본 연구는 석유유래 생분해성 고분자인 poly(butylene adipate-co-succinate-co-terephthalate)(PBAST)의 생분해도와 친환경성을 높이기 위하여 변형 열가소성 전분(CMPS, chemically modified thermoplastic starch)을 첨가하였다. CMPS는 천연고분자인 전분을 가소제, maleic anhydride(MA) 및 반응개시제로 반응시켜 제조한 일종의 식물유래 생분해성 수지이다. PBAST/CMPS 블렌드의 파단면 사진으로부터 PBAST와 CMPS 상이 분리된 비혼화성 (immiscible blend) 블렌드이지만 상 사이의 계면 형상이 좋은 상용성 블렌드임을 알 수 있었다. 인장강도와 연신율은 CMPS 함량이 증가함에 따라 감소하였지만 탄성률은 증가하였다. 블렌드의 생분해도는 순수 PBAST에 비해 매우 높았고 CMPS의 함량이 증가함에 따라 증가하였다.
Composite materials are created by combining two or more component to achieve desired properties which could not be obtained with the separate components. The use of reinforcing fillers, which can reduce material costs and improve certain properties, is increasing in thermoplastic polymer composites. Currently, various inorganic fillers such as talc, mica, clay, glass fiber and calcium carbonate are being incorporated into thermoplastic composites. Nevertheless, lignocellulose fibers have drawn attention due to their abundant availability, low cost and renewable nature. In recent, interest has grown in composites made from lignocellulose fiber in thermoplastic polymer matrices, particularly for low cost/high volume applications. In addition to high specific properties, lignocellulose fibers offer a number of benefits for lignocellulose fiber/thermoplastic polymer composites. These include low hardness, which minimize abrasion of the equipment during processing, relatively low density, biodegradability, and low cost on a unit-volume basis. In spite of the advantage mentioned above, the use of lignocellulose fibers in thermoplastic polymer composites has been plagued by difficulties in obtaining good dispersion and strong interfacial adhesion because lignocellulose fiber is hydrophilic and thermoplastic polymer is hydrophobic. The application of lignocellulose fibers as reinforcements in composite materials requires, just as for glass-fiber reinforced composites, a strong adhesion between the fiber and the matrix regardless of whether a traditional polymer matrix, a biodegradable polymer matrix or cement is used. Further this article gives a survey about physical and chemical treatment methods which improve the fiber matrix adhesion, their results and effects on the physical properties of composites. Coupling agents in lignocellulose fiber and polymer composites play a very important role in improving the compatibility and adhesion between polar lignocellulose fiber and non-polar polymeric matrices. In this article, we also review various kinds of coupling agent and interfacial mechanism or phenomena between lignocellulose fiber and thermoplastic polymer.
Guilbert Stephane;Gontard Nathalie;Morel Marie Helene
한국고분자학회:학술대회논문집
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한국고분자학회 2006년도 IUPAC International Symposium on Advanced Polymers for Emerging Technologies
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pp.357-357
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2006
Many industrial sources of proteins can be used as raw materials to produce films, molded materials, and various hollow items either by "casting" techniques or by "thermoplastic processing". Combining proteins with natural fibbers, paper or biodegradable polyesters is very promising to form biodegradable composites witch take advantage of the barrier and mechanical properties of each component. Using nano-fillers to form nanocomposites has also been shown to be interesting to improve properties. Production, with low transformation cost, of protein based materials to form biodegradable materials with controlled functional properties for food uses, medical uses, packaging, agriculture, controlled release systems, etc. is discussed.
ABA triblock copolymers of L-lactide and trimethylene carbonate with several different compositions were prepared by sequential ring-opening polymerization in the presence of diethylene glycol. Also chain-extension reactions of the resulting copolymers were carried out using hexamethylene diisocyanate to produce relatively high molecular weight polymers, which could be cast into elastomeric tough films. The polymers with certain L-lactide contents were partially crystalline, exhibiting two-phase morphology. The polymer films showed reversible elastic behavior under tensile tension, providing a novel thermoplastic elastomer possessing desirable properties such as biodegradability and good mechanical properties.
기존의 상용 플라스틱으로 인한 환경 오염에 대한 우려가 높아지면서 대체 재료로서 생분해성 고분자에 대한 연구가 주목을 받고 있다. 본 연구는 생분해성 열가소성 수지인 폴리 젖산에 유기 핵제의 도입으로 물성 강화 및 100% 생분해 가능한 나노복합재 개발을 목표로 한다. 그에 따라 무기 핵제의 대체재로 친환경 소재인 셀룰로오스 나노섬유를 채택하였다. 폴리 젖산 내 셀룰로오스 나노섬유의 균일한 분산을 위해 동결 건조 방식으로 나노화된 섬유 형상을 유지시켰으며, 이축압출기로 1차 교반을 진행하고, 사출 성형을 통해 이중 교반된 물성 시험용 시편을 제작하였다. 보강된 결정성을 확인하기 위해 시차주사 열량분석법을 사용하였고 1 wt%의 셀룰로오스 나노섬유가 보강재 및 핵제로서 작용하여 냉결정화온도가 약 14℃ 가량 감소하며, 결정화되는 정도 또한 증가한 것을 확인하였다. 본 연구는 기존 생분해성 고분자의 무기 핵제를 유기 나노소재로 대체함으로써 100% 생분해 가능한 친환경 나노복합재 개발하여 강화된 물성의 플라스틱 소재 개발을 위한 친환경적 대안을 제시한다.
Poly(lactic acid) is a thermoplastic and biodegradable polymer[1-3]. It has a wide range of application in medical fields such as sutures, screws for bone fractures and drug delivery systems. It has additional potential in other fields like agriculture and packaging. In recent years, there has been an increased interest in star-shaped polymers because they have a higher segment density within the distance of its radius of rotation than linear polymers have under the same conditions.[4] (omitted)
PLA/PP polymer blends in various ratios (PLA:PP = 9:1, 4:1, 3:1, and 1:1), and their composites (PLA:PP = 1:1) with sisal fiber (10, 15 and 20 wt%) were fabricated using MAPP as compatibilizer. The aim of the work was to reduce the cost of biodegradable composites as well as to improve the impact strength of PLA using PP, a relatively cheaper thermoplastic. The developed composites were characterized for their morphological and mechanical properties. The tensile strength and modulus of the blends were decreased with increasing PP content whereas the strain at break and impact strength are increased. The tensile strength, modulus and water absorption were increased for hybrid composites with increasing fiber content.
다양한 종류의 지방산 아실 체인으로 치환된 Cellulose mixed esters(CME)는 재생 가능한 bio-based 폴리머이다. 셀룰로오스 에스터는 생분해성 고분자로써, 분해되지 않는 석유계 플라스틱을 대체할 미래 고분자 소재이다. 본 연구에서는 개질 실험에 앞서 alpha 셀룰로오스를 $40^{\circ}C$의 증류수에 2시간동안 activation하였다. Water-activated 셀룰로오스와, 다양한 불포화 지방산, 무수 아세트산을 $120^{\circ}C$의 lithium chloride/N,N-dimethylacetamide (LiCl/DMAc)용매에서 5시간동안 반응시켜 CME를 합성했다. 세척과 감압을 반복한 후, TGA, FT-IR, 1H-NMR과 FE-SEM를 통해 특성을 관찰하였고, water activation이 셀룰로오스의 수산기 치환에 미치는 영향에 대하여 조사하였다.
Kang Z. Khor;Cheow K. Yeoh;Pei L. Teh;Thangarajan Mathanesh;Wee C. Wong
Advances in materials Research
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제13권3호
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pp.211-220
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2024
Polylactic acid or polylactide (PLA) is a biodegradable thermoplastic that can be produced from renewable material to create various components for industrial purposes. In 3D printing technology, PLA is used due to its good mechanical, electrical, printing properties, environmentally friendly and non-toxic properties. However, the physical properties and excellent electrical insulation properties of PLA have limited its application. In this study, with the carbon black (CB) as filler added into PLA, the lattice spacing and morphology were investigated by using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM), respectively. The physical properties of PLA-carbon composite were evaluated by using tensile test, shore D hardness test and density and voids measurement. Impedance test was conducted to investigate the electrical properties of PLA-Carbon composites. The results demonstrate that the inclusion of carbon black as filler enhances the physical properties of the PLA-carbon composites, including tensile properties, hardness, and density. The addition of carbon black also leads to improved electrical conductivity of the composites. Better enhancement toward the electrical properties of PLA-carbon composites is observed with 1wt% of carbon black in N774 grade. The N550 grade with 2wt% of carbon black shows better improvement in the physical properties of PLA-carbon composites, achieving 10.686 MPa in tensile testing, 43.330 in shore D hardness test, and a density of 1.200 g/cm3 in density measurement. The findings suggest that PLA-carbon composites have the potential for enhanced performance in various industrial applications, particularly in sectors requiring improved physical and electrical properties.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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