KR20220018404A - 비할로겐계 인계 난연제, 이를 적용한 난연성 고분자 수지 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 생명 활동을 위해 에너지를 공급하는 유기 화합물인 아데노신 삼인산(ATP)을 포함하는 비할로겐계 인계 난연제, 이를 적용한 난연성 고분자 수지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 비할로겐계 인계 난연제는 아데노신 삼인산(ATP)을 포함한다.
Description
본 발명은 생명 활동을 위해 에너지를 공급하는 유기 화합물인 아데노신 삼인산(ATP)을 포함하는 비할로겐계 인계 난연제, 이를 적용한 난연성 고분자 수지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 폴리우레탄 수지는 우수한 마모, 뛰어난 기계적 물성 및 탄성력 등으로 인하여 자동차, 전선, 공압 호스, 매트리스 등 다양한 산업 분야에서 사용되고 있으나, 취약한 난연 특성으로 인해 매우 우수한 난연성이 요구되는 가정 및 산업 분야에서는 사용이 극히 제한되고 있다.
이러한 폴리우레탄 소재의 난연성을 높이기 위해 할로겐 기반의 난연제가 폭넓게 사용되어 왔으나, 연소 시에 인체에 유해한 독성 가스가 발생되는 문제점으로 인해 국제환경기구의 규제로 사용이 금지되고 있다.
따라서, 친환경 소재인 인계 난연제의 개발이 활발히 이루어지고 있으나, 종래의 인계 난연제는 난연성을 증진시키기 위해 2가지 이상의 첨가제가 필요하며, 인의 함량이 낮아 높은 난연성을 달성하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 일 목적은 무독성의 아데노신 삼인산(ATP)에 존재하는 3개의 인산기(phosphate group), 리보오스(ribose sugar) 및 아데닌(adenine) 염기 각각의 멀티 시너지 효과를 통해 고분자 수지의 난연성을 향상시킬 수 있는 비할로겐계 인계 난연제를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고분자 수지의 표면에 상기 비할로겐계 인계 난연제가 코팅된 비할로겐계 인계 난연성 고분자 수지 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비할로겐계 인계 난연제는 아데노신 삼인산(ATP)을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 비할로겐계 인계 난연제는 연소 시에 유리 파편 형태의 차르(char)를 형성할 수 있다.
또한, 상기 비할로겐계 인계 난연제는 연소 시에 초기 부피 대비 최소 10 배 이상, 바람직하게는 70 내지 80 배의 부피 팽창이 일어나게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 비할로겐계 인계 난연제는 사이티딘 삼인산(CTP)을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 비할로겐계 인계 난연제는 연소 시에 유리 파편 형태의 차르(char)를 형성할 수 있다.
또한, 상기 비할로겐계 인계 난연제는 연소 시에 초기 부피 대비 최소 10 배 이상, 바람직하게는 70 내지 80 배의 부피 팽창이 일어나게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 비할로겐계 인계 난연제는 티미딘 삼인산(TTP)을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 비할로겐계 인계 난연제는 연소 시에 유리 파편 형태의 차르(char)를 형성할 수 있다.
또한, 상기 비할로겐계 인계 난연제는 연소 시에 초기 부피 대비 최소 10 배 이상, 바람직하게는 70 내지 80 배의 부피 팽창이 일어나게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 비할로겐계 인계 난연제는 구아노신 삼인산(GTP)을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 비할로겐계 인계 난연제는 연소 시에 유리 파편 형태의 차르(char)를 형성할 수 있다.
또한, 상기 비할로겐계 인계 난연제는 연소 시에 초기 부피 대비 최소 10 배 이상, 바람직하게는 70 내지 80 배의 부피 팽창이 일어나게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시 형태인 비할로겐계 인계 난연성 고분자 수지는, 고분자 수지의 표면에 상기 비할로겐계 인계 난연제가 코팅되어 난연 특성을 나타낼 수 있다.
이때, 상기 고분자 수지는 폴리우레탄, 폴리에틸렌, EVA(Ethylene- vinyl acetate) 및 면 섬유 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하고, 상기 비할로겐계 인계 난연제는 전체 중량 대비 30wt% 이상으로 함유될 수 있다.
또한, 본 발명은 다른 실시예로 비할로겐계 인계 난연성 고분자 수지 제조 방법을 들 수 있다. 구체적으로, 상기 방법은 아데노신 삼인산(ATP), 사이티딘 삼인산(CTP), 티미딘 삼인산(TTP) 및 구아노신 삼인산(GTP) 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 수용액을 준비하는 단계, 상기 수용액에 고분자 수지를 침지시켜 반응시키는 단계, 및 반응 후의 고분자 수지를 건조시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 수용액은 pH 5 내지 8 의 정제수일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 수용액은 pH 5 내지 8 의 완충용액일 수 있다.
또한, 상기 건조는 25 내지 60℃ 의 온도로 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 난연제는, 분자 자체에 난연 소재에서 필수적인 3대 구성 요소인 인(P), 질소(N) 및 탄소(C)를 포함하는 아데노신 삼인산(ATP), 사이티딘 삼인산(CTP), 티미딘 삼인산(TTP) 또는 구아노신 삼인산(GTP)을 함유하기에, 다른 첨가제의 존재 없이도, 삼인산기, 리보오스 및 질소 함유 염기 각각의 멀티 시너지 효과를 통해 우수한 난연 특성을 나타낼 수 있으며, 여러 고분자 수지에 적용하여 고분자 수지의 난연성을 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 난연제에 함유된 물질들은 세포에서 다양한 생명 활동을 수행하기 위해 매일 생성되는 유기 화합물이기에 무독성으로서 식품용기, 의료용기 등에 친환경 난연제로 적용 가능한 장점이 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 비할로겐계 인계 난연성 고분자 수지의 제조 시에 수용액의 pH를 5 내지 8로 조절하여 ATP, CTP, TTP 및 GTP의 수용화를 높이기에, 고분자 수지에 다량의 난연성 물질을 코팅시킬 수 있고, 특히, 수용액으로 pH 5 내지 8의 완충용액을 사용하는 경우, 난연제 물질의 변형 및 파괴를 막아 난연 성능을 최대한 이끌어낼 수 있다.
또한, 건조 온도를 25 내지 60℃ 로 조절하여 고분자 수지의 물성을 유지하면서 최적의 난연 특성을 갖는 비할로겐계 인계 난연성 고분자 수지를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비할로겐계 인계 난연제가 코팅된 고분자 수지 및 이의 난연 특성을 나타낸 것이다.
도 2a는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 PU-ATP 의 SEM 이미지를 도시한다.
도 2b는 ATP 코팅 전후의 폴리우레탄 표면의 화학적 조성을 X선 광전자 분광법(XPS)을 사용하여 분석한 결과를 나타낸다.
도 2c는 ATP 코팅 전후의 폴리우레탄 표면의 C1s XPS 스펙트럼을 도시한다.
도 3a는 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1의 난연 특성을 비교한 결과를 도시한다.
도 3b는 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1의 연소 시의 열화상 이미지를 도시한다.
도 3c는 본 발명의 실시예의 연소 전후의 SEM 이미지를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1의 콘 칼로미터 시험 결과를 도시한다.
도 5는 아데노신 삼인산(ATP) 및 기존의 인계 난연제인 암모늄 폴리포스페이트(ammonium polyphosphate)(APP)의 난연 특성을 비교한 결과를 도시한다.
도 6은 수용액의 pH 에 따른 난연 특성 평가 결과를 도시한다.
도 7은 완충용액 여부에 따른 난연 특성 평가 결과를 도시한다.
도 8은 건조 온도 조건에 따른 난연 특성 평가 결과를 도시한다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다.
도 2a는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 PU-ATP 의 SEM 이미지를 도시한다.
도 2b는 ATP 코팅 전후의 폴리우레탄 표면의 화학적 조성을 X선 광전자 분광법(XPS)을 사용하여 분석한 결과를 나타낸다.
도 2c는 ATP 코팅 전후의 폴리우레탄 표면의 C1s XPS 스펙트럼을 도시한다.
도 3a는 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1의 난연 특성을 비교한 결과를 도시한다.
도 3b는 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1의 연소 시의 열화상 이미지를 도시한다.
도 3c는 본 발명의 실시예의 연소 전후의 SEM 이미지를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1의 콘 칼로미터 시험 결과를 도시한다.
도 5는 아데노신 삼인산(ATP) 및 기존의 인계 난연제인 암모늄 폴리포스페이트(ammonium polyphosphate)(APP)의 난연 특성을 비교한 결과를 도시한다.
도 6은 수용액의 pH 에 따른 난연 특성 평가 결과를 도시한다.
도 7은 완충용액 여부에 따른 난연 특성 평가 결과를 도시한다.
도 8은 건조 온도 조건에 따른 난연 특성 평가 결과를 도시한다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비할로겐계 인계 난연제가 코팅된 고분자 수지 및 이의 난연 특성을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비할로겐계 인계 난연제는 아데노신 삼인산(ATP)을 포함한다.
아데노신 삼인산(ATP)은 흥분, 근육 수축 및 화학 합성의 신경 전도를 포함하여 살아있는 유기체의 다양한 생화학적 과정에 에너지를 제공하는 중요한 생체 분자이다.
아데노신 삼인산(ATP)는 도 1에 도시된 바와 같이, 삼인산기(three phosphate groups), 리보오스(Ribose) 및 아데닌(Adenine) 염기로 구성되어 있으며, 분자 자체에 난연 소재에서 필수적인 3대 구성 요소인 인(P), 질소(N) 및 탄소(C)를 포함하고 있어서 우수한 난연성을 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 상기 비할로겐계 인계 난연제는 연소 시에 유리 파편 형태의 차르(char)를 형성하여 여러 고분자 수지의 난연성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 비할로겐계 인계 난연제는 연소 시에 초기 부피 대비 최소 10 배 이상, 바람직하게는 70 내지 80배의 부피 팽창이 일어나기에, 적은 양으로도 여러 고분자 수지에 우수한 난연성을 부여할 수 있다.
이는 아데노신 삼인산(ATP)에 함유된 삼인산기, 아데닌 염기 및 리보오스가 멀티 시너지 효과를 발휘하기 때문이다.
구체적으로, 삼인산기는 산 공급원(acid source)으로 작용하며, 상대적으로 낮은 온도(약 160 내지 200℃)에서 방출되어 유리 파편 형태의 차르(char) 형성을 촉진할 수 있다.
리보오스는 차르 공급원(char source)으로 작용하며, 연소 시에 유리 파편 형태의 차르(char)를 형성할 수 있다.
아데닌은 질소를 함유하는 염기로, 발포제(blowing agent)로 작용하여 연소 시에 암모니아 등의 불연성 가스를 방출하게 된다.
따라서, 본 발명의 아데노신 삼인산(ATP) 함유 난연제는 다른 첨가제의 존재 없이도, 삼인산기, 리보오스 및 아데닌 염기 각각의 멀티 시너지 효과를 통해 우수한 난연 특성을 나타낼 수 있으며, 여러 고분자 수지에 적용하여 고분자 수지의 난연성을 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 난연제에 함유된 아데노신 삼인산(ATP)은 세포에서 다양한 생명 활동을 수행하기 위해 매일 생성되는 유기 화합물이기에 무독성으로서 식품용기, 의료용기 등에 친환경 난연제로 적용 가능한 장점이 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 비할로겐계 인계 난연제는 사이티딘 삼인산(CTP)을 포함한다.
사이티딘 삼인산(CTP)은 아데노신 삼인산(ATP)과 유사하게 5탄당인 리보오스와 삼인산기를 포함하며, 염기로 사이토신을 가지고 있는 물질이다.
사이티딘 삼인산(CTP) 또한 분자 자체에 난연 소재에서 필수적인 3대 구성 요소인 인(P), 질소(N) 및 탄소(C)를 포함하고 있어서 우수한 난연성을 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 상기 비할로겐계 인계 난연제는 연소 시에 유리 파편 형태의 차르(char)를 형성하여 여러 고분자 수지의 난연성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 비할로겐계 인계 난연제는 연소 시에 초기 부피 대비 최소 10 배 이상, 바람직하게는 70 내지 80배의 부피 팽창이 일어나기에, 적은 양으로도 여러 고분자 수지에 우수한 난연성을 부여할 수 있다.
이는 사이티딘 삼인산(CTP)에 함유된 삼인산기, 사이토신 염기 및 리보오스가 멀티 시너지 효과를 발휘하기 때문이며, 따라서, 다른 첨가제의 존재 없이도 우수한 난연 특성을 나타낼 수 있고, 여러 고분자 수지에 적용하여 고분자 수지의 난연성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 비할로겐계 인계 난연제는 티미딘 삼인산(TTP)을 포함한다.
티미딘 삼인산(TTP)은 아데노신 삼인산(ATP)과 유사하게 5탄당인 리보오스와 삼인산기를 포함하며, 염기로 티민을 가지고 있는 물질이다.
티미딘 삼인산(TTP) 또한 분자 자체에 난연 소재에서 필수적인 3대 구성 요소인 인(P), 질소(N) 및 탄소(C)를 포함하고 있어서 우수한 난연성을 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 상기 비할로겐계 인계 난연제는 연소 시에 유리 파편 형태의 차르(char)를 형성하여 여러 고분자 수지의 난연성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 비할로겐계 인계 난연제는 연소 시에 초기 부피 대비 최소 10 배 이상, 바람직하게는 70 내지 80배의 부피 팽창이 일어나기에, 적은 양으로도 여러 고분자 수지에 우수한 난연성을 부여할 수 있다.
이는 티미딘 삼인산(TTP)에 함유된 삼인산기, 티민 염기 및 리보오스가 멀티 시너지 효과를 발휘하기 때문이며, 따라서, 다른 첨가제의 존재 없이도 우수한 난연 특성을 나타낼 수 있고, 여러 고분자 수지에 적용하여 고분자 수지의 난연성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 비할로겐계 인계 난연제는 구아노신 삼인산(GTP)을 포함한다.
구아노신 삼인산(GTP)은 아데노신 삼인산(ATP)과 유사하게 5탄당인 리보오스와 삼인산기를 포함하며, 염기로 구아닌을 가지고 있는 물질이다.
구아노신 삼인산(GTP) 또한 분자 자체에 난연 소재에서 필수적인 3대 구성 요소인 인(P), 질소(N) 및 탄소(C)를 포함하고 있어서 우수한 난연성을 나타낼 수 있다.
일 실시예에서, 상기 비할로겐계 인계 난연제는 연소 시에 유리 파편 형태의 차르(char)를 형성하여 여러 고분자 수지의 난연성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 비할로겐계 인계 난연제는 연소 시에 초기 부피 대비 최소 10 배 이상, 바람직하게는 70 내지 80배의 부피 팽창이 일어나기에, 적은 양으로도 여러 고분자 수지에 우수한 난연성을 부여할 수 있다.
이는 구아노신 삼인산(GTP)에 함유된 삼인산기, 구아닌 염기 및 리보오스가 멀티 시너지 효과를 발휘하기 때문이며, 따라서, 다른 첨가제의 존재 없이도 우수한 난연 특성을 나타낼 수 있고, 여러 고분자 수지에 적용하여 고분자 수지의 난연성을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 도 1을 참조하면, 본 발명은 상술한 바와 같은 비할로겐계 인계 난연제를 고분자 수지의 표면에 코팅시켜 난연 특성을 나타내는 비할로겐계 인계 난연성 고분자 수지를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 고분자 수지는 폴리우레탄, 폴리에틸렌, EVA(Ethylene- vinyl acetate) 및 면 섬유 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 폴리우레탄을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 비할로겐계 인계 난연제는 전체 중량 대비 30wt% 이상으로 함유되는 것이 바람직하다. 비할로겐계 인계 난연제가 30wt% 미만으로 함유되는 경우 난연 효과의 발현이 미미하여, 추가적인 첨가제가 요구되는 문제점이 발생한다.
한편, 상기 난연성 고분자 수지는 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다.
먼저, 아데노신 삼인산(ATP), 사이티딘 삼인산(CTP), 티미딘 삼인산(TTP) 및 구아노신 삼인산(GTP) 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 수용액을 준비하는 단계(S 100)를 수행한다.
이때, 상기 수용액은 pH 5 내지 8, 바람직하게는 6.8 내지 7.4 의 정제수인 것이 바람직하다. 이는 상기 pH 범위를 벗어나는 경우, 아데노신 삼인산(ATP), 사이티딘 삼인산(CTP), 티미딘 삼인산(TTP) 및 구아노신 삼인산(GTP)의 수용화가 잘 이루어지지 않기 때문이다.
보다 바람직하게는, 상기 수용액은 pH 5 내지 8 의 완충용액을 사용할 수 있다. 수용액 내의 pH가 급격하게 변하게 되면 아데노신 삼인산(ATP), 사이티딘 삼인산(CTP), 티미딘 삼인산(TTP) 및 구아노신 삼인산(GTP)의 변형 및 파괴가 일어나게 되는데, 완충용액은 이러한 pH 변화를 막아주어 난연제 물질들의 성능을 최대한 이끌어내도록 할 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 수용액이 pH 5 내지 8 의 완충용액을 사용하는 경우, 완충용액의 -OH 가 가교제 역할을 하여, 난연제 물질(도 1의 ATP)이 응집 및 석출되지 않고 고분자 물질에 흡착될 수 있다.
한편, 상기 완충용액은 예를 들어, pH 5 내지 8의 TAE(Tris acetate/EDTA), HEPES(Hydroxyethyl piperazine Ethane Sulfonicacid), PBS(Phosphate buffered saline), TES, Bis-Tris 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
다음으로, 상기 수용액에 고분자 수지를 침지시켜 반응시키는 단계(S 200)을 수행한다.
일 실시예에서, 상기 고분자 수지는 폴리우레탄, 폴리에틸렌, EVA(Ethylene-vinyl acetate), 면 섬유 등을 사용할 수 있다. 또한, S 200 단계는 1 내지 3 시간 동안 고분자 수지를 수용액에 침지시킬 수 있다.
마지막으로, 반응 후의 고분자 수지를 건조시키는 단계(S 300)를 수행한다.
이때, 상기 건조는 25 내지 60℃ 의 온도로 약 6 시간 동안 수행하는 것이 바람직하다. 25℃ 미만으로 건조 시에는 난연제 물질의 코팅이 충분히 이루어지지 않으며, 60℃를 초과하여 건조시키는 경우 건조 단계에서 차르(char) 형성이 일어나, 고분자 수지 자체의 물성을 유지하지 못하게 된다.
하지만, 상기 건조를 25 내지 60℃ 의 온도로 수행하는 경우, 난연제 물질이 고분자 수지의 표면에 적절히 코팅되어 고분자 수지의 난연 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 수용액의 pH를 5 내지 8로 조절하여 ATP, CTP, TTP 및 GTP의 수용화를 높이기에 고분자 수지에 다량의 난연성 물질을 코팅시킬 수 있다. 특히, 수용액으로 pH 5 내지 8의 완충용액을 사용하는 경우, 난연제 물질의 변형 및 파괴를 막아 난연 성능을 최대한 이끌어낼 수 있다.
아울러, 건조 온도를 25 내지 60℃ 로 조절하여 고분자 수지의 물성을 유지하면서 최적의 난연 특성을 갖는 비할로겐계 인계 난연성 고분자 수지를 제조할 수 있다.
이하에서는 구체적인 실시예와 함께 본 발명의 내용을 추가적으로 설명하도록 하겠다.
아데노신 삼인산(ATP)을 pH 6.8 내지 7.4 의 TAE(Tris acetate/EDTA) 완충용액(0.1M, 40mL)에 첨가하여 수용화시켰다. 이때, 용액에 녹는 아데노신 삼인산의 양은 200mg/ml 이다.
이후, 아데노신 삼인산(ATP) 수용액에 폴리우레탄 폼을 첨가하고 2시간 동안 침지시킨 후, 충분히 적셔진 폴리우레탄 폼을 압착하여 용액을 제거한 후, 상온에서 6시간 동안 건조시켜 폴리우레탄 폼의 표면에 아데노신 삼인산(ATP)을 코팅하였다(이하, PU-ATP 로 명명함).
도 2a는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 PU-ATP 의 SEM 이미지를 도시한다. 도 2b는 ATP 코팅 전후의 폴리우레탄 표면의 화학적 조성을 X선 광전자 분광법(XPS)을 사용하여 분석한 결과를 나타낸다.
도 2a를 참조하면, 폴리우레탄 표면에 ATP 가 균일하게 코팅되어 표면이 거칠어진 모습을 확인할 수 있다.
또한, 도 2b를 참조하면, ATP 코팅 전의 폴리우레탄(Bare PU)의 경우, 탄소(C1s), 질소(N1s), 산소(O1s) 및 인(P2p)에 해당하는 4가지 원소의 피크가 관찰되며, ATP 코팅 후 인(P2p) 및 질소(N1s)에 대응하는 피크가 상당히 증가한 것으로 나타나 ATP 가 폴리우레탄의 표면에 성공적으로 코팅된 것을 알 수 있다. 구체적으로, ATP 코팅 후 질소(N1s) 농도는 7.44%, 인 농도는 5.19% 증가되었다.
또한, C1s 의 XPS 스펙트럼을 도시한 도 2c 를 보면, ATP 코팅 전의 폴리우레탄은 C=O 결합에서 288.2 eV, C-O 결합은 286.5 eV, C-N 결합에서 285.4 eV, C-C 또는 C-H 결합에서 284.3 eV, C=C 결합에서 283.6 eV를 나타냄을 알 수 있다.
ATP 코팅 후의 폴리우레탄도 코팅 전과 유사하게, 동일한 5개의 피크를 나타냈으나, 285.4 eV에서 C-N 결합의 함량은 ATP 의 아데닌 염기의 N=C-N 로 인해 15.34% 에서 20.24% 로 증가한 결과를 보였다.
PU-ATP 의 난연 특성 평가
1) Bare PU 및 실시예 1의 난연 특성 평가
기존의 가연성 폴리우레탄(Bare PU, 비교예 1)과 본 발명의 실시예 1에 따른 난연성 폴리우레탄(PU-ATP)의 난연 특성을 비교하기 위해 평가를 진행하였다.
구체적으로, ASTM E1354 표준에 의해 규정된 것의 1/4 인 50 × 50 × 20 mm3 의 부피를 갖는 폴리우레탄 폼을 시편으로 사용하였으며, Bare PU 및 PU-ATP을 1분 동안 가스 토치로 연소시켜 난연 특성 평가를 수행하였다.
도 3은 실시예 1 및 비교예 1의 난연 특성 평가 결과를 나타낸다.
도 3a에 나타나듯이, Bare PU 의 경우 연소가 수초 내에 시작되었으며, 용융물이 떨어지면서 화재가 발생되었다.
반면, PU-ATP 는 연소 시에 아데노신 삼인산에 존재하는 리보오소를 중심으로 하여 인산의 인과 아데닌 염기의 질소가 P-N 결합을 통해 순간적으로 부풀어 오르며 차르(char)를 형성하여 화염을 차단하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 연소 시 발생하는 불연성 가스로 인해 추가적인 산소의 유입이 차단되는 것을 알 수 있었다.
한편, 열화상 이미지를 도시한 도 3b을 참조하면, Bare PU 는 전체 영역에서 450 ℃를 초과하는 온도의 열점이 관찰되었으나, PU-ATP 의 표면에서는 저온의 국소 열점만이 관찰되었으며, ATP 로 인한 열의 전파가 차단된 것을 알 수 있다.
도 3c는 본 발명의 실시예의 연소 전후의 SEM 이미지를 도시한다.
도 3c를 참조하면, 연소 후 연결된 차르(char)층이 폴리우레탄 표면에서 관찰되었으며, 이는 화염 전파를 물리적으로 방지하는 역할을 한다.
또한, ATP 로 형성된 차르(char) 층은 수백 nm 내지 수 ㎛ 크기를 갖는 유리 파편 형태를 지니며 이는 종래에 관찰되었던 차르(char)와 다른 형상을 나타냈다.
2) Bare PU 및 실시예 1의 콘 칼로미터 시험 평가
기존의 가연성 폴리우레탄(Bare PU, 비교예 1)과 본 발명의 실시예 1에 따른 난연성 폴리우레탄(PU-ATP)의 콘 칼로미터 시험(con-calorimeter test)를 수행하여 ASTM E1354 표준에 따라 ATP 의 난연성을 정량적으로 평가하고, 그 결과를 도 4 및 표 1에 도시하였다.
도 4를 참조하면, Bare PU 는 큰 피크 열방출률(P-HRR)을 보였으며 100초 이내의 짧은 연소 시간을 나타냈다.
대조적으로, 본 발명의 실시예인 PU-ATP 의 경우 열방출률(P-HRR)이 비교예에 비해 96.4% 로 현저히 감소하였고, 이는 ATP 코팅이 폴리우레탄의 난연성을 현저하게 향상시킴을 의미한다.
또한, PU-ATP 는 시간의 흐름에 따라 곡선의 꾸준한 증가를 보이며, 비교예에 비해 매우 느린 열분해가 발생하였다.
한편, 표 1을 참조하면, PU-ATP 는 비교예인 Bare PU 에 비해 총 연기 방출량(TSR)이 51.3% 감소하였고, CO2 방출량은 85.6% 감소되었다.
이러한 결과로 보아, 본 발명의 PU-ATP는 연소 시에 풍부한 아데닌 염기로 인해 다량의 불연성 가스를 생성하며, ATP 에 의해 형성된 차르(char)로 인해 가연성 우레탄이 연소되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
3) APP 와 실시예 1의 비교
기존의 인계 난연제인 암모늄 폴리포스페이트(ammonium polyphosphate)(APP)(비교예 2)와 아데노신 삼인산(ATP)의 난연 특성을 비교하기 위해, 각각을 펠릿 형태(10 mm × 10 mm)로 제작하고, 1분 동안 가스 토치로 연소시켜 난연 특성 평가를 수행한 후, 그 결과를 도 5에 도시하였다.
도 5를 보면, 연소 후에 아데노신 삼인산(ATP)의 부피는 30 초 내에 초기 부피의 70 배 이상 증가하였으나, APP 는 탄소의 부족으로 자체적으로 차르(char)를 형성하지 못하고 소멸되었다.
이는 아데노신 삼인산(ATP)의 경우 차르(char)의 형성에 기인하는 리보오스를 지니고 있기 때문이며, 이로 인해 초기 대비 최소 10 배 이상의 부피의 차르(char) 층을 형성할 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 사용되는 아데노신 삼인산(ATP)은 온도가 상승함에 따라, 산 공급원으로 작용하는 인산기가 방출되며, 탄소 공급원으로 작용하는 리보오스와 반응하여 탄소질 층을 형성할 수 있다.
이어서, 아데닌으로부터 분해된 불연성 가스는 상기 탄소질 층을 확장시키고 차르(char)를 형성하는 것을 돕고, 추가적인 산소 공급을 차단할 수 있다.
4) 수용액의 pH 에 따른 난연 특성 평가
수용액의 pH 범위에 따른 PU-ATP 의 난연 특성을 비교하기 위해, 수용액의 pH를 각각 pH 3 - 4(Sample 1), pH 5 - 6(Sample 2), pH 7 - 8(Sample 3), pH 9 - 10(Sample 4), pH 11 - 12(Sample 5), pH 13 - 14(Sample 6)로 조절한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 ATP 가 코팅된 폴리우레탄 폼을 제조하였다.
이후, 10초 간 가스 토치로 연소시켜 난연 특성 평가를 수행한 후, 그 결과를 도 6에 도시하였다.
도 6을 참조하면, 아데노신 삼인산(ATP)의 수용화 최적 pH 인 6.7 - 8.4 범위(Sample 3)에서 가장 우수한 난연성을 보이는 것을 알 수 있고, pH 5 - 6 범위인 Sample 2 도 우수한 난연성을 나타냈다.
그러나, 이를 벗어나는 샘플들의 경우, 난연 효과가 미미하였으며, 특히 pH 9 이상인 경우 대부분의 샘플들이 형태를 유지하지 못했는데, 이는 높은 pH에서 분해가 일어나는 아데노신 삼인산(ATP)의 특성에 기인한다.
따라서, 수용액의 pH 범위가 5 내지 8 인 경우 우수한 난연 특성을 나타낼 수 있다.
5) 완충용액 여부에 따른 난연 특성 평가
완충용액의 여부에 따른 PU-ATP 의 난연 특성을 비교하기 위해, 동일한 pH(8.01)의 정제수 및 TAE(Tris acetate/EDTA)를 수용액으로 준비한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 ATP 가 코팅된 폴리우레탄 폼을 제조하였다.
이후, 10초 간 가스 토치로 연소시켜 난연 특성 평가를 수행한 후, 그 결과를 도 7에 도시하였다.
도 7을 참조하면, 정제수 및 완충용액을 사용한 샘플들 모두 대체적으로 우수한 난연성을 보이나, 완충용액에서 코팅을 진행했을 때 정제수에 비해 상대적으로 더 높은 성능을 보였다.
구체적으로, 도 7에 도시된 샘플들을 비교하면, 완충 용액의 경우 ATP 가 응집 및 석출되지 않고 골고루 폴리우레탐 폼의 표면에 흡착되어 있는 것을 확인할 수 있다. 이는 완충 용액의 -OH 가 가교제 역할을 하였기 때문이다.
또한, 완충 용액은 산성을 가지는 ATP 의 첨가시에도, 급격한 pH 변화를 막아주어 ATP 의 변형 및 파괴를 막고, ATP 의 난연 성능을 최대한으로 이끌어낼 수 있다.
따라서, pH 5 내지 8 의 완충용액에서 코팅을 진행할 경우, ATP 의 난연성을 극대화할 수 있다.
6) 건조 온도 조건에 따른 난연 특성 평가
건조 온도 조건에 따른 PU-ATP 의 난연 특성을 비교하기 위해, pH(8.01)의 TAE(Tris acetate/EDTA) 용액을 사용하고, 건조 온도를 각각 동결 건조(Sample 1a), 상온(Sample 2a), 60℃(Sample 3a), 90℃(Sample 4a)로 적용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 ATP 가 코팅된 폴리우레탄 폼을 제조하였다.
이후, 10초 간 가스 토치로 연소시켜 난연 특성 평가를 수행한 후, 그 결과를 도 8에 도시하였다.
도 8을 참조하면, 네가지 샘플들 모두 대체적으로 좋은 난연성을 보이나, 동결 건조(Sample 1a) 및 90℃(Sample 4a) 건조 조건에서 다른 실시예들에 비해 난연 성능이 저하된 것을 확인할 수 있다.
동결 건조(Sample 1a)의 경우, ATP 의 코팅이 충분히 이루어지지 않고 대부분 흰 ATP 파우더로 석출되었으며, 90℃ 건조(Sample 4a)의 경우 이미 표면에서 차르(char) 형성이 일어나 폴리우레탄 폼 자체의 물성을 유지하지 못한 것을 알 수 있다.
따라서, 25 내지 60℃ 의 건조 조건 하에, 제조된 PU-ATP 는 우수한 난연 특성을 나타낼 수 있다.
본 발명의 발명자는 실시예 2를 통해서 추가적인 난연 특성에 대한 데이터를 더욱 구체적으로 확보하였으며, 자세한 내용은 아래와 같다.
* 사용된 재료
Adenosine 5'-(ATP) disodium salt hydrate(5'-ATP 2Na hydrate, 25g) 파우더를 Tokyo Chemical Industry Co.(도쿄, 일본)에서 구입해 4℃에서 보관했다. Sigma-Aldrich로부터 Tris-buffer solution(1.0M, pH 8.0, 100 mL)과 ammonium polyphosphate(APP)을 구입하고, 탈이온화수(DI)에 희석한 후 사용하였다. Polyurethane (PU) foam with 100 ppi and Twill Cotton은 Wonchang Co에서 입수한 것을 이용하였다.
* PU 폼 상에 ATP 처리 과정
ATP 용액(200 mM)은 5'-ATP 2Na hydrate powder를 10분간 기계식 교반(500 rpm) 하세어 희석된 트리스버퍼 용액(0.1M, 40 mL)에 천천히 녹여 제조하였다. PU 폼이 1시간 동안 흰색 ATP 용액에 담궈졌을 때, 그 용액은 투명해졌다. 충분한 양의 용액에 폼을 담근 후, 폼을 용액에서 꺼냈다. ATP 용액이 내부에 남아 있기 때문에 폼을 최대한 스퀴즈(squeezed)하여 내부 용액을 제거한 뒤 24시간 냉동건조기에 담가 리오피화(lyophilized)시킨 뒤, 마지막으로 ATP 코팅된 PU 폼을 탈이온수로 한 번 씻어낸 뒤 6시간 동안 50℃에서 배양했다. 폼에 부착된 ATP의 질량은 ATP 코팅 전후에 밸런스(Innoteem IB-210, ±10-4g)로 샘플의 무게를 측정하여 결정되었다. PU 폼에 코팅된 ATP의 함량은 아래 식으로 계산됩니다.
m1 = mass of PU foam
m2 = mass of ATP-coated PU foam
* 난연 특성을 위한 샘플의 준비
샘플(bare PU 및 PU-ATP)의 인화성을 확인하기 위하여 ASTM E1354 표준의 4분의 1인 50 × 50 × 20 mm3의 부피를 가진 소형화된 PU 폼 표본을 사용하였다. 위의 ATP 코팅 과정에 의해 만들어진 샘플(PU-ATP)을 통해 ATP의 난연성을 조사하기 위한 실험이 수행되었다. 이 실험에 사용된 PU 폼 샘플은 ATP 함량이 30wt% 였다. bare PU와 PU-ATP 샘플 모두 토치를 사용하여 1분간 연소되었다. ATP 자체의 연소 동작을 더 보여주기 위해, 표본은 1톤의 무게에서 약 60초 동안 압착 과정을 통해 지름 10mm, 두께 1mm의 동전 모양으로 준비되었다. ATP 펠릿(pellet)은 메쉬 위에 놓여졌고 30초 동안 토치로 가열되었다. 또한, 콘트롤로서 APP를 사용하여 병렬 실험도 수행되었다. 콘칼로리미터 테스트(cone calorimeter test)를 위해, ASTM E1354(또는 ISO 5660)를 기준으로 면적 100 × 100 mm², 높이 50 mm의 각 표본 세트(0 wt%, 5 wt%, 10 wt%, 20 wt%, 30 wt%, 6 sample)를 준비하였다. 따라서, bare PU와 ATP의 무게 퍼센트가 다른 PU-ATP에 대해 5 세트의 샘플(5 세트 * 6 sample/set = 총 30 sample)이 사용되었다. UL94 HBF 테스트의 경우, 부피가 150 × 50 × 10 mm3인 각 시료(0 wt%, 5 wt%, 10 wt%, 20 wt%, 30 wt%, 3 sample)를 준비하고 60초간 38 mm 높이 불꽃으로 시험하였다.
* 난연성 특성을 위한 ATP 코팅 코튼(cotton)의 준비
다른 가연성 물질을 사용하여 ATP의 난연성을 추가로 보여주기 위해, 76 × 300 mm2 크기의 코튼 표본을 준비하였으며, 이는 ASTM D6413 표준에 따른다. 다양한 ATP 함량 범위(0wt%, 5wt%, 10wt%, 20wt%, 30wt%)의 코튼은 ATP 용액에 간단히 담그는 절차를 통해 제조되었다. 코튼(cotton)-ATP 샘플은 50℃ 오븐에서 6시간 동안 건조되고, DI 워터로 한 번 세척한 후 다시 50℃ 오븐에서 3시간 동안 건조되었다. 건조 샘플은 ASTM D6413 표준에 따라 12초 동안 연소되었다.
* LOI 테스트 LOI 검사
LOI 테스트는 ATP(0wt%, 5wt%, 10wt%, 20wt%, 30wt%) 농도가 다른 PU 폼과 코튼 모두에 대해 실시되었다. PU 폼 샘플은 GB/T2406-1993 표준(100 × 10 × 10 mm3)에 따라 제작되었다. 코튼 샘플은 ASTM D2863-2000 표준(50 × 140 mm2)에 따라 제조되었다. 상부가 점화되는 것을 확인한 후, 완전히 연소되거나 또는 3분이 지나도 꺼지지 않는 최소 산소 농도를 찾아 LOI 값을 측정했다. 각 샘플은 동일한 조건에서 삼중으로 준비되었고 평균 LOI 값이 결정되었다.
* PU 폼에 코팅된 ATP의 특성
PU 폼에 의해 흡착된 ATP의 양은 전체 질량의 약 30wt였으며, 코팅 후 PU 표면의 색이 약간 하얗게 변하였다. PU-ATP를 미세 분석하기 전에 ISO 1798:2008에 따른 인장 강도 테스트를 수행하여 30wt%의 ATP 코팅이 PU 폼의 기계적 강도에 영향을 미치는지 확인했다. PU 폼의 최종 강도는 ATP 코팅 후 약 10% 감소하였다. 그러나 간단한 복원 테스트를 수행했을 때 PU-ATP가 베어 PU와 유사한 복원 특성을 가지고 있음을 확인할 수 있었다.
* 난연 특성
bare PU 및 30wt% ATP 코팅 PU 폼의 가연성을 질적으로 조사하기 위해 1분간 PU 폼 샘플로 직접 연소 시험을 실시하였다.(도 3 참고) 이 실험에서, ASTM E154가 규정한 부피 50 × 50 × 20 mm3의 소형화된 PU 폼 샘플이 이용되었다. Bare PU의 경우, 몇 초 이내에 폼의 활성 연소가 시작되었으며 멜트 드립핑(melt dripping)으로 인해 화재가 PU 전체에 완전히 전달되었다. 그러나, PU-ATP 폼의 경우 1분 이상 점화 후에도 PU-ATP 폼 중앙부까지 불이 번지지 않았고, 소량의 흰 연기만 뿜어내며 불길이 빠르게 진화해 상당한 자체 진화 특성을 나타냈다. 이러한 결과는 PU-ATP 표면에서는 온도가 낮은 국소 열점만 관측된 반면, bare PU 전체 영역에서는 온도가 450℃를 초과하는 비교적 큰 열점들이 관측된 것과(도 3 참고) 밀접한 상관관계가 있을 수 있다. 도 3c는 연소 전후의 ATP 코팅 PU 표면의 형태학적 변화를 보여준다. 연소 후, PU 표면에서 연결된 차르 층이 관측되었으며, 이는 물리적으로 화재의 전파를 방해했을 수 있다. ATP의 난연성을 정량적으로 확인하기 위해, 다양한 함량의 ATP 코팅된 PU 폼에서 UL94 HBF와 LOI 테스트가 모두 수행되었다. PU 폼을 20wt% 이상의 ATP로 코팅했을 때 HF-1등급을 얻었으며, 이러한 샘플은 28~31%의 산소 농도에서도 연소되지 않았다(표 2 참조). 이러한 결과는 객관적으로 특정 농도의 ATP가 PU 폼에서 충분한 난연성을 유도할 수 있음을 시사한다.
* 콘 칼로미터 테스트
콘 칼로미터 테스트는 고분자 소재에서 발화시간에 따른 화염 확산 정도를 특성화하고 난연성에 대한 정량적 결과를 얻기 위해 bare PU와 PU-ATP를 대상으로 실시하였다. ASTM E1354(또는 ISO 5660)에 따라 35 kW/m2의 열량(heat flux)을 가진 콘 칼로미터를 사용하여 샘플에 대한 화염 확산 테스트를 수행하였다. 콘 칼로미터 테스트는 버닝 샘플(burning samples) 열 방출 속도(heat release rate; HRR)를 제공하고, 이는 재료의 최대 가연성 및 플래쉬오버(flashover) 가능성을 평가하는 데 사용되는 가장 중요한 값 중 하나이다. bare PU 및 30wt% ATP 코팅된 PU의 HRR 곡선은 각각 도 9a 및 도 9b에서 도시된다. 아래 표 3은 콘 칼로미터 테스트의 요약을 나타낸다.
도 9c는 콘 칼로미터 테스트에서 ATP의 함량이 증가함에 따라 전체 HRR의 현저한 감소 추세를 보여준다. 특히 PU-ATP 30 wt%의 HRR 곡선은 bare PU에 비해 피크 열 방출 속도(P-HRR, 94.3%)가 극도로 낮아진 것으로 나타났다. 또한, Bare PU는 2초 이내에 빠르게 점화되는 반면 PU-ATP가 점화되는 데 284초 이상이 걸리는 것으로 관찰되었다. 이러한 결과는 PU-ATP 코팅이 PU-ATP의 느린 열분해로 인해 bare PU의 연소 과정과 빠른 불꽃 확산을 상당히 예방한다는 것을 시사한다. 무엇보다도, ATP로부터 형성된 두꺼운 차르 층이 PU 표면에서 빠르게 생성되고, 이러한 층들이 물리적인 장벽으로 작용하여 화재의 확산을 막는다는 것을 확인하였다. 또한 PU-ATP는 전체 연기 방출(total smoke release; TSR)이 bare PU와 비교하여 90%가 증가했다. 이는 풍부한 아데닌에서 방출된 많은 양의 비가연성 암모니아 가스에 기인한다.
* 코튼 가연성 테스트
추가적으로, 다른 가연성 물질에서도 ATP의 난연성을 관찰할 수 있는지 확인하기 위해, ATP 코팅된 코튼 패브릭(cotton fabric)(Cotton-ATP)을 이용한 난연성 테스트를 실시했다. ASTM D6413(76 × 300 mm2, 도 10 참고)에 의해 지정된 전체 실험 절차를 따랐다. 베어 코튼 코튼(bare cotton) 샘플은 가연성이 매우 강해서 103초 만에 완전히 사라졌다. 반면, 30wt% ATP 코팅된 Cotton-ATP는 12초 동안 화재 발생 후 약간의 그을음만 발생하면서 현저하게 다른 난연성을 보였다. LOI 테스트 결과, 코튼 시료는 발화를 위해 32% 이상의 산소 농도를 필요로 한다. 또한 표면의 차르층 형성으로 인해 전체 연소 시험 절차 후에도 샘플의 형태와 미세 구조에 무시할 수 있는 변동만이 관찰되었다. 이러한 결과는 ATP 자체가 다양한 인화성 물질의 가연성을 효율적으로 억제할 수 있는 우수한 난연제(FR)임을 나타낸다. 도 10은 ASTMD 6413에 따라 ATP의 농도가 다르게 코팅된 ATP(Cotton-ATP) 및 베어 코튼(bare cotton)의 수직 연소 시험 결과를 도시한다.
* Cotton-ATP의 열 거동
다른 농도의 ATP(Cotton-ATP)로 코팅된 코튼 샘플과 bare cotton의 열 특성은 도 11a 및 11b에 나타나 있다. 도 11a 및 11b는 다양한 농도의 ATP 코팅된 코튼의 TGA 및 DTG 곡선을 각각 나타낸다. TGA 곡선으로부터, 빠른 중량 감소가 시작될수록 더 많은 ATP가 코팅되어 있음을 관찰하였는데, 그 이유는 ATP 수분이 더 일찍 증발하기 때문이다. 그러나 열분해 후 bare cotton은 잔여물이 17%에 불과한 반면, Cotton-ATP 30 wt%는 잔류물이 46%로 나타났다. 이것은 ATP에 의해 면 위에 형성된 두꺼운 차르 층에 기인하는데, 이것은 ATP가 코튼 내부의 열 분해를 막을 수 있다는 것을 나타낸다. 코튼의 분해 온도는 ATP 코팅에 의해 감소하는데, 이는 ATP가 존재하는 코튼의 촉매 열분해 때문이다(도 11b 참고). 무엇보다 Cotton-ATP의 ATP 농도가 높아지면 코튼의 분해 온도가 낮아진다. 따라서 ATP 코팅은 코튼의 분해 온도를 낮출 뿐만 아니라 높은 온도에서 코튼의 추가적인 분해를 억제한다는 데 매우 의미가 있음을 확인하였다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
Claims (19)
- 아데노신 삼인산(ATP)을 포함하는,
비할로겐계 인계 난연제.
- 제1항에 있어서,
상기 비할로겐계 인계 난연제는 연소 시에 유리 파편 형태의 차르(char)를 형성함을 특징으로 하는,
비할로겐계 인계 난연제.
- 제1항에 있어서,
상기 비할로겐계 인계 난연제는 연소 시에 초기 부피 대비 10배 이상의 부피 팽창이 일어나는 것을 특징으로 하는,
비할로겐계 인계 난연제.
- 사이티딘 삼인산(CTP)을 포함하는,
비할로겐계 인계 난연제.
- 제4항에 있어서,
상기 비할로겐계 인계 난연제는 연소 시에 유리 파편 형태의 차르(char)를 형성함을 특징으로 하는,
비할로겐계 인계 난연제.
- 제4항에 있어서,
상기 비할로겐계 인계 난연제는 연소 시에 초기 부피 대비 10배 이상의 부피 팽창이 일어나는 것을 특징으로 하는,
비할로겐계 인계 난연제.
- 티미딘 삼인산(TTP)을 포함하는,
비할로겐계 인계 난연제.
- 제7항에 있어서,
상기 비할로겐계 인계 난연제는 연소 시에 유리 파편 형태의 차르(char)를 형성함을 특징으로 하는,
비할로겐계 인계 난연제.
- 제7항에 있어서,
상기 비할로겐계 인계 난연제는 연소 시에 초기 부피 대비 10배 이상의 부피 팽창이 일어나는 것을 특징으로 하는,
비할로겐계 인계 난연제.
- 구아노신 삼인산(GTP)을 포함하는,
비할로겐계 인계 난연제.
- 제10항에 있어서,
상기 비할로겐계 인계 난연제는 연소 시에 유리 파편 형태의 차르(char)를 형성함을 특징으로 하는,
비할로겐계 인계 난연제.
- 제10항에 있어서,
상기 비할로겐계 인계 난연제는 연소 시에 초기 부피 대비 10배 이상의 부피 팽창이 일어나는 것을 특징으로 하는,
비할로겐계 인계 난연제.
- 고분자 수지의 표면에 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 비할로겐계 인계 난연제가 코팅되어 난연 특성을 나타내는 것인,
비할로겐계 인계 난연성 고분자 수지.
- 제13항에 있어서,
상기 고분자 수지는 폴리우레탄, 폴리에틸렌, EVA(Ethylene-vinyl acetate) 및 면 섬유 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는,
비할로겐계 인계 난연성 고분자 수지.
- 제13항에 있어서,
상기 비할로겐계 인계 난연제는 전체 중량 대비 30wt% 이상으로 함유된 것을 특징으로 하는,
비할로겐계 인계 난연성 고분자 수지.
- 아데노신 삼인산(ATP), 사이티딘 삼인산(CTP), 티미딘 삼인산(TTP) 및 구아노신 삼인산(GTP) 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 수용액을 준비하는 단계;
상기 수용액에 고분자 수지를 침지시켜 반응시키는 단계; 및
반응 후의 고분자 수지를 건조시키는 단계;를 포함하는,
비할로겐계 인계 난연성 고분자 수지 제조 방법.
- 제16항에 있어서,
상기 수용액은 pH 5 내지 8 의 정제수인 것을 특징으로 하는,
비할로겐계 인계 난연성 고분자 수지 제조 방법.
- 제16항에 있어서,
상기 수용액은 pH 5 내지 8 의 완충용액인 것을 특징으로 하는,
비할로겐계 인계 난연성 고분자 수지 제조 방법.
- 제16항에 있어서,
상기 건조는 25 내지 60℃ 의 온도로 수행하는 것을 특징으로 하는,
비할로겐계 인계 난연성 고분자 수지 제조 방법.
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