라이오셀의 열 안정 및 내산화 특성 향상을 위한 Na₃PO₄ 내염화 처리

Na₃PO₄ Flame Retardant Treatment on Lyocell Fiber for Thermal Stability and Anti-oxidation Properties

라이오셀 섬유의 열 안정성과 내산화성을 향상시키기 위하여 <TEX>$Na_3PO_4$</TEX> 수용액으로 내염화 처리를 실시하였다. 다양한 공정조건으로 라이오셀 섬유를 내염화 처리한 후 열 안정성과 내산화성을 측정 및 분석하고 그에 따른 메커니즘을 고찰하였다. 내염화 처리된 라이오셀 섬유의 적분 열분해 온도(integral procedural decomposition temperature, IPDT)와 활성화 에너지(activation energy, <TEX>$E_a$</TEX>)값은 각각 약 30, 160%로 향상된 것을 알 수 있었다. 이는 <TEX>$Na_3PO_4$</TEX>가 연소 시 에스테르화 반응, 탈수소화 반응 및 C-C 결합의 분해반응으로 char 형성을 촉진하여 섬유 표면에 보호층을 형성하여, 고분자 수지 내부로 산소와 열 공급을 물리적으로 차단하여 열 안정성과 내산화성이 향상된 것으로 판단된다. 이러한 결과를 바탕으로, <TEX>$Na_3PO_4$</TEX> 수용액을 이용하여 열 안정성과 내산화성이 향상된 라이오셀을 제조하였고, 내염화 처리공정의 최적화된 인자 및 메커니즘을 고찰하였다.

The improved thermal stability and anti-oxidation properties of lyocell fiber were studied based on flame retardant treatment by using <TEX>$Na_3PO_4$</TEX> solution. The optimized conditions of flame retardant treatment were studied on various concentrations of <TEX>$Na_3PO_4$</TEX> and the mechanism was proposed through experimental results of thermal stability and anti-oxidation. The integral procedural decomposition temperature (IPDT), limiting oxygen index (LOI) and activation energy (<TEX>$E_a$</TEX>) increased 30, 160% respectively via flame retardant treatment. It is noted that thermal stability and anti-oxidation improved based on char and carbon layer formation by dehydrogenation and dissociation of C-C bond resulting the hindrance of oxygen and heat energy into polymer resin. The optimized conditions for efficient flame retardant property of lyocell fiber were provided using <TEX>$Na_3PO_4$</TEX> solution and the mechanism was also studied based on experimental results such as initial decomposition temperature (IDT), IPDT, LOI and <TEX>$E_a$</TEX>.