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본 연구에서는 바이오매스인 리그닌 (lignin)을 고분자 매트릭스에 첨가하여 고분자 복합재를 제조하고, 이들의 발포 거동과 발포체 특성에 관한 연구를 수행하였다. 친수성인 리그닌과 소수성 고분자 매트릭스와의 계면 결합력을
향상시키기 위하여 리그닌 표면을 화학적으로 개질하거나 다른 방법으로 사슬 연장제를 물리적으로 첨가하였다. 우선 리그닌과 고분자를 용융 혼련하여 고분자 바이오 복합재를 제조한 후, 발포 가교제 (dicumyl peroxide)와 화학
발포제 (azodicarbonamide)를 부가적로 첨가하여 고분자 바이오 복합재 프리프래그 (preprag)를 제조하였다. 제조된 고분자 바이오 복합재 프리프래그를 실험실에서 제작된 밀폐형 금속 ...

본 연구에서는 바이오매스인 리그닌 (lignin)을 고분자 매트릭스에 첨가하여 고분자 복합재를 제조하고, 이들의 발포 거동과 발포체 특성에 관한 연구를 수행하였다. 친수성인 리그닌과 소수성 고분자 매트릭스와의 계면 결합력을
향상시키기 위하여 리그닌 표면을 화학적으로 개질하거나 다른 방법으로 사슬 연장제를 물리적으로 첨가하였다. 우선 리그닌과 고분자를 용융 혼련하여 고분자 바이오 복합재를 제조한 후, 발포 가교제 (dicumyl peroxide)와 화학
발포제 (azodicarbonamide)를 부가적로 첨가하여 고분자 바이오 복합재 프리프래그 (preprag)를 제조하였다. 제조된 고분자 바이오 복합재 프리프래그를 실험실에서 제작된 밀폐형 금속 몰드에 삽입하여 고온 고압 조건하에서 화
학 발포 (chemical blowing)를 수행하였다. 발포된 바이오 복합재를 급속 냉각 후 파단한 파단면을 비교 분석하였으며, 화학적으로 개질된 리그닌 또는 사슬 연장제 (chain extender)가 첨가된 리그닌 기반 바이오 복합재의 셀 형상과 셀 벽을 관찰하였다.
첫번째로, 화학적 개질에 의한 상호 작용을 평가하기 위해 개질하지 않은 리그닌과 poly(ethylene-co-glycidyl methacrylate) (PEGMA) 공중합체로 개질한 리그닌(PEGMA-g-linin)을 각각 폴리올레핀계 고분자인 low-density polyethylene (LDPE)와 용융 혼련하여 물성 분석을 수행하였다. 인장강도와 인장탄성률 분석 결과 PEGMA-g-lignin/LDPE 바이오 복합재가 전체적으로 우수한 특성을 나타내었고, 화학적으로 개질된 PEGMA-g-lignin이 보다 향상된 인장 특성을 보여주었으며 리그닌 입자와 LDPE 매트릭스 사이의 증가된 상호 작용에 의해 향상되는 결과를 나타내었다. 또한, 개질된 리그닌을 첨가한 조건에서 기존 LDPE와 유사한 열적 특성 갖는 것으로 나타났고 열적 특성에 영향을 미치지 않았으며, 발포체의 형태학적 분석에서 10 wt.-% 와 20 wt.-% PEGMA-g-lignin이 첨가된 조건에서 단독 LDPE와 유사한 팽창 특성을 나타냈다.
두 번째로, 용융 혼련 방식을 통해 발포 강도가 낮은 poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT)와 고농도 리그닌을 기반으로 한 완전 분해성 바이오 복합재를 제조하고, 리그닌 함량과 사슬 연장제 (chain extender; CE)
첨가에 따른 발포 영향을 평가하였다. Lignin/PBAT 바이오 복합재의 인장강도와 신율은 리그닌 함량이 증가함에 따라 감소했지만, 인장탄성률은 CE의 영향 없이 증가하였다. 열적 특성은 리그닌 함량과 CE 첨가에 따라 다른 경
향을 나타내었다. 발포체의 형태학적 분석 결과, CE가 없는 바이오 복합재의 리그닌 함량이 20 wt.-% 이상 첨가된 조건하에서 바이오 복합재 발포체 셀의 구조가 붕괴 되었지만, CE를 포함하는 바이오 복합재의 리그닌 농도가 30
wt.-% 이상인 발포체에서도 일반적인 발포 거동을 보여주었다. 따라서, lignin/PBAT 바이오 복합재에 CE를 첨가함으로써 보다 안정적이고 균일한 셀 구조를 형성하는 것을 확인할 수 있었다. CE가 첨가된 고분자 바이오 복
합재 발포체는 기존 PBAT 보다 향상된 용융 강도를 나타내었으며, 낮은 셀 밀도 뿐만 아니라 팽창 거동을 갖는 우수한 고밀도 발포체의 특성을 관찰할 수 있었다.