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첨단기술정보

아세틸화 연질 크라프트 리그닌을 건식방사하여 얻어지는 탄소섬유

전문가 제언: 현재 상용화된 탄소섬유는 폴리아크릴로니트릴(PAN), 핏치(pitch)와 레이온(rayon)의 3가지 섬유로부터 만들어지는데 고강도 탄소섬유는 주로 PAN섬유로부터 얻어지며 제조과정 중 시안화수소 등의 독성 물질이 부생되므로 리그닌을 포함하는 천연 바이오매스로 대체할 필요가 대두되고 있으나 현재의 리그닌의 품질이 좋지 않으므로 리그닌의 화학적 개질이 요청되고 있다.

Otani 등은 알칼리로 개질된 리그닌을 탄소섬유의 원료로 사용하여 스팀 으로 처리된 리그닌 또는 유기용매를 이용하는 용융방사나 또는 연질 크라프트(kraft) 리그닌과 경질 크라프트 리그닌을 조합하는 연속 용융방사와 신속한 안정화 방법을 검토하였으나 얻어진 리그닌 섬유는 섬도가 크고(약 100㎛) 또 탄화한 후의 섬유직경이 50㎛ 정도이며 섬유의 강도도 크지 않다.

이러한 문제를 해결하기 위해 화학적으로 개질된 크라프트 리그닌이나 합성수지와의 블렌딩으로 낮은 섬도와 유리전이온도를 강하시켜 용융방사가 가능한 방법들이 보고되었으나 방사 후 안정화과정에서 일어나는 산화 또는 용융된 필라멘트의 접착 등으로 강도가 향상된 탄소섬유는 얻어지지 않았다.