환경문제와 석유자원 고갈에 대처하기 위해서 재사용 가능한 자원에 대한 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 특히 전 산업 영역에서 기존 플라스틱 재료들에 대하여 생분해성 고분자가 대안으로 개발되고 있다. 이러한 생분해성 고분자에 대한 연구는 최근에 실용화 단계에 도달하였다. 상용화된 재생자원 기반의 고분자 중에서, Poly(L-lactic acid, L-lactide)(...
환경문제와 석유자원 고갈에 대처하기 위해서 재사용 가능한 자원에 대한 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 특히 전 산업 영역에서 기존 플라스틱 재료들에 대하여 생분해성 고분자가 대안으로 개발되고 있다. 이러한 생분해성 고분자에 대한 연구는 최근에 실용화 단계에 도달하였다. 상용화된 재생자원 기반의 고분자 중에서, Poly(L-lactic acid, L-lactide)(PLA)는 식물성 천연자원을 발효하여 생산된 젖산을 공업적인 방법으로 중합하여 만들어지는 플라스틱이다. 실용화된 PLA는 생적합성, 비효소적 가수분해, 기계적 강도 등의 우수한 특성을 가지고 있다. PLA는 두 종류 방법, 축중합(polycondensation) 과 개환중합(ring opening polymerization)으로 생산된다. 축중합보다 개환중합에 의하여 제조된 PLA가 더 우수한 고분자적 특성과 짧은 중합 시간을 갖는다. 따라서, 주요 제조사들은 lactide 단량체를 개환하여 PLA를 생산한다. 개환중합에 이용되는 lactide 단량체의 제조는 주로 열분해 공정으로 이루어지며, 열분해 공정이 PLA 생산에 있어서 전체 공정비용과 공정시간을 결정한다. 본 연구에서는 lactide 합성 공정을 개선하여, 개환중합에 의한 PLA 합성에서 공정 비용과 시간을 절감하고자 하였다. Lactide 합성에서 90%의 젖산에 대하여 0-1% 의 2-ethylhexanoate tin(Ⅱ)의 혼합물을 120-230℃, 45-90 mbar 에서 1-3 시간 동안 반웅시켜 수행하였다. NMR, FT-IR을 이용하여 lactide의 형성을 확인하였다. 실험 결과에서, lactide의 몰 수율은 공급된 젖산에 대히여 20-60% 에 도달하였다. 기존 lactide 중류 공정보다 반응시간을 60% 이상 단축시켰으나, 수율도 30% 감소하였다.
환경문제와 석유자원 고갈에 대처하기 위해서 재사용 가능한 자원에 대한 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 특히 전 산업 영역에서 기존 플라스틱 재료들에 대하여 생분해성 고분자가 대안으로 개발되고 있다. 이러한 생분해성 고분자에 대한 연구는 최근에 실용화 단계에 도달하였다. 상용화된 재생자원 기반의 고분자 중에서, Poly(L-lactic acid, L-lactide)(PLA)는 식물성 천연자원을 발효하여 생산된 젖산을 공업적인 방법으로 중합하여 만들어지는 플라스틱이다. 실용화된 PLA는 생적합성, 비효소적 가수분해, 기계적 강도 등의 우수한 특성을 가지고 있다. PLA는 두 종류 방법, 축중합(polycondensation) 과 개환중합(ring opening polymerization)으로 생산된다. 축중합보다 개환중합에 의하여 제조된 PLA가 더 우수한 고분자적 특성과 짧은 중합 시간을 갖는다. 따라서, 주요 제조사들은 lactide 단량체를 개환하여 PLA를 생산한다. 개환중합에 이용되는 lactide 단량체의 제조는 주로 열분해 공정으로 이루어지며, 열분해 공정이 PLA 생산에 있어서 전체 공정비용과 공정시간을 결정한다. 본 연구에서는 lactide 합성 공정을 개선하여, 개환중합에 의한 PLA 합성에서 공정 비용과 시간을 절감하고자 하였다. Lactide 합성에서 90%의 젖산에 대하여 0-1% 의 2-ethylhexanoate tin(Ⅱ)의 혼합물을 120-230℃, 45-90 mbar 에서 1-3 시간 동안 반웅시켜 수행하였다. NMR, FT-IR을 이용하여 lactide의 형성을 확인하였다. 실험 결과에서, lactide의 몰 수율은 공급된 젖산에 대히여 20-60% 에 도달하였다. 기존 lactide 중류 공정보다 반응시간을 60% 이상 단축시켰으나, 수율도 30% 감소하였다.
Researches about the renewable resource have been focused on solving environmental pollutions and exhaustion of Petroleum resources. Biodegradable polymeric materials have been noted as alternative plastics to conventional plastics. Among the commercialized biodegradable plastics, poly(L-lactic acid...
Researches about the renewable resource have been focused on solving environmental pollutions and exhaustion of Petroleum resources. Biodegradable polymeric materials have been noted as alternative plastics to conventional plastics. Among the commercialized biodegradable plastics, poly(L-lactic acid, L-lactide)(PLA) is a polymeric material from lactic acid produced by a biological fermentation. PLA has some advantages over the other polymers in its excellent properties such as biocompatibility, non-enzymatic degradation, and mechanical strength. PLA is produced by two different techniques; polycondensation(PC) and ring opening polymerization(ROP). Comparing with PC, ROP can polymerize good materials for short polymerizing time. Therefore, major companies produce PLA polymers by the ROP method. Lactide that was supplied for PLA preparation by ROP was synthesized by the pyrolysis of lactic acid. And this process determined total process expenses and time of PLA preparation. The main aim of this research was to diminish the total process expenses and time on PLA synthesis by ROP by the improvement of pyrolysis process. Lactide was synthesised with diethyl hexanoate tin(Ⅱ) salt of 0-2% at lactic acid, at 120-23O℃, under 45-90 mbar for 1-3 hour. Results were analysed to confirm the synthesis of lactide with NMR and FT-lR. The yield of lactide reached to the molar concentration of 20-60% of lactic acid. Total reaction time was decreased to over 60%, but the yield was reduced to over 30%.
Researches about the renewable resource have been focused on solving environmental pollutions and exhaustion of Petroleum resources. Biodegradable polymeric materials have been noted as alternative plastics to conventional plastics. Among the commercialized biodegradable plastics, poly(L-lactic acid, L-lactide)(PLA) is a polymeric material from lactic acid produced by a biological fermentation. PLA has some advantages over the other polymers in its excellent properties such as biocompatibility, non-enzymatic degradation, and mechanical strength. PLA is produced by two different techniques; polycondensation(PC) and ring opening polymerization(ROP). Comparing with PC, ROP can polymerize good materials for short polymerizing time. Therefore, major companies produce PLA polymers by the ROP method. Lactide that was supplied for PLA preparation by ROP was synthesized by the pyrolysis of lactic acid. And this process determined total process expenses and time of PLA preparation. The main aim of this research was to diminish the total process expenses and time on PLA synthesis by ROP by the improvement of pyrolysis process. Lactide was synthesised with diethyl hexanoate tin(Ⅱ) salt of 0-2% at lactic acid, at 120-23O℃, under 45-90 mbar for 1-3 hour. Results were analysed to confirm the synthesis of lactide with NMR and FT-lR. The yield of lactide reached to the molar concentration of 20-60% of lactic acid. Total reaction time was decreased to over 60%, but the yield was reduced to over 30%.
주제어
#생분해성 poly(L-lactide) lactic acid 고분자 합성 플라스틱 synthetic biodegradable
학위논문 정보
저자
노원균
학위수여기관
Graduate School, Chonnam National University
학위구분
국내박사
학과
Department of Material and Biochemical Engineering
발행연도
2004
총페이지
iv, 39p.
키워드
생분해성 poly(L-lactide) lactic acid 고분자 합성 플라스틱 synthetic biodegradable
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