KR102484027B1 - Composition for preparing environmental oil-sorbents - Google Patents
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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.The present invention provides a composition for preparing an eco-friendly oil adsorbent, including a polyol, isocyanate, a blowing agent, a catalyst, and an acetyl-lignin condensate, wherein the acetyl-lignin condensate is included in an amount of 1 to 24% by weight based on the total weight.
The composition according to the present invention includes an acetyl-lignin condensate synthesized using inexpensive and eco-friendly lignin obtained from wastes in the papermaking process together with polyurethane forming components, so that the acetyl- It is possible to prepare an oil sorbent in which the lignin condensate is incorporated. The oil sorbent prepared from the composition can prevent ecosystem destruction by adsorbing oil within a short time, and can be reused through simple compression after oil adsorption.
Description
본 발명은 친환경 유흡착재, 보다 상세하게는 바이오매스인 리그닌으로부터 합성된 아세틸-리그닌 축합물을 폴리우레탄 발포체에 결합시킨 유흡착재를 제조하기 위한 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to an eco-friendly oil sorbent, and more particularly, to a composition for preparing an acetyl-lignin condensate synthesized from lignin, which is biomass, to a polyurethane foam.
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.Oil-sorbents refer to materials used to absorb and recover oil spilled in rivers and oceans. Currently, natural plant-based materials such as wood pulp, synthetic fibers such as polyethylene fibers, polypropylene fibers, and polyester fibers, foamed resins such as polyurethane foam, and hydrophobic porous substrates such as hydrophobic fibers are known as oil adsorbents. The natural plant-based oil adsorbent is environmentally friendly, but contains a hydrophilic group and requires a hydrophobic process to adsorb oil. The synthetic fiber-based oil sorbent is manufactured in the form of a mat and is most widely used because of its excellent lipophilicity and hydrophobicity required for oil adsorption, but it is difficult to recover when it sinks in water after adsorbing oil, which can cause secondary environmental pollution However, it can be accompanied by problems that increase control costs by generating excessive waste after use. On the other hand, the foamed resin-based oil adsorbent is suitable for recovering a large amount of oil, but it takes a long time to adsorb oil due to its low lipophilicity.
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.Accordingly, there is a demand for the development of an eco-friendly oil adsorbent capable of adsorbing oil within a short period of time due to its excellent oil adsorption based on lipophilicity and hydrophobicity, as well as minimizing the amount of waste after use.
본 발명의 목적은 기름 흡착력이 우수하면서 재사용이 가능한 친환경 유흡착재 제조용 조성물 및 이로부터 제조된 유흡착재를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a composition for preparing an eco-friendly oil sorbent having excellent oil adsorption and being reusable, and an oil sorbent prepared therefrom.
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.One aspect of the present invention is a composition for preparing an eco-friendly oil adsorbent comprising 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 relative to the total weight provides
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.Another aspect of the present invention is an environmentally friendly oil adsorbent prepared from the composition and combining acetyl-lignin condensate with polyurethane foam, wherein the acetyl-lignin condensate is included in an amount of 1 to 24% by weight relative to the total weight It provides an environmentally friendly oil absorbent.
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. The composition according to the present invention includes an acetyl-lignin condensate synthesized using inexpensive and eco-friendly lignin obtained from wastes in the papermaking process together with polyurethane forming components, so that the acetyl- It is possible to prepare an oil sorbent in which the lignin condensate is incorporated.
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.The oil sorbent prepared from the composition is used as a direct oil control means in the event of a contamination accident due to oil spill, and can prevent ecosystem destruction by adsorbing oil in a short time, and does not sink to the bottom of the water after oil adsorption, so there is a concern about secondary pollution. It is possible to reuse the foam through simple compression, so environmental pollution can be minimized.
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.1 shows an oil sorbent of general polyurethane foam prepared in Comparative Example 1 (a), an oil sorbent prepared in Comparative Example 2 in which kraft lignin is incorporated into polyurethane foam (b), and an acetyl- It shows the sorbent (c) in which the lignin condensate is incorporated into the polyurethane foam.
Figure 2 shows the oil adsorbent according to the content of kraft lignin and acetyl-lignin condensate.
3 shows SEM images of oil sorbents according to the content of acetyl-lignin condensates.
4 shows the results of measuring the contact angle of the oil sorbent according to the content of the acetyl-lignin condensate.
5 shows the results of measuring the oil adsorption capacity of the oil absorbent according to the content of the acetyl-lignin condensate.
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.Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, it should be understood that this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and includes all conversions, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
이하, 본 발명에 대해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 일 실시형태에 따른 친환경 유흡착재 제조용 조성물은 폴리올, 이소시아네이트, 발포제, 촉매 및 아세틸-리그닌 축합물을 포함한다:A composition for preparing an eco-friendly oil adsorbent according to an embodiment of the present invention includes a polyol, an isocyanate, a blowing agent, a catalyst, and an acetyl-lignin condensate:
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. The acetyl-lignin condensate can be synthesized using kraft lignin obtained from wastes in the papermaking process. In general, lignin is a component constituting wood together with cellulose and hemicellulose, and is used as a renewable biopolymer that can be a raw material for aromatic chemicals. In general, lignin is obtained as a solid residue left over after making cellulose the main product during the papermaking process. The kraft lignin is inexpensively available as the unbleached state of the residue.
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. Specifically, the acetyl-lignin condensate can be obtained by hydrophobizing the hydroxyl group of kraft lignin by reacting kraft lignin with acetic anhydride in the presence of pyridine as a catalyst, as shown in Scheme 1 below.
[반응식 1][Scheme 1]
상기 과정을 통해, 상기 아세틸-리그닌 축합물은 리그닌 자체의 친유성과 함께 소수성을 나타냄에 따라 수중에 유출된 기름의 흡착력을 향상시킬 수 있다.Through the above process, the acetyl-lignin condensate exhibits hydrophobicity together with the lipophilicity of lignin itself, thereby improving the adsorption capacity of oil leaked into water.
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.In addition, when the hydrophobic acetyl-lignin condensate is mixed with polyurethane-forming components and subjected to a reaction by stirring, when polyurethane foam is formed, the acetyl-lignin condensate is incorporated into the cell of the foam By enlarging the gap, oil adsorption can be promoted. As a result, it is possible to overcome the disadvantages of the foam oil adsorbent, which is suitable for the recovery of large-capacity oil but has poor lipophilicity and takes a long time to adsorb oil.
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.In the composition of the present invention, the hydrophobic acetyl-lignin condensate may be included in an amount of 1 to 24% by weight based on the total weight of the composition. If the content is less than 1% by weight, it is difficult to secure sufficient oil adsorption, and if it exceeds 24% by weight, it may be excessively incorporated into the polyurethane foam and cause crack formation.
본 발명의 조성물은 상기 소수화된 아세틸-리그닌 축합물을 혼입시켜 담지하기 위한 폴리우레탄 발포체를 형성하기 위해서, 폴리올, 이소시아네이트, 발포제, 촉매를 포함한다.The composition of the present invention includes a polyol, an isocyanate, a blowing agent, and a catalyst in order to form a polyurethane foam for incorporating and supporting the hydrophobized acetyl-lignin condensate.
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.As the polyol, polycarbonate diol having hydroxyl groups (-OH) at both ends, polycaprolactone diol, polytetramethylene diether glycol, polyester diol, and the like may be used. For example, two types of PPG-400 (hydroxyl value = 281 mg KOH g -1 ) and PPG-2000 (hydroxyl value = 56 mg KOH g -1 ) may be mixed and used as a propylene oxide-based polyol.
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.As the isocyanate, a compound containing 2 to 5 isocyanate groups (-N=C=O) at both ends, such as toluene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, naphthalene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and the like may be used. .
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.In one embodiment of the present invention, the isocyanate may be included in 30 to 65 parts by weight based on 100 parts by weight of polyol, and it is advantageous to secure strength when the above range is satisfied.
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. The blowing agent serves 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.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 발포제는 폴리올 100 중량부에 대해 5 내지 20 중량부로 포함될 수 있으며, 상기 범위를 만족할 때 폼 형성이 유리하다.In one embodiment of the present invention, the foaming agent may be included in 5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of polyol, and foam formation is advantageous when the above range is satisfied.
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. The catalyst is a component that affects the structure and physical properties of the polymer by controlling the rate of urethane group generation reaction, foaming reaction, crosslinking reaction, ring formation reaction, etc. in the process of forming polyurethane, and organometallic such as DBTDL (dibutyltindilaurate) A catalyst or an amine-based catalyst such as TEDA (triethylenediamine) may be used.
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.In one embodiment of the present invention, 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 when the above range is satisfied, it is advantageous to shorten the manufacturing time.
추가로, 본 발명은 상기한 바와 같은 조성물로부터 제조된 친환경적 유흡착재를 제공한다.Additionally, the present invention provides an environmentally friendly oil adsorbent prepared from the composition as described above.
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.Specifically, after mixing the components included in the composition of the present invention, it is possible to prepare an eco-friendly oil adsorbent in which an acetyl-lignin condensate is bound to a polyurethane foam in an amount of 1 to 24% by weight through stirring and curing. The stirring and curing may be performed in a conventional manner for producing polyurethane.
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. The eco-friendly oil adsorbent of the present invention is used as a space where microbubbles of polyurethane foam adsorb oil contaminated in water such as seawater, and is contaminated by hydrophobic/lipophilic acetyl-lignin condensate mixed in the microbubbles. oil can be adsorbed. In addition, each cell formed by the fine cells of the foam due to the incorporation of the acetyl-lignin condensate has a structure that is open to each other, and this open structure makes oil adsorption more advantageous.
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. For example, the oil adsorbent 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 capacity in the range of 4 to 12 (g/g).
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.Moreover, the oil adsorbent of the present invention can easily remove the adsorbed oil by compressing the foam after oil adsorption, and then the foam shape is restored and can be reused again. For example, the oil sorbent of the present invention can repeat the oil adsorption removal process at least 20 times.
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.As described above, the oil sorbent of the present invention is used as a direct oil control means in the event of an oil spill-induced contamination accident, and can prevent ecosystem destruction by adsorbing oil in a short time, and does not sink below the water surface after oil adsorption, resulting in secondary There is no concern about contamination, and since the foam can be reused through simple compression, environmental pollution can be minimized.
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. Hereinafter, the present invention will be described in detail with specific examples so that those skilled in the art can easily practice the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.
실시예 1:Example 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.In the composition shown in Table 1 below, polyol, blowing agent, catalyst and acetyl-lignin condensate were mixed and stirred at a speed of 2000 rpm for 2 minutes, then isocyanate was added and further stirred at a speed of 2000 rpm for 10 seconds to obtain a composition was manufactured.
이어서, 100mmX100mm의 정방형인 박스 몰드에 폴리에틸렌 필름을 깔고, 그 위에 상기 제조된 조성물을 붓고 상온에서 경화를 수행하여, 유흡착재로 사용할 폴리우레탄 발포체를 제조하였다.Subsequently, a polyethylene film was laid on a box mold having a square shape of 100
비교예 1: Comparative Example 1:
아세틸-리그닌 축합물을 사용하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 공정을 수행하였다.The same process as in Example 1 was performed except that the acetyl-lignin condensate was not used.
비교예 2: Comparative Example 2:
아세틸-리그닌 축합물 대신 크라프트 리그닌을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 공정을 수행하였다.The same process as in Example 1 was performed except that kraft lignin was used instead of the acetyl-lignin condensate.
실시예 2 내지 3 및 비교예 3 내지 4: Examples 2 to 3 and Comparative Examples 3 to 4:
아세틸-리그닌 축합물의 함량을 변화시키는 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 공정을 수행하였다.The same process as in Example 1 was performed except for changing the content of the acetyl-lignin condensate.
(5중량%)7) 8
(5% by weight) 7)
(10중량%)17
(10% by weight)
(20중량%)38
(20% by weight)
(25중량%)52
(25% by weight)
(30중량%)66
(30% by weight)
2) PPG-2000(대정화금, 히드록실가 = 56mg KOH g-1)
3) M-200(금호미쓰이화학, 디메틸메탄 디이소시아네이트)
4) DBTDL(dibutyltin dilaurate, Sigma-Aldrich)
5) 크라프트 리그닌: 제지 공정의 폐기물로부터 얻음
6) 아세틸-리그닌 축합물: 피리딘의 존재하에 크라프트 리그닌과 아세트산 무수물을 반응시켜 크라프트 리그닌의 히드록실기를 소수화시킴으로써 얻음
7) 조성물 전체 중량을 기준으로 한 아세틸-리그닌의 함량1) PPG-400 (Samjeon Chemical, hydroxyl value = 281mg KOH g -1 )
2) PPG-2000 (Daejeong Chemical Gold, hydroxyl value = 56mg KOH g -1 )
3) M-200 (Kumho Mitsui Chemicals, dimethylmethane diisocyanate)
4) DBTDL (dibutyltin dilaurate, Sigma-Aldrich)
5) Kraft lignin: Obtained from the waste of the papermaking process
6) Acetyl-lignin condensate: Obtained by reacting kraft lignin with acetic anhydride in the presence of pyridine to hydrophobize the hydroxyl group of kraft lignin
7) The content of acetyl-lignin based on the total weight of the composition
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.The polyurethane foams prepared from the above Examples and Comparative Examples are shown in FIG. 1 . Specifically, in FIG. 1, (a) is the oil adsorbent of the general polyurethane foam prepared in Comparative Example 1, (b) is the oil adsorbent prepared in Comparative Example 2 and kraft lignin is incorporated into the polyurethane foam, (c) shows the oil sorbent prepared in Example 3 and incorporating the acetyl-lignin condensate into the polyurethane foam.
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.On the other hand, Figure 2 shows the oil adsorbent 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 bonds between lignin particles, whereas acetyl-lignin condensate exhibits an improved dispersion state due to weakened intramolecular hydrogen bonds.
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.Additionally, FIG. 3 shows SEM images of oil sorbents according to the content of acetyl-lignin condensates. From FIG. 3, it can be seen that as the content of the acetyl-lignin condensate increases, the fine cells inside the foam form an open structure.
또한, 상기 실시예 및 비교예로부터 제조된 유흡착재에 대해서 하기와 같은 방법으로 물성을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.In addition, the physical properties of the oil adsorbents prepared in Examples and Comparative Examples were measured in the following manner, and the results are shown in Table 2 below.
(1) 크림 타임(time): 폴리우레탄 조성물의 수득 시점부터 부풀어 오르기 시작하기까지 걸린 시간을 측정(1) Cream time: Measure the time taken from the time of obtaining the polyurethane composition to the start of swelling
(2) 라이즈 타임(time): 폴리우레탄 조성물의 수득 시점부터 폼이 최대로 부풀어 올랐을 때까지 걸린 시간을 측정(2) Rise time (time): Measure the time taken from the time of obtaining the polyurethane composition until the maximum swelling of the foam
(3) 밀도(kg/m3): 제조된 폼의 단위 체적(부피)당 중량을 측정.(3) Density (kg/m 3 ): Measure the weight per unit volume (volume) of the manufactured foam.
(4) 포어 크기(㎛): 주사현미경으로 단면을 촬영하며 측정(4) Pore size (μm): Measured while photographing a cross section with a scanning microscope
(5) 접촉각: 접촉각측정기를 이용하여 상온에서 측정(5) Contact angle: measured at room temperature using a contact angle meter
(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 증가량(흡유량)을 측정(6) Oil adsorption capacity: A test piece with a size of 1cm*1cm is floated in a glass or stainless steel container with a size of 30cmx25cmx5cm for 5 minutes, then taken out and placed on a wire mesh for 5 minutes, then the mass increase (oil absorption) is measured.
상기 표 2로부터, 실시예 1 내지 3의 아세탈-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. From Table 2, the polyurethane foams incorporating the acetal-lignin condensate of Examples 1 to 3 showed equal cream time, rise time and density compared to the pure polyurethane foam of Comparative Example 1, cell size , it can be confirmed that the contact angle and oil adsorption are improved.
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 아세탈-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.On the other hand, the polyurethane foam incorporating 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 isocyanate. In addition, in Comparative Examples 3 and 4, as the acetal-lignin condensate was incorporated in excess by more than 24% of the total weight of the foam, the contact angle and oil adsorption increased due to the increased hydrophobicity, but cracks occurred inside after foaming, so it was used as an oil absorbent It was not appropriate to do so.
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. Additionally, FIGS. 4 and 5 show the results of measuring the contact angle and oil adsorption capacity of the oil sorbent according to the content of the acetyl-lignin condensate, respectively. 4 and 5, it can be seen that the contact angle and oil adsorption capacity increase as the content of the acetyl-lignin condensate increases within a predetermined range.
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.As described above, specific parts of the present invention have been described in detail, to those skilled in the art, it is clear that these specific descriptions are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereby. something to do. Accordingly, the substantial scope of the invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (10)
상기 폴리올 100중량부에 대하여, 상기 이소시아네이트가 30 내지 65 중량부 및 상기 발포제가 5 내지 20 중량부로 포함되고,
상기 폴리올이 프로필렌옥사이드계 폴리올인, 재사용 가능한 친환경 유흡착재 제조용 조성물:A polyol, an isocyanate, a blowing agent, a catalyst and an acetyl-lignin condensate, wherein the acetyl-lignin condensate is included in an amount of 1 to 24% by weight based on the total weight,
Based on 100 parts by weight of the polyol, the isocyanate is included in 30 to 65 parts by weight and the foaming agent is included in 5 to 20 parts by weight,
A composition for preparing a reusable and eco-friendly oil adsorbent, wherein the polyol is a propylene oxide-based polyol:
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| CN106076266B (en) * | 2016-06-07 | 2018-11-02 | 北京林业大学 | Oil absorption material and its preparation method and application |
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Non-Patent Citations (3)
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| Kraft lignin as filler in PLA to improve ductility and thermal properties, Industrial Crops and Products, 2015. 2. 13. 발행, 46쪽부터 53쪽* |
| Polyurethane foam impregnated with lignin as a filler for the removal of crude oil from contaminated water, Journal of Hazardous Materials, 2016. 11. 3. 발행, 406쪽부터 413쪽* |
| 중국 특허출원공개공보 제106076266호(2016.11.09.) 1부.* |
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