셀룰로스 아세테이트(CA)-g-폴리락트산 (PLA)의 합성 및 CA/PLA 블렌드의 상용화제로서의 응용 Synthesis of Cellulose Acetate (CA)-g-Poly(lactic acid) (PLA) and Its Application as a Compatibilizer for CA/PLA Blends원문보기
물성이 우수하고 투명성을 나타내는 셀룰로스아세테이트 (CA)는 치환도에 따라 생분해성이 달라지기 때문에 같은 폴리에스터계 고분자이면서 생분해성을 갖는 PLA와 혼합하여 사용하면 생분해성이 향상될 것으로 기대되지만, CA와 PLA 두 고분자 사이에 ...
물성이 우수하고 투명성을 나타내는 셀룰로스아세테이트 (CA)는 치환도에 따라 생분해성이 달라지기 때문에 같은 폴리에스터계 고분자이면서 생분해성을 갖는 PLA와 혼합하여 사용하면 생분해성이 향상될 것으로 기대되지만, CA와 PLA 두 고분자 사이에 혼화성이 없어 블렌드의 물성 저하가 심해 사용하기 곤란하다. 이를 개선하기 위해 CA와 PLA 두 고분자의 성질을 모두 갖는 셀룰로스 아세테이트-g-폴리(L-락트산) (CA-g-PLA)을 합성하고 이를 CA와 PLA 블렌드의 상용화제로 사용하는 연구를 진행하였다. L-락타이드를 개환중합하여 CA-g-PLA를 합성할 때, CA에 대한 L-락타이드의 무게비와 반응 조건을 달리하여 여러 가지 그라프트율을 갖는 CA-g-PLA를 얻고, 이들의 합성 여부와 치환도, 그라프트율에 따른 각종 특성을 TGA, 1H-NMR, FT-IR, GPC, DSC를 사용하여 분석하였다. TGA와 1H-NMR 분석에 의한 그라프트율이 서로 일치하였으며, 그라프트 반응 시 사용한 CA에 대한 L-락타이드의 비율이 커지고 반응 시간이 길어질수록 CA-g-PLA의 그라프트율이 크게 나타났다. 모든 분석 결과에서 CA-g-PLA는 CA와 PLA이 단순 혼합이 아닌 공중합체로서의 특성을 나타내었다. CA(50)/PLA(50) 블렌드에 그라프트율이 다른 CA-g-PLA를 일정량 (15 phr, part per hundred resin) 또는 그라프트율이 16.88 %인 CA-g-PLA를 서로 다른 양(0-25 phr)으로 첨가한 CA(50)/PLA(50)/ CA-g-PLA 블렌드 필름을 제조하여 UTM, SEM 등을 사용하여 분석하였다. CA-g-PLA의 그라프트율이 큰 것을 사용하거나 첨가량이 많아지면 CA(50)/PLA(50)/CA-g-PLA 블렌드 시료의 파단응력과 파단변형률이 모두 증가하였으며, 미첨가 시료와 비교하였을 때 파단면이 매끄러워지고 상분리가 작게 나타나 CA-g-PLA가 CA와 PLA 블렌드의 상용화제로 작용하는 것을 확인하였다.
물성이 우수하고 투명성을 나타내는 셀룰로스 아세테이트 (CA)는 치환도에 따라 생분해성이 달라지기 때문에 같은 폴리에스터계 고분자이면서 생분해성을 갖는 PLA와 혼합하여 사용하면 생분해성이 향상될 것으로 기대되지만, CA와 PLA 두 고분자 사이에 혼화성이 없어 블렌드의 물성 저하가 심해 사용하기 곤란하다. 이를 개선하기 위해 CA와 PLA 두 고분자의 성질을 모두 갖는 셀룰로스 아세테이트-g-폴리(L-락트산) (CA-g-PLA)을 합성하고 이를 CA와 PLA 블렌드의 상용화제로 사용하는 연구를 진행하였다. L-락타이드를 개환중합하여 CA-g-PLA를 합성할 때, CA에 대한 L-락타이드의 무게비와 반응 조건을 달리하여 여러 가지 그라프트율을 갖는 CA-g-PLA를 얻고, 이들의 합성 여부와 치환도, 그라프트율에 따른 각종 특성을 TGA, 1H-NMR, FT-IR, GPC, DSC를 사용하여 분석하였다. TGA와 1H-NMR 분석에 의한 그라프트율이 서로 일치하였으며, 그라프트 반응 시 사용한 CA에 대한 L-락타이드의 비율이 커지고 반응 시간이 길어질수록 CA-g-PLA의 그라프트율이 크게 나타났다. 모든 분석 결과에서 CA-g-PLA는 CA와 PLA이 단순 혼합이 아닌 공중합체로서의 특성을 나타내었다. CA(50)/PLA(50) 블렌드에 그라프트율이 다른 CA-g-PLA를 일정량 (15 phr, part per hundred resin) 또는 그라프트율이 16.88 %인 CA-g-PLA를 서로 다른 양(0-25 phr)으로 첨가한 CA(50)/PLA(50)/ CA-g-PLA 블렌드 필름을 제조하여 UTM, SEM 등을 사용하여 분석하였다. CA-g-PLA의 그라프트율이 큰 것을 사용하거나 첨가량이 많아지면 CA(50)/PLA(50)/CA-g-PLA 블렌드 시료의 파단응력과 파단변형률이 모두 증가하였으며, 미첨가 시료와 비교하였을 때 파단면이 매끄러워지고 상분리가 작게 나타나 CA-g-PLA가 CA와 PLA 블렌드의 상용화제로 작용하는 것을 확인하였다.
Biodegradability of cellulose acetate (CA) which exhibits good physical properties and transparency depends on the degree of substitution (DS) of acetyl group. In order to overcome this drawback, CA can be mixed with poly(L-lactic acid) (PLA), a biodegradable polyester polymer. However, there is no ...
Biodegradability of cellulose acetate (CA) which exhibits good physical properties and transparency depends on the degree of substitution (DS) of acetyl group. In order to overcome this drawback, CA can be mixed with poly(L-lactic acid) (PLA), a biodegradable polyester polymer. However, there is no miscibility between CA and PLA polymer, and therefore the physical properties of CA/PLA blends become too bad to be used. In this study, CA-g-PLA having both CA and PLA properties was synthesized via a ring-opening polymerization of L-lactide and used as a compatibilizer of CA/PLA blends to enhance compatibility of CA and PLA and their physical properties. CA-g-PLA with various graft yields was obtained by varying the weight ratio of L-lactide to CA and reaction conditions. Characterization of the CA-g-PLA was carried out by using TGA, 1H-NMR, FT-IR, GPC, and DSC. Graft yields of the CA-g-PLA copolymers were determined by TGA and 1H-NMR analysis. The graft yield of CA-g-PLA increased with increasing the weight ratio of L-lactide to CA up to 10:1 or the grafting time up to 16 hours at 130 ℃. All the analysis results indicated that CA-g-PLA exhibits copolymer properties instead of simple mixture properties of CA and PLA. Constant amounts (15 phr, part per hundred resin) of CA-g-PLA having various graft yields or various amounts (0-25 phr) of CA-g-PLA having a constant graft yield (16.88 %) were added to the CA (50) / PLA (50) blend and CA(50)/PLA(50)/CA-g-PLA blends films were prepared. Mechanical properties and morphology of the blend films were analyzed by using UTM and SEM. As the graft yield or amount of added CA-g-PLA increased, both the tensile stress-at-break and tensile strain-at-break of the blend films increased. Comparing SEM images of the blend films the fracture surface became smooth and the phase separation in the interface decreased. All these results indicated that CA-g-PLA behaves as a compatibilizer for CA/PLA blend is confirmed.
Biodegradability of cellulose acetate (CA) which exhibits good physical properties and transparency depends on the degree of substitution (DS) of acetyl group. In order to overcome this drawback, CA can be mixed with poly(L-lactic acid) (PLA), a biodegradable polyester polymer. However, there is no miscibility between CA and PLA polymer, and therefore the physical properties of CA/PLA blends become too bad to be used. In this study, CA-g-PLA having both CA and PLA properties was synthesized via a ring-opening polymerization of L-lactide and used as a compatibilizer of CA/PLA blends to enhance compatibility of CA and PLA and their physical properties. CA-g-PLA with various graft yields was obtained by varying the weight ratio of L-lactide to CA and reaction conditions. Characterization of the CA-g-PLA was carried out by using TGA, 1H-NMR, FT-IR, GPC, and DSC. Graft yields of the CA-g-PLA copolymers were determined by TGA and 1H-NMR analysis. The graft yield of CA-g-PLA increased with increasing the weight ratio of L-lactide to CA up to 10:1 or the grafting time up to 16 hours at 130 ℃. All the analysis results indicated that CA-g-PLA exhibits copolymer properties instead of simple mixture properties of CA and PLA. Constant amounts (15 phr, part per hundred resin) of CA-g-PLA having various graft yields or various amounts (0-25 phr) of CA-g-PLA having a constant graft yield (16.88 %) were added to the CA (50) / PLA (50) blend and CA(50)/PLA(50)/CA-g-PLA blends films were prepared. Mechanical properties and morphology of the blend films were analyzed by using UTM and SEM. As the graft yield or amount of added CA-g-PLA increased, both the tensile stress-at-break and tensile strain-at-break of the blend films increased. Comparing SEM images of the blend films the fracture surface became smooth and the phase separation in the interface decreased. All these results indicated that CA-g-PLA behaves as a compatibilizer for CA/PLA blend is confirmed.
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