Thermal Properties of Corn-Starch Filled Biodegradable Polymer Bio-Composites

옥수수 전분을 충전제로 첨가한 생분해성 고분자 복합재료의 열적성질

In this study, we investigated the thermal properties of corn-starch filled polybutylene succinate-adipate (PBS-AD) bio-composites. Thermal analysis (TA) is used to describe the analytical method for measuring the chemical property and weight loss of composite materials as a function of temperature. The thermal stability of corn-starch was lower than that of pure PBS-AD. As corn-starch loading increased, the thermal stability and degradation temperature of the bio-composites decreased and the ash content increased. It can be seen that the degree of compatibility and interfacial adhesion of the bio-composites decreased because of the increasing mixing ratio of the corn-starch. As the content of corn-starch increased, there was no significant change in the glass transition temperature (T_g) and the melting temperature (T_m) for the bio-composites. The storage modulus (E') and loss modulus (E") of the corn-starch flour filled PBS-AD bio-composites were higher than those of PBS-AD, because of the incorporation of corn-starch increased the stiffness of the bio-composites. At higher temperatures, the decreased storage modulus (E') of bio-composites was due to the increased polymer chain mobility of the matrix polymer. From these results, we can expect that corn-starch has potential as a reinforcing filler for bio-composites. Furthermore, we recommend using a coupling agent to improve the interfacial adhesion between corn-starch and biodegradable polymer.

본 연구에서는 생분해성 고분자인 polybutylene succinate-adipate (PBS-AD)에 옥수수 전분을 충전제로 첨가한 생분해성 복합재의 열적성질에 대해 고찰하였다. 열분석은 온도에 대한 함수로서 복합재 물질의 화학적 성질과 중량 감소율을 측정할 수 있는 분석적인 방법으로 사용되고 었다. 옥수수 전분의 열안정성은 순수한 생분해성 고분자인 PBS-AD보다 낮았다. 옥수수 전분의 함량이 증가할수록 생분해성 복합재의 열안정성과 열분해 온도는 감소하였고 회분의 함량은 증가하였다. 이것은 생분해성 복합재의 계면에서의 결합려이 옥수수 전분의 혼합비율이 증가할수록 감소하였기 때문이다. 옥수수 전분의 함량이 증가할수록 생분해성 복합재의 유리전이온도(T_g) 와 용융온도(T_m) 에는 큰 변화가 없었다. 옥수수 전분이 혼합된 생분해성 고분자 복합재의 저장 탄성율(E')과 손실 탄성율(E") 값은 PBS-AD보다 높았다. 이 결과는 옥수수 전분의 첨가로 인하여 생분해성 복합재의 강성이 증가하였기 때문이다. 고온에서 생분해성 고분자 복합재의 감소된 저장 탄성율 값은 온도가 증가할수록 고분자 사슬의 운동성이 증가하기 때문이다. 위의 결과들로부터, 옥수수 전분이 생분해성 고분자 복합재를 제조하는데 충전제로서 사용이 가능하다고 예상할 수 있었으며 옥수수 선분과 생분해성 고분자의 계면에서의 결합력을 향상시키기 위하여 결합제의 사용이 요구된다.