초록 ▼

□ 연구개요
무촉매 C-H 결합 삽입 반응에 대한 연구를 통하여, 효과적인 고분자 “중합 후 개질”의 새로운 플랫폼 방법론 및 공정을 도출하였다.
- 무촉매 C-H 결합 삽입 반응에 대한 연구를 통하여, 고분자의 효과적인 “중합후 개질”을 위한 기반 기술을 확보하였다.
- 효과적인 용융 개질 공정 도출을 통하여 폴리올레핀 “중합 후 개질” 기술의 효용성을 검증하였다.
- 도출된 무촉매 C-H 결합 삽입 고분자 개질 플랫폼 기술을 활용하여 high melt strength 폴리프로필렌 제조기술을 개발하였다.

□ 연구개요
무촉매 C-H 결합 삽입 반응에 대한 연구를 통하여, 효과적인 고분자 “중합 후 개질”의 새로운 플랫폼 방법론 및 공정을 도출하였다.
- 무촉매 C-H 결합 삽입 반응에 대한 연구를 통하여, 고분자의 효과적인 “중합후 개질”을 위한 기반 기술을 확보하였다.
- 효과적인 용융 개질 공정 도출을 통하여 폴리올레핀 “중합 후 개질” 기술의 효용성을 검증하였다.
- 도출된 무촉매 C-H 결합 삽입 고분자 개질 플랫폼 기술을 활용하여 high melt strength 폴리프로필렌 제조기술을 개발하였다.
- 유연/신축성 유무기하이브리드를 위한 이종간 고접착성 고탄성 di-azide 가교제를 개발하였다.
- C-H 삽입 반응을 통한 새로운 공유결합형 산화방지제를 합성하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
* 정성적 연구결과

연구 1. (당초 연구계획서 제안 연구) 무촉매 C-H 결합 삽입 반응을 통한 효과적인 고분자 “중합 후 개질”의 플랫폼 방법론 및 공정 연구
1-1. (1차년도) Sulfonyl azide기를 말단에 위치선택적으로 포함하는 고분자를 합성하고 이의 구조/조성 등을 제어할 수 있는 수단 확보하였다 (목표달성도 100%)
1-2. (2차년도) C-H 삽입을 통한 폴리올레핀의 용융상 개질 공정을 높은 효율로 구현하였다 (목표달성도 100%)
1-3. (3차년도) 개선된 반응과 결과물을 제안할 수 있는 도구의 확보하였다 (목표달성도 100%)
1-3-1. Sulfonyl azide 말단 PS을 이용한 HDPE의 용융상 개질 고도화하고 상용화제 효과를 도출
1-3-2. Sulfonyl azide 말단 PS을 이용한 폴리올레핀의 용융상 개질과정에서 상용화 레진을 도입하고 twin screw extruder 연속 용융공정을 도입
1-3-3. 고분자 매트릭스의 극성 및 유동성이 azide의 C-H 결합 삽입 효율에 미치는 영향을 확인

연구 2. (자체 수행한 추가 연구) 무촉매 C-H 결합 삽입 고분자 개질 플랫폼 기술의 응용
본 과제로 추가 수행한 연구이며, 연구내용 관련 중복수행 타과제 없음.
2-1. C-H 삽입 반응을 이용한 high melt strength 폴리프로필렌 제조기술을 개발하였다
2-2. 유연/신축성 유무기하이브리드를 위한 이종간 고접착성 고탄성 di-azide 가교제를 개발하였다
2-3. C-H 삽입 반응을 통한 새로운 공유결합형 산화방지제를 합성하였다

* 정량적 연구결과

본 과제와 관련하여 국외 SCI논문 7편 (본과제 기여율 모두 80 ~ 100%), 국내학술대회발표 16건, 국제학술대회발표 1건, 특허출원 3건, 특허등록 2건, 수상 3건, 석사학위 인력배출 6명, 학사학위 인력배출 1명의 정량적 연구개발성과를 달성하였다. 현재 추가 진행 중인 연구들은 특허 출원 (1건), 논문 투고 (6건) 및 기술이전 (1건)을 추진 중이다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 기술은 “플랫폼 기술”로, 본 연구 제안에서 제시한 연구 주제 이외에도 그 활용 범위는 매우 넓다. 예를 들어, 축합 중합 고분자들이나 polythiophene 등 전기전도성 고분자들의 aromatic C-H로의 삽입을 통해 기능성 및 가공성 등이 향상된 고분자를 합성할 수 있다. 다양한 고분자 표면 및 필러 표면의 코팅에 이용될 수도 있으며, 그래디언트 또는 다층 등 코팅 구조를 다양화할 수도 있다. 탄성체를 위한 새로운 가교 방법으로 활용될 수도 있다. 또는, 타 물질과의 결합성, 상용성 등이 향상된 (나노)복합체를 개발할 수 있는 수단이 될 수 있다. 이를 통하여 섬유 소재, 포장 소재 등의 생활 소재는 물론, 건축/자동차 등의 산업재, 전기전자/에너지/의료용 등의 고부가가치 영역에 이르기까지 폭넓게 이용되는 소재를 개발하는 출발점이 될 수 있다. 고분자 산업에서 폴리올레핀을 기반으로 한 고분자 소재가 차지하고 있는 큰 비중을 고려한다면, 상업적으로 의미있는 폴리올레핀 극성 기능화 기술 개발에 성공할 경우, 사회 경제적으로 미치는 영향은 클 것으로 기대된다. 예를 들어, 본 연구에서 도출되는 극성 기능화 폴리올레핀은 강성, 수치안정성, 인쇄성 등이 장점인 PVC, polyester, polyamide, ABS, polycarbonate 등의 엔지니어링 플라스틱들을 대체하는 기술로 발전될 수 있다. 만약 본 과제로부터 도출되는 폴리올레핀 혼성 고분자가 엔지니어링 플라스틱을 대체하거나 폴리올레핀/기타 고분자 혼합물들의 상용성을 개선할 수 있다면, 사용 고분자들을 폴리올레핀계로 통일시키거나 폐고분자들의 분리수거가 생략될 수 있다. 이는 일괄 업사이클링/리사이클링을 통한 고분자 전반의 친환경성 제고에 획기적인 돌파구가 마련될 수 있다는 것을 의미한다. 마스크, 아크릴 칸막이 등을 포함한 다양한 생활 보호 장비부터 의료현장 및 산업현장에까지 인간이 접촉하는 다양한 고분자 제품의 영구적 항바이러스화를 통한 바이러스 전파의 원천적 차단이 가능하다. 현재 마스크 재료로 사용되는 범용고분자인 폴리프로필렌의 일부라도 항바이러스/항균 고분자로 대체하는 것으로 가정하면, 시장규모는 국내 수조원 이상, 미국 수입액은 수천억달러 이상이 될 것으로 예측되며, 개인보호장구, 의료 장비, 산업 장비, 일상용품, 의류, 침구류, 식품포장 등 병원, 가정, 직장, 운송 등 거의 모든 활동 범위에서의 광범위한 적용 가능성을 고려하면 그 시장 규모는 무궁무진하며 폭발적으로 성장할 것으로 예측된다. 현대사회에 치명적인 위험을 불러올 수 있는 바이러스 엔데믹에 대응하는 항바이러스/항균 고분자 소재 및 제품 개발을 통해 공공안전 및 보건복지 증진에 이바지할 수 있다. 극성기능성 폴리올레핀 소재는, 연평균 7.8%의 성장률로 성장하고 있으며 2021년 300조원 규모로 예상되는 세계시장(Markets and Markets 보고 기준)에 효과적으로 침투하는 수단이 될 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 15
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 15
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 18
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 19
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 23
• 끝페이지 ... 30