초록 ▼

환경친화성 고분자 연구에서는 생분해성 고분자 구조와 물성 간의 관계를 이해하는 것이 매우 중요할 뿐만 아니라 생분해성 고분자 블렌드의 구조, 상변화, 열적 거동 등을 규명하는 연구가 필수적이다. 특히, 생분해성 고분자의 다양한 분야에의 실제적 기술 응용을 위해서는 표면에서 고분자들의 거동을 관찰하는 것이 반드시 필요하므로 많은 연구가 국내외에서 활발히 진행되고 있다. 그러나 생분해성 고분자 polyhydroxybutyrate (PHB) 공중합체 poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) (P(

환경친화성 고분자 연구에서는 생분해성 고분자 구조와 물성 간의 관계를 이해하는 것이 매우 중요할 뿐만 아니라 생분해성 고분자 블렌드의 구조, 상변화, 열적 거동 등을 규명하는 연구가 필수적이다. 특히, 생분해성 고분자의 다양한 분야에의 실제적 기술 응용을 위해서는 표면에서 고분자들의 거동을 관찰하는 것이 반드시 필요하므로 많은 연구가 국내외에서 활발히 진행되고 있다. 그러나 생분해성 고분자 polyhydroxybutyrate (PHB) 공중합체 poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) (P(HBco-HHx) 박막의 연구는 아직 미미할 뿐만 아니라 생분해성 고분자 블렌드 박막에 대한 연구는 전 세계적으로 아직 시도된 바가 없다. PEG 존재 하에서 P(HB-co-HHx) 고분자의 결정화 같은 열적 거동은 아직 연구된 바가 없으며, 결정 형태조차도 연구되지 않았다. P(HB-co-HHx)/PEG 고분자 블렌드 박막의 특성 규명 연구는 세계에서 처음으로 시도한 연구라는 점에서 의의가 있다.
본 연구에서는 이차원상관분광학을 이용하여 생분해성 고분자 P(HB-co-HHx) (x=2.5, 3.4, 7.2, 10.0, 12.0 mol%) 박막의 열적 거동뿐만 아니라 생분해성 고분자 polyethylene glycol (PEG)와 P(HB-co-HHx)의 블렌드 (P(HB-co-HHx)/PEG) 박막의 열적 거동을 세계에서 처음으로 규명하였다. 또한 본 연구자가 처음으로 시도한 gradient mapping method을 이용하여 친환경 고분자 박막의 열적 거동 및 상전이 특성을 분자수준에서 규명하였다.
온도에 따른 생분해성 고분자 P(HB-co-HHx)의 구조 변화는 수소결합의 영향으로 설명할 수 있다. 즉, 온도가 증가할 때 C-H···O=C 수소결합의 세기가 서서히 약해진다. 그러나 수소결합을 포함하는 P(HB-co-HHx) 고분자 crystalline 시스템의 IR 밴드의 shift 현상을 수소결합의 세기의 변화로만 설명할 수 없다. 따라서 본 연구에서는 C-H···O=C 수소결합에 의한 IR 밴드 shift 현상을 이론과 실험으로 규명하였다. 연구결과, IR 밴드의 shift 현상은 수소결합의 세기가 서서히 변하는 것이 아니라 수소결합을 한 구조와 수소결합을 하지 않은 구조의 상대적인 수의 변화에 기인한다는 것을 밝혔다. 이러한 연구결과는 스펙트럼 해석 분야의 오랜 문제점을 해결한 우수한 논문으로 American Laboratory Journal 2011년 3월호 (p. 40-43)에 소개 되어 그 성과를 인정받았다.
방사광 가속기를 이용한 친환경 생분해성 고분자 박막의 XPS 스펙트럼과 IR 스펙트럼의 hetero-spectral 2D correlation analysis를 세계에서 처음으로 시도하여 온도 변화에 의한 P(HB-co-HHx) (x=2.5, 3.4, 7.2, 10.0, 12.0 mol%)의 구조 변화를 명확하게 규명하였다. 또한 gradient mapping method를 이용하여 PEG (Mn 3400, 1500) 분자량에 따른 P(HB-co-HHx)/PEG) 블렌드 박막의 상전이 온도를 분자수준에서 결정하였으며, 이차원 상관분광학을 이용하여 P(HB-co-HHx)/PEG) 블랜드 박막의 결정화과정 및 열적 특성을 처음으로 규명하였다. 그리고 고분자의 열적 특성 및 상변이 메커니즘에 대해 자세히 분석할 수 있는 새로운 분석법인 미분이차원상관분석 (derivative 2D correlation analysis) 방법을 개발하고 있다.
본 연구결과를 통해 SCI 논문 11편을 발표하였으며, 국제학회에서 초청강연 (5회)과 국내외 학회 (22회)에서 연구결과를 발표 하였다.
본 연구결과는 다양한 환경친화성 생분해성 고분자의 결정화 과정과 열적 거동뿐만 아니라 상전이 현상들을 분자수준에서 규명하여 체계적이고 보다 심도 있는 연구결과를 제시할 수 있으므로 친환경 신소재 개발 연구에 응용할 수 있는 매우 중요한 연구이다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• I. 연구결과 요약문 ... 4
• II. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 8
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 8
• III. 연구성과 ... 9