본 연구에서는 마이크로 입자의 셀룰로오스를 1,400 bar의 압력에서 고압 호모지나이저(high-pressure homogenizer)를 이용하여 직경이 약 50~100 nm의 셀룰로오스 나노섬유를 제조하였다. 나노섬유 현탁액을 감압 여과하여 고강도 나노종이를 제조하였다. 용매 및 필름캐스팅법을 이용하여 나노섬유를 hydroxypropyl cellulose (HPC)와 polyvinyl alcohol (PVA) 수지에 보강 및 분산시켜 복합필름을 제조하였다. 고압 호모지나이저 통과 횟수를 2, 4, 6, 8까지 점점 증가시켰을 때, 나노종이의 인장강도가 매우 높았으며 통과횟수가 증가할수록 직선적으로 크게 향상되었다. 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl-triethoxysilane (PFDTES)로 나노종이를 화학 적 개질한 결과, 나노종이의 기계적 강도와 내수성이 크게 향상되었다. 셀룰로오스 나노섬유를 HPC와 PVA 수지에 중량대비 1, 3 및 5%로 보강시켰을 때, HPC와 PVA 복합필름의 기계적 강도가 크게 향상되었다.
Cellulose nanofibrils (CNF) with 50~100 nm diameter were manufactured from micro-size cellulose by an application of a high-pressure homogenizer at 1,400 bar. High strength nanopapers were prepared over a filter paper by a vacuum filtration from CNF suspension. After reinforcing and dispersing CNF suspension, hydroxypropyl cellulose (HPC) and polyvinyl alcohol (PVA)-based composites were tailored by solvent- and film-casting methods, respectively. After 2, 4, 6 and 8 passes through high-pressure homogenizer, the tensile strength of the nanopapers were extremely high and increased linearly depending upon the pass number. Chemical modification of 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecyl-triethoxysilane (PFDTES) on the nanopapers significantly increased the mechanical strength and water repellency. The reinforcement of 1, 3, and 5 wt% CNF to HPC and PVA resins also improved the mechanical properties of the both composites.
