Morphological Behavior of Oxy-PAN Fiber upon pH Variation

Oxidized-polyacrylonitrile (oxy-PAN) was prepared by oxidation of PAN fiber at $240^{\circ}C$, followed by base catalyzed hydrolysis reaction. The chemical structure of PAN fiber in various pH conditions was characterized by $^{13}C-NMR$ spectroscopy. The characteristic contraction and expansion behavior of oxy -PAN fiber was observed in acidic and basic medium, respectively. In basic condition, water molecules might be absorbed into the fiber with the movement of charge balancing $Na^+$ ion, on the other hand, the water molecules seemed to be expelled in acidic condition to result in contraction. It was also observed that the facile chemical modification occurred due to free diffusion of aqueous reagent into the hydrophilic PAN fiber, and the morphology was affected by pH condition.

Oxy-PAN 섬유의 산도 변화에 대한 형태학적 거동 특성

일반 PAN 섬유를 $240^{\circ}C$에서 산화시킨 후 1 N NaOH 수용액에서 가수분해시켜 oxidized-PAN 섬유 (oxy-PAN)를 제조하였다. 산과 염기용액에서의 oxy-PAN 섬유의 구조를 $^{13}C-NMR$ 분광분석법을 이용하여 분석하였다. 가수분해에 의하여 -COOH 기를 포함하는 oxy-PAN 섬유는 산과 염기 수용액에서 수축 및 팽창 거동을 하였는데, 염기성 수용액에서는 반대전하로 작용하는 $Na^+$이온이 물 분자와 함께 섬유 내부로 침투하면서 팽창하였으며, 산성 수용액에서는 $Na^+$이온이 물 분자와 함께 섬유 기부로 축출되면서 수축하였다. 친수성의 섬유내부로 산/염기 작용기가 자유롭게 침투하여 oxy-PA기 섬유의 화학적인 구조는 쉽게 변화된다는 것을 확인하였으며, 모폴로지도 pH에 의하여 영향을 받는다는 것을 관찰하였다.