[논문]폐플라스틱 복합필름 기반 콘크리트용 골재의 표면 개질

김태훈; 이제욱; 홍진용

doi:10.14190/jrcr.2021.9.3.295

폐플라스틱 복합필름 기반 콘크리트용 골재의 표면 개질
Surface Modification of Recycled Plastic Film-Based Aggregates for Use in Concrete 원문보기

Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute = 한국건설순환자원학회 논문집, v.9 no.3, 2021년, pp.295 - 302

김태훈 (한국화학연구원 C1가스.탄소융합연구센터) , 이제욱 (경희대학교 정보전자신소재공학과) , 홍진용 (한국화학연구원 C1가스.탄소융합연구센터)

초록
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본 연구에서는 폐복합필름 기반 콘크리트용 골재와 시멘트 기재 간의 친화성 향상을 위한 골재표면 개질 연구를 수행하였다. 표면 개질은 산소 대기압 플라즈마 방법을 사용하였으며, 표면처리에 따른 골재표면 특성을 접촉각 측정기를 이용하여 관찰하였다. 그 결과 플라즈마 표면처리에 따른 접촉각은 처리시간과 반비례 관계를 가지며 104.5°에서 44.0°까지 감소하는 것을 확인하였으며, 플라즈마 처리 후 대기 중에 보관된 골재의 접촉각은 시간이 경과함에 따라 다시 증가하는 것을 알 수 있었다. 플라즈마 처리된 골재의 접촉각 감소는 X-ray 광전자 분광법 및 적외선 분광법 결과로부터 골재표면에 친수성 산소 작용기가 형성되었기 때문으로 판단되었다. 결과적으로, RF power 100W, O₂ flow rate 15sccm, Ar flow rate 4sccm, 30초 동안 표면처리를 한 골재의 경우 가장 좋은 친수성 및 젖음성을 관찰할 수 있었으며, 산소 대기압 플라즈마는 골재와 시멘트 기재 간의 결합력을 증가시킬 수 있는 하나의 효과적인 방법임을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Surface modification of recycled plastic film-based aggregates is demonstrated to enhance the interaction between aggregates and cement paste. It is shown that the oxygen(O2) atmospheric pressure plasma(APP) treatment leads to a drastic increase in hydrophilicity. In case of the plasma treatment at 100W of RF power, 15/4sccm of O2/Ar flow rate and 30sec of discharging time, the water contact angle on the aggregates surface decreased from 104.5° to 44.0°. In addition, the contact angle of surface modified aggregates kept in air increased with time elapse. Improvement of hydrophilicity can be explained by the formation of new hydrophilic oxygen functional groups which is identified as C-OH, C-O-C, C=O, -COOH by X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) analysis and Fourier-transform infrared spectroscopy(FT-IR). Therefore, it can be concluded that the plasma treatment process is an effective method to improve adhesion of the recycled plastic film-based aggregates and cement paste.

주제어

표/그림 (8)

그림 Fig. 1. Recycled plastic film-based aggregates production process
그림 Fig. 2. Photograph and schematics of a oxygen plasma treatment. Reactive oxygen species, radicals, positive ions and electrons can be created by plasma discharge
그림 Fig. 3. Contact angle change as a function of oxygen plasma treatment time for the 100% LLDPE aggregates and plastic film waste aggregates
표 Table 1. Contact angle as a function of O₂ plasma treatment time for two different samples
표 Table 2. Effect of aging on contact angle for O₂ plasma-treated samples
그림 Fig. 4. Contact angle change as a function of elapsed time for the 100% LLDPE aggregates and plastic film waste aggregates
그림 Fig. 5. Wide scan XPS spectra, narrow scan of C1s and FT-IR spectra before and after oxygen plasma treatment for the plastic film waste aggregates
그림 Fig. 6. Photograph of the recycled plastic film-based aggregates before and after oxygen plasma treatment(discharge power: 100.0W, O2/Ar flow: 15.0/4.0sccm, time: 30sec). After plasma treatment, a increase in hydrophilicity is observed

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