[논문]나노셀룰로오스-LDPE 복합체의 제조에 있어서 상용성에 대한 연구

조은형; 김영호

doi:10.7464/ksct.2021.27.2.124

나노셀룰로오스-LDPE 복합체의 제조에 있어서 상용성에 대한 연구
A Study on the Compatibility of Nanocellulose-LDPE Composite 원문보기

청정기술 = Clean technology, v.27 no.2, 2021년, pp.124 - 131

조은형 (국립한경대학교 화학공학과) , 김영호 (국립한경대학교 화학공학과)

초록
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국제정치와 세계경제의 이슈가 되고 있는 '탄소중립'에 대한 선언이 전 세계적으로 이어지면서, 석유 기반 고분자를 생분해가 가능한 천연고분자로의 대체 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 천연고분자 중에서도 세계에서 가장 많은 양을 차지하고 있는 나노셀룰로오스를 대체재로 제안하였다. 실란커플링제인 Glycidoxypropyl Trimethoxysilane (GPTMS)를 이용한 결정형 나노셀룰로오스의 표면작용기개질반응으로 하이브리드 나노셀룰로오스(hybrid nanocellulose, HNC)를 제조하였고, 저밀도폴리에틸렌(low density polyethylene, LDPE)과 함께 필름을 형성하였다. 친수성인 결정형나노셀룰로오스의 표면작용기개질반응을 확인하기 위해 소수성으로 바뀌는 것을 푸리에 변환 적외선 분광분석(fourier transform infrared spectrophotometer, FT-IR)과 친수/친유화도를 측정하였으며, 하이브리드 나노셀룰로오스를 적용한 고분자 복합체의 물성 확인을 위해 친수/친유화도, 인장강도, 투명도를 확인하였다. 석유기반 고분자와의 상용성은 pH 14에서 반응한 HNC가 LDPE 대비 1 wt%일 때, 인장강도와 투명도가 가장 우수하며, 결과적으로 실란커플링제를 이용한 나노셀룰로오스의 표면작용기개질이 가능하고 석유 기반 고분자와의 높은 상용성으로 인해 탄소중립을 위한 화석연료의 사용량을 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

As declarations of carbon neutrality are spreading throughout the world, much research is being conducted on biodegradable polymers. In this study, nanocellulose, which comprises the largest amount of natural polymer currently available in the world, was proposed as a substitute for non-biodegradable polymers. We chose to modify the surface functional group of crystalline nanocellulose using glycidoxypropyl trimethoxysilane (GPTMS), which is a silane coupling agent, and the product was then used to form a film with low density polyethylene (LDPE). We then conducted measurements using a Fourier transform infrared spectrophotometer (FT-IR) in addition to measuring hydrophilic/lipophilicity of the surface functional group modification of crystalline nitrocellulose as well as that of a polymer composite using the hybrid nanocellulose (H-NC). For compatibility with petroleum-based polymers, the best tensile strength and transparency was found when the H-NC was reacted at pH 14 and 1 wt% compared with LDPE. From the test results, we found that it is possible to modify the surface functional groups of nanocellulose using a silane coupling agent. In addition, the high compatibility of nanocellulose with petroleum-based polymers is expected to help in reaching carbon neutrality by reducing the use of fossil fuels.

주제어

표/그림 (9)

그림 Figure 1. The mechanism of the surface modification by silane coupling agent.
그림 Figure 2. The surface modification process of nanocellulose with silane coupling agent (GPTMS).
그림 Figure 3. Schematic of absorber device.
그림 Figure 4. FT-IR spectrum of HNC (GPTMS) with pH control.
그림 Figure 5. Comparison of water absorbances of HNC (GPTMS) with reaction pH ; (a) totally pH, (b) pH 1 and pH 14.
그림 Figure 6. Contact angles of HNC (GPTMS).
표 Table 1. Contact angle of HNC (GPTMS)
그림 Figure 7. Film transparency comparison by HNC content.
표 Table 2. Tensile strength of HNC/LDPE film

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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