Article
  • Thermal Properties of Lyocell Fibers by Activation Energy and Pretreatment During Oxidation
  • Sang Sun Choi, Joon Hyuk Lee*, and Soon Hong Lee

  • Department of Environmental Engineering, Anyang University, Anyang 14028, Korea

    *Department of Chemical Engineering, Hanyang University, Seoul 04763, Korea

  • 라이오셀 섬유의 활성화 에너지 및 안정화 시 전처리 조건에 따른 열적 특성 분석
  • 최상선 · 이준혁* · 이순홍

  • 안양대학교 환경공학과, *한양대학교 화학공학과

Abstract

Oxidation process is considered to be an essential process for a successive carbonization of fibers. Herein, adequate pretreatment is necessary for cellulose fibers with their known characteristics to have weight loss and thermal shrink after oxidation process. In this study, we first pre-treated lyocell based precursor with H3PO4, NaCl and KMnO4 with a variation of time. Thereafter, we finally developed the sample form as activated carbon fibers. With thus-produced samples, we observed surface chemical properties, thermal stability, and thermal pyrolysis. Further, more appropriate method between Friedman and Kissinger was also evaluated by using activation energy as a main constant. With promising results, thermal properties and the value of Tpeak have increased as pretreatment time of lyocell fibers increases. Lastly, Friedman analysis was found to be more preferable than Kissinger analysis with its high regression coefficients.


안정화 공정은 섬유의 물리화학적 구조변화를 야기하여 안정성 부여 및 후속공정에서 성공적인 섬유의 탄소화를 위한 전 단계로서 필수적인 공정 중 하나이다. 여기에서, 셀룰로오스계 섬유는 필연적인 중량 감소 및 열수축이 동반되기 때문에 안정화 시 적절한 전처리 조건이 선행되어야 우수한 열적 특성을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 셀룰로오스계 중 라이오셀 전구체를 H3PO4, NaCI 및 KMnO4를 각기 다른 시간 동안 함침한 뒤, 활성탄소섬유 형태로 제조하였다. 제조된 샘플들을 바탕으로 표면구조, 열안정성 및 열분해 거동 등의 열적 특성을 분석하였다. 또한 도출된 활성화 에너지를 주요 상수로 라이오셀 섬유에 적합한 분석방법 또한 비교 제시하였다. 실험결과, 라이오셀 섬유는 함침시간이 길어질수록 섬유의 내열성이 향상되었으며 승온속도가 증가함에 따라 Tpeak 값 또한 증가하였다. 분석 방법의 경우, Friedman 분석방법이 Kissinger 분석방법 대비 높은 신뢰도를 보여주었다.


Keywords: lyocell fiber, oxidation, pretreatment, thermal properties, activation energy

  • Polymer(Korea) 폴리머
  • Frequency : Bimonthly(odd)
    ISSN 0379-153X(Print)
    ISSN 2234-8077(Online)
    Abbr. Polym. Korea
  • 2018 Impact Factor : 0.500
  • Indexed in SCIE

This Article

  • 2019; 43(6): 872-878

    Published online Nov 25, 2019

  • 10.7317/pk.2019.43.6.872
  • Received on Jun 21, 2019
  • Revised on Sep 16, 2019
  • Accepted on Sep 16, 2019

Correspondence to

  • Hong Lee
  • Department of Environmental Engineering, Anyang University, Anyang 14028, Korea

  • E-mail: leesh@anyang.ac.kr