카르복실화 리그닌 투입량에 따른 TEMPO 산화 처리된 셀룰로오스 나노섬유 복합 필름의 물리적, 화학적 특성 분석

김종찬1*, 김종화2, 조성민2, 이상윤1, 조영민1, 여환명1,3, 곽효원1,3, 최인규1,3†

(1서울대학교 농림생물자원학부, 2서울대학교 산림과학부, 3서울대학교 농업생명과학연구원)

Analysis of physical and chemical properties of TEMPO-oxidized cellulose nanofiber composite film according to the amount of carboxylated lignin dosage

Jong-Chan Kim1*, Jong-Hwa Kim2, Seong-Min Cho2, Sang-Youn Lee1, Young-Min Cho1, Hwan-Myeong Yeo1,3, Hyo Won Kwak1,3 and In-Gyu Choi1,3†

(1Department of Agriculture, Forestry, and Bioresources, Seoul National University, 2Department of Forest Sciences, Seoul National University,

3Research Institute of Agriculture and Life Sciences, Seoul National University)

요약: 다양한 분야에서 UV 차단능, 투습도 감소, 항균활성과 같은 특성이 향상된 기능성 필름이 각광받고 있다. 또한 리그닌의 고부가가치화 및 목재 구성성분의 전수활용에 대한 수요가 꾸준히 증가하고 있는 추세이다. 따라서 카르복실화 리그닌(CL)과 TEMPO 산화 처리된 셀룰로오스 나노 섬유(TCNF)를 원료로 하여 필름을 제조하고 물리적, 화학적 특성 분석을 통하여 기능성 필름 제조 가능성을 평가하였다. 셀룰로오스 나노섬유 필름에 수용성 리그닌 투입량이 증가할수록 UV 투과율이 80.8%에서 11.41% 이하까지, 투습도가 93.66 (g⦁μm)/(m2⦁day)에서 47.79 (g⦁μm)/(m2⦁day)까지 감소하였다. 또한 CL을 TCNF 대비 20wt% 투입하여 제조한 필름이 Streptococcus mutans (S. mutans)와 Trichophyton rubrum (T. rubrum) 균주에 대해서 항균활성을 보였으며, 필름을 사용한 디스크 확산법 실험 결과, 억제환의 지름이 S. mutans와 T. rubrum에 대해 각각 1.12(±0.01)와 1.21(±0.05) cm이었다.

Abstract: A functionalized film which has enhanced properties, such as UV protection, reduced moisture permeability, antimicrobial activity, attracts interests in various fields. Besides, the demand for value adding of lignin and total utilization of wood components has steadily increased for many years. For these reasons, a film was prepared using carboxylated lignin (CL) and TEMPO-oxidized cellulose nanofibers (TCNF) as raw materials, and the possibility of fabrication of functionalized film was evaluated through physical and chemical property analysis. As the amount of water-soluble lignin added to the cellulose nanofiber film increased, the UV transmittance decreased from 80.8% to 11.41% or less, and the water vapor transmittance rate decreased from 93.66 (g⦁μm)/(m2⦁day) to 47.79 (g⦁μm)/(m2⦁day). In addition, the film prepared by adding 20wt% of CL compared to TCNF showed antibacterial activity against two strains, Streptococcus mutans (S. mutans) and Trichophyton rubrum (T. rubrum). As a result of the disk diffusion test using the film, the diameter of the inhibitor zone was 1.12 (±0.01) and 1.21 (±0.05) cm for S. mutans and T. rubrum, respectively.

사사: 본 연구는 산림청(한국임업진흥원) 산림과학기술 연구개발사업(2020243A00-2021-0001, 2020215C10-2122-AC01)의 지원에 의해 이루어진 것입니다.