KR101861038B1 - Manufacturing method for blend fiber of polyvinylalcohol/acrylate polymer blend, blend fiber thereby and fiber product using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 폴리비닐알코올/아크릴계 중합체 블렌드 섬유의 제조방법, 그로부터 제조되는 블렌드 섬유 및 섬유제품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비닐에스테르계 중합체와 아크릴계 중합체를 용매에 용해시킨 블렌드 용액을 방사하여 수득한 전구체 섬유를 불균일계 비누화함으로써, 상용화제를 사용하지 않으면서도 비상용성인 고분자 소재들로서 친수성인 폴리비닐알코올과 소수성인 아크릴계 중합체가, 상분리 없이 혼합된 폴리비닐알코올/아크릴계 중합체 블렌드 섬유를 제조하는 방법, 그로부터 제조되는 블렌드 섬유 및 섬유제품에 관한 것이다.The present invention relates to a process for producing a polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fiber, a blend fiber and a fiber product produced therefrom, and more particularly to a blend fiber obtained by spinning a blend solution obtained by dissolving a vinyl ester polymer and an acrylic polymer in a solvent There is provided a method for producing polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fibers in which hydrophilic polyvinyl alcohol and a hydrophobic acrylic polymer are mixed without phase separation as non-flammable polymer materials without using a compatibilizing agent by making the precursor fibers nonuniformly saponificated, To blend fibers and textile products to be produced.
폴리비닐알코올 섬유는 고강도 아크릴섬유와 더불어 FRC(fiber reinforced cement)용으로 사용되고 있는 대표적인 석면대체 유기섬유이다. 단면이 불규칙하고 표면에 주름이 있으며 수산기를 가지고 있기 때문에 시멘트 입자와의 친화력이 우수하여 최적의 석면대체 FRC용 섬유이다. 고강도 폴리비닐알코올 섬유는 석면대체용뿐만 아니라 철근을 대체하는 용도로도 사용되고 있다. 폴리비닐알코올 섬유는 철근보다 가볍고 내구성이 우수하며 매우 높은 인장강도와 탄성률을 가지고 있기 때문에 폴리비닐알코올 필라멘트, 즉 연속섬유를 일축배향하여 수지로 고정한 철근형태의 FRP보강재를 철근 대체품으로 사용하는 기술도 알려져 있다. 고강도, 고탄성률 외에도 부식이 없고, 내약품성이 우수하여 염해지역이나 물 속 또는 해양구조물과 같은 가혹한 환경에서 높은 내구성이 요구되는 구조물의 철근대체품으로 사용되고 있다.Polyvinyl alcohol fiber is a representative alternative asbestos substitute organic fiber used for FRC (fiber reinforced cement) together with high strength acrylic fiber. Because it has irregular cross section, wrinkles on the surface and hydroxyl group, it has excellent affinity with cement particles and is the most suitable fiber for FRC substituting for asbestos. High strength polyvinyl alcohol fibers are used not only for replacing asbestos but also for replacing reinforcing bars. Since polyvinyl alcohol fiber is lighter than rebar and has excellent durability and has very high tensile strength and elastic modulus, it is a technology to use FRP reinforcement in the form of reinforcing bar reinforced with polyvinyl alcohol filament, It is known. In addition to high strength and high elasticity, it has no corrosion and excellent chemical resistance, and is used as a substitute for reinforcing steel in structures requiring high durability in areas such as seawater and water or marine structures.
고분자 블렌드는 두 종류 이상의 고분자를 혼합한 것으로 블렌딩에 의한 고분자 물성의 개질 수단으로서, 공중합방법에 의한 개질에 비해 비용이 훨씬 적게 소요된다는 장점이 있다. 또한 상용성 고분자 블렌드의 경우 성분 고분자들 사이의 물리·화학적 성능의 상승효과에 의해서 고분자 블렌드물의 물리·화학적 성능이 성분 고분자들 보다 우수한 성능을 나타낼 수 있다. 그러나 성분고분자들 사이에 강한 분자간 인력이 존재하지 않으면 대부분의 고분자 블렌드는 비상용성이므로 불균일계 혼합물을 이루게 되며 성분 고분자 사이의 낮은 계면접착력은 불균일계 고분자 블렌드의 낮은 기계적 성능을 나타내는 주된 원인이 된다. 친수성 고분자인 폴리비닐알코올과 소수성 고분자인 아크릴계 고분자는 서로 비상용성이므로 두 고분자를 용해시킬 수 있는 단일 용매를 찾기 힘들어 블렌딩이 힘들다. 그래서 graft 또는 block 공중합체를 이용하여 블렌드의 상용성을 증대시키는 상용화제 (compatibilizer)를 사용하는 경우도 있고, 둘 이상의 용매를 혼합하여 블렌드 하는 경우도 있다.The polymer blend is a mixture of two or more kinds of polymers, and is advantageous in that it is much less expensive than the modification by the copolymerization method as a means of modifying the physical properties of a polymer by blending. Also, in the case of a compatible polymer blend, the physical and chemical performance of the polymer blend may be superior to that of the polymer blend due to the synergistic effect of the physical and chemical performance among the polymer blend. However, if there is no strong intermolecular attraction between the constituent polymers, most of the polymer blends are incompatible, resulting in a heterogeneous mixture. The low interfacial adhesion between the constituent polymers is a major cause of the low mechanical performance of the heterogeneous polymer blend. Since the polyvinyl alcohol as the hydrophilic polymer and the acrylic polymer as the hydrophobic polymer are incompatible with each other, blending is difficult because it is difficult to find a single solvent capable of dissolving the two polymers. Thus, a compatibilizer that increases the compatibility of a blend using a graft or block copolymer may be used, or a blend of two or more solvents may be used.
이에, 본 발명자들은 친수성 고분자인 폴리비닐알코올과 소수성 고분자인 아크릴 계 고분자 블렌드 섬유를 제조하기 위한 기술에 대하여 연구 노력한 결과, 폴리비닐알코올의 전구체인 소수성인 폴리비닐 아세테이트와 소수성 고분자인 아크릴계 고분자를 블렌딩하여 습식방사 및 초고속 원심방사법을 이용하여 폴리비닐 아세테이트/아크릴계 고분자 블렌드 섬유를 제조한 후, 불균일계 비누화 공정을 거쳐 폴리비닐 아세테이트/아크릴계 고분자 블렌드 섬유 내 -OCOCH3를 -OH로 전환시켜 폴리비닐알코올/아크릴계 고분자 블렌드 섬유를 제조할 수 있다는 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다.The present inventors have made intensive studies on a technique for producing polyvinyl alcohol as a hydrophilic polymer and an acrylic polymer blend fiber as a hydrophobic polymer and have found that a polyvinyl acetate which is a precursor of polyvinyl alcohol and an acrylic polymer as a hydrophobic polymer are blended Polymer blend fibers were prepared by wet spinning and ultrafast centrifugal spinning, and then -OCOCH 3 was converted into -OH in a polyvinyl acetate / acrylic polymer blend fiber by a nonuniform saponification process to obtain polyvinyl alcohol / Acryl-based polymer blend fibers. The present invention has been completed based on this finding.
본 발명의 목적은 상용화제의 사용이나 혼합용매를 사용하지 않으면서도 친수성인 폴리비닐알코올과 소수성인 아크릴계 중합체의 상용성 문제를 해결할 수 있는 폴리비닐알코올/아크릴계 중합체 블렌드 섬유의 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a process for producing a polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fiber capable of solving the problem of compatibility between a hydrophilic polyvinyl alcohol and a hydrophobic acrylic polymer without using a compatibilizing agent or a mixed solvent .
본 발명의 다른 목적은 상기 방법을 이용하여 제조되는 폴리비닐알코올/아크릴계 중합체 블렌드 섬유를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fiber produced using the above method.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 폴리비닐알코올/아크릴계 중합체 블렌드 섬유를 포함하는 섬유제품을 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a fiber product comprising said polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fibers.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 폴리비닐알코올/아크릴계 중합체 블렌드 섬유를 포함하는 섬유제품을 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a fiber product comprising said polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fibers.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 폴리비닐알코올/아크릴계 중합체 블렌드 섬유를 포함하는 섬유보강 시멘트 복합재료를 제공하는 것이다.It is a further object of the present invention to provide a fiber-reinforced cement composite material comprising the polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fibers.
본 발명에서는 비닐에스테르계 중합체와 아크릴계 중합체를 도프용매에 용해시킨 도프용액을 방사하여 전구체 섬유를 수득하는 단계; 및 상기 수득된 전구체 섬유를 불균일계 비누화하여 비닐에스테르계 중합체를 폴리비닐알코올로 전환하는 단계;를 포함하는 폴리비닐알코올/아크릴계 중합체 블렌드 섬유의 제조방법을 제공한다.According to the present invention, there is provided a method for producing a precursor fiber, comprising: spinning a dope solution in which a vinyl ester polymer and an acrylic polymer are dissolved in a dope solvent to obtain precursor fibers; And converting the vinyl ester polymer into polyvinyl alcohol by non-uniformly saponifying the obtained precursor fiber to obtain a polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fiber.
일 실시형태에서, 상기 비닐에스테르계 중합체는 폴리비닐아세테이트일 수 있다.In one embodiment, the vinyl ester-based polymer may be polyvinyl acetate.
일 실시형태에서, 상기 도프용매는 벤젠, 톨루엔, 에탄올, 부탄올, 메틸에틸케톤, 에틸아세테이트, 클로로포름 및 디메틸포름아미드로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.In one embodiment, the dope solvent may be at least one selected from the group consisting of benzene, toluene, ethanol, butanol, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, chloroform and dimethylformamide.
일 실시형태에서, 상기 도프용액의 비닐에스테르계 중합체와 아크릴계 중합체의 총 함량은 1 내지 30wt%일 수 있다.In one embodiment, the total content of the vinyl ester-based polymer and the acrylic polymer in the dope solution may be 1 to 30 wt%.
일 실시형태에서, 상기 도프용액에 용해되는 비닐에스테르계 중합체와 아크릴계 중합체의 함량비는 비닐에스테르계 중합체:아크릴계 중합체 = 1:99 내지 99:1(w/w)일 수 있다.In one embodiment, the content ratio of the vinyl ester polymer and the acrylic polymer dissolved in the dope solution may be 1:99 to 99: 1 (w / w) of the vinyl ester polymer: acrylic polymer.
일 실시형태에서, 상기 도프용액의 방사는, 습식방사 또는 초고속 원심방사법을 이용하여 수행될 수 있다.In one embodiment, the spinning of the dope solution may be carried out using wet spinning or ultra-high speed centrifugation.
일 실시형태에서, 상기 습식방사를 수행함이 있어서 응고액은 물, 글리세린, 부틸알코올, 크실렌, 글리콜 또는 이들의 혼합물일 수 있다.In one embodiment, the coagulating solution may be water, glycerin, butyl alcohol, xylenes, glycols, or mixtures thereof when performing the wet spinning.
일 실시형태에서, 상기 불균일계 비누화는 분산제 및 팽윤제를 포함하는 알칼리 용액인 혼합용액에 폴리비닐 아세테이트/아크릴계 고분자 블렌드 섬유를 함침시켜 수행된다.In one embodiment, the heterogeneous saponification is performed by impregnating polyvinyl acetate / acrylic polymer blend fibers into a mixed solution which is an alkaline solution comprising a dispersant and a swelling agent.
일 실시형태에서, 상기 분산제는 황산나트륨, 아황산나트륨, 황산칼슘 및 황산마그네슘으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.In one embodiment, the dispersant may be at least one selected from the group consisting of sodium sulfate, sodium sulfite, calcium sulfate, and magnesium sulfate.
일 실시형태에서, 상기 팽윤제는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 테트라히드로퓨란(THF), 디메틸설폭사이드(DMSO), 벤젠 및 아세톤으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.In one embodiment, the swelling agent may be at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, ethylene glycol, propylene glycol, tetrahydrofuran (THF), dimethylsulfoxide (DMSO), benzene and acetone.
일 실시형태에서, 상기 불균일계 비누화는 5℃ 내지 70℃의 온도 범위에서 2시간 내지 100시간 동안 수행된다.In one embodiment, the heterogeneous saponification is carried out at a temperature ranging from 5 [deg.] C to 70 [deg.] C for 2 to 100 hours.
추가로, 본 발명에서는 상술한 방법으로 제조된 폴리비닐알코올/아크릴계 중합체 블렌드 섬유를 제공한다.Further, the present invention provides a polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fiber produced by the above-described method.
또한, 본 발명에서는 상기 폴리비닐알코올/아크릴계 중합체 블렌드 섬유를 포함하는 섬유제품을 제공한다. 일 실시형태에서, 상기 섬유제품은 필라멘트사(filament), 단섬유(staple fiber), 얀(yarn), 부직포(nonwoven fabric) 또는 직물(woven fabrics)일 수 있다.The present invention also provides a fiber product comprising the polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fiber. In one embodiment, the fiber product can be a filament, staple fiber, yarn, nonwoven fabric or woven fabrics.
본 발명의 제조방법에 의하여 비상용성인 고분자 소재들로서 친수성인 폴리비닐알코올과 소수성인 아크릴계 중합체가, 상용화제를 사용하지 않으면서도 상분리 없이 혼합된 블렌드 섬유를 제조할 수 있게 되었다.According to the production method of the present invention, hydrophilic polyvinyl alcohols and hydrophobic acrylic polymers can be blended fibers without phase separation without using a compatibilizing agent.
본 발명의 제조방법에 의하여 고분자량의 폴리비닐알코올/아크릴계 중합체를 제조할 수 있게 되었고, 상기 제조된 블렌드 섬유는 시멘트 또는 콘크리트 등에 사용되는 보강재로 적용될 수 있다.The polyvinyl alcohol / acrylic polymer of high molecular weight can be produced by the production method of the present invention, and the blend fiber can be applied as a reinforcing material used for cement, concrete, and the like.
도 1은 본 발명에 따르는 폴리비닐알코올/아크릴계 중합체 브랜드 섬유의 제조방법을 설명하는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 폴리비닐알코올/아크릴계 중합체 브랜드 섬유를 전자현미경으로 촬영한 사진이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram illustrating a method for producing a polyvinyl alcohol / acrylic polymer brand fiber according to the present invention.
2 is a photomicrograph of a polyvinyl alcohol / acrylic polymer brand fiber produced according to the present invention.
도 1은 본 발명에 따르는 블렌드 섬유의 제조방법을 설명하는 블록도이다. 본 발명의 제조방법은 전구체 섬유를 수득하는 단계(S1)와 상기 수득된 전구체 섬유를 불균일계 비누화하여 블렌드 섬유 중의 비닐에스테르계 중합체를 폴리비닐알코올로 전환하는 단계(S2)를 포함한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a block diagram illustrating a method of making blended fibers according to the present invention. The production method of the present invention includes a step (S1) of obtaining precursor fibers and a step (S2) of non-uniform saponification of the obtained precursor fibers to convert the vinyl ester-based polymer in the blended fibers into polyvinyl alcohol.
1. 전구체 용액의 수득(S1)1. Obtaining Precursor Solution (S1)
본 발명 제조방법의 첫 번째 단계에서는 비닐에스테르계 중합체와 아크릴계 중합체를 도프용매에 용해시킨 도프용액을 방사하여 전구체 섬유가 수득된다.In the first step of the production process of the present invention, a precursor fiber is obtained by spinning a dope solution in which a vinyl ester polymer and an acrylic polymer are dissolved in a dope solvent.
본 발명에서, 상기 도프용액에 용해되는 제1성분으로서 비닐에스테르계 중합체는 아래의 화학식 1로 표시되는 것으로, 비닐에스테르를 반복단위로 포함하는 중합체를 말한다:In the present invention, the vinyl ester-based polymer as the first component dissolved in the dope solution is represented by the following formula (1), and refers to a polymer containing a vinyl ester as a repeating unit:
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 식에서, R은 H 또는 C1 내지 C20의 선형 또는 분지상 알킬이고; n은 10 내지 10,000의 정수이다.Wherein R is H or C1 to C20 linear or branched alkyl; and n is an integer of 10 to 10,000.
상기 중합체는 비닐에스테르계 단량체가 중합된 것으로서, 본 발명에 따르는 실시형태에서 상기 비닐에스테르계 단량체는 특별히 제한되는 것은 아니고, 예컨대 포름산비닐, 아세트산비닐, 프로피온산비닐, 카프릴산비닐, 라우르산비닐, 스테아린산비닐, 안식향산 비닐, 피발산 비닐, 버사트산비닐(vinyl versatate) 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 아세트산비닐을 사용하는 것일 수 있다.The polymer is obtained by polymerizing a vinyl ester monomer. In the embodiment of the present invention, the vinyl ester monomer is not particularly limited, and examples thereof include vinyl formate, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl caprylate, vinyl laurate , Vinyl stearate, vinyl benzoate, vinyl pivalate, vinyl versatate and the like can be used. Preferably, vinyl acetate is used.
상기 비닐에스테르계 단량체 중합 시에 공중합성 단량체를 첨가할 수 있으며, 이러한 공중합성 단량체로는 에틸렌, 프로필렌, n-부텐, 이소부틸렌 등의 α-올레핀계 단량체; 아크릴산 및 이의 염; 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-프로필아크릴레이트, i-프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, i-부틸아크릴레이트, t-부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 도데실아크릴레이트, 옥타데실아크릴레이트 등의 알킬아크릴레이트계 단량체; 메타크릴레이트 및 이의 염; 메틸메타크릴레이트, 에틸에타크릴레이트, n-프로필메타크릴레이트, i-프로필메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, i-부틸메타크릴레이트, t-부틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 도데실메타크릴레이트, 옥타데실메타크릴레이트 등의 알킬메타크릴레이트계 단량체; 아크릴아미드, n-메틸아크릴아미드, N-에틸아크릴아미드, N,N'-디메틸아크릴아미드, 디아세톤아크릴아미드, 아크릴아미드프로판설폰산 및 이의 염, 아크릴아미드프로필디메틸아민 및 이의 염 또는 이의 4급염, N-메틸올아크릴아미드 및 이의 유도체 등의 아크릴아미드 유도체; 이타콘산, 푸마르산 등의 불포화 디카복실산 및 이의 염 또는 이의 에스테르; 비닐트리메톡시실란 등의 비닐실릴계 단량체 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이들 공중합성 단량체의 함유량은 통상 20 몰%이하이다.The copolymerizable monomer may be added during the polymerization of the vinyl ester monomer. Examples of the copolymerizable monomer include an? -Olefin-based monomer such as ethylene, propylene, n-butene, or isobutylene; Acrylic acid and its salts; Propyl acrylate, n-butyl acrylate, i-butyl acrylate, t-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, dodecyl acrylate, Alkyl acrylate monomers such as octadecyl acrylate; Methacrylates and their salts; Methyl methacrylate, ethyl ethacrylate, n-propyl methacrylate, i-propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, i-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, Alkyl methacrylate monomers such as methacrylate, dodecyl methacrylate and octadecyl methacrylate; Acrylamide, n-methylacrylamide, N-ethyl acrylamide, N, N'-dimethyl acrylamide, diacetone acrylamide, acrylamide propanesulfonic acid and salts thereof, acrylamidopropyldimethylamine and its salts or quaternary salts thereof , Acrylamide derivatives such as N-methylol acrylamide and derivatives thereof; Unsaturated dicarboxylic acids such as itaconic acid and fumaric acid, and salts or esters thereof; And vinylsilyl-based monomers such as vinyltrimethoxysilane, but are not limited thereto. The content of these copolymerizable monomers is usually 20 mol% or less.
상기 블렌드 용액에 용해되는 제2성분으로서 아크릴계 중합체는 아래의 화학식 2로 표시되는 것으로, 아크릴레이트를 반복단위로 포함하는 중합체를 말한다:The acrylic polymer as the second component to be dissolved in the blend solution is represented by the following formula (2), and refers to a polymer containing acrylate as a repeating unit:
[화학식 2](2)
상기 식에서, R`는 수소 또는 메틸이고; R``는 C1 내지 C20의 직쇄상 또는 분지상 알킬이며; m는 10 내지 10,000의 정수이다.Wherein R 'is hydrogen or methyl; R " is C1 to C20 linear or branched alkyl; and m is an integer of 10 to 10,000.
일 실시형태에서, 상기 아크릴계 중합체는 폴리(메트)아크릴레이트계 중합체일 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 상기 폴리(메트)아크릴레이트계 중합체는 예를 들어, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리에틸아크릴레이트, 폴리프로필 아크릴레이트, 폴리이소프로필 아크릴레이트, 폴리(n-부틸 아크릴레이트), 폴리(sec-부틸 아크릴레이트), 폴리이소부틸 아크릴레이트, 폴리(tert-부틸 아크릴레이트), 폴리사이클로헥실 아크릴레이트, 폴리(메틸 메타크릴레트), 폴리(에틸 메타크릴레트), 폴리(n-부틸 메타크릴레트), 폴리(n-데실 메타크릴레트), 폴리(n-헥사데실 메타크릴레트), 폴리아크릴아미드 또는 이들 중 2 이상의 혼합물 또는 공중합체일 수 있다.In one embodiment, the acrylic polymer may be a poly (meth) acrylate-based polymer. In a preferred embodiment, the poly (meth) acrylate-based polymer is selected from, for example, polymethylacrylate, polyethyl acrylate, polypropyl acrylate, polyisopropyl acrylate, poly (n-butyl acrylate) (butyl acrylate), poly (isobutyl acrylate), polyisobutyl acrylate, poly (tert-butyl acrylate), polycyclohexyl acrylate, poly (methyl methacrylate) Methacrylate), poly (n-decyl methacrylate), poly (n-hexadecyl methacrylate), polyacrylamide, or a mixture or copolymer of two or more thereof.
다른 실시형태에서, 상기 폴리(메트)아크릴레이트계 중합체는 에틸렌, 아크릴로니트릴, 부타디엔, 스티렌, 비닐리덴 클로라이드, 비닐클로라이드, 비닐아세테이트 등의 에틸렌성 공단량체와 공중합된 것일 수 있다. 에틸렌성 공단량체와 공중합된 폴리(메트)아크릴레이트계 중합체는 예를 들어, 폴리(에틸렌-co-에틸 아크릴레이트), 폴리(에틸렌-co-아크릴산), 폴리(아크릴로니트릴-co-메틸 아크릴레이트), 폴리(부타디엔-co-메틸 아크릴레이트), 폴리(메틸 메타크릴레트-co-메틸 아크릴레이트), 폴리(스티렌-co-메틸 아크릴레이트), 폴리(비닐 클로라이드-co-메틸 아크릴레이트), 폴리(비닐리덴 클로라이드-co-메틸 아크릴레이트), 폴리(비닐아세테이트-co-메틸 아크릴레이트), 폴리(아크릴로니트릴-co-에틸 아크릴레이트), 폴리(부타디엔-co-에틸 아크릴레이트), 폴리(메틸 메타크릴레트-co-에틸 아크릴레이트), 폴리(스티렌-co-에틸 아크릴레이트), 폴리(비닐 클로라이드-co-에틸 아크릴레이트), 폴리(비닐리덴 클로라이드-co-에틸 아크릴레이트), 폴리(비닐 아세테이트-co-에틸 아크릴레이트), 폴리(아크릴로니트릴-co-부틸 아크릴레이트), 폴리(부타디엔-co-부틸 아크릴레이트), 폴리(메틸 메타크릴레트-co-부틸 아크릴레이트), 폴리(스티렌-co-부틸 아크릴레이트), 폴리(비닐 클로라이드-co-부틸 아크릴레이트), 폴리(비닐리덴 클로라이드-co-부틸 아크릴레이트), 폴리(비닐 아세테이트-co-부틸 아크릴레이트) 등일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.In another embodiment, the poly (meth) acrylate-based polymer may be one copolymerized with an ethylenic comonomer such as ethylene, acrylonitrile, butadiene, styrene, vinylidene chloride, vinyl chloride, vinyl acetate or the like. The poly (meth) acrylate polymer co-polymerized with the ethylenic comonomer may be, for example, poly (ethylene-co-ethyl acrylate), poly (ethylene-co-acrylic acid), poly (acrylonitrile- Methacrylate), poly (styrene-co-methyl acrylate), poly (vinyl chloride-co-methyl acrylate), poly , Poly (vinylidene chloride-co-methylacrylate), poly (vinyl acetate-co-methyl acrylate), poly (acrylonitrile-co-ethyl acrylate) Ethyl acrylate), poly (vinyl chloride-co-ethyl acrylate), poly (vinyl chloride-co-ethyl acrylate) Poly (vinyl acetate-co-ethyl acrylate (Acrylonitrile-co-butyl acrylate), poly (butadiene-co-butyl acrylate), poly (methyl methacrylate-co-butyl acrylate) ), Poly (vinyl chloride-co-butyl acrylate), poly (vinylidene chloride-co-butyl acrylate), poly (vinyl acetate-co-butyl acrylate) and the like.
본 발명에서 비닐에스테르계 중합체 및 아크릴계 중합체는 벌크중합, 용액중합, 유화중합 또는 현탁중합의 방법에 의해서 제조하여 사용할 수 있다. 특히 벌크중합은 중합계 내에 단량체만 존재하기 때문에 연쇄이동이 발생할 확률이 다른 중합법에 비해 낮으므로 상대적으로 고분자량의 비닐에스테르계 중합체와 아크릴계 중합체를 얻어낼 수 있다는 장점이 있다.In the present invention, the vinyl ester polymer and the acrylic polymer can be prepared by bulk polymerization, solution polymerization, emulsion polymerization or suspension polymerization. Particularly, bulk polymerization is advantageous in that relatively high molecular weight vinyl ester polymer and acrylic polymer can be obtained because the probability of chain transfer is low as compared with other polymerization methods because monomer alone exists in the polymerization system.
본 발명의 제조방법에서, 상술한 비닐에스테르계 중합체 및 아크릴계 중합체가 도프용매에 용해되어 블렌드 용액이 준비된다. 상기 도프용매는 비닐에스테르계 중합체 및 아크릴계 중합체를 모두 용해시키는 용매이면 제한 없이 사용될 수 있다.In the production process of the present invention, the above-mentioned vinyl ester polymer and acrylic polymer are dissolved in a dope solvent to prepare a blend solution. The dope solvent may be used without limitation as long as it is a solvent that dissolves both the vinyl ester polymer and the acrylic polymer.
일 실시형태에서, 상기 도프용매는 벤젠, 톨루엔, 에탄올, 크실렌, 부탄올, 메틸에틸케톤, 에틸아세테이트, 클로로포름, DMF 또는 이들 중 2 이상의 혼합물이다.In one embodiment, the dope solvent is benzene, toluene, ethanol, xylene, butanol, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, chloroform, DMF or a mixture of two or more thereof.
상기 도프용액에서, 비닐에스테르계 중합체와 아크릴계 중합체의 총 함량은 블렌드 용액 전체 중량의 1 내지 30wt%인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 바람직하게는 6wt% 내지 15 wt%일 수 있다. 1wt% 미만의 농도에서는 용액이 너무 묽어서 섬유를 형성하기 쉽지 않고, 30wt%를 초과하는 경우에는 높은 점도로 인하여 방사에 어려움이 있다.In the dope solution, the total content of the vinyl ester polymer and the acrylic polymer is preferably 1 to 30 wt%, and more preferably 6 wt% to 15 wt%, based on the total weight of the blend solution. When the concentration is less than 1 wt%, the solution is too thin to easily form fibers, and when it is more than 30 wt%, spinning is difficult due to high viscosity.
한편, 상기 도프용액에서 비닐에스테르계 중합체와 아크릴계 중합체의 블렌드 비는 비닐에스테르계 중합체와 아크릴계 중합체의 함량비는 비닐에스테르계 중합체: 아크릴계 중합체 = 1:99 내지 99:1(w/w)인 범위에서 임의로 선택될 수 있다.On the other hand, the blend ratio of the vinyl ester polymer to the acrylic polymer in the dope solution is such that the content ratio of the vinyl ester polymer to the acrylic polymer is in the range of 1:99 to 99: 1 (w / w) of the vinyl ester polymer: acrylic polymer . ≪ / RTI >
본 발명의 제조방법에서, 도프용액은 도프용매에 비닐에스테르계 중합체와 아크릴계 중합체에 용해시키는 방법으로 준비된다. 중합체 성분들을 용해시킨 후에는, 도프용액을 안정화시키기 위하여 20℃ 내지 35℃의 온도에서, 예컨대 0.5 내지 5시간 동안 용액을 방치하여 건조시킬 수 있다. 바람직하게는 약 20℃의 온도에서 1시간 동안 건조할 수 있다.In the production method of the present invention, the dope solution is prepared by dissolving the dope solution in a vinyl ester-based polymer and an acrylic polymer in a dope solvent. After dissolving the polymer components, the solution may be allowed to dry, for example, at a temperature of 20 ° C to 35 ° C, for example, for 0.5 to 5 hours, in order to stabilize the dope solution. Preferably at a temperature of about < RTI ID = 0.0 > 20 C. < / RTI >
상기 도프용액을 습식방사 또는 초고속 원심방사법을 이용하여 방사함으로써 비닐에스테르계 중합체와 아크릴계 중합체의 블렌드로 형성되는 전구체 섬유가 수득된다.By spinning the dope solution using wet spinning or ultrafast centrifugal spinning, precursor fibers are formed which are formed from a blend of vinyl ester polymer and acrylic polymer.
본 발명의 폴리비닐알코올/아크릴계 고분자 블렌드 섬유의 제조방법에 적용 가능한 것으로서, 습식방사는 중합체를 용제에 용해시킨 다음, 방사구로부터 응고액으로 압출하여, 화학반응 또는 탈수작용 등으로 응고시켜서 섬유 형태로 만드는 방법이다. 이후의 공정에서 연신과 긴장을 주어 사슬 모양 고분자를 섬유방향으로 배향시킴으로써 섬유의 기계적 성질이 향상시킬 수 있다. 상시 습식방사법은 세척 ·탈수 ·건조 등의 후처리 공정을 거쳐야 한다는 단점이 있으나, 방사구를 많이 만들 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다. Applicable to the production method of the polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fiber of the present invention, the wet spinning is performed by dissolving the polymer in a solvent, then extruding it from the spinneret into a coagulating solution, solidifying it by chemical reaction or dehydration, . In the subsequent steps, the mechanical properties of the fibers can be improved by orienting the polymer chains in the fiber direction by stretching and stretching. The continuous wet spinning method has a drawback in that it needs to be subjected to post-treatment such as washing, dehydrating and drying, but it has an advantage that productivity can be improved by making a lot of spinnerets.
습식방사법에서는 고분자 용액이 방사구금을 통하여 응고액 속으로 토출된다. 습식법은 상분리법과 겔화법으로 대별되는데, 상분리법은 용매와 물이 혼합되어 있는 응고액의 속에서 용매와 침투성 비용매인 물이 서로 치환되면서 고분자 농후상과 고분자 희박상으로 분리시키는 방법이며, 겔화법은 순수용매나 폴리에틸렌 글리콜과 같은 비침투성 용매로 된 응고액을 사용하여 온도변화 혹은 농도변화에 의하여 용액 내부에서 고분자의 분자간 결합을 형성시키는 방법이다. 본 발명에서는 상분리법과 겔화법 모두 적용이 가능하다. 또한 방사구금을 응고액에 침지시켜 응고액 중에서 방사액을 토출하는 침지법과 방사구금을 응고욕의 표면에서 일정거리에 위치시켜 방사액을 공기 또는 불활성 가스층(air gap)에 토출하여 응고액으로 유도시키는 기격습식방사법(dry-jet wet spinning) 두 종류가 있으며, 어느 것이나 본 발명의 제조방법에 적용될 수 있다. 침지법의 경우 방사액은 토출 후 즉각 응고액과 접촉하여 응고가 일어나기 때문에 연신율을 높이기는 어렵다. 이에 반해 기격습식 방사법에서는 공기층에서 방사액이 응고되지 않은 상태이기 때문에 높은 연신을 부여할 수 있는 장점이 있다.In the wet spinning method, the polymer solution is discharged through the spinneret into the coagulating solution. The wet process is roughly classified into phase separation and gelation. The phase separation process separates the polymer-rich phase and the polymer-lean phase by replacing the solvent and the permeable non-solvent in the coagulation solution in which the solvent and water are mixed. Is a method of forming an intermolecular bond of a polymer in a solution by a change in temperature or concentration by using a coagulating solution of a non-permeable solvent such as pure solvent or polyethylene glycol. Both the phase separation method and the gelation method are applicable in the present invention. In addition, the immersion method in which the spinneret is immersed in the coagulating solution and the spinning solution is discharged in the coagulating solution and the spinneret are positioned at a certain distance from the surface of the coagulating bath, and the spinning solution is discharged into air or an inert gas layer There are two types of dry-jet wet spinning, and any of them can be applied to the production method of the present invention. In the case of the dipping method, it is difficult to increase the elongation rate because the spinning liquid immediately coagulates after contact with the coagulating liquid after discharging. On the other hand, since the spinning liquid is not solidified in the air layer in the wet spinning method, it is advantageous to give a high elongation.
본 발명 제조방법의 일 실시형태에서, 상기 습식방사를 적용함에 있어 응고액으로서는 물, 글리세린, 부틸알코올, 크실렌, 글리콜 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. In one embodiment of the production method of the present invention, water, glycerin, butyl alcohol, xylene, glycol, or a mixture thereof may be used as the coagulating solution in the application of the wet spinning.
일 실시형태에서, 응고조에 채워진 응고액의 온도를 약 30 내지 50℃로 유지시키면서 중합체 블렌드 용액을 방사구로부터 응고액으로 압출시킨 후, 탈수작용을 통하여 응고시켜 섬유 형태로 제조할 수 있다.In one embodiment, the polymer blend solution may be extruded from the spinneret into a coagulating solution while maintaining the temperature of the coagulating solution filled in the coagulation bath at about 30 to 50 DEG C, and then solidified through dehydration to produce a fiber form.
본 발명 제조방법의 첫 번째 단계에서 전구체 섬유를 수득하기 위하여 적용 가능한 또 다른 방법은 초고속 원심방사(centrifugal spinning)이다. 원심방사법은 방사 디스크가 회전하면서 생기는 고속의 원심력에 의해 마이크론 섬유 또는 나노섬유를 제조하는 방법이다. 원심방사법은 쉽게 말해서 설탕으로 솜사탕을 만드는 원리로 고분자 용융물 혹은 용액을 고속의 원심력으로 분출하게 하여 섬유를 형성하게 하는 시스템이다. 상기 원심방사법은 모터 회전에 의한 고속의 원심력을 이용하여 방사액이 방사구를 통해 분출될 때 테일러 콘(Taylor cone)을 형성하고 원심력이 표면장력을 극복하게 되면 빠르게 분출되면서 액상 제트(jet)가 형성되고, 분출된 제트는 원심력과 공기저항력 등 복합작용에 의한 연신 및 고화과정을 거치면서 섬유를 제조하는 기법이다.Another method that can be applied to obtain precursor fibers in the first step of the process of the present invention is centrifugal spinning. Centrifugal spinning is a method of producing micron fibers or nanofibers by high-speed centrifugal force generated by the spinning disk rotating. Centrifugal spinning is a system for making cotton candy with sugar, that is, a polymer melt or a solution is ejected at a high centrifugal force to form fibers. The centrifugal spinning method uses a high-speed centrifugal force by a motor rotation to form a Taylor cone when the spinning liquid is ejected through the spinneret. When the centrifugal force overcomes the surface tension, the spinning jet is rapidly ejected and a liquid jet And the ejected jet is a technique for producing fibers while undergoing a stretching and solidification process by a composite action such as centrifugal force and air resistance.
2. 불균일계 비누화 (S2) 2. Unevenness Saponification (S2)
본 발명에 따른 제조방법의 두 번째 단계에서, 상기 전구체 섬유는 불균일계 비누화되어 비닐에스테르계 중합체가 폴리비닐알코올로 전환됨으로써, 폴리비닐알코올/아크릴계 고분자 블렌드 섬유가 제조된다.In the second step of the production process according to the present invention, the precursor fibers are nonuniformly saponified, and the vinyl ester polymer is converted into polyvinyl alcohol, whereby polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fibers are produced.
일반적으로 폴리비닐알코올을 제조할 때 균일계 비누화라고 하는 것은 폴리비닐알코올을 제조하기 위한 전구체를 용매에 용해시킨 후, 알칼리 혹은 산 수용액을 첨가하여 가수분해 반응을 통하여 폴리비닐알코올을 얻는 과정을 통틀어 말한다. 이 때 가수분해 반응은 계의 상태가 용액과 용액 사이에서 일어나기 때문에 균일계 비누화 반응이라고 하며, 이와 차별되는 불균일계 비누화는 폴리비닐알코올의 전구체가 액체 이외의 상태로서 가수분해 반응을 일으키는 알칼리 혹은 산의 상태가 액체 상이므로 불균일계 비누화라 한다. 특히 불균일계 비누화는 대부분 고체상이기 때문에 가수분해 반응이 표면부터 진행이 된다고 하여 표면 비누화라고도 한다. Generally, when polyvinyl alcohol is produced, uniform saponification refers to a process in which a precursor for producing polyvinyl alcohol is dissolved in a solvent, and then an alkali or an aqueous acid solution is added thereto to obtain polyvinyl alcohol through a hydrolysis reaction It says. The hydrolysis reaction is called a homogeneous saponification reaction because the state of the system occurs between the solution and the solution. The heterogeneous saponification, which is differentiated from this, is a state in which the precursor of the polyvinyl alcohol is in a state other than liquid, Is a liquid phase, so it is called nonuniform saponification. Particularly, since the nonuniform saponification is a solid phase, the hydrolysis reaction proceeds from the surface and is also called surface saponification.
본 발명에서 불균일계 비누화는 고체상인 폴리비닐알코올의 전구체인 비닐에스테르계 중합체를 액체상인 알칼리 또는 산 수용액에 온도, 수용액의 농도, 시간 등 변수를 조절하여 반응시킴으로써 폴리비닐알코올을 제조하는 과정이다.In the present invention, heterogeneous saponification is a process for producing polyvinyl alcohol by reacting a vinyl ester polymer, which is a precursor of polyvinyl alcohol as a solid phase, with an aqueous alkali or acid aqueous solution by controlling the temperature, the concentration of the aqueous solution,
아크릴계 중합체(예를 들어 PMMA)는 유기용매, 염기, 산 및 알코올에 대한 저항성이 있으므로, 가수분해 반응이 거의 일어나지 않으며, 일어나더라도 극히 소규모의 가수분해 반응이 일어난다.Acrylic polymers (for example, PMMA) are resistant to organic solvents, bases, acids and alcohols, so that the hydrolysis reaction hardly takes place, and extremely small hydrolysis reactions occur even when they occur.
본 발명에서는, 상기 불균일계 비누화에 의하여, 비닐에스테르계 중합체의 -OCOCH3기 등의 에스테르기를 -OH기로 변환시켜 폴리비닐알코올/아크릴계 고분자 블렌드 섬유가 얻어진다.In the present invention, polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fibers are obtained by converting an ester group such as -OCOCH 3 group of a vinyl ester polymer into an -OH group by the above-mentioned heterogeneous saponification.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 불균일계 비누화는 분산제 및 팽윤제를 포함하는 산 혼합용액 또는 알칼리 혼합용액에 폴리비닐 아세테이트/아크릴계 고분자 블렌드 섬유를 함침시켜 수행된다.In one embodiment of the present invention, the heterogeneous saponification is performed by impregnating an acid mixed solution or an alkali mixed solution containing a dispersant and a swelling agent with polyvinyl acetate / acrylic polymer blend fibers.
상기 불균일계 비누화를 위한 산 혼합용액은 염산, 질산, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 또한, 상기 비누화를 위한 알칼리 혼합용액은 염화나트륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.The acid mixture solution for the heterogeneous saponification may be hydrochloric acid, nitric acid, or a mixture thereof. In addition, the alkali mixed solution for saponification may be sodium chloride, sodium hydroxide, potassium hydroxide, or a mixture thereof.
상기 분산제는 황산나트륨, 아황산나트륨, 황산칼슘, 황산마그네슘, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. The dispersing agent may be sodium sulfate, sodium sulfite, calcium sulfate, magnesium sulfate, or a mixture thereof.
또한, 상기 팽윤제는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 테트라히드로퓨란(THF), 디메틸설폭사이드(DMSO), 벤젠, 아세톤, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 바람직하게는 취득이 용이하고, 가격이 저렴하며, 비점이 낮고, 취급의 용이한 메탄올을 사용할 수 있다.The swelling agent may be methanol, ethanol, propanol, ethylene glycol, propylene glycol, tetrahydrofuran (THF), dimethylsulfoxide (DMSO), benzene, acetone, or a mixture thereof. Preferably, methanol can be used which is easy to obtain, low in cost, low in boiling point, and easy to handle.
일 실시형태에서, 산 혼합용액은 염산, 질산 또는 이들의 혼합물; 황산나트륨, 아황산나트륨, 황산칼슘, 황산마그네슘 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 어느 하나의 분산제; 메탄올, 에탄올, 프로판올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 테트라히드로퓨란(THF), 디메틸설폭사이드(DMSO), 벤젠, 아세톤 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 어느 하나의 팽윤제; 및 물, 바람직하게는 증류수를 혼합하여 용해시킨 산 용액을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In one embodiment, the acid mixture solution comprises hydrochloric acid, nitric acid, or mixtures thereof; A dispersing agent selected from sodium sulfate, sodium sulfite, calcium sulfate, magnesium sulfate or a mixture thereof; Any one of swelling agents selected from methanol, ethanol, propanol, ethylene glycol, propylene glycol, tetrahydrofuran (THF), dimethylsulfoxide (DMSO), benzene, acetone or mixtures thereof; And an acid solution in which water, preferably distilled water, is mixed and dissolved may be used, but the present invention is not limited thereto.
구체적인 실시형태에서, 상기 산 혼합용액은 전구체 섬유 1g에 대하여 염산, 질산, 또는 이들의 혼합물을 1 g 내지 30 g, 황산나트륨, 아황산나트륨, 황산칼슘, 황산마그네슘, 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 어느 하나의 분산제를 1 내지 30g, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 테트라히드로퓨란(THF), 디메틸설폭사이드(DMSO), 벤젠, 아세톤, 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 어느 하나의 팽윤제를 1 내지 30g, 및 수용액을 10 내지 500ml 혼합하여 용해시킨 것일 수 있다.In a specific embodiment, the acid mixture solution comprises 1 g to 30 g of hydrochloric acid, nitric acid, or a mixture thereof per gram of the precursor fiber, and any one selected from sodium sulfate, sodium sulfite, calcium sulfate, magnesium sulfate, 1 to 30 g of a dispersing agent selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, ethylene glycol, propylene glycol, tetrahydrofuran (THF), dimethylsulfoxide (DMSO), benzene, acetone, 1 to 30 g, and an aqueous solution of 10 to 500 ml.
다른 실시형태에서, 알칼리 혼합용액은 염화나트륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 또는 이들의 혼합물; 황산나트륨, 아황산나트륨, 황산칼슘, 황산마그네슘 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 어느 하나의 분산제; 메탄올, 에탄올, 프로판올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 테트라히드로퓨란(THF), 디메틸설폭사이드(DMSO), 벤젠, 아세톤 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 어느 하나의 팽윤제; 및 물, 바람직하게는 증류수를 혼합하여 용해시킨 제2용매를 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In another embodiment, the alkali mixed solution comprises sodium chloride, sodium hydroxide, potassium hydroxide, or a mixture thereof; A dispersing agent selected from sodium sulfate, sodium sulfite, calcium sulfate, magnesium sulfate or a mixture thereof; Any one of swelling agents selected from methanol, ethanol, propanol, ethylene glycol, propylene glycol, tetrahydrofuran (THF), dimethylsulfoxide (DMSO), benzene, acetone or mixtures thereof; And a second solvent in which water, preferably distilled water, is mixed and dissolved can be used, but the present invention is not limited thereto.
구체적인 실시형태에서, 상기 알칼리 혼합용액은 염화나트륨, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 또는 이들의 혼합물을 1 내지 30g, 황산나트륨, 아황산나트륨, 황산칼슘, 황산마그네슘, 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 어느 하나의 분산제를 1 내지 30g, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 테트라히드로퓨란(THF), 디메틸설폭사이드(DMSO), 벤젠, 아세톤, 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 어느 하나의 팽윤제를 1 내지 30 g, 및 수용액을 10 내지 500ml 혼합하여 용해시킨 것일 수 있다.In a specific embodiment, the alkali mixed solution is prepared by mixing 1 to 30 g of sodium chloride, sodium hydroxide, potassium hydroxide or a mixture thereof in the presence of a dispersant selected from sodium sulfate, sodium sulfite, calcium sulfate, magnesium sulfate, 1 to 30 g of any one swelling agent selected from methanol, ethanol, propanol, ethylene glycol, propylene glycol, tetrahydrofuran (THF), dimethylsulfoxide (DMSO), benzene, acetone, g, and 10 to 500 ml of an aqueous solution are mixed and dissolved.
일 실시형태에서, 상기 불균일계 비누화는 5℃ 내지 70℃의 온도에서 2 내지 100시간 동안 전구체 섬유를 산 혼합용액 또는 알칼리 혼합용액에 투입하여 수행될 수 있다. 바람직하게는 10℃ 내지 30℃의 온도에서 6시간 내지 48시간 동안 비누화할 수 있다. 상기 비누화를 5℃ 내지 70℃의 온도범위에서 수행하는 것은 촉매역할을 하는 팽윤제의 활성화를 극대화시키기 위함이다.In one embodiment, the heterogeneous saponification may be performed by introducing the precursor fibers into an acid mixed solution or an alkali mixed solution at a temperature of 5 DEG C to 70 DEG C for 2 to 100 hours. Preferably at a temperature of 10 [deg.] C to 30 [deg.] C for 6 to 48 hours. The saponification is carried out at a temperature ranging from 5 ° C to 70 ° C in order to maximize the activation of the swelling agent serving as a catalyst.
본 발명으로 제조된 비닐에스테르계 중합체/아크릴계 고분자 블렌드 섬유의 비누화도는 50% 내지 99.99%인 것이 바람직하다. 여기서 "비누화도"는 비누화에 의해 비닐알코올 단위로 변환되어 얻어지는 단위 중에서 실제로 비닐알코올 단위로 비누화되어 있는 단위의 비율을 나타낸다. 구체적으로 -COCH3 등의 에스테르기 가진 화합물의 몰 수에 대한 -OH로 전환된 화합물의 몰 수의 비율로 나타낼 수 있다.The saponification degree of the vinyl ester polymer / acrylic polymer blend fiber produced by the present invention is preferably 50% to 99.99%. Here, the " degree of saponification " indicates the proportion of units actually saponified as vinyl alcohol units among the units obtained by conversion to vinyl alcohol units by saponification. Specifically, -COCH 3 And the number of moles of the compound converted to -OH with respect to the number of moles of the compound having the ester group.
3. 폴리비닐알코올/아크릴계 중합체 블렌드 섬유3. Polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fibers
본 발명에 의하여 제조된 폴리비닐알코올/아크릴계 중합체 블렌드 섬유는 균일하게 블렌딩 된 폴리비닐알코올 전구체/아크릴계 중합체 블렌드 섬유가 알칼리 및 산으로 가수분해되면서 폴리비닐알코올 전구체가 폴리비닐알코올로 전환됨으로써 최종산물이 제조되는 것이기 때문에 중합체 간 결합분포가 균일하게 이루어진다.The polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fibers prepared according to the present invention are obtained by converting the uniformly blended polyvinyl alcohol precursor / acrylic polymer blend fibers into alkali and acid hydrolysing the polyvinyl alcohol precursor into polyvinyl alcohol, And the distribution of the inter-polymer bonding is uniform.
습식방사에 의하여 제조된 섬유의 거시적인 형태는 균일한 모양을 띠고 있지 않지만, 미시적인 섬유 표면의 형태는 매끈한 형태가 제조된다. 그러나 본 발명에 의하여 제조된 섬유의 경우에는 도 2에서 보는 바와 같이, 후처리 과정으로 비누화 과정을 거치기 때문에 미시적인 형태를 관찰할 경우 표면에 오돌토돌하거나 약간의 주름진 것을 얻을 수 있게 된다. The macroscopic morphology of fibers produced by wet spinning does not have a uniform shape, but microscopic fiber surface morphologies are produced in a smooth morphology. However, in the case of the fiber produced by the present invention, as shown in FIG. 2, a saponification process is performed in a post-treatment process, so that when microscopic morphology is observed, it is possible to obtain an opaque or slightly wrinkled surface.
본 발명에 의해 제조된 폴리비닐알코올/아크릴계 중합체 블렌드 섬유의 강도는 30MPa로 PVA 단독으로 방사된 섬유(15-20MPa)보다 우수하며, 폴리비닐알코올/아크릴계 중합체 블렌드 섬유는 폴리비닐알코올의 함량에 따라 다양하겠지만 -OH기가 많아서 단독 아크릴계 섬유보다 친수성이 우수하다.The strength of the polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fibers produced according to the present invention is superior to that of the fibers (15-20 MPa) spun by PVA alone at 30 MPa, and the polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fibers have a higher strength than polyvinyl alcohol Although there are many -OH groups, it is more hydrophilic than single acrylic fiber.
본 발명에 따라 제조된 폴리비닐알코올/아크릴계 중합체 블렌드 섬유는 필라멘트사(filament), 단섬유(staple fiber) 형태로 제조될 수 있다. 나아가 추후 가공을 통하여, 얀(yarn), 부직포(nonwoven fabric), 직물(woven fabrics)등의 형태로 가공될 수 있다.The polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fiber produced according to the present invention can be produced in the form of a filament or a staple fiber. Further processing can be done in the form of yarns, nonwoven fabrics, woven fabrics and the like.
또한, 본 발명에 따라 제조된 폴리비닐알코올/아크릴계 중합체 블렌드 섬유는 고성능 섬유보강 시멘트 복합재료의 보강재료로서 사용될 수 있다. In addition, the polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fiber produced according to the present invention can be used as a reinforcing material for a high performance fiber-reinforced cement composite material.
섬유보강 시멘트 복합재료는 시멘트 복합재료의 연성을 확보하기 위하여 널리 사용되는 재료로 보강 섬유와 시멘트 복합재료와의 접착 계면 특성은 보강섬유의 효과를 극대화하는데 영향을 미친다. 합성섬유는 시멘트 복합재료의 균열제어 및 휨 성능 향상 등 다양한 목적을 달성하기 위하여 널리 사용되고 있다. 그러나 현재 콘크리트 보강용으로 널리 사용되고 있는 폴리프로필렌섬유를 비롯한 표면이 소수성의 특성을 가지고 있는 합성섬유는 시멘트 복합재료에 첨가되어 시멘트 매트릭스와의 부착강도가 떨어져 섬유보강 복합재료에서 섬유의 중요한 거동 중 하나인 섬유의 인발 과정에서 충분한 마찰저항력을 확보하지 못한다. 이는 시멘트 복합재료의 휨 거동 중 보강섬유에 의해서 지배되는 균열 발생 후 거동에서도 충분한 성과를 얻지 못하는 결과를 초래하고 있다. 따라서, 큰 에너지 흡수 능력의 확보를 필수로 하는 고성능 섬유보강 시멘트 복합재료 등에 합성섬유의 적용에 제한을 받는 이유가 되었다. 따라서, 합성섬유를 시멘트 복합재료의 보강재료로 적용하기 위해서는 시멘트 복합재료와 보강섬유 사이의 계면 부착 특성을 강화할 필요가 있었다. 이에 본 발명에 의하여 제조된 폴리비닐알코올/아크릴계 중합체 블렌드 섬유를 섬유보강 시멘트 복합재료로서 사용한다면, 단면이 불규칙하고 표면에 주름이 있으며 -OH기를 가져 계면접착력을 발현시키는 동시에 아크릴계 중합체의 고강도를 발현할 수 있으므로 큰 이점이 된다. 본 발명의 폴리비닐알코올/아크릴계 중합체 블렌드 섬유를 섬유보강 시멘트 복합재료로서 사용한다면, 단면이 불규칙하고 표면에 주름이 있으며 -OH기를 가져 계면접착력을 발현시키는 동시에 아크릴계 중합체의 고강도를 발현할 수 있다.Fiber reinforced cement composites are widely used to secure the ductility of cement composites. The interfacial properties between reinforcing fibers and cement composites have an effect on maximizing the effect of reinforcing fibers. Synthetic fibers are widely used to achieve various purposes such as crack control and flexural performance improvement of cement composites. However, synthetic fibers having hydrophobic properties such as polypropylene fibers which are widely used for reinforcing concrete are added to cement composites to decrease adhesion strength with cement matrix, and thus one of important behaviors of fibers in fiber reinforced composites Sufficient fiber resistance can not be secured in the drawing process of the fiber. This result shows that the cement composites can not achieve sufficient performance even after the occurrence of cracks, which is dominated by reinforcing fibers. Therefore, the application of synthetic fibers to a high performance fiber-reinforced cement composite material, which is required to secure a large energy absorption capacity, has been limited. Therefore, in order to apply synthetic fibers as a reinforcing material for cement composite materials, it is necessary to strengthen the interfacial adhesion between the cement composite material and the reinforcing fibers. Therefore, when the polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fiber produced by the present invention is used as a fiber reinforced cement composite material, it has irregular cross-section, wrinkles on the surface, and -OH group to exhibit the interfacial adhesion force and exhibit high strength of the acrylic polymer It is a big advantage because it can do. If the polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fiber of the present invention is used as a fiber reinforced cement composite material, it has irregular cross section, wrinkles on the surface, and -OH group, thereby exhibiting the adhesive strength at the interface and exhibiting high strength of the acrylic polymer.
본 발명에 따라 제조된 폴리비닐알코올/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유는 친수성의 특성을 가지고 있기 때문에 마찰저항력이 우수할 뿐만 아니라, 기계적 강도가 개선될 수 있다. Since the polyvinyl alcohol / polymethyl methacrylate blend fiber produced according to the present invention has hydrophilic properties, not only the friction resistance is excellent but also the mechanical strength can be improved.
예시된 섬유제품 또는 고성능 섬유보강 시멘트 복합재료의 보강재료로서 용도는 본 발명을 국한시키는 것은 아니고 일례에 불과하다. The application as the reinforcing material of the exemplified fiber product or the high performance fiber-reinforced cement composite material is not limited to the present invention, and is merely an example.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 쉽게 이해하기 위해서 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의하여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. The following examples are provided to further understand the present invention, but the present invention is not limited by the examples.
하기에서 사용되는 화합물 중 출발물질과 반응시약은 Aldrich사의 시약을 사용하였으며, 모든 용매는 순수하여 건조나 정제 없이 사용하였다. Aldrich reagent was used as the starting material and reaction reagent in the compounds used below. All solvents were pure and used without drying or purification.
하기 제조예 1 내지 4에서는 폴리비닐 아세테이트/아크릴계 고분자 블렌드 섬유를 제조하기 위한 실험을 실시하였다. 폴리비닐 아세테이트와 아크릴계 고분자 중 대표적인 폴리메틸메타크릴레이트를 공용매인 클로로포름에 용해시켜 도프용액을 준비하였다. 용액의 블렌드 비를 조절하여 다양한 블렌드 비의 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유를 제조하였다.In the following Production Examples 1 to 4, experiments were conducted to prepare polyvinyl acetate / acrylic polymer blend fibers. A dope solution was prepared by dissolving polyvinyl acetate and a typical polymethyl methacrylate among acrylic polymers in a co-solvent chloroform. The blend ratios of the solutions were adjusted to produce polyvinyl acetate / polymethylmethacrylate blend fibers of various blend ratios.
제조예 1: 습식방사법에 의한 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유의 제조 (블렌드비=9/1)(w/w)Preparation Example 1: Preparation of polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend fiber by wet spinning (blend ratio = 9/1) (w / w)
폴리비닐 아세테이트와 폴리메틸메타크릴레이트 7 wt.% (9/1)(w/w)를 클로로포름 용매에 넣고 40℃에서 30분 동안 교반한 다음, 제조된 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 용액을 상온에서 한 시간 정도 안정화시켰다. 안정화시킨 용액을 방사구금이 응고액에 침지시킨 채 응고액 중에서 방사액을 토출하여 응고시킴으로써 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유를 제조하였다.7 wt.% (9/1) (w / w) of polyvinyl acetate and polymethylmethacrylate was added to the chloroform solvent, and the mixture was stirred at 40 ° C for 30 minutes. The resulting polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend The solution was stabilized at room temperature for about one hour. The stabilized solution was dipped in the coagulating solution and the spinning solution was discharged in the coagulating solution and solidified to prepare a polyvinyl acetate / polymethylmethacrylate blend fiber.
제조예 2: 습식방사법에 의한 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유의 제조 (블렌드비=7/3)(w/w)Preparation Example 2: Preparation of polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend fiber by wet spinning (blend ratio = 7/3) (w / w)
폴리비닐 아세테이트와 폴리메틸메타크릴레이트 7 wt.% (7/3)(w/w)를 클로로포름 용매에 넣고 40℃에서 30분 동안 교반한 다음, 제조된 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 용액을 상온에서 한 시간 정도 안정화시켰다. 안정화시킨 용액을 방사구금이 응고액에 침지시킨 채 응고액 중에서 방사액을 토출하여 응고시킴으로써 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유를 제조하였다.7 wt.% (7/3) (w / w) of polyvinyl acetate and polymethylmethacrylate was added to the chloroform solvent and stirred at 40 ° C for 30 minutes, and then the resulting polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend The solution was stabilized at room temperature for about one hour. The stabilized solution was dipped in the coagulating solution and the spinning solution was discharged in the coagulating solution and solidified to prepare a polyvinyl acetate / polymethylmethacrylate blend fiber.
제조예 3: 습식방사법에 의한 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유의 제조 (블렌드비=5/5)(w/w)Preparation Example 3: Preparation of polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend fiber by wet spinning (blend ratio = 5/5) (w / w)
폴리비닐 아세테이트와 폴리메틸메타크릴레이트 7 wt.% (5/5)(w/w)를 클로로포름 용매에 넣고 40℃에서 30분 동안 교반한 다음, 제조된 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 용액을 상온에서 한 시간 정도 안정화시켰다. 안정화시킨 용액을 방사구금이 응고액에 침지시킨 채 응고액 중에서 방사액을 토출하여 응고시킴으로써 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유를 제조하였다. 7 wt.% (5/5) (w / w) of polyvinyl acetate and polymethylmethacrylate was added to the chloroform solvent and stirred at 40 ° C for 30 minutes. Then, the resulting polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend The solution was stabilized at room temperature for about one hour. The stabilized solution was dipped in the coagulating solution and the spinning solution was discharged in the coagulating solution and solidified to prepare a polyvinyl acetate / polymethylmethacrylate blend fiber .
제조예 4: 습식방사법에 의한 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유의 제조 (블렌드비=3/7)(w/w)Production Example 4: Preparation of polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend fiber by wet spinning (blend ratio = 3/7) (w / w)
폴리비닐 아세테이트와 폴리메틸메타크릴레이트 7 wt.% (3/7)(w/w)를 클로로포름 용매에 넣고 40℃에서 30분 동안 교반한 다음, 제조된 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 용액을 상온에서 한 시간 정도 안정화시켰다. 안정화시킨 용액을 방사구금이 응고액에 침지시킨 채 응고액 중에서 방사액을 토출하여 응고시킴으로써 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유를 제조하였다.Polyvinyl acetate and 7 wt.% (3/7) (w / w) of polymethyl methacrylate were added to a chloroform solvent and stirred at 40 ° C for 30 minutes, and then the resulting polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend The solution was stabilized at room temperature for about one hour. The stabilized solution was dipped in the coagulating solution and the spinning solution was discharged in the coagulating solution and solidified to prepare a polyvinyl acetate / polymethylmethacrylate blend fiber.
제조예 5: 습식방사법에 의한 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유의 제조 (블렌드비=1/9)(w/w)Preparation Example 5: Preparation of polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend fiber by wet spinning (blend ratio = 1/9) (w / w)
폴리비닐 아세테이트와 폴리메틸메타크릴레이트 7 wt.% (1/9)(w/w)를 클로로포름 용매에 넣고 40℃에서 30분 동안 교반한 다음, 제조된 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 용액을 상온에서 한 시간 정도 안정화시켰다. 안정화시킨 용액을 방사구금이 응고액에 침지시킨 채 응고액 중에서 방사액을 토출하여 응고시킴으로써 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유를 제조하였다.7 wt.% (1/9) (w / w) of polyvinyl acetate and polymethylmethacrylate was added to the chloroform solvent and stirred at 40 DEG C for 30 minutes, and then the resulting polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend The solution was stabilized at room temperature for about one hour. The stabilized solution was dipped in the coagulating solution and the spinning solution was discharged in the coagulating solution and solidified to prepare a polyvinyl acetate / polymethylmethacrylate blend fiber.
하기 실시예 1 내지 5에서는 제조예에서 제조한 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유를 비누화하여 폴리비닐알코올/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유를 제조하기 위한 실험을 실시하였다. 제조예에서 제조한 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유를 알칼리 용액을 이용하여 비누화 공정을 수행한 다음, 섬유를 증류수에 넣어 다시 교반시키고 상온에 건조시켜 폴리비닐알코올/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유를 제조하였다.In the following Examples 1 to 5, experiments were conducted to prepare polyvinyl alcohol / polymethyl methacrylate blend fibers by saponifying the polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend fibers prepared in Production Examples. The polyvinyl acetate / polymethylmethacrylate blend fiber prepared in Production Example was saponified using an alkali solution, and then the fiber was stirred in distilled water and then dried at room temperature to obtain polyvinyl alcohol / polymethyl methacrylate Blend fibers were prepared.
실시예 1: 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유의 불균일계 비누화를 통한 폴리비닐알코올/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유의 제조Example 1: Preparation of polyvinyl alcohol / polymethyl methacrylate blend fiber by non-uniform saponification of polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend fibers
습식방사법을 사용하여 제조된 제조예 1의 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유(9/1)의 비누화 공정을 위해 증류수 100mL, NaOH 10 g, Na2SO4 10g, MeOH 10g을 부드럽게 교반시켜 알칼리 용액을 제조하였다. 제조된 알칼리 용액에 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유 (1g)를 넣고 30℃에서 24시간 동안 비누화 반응을 실시하였다. 비누화 반응 후 섬유를 여러 번 증류수로 세척하였고, 세척된 섬유를 12시간 동안 상온에서 건조시켜 폴리비닐알코올/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유를 제조하였다.100 ml of distilled water, 10 g of NaOH, 10 g of Na 2 SO 4 and 10 g of MeOH were gently agitated for the saponification process of the polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend fiber (9/1) prepared in Production Example 1 using wet spinning To prepare an alkali solution. The polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend fiber (1 g) was added to the alkali solution, and the saponification reaction was carried out at 30 ° C for 24 hours. After the saponification reaction, the fibers were washed several times with distilled water, and the washed fibers were dried at room temperature for 12 hours to prepare polyvinyl alcohol / polymethyl methacrylate blend fibers.
실시예 2: 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유의 불균일계 비누화를 통한 폴리비닐알코올/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유의 제조Example 2: Preparation of polyvinyl alcohol / polymethyl methacrylate blend fiber by non-uniform saponification of polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend fibers
습식방사법을 사용하여 제조된 제조예 2의 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유(7/3)의 비누화 공정을 위해 증류수 100mL, NaOH 10 g, Na2SO4 10g, MeOH 10g을 부드럽게 교반시켜 알칼리 용액을 제조하였다. 제조된 알칼리 용액에 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유 (1g)를 넣고 30℃에서 24시간 동안 비누화 반응을 실시하였다. 비누화 반응 후 섬유를 여러 번 증류수로 세척하였고, 세척된 섬유를 12시간 동안 상온에서 건조시켜 폴리비닐알코올/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유를 제조하였다.100 ml of distilled water, 10 g of NaOH, 10 g of Na 2 SO 4 and 10 g of MeOH were gently agitated for the saponification process of the polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend fiber (7/3) prepared in Production Example 2 using wet spinning To prepare an alkali solution. The polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend fiber (1 g) was added to the alkali solution, and the saponification reaction was carried out at 30 ° C for 24 hours. After the saponification reaction, the fibers were washed several times with distilled water, and the washed fibers were dried at room temperature for 12 hours to prepare polyvinyl alcohol / polymethyl methacrylate blend fibers.
실시예 3: 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유의 불균일계 비누화를 통한 폴리비닐알코올/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유의 제조Example 3: Preparation of polyvinyl alcohol / polymethyl methacrylate blend fiber by non-uniform saponification of polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend fibers
습식방사법을 사용하여 제조된 제조예 3의 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유(5/5)의 비누화 공정을 위해 증류수 100mL, NaOH 10 g, Na2SO4 10g, MeOH 10g을 부드럽게 교반시켜 알칼리 용액을 제조하였다. 제조된 알칼리 용액에 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유 (1g)를 넣고 30℃에서 24시간 동안 비누화 반응을 실시하였다. 비누화 반응 후 섬유를 여러 번 증류수로 세척하였고, 세척된 섬유를 12시간 동안 상온에서 건조시켜 폴리비닐알코올/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유를 제조하였다.100 ml of distilled water, 10 g of NaOH, 10 g of Na 2 SO 4 and 10 g of MeOH were gently agitated for the saponification process of the polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend fiber (5/5) prepared in Production Example 3 using wet spinning To prepare an alkali solution. The polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend fiber (1 g) was added to the alkali solution, and the saponification reaction was carried out at 30 ° C for 24 hours. After the saponification reaction, the fibers were washed several times with distilled water, and the washed fibers were dried at room temperature for 12 hours to prepare polyvinyl alcohol / polymethyl methacrylate blend fibers.
실시예 4: 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유의 불균일계 비누화를 통한 폴리비닐알코올/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유의 제조Example 4: Preparation of polyvinyl alcohol / polymethyl methacrylate blend fiber by non-uniform saponification of polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend fiber
습식방사법을 사용하여 제조된 제조예 4의 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유(3/7)의 비누화 공정을 위해 증류수 100mL, NaOH 10g, Na2SO4 10g, MeOH 10g을 부드럽게 교반시켜 알칼리 용액을 제조하였다. 제조된 알칼리 용액에 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유(1g)를 넣고 30℃에서 24 시간 동안 비누화 반응을 실시하였다. 비누화 반응 후 섬유를 여러 번 증류수로 세척하였고, 세척된 섬유를 12시간 동안 상온에서 건조시켜 폴리비닐알코올/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유를 제조하였다.100 ml of distilled water, 10 g of NaOH, 10 g of Na 2 SO 4 and 10 g of MeOH were gently agitated for the saponification process of the polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend fiber (3/7) of Preparation Example 4 prepared using wet spinning Alkali solution was prepared. The polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend fiber (1 g) was added to the alkali solution, and the saponification reaction was carried out at 30 ° C for 24 hours. After the saponification reaction, the fibers were washed several times with distilled water, and the washed fibers were dried at room temperature for 12 hours to prepare polyvinyl alcohol / polymethyl methacrylate blend fibers.
실시예 5: 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유의 불균일계 비누화를 통한 폴리비닐알코올/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유의 제조Example 5: Preparation of polyvinyl alcohol / polymethyl methacrylate blend fibers by non-uniform saponification of polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend fibers
습식방사법을 사용하여 제조된 제조예 5의 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유(1/9)의 비누화 공정을 위해 증류수 100mL, NaOH 10 g, Na2SO4 10g, MeOH 10g을 부드럽게 교반시켜 알칼리 용액을 제조하였다. 제조된 알칼리 용액에 폴리비닐 아세테이트/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유 (1g)를 넣고 30에서 24시간 동안 비누화 반응을 실시하였다. 비누화 반응 후 섬유를 여러 번 증류수로 세척하였고, 세척된 섬유를 12시간 동안 상온에서 건조시켜 폴리비닐알코올/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유를 제조하였다.100 ml of distilled water, 10 g of NaOH, 10 g of Na 2 SO 4 and 10 g of MeOH were gently agitated for the saponification process of the polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend fiber (1/9) prepared in Production Example 5 using wet spinning To prepare an alkali solution. The polyvinyl acetate / polymethyl methacrylate blend fiber (1 g) was added to the prepared alkali solution, and the saponification reaction was carried out for 30 to 24 hours. After the saponification reaction, the fibers were washed several times with distilled water, and the washed fibers were dried at room temperature for 12 hours to prepare polyvinyl alcohol / polymethyl methacrylate blend fibers.
비교예 1: 폴리비닐알코올 섬유의 제조Comparative Example 1: Production of polyvinyl alcohol fiber
폴리비닐알코올 7 wt.% (w/w)를 용매인 증류수에 투입한 후 90℃에서 1시간 동안 교반한 다음, 제조된 폴리비닐알코올 용액을 상온에서 한 시간 정도 안정화시켰다. 안정화시킨 용액을 방사구금이 응고액에 침지시킨 채 응고액 중에서 방사액을 토출하여 응고시킴으로써 폴리비닐알코올 섬유를 제조하였다.7 wt.% (W / w) of polyvinyl alcohol was added to distilled water as a solvent, and the mixture was stirred at 90 ° C. for 1 hour. Then, the prepared polyvinyl alcohol solution was stabilized at room temperature for about one hour. The stabilized solution was dipped in the coagulating solution and the spinning solution was discharged in the coagulating liquid and solidified to prepare the polyvinyl alcohol fiber.
비교예 2: 폴리메틸메타크릴레이트 섬유의 제조Comparative Example 2: Preparation of polymethyl methacrylate fiber
폴리메틸메타크릴레이트 7 wt.%(w/w)를 용매인 클로로폼에 투입한 후 40℃에서 1시간 동안 교반한 다음, 제조된 폴리메틸메타크릴레이트 용액을 상온에서 한 시간 정도 안정화시켰다. 안정화시킨 용액을 방사구금이 응고액에 침지시킨 채 응고액 중에서 방사액을 토출하여 응고시킴으로써 폴리메틸메타크릴레이트 섬유를 제조하였다.7 wt.% (W / w) of polymethylmethacrylate was added to chloroform as a solvent, and the mixture was stirred at 40 ° C for 1 hour. Then, the prepared polymethylmethacrylate solution was stabilized at room temperature for about one hour. The stabilized solution was immersed in the coagulating solution and the spinning solution was discharged in the coagulating solution and solidified to prepare a polymethyl methacrylate fiber.
비교예 1 및 2에서 각각 제조된 폴리비닐알코올, 폴리메틸메타크릴레이트 섬유, 및 실시예 1 내지 5에서 제조된 폴리비닐알코올/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유의 기계적 강도 측정은 thermo-mechanical analyzer를 이용하여 분석하였다. The mechanical strength measurements of the polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate fiber, and polyvinyl alcohol / polymethyl methacrylate blend fibers prepared in Examples 1 to 5, respectively, prepared in Comparative Examples 1 and 2 were carried out using a thermo-mechanical analyzer Respectively.
상기 표 1을 보면, 본 발명에 따라 불균일계 비누화법에 의하여 제조된 폴리비닐알코올/폴리메틸메타크릴레이트 (9/1) 블렌드 섬유가, 비교예1의 습식방사법에 의하여 제조된 폴리비닐알코올 섬유보다는 인장강도가 저하되었지만, 폴리메틸메타크릴레이트의 비가 증가할수록 (7/3부터) 습식방사법에 의하여 제조된 폴리비닐알코올 섬유보다 인장강도가 증가하였다. In Table 1, it can be seen that the polyvinyl alcohol / polymethyl methacrylate (9/1) blend fibers produced by the heterogeneous system saponification method according to the present invention are composed of the polyvinyl alcohol fibers prepared by the wet spinning method of Comparative Example 1 But the tensile strength increased with increasing ratio of polymethylmethacrylate (from 7/3) to polyvinyl alcohol fiber prepared by wet spinning.
따라서 본 발명에 따르면 순수 폴리메틸메타크릴레이트보다는 친수성이 증가하면서도 순수 폴리비닐알코올 섬유의 인장강도보다 우수한 강도의 폴리비닐알코올/폴리메틸메타크릴레이트 블렌드 섬유를 제조할 수 있었다. Thus, according to the present invention, polyvinyl alcohol / polymethylmethacrylate blend fibers having a strength higher than that of pure polyvinyl alcohol fibers can be produced while increasing hydrophilicity rather than pure polymethylmethacrylate.
Claims (14)
상기 수득된 전구체 섬유를 불균일계 비누화하여, 비닐에스테르계 중합체를 폴리비닐알코올로 전환하는 단계;를 포함하는 폴리비닐알코올/아크릴계 중합체 블렌드 섬유의 제조방법.
Spinning a dope solution in which a vinyl ester polymer and an acrylic polymer are dissolved in a dope solvent to obtain precursor fibers; And
And subjecting the obtained precursor fibers to nonuniform saponification to convert the vinyl ester polymer to polyvinyl alcohol. ≪ Desc / Clms Page number 20 >
The method of producing a polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fiber according to claim 1, wherein the vinyl ester polymer is polyvinyl acetate.
The polyvinyl alcohol / acrylic resin composition according to claim 1, wherein the dope solvent is at least one selected from the group consisting of benzene, toluene, ethanol, xylene, butanol, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, chloroform and dimethylformamide. ≪ / RTI >
The process for producing a polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fiber according to claim 1, wherein the total content of the vinyl ester polymer and the acrylic polymer dissolved in the dope solution is 1 to 30 wt%.
The poly (arylene ether) polymer film according to claim 1, wherein the content ratio of the vinyl ester polymer and the acrylic polymer dissolved in the dope solution is from 1:99 to 99: 1 (w / w) Vinyl alcohol / acrylic polymer blend fibers.
The method of claim 1, wherein the spinning of the dope solution is performed using wet spinning or ultra-high speed centrifugal spinning.
7. The process for producing a polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fiber according to claim 6, wherein the wet coagulation is performed so that the coagulating liquid is water, glycerin, butyl alcohol, xylene, glycol or a mixture thereof.
The non-uniform saponification according to claim 1, wherein the heterogeneous saponification is performed by impregnating a mixed solution of an acid or an alkali solution containing a dispersant and a swelling agent with a polyvinyl acetate / acrylic polymer blend fiber. The polyvinyl alcohol / acrylic polymer Gt;
The process for producing a polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fiber according to claim 8, wherein the dispersant is at least one selected from the group consisting of sodium sulfate, sodium sulfite, calcium sulfate and magnesium sulfate.
The method of claim 8, wherein the swelling agent is at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, ethylene glycol, propylene glycol, tetrahydrofuran (THF), dimethylsulfoxide (DMSO) Wherein the polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fiber is produced by a method comprising the steps of:
The process according to claim 8, wherein the heterogeneous saponification is carried out for a period of from 2 hours to 100 hours at a temperature range of from 5 ° C to 70 ° C.
A polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fiber produced by the method of any one of claims 1 to 11.
A fiber product comprising the polyvinyl alcohol / acrylic polymer blend fibers of claim 12, wherein the fiber product is a filament yarn, a staple fiber, a yarn, a nonwoven fabric, or a woven fabrics. .
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