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아세틸화 케나프 섬유와 폴리락트산으로 구성된 바이오복합재료의 물성 평가
Performance Evaluation of Bio-Composites Composed of Acetylated Kenaf Fibers and Poly(lactic acid) (PLA) 원문보기

Elastomers and composites = 엘라스토머 및 콤포지트, v.46 no.3, 2011년, pp.195 - 203  

정택준 (서울대학교 농업생명과학대학 산림과학부 환경재료과학, 바이오복합재료 및 접착과학 연구실, 농업생명과학연구원, 바이오매스 기반 바이오소재 연구팀) ,  이병호 (서울대학교 농업생명과학대학 산림과학부 환경재료과학, 바이오복합재료 및 접착과학 연구실, 농업생명과학연구원, 바이오매스 기반 바이오소재 연구팀) ,  이현지 (서울대학교 농업생명과학대학 산림과학부 환경재료과학, 바이오복합재료 및 접착과학 연구실, 농업생명과학연구원, 바이오매스 기반 바이오소재 연구팀) ,  권혁진 (서울대학교 농업생명과학대학 산림과학부 환경재료과학, 바이오복합재료 및 접착과학 연구실, 농업생명과학연구원, 바이오매스 기반 바이오소재 연구팀) ,  장원범 (서울대학교 농업생명과학대학 산림과학부 환경재료과학, 바이오복합재료 및 접착과학 연구실, 농업생명과학연구원, 바이오매스) ,  김현중 엄영근

초록
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친환경 소재인 바이오복합재료(bio-composites)의 제조를 위하여 기질 고분자로는 poly(lactic acid) (PLA)를 그리고 충전제(filler)로는 케나프 섬유(kenaf fiber)를 사용하였다. 또한 섬유와 고분자 사이의 계면결합 향상을 위해 아세틸화 케나프 섬유(acetylated kenaf fiber)와 상용화제(compatibilizer)를 첨가해 주었다. 본 연구에서는 화학처리와 상용화제가 기계적-점탄성과 형태학적 특성에 미치는 영향을 평가하였고, 섬유가 소수성이 될수록 기질 고분자와 높은 계면결합을 가지며 물성과 형태학적 성질 또한 향상된다는 결과를 보여줬다. 그러나 점탄성과 유리전이온도에는 큰 영향을 미치지 않는다는 사실을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Eco-friendly materials or bio-composites were made with poly(lactic acid) (PLA) as matrix polymer and kenaf fibers as filler. Also, acetylated kenaf fibers and compatibilizer were adopted in order to improve the interfacial adhesion between fiber and polymer. In this study, the effect of chemical mo...

주제어

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문제 정의

  • 본 연구는 그 동안 주를 이루었던 비분해성 플라스틱 대신, 생분해성 고분자의 일종인 PLA에 친환경 충전제인 케나프 섬유를 첨가하여 제조한 바이오복합재료의 물성 검토의 일환으로, 섬유와 고분자 사이의 계면결합을 향상시키기 위해 상용화제 및 아세틸화 섬유로 제조된 생분해성 바이오복합재의 기계적, 점탄성 및 형태학적 특성을 분석, 평가하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
케나프의 장점은 무엇인가? 이러한 문제를 해결하기 위한 방안의 하나로 충전제 첨가를 들 수 있다. 4 케나프(kenaf)는 다년생 식물로서 기후 조건에 제약이 적어 재배가 용이하다는 장점과 열적 성질이 좋으며, 밀도가 낮고 값이 싼 특징을 지닌다. 5 그러나 충전제로 사용되고 있는 케나프 섬유는 친수성을 띠므로, 소수성의 기질 고분자와 혼합시킬 경우 낮은 계면결합으로 인해 물성이 저하되며, 이는 최종 산물인 바이오복합재료의 치명적인 단점이 될 수 있다.
poly(lactic acid)란 무엇인가? 본 연구에 사용된 poly(lactic acid) (PLA)는 현재 국내외적으로 많은 연구가 진행중인 생분해성 플라스틱의 일종이며 사탕수수, 옥수수 등으로부터 생산되는 재생가능한 열가소성 폴리 에스터이다. 2 또한 토양 매립 시 자연환경에 존재하는 미생물에 의한 생분해가 가능할 뿐만 아니라, 기존의 범용 고분자 대체재로 각광받고 있는 친환경재료이다.
기후변화 협약 및 새로운 환경법규 등 세계적으로 환경 규제가 점차 강화되고 있으며, ‘저탄소 녹색성장’ 이라는 슬로건에 부합하는 지속 및 재생 가능한 친환경 소재에는 무엇이 있는가? 또한 기후변화 협약 및 새로운 환경법규 등 세계적으로 환경 규제가 점차 강화되고 있으며, ‘저탄소 녹색성장’ 이라는 슬로 건에 부합하는 지속 및 재생 가능한 친환경 소재들이 점차 부각되고 있다. 1 이러한 해결책 중 하나로 바이오매스 기반인 바이오소재(바이오플라스틱, 바이오복합재료 등)를 들 수 있는데 이는 지속적으로 사용되고 있는 polyethylene, polypropylene, polystyrene 등과 같은 비분해성 고분자를 대체하기 위함이다.
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참고문헌 (19)

  1. 조동환, 김현중, "자연순환형 바이오복합재료", Elastomers and Composites, 44, 13 (2009). 

  2. Z. Q. Li, X. D. Zhou, and C. H. Pei, "Preparation and characterization of bacterial cellulose/polylactide nanocomposites", Polymer-Plastics Technology and Engineering, 49, 141 (2010). 

  3. 이세나, 이병호, 김현중, 김수민, 엄영근, "대나무 분말의 함량 및 입자크기에 따른 바이오복합재의 물성평가", 목재공학, 37, 310 (2009). 

  4. L. Liu, J. Yu, L. Cheng, and X. Yang, "Biodegradability of poly (butylene succinate)(PBS) composite reinforced with jute fibre", Polymer Degradation and Stability, 94, 90 (2009). 

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  8. V. Tserki, P. Matzinos, S. Kokkou, and C. Panayiotou, "Novel biodegradable composites based on treated lignocellulosic waste flour as filler. Part I. Surface chemical modification and characterization of waste flour", Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 36, 965 (2005). 

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  17. R. Agrawal, N. Saxena, K. Sharma, S. Thomas, and M. Sreekala, "Activation energy and crystallization kinetics of untreated and treated oil palm fibre reinforced phenol formaldehyde composites", Materials Science and Engineering A, 277, 77 (2000). 

  18. L. C. Tome, R. J. B. Pinto, E. Trovatti, C. S. R. Freire, A. J. D. Silvestre, C. P. Neto, and A. Gandini, "Transparent bionanocomposites with improved properties prepared from acetylated bacterial cellulose and poly (lactic acid) through a simple approach", Green Chemistry, 13, 419 (2011). 

  19. Q. Zhou, D. Cho, B. K. Song, and H. J. Kim, "Novel jute/polycardanol biocomposites: effect of fiber surface treatment on their properties", Composite Interfaces 16, 7, 781 (2009). 

저자의 다른 논문 :

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