셀룰로오스 충진제는 잠재적인 자연 충진제로써 많은 장점을 가지고 있다. 하지만 셀룰로오스의 친수성 때문에 소수성을 가진 폴리머에 응용하기에 한계가 있다. 그래서 본 연구에서는 다른 사이즈(셀룰로오스 파우더, 마이크로크리스탈린셀룰로오스 (...
셀룰로오스 충진제는 잠재적인 자연 충진제로써 많은 장점을 가지고 있다. 하지만 셀룰로오스의 친수성 때문에 소수성을 가진 폴리머에 응용하기에 한계가 있다. 그래서 본 연구에서는 다른 사이즈(셀룰로오스 파우더, 마이크로크리스탈린셀룰로오스 (MCC) 와 셀룰로오스 나노크리스탈 (CNC) )를 가지고 있는 세 가지 친수성 셀룰로오스를 팜오일을 이용하여 표면을 소수화시키고 친수성 셀룰로오스와 소수성 폴리프로필렌과의 계면결합력을 증가시켰다. 셀룰로오스의 표면개질은 산촉매와 염기촉매를 사용하지 않고 친환경적인 방법으로 진행하였으며 정량적인 방법과 질적인 방법을 이용하여 표면소수화 셀룰로오스를 특정하였다. 셀룰로오스에 붙은 팜오일의 질량은 개질 후 증가한 셀룰로오스와 개질 전 셀룰로오스의 질량을 비교하여 측정하였다. 습윤성 테스트, TGA와 FTIR를 사용하였고, 그 결과를 통해 셀룰로오스의 표면소수화가 이루어졌음을 확인하였다. 셀룰로오스의 수산기그룹과 팜오일의 에스테르기 그룹과의 에스테르 교환을 FTIR 흡수피크를 통하여 확인할 수 있었고 셀룰로오스에 붙은 팜오일 함량이 증가할수록 에스테르기가 증가하는 것을 확인하였다. 용융혼합 및 압축성형에 의해 폴리프로필렌/셀룰로오스 복합재 (80/20 셀룰로오스와 마이크로크리스탈린셀룰로오스, 98/2 셀룰로오스 나노크리스탈) 제조하였다. 복합재의 충격강도와 인장강도를 알아보기 위해 만능재료시험기와 아이조드 충격시험기를 사용하였다. 복합재의 충격강도와 파단신율은 팜오일 함량이 증가함에 따라 셀룰로오스의 종류(셀룰로오스 파우더, 마이크로크리스탈린셀룰로오스(MCC), 셀룰로오스 나노크리스탈(CNC) )에 상관없이 증가하는 것을 알 수 있다. 각 종의 셀룰로오스에 최적화 된 팜오일이 붙었을 때, 폴리프로필렌/소수화 셀룰로오스 복합재의 인장강도와 인장탄성률이 최고치를 나타내었다. 복합재에서 표면소수화 MCC와 표면소수화 된 셀룰로오스의 함량이 20wt% 같을 때, 표면소수화 MCC가 셀룰로오스에 비해 복합재의 기계적 특성을 향상시키는데 더 효과적이었다. 표면소수화 CNC는 함량이 2wt%이지만 나노사이즈 때문에 폴리프로필렌/셀룰로오스 복합재의 기계적 특성을 매우 효과적으로 향상시켰다. 서로 다른 종류의 셀룰로오스 충전제를 사용한 복합재의 전자현미경(SEM)사진은 표면소수화 셀룰로오스와 폴리프로필렌 매트릭스간의 계면결합력이 개선된 것을 확인할 수 있었다.
셀룰로오스 충진제는 잠재적인 자연 충진제로써 많은 장점을 가지고 있다. 하지만 셀룰로오스의 친수성 때문에 소수성을 가진 폴리머에 응용하기에 한계가 있다. 그래서 본 연구에서는 다른 사이즈(셀룰로오스 파우더, 마이크로크리스탈린셀룰로오스 (MCC) 와 셀룰로오스 나노크리스탈 (CNC) )를 가지고 있는 세 가지 친수성 셀룰로오스를 팜오일을 이용하여 표면을 소수화시키고 친수성 셀룰로오스와 소수성 폴리프로필렌과의 계면결합력을 증가시켰다. 셀룰로오스의 표면개질은 산촉매와 염기촉매를 사용하지 않고 친환경적인 방법으로 진행하였으며 정량적인 방법과 질적인 방법을 이용하여 표면소수화 셀룰로오스를 특정하였다. 셀룰로오스에 붙은 팜오일의 질량은 개질 후 증가한 셀룰로오스와 개질 전 셀룰로오스의 질량을 비교하여 측정하였다. 습윤성 테스트, TGA와 FTIR를 사용하였고, 그 결과를 통해 셀룰로오스의 표면소수화가 이루어졌음을 확인하였다. 셀룰로오스의 수산기그룹과 팜오일의 에스테르기 그룹과의 에스테르 교환을 FTIR 흡수피크를 통하여 확인할 수 있었고 셀룰로오스에 붙은 팜오일 함량이 증가할수록 에스테르기가 증가하는 것을 확인하였다. 용융혼합 및 압축성형에 의해 폴리프로필렌/셀룰로오스 복합재 (80/20 셀룰로오스와 마이크로크리스탈린셀룰로오스, 98/2 셀룰로오스 나노크리스탈) 제조하였다. 복합재의 충격강도와 인장강도를 알아보기 위해 만능재료시험기와 아이조드 충격시험기를 사용하였다. 복합재의 충격강도와 파단신율은 팜오일 함량이 증가함에 따라 셀룰로오스의 종류(셀룰로오스 파우더, 마이크로크리스탈린셀룰로오스(MCC), 셀룰로오스 나노크리스탈(CNC) )에 상관없이 증가하는 것을 알 수 있다. 각 종의 셀룰로오스에 최적화 된 팜오일이 붙었을 때, 폴리프로필렌/소수화 셀룰로오스 복합재의 인장강도와 인장탄성률이 최고치를 나타내었다. 복합재에서 표면소수화 MCC와 표면소수화 된 셀룰로오스의 함량이 20wt% 같을 때, 표면소수화 MCC가 셀룰로오스에 비해 복합재의 기계적 특성을 향상시키는데 더 효과적이었다. 표면소수화 CNC는 함량이 2wt%이지만 나노사이즈 때문에 폴리프로필렌/셀룰로오스 복합재의 기계적 특성을 매우 효과적으로 향상시켰다. 서로 다른 종류의 셀룰로오스 충전제를 사용한 복합재의 전자현미경(SEM)사진은 표면소수화 셀룰로오스와 폴리프로필렌 매트릭스간의 계면결합력이 개선된 것을 확인할 수 있었다.
Though cellulose fillers have several advantages as potential natural fillers the hydrophilic nature of the cellulose fillers limits their application to typically hydrophobic polymers. Therefore, in this study, three kinds of hydrophilic cellulose fillers with different sizes (cellulose powder, mic...
Though cellulose fillers have several advantages as potential natural fillers the hydrophilic nature of the cellulose fillers limits their application to typically hydrophobic polymers. Therefore, in this study, three kinds of hydrophilic cellulose fillers with different sizes (cellulose powder, microcrystalline cellulose (MCC) and cellulose nanocrystal (CNC)) were surface-hydrophobized by palm oil to improve the interfacial bonding strength between the cellulose fillers and hydrophobic polypropylene (PP). The surface-hydrophobization of the cellulose fillers was carried out eco-friendly without using any acid or base catalyst and the hydrophobized cellulose fillers were characterized by quantitatively as well as qualitatively. The attached palm oil contents to the cellulose fillers were determined by measuring the weight increase of the fillers after the surface-hydrophobization. The wettability test, TGA and FTIR analysis of the surface-hydrophobized cellulose fillers were performed and their results confirmed that the surface-hydrophobization was carried out successfully. The FTIR absorption peak for the trans-esterification between the hydroxy groups of the cellulose fillers and the ester groups of the palm oil increased with increasing the attached palm oil content to the cellulose fillers. The PP/cellulose (80/20 for cellulose powder and MCC, and 98/2 for CNC) composites with various surface-hydrophobized cellulose fillers were prepared respectively by melt blending followed by compression molding. The impact strength and tensile properties of the composites were measured by impact tester and UTM respectively. The impact strength and elongation at break of the composites increased with increasing the attached palm oil content regardless of cellulose filler type (cellulose powder, MCC and CNC). Each composite with each type of surface-hydrophobized cellulose filler of the optimum attached palm oil content showed maximum tensile strength and modulus. The surface-hydrophobized MCC was more effective than the surface-hydrophobized cellulose powder in improving the mechanical properties of the PP/cellulose composite at the same loading of 20%. Though the loading level was only 2% the surface-hydrophobized CNC was very effective in improving the mechanical properties of the PP/cellulose composite due to its nano-scale. The SEM images of the composites with different types of the cellulose fillers each other showed improved interfacial bonding strength between the surface-hydrophobized cellulose fillers and the PP matrix.
Though cellulose fillers have several advantages as potential natural fillers the hydrophilic nature of the cellulose fillers limits their application to typically hydrophobic polymers. Therefore, in this study, three kinds of hydrophilic cellulose fillers with different sizes (cellulose powder, microcrystalline cellulose (MCC) and cellulose nanocrystal (CNC)) were surface-hydrophobized by palm oil to improve the interfacial bonding strength between the cellulose fillers and hydrophobic polypropylene (PP). The surface-hydrophobization of the cellulose fillers was carried out eco-friendly without using any acid or base catalyst and the hydrophobized cellulose fillers were characterized by quantitatively as well as qualitatively. The attached palm oil contents to the cellulose fillers were determined by measuring the weight increase of the fillers after the surface-hydrophobization. The wettability test, TGA and FTIR analysis of the surface-hydrophobized cellulose fillers were performed and their results confirmed that the surface-hydrophobization was carried out successfully. The FTIR absorption peak for the trans-esterification between the hydroxy groups of the cellulose fillers and the ester groups of the palm oil increased with increasing the attached palm oil content to the cellulose fillers. The PP/cellulose (80/20 for cellulose powder and MCC, and 98/2 for CNC) composites with various surface-hydrophobized cellulose fillers were prepared respectively by melt blending followed by compression molding. The impact strength and tensile properties of the composites were measured by impact tester and UTM respectively. The impact strength and elongation at break of the composites increased with increasing the attached palm oil content regardless of cellulose filler type (cellulose powder, MCC and CNC). Each composite with each type of surface-hydrophobized cellulose filler of the optimum attached palm oil content showed maximum tensile strength and modulus. The surface-hydrophobized MCC was more effective than the surface-hydrophobized cellulose powder in improving the mechanical properties of the PP/cellulose composite at the same loading of 20%. Though the loading level was only 2% the surface-hydrophobized CNC was very effective in improving the mechanical properties of the PP/cellulose composite due to its nano-scale. The SEM images of the composites with different types of the cellulose fillers each other showed improved interfacial bonding strength between the surface-hydrophobized cellulose fillers and the PP matrix.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.