프로필렌 카보네이트와 트리아세틴의 폴리(L-락트산)에 대한 가소화 효과 :Plasticization effect of propylene carbonate and triacetin on poly(L-lactic acid)

이강국

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이강국 (숭실대학교, 숭실대학교 대학원)

지도교수: 김영호

발행연도: 2017

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2019

프로필렌 카보네이트로 가소화시킨 폴리(L-락트산) 필름의 열적 및 기계적 특성

이강국 , 이희민 , 김영호 폴리머 2019.01 학술저널

2017

프로필렌 카보네이트와 트리아세틴의 폴리(L-락트산)에 대한 가소화 효과

이강국 유기신소재ㆍ파이버공학과 2017.01 학위논문

2016

프로필렌 카보네이트가 포함된 폴리(L-락트산) 필름의 제조 및 특성 분석

이강국 , 김영호 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 2016.04 학술대회자료

2015

트리아세틴이 폴리(L-락트산)/폴리카보네이트 블렌드의 물성에 미치는 영향

이강국 , 박혜민 , 김수진 외 1명 한국고분자학회 학술대회 연구논문 초록집 2015.10 학술대회자료

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카보네이트기를 갖는 프로필렌 카보네이트 (PC), 에스테르기를 갖는 트리아세틴 (TA) 및 PC와 TA를 혼합한 PC/TA를 가소제로 PLA에 첨가시킨 시료들을 제조하였고, 시료들의 열적 특성, 기계적 물성, 결정화도 및 모폴로지 등을 분석하였다.
이를 위해 PLA 칩과 여러 비율의 PC, TA 및 PC/TA 혼합 가소제를 용기 내에서 사전 혼합한 후 이 혼합물을 두 번 용융 압출하였고, 이 압출물을 용융 압착하여 가소제가 첨가된 PLA 필름들을 제조하였다. 각 시료들에 있는 가소제의 실제 함량을 TGA 분석으로부터 구하였으며, 시료들의 유리 전이 온도 (Tg), 냉 결정화 온도 (Tcc), 용융 온도 (Tm), 엔탈피 (ΔH) 및 분해 온도 (Td) 등의 열적 특성 변화를 DSC 및 DMA를 사용하여 분석하였다. 또한, 항복 응력, 초기 탄성률, 파단 인장 응력, 파단 변형률 및 충격 강도 등의 기계적 물성을 UTM 및 Charpy impact testing machine을 사용하여 측정하였으며, 결정화도 및 모폴로지를 XRD 및 SEM을 사용하여 분석하였다.
실험 결과, 가소제 함량이 증가할수록 PLA의 Tg, Tcc 및 Tm이 낮은 온도로 이동하였고 냉 결정화 엔탈피 (ΔHcc) 및 용융 엔탈피 (ΔHm)와 PLA의 결정화도가 감소하여 가소제의 존재 때문에 PLA의 결정화가 제한되었고 불완전한 결정이 형성되었음을 확인하였다. 또한, 가소제 함량이 증가할수록 PLA/가소제 필름의 항복 응력, 초기 탄성률 및 파단 인장 응력은 감소하였고 파단 변형률은 크게 증가하였으며 충격 강도가 증가하여 순수한 PLA 필름보다 부드럽고 유연해졌다. PC, TA 및 PC/TA가 모두 PLA의 가소제로 작용하였으며, PC를 단독으로 사용하는 것보다 PC/TA 혼합물을 사용하는 경우의 가소 효과가 더 우수하였다.

Propylene carbonate (PC) having a carbonate functional group, triacetin (TA) having three ester groups, and the mixture of PC and TA (1:1, v/v) were added to poly(L-lactic acid) (PLA) expecting them could act as plasticizers for PLA and the thermal and mechanical properties, crystallinity and morphology of the samples were investigated.
PLA and various amounts of PC, TA or PC/TA were premixed in a vessel and then the mixtures were melt-extruded twice to produce PLA/plasticizer extrudates. These extrudates were then melt-pressed to prepare PLA films containing various amounts of plasticizers. The contents of the plasticizers in the PLA films were determined by a TGA analysis. Thermal properties such as glass transition temperature (Tg), cold crystallization temperature (Tcc), melting temperature (Tm), enthalpy of crystallization (ΔHc) and decomposition temperature (Td) of the samples were analyzed by using a DSC and DMA. The mechanical properties such as yield stress, initial modulus, tensile stress-at-break, strain-at-break, and impact strength were measured by using an UTM and Charpy impact testing machine. The crystallinity and the morphology of the samples were also analyzed by using an XRD and SEM, respectively.
Results showed that as the plasticizer content increased Tg, Tcc and Tm of PLA shifted to low temperature and the cold crystallization enthalpy (ΔHcc), melting enthalpy (ΔHm) and crystallinity of PLA were decreased. The crystallization of PLA was hindered and less perfect crystal was formed due to the presence of the plasticizers. As the plasticizer content increased, the yield stress, initial modulus and tensile stress-at-break of the PLA/plasticizer film decreased, the strain-at-break increased significantly, and the impact strength increased. All the mechanical data indicated that PLA/plasticizer films became softer and more flexible than the PLA film. It was confirmed that all of PC, TA and PC/TA acted as plasticizers of PLA. Judging from the mechanical data, the plasticization effect among the three plasticizers was best when PC/TA mixture was used.

#poly(L-lactic acid) #propylene carbonate #triacetin #plasticizer #impact strength

국문초록 ⅸ
영문초록 ?
제 1 장 서 론 1
제 2 장 실 험 5
2.1 시료 및 시약 5
2.2 PLA/가소제 필름 제조 5
2.2.1 PLA/PC 필름 제조 5
2.2.2 PLA/TA 필름 제조 5
2.2.3 PLA/PC/TA 필름 제조 6
2.3 가소제 함량 측정 6
2.4 열적 특성 측정 6
2.4.1 DSC 측정 6
2.4.2 DMA 측정 6
2.5 기계적 물성 측정 7
2.5.1 UTM 측정 7
2.5.2 Charpy 충격 강도 측정 7
2.6 WAXD 측정 7
2.7 모폴로지 관찰 8
제 3 장 결과 및 고찰 9
3.1 가소제 함량 분석 9
3.1.1 PLA/PC 시료의 PC 함량 분석 9
3.1.2 PLA/TA 시료의 TA 함량 분석 13
3.1.3 PLA/PC/TA 시료의 PC/TA 함량 분석 16
3.2 열적 특성 분석 19
3.2.1 PLA/PC 시료의 열적 특성 분석 20
3.2.2 PLA/PC/TA 시료의 열적 특성 분석 31
3.3 기계적 물성 분석 41
3.3.1 PLA/PC 필름의 기계적 물성 분석 41
3.3.2 PLA/TA 필름의 기계적 물성 분석 52
3.3.3 PLA/PC/TA 필름의 기계적 물성 분석 61
3.4 결정화도 및 모폴로지 분석 71
3.4.1 PLA/PC 필름의 결정화도 및 모폴로지 분석 71
3.4.2 PLA/PC/TA 필름의 결정화도 및 모폴로지 분석 76
제 4 장 결 론 80
참고문헌 81

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