WO2022119196A1 - 친환경 유흡착재 제조용 조성물 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an eco-friendly sorbent, and more particularly, to a composition for producing an sorbent in which an acetyl-lignin condensate synthesized from lignin, which is biomass, is bonded to a polyurethane foam.
- Oil-sorbents refer to substances used to absorb and recover oil spilled into rivers and oceans.
- known sorbents include natural plant materials such as wood pulp, synthetic fibers such as polyethylene fibers, polypropylene fibers and polyester fibers, foamed resins such as polyurethane foams, and hydrophobic porous substrates such as hydrophobic fibers.
- the natural plant-based oil sorbent is environmentally friendly, it contains a hydrophilic group and thus requires a hydrophobization process for oil adsorption.
- the synthetic fiber-based oil absorbent material is manufactured in a mat form and is most widely used due to its excellent lipophilicity and hydrophobicity required for oil adsorption, but it is difficult to recover when it sinks into water after oil adsorption.
- the foamed resin-based oil sorbent is suitable for the recovery of large-capacity oil, but it takes a lot of time to adsorb oil due to poor lipophilicity.
- One aspect of the present invention includes a polyol, an isocyanate, a blowing agent, a catalyst, and an acetyl-lignin condensate, wherein the acetyl-lignin condensate is contained in an amount of 1 to 24% by weight based on the total weight, eco-friendly sorbent composition provides
- Another aspect of the present invention is an environmentally friendly sorbent in the form of an acetyl-lignin condensate bonded to a polyurethane foam prepared from the composition, wherein the acetyl-lignin condensate is included in an amount of 1 to 24 wt% based on the total weight to provide an eco-friendly sorbent material.
- composition according to the present invention contains an acetyl-lignin condensate synthesized using inexpensive and eco-friendly lignin obtained from waste from the papermaking process together with polyurethane-forming components, so that the acetyl- It is possible to prepare an sorbent in the form of a lignin condensate incorporated (incorporated).
- the oil adsorbent prepared from the composition is used as a direct oil control means in the event of a pollution accident due to oil spillage and can prevent ecosystem destruction by adsorbing oil within a short time. Since the foam can be reused through simple compression, environmental pollution can be minimized.
- Example 1 is an sorbent of a general polyurethane foam prepared in Comparative Example 1 (a), an sorbent prepared in Comparative Example 2 in which kraft lignin is incorporated into a polyurethane foam (b), and acetyl- It shows the sorbent (c) in which the lignin condensate is incorporated into the polyurethane foam.
- Figure 2 shows the sorbent according to the content of kraft lignin and acetyl-lignin condensate.
- Figure 3 shows the SEM image of the sorbent according to the content of acetyl-lignin condensate.
- a composition for producing an eco-friendly sorbent according to an embodiment of the present invention includes a polyol, an isocyanate, a blowing agent, a catalyst, and an acetyl-lignin condensate:
- the acetyl-lignin condensate may be synthesized using kraft lignin obtained from waste from a papermaking process.
- lignin is a component of wood along with cellulose and hemicellulose, and is used as a renewable biopolymer that can be a raw material for aromatic chemicals.
- lignin can be obtained as a solid residue remaining after making cellulose the main product during the papermaking process.
- the kraft lignin can be obtained inexpensively as an unbleached state of the residue.
- the acetyl-lignin condensate can be obtained by reacting kraft lignin with acetic anhydride in the presence of pyridine as a catalyst to hydrophobize the hydroxyl group of kraft lignin, as shown in Scheme 1 below.
- the acetyl-lignin condensate exhibits hydrophobicity along with the lipophilicity of lignin itself, thereby improving the adsorption power of oil leaked into water.
- the hydrophobized acetyl-lignin condensate is mixed with the polyurethane-forming components and subjected to a reaction by stirring, the acetyl-lignin condensate is incorporated therein when the polyurethane foam is formed and the cells of the foam Oil adsorption can be promoted by widening the gap.
- the foamable oil absorbent which is suitable for the recovery of large-capacity oil, but takes a lot of time to adsorb oil due to its poor lipophilicity.
- the hydrophobized acetyl-lignin condensate may be included in an amount of 1 to 24% by weight based on the total weight of the composition.
- the content is less than 1% by weight, it is difficult to secure sufficient oil adsorption power, and when it exceeds 24% by weight, it may be excessively incorporated into the polyurethane foam to cause crack formation.
- composition of the present invention includes a polyol, an isocyanate, a blowing agent, and a catalyst to form a polyurethane foam for supporting by incorporating the hydrophobized acetyl-lignin condensate.
- polycarbonate diol having hydroxyl groups (-OH) at both ends polycaprolactone diol, polytetramethylene diether glycol, polyester diol, and the like may be used.
- polycaprolactone diol polytetramethylene diether glycol
- polyester diol polyester diol
- the isocyanate may be included in an amount of 30 to 65 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol, and it is advantageous because strength can be secured when the above range is satisfied.
- the blowing agent is used to form and grow pores using the heat of reaction generated when polyol and isocyanate react to form polyurethane.
- Cyclopentane, chlorofluorocarbon (CFC), hydrochlorofluorocarbon (hydrochlorofluorocarbon, HCFC) and the like may be used.
- the foaming agent may be included in an amount of 5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol, and when the above range is satisfied, foam formation is advantageous.
- the catalyst is a component that affects the structure and physical properties of a polymer by controlling the rates of urethane group generation reaction, foaming reaction, crosslinking reaction, ring formation reaction, etc. in the process of forming polyurethane.
- a catalyst or an amine-based catalyst such as TEDA (triethylenediamine) may be used.
- the catalyst may be included in an amount of 0.5 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol, and it is advantageous because it is possible to shorten the manufacturing time when the above range is satisfied.
- the present invention provides an environmentally friendly sorbent prepared from the composition as described above.
- an acetyl-lignin condensate is combined with a polyurethane foam in an amount of 1 to 24% by weight to prepare an eco-friendly sorbent.
- the stirring and curing may be performed in a conventional manner for preparing polyurethane.
- the eco-friendly oil sorbent of the present invention is used as a space in which microbubbles of polyurethane foam adsorb contaminated oil in water such as seawater, and hydrophobic/lipophilic acetyl-lignin condensate mixed in the microbubbles. It can adsorb oil.
- each cell formed by the microbubbles of the foam by the incorporation of the acetyl-lignin condensate has an open structure to each other, and this open structure makes oil adsorption more favorable.
- the oil sorbent of the present invention exhibits hydrophobicity with a contact angle in the range of 82° to 95° when dispersed in water, and has excellent oil adsorption power in the range of 4 to 12 (g/g).
- the oil adsorbent of the present invention can easily remove the adsorbed oil by pressing the foam after oil adsorption, and then the foam shape is restored and reused again.
- the oil adsorbent of the present invention may repeat the oil adsorption removal process up to at least 20 times.
- the oil adsorbent of the present invention is used as a direct oil control means in the event of a pollution accident due to oil spillage and can prevent ecosystem destruction by adsorbing oil within a short time, and does not sink below the water surface after oil adsorption. There is no risk of contamination, and since the foam can be reused through simple compression, environmental pollution can be minimized.
- a polyethylene film was laid on a box mold having a square shape of 100 mmX100 mm, the prepared composition was poured thereon, and curing was performed at room temperature to prepare a polyurethane foam to be used as an oil adsorbent.
- Example 2 The same process as in Example 1 was performed except that the acetyl-lignin condensate was not used.
- Example 2 The same procedure as in Example 1 was performed except that kraft lignin was used instead of the acetyl-lignin condensate.
- Example 2 The same procedure as in Example 1 was performed except for changing the content of the acetyl-lignin condensate.
- FIG. 1 The polyurethane foams prepared from the Examples and Comparative Examples are shown in FIG. 1 .
- FIG. 1 (a) is an sorbent of the general polyurethane foam prepared in Comparative Example 1, (b) is an sorbent prepared in Comparative Example 2 and kraft lignin is incorporated into the polyurethane foam, (c) shows the sorbent material prepared in Example 3 in which the acetyl-lignin condensate is incorporated into the polyurethane foam.
- Figure 2 shows the sorbent according to the content of kraft lignin and acetyl-lignin condensate. From FIG. 2, it can be seen that kraft lignin aggregates inside the foam due to strong hydrogen bonding between lignin particles, whereas acetyl-lignin condensate exhibits an improved dispersion state due to weak intramolecular hydrogen bonding.
- Figure 3 shows an SEM image of the sorbent according to the content of acetyl-lignin condensate. From FIG. 3, it can be seen that the microbubbles inside the foam form an open structure as the content of the acetyl-lignin condensate increases.
- cream time measuring the time taken from the time of obtaining the polyurethane composition to the start of swelling
- Oil adsorption power Take a test piece of 1cm*1cm in size and float it in a glass or stainless steel container with a size of 30cmx25cmx5cm for 5 minutes, then take it out and place it on a wire mesh for 5 minutes, then measure the increase in mass
- the polyurethane foam mixed with kraft lignin of Comparative Example 2 was not in a good foamed state because the hydroxyl group present at the terminal of the lignin molecule caused a chemical reaction with the isocyanate.
- Comparative Examples 3 and 4 as the acryl-lignin condensate was mixed in excess of 24% of the total weight of the foam, the contact angle and oil adsorption power were increased due to the increase in hydrophobicity, but cracks occurred inside after foaming and used as an oil adsorbent It was not suitable for
- FIGS. 4 and 5 show the measurement results of the contact angle and the oil adsorption force of the sorbent according to the content of the acetyl-lignin condensate, respectively. From FIGS. 4 and 5, it can be seen that the contact angle and oil adsorption power increase as the content of the acetyl-lignin condensate increases within a predetermined range.
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Abstract
본 발명은 폴리올, 이소시아네이트, 발포제, 촉매 및 아세틸-리그닌 축합물을 포함하며, 상기 아세틸-리그닌 축합물이 전체 중량에 대해 1 내지 24 중량%의 함량으로 포함된 친환경 유흡착재 제조용 조성물을 제공한다. 본 발명에 따른 조성물은 제지 공정의 폐기물에서 얻어진 저렴하고 친환경적인 리그닌을 이용해 합성한 아세틸-리그닌 축합물을 폴리우레탄 형성 성분들과 함께 포함함으로써, 대용량 기름의 회수에 적합한 폴리우레탄 발포체에 상기 아세틸-리그닌 축합물이 혼입된(incorporated) 형태의 유흡착재를 제조할 수 있다. 상기 조성물로부터 제조된 유흡착재는 단시간 내에 기름을 흡착함으로써 생태계 파괴를 방지할 수 있고, 기름 흡착 후 단순 압착을 통해 재사용이 가능하다.
Description
본 출원은 2020년 12월 1일자로 출원된 한국특허출원 10-2020-0165399호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 상기 특허문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 친환경 유흡착재, 보다 상세하게는 바이오매스인 리그닌으로부터 합성된 아세틸-리그닌 축합물을 폴리우레탄 발포체에 결합시킨 유흡착재를 제조하기 위한 조성물에 관한 것이다.
유흡착재(oil-sorbents)는 하천, 해양 등에 유출된 기름을 흡착하여 회수하는데 사용되는 물질을 의미한다. 현재 유흡착재로는 목재 펄프와 같은 천연 식물계, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유 및 폴리에스테르 섬유와 같은 합성 섬유계, 폴리우레탄 발포체와 같은 발포 수지계, 소수성 섬유와 같은 소수성 다공질 기재 등이 알려져 있다. 상기 천연 식물계 유흡착재는 친환경적이지만 친수성기를 포함하고 있어 기름 흡착을 위해서는 소수화 과정을 필요로 한다. 상기 합성 섬유계 유흡착재는 매트 형태로 제조되고 기름 흡착에 요구되는 친유성 및 소수성이 우수하여 가장 널리 사용되고 있으나, 기름 흡착 후 수중으로 가라앉을 경우 회수하기가 어려워 2차 환경오염을 야기할 수 있고, 사용 후 과도한 폐기물을 생성함으로써 방제 비용을 증가시키는 문제가 수반될 수 있다. 한편, 상기 발포 수지계 유흡착재는 대용량 기름의 회수에는 적합하지만 친유성이 떨어져 기름 흡착에 시간이 많이 소요된다.
이에, 친유성 및 소수성에 기반한 기름 흡착력이 우수하여 단시간 내에 기름을 흡착할 뿐만 아니라, 사용 후 폐기물의 양도 최소화할 수 있는 친환경적인 유흡착재의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 기름 흡착력이 우수하면서 재사용이 가능한 친환경 유흡착재 제조용 조성물 및 이로부터 제조된 유흡착재를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은 폴리올, 이소시아네이트, 발포제, 촉매 및 아세틸-리그닌 축합물을 포함하며, 상기 아세틸-리그닌 축합물이 전체 중량에 대해 1 내지 24 중량%의 함량으로 포함된, 친환경 유흡착재 제조용 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 상기 조성물로부터 제조되어 폴리우레탄 발포체에 아세틸-리그닌 축합물이 결합된 형태의 친환경적 유흡착재로서, 상기 아세틸-리그닌 축합물이 전체 중량에 대해 1 내지 24 중량%의 함량으로 포함된 친환경적 유흡착재를 제공한다.
본 발명에 따른 조성물은 제지 공정의 폐기물에서 얻어진 저렴하고 친환경적인 리그닌을 이용해 합성한 아세틸-리그닌 축합물을 폴리우레탄 형성 성분들과 함께 포함함으로써, 대용량 기름의 회수에 적합한 폴리우레탄 발포체에 상기 아세틸-리그닌 축합물이 혼입된(incorporated) 형태의 유흡착재를 제조할 수 있다.
상기 조성물로부터 제조된 유흡착재는 기름 유출에 의한 오염 사고시에 직접적인 기름 방제 수단으로 사용되어 단시간 내에 기름을 흡착함으로써 생태계 파괴를 방지할 수 있고, 기름 흡착 후 수면 아래로 가라앉지 않아 2차 오염의 우려가 없으며, 단순 압착을 통해 발포체의 재사용이 가능하므로 환경오염을 최소화할 수 있다.
도 1은 비교예 1에서 제조된 일반 폴리우레탄 발포체의 유흡착재(a), 비교예 2에서 제조되어 크라프트 리그닌이 폴리우레탄 발포체에 혼입된 유흡착재(b), 및 실시예 3에서 제조되어 아세틸-리그닌 축합물이 폴리우레탄 발포체에 혼입된 유흡착재(c)를 보여주는 것이다.
도 2는 크라프트 리그닌과 아세틸-리그닌 축합물의 함량에 따른 유흡착재를 보여주는 것이다.
도 3은 아세틸-리그닌 축합물의 함량에 따른 유흡착재의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 4은 아세틸-리그닌 축합물의 함량에 따른 유흡착재의 접촉각 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 아세틸-리그닌 축합물의 함량에 따른 유흡착재의 기름 흡착력 측정 결과를 나타낸 것이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시형태로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 대해 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 친환경 유흡착재 제조용 조성물은 폴리올, 이소시아네이트, 발포제, 촉매 및 아세틸-리그닌 축합물을 포함한다:
상기 아세틸-리그닌 축합물은 제지 공정의 폐기물에서 얻어진 크라프트 리그닌(kraft lignin)을 이용해 합성할 수 있다. 일반적으로 리그닌은 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스와 함께 목재를 구성하는 성분으로, 방향족 화학 물질의 원료가 될 수 있는 재생가능한 바이오 폴리머로 사용되고 있다. 일반적으로 리그닌은 제지 공정 중에서 셀룰로오스를 주요 산물로 만든 후 남은 고체 잔류물로 얻을 수 있다. 상기 크라프트 리그닌은 상기 잔류물의 미표백 상태로서 저렴하게 입수할 수 있다.
구체적으로, 상기 아세틸-리그닌 축합물은 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이 촉매로서 피리딘의 존재하에 크라프트 리그닌과 아세트산 무수물을 반응시켜 크라프트 리그닌의 히드록실기를 소수화시킴으로써 수득될 수 있다.
[반응식 1]
상기 과정을 통해, 상기 아세틸-리그닌 축합물은 리그닌 자체의 친유성과 함께 소수성을 나타냄에 따라 수중에 유출된 기름의 흡착력을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 소수화된 아세틸-리그닌 축합물은 폴리우레탄 형성 성분들과 함께 배합되어 교반에 의한 반응을 거치는 경우, 폴리우레탄 발포체가 형성될 때 그 내부에 상기 아세틸-리그닌 축합물이 혼입되어 발포체의 셀 간극을 확대시킴으로써 기름 흡착을 촉진할 수 있다. 결과적으로, 대용량 기름의 회수에는 적합하지만 친유성이 떨어져 기름 흡착에 시간이 많이 소요되었던 발포성 유흡착재의 단점을 극복할 수 있다.
본 발명의 조성물에서, 상기 소수화된 아세틸-리그닌 축합물은 조성물 전체 중량에 대해 1 내지 24 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 충분한 기름 흡착력을 확보하기 어려우며, 24 중량%를 초과하는 경우에는 폴리우레탄 발포체에 과도하게 혼입되어 크랙 형성을 유발할 수 있다.
본 발명의 조성물은 상기 소수화된 아세틸-리그닌 축합물을 혼입시켜 담지하기 위한 폴리우레탄 발포체를 형성하기 위해서, 폴리올, 이소시아네이트, 발포제, 촉매를 포함한다.
상기 폴리올로는 양 말단에 히드록시기(-OH)를 갖는 폴리카보네이트 디올, 폴리카프로락톤 디올, 폴리테트라메틸렌 디에테르 글리콜, 폴리에스터 디올 등이 사용될 수 있다. 예컨대, 프로필렌 옥사이드계 폴리올로서 PPG-400(히드록실가 = 281mg KOH g-1) 및 PPG-2000(히드록실가 = 56mg KOH g-1)의 2종을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 이소시아네이트로는 양 말단에 이소시아네이트기(-N=C=O)를 2 내지 5개 포함하는 화합물, 예컨대 톨루엔 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 나프탈렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 이소시아네이트는 폴리올 100 중량부에 대해 30 내지 65 중량부로 포함될 수 있으며, 상기 범위를 만족할 때 강도를 확보할 수 있어 유리하다.
상기 발포제로는 폴리올과 이소시아네이트가 반응하여 폴리우레탄을 형성할 때 발생하는 반응열을 이용해 기공을 형성시키고 성장시키는 역할을 하는 것으로, 사이클로펜탄, 클로로플루오로카본(chlorofluorocarbon, CFC), 하이드로클로로플루오로카본(hydrochlorofluorocarbon, HCFC) 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 발포제는 폴리올 100 중량부에 대해 5 내지 20 중량부로 포함될 수 있으며, 상기 범위를 만족할 때 폼 형성이 유리하다.
상기 촉매는 폴리우레탄의 형성 과정에서 우레탄기 생성 반응, 발포 반응, 가교결합 반응, 고리 형성 반응 등의 속도를 조절함으로써 고분자의 구조 및 물성에 영향을 미치는 성분으로, DBTDL(dibutyltindilaurate)과 같은 유기금속계 촉매 또는 TEDA(triethylenediamine)과 같은 아민계 촉매가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 촉매는 폴리올 100 중량부에 대해 0.5 내지 3 중량부로 포함될 수 있으며, 상기 범위를 만족할 때 제조 시간을 단축시킬 수 있어 유리하다.
추가로, 본 발명은 상기한 바와 같은 조성물로부터 제조된 친환경적 유흡착재를 제공한다.
구체적으로, 본 발명의 조성물에 포함된 성분들을 혼합한 후 교반 및 경화를 거쳐, 폴리우레탄 발포체에 아세틸-리그닌 축합물이 1 내지 24 중량%의 함량으로 결합된 친환경 유흡착재를 제조할 수 있다. 상기 교반 및 경화는 폴리우레탄을 제조하는 통상적인 방식으로 진행될 수 있다.
본 발명의 친환경 유흡착재는 폴리우레탄 발포체의 미세 기포가 해수 등의 수중에 오염된 기름을 흡착하는 공간으로 활용되고, 상기 미세 기포 내에 혼입된 소수성/친유성의 아세틸-리그닌 축합물에 의해서 오염된 기름을 흡착할 수 있다. 또한, 아세틸-리그닌 축합물의 혼입에 의해서 발포체의 미세 기포에 의해 형성된 각 셀은 서로 열려 있는 구조를 가지며, 이러한 열린 구조는 기름 흡착을 더욱 유리하게 한다.
예컨대, 본 발명의 유흡착재는 물에 분산되었을 때 접촉각이 82° 내지 95°의 범위인 소수성을 나타내어, 기름 흡착력이 4 내지 12 (g/g)의 범위로 매우 우수하다.
더욱이, 본 발명의 유흡착재는 기름 흡착 후에는 발포체를 압착하여 흡착된 기름을 쉽게 제거할 수 있으며, 이후 발포체 형태가 복구되어 다시 재사용이 가능하다. 예를 들어, 본 발명의 유흡착재는 기름 흡착 제거 과정을 적어도 20회까지 반복할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 유흡착재는 기름 유출에 의한 오염 사고시에 직접적인 기름 방제 수단으로 사용되어 단시간 내에 기름을 흡착함으로써 생태계 파괴를 방지할 수 있고, 기름 흡착 후 수면 아래로 가라앉지 않아 2차 오염의 우려가 없으며, 단순 압착을 통해 발포체의 재사용이 가능하므로 환경오염을 최소화할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 구체적인 실시예로 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
실시예 1:
하기 표 1에 나타낸 조성으로, 폴리올, 발포제, 촉매 및 아세틸-리그닌 축합물을 혼합하여 2000 rpm의 속도로 2분 동안 교반한 후, 이소시아네이트를 첨가하고 2000 rpm의 속도로 10초 동안 추가 교반하여 조성물을 제조하였다.
이어서, 100mmX100mm의 정방형인 박스 몰드에 폴리에틸렌 필름을 깔고, 그 위에 상기 제조된 조성물을 붓고 상온에서 경화를 수행하여, 유흡착재로 사용할 폴리우레탄 발포체를 제조하였다.
비교예 1:
아세틸-리그닌 축합물을 사용하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 공정을 수행하였다.
비교예 2:
아세틸-리그닌 축합물 대신 크라프트 리그닌을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 공정을 수행하였다.
실시예 2 내지 3 및 비교예 3 내지 4:
아세틸-리그닌 축합물의 함량을 변화시키는 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 공정을 수행하였다.
상기 실시예 및 비교예로부터 제조된 폴리우레탄 발포체를 도 1에 나타내었다. 구체적으로, 도 1에서, (a)는 비교예 1에서 제조된 일반 폴리우레탄 발포체의 유흡착재, (b)는 비교예 2에서 제조되어 크라프트 리그닌이 폴리우레탄 발포체에 혼입된 유흡착재, (c)는 실시예 3에서 제조되어 아세틸-리그닌 축합물이 폴리우레탄 발포체에 혼입된 유흡착재를 보여주는 것이다.
한편, 도 2는 크라프트 리그닌과 아세틸-리그닌 축합물의 함량에 따른 유흡착재를 보여주는 것이다. 도 2로부터, 크라프트 리그닌은 리그닌 입자들 간의 강한 수소 결합으로 인해 발포체 내부에서 응집되는 반면, 아세틸-리그닌 축합물은 분자내 수소 결합이 약해져 개선된 분산 상태를 나타냄을 확인할 수 있다.
추가로, 도 3은 아세틸-리그닌 축합물의 함량에 따른 유흡착재의 SEM 이미지를 나타낸 것이다. 도 3으로부터, 아세틸-리그닌 축합물의 함량이 증가함에 따라 발포체 내부의 미세 기포가 열린 구조를 형성하고 있음을 확인할 수 있다.
또한, 상기 실시예 및 비교예로부터 제조된 유흡착재에 대해서 하기와 같은 방법으로 물성을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(1) 크림 타임(time): 폴리우레탄 조성물의 수득 시점부터 부풀어 오르기 시작하기까지 걸린 시간을 측정
(2) 라이즈 타임(time): 폴리우레탄 조성물의 수득 시점부터 폼이 최대로 부풀어 올랐을 때까지 걸린 시간을 측정
(3) 밀도(kg/m3): 제조된 폼의 단위 체적(부피)당 중량을 측정.
(4) 포어 크기(㎛): 주사현미경으로 단면을 촬영하며 측정
(5) 접촉각: 접촉각측정기를 이용하여 상온에서 측정
(6) 기름 흡착력: 시험편을 1cm*1cm 크기로 하여 용기 30cmx25cmx5cm 정도의 유리 또는 스테인리스 용기에 5분간 띄워 방치한 후 건져내어 철망 위에 5분간 놓아둔 다음 질량 증가량을 측정
상기 표 2로부터, 실시예 1 내지 3의 아크릴-리그닌 축합물이 혼입된 폴리우레탄 발포체는 비교예 1의 순수 폴리우레탄 발포체와 비교할 때 크림타임, 라이즈타임 및 밀도는 균등한 수준을 나타내면서, 기포 크기, 접촉각 및 기름 흡착력이 향상되었음을 확인할 수 있다.
한편, 비교예 2의 크라프트 리그닌이 혼입된 폴리우레탄 발포체는 리그닌 분자 말단에 존재하는 히드록실기가 이소시아네이트와 화학반응을 일으켜 발포된 상태가 양호하지 않았다. 또한, 비교예 3 및 4는 아크릴-리그닌 축합물이 발포체 전체 중량의 24%를 초과하여 과량으로 혼입됨에 따라 소수성 증가로 접촉각 및 기름 흡착력은 높아졌으나 발포 후 내부에 크랙이 발생하여 유흡착재로서 사용하기에 적절하지 않았다.
추가로, 도 4 및 도 5는 각각 아세틸-리그닌 축합물의 함량에 따른 유흡착재의 접촉각 및 기름 흡착력 측정 결과를 나타낸 것이다. 도 4 및 5로부터, 아세틸-리그닌 축합물의 함량이 소정의 범위 내에서 증가할수록 접촉각 및 기름 흡착력이 높아짐을 확인할 수 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
Claims (10)
- 폴리올, 이소시아네이트, 발포제, 촉매 및 아세틸-리그닌 축합물을 포함하며, 상기 아세틸-리그닌 축합물이 전체 중량에 대해 1 내지 24 중량%의 함량으로 포함된, 친환경 유흡착재 제조용 조성물:
- 제1항에 있어서, 상기 아세틸-리그닌 축합물은 피리딘의 존재하에 크라프트 리그닌과 아세트산 무수물을 반응시켜 상기 크라프트 리그닌의 히드록실기를 소수화시킴으로써 수득된 것인, 친환경 유흡착재 제조용 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 이소시아네이트는 폴리올 100 중량부에 대해 30 내지 65 중량부로 포함되는, 친환경 유흡착재 제조용 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 발포제는 폴리올 100 중량부에 대해 5 내지 20 중량부로 포함되는, 친환경 유흡착재 제조용 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 발포제는 사이클로펜탄, 클로로플루오로카본 또는 하이드로클로로플루오로카본을 포함하는, 친환경 유흡착재 제조용 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 촉매는 폴리올 100 중량부에 대해 0.5 내지 3 중량부로 포함되는, 친환경 유흡착재 제조용 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 촉매는 유기금속계 촉매 또는 아민계 촉매인, 친환경 유흡착재 제조용 조성물.
- 제1항에 따른 조성물로부터 제조되어 폴리우레탄 발포체에 아세틸-리그닌 축합물이 결합된 형태의 친환경적 유흡착재로서,상기 아세틸-리그닌 축합물이 전체 중량에 대해 1 내지 24 중량%의 함량으로 포함된 친환경적 유흡착재.
- 제8항에 있어서, 물에 분산되었을 때 접촉각이 82° 내지 95°의 범위를 나타내는, 친환경 유흡착재.
- 제8항에 있어서, 기름 흡착력이 4 내지 12 (g/g)의 범위를 나타내는, 친환경 유흡착재.
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| NENP | Non-entry into the national phase |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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