[논문]셀룰로스 나노크리스탈 복합화에 의한 Poly(vinyl alcohol-co-ethylene) 필름의 기체차단성 향상 효과

안홍주; 최준호; 조세연; 곽효원; 진형준

doi:10.12772/tse.2017.54.421

셀룰로스 나노크리스탈 복합화에 의한 Poly(vinyl alcohol-co-ethylene) 필름의 기체차단성 향상 효과
Cellulose Nanocrystal-Enhanced Poly(vinyl alcohol-co-ethylene) Barrier Film

한국섬유공학회지 = Textile science and engineering, v.54 no.6, 2017년, pp.421 - 428

안홍주 (인하대학교 고분자공학과) , 최준호 (인하대학교 고분자공학과) , 조세연 (인하대학교 고분자공학과) , 곽효원 (인하대학교 고분자공학과) , 진형준 (인하대학교 고분자공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Barrier properties of packaging materials can be enhanced by controlling their microstructure and/or blending them with nanofillers such as cellulose nanocrystals (CNCs). CNCs have attracted considerable attention for use in reinforcing composite materials because of their exceptionally high specific strength and modulus, low density, chemical tunability, renewable nature, and relatively low cost. In this study, barrier films were prepared by incorporating CNCs into a poly(vinyl alcohol-co-ethylene) (EVOH) matrix. The CNCs prepared by acid hydrolysis of microcrystalline cellulose were ~348 nm long and 20 nm in diameter, with aspect ratios of 16. The nanocomposites were prepared by incorporating 1, 2, and 3 wt.% CNCs into an EVOH matrix using solution casting. Turbiscan analysis and contact angle measurements show that the EVOH/CNC composite films possessed interfacial interactions and good dispersion properties. As a result, these composite films may not show any decrease in their transparency. In particular, the oxygen transmission rate in the composite films significantly decreased from $3.2cm^3/(m^2{\cdot}day)$ to $1.3cm^3/(m^2{\cdot}day)$ when the CNC was added, indicating that the EVOH/CNC nanocomposite films can be used as barrier packaging materials.

주제어

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	셀룰로스 나노크리스탈은 무엇이며 어떤 형태로 존재하는가?	이러한 셀룰로스는 주로 펄프, 종이, 섬유 등의 다양한 형태로 이용되고 있다. 최근 각광받고 있는 셀룰로스 나노크리스탈(cellulose nanocrystal, CNC)은 셀룰로스의 단위 구조체가 결정체로 배열되어 있는 것으로 리그닌, 헤미셀룰로스, 세포질 등의 혼합물 형태로 존재한다. CNC는 결정질 내에서 사슬간 강한 수소결합을 형성하고 있기 때문에 높은 기계적 강도와 우수한 탄성률 뿐만 아니라 밀도와 열전도도가 낮은 특징을 지니고 있다[25,26].
	에틸렌비닐알콜 공중합체의 특징은 무엇이며 어디에 사용되고 있는가?	에틸렌비닐알콜 공중합체(poly(vinyl alcohol-co-ethylene), EVOH)는 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol, PVA)의 사슬에 폴리에틸렌(polyethylene, PE)이 공중합 되어 있는 고분자로써 PVA의 취약한 습도 의존성과 성형성을 개선한 고분자이다. EVOH는 간단한 사슬 구조를 지니고 있기 때문에 결정, 비결정부분 상관없이 조밀한 구조를 지녀 기체 분자가 투과할 수 있는 공간이 적고, 매트릭스 내 기체의 용존농도가 낮으며 사슬간 강한 수소결합으로 인해 기체 확산 시 필요한 활성화 에너지가 높아 기체 차단성이 높다. 이 고분자 기반 수지는 뛰어난 기체 차단 성능 외에 투명성, 광택성, 내화학성, 생체적합성 등이 우수하여 식품 포장 분야 뿐만 아니라 화장품, 자동차, 의료, 공업, 농업 분야 등에서 광범위하게 사용되고 있다[4,27].
	필름 기반 포장재의 중요한 특성은 무엇인가?	식품, 의약품, 전자재료 등 내용물 확인 및 품질 보존에 있어 필름 기반 포장재의 가장 중요한 특성은 필름의 기계적 물성, 유연성, 기체 및 수증기 차단성, 그리고 투명성이다[1]. 특히 최근 세계적인 환경규제 강화로 인해 포장재는 제품 보존을 위한 기체 차단성 및 충격에 대한 안전성 뿐만 아니라, 포장재의 폐기 처리성을 고려한 환경친화적 소재의 개발이 요구되고 있다[2,3].

참고문헌 (38)

H. K. Han and C.-Y. Park, "Functional Food Packaging Film", Polym. Sci. Technol., 2001, 12, 174-182.
H.-M. Ng, L. T. Sin, S.-T. Bee, T.-T. Tee, and A. R. Rahmat, "Review of Nanocellulose Polymer Composite Characteristics and Challenges", Polym.-Plast. Technol. Eng., 2017, 56, 687-731.

상세보기
R. Auras, B. Harte, and S. Selke, "An Overview of Polylactides as Packaging Materials", Macromol. Biosci., 2004, 4, 835-864.

상세보기
S. K. Cho and J.-H. Lee, "Trends of Gas Barrier Films via Roll to Roll Process", Polym. Sci. Technol., 2016, 27, 297-305.
J. Lange and Y. Wyser, "Recent Innovations in Barrier Technologies for Plastic Packaging - A Review", Packag. Technol. Sci., 2003, 16, 149-158.

상세보기
I. Siro and D. Plackett, "Microfibrillated Cellulose and New Nanocomposite Materials: A Review", Cellulose, 2010, 17, 459-494.

상세보기
K. S. Miller and J. M. Krochta, "Oxygen and Aroma Barrier Properties of Edible Films: A Review", Trends in Food Sci. Technol., 1997, 8, 228-237.

상세보기
A. Vassiliou, D. Bikiaris, K. Chrissafis, K. M. Paraskevopoulos, S. Y. Stavrev, and A. Docoslis, "Nanocomposites of Isotactic Polypropylene with Carbon Nanoparticles Exhibiting Enhanced Stiffness, Thermal Stability and Gas Barrier Properties", Compos. Sci. Technol., 2008, 68, 933-943.

상세보기
X. Yang, Y. Zhang, Y. Xu, S. Gao, and S. Guo, "Effect of Octadecylamine Modified Graphene on Thermal Stability, Mechanical Properties, and Gas Barrier Properties of Brominated Butyl Rubber", Macromol. Res., 2017, 25, 270-275.

상세보기
P.-G. Ren, H. Wang, D.-X. Yan, H.-D. Huang, H.-B. Wang, Z.-P. Zhang, X. Ling, and Z.-M. Li, "Ultrahigh Gas Barrier Poly(vinyl alcohol) Nanocomposite Film Filled with Congregated and Oriented $Fe_3O_4$ @GO Sheets Induced by Magnetic-field", Compos. Pt. A-Appl. Sci. Manuf., 2017, 97, 1-9.

상세보기
Y. Cui, S. Kumar, B. R. Kona, and D. van Houcke, "Gas Barrier Properties of Polymer/Clay Nanocomposites", RSC Adv., 2015, 5, 63669-63690.

상세보기
S. Maisanaba, S. Pichardo, M. Puerto, D. Gutierrez-Praena, A. M. Camean, and A. Jos, "Toxicological Evaluation of Clay Minerals and Derived Nanocomposites: A Review", Environ. Res., 2015, 138, 233-254.

상세보기
M. Kryuchkova, A. Danilushkina, Y. Lvov, and R. Fakhrullin, "Evaluation of Toxicity of Nanoclays and Graphene Oxide in Vivo: A Paramecium Caudatum Study", Environ. Sci. Nano, 2016, 3, 442-452.
T. Lu, M. Jiang, Z. Jiang, D. Hui, Z. Wang, and Z. Zhou, "Effect of Surface Modification of Bamboo Cellulose Fibers on Mechanical Properties of Cellulose/Epoxy Composites", Compos. Pt. B-Eng., 2013, 51, 28-34.

상세보기
A. N. Fernandes, L. H. Thomas, C. M. Altaner, P. Callow, V. T. Forsyth, D. C. Apperley, C. J. Kennedy, and M. C. Jarvis, "Nanostructure of Cellulose Microfibrils in Spruce Wood", Proc. Natl. Acad. Sci., 2011, 108, E1195-E1203.

상세보기
M. K. M. Haafiz, A. Hassan, Z. Zakaria, and I. M. Inuwa, "Isolation and Characterization of Cellulose Nanowhiskers from Oilpalm Biomass Microcrystalline Cellulose", Carbohydr. Polym., 2014, 103, 119-125.

상세보기
I. Reiniati, A. N. Hrymak, and A. Margaritis, "Recent Developments in the Production and Applications of Bacterial Cellulose Fibers and Nanocrystals", Crit. Rev. Biotechnol., 2017, 37, 510-524.

상세보기
A. Hirai, O. Inui, F. Horii, and M. Tsuji, "Phase Separation Behavior in Aqueous Suspensions of Bacterial Cellulose Nanocrystals Prepared by Sulfuric Acid Treatment", Langmuir, 2009, 25, 497-502.

상세보기
J. Araki, M. Wada, S. Kuga, and T. Okano, "Flow Properties of Microcrystalline Cellulose Suspension Prepared by Acid Treatment of Native Cellulose", Colloid Surf. A-Physicochem. Eng. Asp., 1998, 142, 75-82.

상세보기
J. A. Lee, M. J. Yoon, K. -Y. Kim, and D. Y. Lim, "Structure and Mechanical Properties of Thermoplastic Composites Using Microcrystalline Cellulose Nanofibers", Text. Sci. Eng., 2013, 50, 386-392.

원문보기 상세보기
H. E. Cho, Y. Song, and H. Kim, "Physical Properties of Cellulose Acetate Reinforced by Cellulose Nanowhisker", Text. Sci. Eng., 2014, 51, 299-305.

원문보기 상세보기
M. P. Paula, T. M. Lacerda, and E. Frollini, "Sisal Cellulose Acetates Obtained from Heterogeneous Reactions", Express Polym. Lett., 2008, 2, 423-428.
O. J. Yoon, "Thermal Characteristics of Polyethylene Oxide and Functionalized Bacterial Cellulose Whisker Nanoparticle Composite Nanofibers", Macromol. Res., 2016, 24, 973-979.

원문보기 상세보기
N. S. Lani, N. Ngadi, A. Johari, and M. Jusoh, "Isolation, Characterization, and Application of Nanocellulose from Oil Palm Empty Fruit Bunch Fiber as Nanocomposites", J. Nanomater., 2014, 2014, 1-9.

상세보기
S. H. Lee, S. Y. Lee, J. D. Nam, and Y. Lee, "Preparation of Cellulose Diacetate/Ramie Fiber Biocomposites by Melt Processing", Polym.-Korea, 2006, 30, 70-74.
S. Y. Jang and D. S. Kim, "Preparation and Physical Properties of Polypropylene/Cellulose Composite", Polym.-Korea, 2014, 39, 130-135.
A. Wang, C. Xu, C. Zhang, Y. Gan, and B. Wang, "Experimental Investigation of the Properties of Electrospun Nanofibers for Potential Medical Application", J. Nanomater., 2015, 2015, 1-8.

상세보기
J. H. Ryu and H. J. Youn, "Effect of Sulfuric Acid Hydrolysis Condition on Yield, Particle Size and Surface Charge of Cellulose Nanocrystals", J. Korea TAPPI, 2011, 43, 67-74.
F. Fahma, S. Iwamoto, N. Hori, T. Iwata, and A. Takemura, "Effect of Pre-acid-hydrolysis Treatment on Morphology and Properties of Cellulose Nanowhiskers from Coconut Husk", Cellulose, 2011, 18, 443-450.

상세보기
X. M. Dong, J. -F. Revol, and D. G. Gray, "Effect of Microcrystallite Preparation Conditions on the Formation of Colloid Crystals of Cellulose", Cellulose, 1998, 5, 19-32.

상세보기
S. Park, J. O. Baker, M. E. Himmel, P. A. Parilla, and D. K. Johnson, "Cellulose Crystallinity Index: Measurement Techniques and Their Impact on Interpreting Cellulase Performance", Biotechnol. Biofuels, 2010, 3, 1-10.

상세보기
J. Araki, M. Wada, S. Kuga, and T. Okano, "Flow Properties of Microcrystalline Cellulose Suspension Prepared by Acid Treatment of Native Cellulose", Colloid Surf. A-Physicochem. Eng. Asp., 1998, 142, 75-82.

상세보기
E. Fortunati, D. Puglia, M. Monti, C. Santulli, M. Maniruzzaman, and J. M. Kenny, "Cellulose Nanocrystals Extracted from Okra Fibers in PVA Nanocomposites", J. Appl. Polym. Sci., 2013, 128, 3220-3230.

상세보기
E. H. Qua, P. R. Hornsby, H. S. Sharma, G. Lyons, and R. D. McCall, "Preparation and Characterization of Poly(vinyl alcohol) Nanocomposites Made from Cellulose Nanofibers", J. Appl. Polym. Sci., 2009, 113, 2238-2247.

상세보기
M. S. Lee and N. J. Jo, "Abrasion-Resistance and Optical Properties of Sol-Gel Derived Organic-Inorganic Hybrid Coatings", J. Korean Ind. Eng. Chem., 2001, 12, 643-648.
A. Vejdan, S. M. Ojagh, A. Adeli, and M. Abdollahi, "Effect of $TiO_2$ Nanoparticles on the Physico-mechanical and Ultraviolet Light Barrier Properties of Fish Gelatin/Agar Bilayer Film", LWT-Food Sci. Technol., 2016, 71, 88-95.

상세보기
Z. Yu, F. K. Alsammarraie, F. X. Nayigiziki, W. Wang, B. Vardhanabhuti, A. Mustapha, and M. Lin, "Effect and Mechanism of Cellulose Nanofibrils on the Active Functions of Biopolymer-based Nanocomposite Films", Food Res. Int., 2017, 99, 166-172.

상세보기
K. K. Mokwena and J. Tang, "Ethylene Vinyl Alcohol: A Review of Barrier Properties for Packaging Shelf Stable Foods", Crit. Rev. Food Sci. Nutr., 2012, 52, 640-650.

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