성 평가 방법 A에 의한 평가 결과이다.
실시예1 실시예2 실시예3
O.D. 항균력(%) O.D. 항균력(%) O.D. 항균력(%)
대조군 0.206 0.206 0.206
20mg 0.013 93.69 0.015 92.72 0.010 95.15
50mg 0.010 95.15 0.025 87.86 0.011 94.66
70mg 0.009 95.63 0.026 87.38 0.011 94.66
100mg 0.009 95.63 0.030 85.44 0.011 94.66
상기 실시예 4의 폴리머 재료에 대해서는 항균성 평가 방법 B에 의해 항균성을 평가하였으며, 그 결과 약 54.58%의 정균 감소율을 나타내었다.

Claims (17)

  1. EDANA (European Disposables and Nonwovens Association) WSP 241.3에 따른 원심분리 보수능이 20 g/g 이상이며,
    디메틸 디설파이드에 대한 소취율이 30% 이상인 폴리머 재료.
  2. 제 1 항에 있어서, EDANA (European Disposables and Nonwovens Association) WSP 242.3에 따른 0.7 psi 가압 흡수능이 10 g/g 이상인 폴리머 재료.
  3. 제 1 항에 있어서, 디메틸 트리설파이드, 디메틸 디설파이드, 디아세틸 및 이소발레르알데히드 각각에 대한 소취능의 평균이 20% 이상인 폴리머 재료.
  4. 제 1 항에 있어서, 디메틸 트리설파이드 및 이소발레르알데히드 각각에 대해서 10% 이상의 소취능을 나타내는 폴리머 재료.
  5. 제 1 항에 있어서, 하기 화학식 1의 중합 단위를 포함하는 폴리머를 포함하는 폴리머 재료:
    [화학식 1]

    화학식 1에서 R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기이고, M은 수소, 금속, 암모늄기 또는 유기 아민염이며, 상기 M이 상기 금속, 암모늄기 또는 유기 아민염인 경우에는 상기 O-M의 결합은 이온 결합이다.
  6. 제 5 항에 있어서, 폴리머는, 화학식 1에서 M이 수소인 중합 단위와 화학식 1에서 M이 수소가 아닌 중합 단위를 포함하는 폴리머 재료.
  7. 제 6 항에 있어서, 폴리머에서 화학식 1에서 M이 수소인 중합 단위와 화학식 1에서 M이 수소가 아닌 중합 단위의 합계 몰수를 기준으로 한 상기 M이 수소가 아닌 중합 단위의 몰수의 비율이 40몰% 이상인 폴리머 재료.
  8. 제 5 항에 있어서, 폴리머는, 하기 화학식 2의 단위를 추가로 포함하는 폴리머 재료:
    [화학식 2]

    화학식 2에서 L1은 탄소수 2 내지 4의 알킬렌기 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬리덴기이며, n은 200 내지 4,000의 범위 내의 수이다.
  9. 제 8 항에 있어서, 폴리머는, 화학식 1의 중합 단위 100 중량부 대비 0.01 중량부 내지 10 중량부의 화학식 2의 단위를 포함하는 폴리머 재료.
  10. 제 8 항에 있어서, 폴리머는, 화학식 3의 단위를 추가로 포함하는 폴리머 재료:
    [화학식 3]

    화학식 3에서 R4 내지 R6은 각각 독립적으로 수소 또는 알킬기이고, L2는 단일 결합, -C(=O)O-, -OC(=O)-, -C(=O)- 또는 -O-이며, L3는, 알킬렌기 또는 알킬리덴기이고, R7 내지 R9은 알킬기이다
  11. 제 1 항에 있어서, 하기 화학식 4의 화합물을 포함하는 폴리머 재료:
    [화학식 4]

    화학식 4에서 L4는 카보닐기이거나, 존재하지 않고, R10은 수소, 탄소수 1 내지 8의 알킬기 또는 탄소수 2 내지 8의 알케닐기이며, R11은 탄소수 1 내지 8의 알킬기 또는 히드록시기이고, R12는 수소, 탄소수 1 내지 8의 알콕시기 또는 히드록시기이며, R13은 수소 또는 히드록시기이고, L5, L6 및 L7은, 각각 독립적으로 양측의 탄소 원자를 포함하여 형성되는 단일 결합 또는 이중 결합이며, 상기 히드록시기는 카복실기와 반응하여 에스테르 결합을 형성하고 있을 수 있다.
  12. 제 11 항에 있어서, 화학식 4에서 L4는 카보닐기이고, R10은 수소이며, R11은 탄소수 3 내지 8의 분지쇄 알킬기이고, R12는 수소이며, R13은 히드록시기이며, L5, L6 및 L7은, 양측의 탄소 원자를 포함하여 형성되는 이중 결합이며, 상기 히드록시기는 카복실기와 반응하여 에스테르 결합을 형성하고 있을 수 있는 폴리머 재료.
  13. 제 11 항에 있어서, 화학식 4에서 L4는 존재하지 않고, R6 및 R11은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 8의 알킬기이며, R12는 히드록시기이고, R13은 수소이며, L5, L6 및 L7은, 양측의 탄소 원자를 포함하여 형성되는 이중 결합이며, 상기 히드록시기는 카복실기와 반응하여 에스테르 결합을 형성하고 있을 수 있는 폴리머 재료.
  14. 제 11 항에 있어서, 화학식 4에서 L4는 존재하지 않고, R10 및 R11은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 8의 알킬기이며, R12는 히드록시기이고, R13은 수소이며, L5, L6 및 L7은, 양측의 탄소 원자를 포함하여 형성되는 단일 결합이며, 상기 히드록시기는 카복실기와 반응하여 에스테르 결합을 형성하고 있을 수 있는 폴리머 재료.
  15. 제 11 항에 있어서, 화학식 4에서 L4는 존재하지 않고, R10은 탄소수 2 내지 8의 알케닐기이며, R11은 히드록시기이고, R12는 탄소수 1 내지 8의 알콕시기이며, R13은 수소이고, L5, L6 및 L7은, 양측의 탄소 원자를 포함하여 형성되는 이중 결합이며, 상기 히드록시기는 카복실기와 반응하여 에스테르 결합을 형성하고 있을 수 있는 폴리머 재료.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항의 폴리머 재료를 포함하는 흡수 재료.
  17. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항의 폴리머 재료를 포함하는 물품.
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