KR20240037654A - Cotton fabric with self-cleaning effect and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리(글리시딜 메타크릴레이트) 나노입자로 코팅되어 자기 청소 효과를 갖는 면직물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상기 면직물은 면직물에 글리시딜 기능화 입자를 코팅하여 계층적 구조를 제공하고 글리시딜 기능화 입자의 에폭시기와 면직물의 수산화기(OH)간의 공유결합을 형성하여 큰 표면거칠기를 나타내고, 표면 에너지를 감소시키며, 면직물을 소수성 유기물질로 개질시켜 면직물의 표면이 소수성을 나타내어 우수한 자기 청소 효과를 가질 수 있다.
또한, 상기 면직물의 제조방법은 제조하기 용이하고 효율적이며 친환경적인 이점이 있다.The present invention relates to a cotton fabric coated with poly(glycidyl methacrylate) nanoparticles and having a self-cleaning effect, and a method for manufacturing the same, wherein the cotton fabric provides a hierarchical structure by coating the cotton fabric with glycidyl functionalized particles. By forming a covalent bond between the epoxy group of the glycidyl-functionalized particles and the hydroxyl group (OH) of the cotton fabric, it exhibits large surface roughness and reduces surface energy. By modifying the cotton fabric with a hydrophobic organic material, the surface of the cotton fabric becomes hydrophobic and has excellent self-cleaning properties. It can have an effect.
In addition, the method for producing cotton fabric has the advantage of being easy to manufacture, efficient, and environmentally friendly.
Description
본 발명은 폴리(글리시딜 메타크릴레이트) 나노입자로 코팅되어 자기 청소 효과를 갖는 면직물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cotton fabric coated with poly(glycidyl methacrylate) nanoparticles and having a self-cleaning effect, and a method for manufacturing the same.
면직물 표면의 소수성을 증가시키기 위해 연구원들은 자연에서 영감을 받아서 연잎, 도마뱀붙이 발, 나비 날개와 같은 물체의 고유한 초소수성과 자기 정화 특성을 모방하려고 시도했다. 이러한 경우, 접촉각과 슬라이딩 각도는 각각 150° 이상 및 10° 이하인 것으로 나타났다. 접촉각이 90° 이상인 표면은 소수성으로 간주된다. 표면 에너지가 낮고 마이크로 나노 구조 기반의 거친 표면을 가지게 함으로써 초소수성을 발현할 수 있다. 이러한 표면은 실제 응용을 위해 딥 코팅, 스프레이 코팅, 수열 방법 및 화학 기상 증착과 같은 다른 증착 기술을 이용하여 제작할 수 있다. 최근 몇 년 동안, 면직물은 초소수성, 자가 세척, 자외선 차단, 항균, 얼음 방지, 전자 응용과 같은 다양한 용도로 변형되었다. 면직물은 가정과 산업 분야에 널리 사용되며, 부드러움, 통기성, 쾌적성, 저비용, 내구성, 생분해성 등 원단 특성이 우수해 널리 사용되는 섬유 소재다. 그러나 면(Cotton)은 표면에 하이드록시기(hydroxyl groups)가 존재하기 때문에 친수성이며, 습윤성(wetting)을 나타내며, 벌레와 산에 의해 쉽게 손상될 수 있다. 또한, 면은 수축률이 높고 오염의 위험이 높다. 이러한 특성으로 인해 다양한 용도로 면을 사용하는 것이 상당히 제한된다. 따라서 면의 소수성을 향상시킬 필요가 있다.To increase the hydrophobicity of cotton fabric surfaces, the researchers took inspiration from nature and attempted to mimic the inherent superhydrophobic and self-purifying properties of objects such as lotus leaves, gecko feet and butterfly wings. In this case, the contact angle and sliding angle were found to be greater than 150° and less than 10°, respectively. Surfaces with a contact angle greater than 90° are considered hydrophobic. Superhydrophobicity can be achieved by having a low surface energy and a rough surface based on micro-nano structure. These surfaces can be fabricated using different deposition techniques such as dip coating, spray coating, hydrothermal methods, and chemical vapor deposition for practical applications. In recent years, cotton fabrics have been modified for various applications such as superhydrophobicity, self-cleaning, UV protection, antibacterial, anti-icing, and electronic applications. Cotton fabric is widely used in home and industrial fields and is a widely used textile material due to its excellent fabric properties such as softness, breathability, comfort, low cost, durability, and biodegradability. However, cotton is hydrophilic due to the presence of hydroxyl groups on the surface, exhibits wetting properties, and can be easily damaged by insects and acids. Additionally, cotton has a high shrinkage rate and a high risk of contamination. These characteristics significantly limit the use of cotton for various purposes. Therefore, there is a need to improve the hydrophobicity of cotton.
본 발명의 목적은 라디칼 유도 분산 중합 기술을 이용하여 제조된 폴리(글리시딜 메타크릴레이트) 나노입자를 면직물 표면에 공유결합시켜 소수성을 나타내며, 자기 청소 효과를 갖는 면직물 및 이의 제조방법을 제공하는 데에 있다.The purpose of the present invention is to provide a cotton fabric that exhibits hydrophobicity and has a self-cleaning effect by covalently bonding poly(glycidyl methacrylate) nanoparticles prepared using radical-induced dispersion polymerization technology to the surface of the cotton fabric, and a method for manufacturing the same. It is there.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 면직물; 및 상기 면직물의 표면에 코팅된 폴리(글리시딜 메타크릴레이트) 나노입자를 함유하는 코팅층을 포함하고, 상기 폴리(글리시딜 메타크릴레이트) 나노입자는 표면에 에폭시기를 포함하는 자기 청소 효과를 갖는 면직물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides cotton fabric; And a coating layer containing poly(glycidyl methacrylate) nanoparticles coated on the surface of the cotton fabric, wherein the poly(glycidyl methacrylate) nanoparticles have a self-cleaning effect including an epoxy group on the surface. Provides cotton fabric with
또한, 본 발명은 글리시딜 메타크릴레이트 단량체, 계면활성제, 개시제 및 가교제를 교반하여 폴리(글리시딜 메타크릴레이트) 나노입자 분산액을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 나노입자 분산액에 면직물을 담지하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 폴리(글리시딜 메타크릴레이트) 나노입자는 표면에 에폭시기를 포함하는 자기 청소 효과를 갖는 면직물의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention includes the steps of preparing a poly(glycidyl methacrylate) nanoparticle dispersion by stirring glycidyl methacrylate monomer, surfactant, initiator and cross-linking agent; And comprising the step of forming a coating layer by supporting cotton fabric in the prepared nanoparticle dispersion, wherein the poly(glycidyl methacrylate) nanoparticles include an epoxy group on the surface, and a method of producing a cotton fabric having a self-cleaning effect. to provide.
본 발명에 따른 면직물은 면직물에 글리시딜 기능화 입자를 코팅하여 계층적 구조를 제공하고 글리시딜 기능화 입자의 에폭시기와 면직물의 수산화기(OH)간의 공유결합을 형성하여 큰 표면거칠기를 나타내고, 표면 에너지를 감소시키며, 면직물을 소수성 유기물질로 개질시켜 면직물의 표면이 소수성을 나타내어 우수한 자기 청소 효과를 가질 수 있다.The cotton fabric according to the present invention provides a hierarchical structure by coating the cotton fabric with glycidyl-functionalized particles, and forms a covalent bond between the epoxy group of the glycidyl-functionalized particle and the hydroxyl group (OH) of the cotton fabric, showing large surface roughness and surface energy. By modifying the cotton fabric with a hydrophobic organic material, the surface of the cotton fabric becomes hydrophobic and can have an excellent self-cleaning effect.
또한, 본 발명에 따른 면직물의 제조방법은 제조하기 용이하고 효율적이며 친환경적인 이점이 있다.In addition, the method for producing cotton fabric according to the present invention has the advantage of being easy to manufacture, efficient, and environmentally friendly.
도 1은 본 발명에 따른 면직물의 제조방법을 도식화한 이미지이다.
도 2는 본 발명에 따른 PGMA 나노입자의 13C NMR 스펙트럼(a)이고, PGMA 코팅 면직물(PGMA-cotton)의 X선 회절법 결과 그래프(b)이고, 합성된 PGMA 나노입자, 미처리 면직물, PGMA 코팅 면직물, 개질된 면직물의 푸리에 변환 적외선 분광법 결과 그래프(c)이다.
도 3은 본 발명에 따른 면직물의 X선 광전자 분석 결과이다.
도 4는 본 발명에 따른 면직물의 세탁 횟수에 따른 면직물의 X선 광전자 분석결과이다.
도 5는 본 발명에 따른 면직물의 주자전자현미경 이미지(a-f), 투과전자현미경 이미지(g,h), 에너지 분산형 분광분석법(EDS) 결과 및 PGMA 나노입자의 크기 분포도이다.
도 6은 본 발명에 따른 PGMA 나노입자의 N2 흡착-탈착을 나타낸 등온선(a)이고, BHJ로 계산된 기공 크기 분포도(b)이다.
도 7은 본 발명에 따른 면직물의 물 접촉각을 측정한 결과이고, (a)는 침지 시간에 따른 개질된 면직물의 물 접촉각을 나타낸 그래프이고, (b)는 미처리 면직물의 물 접촉각 이미지이고, (c)는 PGMA 코팅 면직물의 물 접촉각 이미지이고, (d)는 여러 번의 세척 후 개질된 면직물의 물 접촉각을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 면직물의 열중량분석(a) 및 시차열분석(b) 결과이다.
도 9는 본 발명에 따른 면직물의 자가 세척 능력 및 직물 인열력 실험 결과이고, (a) 및 (b)는 각각 미처리 면직물 및 개질된 면직물의 자가 세척 테스트 결과이고, (c)는 미처리 면직물(윗줄)과 개질된 면직물(아랫줄)에 대한 다양한 액적 테스트 이미지이고, (d)는 PGMA 코팅 전후의 직물 인열력(fabric tearing force) 그래프이다.Figure 1 is an image schematically illustrating the method of manufacturing cotton fabric according to the present invention.
Figure 2 is a 13C NMR spectrum (a) of PGMA nanoparticles according to the present invention, and a graph (b) of the X-ray diffraction results of PGMA-coated cotton fabric (PGMA-cotton), synthesized PGMA nanoparticles, untreated cotton fabric, and PGMA-coated This is a graph (c) of the Fourier transform infrared spectroscopy results of cotton fabric and modified cotton fabric.
Figure 3 shows the results of X-ray photoelectron analysis of cotton fabric according to the present invention.
Figure 4 shows the results of X-ray photoelectron analysis of cotton fabric according to the number of times the cotton fabric was washed according to the present invention.
Figure 5 is a scanning electron microscope image (af), a transmission electron microscope image (g, h), energy dispersive spectroscopy (EDS) results, and a size distribution chart of PGMA nanoparticles of the cotton fabric according to the present invention.
Figure 6 is an isotherm (a) showing N2 adsorption-desorption of PGMA nanoparticles according to the present invention, and pore size distribution (b) calculated by BHJ.
Figure 7 shows the results of measuring the water contact angle of cotton fabric according to the present invention, (a) is a graph showing the water contact angle of modified cotton fabric according to immersion time, (b) is an image of the water contact angle of untreated cotton fabric, and (c) ) is the water contact angle image of the PGMA-coated cotton fabric, and (d) is a graph showing the water contact angle of the modified cotton fabric after several washings.
Figure 8 shows the results of thermogravimetric analysis (a) and differential thermal analysis (b) of cotton fabric according to the present invention.
Figure 9 is the self-cleaning ability and fabric tearing test results of cotton fabric according to the present invention, (a) and (b) are the self-cleaning test results of untreated cotton fabric and modified cotton fabric, respectively, and (c) is the result of untreated cotton fabric (top row) ) and various droplet test images on modified cotton fabric (bottom row), and (d) is a graph of fabric tearing force before and after PGMA coating.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 면직물; 및 상기 면직물의 표면에 코팅된 폴리(글리시딜 메타크릴레이트) 나노입자를 함유하는 코팅층을 포함하고, 상기 폴리(글리시딜 메타크릴레이트) 나노입자는 표면에 에폭시기를 포함하는 자기 청소 효과를 갖는 면직물을 제공한다.The present invention relates to cotton fabric; And a coating layer containing poly(glycidyl methacrylate) nanoparticles coated on the surface of the cotton fabric, wherein the poly(glycidyl methacrylate) nanoparticles have a self-cleaning effect including an epoxy group on the surface. Provides cotton fabric with
상기 코팅층은 폴리(글리시딜 메타크릴레이트) 나노입자의 에폭시기와 면직물의 표면에 존재하는 수산화기가 공유결합을 형성할 수 있다. 상기와 같이 면직물의 수산화기와 폴리(글리시딜 메타크릴레이트) 나노입자의 에폭시기가 공유결합을 형성하여 코팅층이 형성된 면직물의 표면거칠기가 커질 수 있고, 자기 청소 효과를 가지며, 면직물과 코팅층 간의 견뢰도가 향상될 수 있다.The coating layer can form a covalent bond between the epoxy group of poly(glycidyl methacrylate) nanoparticles and the hydroxyl group present on the surface of the cotton fabric. As described above, the hydroxyl group of the cotton fabric and the epoxy group of the poly(glycidyl methacrylate) nanoparticles form a covalent bond, so that the surface roughness of the cotton fabric with the coating layer can increase, it has a self-cleaning effect, and the fastness between the cotton fabric and the coating layer increases. It can be improved.
상기 면직물은 소수성 유기물질로 추가로 개질된 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 면직물은 코팅층 상에 소수성 유기물질이 결합되어 소수성을 나타내고, 우수한 자기 청소 효과를 나타낼 수 있다. The cotton fabric may be further modified with a hydrophobic organic material. Specifically, the cotton fabric exhibits hydrophobicity by combining a hydrophobic organic material on the coating layer, and can exhibit excellent self-cleaning effects.
상기 소수성 유기물질은 스테아르산, 1-데칸티올(1-decanethiol), 1-언데칸티올 (1-undecanethiol), 1-도데케인티올(1-dodecanethiol), 1-테트라데칸티올(1-tetradecanethiol), 1-펜타데칸티올(1-pentadecanethiol), 1-헥사데칸티올(1-hexadecanethiol) 및 1-옥타데칸티올(1-octadecanethiol)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 소수성 유기물질은 1-옥타데칸티올일 수 있다.The hydrophobic organic substances include stearic acid, 1-decanethiol, 1-undecanethiol, 1-dodecanethiol, and 1-tetradecanethiol. , 1-pentadecanethiol, 1-hexadecanethiol, and 1-octadecanethiol. Specifically, the hydrophobic organic material may be 1-octadecanethiol.
상기 폴리(글리시딜 메타크릴레이트) 나노입자의 평균 직경은 300 내지 700 nm일 수 있다. 구체적으로, 상기 나노입자의 평균 직경은 300 내지 600 nm 또는 400 내지 500 nm일 수 있다.The average diameter of the poly(glycidyl methacrylate) nanoparticles may be 300 to 700 nm. Specifically, the average diameter of the nanoparticles may be 300 to 600 nm or 400 to 500 nm.
상기 면직물은 물 접촉각이 100° 내지 160°일 수 있다. 구체적으로, 상기 면직물은 물 접촉각이 100° 내지 150° 또는 110° 내지 140°일 수 있다. 본 발명에 따른 면직물은 면직물 상에 폴리(글리시딜 메타크릴레이트) 나노입자를 포함하는 코팅층 및/또는 소수성 유기물질을 포함함으로써 상기와 같은 물 접촉각을 가질 수 있고, 이에 따라 우수한 자기 청소 효과를 나타낼 수 있다.The cotton fabric may have a water contact angle of 100° to 160°. Specifically, the cotton fabric may have a water contact angle of 100° to 150° or 110° to 140°. The cotton fabric according to the present invention can have the water contact angle described above by including a coating layer containing poly(glycidyl methacrylate) nanoparticles and/or a hydrophobic organic material on the cotton fabric, thereby providing an excellent self-cleaning effect. It can be expressed.
이때, ‘자기 청소 효과’라 함은 물, 극성 물질, 흙과 같은 불순물로 오염되었을 때 면직물 표면으로부터 제거할 수 있는 능력을 일컫는다.At this time, the ‘self-cleaning effect’ refers to the ability to remove impurities such as water, polar substances, and dirt from the surface of cotton fabric when contaminated.
또한, 본 발명은 글리시딜 메타크릴레이트 단량체, 계면활성제, 개시제 및 가교제를 교반하여 폴리(글리시딜 메타크릴레이트) 나노입자 분산액을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 나노입자 분산액에 면직물을 담지하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 폴리(글리시딜 메타크릴레이트) 나노입자는 표면에 에폭시기를 포함하는 자기 청소 효과를 갖는 면직물의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention includes the steps of preparing a poly(glycidyl methacrylate) nanoparticle dispersion by stirring glycidyl methacrylate monomer, surfactant, initiator and cross-linking agent; And comprising the step of forming a coating layer by supporting cotton fabric in the prepared nanoparticle dispersion, wherein the poly(glycidyl methacrylate) nanoparticles include an epoxy group on the surface, and a method of producing a cotton fabric having a self-cleaning effect. to provide.
상기 나노입자 분산액을 제조하는 단계는 글리시딜 메타크릴레이트 단량체 및 계면활성제를 교반한 용액에 개시제 및 가교제를 첨가하여 중합시켜 폴리(글리시딜 메타크릴레이트) 나노입자를 형성할 수 있다.In the step of preparing the nanoparticle dispersion, poly(glycidyl methacrylate) nanoparticles may be formed by adding an initiator and a cross-linking agent to a stirred solution of glycidyl methacrylate monomer and a surfactant and polymerizing it.
구체적으로, 상기 나노입자 분산액을 제조하는 단계는 글리시딜 메타크릴레이트 단량체 및 계면활성제는 1 내지 70 : 1 또는 30 내지 70 : 1의 중량비율로 용매에 용해시킬 수 있고, 상기 용매는 50 내지 150 mL일 수 있다. 상기와 같이 글리시딜 메타크릴레이트 단량체와 계면활성제를 포함하여 구형의 폴리(글리시딜 메타크릴레이트) 나노입자를 형성할 수 있다.Specifically, in the step of preparing the nanoparticle dispersion, the glycidyl methacrylate monomer and the surfactant may be dissolved in a solvent at a weight ratio of 1 to 70:1 or 30 to 70:1, and the solvent may be dissolved in a weight ratio of 50 to 70:1. It may be 150 mL. As described above, spherical poly(glycidyl methacrylate) nanoparticles can be formed by including glycidyl methacrylate monomer and a surfactant.
상기 용매는 탈이온수 및 에탄올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 용매는 탈이온수 및 에탄올이 1 : 0 ~ 0.2의 부피비율로 포함될 수 있다.The solvent may be one or more selected from the group consisting of deionized water and ethanol. Specifically, the solvent may include deionized water and ethanol in a volume ratio of 1:0 to 0.2.
상기 계면활성제는 소듐도데실벤젠설포네이트(SDBS), 소듐라우릴설페이트(SLS), 소듐디옥틸설포석시네이트, 소듐디-2차-부틸나프틸렌설포네이트, 디소듐도데실디페닐에테르설포네이트 및 디소듐 n-옥타데실 설포석시네이트으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The surfactants include sodium dodecylbenzenesulfonate (SDBS), sodium lauryl sulfate (SLS), sodium dioctylsulfosuccinate, sodium di-sec.-butylnaphthylenesulfonate, disodium dodecyldiphenylethersulfonate, and It may include one or more selected from the group consisting of disodium n-octadecyl sulfosuccinate.
상기 개시제는 과황산암모늄((NH4)2S2O8), 과산화수소, 산화망간, 중크롬산칼륨, 요오드산칼륨, 염화 제2철, 과망간산칼륨, 브롬산칼륨 및 염소산칼륨으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 개시제는 과황산암모늄((NH4)2S2O8)일 수 있다.The initiator is one selected from the group consisting of ammonium persulfate ((NH 4 ) 2 S 2 O 8 ), hydrogen peroxide, manganese oxide, potassium dichromate, potassium iodate, ferric chloride, potassium permanganate, potassium bromate and potassium chlorate. It may include more than one species. Specifically, the initiator may be ammonium persulfate ((NH 4 ) 2 S 2 O 8 ).
상기 가교제는 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,2-프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,4-부틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 가교제는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트일 수 있다.The crosslinking agent is ethylene glycol di(meth)acrylate, 1,2-propylene glycol di(meth)acrylate, 1,3-butylene glycol di(meth)acrylate, and 1,4-butylene glycol di(meth)acrylate. Acrylate, 1,6-hexanediol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, dipropylene glycol di(meth)acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol di It may include one or more selected from the group consisting of (meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, and trimethylolpropane triacrylate. Specifically, the crosslinking agent may be trimethylolpropane triacrylate.
상기 코팅층을 형성하는 단계는 상기 제조된 나노입자 분산액에 면직물을 2번 이상 담지한 후, 여분의 분산액을 제거하고, 건조시켜 면직물 상에 코팅층을 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 제조된 나노입자 분산액에 면직물을 2번 내지 10번 또는 2번 내지 5번 담지한 후, 여분의 분산액을 제거하고 50 내지 100℃에서 1 내지 10분 동안 건조시키고, 150 내지 200℃에서 1 내지 10분 동안 건조시켜 코팅층이 형성된 면직물을 제조할 수 있다. 상기 담지하는 총 시간은 5 내지 60분 또는 10 내지 50분일 수 있다.In the step of forming the coating layer, the cotton fabric is supported on the prepared nanoparticle dispersion liquid more than twice, the excess dispersion liquid is removed, and the coating layer is dried on the cotton fabric. Specifically, cotton fabric was soaked in the prepared nanoparticle dispersion 2 to 10 times or 2 to 5 times, then the excess dispersion was removed and dried at 50 to 100°C for 1 to 10 minutes, and then dried at 150 to 200°C. Cotton fabric with a coating layer can be manufactured by drying for 1 to 10 minutes. The total loading time may be 5 to 60 minutes or 10 to 50 minutes.
상기 코팅층을 형성하는 단계는 상기 제조된 나노입자 분산액에 면직물을 10 내지 50분 동안 담지하여 면직물의 표면이 소수성을 나타낼 수 있도록 한다.In the step of forming the coating layer, the cotton fabric is soaked in the prepared nanoparticle dispersion for 10 to 50 minutes so that the surface of the cotton fabric can exhibit hydrophobicity.
상기 코팅층을 형성하는 단계 이후, 소수성 유기물질을 포함하는 용액을 코팅층이 형성된 면직물에 코팅하고 건조시켜 코팅층을 소수성으로 개질시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.After forming the coating layer, the step of modifying the coating layer to be hydrophobic by coating a solution containing a hydrophobic organic material on the cotton fabric on which the coating layer is formed and drying it may be further included.
상기 코팅층을 소수성으로 개질시키는 단계는 소수성 유기물질을 포함하는 용액을 코팅층이 형성된 면직물에 드롭-캐스팅 방법을 이용하여 코팅시켜 코팅층 상에 소수성 유기물질을 결합시킬 수 있다.In the step of modifying the coating layer to be hydrophobic, a solution containing a hydrophobic organic material may be coated on the cotton fabric on which the coating layer is formed using a drop-casting method to bind the hydrophobic organic material on the coating layer.
상기 코팅층을 소수성으로 개질시키는 단계는 50 내지 150℃에서 3 내지 10시간 동안 건조시킨 후 세척하여 코팅층 상에 소수성 유기물질을 결합시킬 수 있다.In the step of modifying the coating layer to be hydrophobic, the hydrophobic organic material may be bound to the coating layer by drying at 50 to 150° C. for 3 to 10 hours and then washing.
상기 코팅층을 소수성으로 개질시키는 단계에서 상기 소수성 유기물질은 스테아르산, 1-데칸티올(1-decanethiol), 1-언데칸티올 (1-undecanethiol), 1-도데케인티올(1-dodecanethiol), 1-테트라데칸티올(1-tetradecanethiol), 1-펜타데칸티올(1-pentadecanethiol), 1-헥사데칸티올(1-hexadecanethiol) 및 1-옥타데칸티올(1-octadecanethiol)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 소수성 유기물질은 1-옥타데칸티올(1-octadecanethiol)일 수 있다.In the step of modifying the coating layer to be hydrophobic, the hydrophobic organic material is stearic acid, 1-decanethiol, 1-undecanethiol, 1-dodecanethiol, 1 - At least one selected from the group consisting of tetradecanethiol, 1-pentadecanethiol, 1-hexadecanethiol, and 1-octadecanethiol It can be included. Specifically, the hydrophobic organic material may be 1-octadecanethiol.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples to aid understanding. However, the following examples only illustrate the content of the present invention and the scope of the present invention is not limited to the following examples. Examples of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
1.1 재료 준비1.1 Material preparation
흰색 순면 원단은 ㈜테스트패브릭스코리아(11 g/m2)에서 구입하였고, 세척 후 탈이온수와 에탄올로 세척하여 사용하였다. 글리시딜 메타크릴레이트(GMA, 99%), 염화리튬(99%), 과황산암모늄(APS, 98%), 소듐도데실벤젠설포네이트(SDBS, 기술등급), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA, 기술등급), N,N-디메틸아세트아미드(99%) 및 1-옥타데칸티올(98%)은 Sigma-Aldrich에서 구입하였다. 화학물질은 추가 정제 없이 받은 그대로 사용되었고, 모든 실험에서 탈이온수를 사용하였다.White pure cotton fabric was purchased from Test Fabrics Korea (11 g/m 2 ), and was used after washing with deionized water and ethanol. Glycidyl methacrylate (GMA, 99%), lithium chloride (99%), ammonium persulfate (APS, 98%), sodium dodecylbenzenesulfonate (SDBS, technical grade), trimethylolpropane triacrylate ( TMPTA (technical grade), N,N-dimethylacetamide (99%), and 1-octadecanethiol (98%) were purchased from Sigma-Aldrich. Chemicals were used as received without further purification, and deionized water was used in all experiments.
1.2 특성 평가1.2 Characteristic evaluation
제조된 원단의 젖음성은 접촉각 기기(OCA 20 GmbH, 독일)를 사용하여 기록하였다. 물 접촉각(WCA)은 직물상의 3개의 등거리 위치에 5-10 μL의 탈이온수를 배치하여 측정하였으며, 평균값을 계산하였다. 면직물의 표면 모폴로지는 10 kV의 가속 전압에서 작동하는 주사전자현미경(SEM, Hitachi S-4800)을 사용하여 측정하였다. 에너지 분산 분광법(EDS)은 15 kV의 가속 전압에서 진공에서 처리된 면직물의 원소를 측정하기 위해 사용되었다. 나노입자의 투과전자현미경(TEM)분석은 (JEM-2100F, JEOL, Japan)에 의해 진행되었다. 비표면적 및 평균 기공 크기는 BET 표면적 분석기(Quantachrome Instruments v10.0)를 사용하여 얻은 N2 adsoption-desoption 데이터로부터 확인하였다. 100.61 MHz의 라모 주파수에서 13C NMR 스펙트럼을 측정하기 위해 Bruker AVANCE III NMR 분광계에서 고체 상태 핵 자기 공명(NMR) 실험을 수행했다. 297.1 K의 온도에서 29761.90 Hz의 스펙트럼 폭과 0.11초의 획득 시간이 적용되었다.The wettability of the manufactured fabrics was recorded using a contact angle instrument (OCA 20 GmbH, Germany). Water contact angle (WCA) was measured by placing 5-10 μL of deionized water at three equidistant locations on the fabric, and the average value was calculated. The surface morphology of cotton fabrics was measured using a scanning electron microscope (SEM, Hitachi S-4800) operating at an acceleration voltage of 10 kV. Energy dispersive spectroscopy (EDS) was used to measure elements in cotton fabrics treated in vacuum at an accelerating voltage of 15 kV. Transmission electron microscopy (TEM) analysis of nanoparticles was conducted by (JEM-2100F, JEOL, Japan). Specific surface area and average pore size were determined from N2 adsoption-desoption data obtained using a BET surface area analyzer (Quantachrome Instruments v10.0). Solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) experiments were performed on a Bruker AVANCE III NMR spectrometer to measure 13C NMR spectra at a Larmor frequency of 100.61 MHz. A spectral width of 29761.90 Hz and an acquisition time of 0.11 seconds were applied at a temperature of 297.1 K.
시료의 결정성은 Cu X선 방사선원(α = 1.5402 Ω)이 장착된 PAN 분석 X-pert PRO 회절계(USA)를 사용하여 X-선 회절(XRD) 분석에 의해 측정되었다. 면직물의 푸리에 변환 적외선(FTIR) 스펙트럼은 개질된 면직물의 작용기를 확인하기 위해 스펙트럼 100(미국) 분광기를 사용하였다. X-선 광전자 분광법(XPS, Escalab 250 XPS 시스템, Thermo Fisher Scientific, U.K.)은 직물의 표면 원소 조성을 확인하기 위해 사용되었다. XPS 측정은 단색 Al K-alpha X선 방사선원(hα = 1486.6 eV, 스폿 크기 400 μm)을 사용하여 기록하였다. 면직물에 대한 열중량계(TG) 및 차동열중량계(DTG) 분석은 SDT Q600(미국, TA instrument)을 사용하여 상온에서 질소(N2) 분위기 하에서 800°C까지 10°C/min으로 수행하였다.The crystallinity of the samples was determined by X-ray diffraction (XRD) analysis using a PAN analytical X-pert PRO diffractometer (USA) equipped with a Cu X-ray radiation source (α = 1.5402 Ω). The Fourier transform infrared (FTIR) spectrum of the cotton fabric was used with a Spectrum 100 (USA) spectrometer to identify the functional groups of the modified cotton fabric. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS, Escalab 250 XPS system, Thermo Fisher Scientific, U.K.) was used to determine the surface elemental composition of the fabric. XPS measurements were recorded using a monochromatic Al K-alpha X-ray radiation source (hα = 1486.6 eV, spot size 400 μm). Thermogravimetry (TG) and differential thermogravimetry (DTG) analysis of cotton fabrics was performed using an SDT Q600 (TA instrument, USA) at 10°C/min from room temperature to 800°C under a nitrogen (N2) atmosphere.
입자 크기 분석기(Zetasizer Nano ZS(Malvern Instruments, U.K.))를 사용하여 분산액의 입자 크기를 측정하였다. 샘플 분산액을 측정하기 전에 30분 동안 초음파 처리하였다. 준비된 샘플을 정사각형 구경 셀이 있는 유리 큐벳에서 2분 동안 평형화하고 25°C에서 측정을 수행하였다. 면직물의 인열강도는 DS-6400 직물인열시험기(Daiei Kagaku Seiki Mfg. Co. Ltd.)를 사용하여 측정하였다. 낙하 진자형 장치(Elmendorf)를 사용하여 직물의 인열 강도를 테스트하였다. 직물의 굽힘 강성은 British Standard 3356-1990 테스트 방법에 따라 캔틸레버 방법을 사용하여 측정되었다. 이 테스트에서 각 직물 유형별 4개의 샘플이 사용되었다. 직사각형 직물 샘플(20cm × 2.5cm)은 직물 조각의 긴 쪽이 테스트할 방향과 평행하도록 배열되었다. 캔틸레버 원리에 따라 샘플을 고정 각도로 밀었다. 직사각형 직물은 질량에 의해 각도 변형(θ = 41.5°)으로 구부러지며 강성의 척도로 간주된다. G는 다음과 같이 계산되는 굽힘 강성이다.The particle size of the dispersion was measured using a particle size analyzer (Zetasizer Nano ZS (Malvern Instruments, U.K.)). The sample dispersion was sonicated for 30 minutes before measurement. The prepared samples were equilibrated for 2 min in a glass cuvette with a square aperture cell and measurements were performed at 25 °C. The tear strength of cotton fabric was measured using a DS-6400 fabric tear tester (Daiei Kagaku Seiki Mfg. Co. Ltd.). The tear strength of the fabric was tested using a falling pendulum type device (Elmendorf). The bending stiffness of the fabric was measured using the cantilever method according to the British Standard 3356-1990 test method. Four samples of each fabric type were used in this test. Rectangular fabric samples (20 cm × 2.5 cm) were arranged so that the long side of the fabric strip was parallel to the direction to be tested. The sample was pushed at a fixed angle according to the cantilever principle. A rectangular fabric is bent by mass to an angular strain (θ = 41.5°), which is considered a measure of stiffness. G is the bending stiffness calculated as:
G = 0.1MC3 G = 0.1MC 3
여기서 M은 직물의 단위 면적당 질량(g/m2)이고 C는 굽힘 길이(cm)이다.Here, M is the mass per unit area of the fabric (g/m 2 ) and C is the bending length (cm).
개질된 면직물을 오물로 오염시켜 자체 세척성을 평가하였다. 미처리 면직물과 개질 면직물에 다양한 액체 방울에 의한 오염방지 성능이 평가되었다.Self-cleaning properties were evaluated by contaminating the modified cotton fabric with dirt. The antifouling performance of untreated and modified cotton fabrics by various liquid droplets was evaluated.
실시예 1 Example 1
폴리(글리시딜 메타크릴레이트) 나노입자(PGMA NP) 분산액을 얻기 위해 80 mL 탈이온수와 10 mL 에탄올이 혼합된 용매에 0.1 g의 계면활성제 소듐도데실벤젠설포네이트(SDBS) 을 첨가하고, 용액을 10분간 초음파 진동을 가한 후, 기계적 교반기, 온도계, 콘덴서가 구비된 250 mL 3넥 원형 바닥 플라스크에 투입하였다. 글리시딜 메타크릴레이트(GMA) 단량체(5 g)는 미셀(micelles)이 형성될 때까지 격렬한 교반 하에 플라스크에 첨가되었다. 플라스크는 300 rpm의 교반 속도로 약 60-90 ℃까지 서서히 가열하였다. 상기 과황산암모늄(APS) 수용액(20 mL 탈이온수에서 0.1 g APS)을 3넥 플라스크에 적정량 충전하고, 교반 속도를 250 rpm으로 유지하면서, 가교제 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA)를 플라스크에 천천히 투입하였다. 중합은 수시간 동안 진행된 후 상온까지 냉각하여 도 1에 나타낸 것과 같은 나노입자의 분산액을 얻었다. 면직물은 PGMA 나노입자의 분산액에 여러 번 담갔다. 그 후, 망글(Mangle)을 사용하여 면직물로부터 과량의 용액을 제거하고, 80°C에서 5분 동안 건조시키고, 170~200°C에서 스텐터(stenter)를 사용하여 5분 동안 건조시켜 PGMA 코팅 면직물을 제조하였다.To obtain a poly(glycidyl methacrylate) nanoparticle (PGMA NP) dispersion, 0.1 g of the surfactant sodium dodecylbenzenesulfonate (SDBS) was added to a solvent mixture of 80 mL deionized water and 10 mL ethanol. The solution was subjected to ultrasonic vibration for 10 minutes and then added to a 250 mL 3-neck round bottom flask equipped with a mechanical stirrer, thermometer, and condenser. Glycidyl methacrylate (GMA) monomer (5 g) was added to the flask under vigorous stirring until micelles were formed. The flask was heated slowly to approximately 60-90° C. with a stirring speed of 300 rpm. An appropriate amount of the ammonium persulfate (APS) aqueous solution (0.1 g APS in 20 mL deionized water) was charged into a 3-neck flask, and while maintaining the stirring speed at 250 rpm, the cross-linking agent trimethylolpropane triacrylate (TMPTA) was slowly added to the flask. It was put in. Polymerization was carried out for several hours and then cooled to room temperature to obtain a dispersion of nanoparticles as shown in Figure 1. Cotton fabrics were soaked several times in a dispersion of PGMA nanoparticles. Afterwards, excess solution was removed from the cotton fabric using a Mangle, dried at 80°C for 5 minutes, and dried using a stenter at 170-200°C for 5 minutes to coat the PGMA. Cotton fabric was manufactured.
실시예 2 Example 2
1-옥타데칸티올 0.2 g과 무수 염화리튬 촉매 0.04 g을 N,N-디메틸아세트아미드 10 mL에 용해하고 20분간 초음파 처리하였다. 상기 드롭-캐스팅법을 이용하여, 용액을 PGMA 코팅 면직물 위에 부은 후 100°C에서 약 4~6시간 동안 건조하였으며, 건조가 완료된 후 코팅된 직물을 에탄올로 반복적으로 세척하여 잔류물을 제거한 후, 80°C에서 2시간 동안 재건조하여 개질된 면직물(Modified cotton)을 제조하였다.0.2 g of 1-octadecanethiol and 0.04 g of anhydrous lithium chloride catalyst were dissolved in 10 mL of N,N-dimethylacetamide and sonicated for 20 minutes. Using the drop-casting method, the solution was poured onto the PGMA coated cotton fabric and dried at 100°C for about 4 to 6 hours. After drying was completed, the coated fabric was washed repeatedly with ethanol to remove any residue. Modified cotton was prepared by re-drying at 80°C for 2 hours.
실험예 1Experimental Example 1
본 발명에 따른 PGMA 나노입자(PGMA NPs)의 화학적 구조 및 특성을 확인하기 위해, 고체 핵자기 공명 분광법(NMR), X선 회절법(XRD) 및 푸리에 변환 적외선 분광법(FT-IR)을 수행하였으며, 그 결과는 도 2에 나타내었다.To confirm the chemical structure and properties of PGMA nanoparticles (PGMA NPs) according to the present invention, solid-state nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR), X-ray diffraction (XRD), and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) were performed. , the results are shown in Figure 2.
1) NMR 스펙트럼1) NMR spectrum
도 2의 (a)은 PGMA 나노입자의 13C NMR 스펙트럼이다. 고체 NMR 분석을 위해 비정질 PGMA 나노입자 분말을 사용하였다. 도 2의 (a)를 살펴보면, 297.1 K에서 13C NMR 스펙트럼은 에폭시드 메틸렌과 메틸렌 그룹에 각각 해당되는 55.35 및 66.99 ppm의 신호를 보였다. 13C NMR 스펙트럼에서 PGMA 골격(backbone)과 관련된 특징적인 화학적 변화는 44.68 및 54.96 ppm에서 관찰되며, 16 ppm에서의 화학적 변화는 메틸기에 해당되는 것을 확인하였다. 카르보닐기에 대한 화학적 변화는 178.21 ppm에서 관찰되었다. 이러한 모든 결과를 통해 PGMA 나노입자의 성공적인 합성을 확인할 수 있었다.Figure 2 (a) is a 13 C NMR spectrum of PGMA nanoparticles. Amorphous PGMA nanoparticle powder was used for solid-state NMR analysis. Looking at (a) of Figure 2, the 13 C NMR spectrum at 297.1 K showed signals of 55.35 and 66.99 ppm corresponding to epoxide methylene and methylene groups, respectively. In the 13 C NMR spectrum, characteristic chemical changes related to the PGMA backbone were observed at 44.68 and 54.96 ppm, and the chemical change at 16 ppm was confirmed to correspond to a methyl group. Chemical changes to the carbonyl group were observed at 178.21 ppm. All these results confirmed the successful synthesis of PGMA nanoparticles.
2) XRD 분석2) XRD analysis
도 2의 (b)는 PGMA 코팅 면직물(PGMA-cotton)의 X선 회절법 결과 그래프이다. 도 2의 (b)를 살펴보면, PGMA 나노입자의 XRD 패턴은 2θ = 18°에서 특징적인 반사를 나타내며, 포스포글리세르산 입자의 형성을 나타냈다. 미처리 면직물(Neat cotton)의 XRD 반사는 2θ=15.3°, 18.90°, 26.59° 및 42°에서 나타나며, 이는 각각 셀룰로오스-I(1-10), (110), (200), 및 (004)의 결정면에 해당한다. PGMA 코팅 면직물의 XRD 반사는 미처리 면직물의 반사와 일치하지만, 반사의 강도는 미처리 면직물에 비해 약간 증가하였다. 이러한 결과를 통해 PGMA 나노입자로 면직물을 처리해도 면직물의 구조적 특성이 변경되지 않음을 확인하였다.Figure 2(b) is a graph showing the results of X-ray diffraction of PGMA-coated cotton fabric (PGMA-cotton). Looking at (b) of Figure 2, the XRD pattern of the PGMA nanoparticles showed a characteristic reflection at 2θ = 18°, indicating the formation of phosphoglycerate particles. The XRD reflections of untreated cotton fabric appear at 2θ=15.3°, 18.90°, 26.59°, and 42°, which correspond to those of cellulose-I(1-10), (110), (200), and (004), respectively. Corresponds to the crystal plane. The XRD reflection of the PGMA-coated cotton fabric was consistent with that of the untreated cotton fabric, but the intensity of the reflection was slightly increased compared to the untreated cotton fabric. These results confirmed that treating cotton fabric with PGMA nanoparticles did not change the structural properties of cotton fabric.
3) FT-IR 분석3) FT-IR analysis
도 2의 (c)는 합성된 PGMA 나노입자, 미처리 면직물, PGMA 코팅 면직물, 개질된 면직물의 푸리에 변환 적외선 분광법 결과 그래프이다. 도 2의 (c)를 살펴보면, 합성된 PGMA 나노입자, 미처리 면직물, PGMA 코팅 면직물, 개질된 면직물의 화학적 조성을 확인할 수 있다. PGMA 나노입자의 FTIR 스펙트럼은 C=C 결합에 대해 1630 cm-1에서 예상되는 밴드의 존재가 나타나지 않으며, 이는 중합 후에 C=C 결합이 사라지는 것을 의미한다. 903 및 850 cm-1의 띠는 입자 표면에 에폭시 고리가 존재함을 나타냈다. 이러한 결과를 통해 PGMA 나노입자의 성공적인 생성을 확인할 수 있었다. GMA의 카보닐기(C=O) 및 (C-O)기와 관련된 밴드는 PGMA 나노입자의 스펙트럼에서 각각 1729 및 1390 cm-1에서 관찰되었다. 면직물 표면의 수산기들은 에폭시 고리와 반응하고 에폭시 고리 개방 반응을 통해 공유 결합을 형성하였다. 이를 통해 입자가 면직물 상의 수산기들에 의해 완전히 덮이지 않은 것을 알 수 있다. 글리시딜기의 진동 밴드는 902 cm-1에서 관찰되었다. PGMA 코팅 면직물의 개질 후, 각각 CH3기와 CH2기에 속하는 2919 및 2850 cm-1의 띠를 형성하였다.Figure 2 (c) is a graph of Fourier transform infrared spectroscopy results of synthesized PGMA nanoparticles, untreated cotton fabric, PGMA-coated cotton fabric, and modified cotton fabric. Looking at (c) of Figure 2, the chemical composition of the synthesized PGMA nanoparticles, untreated cotton fabric, PGMA-coated cotton fabric, and modified cotton fabric can be confirmed. The FTIR spectrum of PGMA nanoparticles does not show the presence of the expected band at 1630 cm -1 for C=C bonds, meaning that the C=C bonds disappear after polymerization. The bands at 903 and 850 cm -1 indicated the presence of epoxy rings on the particle surface. These results confirmed the successful production of PGMA nanoparticles. Bands related to the carbonyl group (C=O) and (CO) group of GMA were observed at 1729 and 1390 cm -1 , respectively, in the spectrum of PGMA nanoparticles. Hydroxyl groups on the surface of the cotton fabric reacted with the epoxy ring and formed a covalent bond through an epoxy ring opening reaction. This shows that the particles are not completely covered by the hydroxyl groups on the cotton fabric. The vibration band of the glycidyl group was observed at 902 cm -1 . After modification of the PGMA-coated cotton fabric, bands at 2919 and 2850 cm -1 were formed, belonging to CH 3 groups and CH 2 groups, respectively.
실험예 2Experimental Example 2
본 발명에 따른 면직물의 표면 조성을 확인하기 위해, X선 광전자 분석(XPS)을 수행하였고, 그 결과는 도 3 및 도 4에 나타냈다.In order to confirm the surface composition of the cotton fabric according to the present invention, X-ray photoelectron analysis (XPS) was performed, and the results are shown in Figures 3 and 4.
도 3은 본 발명에 따른 면직물의 X선 광전자 분석 결과이고, 도 4는 개질된 면직물의 세탁 횟수에 따른 면직물의 X선 광전자 분석결과이다.Figure 3 is the result of X-ray photoelectron analysis of cotton fabric according to the present invention, and Figure 4 is the result of X-ray photoelectron analysis of cotton fabric according to the number of times the modified cotton fabric was washed.
도 3의 (a)는 미처리 면직물(Neat cotton), PGMA 나노입자(PGMA NPs), PGMA 코팅 면직물(PGMA-cotton) 및 개질된 면직물(Modified cotton)의 X선 광전자 조사 스펙트럼을 확인할 수 있다. 구체적으로 284eV와 532eV에서 두 가지 주요 피크는 각각 C1과 O1에 기인한다. 도 3의 (b)와 같이 미처리 면직물의 C1s 스펙트럼은 3개의 피크로 분리되었다. 디콘볼루션 스펙트럼은 미처리 면직물에 C-C/H(284.6eV), C-O(286eV) 및 O-C-O/C=O(286.8eV) 결합이 있음을 확인하였다. 또한, 도 3의 (b)는 합성된 PGMA 나노입자와 PGMA 코팅 면직물의 디콘볼루션 C1s 스펙트럼을 나타내며, C-C(286.2 eV), C-O(285.2 eV), O-C=O(286.5 EV)의 존재를 확인할 수 있다. 개질된 면직물은 284.7 eV에서 C-C 관련 피크를 나타내고 285.29 eV에서 C-S 피크를 나타냈다. XPS 결과는 개질된 면직물의 표면이 긴 스테아르 사슬로 변형되어 탄소 함량이 높고 산소 함량이 낮다는 것을 알 수 있다. 도 3의 (c)는 개질된 면직물의 고해상도 S2p 스펙트럼을 나타낸 것으로, 각각 164.66eV와 163.38eV에서 스핀-궤도 커플링으로 인해 S2p1/2 피크와 S2p3/2 피크로 나눌 수 있으며, 티올기가 소수성을 갖는 직물에 성공적으로 결합되었음을 알 수 있다. Figure 3 (a) shows the X-ray photoelectron irradiation spectra of untreated cotton, PGMA nanoparticles (PGMA NPs), PGMA-coated cotton, and modified cotton. Specifically, the two main peaks at 284 eV and 532 eV are attributed to C1 and O1, respectively. As shown in Figure 3 (b), the C1s spectrum of the untreated cotton fabric was separated into three peaks. The deconvolution spectrum confirmed the presence of CC/H (284.6 eV), CO (286 eV), and OCO/C=O (286.8 eV) bonds in the untreated cotton fabric. In addition, Figure 3 (b) shows the deconvolution C1s spectrum of the synthesized PGMA nanoparticles and PGMA-coated cotton fabric, confirming the presence of CC (286.2 eV), CO (285.2 eV), and OC=O (286.5 EV). You can. The modified cotton fabric exhibited a CC-related peak at 284.7 eV and a CS peak at 285.29 eV. The XPS results show that the surface of the modified cotton fabric is transformed into long stearic chains, resulting in high carbon content and low oxygen content. Figure 3(c) shows the high-resolution S2p spectrum of the modified cotton fabric, which can be divided into S2p 1/2 peak and S2p 3/2 peak due to spin-orbit coupling at 164.66 eV and 163.38 eV, respectively, and the thiol group is It can be seen that it was successfully bonded to a hydrophobic fabric.
도 4에 나타낸 것과 같이, 여러 번 세탁한 후 개질된 면직물의 XPS 분석은 S2p 면적 값의 상당한 변화를 보여주었으며, 이는 입자와 긴 체인의 메르캅탄(mercaptan) 사이의 결합이 제거되거나 또는 느슨한 부분이 제거되었음을 알 수 있다.As shown in Figure 4, the You can see that it has been removed.
실험예 3Experimental Example 3
본 발명에 따른 면직물의 표면이 형태를 확인하기 위해, 주사전자현미경(SEM) 및 투과전자현미경(TEM)으로 촬영하였고, 그 결과는 도 5에 나타냈다.In order to confirm the surface shape of the cotton fabric according to the present invention, it was photographed with a scanning electron microscope (SEM) and a transmission electron microscope (TEM), and the results are shown in Figure 5.
도 5는 본 발명에 따른 면직물의 주자전자현미경 이미지(a-f), 투과전자현미경 이미지(g,h), 에너지 분산형 분광분석법(EDS) 결과 및 PGMA 나노입자의 크기 분포도이다.Figure 5 shows scanning electron microscope images (a-f), transmission electron microscope images (g, h), energy dispersive spectroscopy (EDS) results, and size distribution of PGMA nanoparticles of cotton fabric according to the present invention.
구체적으로, (a) 및 (b)는 미처리 면직물(Neat cotton), (c) 및 (d)는 PGMA 코팅 면직물(PGMA-cotton), (e) 및 (f)는 PGMA 나노입자(PGMA NPs)의 주사전자현미경 이미지이고; (g) 및 (h)는 PGMA 나노입자(PGMA NPs)의 투과전자현미경 이미지이고; (i)는 미처리 면직물(Neat cotton), (j) 개질된 면직물(modified cotton)의 에너지분산형 분광분석 결과이고; (k)는 PGMA 나노입자(PGMA NPs)의 입자 크기 분포도이다.Specifically, (a) and (b) are untreated cotton fabric (Neat cotton), (c) and (d) are PGMA-coated cotton fabric (PGMA-cotton), and (e) and (f) are PGMA nanoparticles (PGMA NPs). It is a scanning electron microscope image of; (g) and (h) are transmission electron microscopy images of PGMA nanoparticles (PGMA NPs); (i) is the result of energy dispersive spectroscopic analysis of untreated cotton fabric (Neat cotton), (j) modified cotton fabric (j); (k) is the particle size distribution of PGMA nanoparticles (PGMA NPs).
도 5를 살펴보면, 미처리 면직물의 형태와 PGMA NP 코팅 면직물을 주자전자현미경으로 조사하였다. 소수성은 면직물 표면의 거칠기와 화학적 조성에 따라 달라졌다. 미처리 면직물의 표면은 도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 미세 스케일에서 많은 자연적인 균열과 홈을 보였다. PGMA 분산액에 미처리 면직물을 침지시킨 후, 생성된 PGMA 코팅 면직물은 도 5의 (c) 및 (d)와 같이 입자가 응집된 거친 표면을 나타냈다. 도 5의 (e) 및 (f)를 보면 PGMA 나노입자의 형태를 확인할 수 있다. 구체적으로 중합 후 합성 물질의 형태는 입자가 NP 사이에 존재하는 가교로 인해 응집되는 경향이 있음을 확인하였다. 최종 입자의 크기는 합성을 위해 선택한 반응 시간과 온도에 따라 달라졌다. 단분산 입자는 중합의 초기 단계에서 형성되었다. 중합 시간이 길어짐에 따라 입자 크기는 수 마이크로미터로 증가하였다. 직경이 50-70 nm 범위인 입자에 대해 구형이 관찰되었다. 일반적으로 분산 중합은 마이크로미터 또는 서브마이크로미터 크기의 입자를 생성하였다. 이러한 결과는 도 5의 (e) 및 (f)와 같이 비정상적인 것으로 간주된다. PGMA NP의 TEM 이미지는 도 5의 (g) 및 (h)에 나와 있다. 이러한 TEM 이미지는 나노입자의 사슬과 같은 형성을 명확하게 나타냈다. Looking at Figure 5, the shape of the untreated cotton fabric and the PGMA NP coated cotton fabric were examined using a scanning electron microscope. Hydrophobicity varied depending on the roughness and chemical composition of the cotton fabric surface. The surface of the untreated cotton fabric showed many natural cracks and grooves at the microscale, as shown in Figures 5 (a) and (b). After immersing the untreated cotton fabric in the PGMA dispersion, the resulting PGMA-coated cotton fabric showed a rough surface with agglomerated particles, as shown in Figures 5 (c) and (d). Looking at Figures 5 (e) and (f), the shape of the PGMA nanoparticles can be confirmed. Specifically, it was confirmed that the shape of the synthesized material after polymerization tended to aggregate due to the crosslinks that exist between the particles. The size of the final particles depended on the reaction time and temperature selected for synthesis. Monodisperse particles were formed in the early stages of polymerization. As the polymerization time increased, the particle size increased to several micrometers. A spherical shape was observed for particles with diameters in the range of 50-70 nm. Typically, dispersion polymerization produced micrometer or submicrometer sized particles. These results are considered abnormal, as shown in Figures 5 (e) and (f). TEM images of PGMA NPs are shown in Figure 5 (g) and (h). These TEM images clearly revealed the chain-like formation of nanoparticles.
미처리 면직물과 개질된 면직물의 원소 조성은 각각 도 5의 (i)과 (j)와 같이 EDS 분석을 통해 확인하였다. 미처리 면직물에서 탄소와 산소의 원자 비율은 각각 71.86%와 28.14%이다. 개질된 면직물 중 탄소, 산소 및 황의 원자 비율은 각각 89.81%, 8.33%, 1.56%이다. 또한 반응하지 않은 긴 사슬 티올과 전구체로 인해 소량의 염소가 관찰되었다. 산소의 원자 비율의 감소는 개질된 면직물의 표면에 긴 알케인 사슬이 성공적으로 침착되었음을 나타냈다. PGMA 나노입자의 수계 분산체의 유체역학적 직경을 결정하기 위해 제타 전위 특성화 기법을 이용하여 측정한 입도 분포는 그림 3(k)에 나타내었다. PGMA 나노입자의 평균 직경은 427 nm이며, 이는 합성 중 입자가 응집되었음을 나타낸다. 합성된 PGMA 나노입자의 다분산지수(PDI)는 0.378로, 입자의 다분산도가 중간 정도임을 알 수 있다.The elemental compositions of untreated and modified cotton fabrics were confirmed through EDS analysis as shown in Figures 5 (i) and (j), respectively. The atomic ratios of carbon and oxygen in untreated cotton fabric are 71.86% and 28.14%, respectively. The atomic proportions of carbon, oxygen, and sulfur in the modified cotton fabric are 89.81%, 8.33%, and 1.56%, respectively. Additionally, small amounts of chlorine were observed due to unreacted long-chain thiols and precursors. The decrease in the atomic ratio of oxygen indicated the successful deposition of long alkane chains on the surface of the modified cotton fabric. The particle size distribution measured using the zeta potential characterization technique to determine the hydrodynamic diameter of the aqueous dispersion of PGMA nanoparticles is shown in Figure 3(k). The average diameter of PGMA nanoparticles was 427 nm, indicating that the particles were aggregated during synthesis. The polydispersity index (PDI) of the synthesized PGMA nanoparticles was 0.378, indicating that the polydispersity of the particles was medium.
실험예 4Experimental Example 4
본 발명에 따른 면직물의 비표면적을 확인하기 위해, Brunauer-Emmett-Teller 분석을 수행하였고, 그 결과는 도 6에 나타냈다.To confirm the specific surface area of the cotton fabric according to the present invention, Brunauer-Emmett-Teller analysis was performed, and the results are shown in Figure 6.
도 6은 본 발명에 따른 PGMA 나노입자의 N2 흡착-탈착을 나타낸 등온선(a)이고, BHJ로 계산된 기공 크기 분포도(b)이다. 도 6을 살펴보면 전형적인 메조 다공성 물질의 존재를 명시하는 유형 IV의 등온선이다. BET 방정식을 이용하여 표면적은 59 m2/g으로 추정하였다. BJH(Barrett-Joyner-Halenda) 방법을 사용하여 계산된 평균 기공 크기는 약 4.1 nm이었다. PGMA 나노입자의 높은 비표면적과 메조다공성으로 인해 면직물의 소수성을 증가시키는 데 유리한 것을 알 수 있다.Figure 6 is an isotherm (a) showing N 2 adsorption-desorption of PGMA nanoparticles according to the present invention, and pore size distribution (b) calculated by BHJ. Looking at Figure 6 is a type IV isotherm that indicates the presence of a typical mesoporous material. The surface area was estimated to be 59 m 2 /g using the BET equation. The average pore size calculated using the Barrett-Joyner-Halenda (BJH) method was approximately 4.1 nm. It can be seen that PGMA nanoparticles are advantageous in increasing the hydrophobicity of cotton fabrics due to their high specific surface area and mesoporosity.
실험예 5Experimental Example 5
침지시간이 1-옥타데칸에티올 개질된 PGMA 코팅 면직물의 소수성에 미치는 영향을 확인하기 위해, 물 접촉각 측정을 수행하였고, 그 결과는 도 7에 나타냈다.To determine the effect of soaking time on the hydrophobicity of 1-octadecanethiol modified PGMA coated cotton fabric, water contact angle measurements were performed, and the results are shown in Figure 7.
도 7은 개질된 면직물의 물 접촉각을 측정한 결과이고, (a)는 침지 시간에 따른 개질된 면직물의 물 접촉각을 나타낸 그래프이고, (b)는 미처리 면직물의 물 접촉각 이미지이고, (c)는 PGMA 코팅 면직물의 물 접촉각 이미지이고, (d)는 여러 번의 세척 후 개질된 면직물의 물 접촉각을 나타낸 그래프이다.Figure 7 shows the results of measuring the water contact angle of modified cotton fabric, (a) is a graph showing the water contact angle of modified cotton fabric according to immersion time, (b) is an image of the water contact angle of untreated cotton fabric, and (c) is This is an image of the water contact angle of PGMA-coated cotton fabric, and (d) is a graph showing the water contact angle of the modified cotton fabric after several washings.
도 7의 (a)를 살펴보면 PGMA 나노입자 분산체 내부에서 직물 침지 시간을 5분에서 50분으로 늘리면 물 5이 112 ± 2°에서 130 ± 2°로 점차 증가하였다. 도면에는 나와 있지 않지만, 물 접촉 각도는 50분 이상의 침지시간에서 일정하게 유지되었다. 이러한 결과를 통해 짧은 침지 시간이 면직물의 표면을 완전히 덮을 수 없고 침지 시간이 길수록 높은 접촉각을 유도한다는 것을 알 수 있다.Looking at (a) of Figure 7, when the fabric immersion time inside the PGMA nanoparticle dispersion was increased from 5 minutes to 50 minutes, water 5 gradually increased from 112 ± 2° to 130 ± 2°. Although not shown in the drawing, the water contact angle remained constant over immersion times of 50 minutes or more. These results show that a short dipping time cannot completely cover the surface of cotton fabric and that a longer dipping time leads to a higher contact angle.
도 7의 (b) 및 (c)를 보면, 미처리 면직물과 PGMA 코팅 면직물의 물 접촉각이 각각 0°와 130°인 것을 확인하였다. Looking at Figures 7 (b) and (c), it was confirmed that the water contact angles of the untreated cotton fabric and the PGMA-coated cotton fabric were 0° and 130°, respectively.
도 7의 (d)를 보면, 개질된 면직물은 안정성을 평가하기 위해 여러 번 세척하였고, 샘플은 물을 사용하여 양면에서 점차적으로 6번 세척하였고, 해당 접촉 각도를 확인할 수 있다. 구체적으로, 물 접촉각은 세척 주기의 횟수가 증가함에 따라 130°에서 100°로 감소하여 개질된 면직물의 안정성이 우수함을 확인하였다.Looking at (d) in Figure 7, the modified cotton fabric was washed several times to evaluate stability, and the sample was gradually washed six times on both sides using water, and the corresponding contact angles can be confirmed. Specifically, the water contact angle decreased from 130° to 100° as the number of washing cycles increased, confirming that the modified cotton fabric had excellent stability.
실험예 6Experimental Example 6
개질 후 면직물의 열안정성 변화를 비교하기 위해 N2 분위기 하에서 미처리 면직물, PGMA 코팅 면직물, 개질된 면직물에 대해 TGA 및 DTG 측정을 수행하였고, 그 결과는 도 8에 나타냈다.To compare the changes in thermal stability of cotton fabrics after modification, TGA and DTG measurements were performed on untreated cotton fabrics, PGMA-coated cotton fabrics, and modified cotton fabrics under N 2 atmosphere, and the results are shown in Figure 8.
도 8은 본 발명에 따른 면직물의 열중량분석(TGA)(a) 및 시차열분석(DTG)(b) 결과이다.Figure 8 shows thermogravimetric analysis (TGA) (a) and differential thermal analysis (DTG) (b) results of cotton fabric according to the present invention.
N2 대기 하에서 면화에 대한 TGA 및 DTG 곡선의 특성 매개변수는 상기 표 1과 같다. 미처리 면직물 및 PGMA 코팅 면직물의 경우 후자가 다소 높은 열적 안정성을 나타내지만, 주로 좁은 온도 범위(335~370 ℃) 내에서 열분해가 발생하였다. 그러나, 개질된 면직물은 메르캅탄 분자 사슬의 분해로 초기(244-330 ℃)에서 열화가 시작되는데, 이는 보통 329-355 ℃의 범위에서 발생하였다. 미처리 면직물을 10℃/min에서 800℃로 가열하면 나머지 중량은 8.46%이지만 PGMA 코팅 면직물의 경우 중량은 4.5%로 감소하였다. 긴 알칸 사슬로 개질된 후, 남은 중량은 도 8(a)에서 관찰된 바와 같이 19.65%로 증가하였다. 도 8의 (b)의 DTG 곡선에 나타난 바와 같이, 미처리 면직물, PGMA 코팅 면직물, 개질된 면직물의 질량 손실률(/온도)는 각각 1.8%/℃(360 ℃), 2.4%/℃(355 ℃), 0.8%/℃(295 ℃, 325 ℃)인 것을 확인하였다.The characteristic parameters of the TGA and DTG curves for cotton under N 2 atmosphere are listed in Table 1 above. In the case of untreated cotton fabric and PGMA-coated cotton fabric, thermal decomposition occurred mainly within a narrow temperature range (335-370 °C), although the latter showed somewhat higher thermal stability. However, the modified cotton fabric began to deteriorate at an early stage (244-330 °C) due to the decomposition of the mercaptan molecular chain, which usually occurred in the range of 329-355 °C. When the untreated cotton fabric was heated to 800°C at 10°C/min, the remaining weight was 8.46%, but for the PGMA coated cotton fabric, the weight decreased to 4.5%. After modification with long alkane chains, the remaining weight increased to 19.65% as observed in Figure 8(a). As shown in the DTG curve in Figure 8 (b), the mass loss rate (/temperature) of untreated cotton fabric, PGMA-coated cotton fabric, and modified cotton fabric was 1.8%/℃ (360 ℃) and 2.4%/℃ (355 ℃), respectively. , 0.8%/℃ (295 ℃, 325 ℃).
실험예 7Experimental Example 7
본 발명에 따른 면직물의 자가 세척 성능을 평가하기 위해, 미처리 면직물 및 개질된 면직물(소수성 직물)을 모두 유리 슬라이드에 부착하고 흙으로 오염시켰고, 유리 슬라이드는 같은 경사로 기울여 물방울이 면직물 표면에서 떨어지도록 하는 실험을 수행하였고, 그 결과는 도 9에 나타냈다.To evaluate the self-cleaning performance of the cotton fabric according to the present invention, both untreated cotton fabric and modified cotton fabric (hydrophobic fabric) were attached to a glass slide and contaminated with dirt, and the glass slide was tilted at the same inclination to allow water droplets to fall from the surface of the cotton fabric. An experiment was performed, and the results are shown in Figure 9.
도 9는 (a) 및 (b)는 각각 미처리 면직물 및 개질된 면직물의 자가 세척 테스트 결과이고, (c)는 미처리 면직물(윗줄)과 개질된 면직물(아랫줄)에 대한 다양한 액적 테스트 이미지이고, (d)는 PGMA 코팅 전후의 직물 인열력(fabric tearing force) 그래프이다.Figure 9 (a) and (b) are the self-cleaning test results of untreated and modified cotton fabrics, respectively, and (c) is various droplet test images for untreated cotton fabric (top row) and modified cotton fabric (bottom row); (d) is a graph of fabric tearing force before and after PGMA coating.
도 9의 (a) 및 (b)를 보면 미처리 면직물에는 오염 얼룩이 빠르게 스며 들었다. 이와는 대조적으로, 개질된 면직물은 흙이 직물의 표면을 적시지 않고 즉시 세척되었다. 이는 개질된 면 원단이 셀프 클리닝(자가 세척) 능력이 우수함을 알 수 있다.Looking at Figures 9 (a) and (b), contamination stains quickly seeped into the untreated cotton fabric. In contrast, the modified cotton fabric was washed immediately without soil soaking the fabric surface. This shows that the modified cotton fabric has excellent self-cleaning ability.
면직물의 흡수 능력은 다양한 유형의 액체를 떨어뜨려 테스트하였다. 이 테스트를 위해, 미처리 면직물 및 개질된 면직물 위에 커피, 우유, 소금물, 레몬수, 꿀, 강황수를 떨어뜨렸다. 도 9의 (c)와 같이 액체는 즉시 미처리 면직물을 적시었다. 그러나 개질된 면직물에는 다른 액체 방울들이 흡수되지 않았다. 이러한 결과를 통해 개질된 면직물은 오염 방지 특성을 가지고 있다는 것을 알 수 있다.The absorbent ability of cotton fabric was tested by dropping various types of liquids. For this test, coffee, milk, salt water, lemon water, honey, and turmeric water were dropped onto untreated and modified cotton fabrics. As shown in Figure 9(c), the liquid immediately wetted the untreated cotton fabric. However, other liquid droplets were not absorbed into the modified cotton fabric. These results show that the modified cotton fabric has anti-fouling properties.
미처리 면직물 및 PGMA 코팅된 면직물의 인열 강도를 테스트하기 위해 Elmendorf 인열 테스터가 사용되었다. 진자를 사용하여 테스트 샘플의 가장자리에서 고정된 거리에서 기존 슬릿을 전파하는 데 필요한 힘을 측정하였다. 도 9의 (d)는 직물의 인열에 대한 PGMA 나노입자 코팅의 효과를 보여주었다. 원단에 도포된 코팅 물질은 인열 강도를 감소시켰다. 이는 코팅 소재의 접착효과에 따른 것으로, 원단이 굳어지고 실 공간이 폐쇄되는 경향이 있어 원단의 이동성을 방지하기 어렵기 때문이다. 또한, 각 코팅된 시료에 대하여 인열력 감소율이 10% 내지 14%인 것을 확인하였다.An Elmendorf tear tester was used to test the tear strength of untreated and PGMA coated cotton fabrics. A pendulum was used to measure the force required to propagate a conventional slit at a fixed distance from the edge of the test sample. Figure 9(d) shows the effect of PGMA nanoparticle coating on tearing of fabric. The coating material applied to the fabric reduced tear strength. This is due to the adhesive effect of the coating material, which tends to harden the fabric and close the thread space, making it difficult to prevent the mobility of the fabric. In addition, it was confirmed that the tearing force reduction rate for each coated sample was 10% to 14%.
실험예 8Experimental Example 8
본 발명에 따른 면직물의 좌굴 거동에 대한 수동 측정을 수행하였다. 미처리 면직물 및 개질된 면직물의 직물 굽힘 길이의 절반인 평균 굽힘 길이(C)는 각각 1.38cm와 1.6cm이고, 대응하는 질량(M)은 각각 0.6g/m2이었다. 변형 면직물의 굽힘강성(G)이 65.53mg·cm이고, 미처리 면직물의 경우 32.05mg·cm인 것을 알 수 있다. 이는 개질된 면직물의 강성이 가장 적게 증가함을 나타냈다. 그러나 이는 원단의 취급에 영향을 미치지 않았다.Manual measurements of the buckling behavior of cotton fabrics according to the invention were performed. The average bending length (C), which is half the fabric bending length of the untreated and modified cotton fabrics, was 1.38 cm and 1.6 cm, respectively, and the corresponding mass (M) was 0.6 g/m 2 , respectively. It can be seen that the bending stiffness (G) of the modified cotton fabric is 65.53 mg·cm, and that of the untreated cotton fabric is 32.05 mg·cm. This indicated that the stiffness of the modified cotton fabric increased the least. However, this did not affect the handling of the fabric.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 즉, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다.As the specific parts of the present invention have been described in detail above, it is clear to those skilled in the art that these specific techniques are merely preferred embodiments and do not limit the scope of the present invention. do. That is, the practical scope of the present invention is defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (13)
상기 면직물의 표면에 코팅된 폴리(글리시딜 메타크릴레이트) 나노입자를 함유하는 코팅층을 포함하고,
상기 폴리(글리시딜 메타크릴레이트) 나노입자는 표면에 에폭시기를 포함하는 자기 청소 효과를 갖는 면직물.cotton fabric; and
It includes a coating layer containing poly(glycidyl methacrylate) nanoparticles coated on the surface of the cotton fabric,
The poly(glycidyl methacrylate) nanoparticles are cotton fabrics with a self-cleaning effect including an epoxy group on the surface.
상기 코팅층은 폴리(글리시딜 메타크릴레이트) 나노입자의 에폭시기와 면직물의 표면에 존재하는 수산화기가 공유결합을 형성하는 것을 특징으로 하는 면직물.According to claim 1,
The coating layer is a cotton fabric characterized in that the epoxy group of poly (glycidyl methacrylate) nanoparticles and the hydroxyl group present on the surface of the cotton fabric form a covalent bond.
상기 면직물은 소수성 유기물질로 추가로 개질된 것이고,
상기 소수성 유기물질은 스테아르산, 1-데칸티올(1-decanethiol), 1-언데칸티올 (1-undecanethiol), 1-도데케인티올(1-dodecanethiol), 1-테트라데칸티올(1-tetradecanethiol), 1-펜타데칸티올(1-pentadecanethiol), 1-헥사데칸티올(1-hexadecanethiol) 및 1-옥타데칸티올(1-octadecanethiol)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 면직물.According to claim 1,
The cotton fabric was further modified with a hydrophobic organic material,
The hydrophobic organic substances include stearic acid, 1-decanethiol, 1-undecanethiol, 1-dodecanethiol, and 1-tetradecanethiol. , a cotton fabric containing at least one selected from the group consisting of 1-pentadecanethiol, 1-hexadecanethiol, and 1-octadecanethiol.
상기 폴리(글리시딜 메타크릴레이트) 나노입자의 평균 직경은 300 내지 700 nm인 것을 특징으로 하는 면직물.According to claim 1,
Cotton fabric, characterized in that the average diameter of the poly (glycidyl methacrylate) nanoparticles is 300 to 700 nm.
상기 면직물은 물 접촉각이 100° 내지 160°인 것을 특징으로 하는 면직물.According to claim 3,
The cotton fabric is characterized in that the water contact angle is 100° to 160°.
상기 제조된 나노입자 분산액에 면직물을 담지하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 폴리(글리시딜 메타크릴레이트) 나노입자는 표면에 에폭시기를 포함하는 자기 청소 효과를 갖는 면직물의 제조방법.Preparing a poly(glycidyl methacrylate) nanoparticle dispersion by stirring glycidyl methacrylate monomer, surfactant, initiator, and crosslinker; and
Comprising the step of forming a coating layer by supporting cotton fabric in the prepared nanoparticle dispersion,
The poly(glycidyl methacrylate) nanoparticles are a method of producing a cotton fabric having a self-cleaning effect including an epoxy group on the surface.
상기 나노입자 분산액을 제조하는 단계는 글리시딜 메타크릴레이트 단량체 및 계면활성제를 교반한 용액에 개시제 및 가교제를 첨가하여 중합시키는 것을 특징으로 하는 면직물의 제조방법.According to claim 6,
The step of preparing the nanoparticle dispersion is a method of producing cotton fabric, characterized in that polymerization is performed by adding an initiator and a crosslinking agent to a stirred solution of glycidyl methacrylate monomer and a surfactant.
상기 개시제는 과황산암모늄((NH4)2S2O8), 과산화수소, 산화망간, 중크롬산칼륨, 요오드산칼륨, 염화 제2철, 과망간산칼륨, 브롬산칼륨 및 염소산칼륨으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 면직물의 제조방법.According to claim 6,
The initiator is one selected from the group consisting of ammonium persulfate ((NH 4 ) 2 S 2 O 8 ), hydrogen peroxide, manganese oxide, potassium dichromate, potassium iodate, ferric chloride, potassium permanganate, potassium bromate and potassium chlorate. A method of manufacturing cotton fabric containing more than one species.
상기 가교제는 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,2-프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,4-부틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리 에틸렌글리콜 디(메타)아크릴레이트 및 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 면직물의 제조방법.According to claim 6,
The crosslinking agent is ethylene glycol di(meth)acrylate, 1,2-propylene glycol di(meth)acrylate, 1,3-butylene glycol di(meth)acrylate, and 1,4-butylene glycol di(meth)acrylate. Acrylate, 1,6-hexanediol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, dipropylene glycol di(meth)acrylate, triethylene glycol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol di A method of producing a cotton fabric comprising at least one selected from the group consisting of (meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, and trimethylolpropane triacrylate.
상기 코팅층을 형성하는 단계는 상기 제조된 나노입자 분산액에 면직물을 2번 이상 담지한 후, 여분의 분산액을 제거하고, 건조시키는 것을 특징으로 하는 면직물의 제조방법.According to claim 6,
The step of forming the coating layer is a method of producing cotton fabric, characterized in that the cotton fabric is supported in the prepared nanoparticle dispersion at least twice, then the excess dispersion is removed and dried.
상기 코팅층을 형성하는 단계 이후, 소수성 유기물질을 포함하는 용액을 코팅층이 형성된 면직물에 코팅하고 건조시켜 코팅층을 소수성으로 개질시키는 단계를 추가로 포함하는 면직물의 제조방법.According to claim 6,
After forming the coating layer, the method of manufacturing a cotton fabric further includes the step of modifying the coating layer to be hydrophobic by coating the cotton fabric with the coating layer with a solution containing a hydrophobic organic material and drying it.
상기 코팅층을 소수성으로 개질시키는 단계에서 상기 소수성 유기물질은 스테아르산, 1-데칸티올(1-decanethiol), 1-언데칸티올 (1-undecanethiol), 1-도데케인티올(1-dodecanethiol), 1-테트라데칸티올(1-tetradecanethiol), 1-펜타데칸티올(1-pentadecanethiol), 1-헥사데칸티올(1-hexadecanethiol) 및 1-옥타데칸티올(1-octadecanethiol)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 면직물의 제조방법.According to claim 11,
In the step of modifying the coating layer to be hydrophobic, the hydrophobic organic material is stearic acid, 1-decanethiol, 1-undecanethiol, 1-dodecanethiol, 1 - At least one selected from the group consisting of tetradecanethiol, 1-pentadecanethiol, 1-hexadecanethiol, and 1-octadecanethiol A method of manufacturing cotton fabric comprising:
상기 코팅층을 소수성으로 개질시키는 단계는 50 내지 150℃에서 3 내지 10시간 동안 건조시킨 후 세척하는 것을 특징으로 하는 면직물의 제조방법.According to claim 11,
The step of modifying the coating layer to be hydrophobic is a method of producing cotton fabric, characterized in that drying at 50 to 150 ° C. for 3 to 10 hours and then washing.
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| KR101810274B1 (en) | 2010-08-13 | 2017-12-18 | 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크. | Modified polylactic acid fibers |
-
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