Processing of Biodegradable Polyester Blends and Antimicrobial Composition by PHMG
- 발행기관 서강대학교 대학원
- 지도교수 이재욱
- 발행년도 2007
- 학위수여년월 200702
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 화학공학
- 식별자(기타) 000000103726
- 본문언어 영어
초록/요약
This study investigated the effect of ultrasound irradiation on the blend of poly(lactic acid) (PLA, Nature work 2002D from Cargil-Dow) and poly(butylenesadipate terephthalate) (PBAT, SG300 from SK chemicals). The blends of PLA/PBAT(50/50) (PBAT50) were prepared by melt mixer attached ultrasonic device. Thermal, rheological, mechanical properties, morphology,and biodegradability of the sonicated blends have been analysed. The viscosity of the sonicated blends was increased by the ultrasound irradiation owing to the strong interaction. The morphology of the sonicated blends was found to be significantly dependent on the duration of the ultrasound irradiation. For PBAT50, a maximum reduction in phase size was observed when the ultrasound irradiated to the blends for 30 seconds. At longer period of ultrasound irradiation, flocculation of the PBAT phase was observed. Measurement of the tensile properties showed increased tensile stress to break as well as enhanced Young’s modulus when the blends were properly irradiated. The improvement was ascribed better adhesion between the PLA matrix and the PBAT domain and better dispersion of the PBAT phase. However, the maximum in the tensile properties was observed when excess energy irradiated. An emulsifying effect to coalesce the PBAT phase was believed to the cause of the maximum in the tensile properties. Impact strength was seriously increased with the ultrasound irradiation. A maximum in impact strength was also observed, but all sonicated samples exhibited higher impact strength than the untreated one. The reason is believed to be the difference of failure mechanism between the tensile test and the impact test.
more초록/요약
플라스틱의 사용이 많아지면서 폐플라스틱으로 인한 환경오염이 날로 심각한 문제로 제기되고 있다. 따라서 미생물에 의해 무해한 물질로 분해되는, 즉 썩는 플라스틱에 대한 관심과 수요가 증대되고 있다. 이런 플라스틱을 생분해성 수지라 하며 이것들의 사용은 기존 플라스틱을 대체하는 것을 넘어 새로운 응용분야에서 독자적인 생분해성 수지의 필요성은 높아져 가고 있다. 하지만 생분해성 수지는 그 가격이 아직 높다는 단점과 함께 물성적인 측면에서도 몇 가지 단점이 지적되고 있다. 이중 연구에서 사용하고자 하는 poly(lactic acid)[이하 PLA]는 점도가 높고, 약한 내충격성으로 인해 가공의 어려움과 최종 제품의 물성에서 단점이 지적되고 있다. 따라서 이를 해결하기 위해서는 분해성은 해치지 않으면서, 물성을 개선하기 위한 방안으로 blend가 제시된다. 본 연구에서도 PLA와 상보적인 효과를 기대할 만한 생분해성 수지로 poly(butylene adipate terephthalate)[이하 PBAT]와의 blend를 이용하고자 한다. 그러나 대부분의 고분자 물질들은 비상용성을 보이기 때문에 blending에서 상용성의 향상은 반드시 요구되는 문제이다. 본 연구에서는 PLA와 PBAT의 상용성을 높이기 위해 일반적으로 상용화제를 첨가하는 방법 대신 혼합공정에서 초음파로 처리하여 상용성을 높이고 이로 인해 물성을 향상을 꾀하고자 한다. PLA와 PBAT의 50:50 의 비율의 blending을 batch mixer에서 혼합하는 과정에 초음파를 10∼600초까지 처리하여, 열적, 유변학적, 기계적 특성 및 구조적 변화 및 생분해성에 대해 측정, 분석 하였다. 일반적으로 상보적인 물성을 가진 두 가지 이상의 고분자 물질을 선택한 후, 그들간의 상용성이 증가하면 물성이 증대됨을 확인할 수 있다. 이는 DSC나 DMA를 통해 두 물질의 Tg 값의 간격이 줄어드는 열분석을 통해 확인이 가능하며, SEM을 통해서 형태학적으로 확인이 가능하다. 초음파 처리된 PLA와 PBAT의 혼합물의 상용성은 초음파 처리에 의해 도메인 크기가 감소하는 물리적인 효과뿐만이 아니라 주쇄를 끊고 라디칼을 형성하여 두 물질간의 화학적 결합을 유도하는 화학적인 효과를 통해 강한 상호작용을 일으켜 상용성이 증진되었다. 상용성이 증대됨에 따라 물성 또한 개선되는 효과를 보였는데, 기계적 물성의 측정에 있어 인장강도 및 Young''s Modulus의 측정에서 작은 증가와 함께 가장 개선을 보인 물성은 내충격성으로 충격 강도는 초음파 처리에 따라 초음파로 처리하지 않은 blend에 비해 크게 개선된 결과 값을 보여주었다. 또한 열적, 기계적, 형태학적 측정을 관찰한 결과 초음파 처리 시간에 따른 최적화 시점이 있음을 발견할 수 있었다. 초음파 처리의 시간이 길어질수록 PLA와 PBAT의 도메인의 변화는 PBAT 면의 면상 침전이 관찰되었고, 물성 측정값도 최적화 시간을 터닝포인트로 하여 역전현상이 일어났다.
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