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Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.6, No.1, 130-139, February, 1995
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키토산과 디메틸아미노에틸메타크릴레이트의 그라프트중합과 응집거동에 관한 연구
Graft Polymerization of Dimethylaminoethyl Methacrylate onto Chitosan and Their Flocculating Behavior
김천호, 이준우, 정병옥, 장병권, 최규석, 김재진
초록
게나 새우 등의 갑각류의 껍질에서 주로 얻어지는 생체고분자로 생체적합성 천연고분자인 chitosan에 수용성의 비닐계 단량체인 dimethylaminoethyl methacrylate(DHAEMA)를 그라프트중합시켜 새로운 유도체를 합성하였다. 그라프트중합에서 개시제로는 ceric ammonium nitrate(CAN)를 0.1 M용액으로 제조하여 사용하였으며, 반응온도, 반응시간, 개시제의 농도, 단량체(DMAEMA)의 농도에 따른 그라프트율, 단량체의 그라프트효율 및 단량체의 총전환율의 변화를 조사하여 최적조건을 규명하였다. 그라프트율은 개시제농도 2×10-3M, 단량체농도 0.21∼0.22M, 반응온도 40℃에서 가장 높은 값을 나타내었고, 반응시간 2시간 이후로는 거의 같은 값을 나타내었다. 단량체의 그라프트효율은 단량체농도 0.21∼0.22M, 반응온도 50℃, 반응시간 2시간에서 가장 높은 간을 나타내었고, 개시제농도는 낮을수록 높은 값을 나타내었다. 그리고, 중합체의 응집성능을 시험해 보기 위해 chitosan, Polymer Ⅰ , Polymer Ⅱ 그리고 PolymerⅢ 을 1000ppm 용액으로 제조하여, 0.5wt% 카올린용액과 제지공장 폐수를 대상으로 응집실험을 행하였다. 그 결과, 알칼리 영역인 pH 7이상에서 각각의 모든 응집제가 뛰어난 투과도와 COD제거율을 보였고, 중합한 Polymer Ⅰ , Polymer Ⅱ , PolymerⅢ이 chitosan보다 뛰어난 응집성능을 보였다. 그러나, 그라프트율이 23%인 Polymer Ⅰ, 28%인 Polymer Ⅱ, 35%인 Polymer Ⅲ는 서로간의 경향을 찾아낼 수 없었다.
Chitosan is known to be a biocompatible natural polymer. Dimethylaminoethyl methacrylate(DHAEMA) was grafted onto chitosan and their reaction conditions and properties of the graft polymers obtained were estimated. Using ceric ammonium nitrate(CAN) as the initiator, the optimum condition for graft polymerization was determined varying the amount of the initiator, monomer concentrations and reaction time. Grafting yields such as total conversion, the percentage of grafting and the efficiency of grafting were calculated and examined the optimum reaction condition for high grafting yields. The percentage of grafting was maximum at condition that the concentration of initiator was 2×10-3M, the concentration of monomer was 0.21 ∼0.22M and the reaction temperature was about 40℃. The optimum time for graft polymerization was 2 hours. Chitosan and chitosan-g-DMAEMA showed high flocculation power as the cationic flocculant in basic solutions of kaolinite suspension. When tested on paper mill waste water, they also showed a high flocculation power as the cationic flocculant in basic solutions. Chitosan-g-DMAEMA showed superior flocculation power than chitosan.
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