[학위논문]지속 가능 원료 기반 열가소성/열경화성 탄성체 제조 및 응용 연구 Development of Thermoplastic/Thermosetting Elastomers Based on Sustainable Resources and Their Applications원문보기
앞으로 미래형 소재는 자원 고갈, 지구 온난화 및 환경규제 강화 등의 이슈로 재생 가능 자원을 활용한 다양한 기능성 고분자 소재가 주목을 받고 있다. 하지만, 재생 가능 자원 기반의 고분자 소재는 석유 기반의 소재보다 물성이 취약하여 사용에 한계가 있으며 이를 극복한 새로운 고분자 개발에 대한 연구가 필요하다. 특히, 석유 기반의 고분자 탄성체는 자동차 내장재, ...
앞으로 미래형 소재는 자원 고갈, 지구 온난화 및 환경규제 강화 등의 이슈로 재생 가능 자원을 활용한 다양한 기능성 고분자 소재가 주목을 받고 있다. 하지만, 재생 가능 자원 기반의 고분자 소재는 석유 기반의 소재보다 물성이 취약하여 사용에 한계가 있으며 이를 극복한 새로운 고분자 개발에 대한 연구가 필요하다. 특히, 석유 기반의 고분자 탄성체는 자동차 내장재, 건축자재 및 의료용 소재 등의 다양한 산업분야에 이용되고 있는데 이를 대체할 수 있는 새로운 특성을 가지는 재생가능자원 기반의 고분자 탄성체가 향후 미래형 소재로 각광 받을 것이다. 따라서, 본 논문에서는 재생가능 자원을 기반으로 석유기반 고분자 탄성체의 물성의 한계를 극복하고 새로운 기능성 및 특성을 가지는 고분자 탄성체를 합성하고 이를 활용한 응용성 연구에 대하여 고찰하고자 한다. 본 논문에서는 식물로부터 유래한 여러 가지 락톤, 락타이드, 식물유 등 바이오 기반 단량체를 사용하여 개환중합법 또는 축합중합을 통하여 열가소성 또는 열경화성 탄성체 (Thermoplastic or Thermosetting Elastomer)를 합성하였다. 그것들의 물리, 화학적 특성을 고찰하고 그에 따른 응용 연구를 진행하였다. Chapter 2 에서는 결정형 PLA를 가지는 선형 삼블록 공중합체를 합성하고 Pressure-Sensitive Adhesives (PSAs) systems에 대한 응용연구를 진행하였다. PSA system 요소들을 조절함으로써 점착특성의 제어가 가능하였다. Chapter 3 에서는 다중 가지 블록 공중합체를 합성하여 전체 분자량은 고정하고 가지의 개수를 조절함으로써 탄성체의 물리적 강도를 조절하는 연구를 진행하였다. Chapter 4 에서는 고분자 합성의 분자량 한계를 다중블록의 구조적 단점으로 극복하고, 우수한 기계적 강도를 가지는 다중블록공중합체를 제조하였다. Chapter 5 에서는 carvone으로부터 합성한 열경화성 탄성체의 화학적 가교밀도를 조절하여 기계적 강도를 조절하였으며 조직 공학 뼈대 (Tissue engineering scaffold)로써 우수한 생체적합성 (Biocompatibility)을 나타내었다. Chapter 6 에서는 식물유 유래 dimer acid derivatives를 합성하여 목재기반 플라스틱인 에틸 셀룰로오스와 복합소재화 연구를 진행하였다. 이러한 식물유 유래 유도체의 bulky한 구조와 극성의 작용기에 따른 우수한 가소성 및 내용출성을 나타내었다.
앞으로 미래형 소재는 자원 고갈, 지구 온난화 및 환경규제 강화 등의 이슈로 재생 가능 자원을 활용한 다양한 기능성 고분자 소재가 주목을 받고 있다. 하지만, 재생 가능 자원 기반의 고분자 소재는 석유 기반의 소재보다 물성이 취약하여 사용에 한계가 있으며 이를 극복한 새로운 고분자 개발에 대한 연구가 필요하다. 특히, 석유 기반의 고분자 탄성체는 자동차 내장재, 건축자재 및 의료용 소재 등의 다양한 산업분야에 이용되고 있는데 이를 대체할 수 있는 새로운 특성을 가지는 재생가능자원 기반의 고분자 탄성체가 향후 미래형 소재로 각광 받을 것이다. 따라서, 본 논문에서는 재생가능 자원을 기반으로 석유기반 고분자 탄성체의 물성의 한계를 극복하고 새로운 기능성 및 특성을 가지는 고분자 탄성체를 합성하고 이를 활용한 응용성 연구에 대하여 고찰하고자 한다. 본 논문에서는 식물로부터 유래한 여러 가지 락톤, 락타이드, 식물유 등 바이오 기반 단량체를 사용하여 개환중합법 또는 축합중합을 통하여 열가소성 또는 열경화성 탄성체 (Thermoplastic or Thermosetting Elastomer)를 합성하였다. 그것들의 물리, 화학적 특성을 고찰하고 그에 따른 응용 연구를 진행하였다. Chapter 2 에서는 결정형 PLA를 가지는 선형 삼블록 공중합체를 합성하고 Pressure-Sensitive Adhesives (PSAs) systems에 대한 응용연구를 진행하였다. PSA system 요소들을 조절함으로써 점착특성의 제어가 가능하였다. Chapter 3 에서는 다중 가지 블록 공중합체를 합성하여 전체 분자량은 고정하고 가지의 개수를 조절함으로써 탄성체의 물리적 강도를 조절하는 연구를 진행하였다. Chapter 4 에서는 고분자 합성의 분자량 한계를 다중블록의 구조적 단점으로 극복하고, 우수한 기계적 강도를 가지는 다중블록공중합체를 제조하였다. Chapter 5 에서는 carvone으로부터 합성한 열경화성 탄성체의 화학적 가교밀도를 조절하여 기계적 강도를 조절하였으며 조직 공학 뼈대 (Tissue engineering scaffold)로써 우수한 생체적합성 (Biocompatibility)을 나타내었다. Chapter 6 에서는 식물유 유래 dimer acid derivatives를 합성하여 목재기반 플라스틱인 에틸 셀룰로오스와 복합소재화 연구를 진행하였다. 이러한 식물유 유래 유도체의 bulky한 구조와 극성의 작용기에 따른 우수한 가소성 및 내용출성을 나타내었다.
Polymeric materials based on sustainable resources have been attracted great attention due to global warming, oil depletion, increased environmental regulations, and demand from consumers. However, the usage of bio-based polymeric materials is limited because of inferior properties compared to petro...
Polymeric materials based on sustainable resources have been attracted great attention due to global warming, oil depletion, increased environmental regulations, and demand from consumers. However, the usage of bio-based polymeric materials is limited because of inferior properties compared to petroleum-based materials. Therefore, many researchers have been focused on developing new bio-based materials with high performance. In particular, polymeric elastomers, mostly derived from petroleum resource, are valuable materials and used in many industrial applications such as automotive compartments, construction, biomedical applications. Numerous natural resources can enable elastomers to give unique properties like biocompatibility, biodegradability, and bioresorbability. Therefore, in this Ph.D. dissertation, polymeric elastomers are developed from renewable resourced to overcome the limitation of existing materials. Thermoplastic/thermosetting elastomers based on sustainable resources including various lactones, lactide from plant based compounds, and vegetable oils were synthesized via ring opening polymerization (ROP) or condensation polymerization. Characterization and application study as pressure-sensitive adhesives (PSAs) and biomaterials were described. In Chapter 2, linear ABA type triblock copolymers having semi-crystalline Poly (L-lactide) (PLLA) were prepared and studied as pressure-sensitive adhesives (PSAs) system. Adhesive properties were controlled by adjusting the factors of PSA system. In Chapter 3, multiarm block copolymers were synthesized with the fixed total molar mass and enhanced mechanical and thermal properties were achieved with increasing the number of arms. In Chapter 4, the drawback of low molar mass of polymer synthesized from condensation polymerization was overcome by chain coupling to give multi-block structure having outstanding mechanical properties. In Chapter 5, mechanical properties of thermoset elastomers were controlled by adjusting crosslinking points and showed excellent biocompatibility as a tissue engineering scaffold. In Chapter 6, dimer acid and ester derivatives were synthesized from used vegetable oil and studied as a plasticizer for ethyl cellulose. This bio-composite exhibited good plasticization efficiency and leaching resistance.
Polymeric materials based on sustainable resources have been attracted great attention due to global warming, oil depletion, increased environmental regulations, and demand from consumers. However, the usage of bio-based polymeric materials is limited because of inferior properties compared to petroleum-based materials. Therefore, many researchers have been focused on developing new bio-based materials with high performance. In particular, polymeric elastomers, mostly derived from petroleum resource, are valuable materials and used in many industrial applications such as automotive compartments, construction, biomedical applications. Numerous natural resources can enable elastomers to give unique properties like biocompatibility, biodegradability, and bioresorbability. Therefore, in this Ph.D. dissertation, polymeric elastomers are developed from renewable resourced to overcome the limitation of existing materials. Thermoplastic/thermosetting elastomers based on sustainable resources including various lactones, lactide from plant based compounds, and vegetable oils were synthesized via ring opening polymerization (ROP) or condensation polymerization. Characterization and application study as pressure-sensitive adhesives (PSAs) and biomaterials were described. In Chapter 2, linear ABA type triblock copolymers having semi-crystalline Poly (L-lactide) (PLLA) were prepared and studied as pressure-sensitive adhesives (PSAs) system. Adhesive properties were controlled by adjusting the factors of PSA system. In Chapter 3, multiarm block copolymers were synthesized with the fixed total molar mass and enhanced mechanical and thermal properties were achieved with increasing the number of arms. In Chapter 4, the drawback of low molar mass of polymer synthesized from condensation polymerization was overcome by chain coupling to give multi-block structure having outstanding mechanical properties. In Chapter 5, mechanical properties of thermoset elastomers were controlled by adjusting crosslinking points and showed excellent biocompatibility as a tissue engineering scaffold. In Chapter 6, dimer acid and ester derivatives were synthesized from used vegetable oil and studied as a plasticizer for ethyl cellulose. This bio-composite exhibited good plasticization efficiency and leaching resistance.
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