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PLLA-block-PMMA 공중합수지의 합성 및 이를 포함하는 PLA 이축연신 필름의 특성
Synthesis of PLLA-block-PMMA Copolymer and Characteristics of Biaxially Oriented PLA Film Including the Same 원문보기

공업화학 = Applied chemistry for engineering, v.26 no.3, 2015년, pp.251 - 258  

김문선 (성균관대학교 과학기술연구소) ,  이상은 (성균관대학교 화학공학과)

초록
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본 연구에서는 L-lactide를 이용하여 수평균분자량(Mn)과 중량평균분자량($M_w$)이 각각 12,000, 14,000 g/mol인 PLLA (Poly L-lactic acid) 수지를 합성하였으며, 이 PLLA를 이용하여 PLLA-Br 중간체를 합성하였다. PLLA-Br 중간체를 이용하여 수평균분자량($M_n$)과 중량평균분자량($M_w$)이 각각 84,000, 126,000 g/mol인 PLLA-block-PMMA (Poly L-lactic acid-block-Polymethyl methacrylate) 공중합체를 최종적으로 합성하였으며 PLLA-block-PMMA 공중합체의 유리전이온도($T_g$)는 $95.5^{\circ}C$, 열분해 개시온도는 $289^{\circ}C$이었다. PLA에 PLLA-block-PMMA를 9 phr 혼용하고 $95^{\circ}C$에서 3배 이축연신한 다음 $120^{\circ}C$에서 2 min 동안 저온열처리하여 두께가 $50{\pm}3{\mu}m$인 PLA 필름을 제조하였다. 550 nm 파장에서 측정한 PLA 필름의 빛투과율은 88.5%, 인장강도는 44.5 MPa이었으며 PLA 필름의 인장강도를 현 수준보다 개선하기 위해서는 이축연신후 $120^{\circ}C$의 온도조건에서 2 min보다 긴 저온열처리시간이 필요하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In the study, PLLA with 12,000 g/mol ($M_n$) and 14,000 g/mol ($M_w$) was synthesized from L-lactide, and used to synthesize PLLA-Br intermediate. PLLA-block-PMMA with 84,000 g/mol ($M_n$) and 126,000 g/mol ($M_w$) was finally synthesized from PLLA-Br inte...

주제어

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문제 정의

  • PLA와 PMMA 간의 상용성을 높이기 위해서 계면에 고리 형태의 큰 블록을 갖는 공중합체의 합성이 바람직하나 필름형태로 연신하는 경우 필름의 끊어짐 현상과 투명성 저하가 우려되었다. 따라서 본 연구에서는 필름의 끊어짐 현상과 투명성 저하를 방지하면서 PLA 필름의 기계적 특성과 열적 특성을 개선하기 위하여 PLLA-block-PMMA 공중합체를 합성하였으며 이를 PLA 수지와 혼용하여 동시 이축연신된 PLA 필름을 제조하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
석유계 플라스틱 필름은 환경에 어떠한 영향을 미쳤는가? 지금까지 사용되어 온 석유계 플라스틱 필름은 우리의 일상생활을 편리하게 만드는 소재로서 오랜 기간 동안 사용되어 왔으나 무분별한 플라스틱 제품의 사용은 한정된 석유 매장량으로 공급가격의 상승을 가져왔고 폐플라스틱 제품의 연소 및 토양매립으로 토양, 수질, 대기의 환경을 오염시키는 원인이 되었다. 특히 소각 시 발생하는 VOCs와 이산화탄소는 대기를 오염시키고 지구의 온난화 현상을 가속시키는 원인이 되었다[1].
PLA의 특징은 무엇인가? PLA는 생분해성이 우수하고 기계적, 광학적, 열적 특성이 양호하나 기존제품으로 사용되고 있는 폴리에스테르 석유계 수지에 비해 결정화속도가 늦고 기계적 특성과 열적 특성이 떨어진다는 문제점이 있다. 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 개질을 위한 공중합과 컴파운딩 연구가 진행되었으며 개질된 소재를 이용하여 플라스틱 사출제품과 압출제품에 적용이 가능하였다[4,5].
플라스틱 소각으로 인한 지구의 온난화 현상을 막기위해 어떠한 연구를 진행하였는가? 특히 소각 시 발생하는 VOCs와 이산화탄소는 대기를 오염시키고 지구의 온난화 현상을 가속시키는 원인이 되었다[1]. 이러한 문제들을 해결하기 위하여 폐플라스틱의 재생처리 기술과 석유계 플라스틱 소재를 대체할 수 있는 친환경 플라스틱 소재기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 친환경 플라스틱 소재에 관한 연구는 다양한 분야에서 진행되어 왔으며 감자, 옥수수 등의 목질계에서 발효, 화학처리 단계를 거쳐 제조되는 폴리유산(poly lactic acid, PLA)을 대표적인 예로 제시할 수 있다.
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참고문헌 (25)

  1. G. S. Kim, M. S. Kim, and B. W. Kim, Study on isothermal crystallization characteristics of PLA film by adding APP as a nucleation agent, Korean Chem. Eng. Res., 50, 582-587 (2012). 

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  3. H. M. Park, M. Misra, L. T. Drzal, and A. K. Mohanty, "Green" nanocomposites from cellulose acetate bioplastic and clay: effect of eco-friendly triethyl citrate plasticizer, Biomacromolecules, 5, 2281-2288 (2004). 

  4. G. Perego, G. D. Cella, and C. Bastioli, Effect of molecular weight and crystallinity on poly(lactic acid) mechanical properties, J. Appl. Polym. Sci., 59, 37-43 (1996). 

  5. C. Y. Hung, C. C. Wang, and C. Y. Chen, Enhanced the thermal stability and rystallinity of polylactic acid (PLA) by incorporated reactive PS-b-PMMA-b-PGMA and PS-b-PGMA block copolymers as chain extenders, Polymer, 54, 1860-1866 (2013). 

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  8. G. Zhang, J. Zhang, S. Wang, and D. Shen, Miscibility and phase structure of biary blends of polyactide and poly(methyl methacrylate), J. Polym. Sci. Part B., 41, 23-30 (2003). 

  9. K. P. Le, R. Lehman, J. Remmert, K. VanNess, P. M. L. Ward., and J. D. Idol, Multiphase blends from poly(L-lactide) and poly(methyl methacrylate), J. Biomate. Sci., Polym. Edn., 17, 121-137 (2006). 

  10. D. Cossement, R. Gouttebaron, V. Cornet, P. Viville, M. Hecq, and R. Lazzaroni, PLA-PMMA blends: A study by XPS and ToF-SIMS, Appl. Surf. Sci., 252, 6636-6639 (2006). 

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  13. C. P. Wu, C. C. Wang, and C. Y. Chen, Enhancing the PLA crystallization rate by incorporating a polystyrene-block-poly(methyl methacrylate) block copolymer: synergy of polystyrene and poly(methyl methacrylate) segments, Polym. Physics., Doi:10.1002/polb.23492. 

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  18. S. W. Chun, S. H. Kim, Y. H. Kim, and H. J. Kang, Thermal properties of linear shape polylactic acid/star shape polylactic acid blends, Polymer(Korea), 24, 333-341 (2000). 

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  20. J. C. Wu, B. H. Huang, M. L. Hsueh, S. L. Lai, and C. C. Lin, Ring-opening polymerization of lactide initiated by magnesium and zinc alkoxides, Polymer, 46, 9784-9792 (2005). 

  21. P. S. Umare, G. L. Tembe, K. V. Rao, U. S. Satpathy, and B. Trivedi, Catalytic ring-opening polymerization of L-lactide by titanium biphenoxy-alkoxide initiators, J. Mole. Catal., A268, 235-243 (2007). 

  22. K. W. Lee, H. S. Park, and Y. H. Kim, Crystallization behavior and thermal property of poly(D-lactic acid-b-L-lactic acid), Text. Sci. Eng., 47, 406-413 (2010). 

  23. B. C. Ji, W. S. Yoon, and S. Y. Kim, Structure and properties of zone-drawn PET film (I), J. Korean Fiber Soc., 30, 328-334 (1993). 

  24. B. C. Ji, W. S. Yoon, and S. Y. Kim, Structure and properties of zone-drawn PET film (II), J. Korean Fiber Soc., 30, 379-387 (1993). 

  25. J. G. Lee, S. H. Park, and S. H. Kim, Investigation of properties of the PET film dependent on the biaxial strectching, Polymer(Korea), 34, 579-587 (2010). 

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