Tunable Degradation and Mechanical Properties of Poly(lactide)s by Chemical and Physical Modifications
- Alternative Title
- 화학적·물리적 개질을 통한 폴리락타이드의 분해성 및 기계적 물성 조절
- Abstract
- Polylactides (PLAs)와 같은 생분해성 고분자들은 장기 저탄소 발전 전략, 국가온실가스 감축목표 등 탄소배출 규제에 따른 대응책이 될 수 있고 분해가 되지 않는 다량의 폐플라스틱에 대한 환경오염을 줄일 수 있다. 또한, 옥수수와 같은 바이오 매스를 기반으로 하여 만들어지는 바이오 고분자는 한정적인 석유자원의 문제점을 해결할 수 있으며 저탄소 개념을 가지는데 의의가 있다. 생분해성 고분자의 분해특성은 상업제품의 수명과 밀접한 관련이 있다. 즉, 분해가 시작되면 제품의 기계적 물성은 급격히 저하된다. 따라서 PLAs의 취성 보완과 초기 분해성 조절을 위해 화학적 및 물리적 개질을 진행하였고 특성을 분석하였다.
Polyether polyol은 D-glucose의 발효를 통해 얻어지는 1,3-propanediol의 축합반응으로 합성된다. Polyether polyol은 유연하고 강한 소수성을 띠는 특징이 있으며 이를 l-lactide와 공중합하여 트리블록공중합체를 합성하였다. 실제 분해는 고분자의 매우 얇은 표면층에서 시작되기 때문에 해당 연구에서는 Langmuir 기술과 AFM 분석을 통해 분자 수준 및 얇은 필름에서의 초기 분해성을 연구하였으며 Polyol의 함량이 증가함에 따라 proteinase K에 대한 느린 효소분해성을 보여주었다.
Poly(propylene carbonate) (PPC)는 이산화탄소와 propylene oxide의 교호공중합을 통해 합성되는 비정질 생분해성 고분자로 이산화탄소 저감 이점을 가지는 친환경 재료이며 유연한 C-O-C 결합을 가지고 있어 PLA와 블랜드함으로써 PLA의 취성을 보완할 수 있다. 생분해성 고분자의 분해특성은 재료의 기계적 물성에 큰 영향을 미치므로 핫프레스로 제작한 PLA/PPC 블랜드 시편을 NaOH (알칼리분해)와 Proteinase K (효소분해)의 분해조건에서 분해를 진행시킨 후, 분해시간에 따른 기계적 물성과 열적 특성을 분석하였다. 블랜드 내의 PPC 함량이 증가할수록 빠른 알칼리분해성과 느린 효소분해성을 나타냈다.
생분해성 고분자를 설계하기 위해서는 분해특성에 관한 연구가 선행되어야 하며 본 연구에서는 1) 단분자막을 이용한 분자 수준에서의 분해, 2) 박막 필름에서의 분해, 3) 핫프레스를 통해 제작한 후막에서의 분해 등을 연구하였다. 화학적·물리적 개질을 통한 PLA의 분해성 및 물성 조절은 생분해성 고분자의 적용분야를 넓힐 수 있으며 새로운 생분해성 고분자의 상업적 설계의 기초 자료로 활용될 수 있다.
- Issued Date
- 2023
- Awarded Date
- 2023-08
- Type
- Dissertation
- Publisher
- 부경대학교
- Alternative Author(s)
- Kwon Yujin
- Affiliation
- 부경대학교 대학원
- Department
- 대학원 화학융합공학부
- Advisor
- 이원기
- Table Of Contents
- 1. Introduction 1
2. Theoretical background 4
2.1. Biodegradable polymers 4
2.2. Polylactide 7
2.2.1. Synthesis of PLA 9
2.2.2. Properties of PLA 11
2.2.3. Stereochemical PLA 13
2.3. Polyether polyol 14
2.3.1. Synthesis of polyether polyol 15
2.3.2. Properties of polyether polyol 16
2.4. Poly(propylene carbonate) 18
2.4.1. Synthesis of PPC 19
2.4.2. Properties of PPC 21
2.5. Surface energy 23
2.6. Langmuir-Blodgett technique 25
2.6.1. Surface pressure-area isotherms 26
2.6.2. Kinetic curve 27
2.7. Degradation of polymers 29
2.8. Degradation control of biodegradable polymers 30
2.8.1. Chemical modifications 32
2.8.2. Physical modifications 34
3. Enzymatic degradation of triblock copolymers of polylactide and polyether polyol 35
3.1. Experimental 35
3.1.1. Materials 35
3.1.2. Synthesis 36
3.1.3. Measurements 37
3.2. Results and discussion 38
3.2.1. Chemical compositions 38
3.2.2. Thermal properties 40
3.2.3. Surface wettability 42
3.2.4. Surface pressure-area isotherms of monolayers 44
3.2.5. Enzymatic degradations 46
3.2.5.1. Degradation behaviors of monolayers 47
3.2.5.2. Degradation behaviors of thin films 49
3.3. Conclusions 51
4. Mechanical, thermal properties and degradation behaviors of polylactide/poly(propylene carbonate) blends 52
4.1. Experimental 52
4.1.1. Materials 52
4.1.2. Blend preparation 53
4.1.3. Measurements 54
4.2. Results and discussion 55
4.2.1. Mechanical properties 55
4.2.2. Thermal properties 57
4.2.3. Hydrolytic and enzymatic degradations 59
4.2.3.1. Mechanical properties 61
4.2.3.2. Thermal properties 64
4.2.3.3. Kinetics of monolayers 66
4.2.4. Morphological study 67
4.3. Conclusions 69
References 70
- Degree
- Master
- Files in This Item:
-
-
Download
Tunable Degradation and Mechanical Properties of Poly(lactide)s by Chemical and Physical Modifica.pdf
기타 데이터 / 4.1 MB / Adobe PDF
-
Items in Repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.