저밀도폴리에틸렌(LDPE)/꽃 모양 산화아연(FZnO) 복합필름의 제조 및 물성 분석 Preparation and Characterization of Low Density Polyethylene (LDPE) and Flower-like Zinc Oxide (FZnO) Composite Films원문보기
본 연구에서는 초음파합성법을 이용하여 항균성과 자외선 차단성이 있는 삼차원 꽃 모양의 구조를 가진 FZnO를 제조하였다. 제조한 FZnO 분말은 E. coli와 S. aureus에 대해 99.9%와 97.8%의 항균력을 나타내었다. 제조한 LDPE/FZnO 복합필름에 대한 FTIR 분석과 SEM 분석결과 LDPE/FZnO 복합필름이 성공적으로 만들어졌지만, LDPE 매트릭스와 FZnO 분말과의 상호작용은 약한 것으로 확인되었다. FZnO 함량이 증가할수록 자외선 차단성이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, FZnO함량이 증가할수록 E. coli와 S. aureus에 대한 항균성이 증가하는 것을 확인하였다. 하지만, 복합필름 내 물성 극대화 및 포장소재로 적용을 위해서는 FZnO 분말과 고분자와의 혼화성 향상에 대한 추가적인 연구가 필요하다는 것을 확인하였다.
본 연구에서는 초음파합성법을 이용하여 항균성과 자외선 차단성이 있는 삼차원 꽃 모양의 구조를 가진 FZnO를 제조하였다. 제조한 FZnO 분말은 E. coli와 S. aureus에 대해 99.9%와 97.8%의 항균력을 나타내었다. 제조한 LDPE/FZnO 복합필름에 대한 FTIR 분석과 SEM 분석결과 LDPE/FZnO 복합필름이 성공적으로 만들어졌지만, LDPE 매트릭스와 FZnO 분말과의 상호작용은 약한 것으로 확인되었다. FZnO 함량이 증가할수록 자외선 차단성이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, FZnO함량이 증가할수록 E. coli와 S. aureus에 대한 항균성이 증가하는 것을 확인하였다. 하지만, 복합필름 내 물성 극대화 및 포장소재로 적용을 위해서는 FZnO 분말과 고분자와의 혼화성 향상에 대한 추가적인 연구가 필요하다는 것을 확인하였다.
Flower-like zinc oxide (FZnO) was successfully synthesized via a sonochemical process. The chemical structure, morphology, and antimicrobial properties of as- prepared FZnO were investigated. Additionally, pure LDPE and five different LDPE/FZnO composite films were prepared with different FZnO conte...
Flower-like zinc oxide (FZnO) was successfully synthesized via a sonochemical process. The chemical structure, morphology, and antimicrobial properties of as- prepared FZnO were investigated. Additionally, pure LDPE and five different LDPE/FZnO composite films were prepared with different FZnO content by using a twin screw extruder. According to the FTIR and SEM analyses, there exists weak interfacial interaction between LDPE and FZnO. Compared with pure LDPE, the LDPE/FZnO composite films showed UV barrier and enhanced antimicrobial activity against Escherichia coli (E. coli) as a Gram-negative micro-organism and Staphylococcus aureus (S. aureus) as a Gram-positive micro-organism. To enhance the interfacial interaction and good dispersion of FZnO into the LDPE matrix, and resultantly to such as UV barrier and antimicrobial properties of LDPE/FZnO composite films as the packaging materials, further efforts are required.
Flower-like zinc oxide (FZnO) was successfully synthesized via a sonochemical process. The chemical structure, morphology, and antimicrobial properties of as- prepared FZnO were investigated. Additionally, pure LDPE and five different LDPE/FZnO composite films were prepared with different FZnO content by using a twin screw extruder. According to the FTIR and SEM analyses, there exists weak interfacial interaction between LDPE and FZnO. Compared with pure LDPE, the LDPE/FZnO composite films showed UV barrier and enhanced antimicrobial activity against Escherichia coli (E. coli) as a Gram-negative micro-organism and Staphylococcus aureus (S. aureus) as a Gram-positive micro-organism. To enhance the interfacial interaction and good dispersion of FZnO into the LDPE matrix, and resultantly to such as UV barrier and antimicrobial properties of LDPE/FZnO composite films as the packaging materials, further efforts are required.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구에서는 아세트산 아연이수화물과 수산화나트륨의 반응을 통하여 제조한 FZnO의 화학적 구조를 확인하기 위하여 FTIR분석을 실시하였다. Fig.
. 본 연구에서는 초음파 합성법으로 제조한 FZnO 분말의 항균효과를 확인하기 위하여 대표적 그람음성균인 E. coli와 대표적 그람양성균인 S. aureus에 대한 항균효과를 실시하였다. Table 2에서 보는 바와 같이 FZnO 분말은 대조군과 비교해봤을 때 E.
본 연구에서는 초음파합성법을 이용하여 꽃 모양 형태 (flower-like)의 ZnO분말(FZnO)를 제조하고자 한다. FZnO의경우 삼차원의 구조를 가지고 있어, 구형의 ZnO에 비해 표면적이 크며, 뛰어난 항균성과 자외선 차단특성을 가지고 있다8,10-12).
최근 포장분야에서 기능성 무기계 필러를 고분자에 도입하여 기체 차단성, 산소흡수성, 항균성 등을 부여하는 다양한 연구가 널리 진행되고 있다2-4). 이는 포장된 제품의 보관수명을 연장시키고, 외부환경요인으로부터 소비자가 제품을 안전하게 사용하게 하는데 목적이 있다. 식품 및 의료기기 포장 분야에서는 항균성 물질 또는 항산화 물질 등과 같은 기능성 물질이 직접적으로 제품 내로 전이되는 것을 방지하고, 포장된 제품의 오염을 방지하고, 보관수명을 연장시키는 것이 중요하다1,2,4).
FZnO의경우 삼차원의 구조를 가지고 있어, 구형의 ZnO에 비해 표면적이 크며, 뛰어난 항균성과 자외선 차단특성을 가지고 있다8,10-12). 이러한 특성을 가지고 있는 FZnO를 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)에 도입하여 포장소재로의 적용가능성을 확인 하는 것이 본 연구의 목적이다. 선행연구에서는 FZnO를 제조한 다음 고분자와의 복합필름 제조에 관한 연구는 아직 보고되지 않았다.
aureus에 대한 항균력을 나타냄으로써, 이전의 선행연구들과 유사한 항균성 결과를 확인할 수 있었다1,2,4,19,20). 이를 바탕으로 포장분야를 포함한 플라스틱 소재 내 항균성 첨가제로서의 적용 가능성을 확인하였고, 이에 대한 자세한 내용은 LDPE/FZnO 복합필름의 항균성 분석에 나타내었다.
가설 설정
Pure LDPE의 경우 상대적으로 고른 표면을 가지고 있는 것을 확인할 수 있다. 본 연구에서는 가로세로비가 큰 이차원의 나노크기구조의 판상이 삼차원구조로 뭉쳐있는 FZnO분말이 압출과정에서 고분자의 유입으로 의하여 다시 이차원구조로 분리될 것으로 가정하였고, 이는 FZnO가 고분자 내에서 높은 표면적을 발현하여, 물리적, 열적, 항균성 발현에 크게 영향을 줄 것으로 예상하였다. 하지만, 복합필름 내에서 FZnO 분말은 뭉쳐져 있음을 확인할 수있었다.
제안 방법
14),21) FZnO 분말의 함량변화에 따른 LDPE/FZnO 복합필름의 제조 및 LDPE와 FZnO 분말의 상호작용을 확인하기 위하여 FTIR 분석을 실시하였으며, 그 결과를 Fig. 4(b)에 나타내었다. LDPE에서 발견되는 –CH3 피크는 2916과 2848 cm-1 (asymmetric stretching)에서, -CH2- 1468 cm-1 (bending deformation), 1376 cm-1 (symmetric deformation) 그리고 718 cm-1 (rocking deformation)에서 확인하였다14,22).
aureus에 대한 항균성을 가지고 있음을 확인하였다(Table 2). FZnO 분말의 함량에 따른 LDPE/FZnO 복합필름에 대한 항균성시험을 실시하였다. 균주로는 E.
01 g의 FZnO분말을 증류수에 분산시킨후 300~800 nm 범위에서 측정하였다. LDPE/FZnO 복합 필름의 자외선 및 가시광선에 대한 흡수율 및 광 투과율을 확인하기 위하여 200~800 nm 측정범위에 수행하였다.
배양한 시험균액을 38℃, 상대습도 90%, 24시간 동안 배양한 후 균수를 측정하였다. ZnO 분말의 항균성은 동일한 방법으로 시험한 대조군의 콜로니 형성단위(colony forming units, 이하 CFU)와 비교하여 항균성을 확인하였다. 제조한 LDPE/ZnO 복합필름의 항균성 시험은 JIS Z 2801 항균 시험법을 이용하였다2,14,16).
교반한 혼합물을 초음파 파쇄기(VCX750, Sonics & Material, Inc, Newtown, 미국)를 이용하여 15분간, 출력량 20% 조건으로 반응시켰다.
제조한 LDPE/ZnO 복합필름의 항균성 시험은 JIS Z 2801 항균 시험법을 이용하였다2,14,16). 균주로는 E. coli와 S. aureus을 사용하였으며, 항온 항습기의 내부 온도를 38℃, 상대습도 90%로 유지하였으며, 24시간 후 FZnO의 항균성 및 LDPE/ FZnO 복합필름의 항균성을 CFU의 수로 확인하였다. 그리고, 식 (1)을 이용하여 항균성 비율(Antimicrobial rate, R (%))을 계산하였다.
제조한 FZnO에 대한 화학적 특성, 모폴로지 (morphology), 광학적 특성 및 항균성에 대한 분석을 실시하였다. 그리고, 제조한 FZnO 함량에 따른 LDPE/FZnO 복합 필름에 대한 화학적 특성, 모폴로지, 광학적 특성 그리고 항균성 분석을 실시하였다.
또한, 제조한 FZnO 분말과 복합필름의 모폴로지를 확인하기 위하여 X-ray diffractometer (XRD: Ultima IV, Rigaku Co., Japan)를 이용하여 2θ 값에 따른 회절곡선을 이용하여 측정하였다.
먼저 LDPE/FZnO 복합필름의 압출공정을 수행하기 전에 필름 내 FZnO 분말의 고른 분산을 위해 Table 1의 조성으로 LDPE/FZnO 복합 컴파운딩 레진(Compounding resin)을 제조하였다. 제조한 각 조성의 컴파운딩 레진을 80℃에서 12시간 동안 건조한 후 (주)바우테크사의 BA-19 Twin screw extruder system을 이용하여 LDPE/FZnO 복합필름을 제조하였다.
aureus는 FZnO (1 g)가 담긴 Tryptic Soy Broth without Dextrose (10 ml)에 배양하였다. 배양한 시험균액을 38℃, 상대습도 90%, 24시간 동안 배양한 후 균수를 측정하였다. ZnO 분말의 항균성은 동일한 방법으로 시험한 대조군의 콜로니 형성단위(colony forming units, 이하 CFU)와 비교하여 항균성을 확인하였다.
본 연구에서 제조한 FZnO 분말 및 LDPE/FZnO 복합필름의 제조확인을 위해서 Perkinelmer사의 적외선분광광도기 (FTIR, Spectrum 60)를 이용하여 4000~400 cm-1의 범위에서 측정하여 확인하였다.
본 연구에서는 제조한 FZnO 분말을 CuKα radiation (λ=1.5406 Å) 을 광원으로 하여 회절 패턴을 얻었고, 그 결과는 Fig. 3에 나타내었다.
제조한 FZnO 분말 및 FZnO 분말의 함량에 따른 LDPE/ FZnO 복합필름의 모폴로지를 분석하기 위하여 FEI사의 주사전자현미경(SEM, Quanta 250)을 이용하였으며, 분석 시 Pt/Pd 코팅 후 이미지를 촬영하였다. 또한, 제조한 FZnO 분말과 복합필름의 모폴로지를 확인하기 위하여 X-ray diffractometer (XRD: Ultima IV, Rigaku Co.
제조한 FZnO 분말과 LDPE/FZnO복합필름의 자외선-가시광선 흡광도를 확인하기 위해 Shimadzu사의 자외선/가시광선 분광광도기(UV/Vis, UV-2600)를 이용하여 분석하였다 . 이때, 제조한 0.
제조한 FZnO 분말의 모폴로지를 관찰하기 위하여 SEM 분석을 실시하였으며 Fig. 2에 나타내었다. FZnO 분말에는 40~60 nm두께와 200~450 nm의 넓이를 가진 이차원의 나노크기의 판이 삼차원의 꽃모양 형태를 이루고 있음을 확인할 수 있다.
선행연구에서는 FZnO를 제조한 다음 고분자와의 복합필름 제조에 관한 연구는 아직 보고되지 않았다. 제조한 FZnO에 대한 화학적 특성, 모폴로지 (morphology), 광학적 특성 및 항균성에 대한 분석을 실시하였다. 그리고, 제조한 FZnO 함량에 따른 LDPE/FZnO 복합 필름에 대한 화학적 특성, 모폴로지, 광학적 특성 그리고 항균성 분석을 실시하였다.
먼저 LDPE/FZnO 복합필름의 압출공정을 수행하기 전에 필름 내 FZnO 분말의 고른 분산을 위해 Table 1의 조성으로 LDPE/FZnO 복합 컴파운딩 레진(Compounding resin)을 제조하였다. 제조한 각 조성의 컴파운딩 레진을 80℃에서 12시간 동안 건조한 후 (주)바우테크사의 BA-19 Twin screw extruder system을 이용하여 LDPE/FZnO 복합필름을 제조하였다. 컴파운딩 레진 및 필름 제조 시 screw 토크는 22±1 N·m로 유지되었고, 가공온도는 Header, Zone 1 180℃, Zone 2~5 (Metering and Compression Zone) 185℃, Zone 6 160℃, Zone 7 (Feed Zone)에서 120℃의 조건으로 실시 하였다.
제조한 수산화나트륨 수용액에 아세트산 아연이수화물 수용액을 첨가한 다음 30분 동안 상온에서 자기교반기(IKA® C-MAG HS7, 이카코리아 유한회사, 서울, 대한민국)를 이용하여 교반하였다.
컴파운딩 레진 및 필름 제조 시 screw 토크는 22±1 N·m로 유지되었고, 가공온도는 Header, Zone 1 180℃, Zone 2~5 (Metering and Compression Zone) 185℃, Zone 6 160℃, Zone 7 (Feed Zone)에서 120℃의 조건으로 실시 하였다.
대상 데이터
FZnO 분말의 함량에 따른 LDPE/FZnO 복합필름에 대한 항균성시험을 실시하였다. 균주로는 E. coli 와 S. aureus를 이용하였고, 대조군은 FZnO 분말을 포함하지 않은 pure LDPE 필름으로 하였다. FZnO 함량이 5%까지 증가함에 따라 복합필름 내 E.
. 균주로는 Escherichia coli (E. coli)와 Staphylococcus aureus (S. aureus)를 사용하였다. 그람 음성균인 E.
본 연구에서 사용된 실험물질은 다음과 같다: 3 g/10분의 용융지수(Melting Index)와 0.921 g/cc의 밀도를 가진 LDPE (한화케미칼, 서울, 대한민국), 아세트산 아연이수화물((CH3 COO)2 Zn·2H2O); MW: 219.51 g/mol, (주)대정화금, 시흥, 대한민국), 수산화나트륨(NaOH; MW: 39.99 g/mol, (주)대 정화금, 시흥, 대한민국)을 구입하였다.
본 연구에서는 초음파합성법을 이용하여 항균성과 자외선차단성이 있는 삼차원 꽃 모양의 구조를 가진 FZnO를 제조하였다. 제조한 FZnO 분말은 E.
. LDPE 매트릭스 내에서 FZnO 분말의 분산상태 및 상호작용을 확인하기 위하여 파단면의 SEM 분석을 실시하였으며, 그 결과를 Fig. 2(c)~2(f)에 나타내었다. Pure LDPE의 경우 상대적으로 고른 표면을 가지고 있는 것을 확인할 수 있다.
이론/모형
제조한 FZnO 분말의 항균성(antimicrobial properties)을 확인하기 위하여 KS J 4206법(진탕 플라스크법)을 사용하여 분석을 실시하였다2,14,15). 균주로는 Escherichia coli (E.
ZnO 분말의 항균성은 동일한 방법으로 시험한 대조군의 콜로니 형성단위(colony forming units, 이하 CFU)와 비교하여 항균성을 확인하였다. 제조한 LDPE/ZnO 복합필름의 항균성 시험은 JIS Z 2801 항균 시험법을 이용하였다2,14,16). 균주로는 E.
성능/효과
제조한 FZnO 분말의 SEM 이미지를 확인하면(Fig. 2(a)), 나노크기의 판들이 뭉쳐져 꽃모양의 bulk한 FZnO를 이루고 있는 것을 확인할 수 있다. 이러한 현상에 의해 제조한 FZnO 고유 흡광피크와 선행연구에서 제조한 bulk ZnO (3.
74o ((200) plane)에서 주요 회절피크를 보이고 있다.23) FZnO의 함량이 증가함에 따라 FZnO의 주요회절 피크의 세기는 증가하는 것을 알 수 있다. 이와 같이 FZnO의 첨가에 따른 기존 FZnO와 pure LDPE의 특성피크의 이동은 관찰되지 않았으며, 이는 LDPE/ FZnO 복합필름이 LDPE상과 FZnO상의 두 개의 상으로 존재한다는 것을 의미한다.
aureus를 이용하였고, 대조군은 FZnO 분말을 포함하지 않은 pure LDPE 필름으로 하였다. FZnO 함량이 5%까지 증가함에 따라 복합필름 내 E. coli와 S. aureus에 대한 항균성이 90.0%와 77.7%까지 증가하는 것을 확인할 수 있 었다(Table 3). 이것은 Pure LDPE의 경우 항균성을 가지지 않으나, FZnO 분말을 첨가함으로써 FZnO분말의 항균성이 LDPE 내에서 발현된 것으로 판단된다.
제조한 LDPE/FZnO 복합필름에 대한 FTIR 분석과 SEM 분석결과 LDPE/FZnO 복합필름이 성공적으로 만들어졌지만, LDPE 매트릭스와 FZnO 분말과의 상호작용은 약한 것으로 확인되었다. FZnO 함량이 증가할수록 자외선 차단성이 증가하는 것을 확인할수 있었다. 또한, FZnO함량이 증가할수록 E.
SEM과 WAXD 분석결과 LDPE 내 FZnO의 사이에 상호작용이 상대적으로 약함을 확인할 수 있었다. 이는 FZnO의 표면에 LDPE 매트릭스와 강한 상호작용할 수 있는 작용기의 부재와 FZnO의 도입으로 인한 LDPE 분자결정간 상호작용을 방해하였기 때문으로 사료된다.
FZnO 함량이 증가할수록 자외선 차단성이 증가하는 것을 확인할수 있었다. 또한, FZnO함량이 증가할수록 E. coli와 S. aureus에 대한 항균성이 증가하는 것을 확인하였다. 하지만, 복합필름 내 물성 극대화 및 포장소재로 적용을 위해서는 FZnO 분말과 고분자와의 혼화성 향상에 대한 추가적인 연구가 필요하다는 것을 확인하였다.
또한, LDPE의 고유회절피크인 2θ=21.33o ((110) plane)과 23.74o ((200) plane)에서의 고유회절 피크의 세기가 FZnO 1%까지는 약간 증가하다가 그 이후에는 감소하는 것을 확인할 수 있다.
하지만, 복합필름 내에서 FZnO 분말은 뭉쳐져 있음을 확인할 수있었다. 또한, 파단과정에 FZnO분말이 LDPE매트릭스와 상호작용이 약하여, 파단 후 FZnO와 LDPE이 쉽게 분리되는 것을 확인할 수 있었다.
ZnO의 항균 메커니즘은 세가지 경우가 보고되고 있는데 Zn2+ 이온에 의한 세포벽의 파괴, H2O2 생성에 의한 세포벽의 파괴(ROS: reactive oxygen species), 전자 방출로 인한 세포벽의 파괴가 있다1,4,19,20). 본 시험에서 제조한 FZnO 분말의 경우에도 E. coli와 S. aureus에 대한 항균력을 나타냄으로써, 이전의 선행연구들과 유사한 항균성 결과를 확인할 수 있었다1,2,4,19,20). 이를 바탕으로 포장분야를 포함한 플라스틱 소재 내 항균성 첨가제로서의 적용 가능성을 확인하였고, 이에 대한 자세한 내용은 LDPE/FZnO 복합필름의 항균성 분석에 나타내었다.
포장영역에서 제품 내 미생물 및 곰팡이의 성장을 억제하는 연구가 널리 진행되고 있다. 본 연구에서 제조한 FZnO 분말은 E. coli와 S. aureus에 대한 항균성을 가지고 있음을 확인하였다(Table 2). FZnO 분말의 함량에 따른 LDPE/FZnO 복합필름에 대한 항균성시험을 실시하였다.
제조한 FZnO 분말의 경우, 아세트산 아연이수화물에서 발견되는 특성피크가 사라지고 ZnO의 특성 피크가 880 cm-1, 464~419 cm-1에서 나타남을 확인하였다17,18). 이를 통하여 아세트산 아연이수화물과 수산화나트륨 수용액 내 반응이 일어났음을 확인할 수 있었다.
23) FZnO의 함량이 증가함에 따라 FZnO의 주요회절 피크의 세기는 증가하는 것을 알 수 있다. 이와 같이 FZnO의 첨가에 따른 기존 FZnO와 pure LDPE의 특성피크의 이동은 관찰되지 않았으며, 이는 LDPE/ FZnO 복합필름이 LDPE상과 FZnO상의 두 개의 상으로 존재한다는 것을 의미한다. 또한, LDPE의 고유회절피크인 2θ=21.
본 연구에서는 초음파합성법을 이용하여 항균성과 자외선차단성이 있는 삼차원 꽃 모양의 구조를 가진 FZnO를 제조하였다. 제조한 FZnO 분말은 E. coli와 S. aureus에 대해 99.9%와 97.8%의 항균력을 나타내었다. 제조한 LDPE/FZnO 복합필름에 대한 FTIR 분석과 SEM 분석결과 LDPE/FZnO 복합필름이 성공적으로 만들어졌지만, LDPE 매트릭스와 FZnO 분말과의 상호작용은 약한 것으로 확인되었다.
8%의 항균력을 나타내었다. 제조한 LDPE/FZnO 복합필름에 대한 FTIR 분석과 SEM 분석결과 LDPE/FZnO 복합필름이 성공적으로 만들어졌지만, LDPE 매트릭스와 FZnO 분말과의 상호작용은 약한 것으로 확인되었다. FZnO 함량이 증가할수록 자외선 차단성이 증가하는 것을 확인할수 있었다.
5(b)에 나타내었다. 특히, 파장의 영역대 중, 200~370 nm에서 FZnO 분말의 함량이 증가함에 따라 자외선 흡수 피크가 증가함을 확인할 수 있다. 하지만 FZnO 함량이 증가함에 따라 필름이 불투명해지면서 가시광선영역에서의 투과율이 낮아지는 것을 확인할 수 있었다.
특히, 파장의 영역대 중, 200~370 nm에서 FZnO 분말의 함량이 증가함에 따라 자외선 흡수 피크가 증가함을 확인할 수 있다. 하지만 FZnO 함량이 증가함에 따라 필름이 불투명해지면서 가시광선영역에서의 투과율이 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 이는 FZnO의 굴절률뿐만 아니라 고분자 내 분산성의 확보의 어려움과 관련이 있는 것으로 사료된다.
이것은 Pure LDPE의 경우 항균성을 가지지 않으나, FZnO 분말을 첨가함으로써 FZnO분말의 항균성이 LDPE 내에서 발현된 것으로 판단된다. 하지만, FZnO 분말의 첨가에도 불구하고, 복합필름의 항균력은 상대적으로 강하지 않음을 확인하였다. 이는, 복합필름 내 FZnO의 분산성 확보의 어려움과 FZnO 분말이 LDPE 매트릭스에 감싸짐에따라 접촉식 항균메커니즘을 발현하는데 어려움이 있는 것으로 사료된다.
후속연구
따라서, 가시성은 복합소재의 빛에 대한 굴절율과 밀접한 관계가 있다.24) 따라서, FZnO 입자크기 조절, 분산성 및 굴절율을 고려하여, 가시성을 확보와 자외선 차단효과를 동시 발현시키기 위한 추가적인 연구가 필요하다.
이는 FZnO의 표면에 LDPE 매트릭스와 강한 상호작용할 수 있는 작용기의 부재와 FZnO의 도입으로 인한 LDPE 분자결정간 상호작용을 방해하였기 때문으로 사료된다. 이를 위하여, 이종재료간 상호작용을 할 수 있는 FZnO의 표면처리와 상용화제 도입에 대한 추가적 연구가 필요하다.2)
aureus에 대한 항균성이 증가하는 것을 확인하였다. 하지만, 복합필름 내 물성 극대화 및 포장소재로 적용을 위해서는 FZnO 분말과 고분자와의 혼화성 향상에 대한 추가적인 연구가 필요하다는 것을 확인하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
항균성을 가지는 FZnO 분말을 넣었음에도 LDPE/FZnO 복합필름의 항균력이 상대적으로 강하지 않은 이유는?
하지만, FZnO 분말의 첨가에도 불구하고, 복합필름의 항균력은 상대적으로 강하지 않음을 확인하였다. 이는, 복합필름 내 FZnO의 분산성 확보의 어려움과 FZnO 분말이 LDPE 매트릭스에 감싸짐에따라 접촉식 항균메커니즘을 발현하는데 어려움이 있는 것으로 사료된다.
ZnO는 어떤 특성을 가지고 있는가?
다양한 무기계 필러 중에서 산화아연(ZnO)에 대한 관심이 증가하고 있다. ZnO는 압전과 반도체의 특성, 자외선 차단 특성, 항균성을 가지고 있어, 센서, 화장품, 기능성 포장소재 등의 기능성 필러로 적용되고 있다1,2,4). ZnO의 합성을 위한 방법으로써, 졸-겔 방법(sol-gel method)5), Zinc acetate dihydrate의 열분해를 통한 제조(thermal decomposition)6), 초음파합성법(sonochemical synthesis)7-9), 열수과정(hydrothermal process)10) 등 다양한 합성방법들이 보고되고 있다.
ZnO의 합성 방법에는 무엇이 있는가?
ZnO는 압전과 반도체의 특성, 자외선 차단 특성, 항균성을 가지고 있어, 센서, 화장품, 기능성 포장소재 등의 기능성 필러로 적용되고 있다1,2,4). ZnO의 합성을 위한 방법으로써, 졸-겔 방법(sol-gel method)5), Zinc acetate dihydrate의 열분해를 통한 제조(thermal decomposition)6), 초음파합성법(sonochemical synthesis)7-9), 열수과정(hydrothermal process)10) 등 다양한 합성방법들이 보고되고 있다. 다양한 합성방법 중, 초음파 합성법은 합성공정의 간소화, 합성수율 향상, 환경부화 감소 등의 장점이 있어 널리 연구 되고 있다7-9,11).
참고문헌 (25)
Espitia, P. J. P., Soares, N. D. F. F., Coimbra, J. S. D. R., Andrade, N. J. D., Cruz, R. S., and Medeiros, E. A. A. 2012. Zinc oxide nanoparticles: Synthesis, antimicrobial activity and food packaging applications. Food Bioprocess Technol. 5: 1447-1464.
Kim, D., Lee, S., Kwon, H., and Seo, J. 2015. Water resistance and antimicrobial properties of poly(vinyl alcohol) composite films containing surface-modified tetrapod zinc oxide whiskers. Macromol. Res. 23: 1134-1143.
Choi, H. Y. and Lee, Y. S. 2013. Characteristics of moistureabsorbing film impregnated with synthesized attapulgite with acrylamide and its effect on the quality of seasoned laver during storage. J. Food Eng. 829-839.
Tankhiwale, R. and Bajpai, S. K. 2012. Preparation, characterization and antibacterial applications of ZnO-nanoparticles coated polyethylene films for food packaging, Colloids. Surf. B. Biointerfaces. 90: 16-20.
Bhatte, K. D., Sawant, D. N., Pinjari, D. V., Pandit, A. B., and Bhanage, B. M. 2012. One pot green synthesis of nano sized zinc oxide by sonochemical method. Mater. Lett. 77: 93-95.
Yu, H., Fan. H., Wang, X., Wang, J., Cheng, P., and Zhang, X. 2014. Template-free sonochemical synthesis of flower-like ZnO nanostructures. Phys. Lett. A. 78: 3315-3318.
Zak, A. K., Majid, W. H. A., Wang, H. Z., Yousefi, R., Golsheikh, A. M., and Ren, Z. F. 2013. Sonochemical synthesis of hierarchical ZnO nanostructures. Ultrason. Sonochem. 20: 395-400.
Lu, Y., Wang, L., Wang, D., Xie, T., Chen, L., and Lin, Y. 2014. A comparative study on plate-like and flower-like ZnO nanocrystals surface photovoltate property and photocatalytic activity. Mater. Chem. Phys. 129: 281-287.
Mishra, P., Yadav, R. S., and Pandey, A. C. 2010. Growth mechanism and photoluminescence property of flower-like ZnO nanostructures synthesized by starch-assisted sonochemical method. Ultrason. Sonochem. 17: 560-565.
Huang, J., Wu, Y., Gu, Y. C., Zhai, M., Yu, K., Yang, M., and Liu, J. 2010. Large-scale synthesis of flower like ZnO nanostructure by a simple chemical solution route and its gassensing property. Sens. Actuators B Chem. 146: 206-212.
Shi, Y., Zhu, C., Wang, L., Zhao, C., Li, W., Fung, K. K., Ma, T., Hagfeldt, A., and Wang, N. 2013. Ultrarapid sonochemical synthesis of ZnO hierarchical structure: From fundamental research to high efficiencies up to 6.42% for quasisolid dye-sensitized solar cells. Chem. Mater. 25: 1000-1012.
Kim, D., Kim, I., Seo, J., and Seo, J. 2012. Preparation of polyurushiol(PUOH) based on urushiol and properties of LDPE/PUOH composite films. J. App. Chem. Eng. 23: 546-533.
Korea Standard Information Center KS J 4206.
Japanese Industrial Standard JIS Z 2801, 2000.
Wahab, R., Ansari, S. G., Kim, Y. S., Song, M., and Shin, H. S. 2009. The role of pH variation on the growth of zinc oxide nanostructures. Appl. Surf. Sci. 255, 4891-4896.
Ishioka, T., Shibata, Y., Takahashi, M., Kanesaka, I., Kitagawa, Y., and Nakamura, K. T. 1998. Vibrational spectra and structures of zinc carboxylates I. Zinc acetate dehydrate. Spectrochim. Acta. A. Mol. Biomol. Spectrosc. 54: 1827-1836.
Sirelkhatim, A., Mahmud, S., Seeni, A., Kaus, N. H. M., Ann, L. C., Bakhori, S. K. M., Hasan, H., and Mohamad, D. 2015. Review on zinc oxide nanoparticles: Antibacterial activity and toxicity mechanism. Nano-Micro Lett. 7: 219-242.
Tam, K. H., Djurisic, A. B., Chan, C. M. N., Xi, Y. Y., Tse, C. W., Leung, Y. H., Chan, W. K., Leung, F. C. C., and Au, F. C. C. 2008. Antibacterial activity of ZnO nanorods prepared by a hydrothermal method. Thin Solid Films. 516: 6167- 6174.
Alavi, S., Thomas, S., Sandeep, K. P., Kalarikkal, N., Varghese, J., and Yaragalla, S. 2015. Polymers for packaging applications. Apple Academic Press Inc, Oakville, Toronto, Canada and Waretown, Newjersey, USA, 4-70.
Gulmine, J. V., Janissek, P. R., Heise, H. M., and Akcelrud, L. 2002. Polyethylene characterization by FTIR. Polym. Test. 21: 557-563.
Jeon, G., Park, S.-I., Seo, J., Seo, K., Han, H., and You, Y. C. 2011. Preparation and characterization of UV-cured polyurethane acrylate/ZnO nanocomposite Films. Appl. Chem. Eng. 22: 610-616.
Chung, Y. and Kang, W. 2006. Preparation of ZnO nanoparticles by laser ablation of dispersed ZnO powder in solution. J. Korean Chem. Soc. 50: 440-446.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.