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가소화 전분필름의 강도 및 열적 성질에 미치는 나노셀룰로오스 및 아민화전분의 첨가영향
Effect of Nanocellulose and Aminated Starch on Tensile and Thermal Properties of Plasticized Starch Film 원문보기

목재공학 = Journal of the Korean wood science and technology, v.42 no.4, 2014년, pp.376 - 384  

김보연 (강원대학교 산림환경과학대학 산림바이오소재공학과) ,  한송이 (강원대학교 산림환경과학대학 산림바이오소재공학과) ,  이선영 (국립산림과학원 임산공학부) ,  김영균 (국민대학교 삼림과학대학 임산생명공학과) ,  김남훈 (강원대학교 산림환경과학대학 산림바이오소재공학과) ,  이승환 (강원대학교 산림환경과학대학 산림바이오소재공학과)

초록
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본 연구는 가소화 전분필름의 열적 및 강도적 성질에 미치는 두 종류의 나노셀룰로오스, 즉 마이크로피브릴 셀룰로오스(MFC)와 셀룰로오스 나노크리스탈(CNC) 및 아민화전분의 첨가영향을 조사하였다. 글리세롤(23 wt%)을 전분의 가소제로 사용하였으며, 나노셀룰로오스를 각각 1, 5, 10, 30 중량부(phr)를 첨가하여 나노필름을 제조하였다. 나노셀룰로오스의 첨가량이 증가함에 따라 인장강도 및 탄성율은 비례적으로 증가하였으나 신장율은 저하하였다. 또한, MFC 강화필름의 강도적 성질이 CNC 강화필름보다 큰 값을 나타냈다. 제지용 사이즈제로 사용하는 아민화전분의 소량 첨가는 강도적 성질의 향상에 양호한 영향을 미쳤다. MFC 강화 전분나노필름의 TGA에 의한 열적 안정성은 MFC (30 phr)의 첨가에 의하여 향상되었으며, 아민화전분 첨가 나노필름의 경우에도 MFC를 첨가함으로써 향상되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study investigated the effect of nanocellulose, such as microfibrillated cellulose (MFC) and cellulose nanocrystal (CNC), and aminated starch on tensile property and thermal stability of plasticized starch film. Glycerol (23 wt%) was used as a plasticizer and nanocelluloses of 1-30 parts per hu...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • Liu 등 (2010)은 대나무섬유로부터의 CNC를 1-20 wt% 첨가한 전분필름(25%의 글리세롤로 가소화)의 강도적 성질을 조사하였다. CNC의 첨가량이 증가함에 따라 약 8 wt%까지 약 2 MPa에서 12 MPa까지 증가한 후 일정한 값을 유지하는 보고를 하였다. 또한, Chang 등(2010)은 밀전분에 33 wt%의 글리세롤을 첨가하여 가소화한 후, 1-5 wt%의 CNC를 첨가한 필름의 인장강도 특성을 조사하였다.
  • 천연자원 유래의 바이오플라스틱은 현재의 석유자원으로부터의 합성플라스틱의 환경문제를 해결하기 위한 대안으로서 주목받고 있으며, 가소화전분 유래의 바이오플라스틱이 주를 이루고 있다. 본 연구에서는 대표적인 글리세롤 가소화 전분필름의 강도적 성질 및 열안정성의 향상을 목적으로 두 종류의 나노 셀룰로오스, 즉 MFC와 CNC의 첨가에 의한 영향을 조사하였다. 형태학적 성질 관찰결과로 MFC는 대부분의 섬유가 직경이 20-50 nm, 길이 수 µm의 큰 종횡비를 보였으며, CNC는 직경이 4-5 nm, 길이 200-300 nm의 작은 종횡비를 보였다.
  • 본 연구에서는 종횡비가 다른 두 종류의 나노셀룰로오스, 즉 MFC와 CNC를 가소화전분의 강화필러로 사용하여 물성에 미치는 영향과 양이온성 아민화전 분의 첨가영향도 조사하였다.
  • Line profile에서 10 nm의 높이로 표시된 CNC는 두 개의 CNC가 응집된 형태를 나타낸다. 이와 같은 두 종류의 나노셀룰로오스의 다른 형태학적 성질이 가소화 전분필름의 강도적 성질에 미치는 영향을 조사하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전분이 유망한 플라스틱 원료인 이유는? 전분은 재생가능한 천연자원으로 충분한 공급, 저렴한 가격, 생분해성, 단순한 화학구조로 인해 매우 매력적이고 유망한 플라스틱 원료로 각광받고 있으며, 전분계 플라스틱은 바이오매스 플라스틱의 연구 중 약 18%의 비율을 차지하고 있다(Flieger et al. 2003).
전분계 플라스틱의 단점은? 일반적으로 글리세롤, 폴리에틸렌글라이콜 등의 친수성 저분자 가소제를 사용한 열가소화 필름이 주를 이루고 있다. 그러나 기존의 합성 플라스틱과 비교하여, 약한 내수성 및 기계적 성질이 단점으로 되어 있다(Svagan et al. 2007). 이러한 단점을 해결하고자 합성고분자와의 브랜드(Cao et al.
합성 플라스틱은 석유자원 처리 시 발생하는 문제점은? 특히 석유자원의 대량생산 및 소비형 사회구조는 생존 환경권에 큰 악영향을 주고 있으며, 현재 모든 산업의 중심에 있는 석유자원의 고갈이 예상되면서 절실히 해결하여야 할 과제로 대두되고 있다. 특히 합성 플라스틱은 석유자원의 소비량 중 8%를 차지하고 있으며, 소각처리 시 소각로의 손상, 다이옥신 등의 유독가스 발생 및 지구온난화 가스인 이산화탄소를 발생시키며 매립처리 시에는 생분해되지 않아 축적되어 환경에 큰 부하를 끼치고 있다. 그에 따른 해결 방법의 하나로 폐플라스틱의 리사이클을 통한 재이용 및 화학적 리사이클이 보편화되기 시작하였으나 여전히 일회용 플라스틱의 폐기문제, 폐플라스틱의 위생적인 회수 및 재처리 등의 문제가 남아있다.
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참고문헌 (19)

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