Microsoft Word _2011년05월06일_ 061 생분해성~_신부영_.doc

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1 Polymer(Korea), Vol. 35, No. 6, pp , 211 생분해성 PBAST 와변형열가소성전분블렌드의특성 신부영 영남대학교화학공학부 (211년 5월 6일접수, 211년 6월 17일수정, 211년 6월 24일채택 ) Characteristics of Biodegradable Blends of PBAST and Chemically Modified Thermoplastic Starch Boo Young Shin School of Chemical Engineering, Yeungnam University, Gyeongsan , Korea (Received May 6, 211; Revised June 17, 211; Accepted June 24, 211) 초록 : 본연구는석유유래생분해성고분자인 poly(butylene adipate-co-succinate-co-terephthalate)(pbast) 의생분해도와친환경성을높이기위하여변형열가소성전분 (CMPS, chemically modified thermoplastic starch) 을첨가하였다. CMPS 는천연고분자인전분을가소제, maleic anhydride(ma) 및반응개시제로반응시켜제조한일종의식물유래생분해성수지이다. PBAST/CMPS 블렌드의파단면사진으로부터 PBAST 와 CMPS 상이분리된비혼화성 (immiscible blend) 블렌드이지만상사이의계면형상이좋은상용성블렌드임을알수있었다. 인장강도와연신율은 CMPS 함량이증가함에따라감소하였지만탄성률은증가하였다. 블렌드의생분해도는순수 PBAST 에비해매우높았고 CMPS 의함량이증가함에따라증가하였다. Abstract: This article aims to enhance the biodegradability and environment-friendliness of petroleum based biodegradable poly(butylene adipate-co-succinate-co-terephthalate)(pbast) by blending chemically modified thermoplastic starch(cmps). CMPS is a kind of bio-based biodegradable resin which is manufactured by reacting starch with maleic anhydride(ma) in the presence of a plasticizer and a free radical initiator. The characteristic properties of PBAST/CMPS blends were investigated by observing their morphology, thermal, mechanical properties, and biodegradability. The good interfacial adhesion between the phases examined by SEM revealed that PBAST/CMPS blends were compatible blends. The tensile strength and elongation decreased with increasing CMPS content, while modulus increased. The biodegradability of the blends was much higher than that of pristine PBAST and increased with increasing CMPS contents. Keywords: PBAST, CMPS, biodegradability, morphology, tensile property. 서 석유자원으로부터얻어지는합성고분자는물성, 가공성, 그리고내구성이우수하고, 특히다른재료에비해가격이저렴하여지난반세기동안급성장해왔다. 그러나대량생산및소비로인해기하급수적으로늘어난플라스틱은폐기시자연분해가되지않고심각한환경오염을유발시켰다. 1,2 최근에환경보호에대한관심이증대되고각종규제가강화됨에따라, 재활용이어려운일회용품, 포장용필름, 의료용품등을생분해성고분자로대체하려는연구가계속되고있다. 플라스틱환경오염을최소화는방법으로폐기시자연에서존재하는미생물들에의해분해되어물, C 2, CH 4, 바이오매스 (biomass), 퇴비 (humus), 그리고기타자연부산물로변화되는생분해성고분자에대한많은연구가행해졌다. 3-7 론 To whom correspondence should be addressed. byshin@ynu.ac.kr 생분해가가능한합성고분자로 polycaprolactone(pcl), poly (butylene succinate)(pbs), poly(butylene adipate)(pba), poly (butylene succinate-co-butylene adipate)(pbsa) 등과같은지방족폴리에스테르 (aliphatic polyester) 들이먼저개발되었다. 이들지방족폴리에스테르들은미생물에의한생분해는잘일어나지만, 기계적물성및열적물성이낮아다양한응용분야에서 polyethylene(pe) 과같은범용성고분자를대체하기에한계가많았다. 이러한단점을보완하기위해 Showa Denko, Eastman Chemical Co., BASF, 이레화학등에서는 aliphatic dicarboxylic acid/aromatic dicarboxylic acid의몰비를조절한다양한지방족 / 방향족 (aliphatic/aromatic) 생분해성공중합체를개발하여일회용혹은단기사용한후폐기되는여러응용분야에서비분해성인범용성고분자를대체하고자노력하였다. 1,8-12 Poly(butylene adipate-co-succinate-co-terephthalate) (PBAST) 는 poly(butylene adipate)(pba), poly(butylene succi- 58

2 생분해성 PBAST 와변형열가소성전분블렌드의특성 581 CH 2 H H H + nate)(pbs), poly(butylene terephthalate)(pbt) 의랜덤공중합체로서 PBA와 PBT의랜덤공중합체인 poly(butylene adipateco-terephthalate)(pbat) 와함께대표적인지방족 / 방향족생분해성폴리에스테르공중합체이고이들은 PE 를대체하기위해개발되었다 일반적으로지방족사슬과방향족사슬의몰비에따라공중합체의열적기계적물성이달라진다. 예를들어방향족사슬의몰분율이증가하면용융온도 (T m ) 와인장물성이증가하여응용분야가다양해질수있으나, 생분해도 (biodegradability) 는감소하는경향이있다 한편이들지방족생분해성고분자들은석유유래 (petroleum-based) 생분해성고분자로서미생물에의해분해되어발생된 C 2 는대기에축적되어지구온난화의원인물질이됨으로, 환경적인측면에서보면이산화탄소축적이없는 (carbon-neutral) 식물유래 (bio-based) 생분해성고분자및천연고분자물질에비해친환경성이떨어지고가격도비싼단점이있다. 14,15 본연구에서는 PBAST 의장점인높은기계적물성과용융온도의희생을줄이면서 PBAST 의단점인낮은생분해도와상대적으로낮은친환경성및가격적인약점을보완하기위하여변형열가소성전분 (CMPS, chemically modified thermoplastic starch) 을블렌드하여그특성을연구하였다. CMPS 는천연고분자인전분에가소제인 glycerol(gl) 과여기에블렌드시상용성을높이기위하여사용되는반응성상용화제 MA 와개시제를첨가하여반응압출가공법으로개질한일종의식물유래생분해성수지이다. 16,17 Scheme 1에 MA 와전분주사슬사이에일어나는에스테르화반응메커니즘을보였다. 이전연구결과에의하면, 18 에스테르화반응은글루코오스단위 (glucose units) 중 6번탄소에서주로일어나는것으로밝혀졌다. 실 시료. PBAST는 S-enpol(G86 F, 비중 1.3, melt index 3 g/1 min, M w 9 g/mol, M w /M n 2-3) 로부터구입하여 8 에서 24 시간건조하여사용하였다. PBAST 의화학구조식을 Figure 1에나타내었고, aliphatic dicarboxylic acid/aromatic dicarboxylic acid 비는 53/47(mol% ratio) 인것으로알려져있다. 함수율 11% 인옥수수전분 (( 주 ) 신동방 ) 은구입하여항온항습기 (9 ) 에서 24 시간건조시켜함수율을 3% 이하로낮추어 CMPS 제조에사용하였다. 전분의가소제로는 glycerol(gl, Junsei Chemical Co.) 을사용하였고, 반응개시제로는 2,5-bis(tert-butylperoxy)-2,5-dimethyl hexane (Luperox, SIGMA-ALDRICH, USA), 반응성기능물질로는 maleic anhydride(ma, SIGMA-ALDRICH, USA) 를사용하였다. GL, 험 CH 2 Scheme 1. Esterification reaction of starch backbone with MA. H H C C H Table 1. Composition and Thermal Properties of PBAST/CMPS Blends Sample PBAST (wt%) CMPS (wt%) T m ( ) ΔH f (J/g) PBAST CMPS CMPS CMPS CMPS CMPS LDPE a 13 a Ref. 1. Luperox, MA는구입한후정제없이사용하였다. CMPS 제조. 변형열가소성전분을제조하기위해사전에건조시켜둔전분과 GL 을 8/2(wt% ratio) 으로혼합하였고, 여기에전분기준으로 3 phr의 MA 와.2 phr의 Luperox를첨가하여블렌더 (blender) 를이용, 용융압출전혼합물을준비하였다. 사전혼합물을 46.2 mm 의스크류직경과 L/D=3/1 비율을가진이축압출기 (SM PLATEK Co. Ltd., TEK 45, co-rotating) 를이용하여자체제조하였다. CMPS 제조시스크류속도는 15 rpm 으로고정하였고, 각배럴의온도는 15, 12, 13, 14, 13 이었으며다이온도는 125 로고정하였다. 16 PBAST/CMPS 블렌드제조. Table 1에서와같은조성으로 PBAST/CMPS 블렌드를제조하였다. 블렌드조성에따라 PBAST 와 CMPS 를계량한다음비닐백에담아 5분간사전혼합하였다 (hand blending). 사전혼합한시료를이축압출기 (SM PLATEK Co. Ltd., TEK 3, Korea) 로용융혼합하였다. 이축압출기는동회전 (corotating) 방식이며, 스크류지름은 32 mm 이고 L/D 비는 36 이었다. 스크류속도는 2 rpm, 배럴의온도는 15 17, 다이온도는 165 로유지하였고, 압출속도는 15 kg/hr 로조절하였다. 가공한시료는지름 2 mm 이하의칩 (chip) 형태로절단하여 8 오븐에서 24 시간건조하여사용하였다. X-Ray 회절분석. 시료들의결정을조사하기위하여 wide angle X-ray scattering 장치 (WAXS, Rigaku, model D/Max-22H, Japan) 를이용하였다. 각의범위는 4 로하였고, Cu-Kα 의파장길이는 A, 그리고 1 ma, 4 kv로분석하였다. 분석용필름은고온압축기 (Model 3851-, Carver Inc., USA) 를이용, 온도는 17, 압력 1 MPa에서제조되었다. 열분석. 시료의열적특성은먼저시차주사열량계 (DSC, Perkin- Elmer Pyris 6) 를이용하여측정하였다. 시료는상온에서 18 까지 2 /min 으로가열하였고, 시료의열적이력을동일하게하기위해 3 분동안같은온도를유지한후 -2 까지급랭시켰다. 그후질소분위기하에서 2 /min 으로 18 까지재가열하여시료의용융온도와용융열을구하였다. 한편블렌드의열안정성변화를조사하기위해열중량분석기 (Thermogravimetry, TG-DTA SDT Q-6, TA Instruments) 를사용하였고, 승온속도는 2 /min 로하였다. 질소분 Figure 1. Chemical structure of PBAST. Polymer(Korea), Vol. 35, No. 6, 211

3 582 신부영 위기하에서상온에서 6 까지시료의무게변화를관찰하였다. 인장특성실험. 인장물성분석은인장시험기 (Materials Testing Machine micro 35, Testometric Co. Ltd., USA) 를사용하였다. 인장속도는상온에서 5 mm/min로하였고, 인장시편 6개의평균값을취하여인장물성으로취하였다. 인장시편 (KS 규격 2호 ) 은 KS M36 법에따라압축성형하여제조하였다. 고온압축기 (Model 3851-, Carver Inc., USA) 의온도는 17, 압력 1 MPa 로조절하여시편을제조하였으며, 제조된시편은실리카겔로채워진데시케이터 (desiccator) 에 2일간보관한후사용하였다. 인장시험은생분해전과생분해가진행중인시편에대하여실시하였다. 모폴로지. 블렌드의상 (phase) 분리시에보이는각상의계면형상을알아보기위하여시료의파단면모폴로지변화를 SEM(scanning electron microscope, Hitachi S-41, Japan) 으로관찰하였다. 인장물성분석용인장시편을액체질소속에 2 분간방치한후파단하여백금으로코팅하여 SEM 측정시료로사용하였다. 생분해도측정. 생분해시료의원소분석은 TCD 검출기가있는원소분석기 (EA 118 CHNS, Fisons, Italy) 를이용하여시료의유기탄소함량을분석하였다. 생분해도측정장치는 IS 를바탕으로장치를제작하여구성하였다. 19 항온실내의온도는 58±2 를유지하여 45 일간생분해실험을실시하였고, 비교물질로는셀룰로오스 (Sigmacell, particle size <2 μm, SIGMA-ALDRICH, USA) 를사용하였다. 결과및토론 X-Ray 회절특성. PBAST, 옥수수전분, CMPS와 CMPS3의 X-ray 회절곡선을 Figure 2에보였다. 이전연구의결과와 2 같이본연구에서사용된옥수수전분도전형적인 A-type 결정의 X-ray 회절곡선특징인 15 와 23 에서각각의단일피크와 17 의이중피크를보였다. 변형가소성전분의회절곡선을보면 (Figure 2(a)), 가소화전옥수수전분의특성피크는사라지고 13.2 와 2.5 에서새로운피크가생겼다. 이는가소화가공공정에서기인되는결정으로 V-structure 라고도불린다 한편회절곡선의전체면적에대한결정상의면적비로구한옥수수전분의결정화도는 22% 이고 CMPS 는 3% 이었다. 24,25 이결과로볼때옥수수전분은고온고압공정의가소화과정에서대부분의전분결정상들이무질서화가진행되어무정형상이되었음을알수있다. PBAST 의회절곡선 (Figure 2(b)) 은 17.5, 2.5, 23.2, 24.5 에서이전연구와 8-12 비슷한결정특성피크를보여준다. CMPS3 블렌드의회절곡선 (Figure 2(d)) 을보면 13.2 에서 CMPS 의특성피크를, 그리고 17.5, 23.2, 24.5 에서 PBAST 의특성피크를보인다. 이는용융블렌드후재결정화과정에서상호간영향을미치지않기때문이다. 열적특성. Table 1에 DSC 로분석한시료들의용융온도 (T m ) 와용융열 (ΔH f ) 의결과를보였다. PBAST 의용융온도는약 131 로 LDPE 의용융온도와비슷하였다. 이는지방족생분해성고분자인 PBA (T m 6 ), 1 PBS(T m 113 ), 11 PBSA(T m 1 ) 12 보다더다양한분야에응용할수있음을말해준다. 블렌드의열적특성을보면 CMPS 함량이 1, 3 wt% 일때는 PBAST 의 T m 변화가없으나 CMPS 가 5%, 7% 첨가되면 T m 은각각 2 및 4 정도약간감소한다. 이는고온에서행해진 PBAST 와 CMPS 용융혼합중에가소제 GL 이 PBAST 로이동하고이동된가 Weight(%) Count θ Figure 2. Wide-angle X-ray diffractograms of (a) CMPS; (b) PBAST; (c) starch; (d) CMPS Temperature( ) Figure 3. TGA curves of (a) PBAST; (b) CMPS1; (c) CMPS3; (d) CMPS5; (e) CMPS7; (f) CMPS. 소제는 PBAST 에도가소제역할을하였기때문으로판단된다. 2 용융열 (ΔH f ) 의변화를보면 CMPS 함량이 5% 까지는증가하다가 7% 에서는오히려감소한다. 이는 PBAST/CMPS 블렌드에서 CMPS 상의핵제로서의역할, 블렌드모폴로지, 가소제효과등의복합적요인으로판단된다. 2,26,27 열적특성의결과를볼때 PBAST 에변형열가소성전분을첨가하여도열적특성은크게변하지않는것으로보아열적특성변화로인한응용분야의축소는미미할것으로판단된다. 열분해특성을보여주는 Figure 3을보면, CMPS(Figure 3(f)) 의무게감소는 2 부근에서시작하여 32 부근에서급격한분해곡선을보여준다. 초기 3 까지의무게감소 2% 는 CMPS 제조시첨가된가소제 (GL 2 wt%) 가분해혹은증발하기때문으로판단된다. 이후 32 부근의급격한무게감소는가소화된무정형전분의분해때문으로판단되며일반옥수수전분의분해온도와유사하다. 3 PBAST (Figure 3 (a)) 의열분해곡선을보면약 31 와 33 사이에약 5% 정도의무게감소를보인후서서히무게감소가일어나다가 41 부근에서급격한분해가일어난다. 낮은온도에서일어난무게감소는 PBAST 에포함된상대적으로분자량이낮은저분자사슬들이먼저분해되기때문으로판단된다. 블렌드의 TGA 곡선 (Figure 3(b)-(e)) 의 폴리머, 제 35 권제 6 호, 211 년

Ref. 1. 특징을보면, 분해온도가낮은 CMPS 때문에전반적인분해온도는 CMPS 함량증가에따라감소하지만 CMPS 및 PBAST 가보여준 32 와 41 부근의최대분해속도온도는변하지않는비상용성블렌드의특성을보였다. 인장물성. 생분해시험이전 PBAST 및 PBAST/CMPS 블렌드의인장물성을 Table 2에보였다.

4 생분해성 PBAST 와변형열가소성전분블렌드의특성 583 Table 2. Tensile Properties of PBAST/CMPS Blends Sample Tensile strength (MPa) Elongation (%) Modulus (MPa) PBAST CMPS CMPS CMPS CMPS LDPE a a Ref. 1. 특징을보면, 분해온도가낮은 CMPS 때문에전반적인분해온도는 CMPS 함량증가에따라감소하지만 CMPS 및 PBAST 가보여준 32 와 41 부근의최대분해속도온도는변하지않는비상용성블렌드의특성을보였다. 인장물성. 생분해시험이전 PBAST 및 PBAST/CMPS 블렌드의인장물성을 Table 2에보였다. PBAST 는 LDPE 와아주유사한인장강도와연신율특성을보여준다. PBAST 에 CMPS 를첨가하면 CMPS 의함량이증가함에따라인장강도와연신율은서서히감소하고탄성률은증가한다. CMPS5 의인장강도와연신율은처음물성의약 5% 정도로감소하였으나탄성률은약 2배로증가하였다. 그러나 CMPS 함량이 7% 가되면연신율과인장강도가급격히감소하여취성을갖는블렌드가되고탄성률도감소하였다. 이는취성이높은특성을갖는 CMPS 가 16,17 연속상이되는모폴로지의변화때문으로판단된다. 23 CMPS 제조에서발생하는미반응 MA 는압출기끝부분에위치한가스배출구 (vent port) 에서제거되기때문에다음단계의 CMPS/ 고분자블렌드에는영향을주지않는것으로보고되었다. 18,21 인장물성결과를볼때 CMPS 를 5% 이하로첨가하면블렌드의인장물성이 LDPE 의물성과유사하다. 그러므로인장물성의한계때문에발생하는응용분야의제한은크지않을것으로판단된다. SEM 관찰. 고분자블렌드에서두물질의점도가유사하면조성비가큰물질은연속상이되고나머지물질분산상 (dispersed phase) 이된다. 또한조성비가비슷하면공연속상 (co-continuous phase) 의형태를보여준다. 28,29 그리고블렌드의모폴로지는비혼화성고분자블렌드의상용화정도를정성적으로판단하는방법으로파단면의모폴로지를조사하는방법이전통적으로많이이용되고있다 Figure 4에시료들의파단면 SEM 사진을보였다. 순수 CMPS 의파단면 (Figure 4(a)) 은아주매끈한형상을보여준다. 이로써블렌드파단면사진중매끈한표면을가진상은 CMPS 상이고거칠게보이는상은 PBAST 의상임을알수있다. CMPS 의함량이증가하면매끈한면의면적이증가함을알수있다. CMPS 가 1% 첨가된블렌드의파단면사진 (Figure 4(b)) 을보면 CMPS 상이아주작은구형으로분산되어있는것으로보이며거친표면을갖는 PBAST 연속상과구분하기어려울정도이다. CMPS3 의 SEM 사진 (Figure 4(c)) 을보면거친면의 PBAST 상이연속상이고 CMPS 상이분산상임을확실하게보여주며두고분자의상이분리되는비혼화성블렌드임을알수있다. CMPS5 (Figure 4(d)) 은공연속상의모폴로지를보여주고 CMPS7(Figure 4(e)) 은 CMPS 가연속상이고 PBAST 가분산상인형태를보여준다. CMPS7 의모폴로지를볼때바로위에서언급한시료 CMPS7 의급격한인장물성감소원인은높은취성성질을갖는 CMPS 가연속상이 Figure 4. SEM micrographs of the fractured surfaces of (a) CMPS; (b) PBAST; (c) CMPS1; (d) CMPS3; (e) CMPS 5; (f) CMPS7. Biodegradability(%) CMPS Cellulose CMPS7 CMPS5 CMPS3 CMPS1 PBAST Time(day) Figure 5. Cumulative biodegradation of PBAST/CMPS blends under controlled aerobic composting conditions. 되었기때문으로판단된다. 한편, 블렌드의상용화정도를판단하는두상사이의경계면을보면빈공간이없고경계면이확실하지않다. 이것으로 PBAST/CMPS 블렌드는비혼화성이지만상용성이있는전형적인상용성블렌드임을알수있었다. 2,28-33 본연구의블렌드가상용성을보여주는이유는이전연구결과와 2,17,21,29 같이두상의계면에서 CMPS 제조시도입된반응성상용화제 MA 가 PBAST 말단의히드록실기 (-H) 와에스테르화반응을하였기때문으로판단된다. 생분해특성. 고분자의생분해도및생분해속도는일회용용도로사용된후폐기될때매우중요한물성이다. 이는생분해성고분자가음식쓰레기와같은유기성폐기물과함께폐기되어퇴비화등의친환경처리과정을거치는경우생분해속도와생분해도가작으면퇴비화과정및 Polymer(Korea), Vol. 35, No. 6, 211

584 신부영 12 1 % Retained tensile strength(%) 8 6 4 2 1 2 3 4 5 6 Time(weeks) Figure 6. Retained tensile strength of PBAST/CMPS blends at composting. 퇴비완제품처리에치명적인결점을초래할수있기때문이다.

5 584 신부영 12 1 % Retained tensile strength(%) Time(weeks) Figure 6. Retained tensile strength of PBAST/CMPS blends at composting. 퇴비완제품처리에치명적인결점을초래할수있기때문이다. 34 호기성조건하에서실시한각시료의생분해도를 Figure 5에보였다. 비교물질로채택된셀룰로오스의생분해도를보면 45 일후 78% 로다른연구에서발표된결과보다약간낮은수치를보인다. 35,36 이는퇴비의원료및숙성상태등접종퇴비의조건에따라생분해도의절대값은달라질수도있다. 33 전분을가소화한 CMPS 의생분해도는 89% 로셀룰로오스보다높았다. 순수 PBAST 의생분해도는 23% 로셀룰로오스대비 3% 에해당하는매우낮은편이었다. 그러나블렌드의생분해도는 CMPS 의함량이 1, 3, 5, 7% 일때각각 41, 54, 65, 74% 로순수 PBAST 생분해도보다크게높은수치를보였다. 이는생분해속도가빠른 CMPS 가먼저분해됨으로블렌드내부에작은구멍들이생겨분해면적이증가하고, 또한빈공간내로분해미생물들의접근이용이해져 PBAST 의생분해속도도증가된때문으로해석된다. 37 시료들의초기 1 일이내생분해속도를보면, CMPS1 과 CMPS3 은비교물질인셀룰로오스보다초기생분해가느리지만 CMPS5 과 CMPS7 은셀룰로오스보다빠르다. 이런현상은 Figure 4(d),(e) 에서보듯이생분해도가빠른 CMPS 상이공연속혹은연속상이되기때문이다. 생분해과정에서변화하는 PBAST/CMPS 블렌드필름의인장강도및표면변화를각각 Figures 6과 7에보였다. Figure 6을보면, PBAST 필름은퇴비화 6주후에도원래인장강도의약 3% 를유지하고있으나 CMPS 가첨가되면생분해에의한물성감소가급격히일어남을알수있다. CMPS 가 3% 첨가되면퇴비화시작약 4주후에퇴비화전물성대부분을잃어버리고, 5% 가첨가되면 2주만에물성을잃어버린다. 퇴비화에따른 CMPS5 블렌드필름의표면변화 (Figure 7) 를보면, 퇴비화 2 주경과에 CMPS 연속상의상당부분이분해되었고, 4주후에는분해가진행되고있는 PBAST 연속상이있음을보여준다. 6주동안행해진 PBAST 및블렌드의생분해시간에따른물성과모폴로지변화결과를볼때, PBAST 는폐기후다른유기성폐기물과함께폐기되면처리공정등에문제를초래할수도있을것으로판단된다. 그러나 CMPS 가 3% 이상첨가된블렌드는폐기되어도퇴비화등의친환경처리공정에다른유기성폐기물과함께투입될수 Figure 7. SEM micrographs of surface of PBAST/CMPS (5/5) blend film: (a) before composting; (b) after 14 days composting; (c) after 45 days composting. 있을것으로판단된다. 34 결 본연구는지방족생분해성폴리에스테르에비해우수한열적특성과인장물성을갖는생분해성지방족 / 방향족공중합체고분자인 PBAST 의단점인낮은생분해성을높이고, 석유유래생분해성고분자의원천적단점으로지적되는지구온난화원인물질인대기축적이산화탄소배출을줄여친환경성을높이고자하였다. 이러한목적을위하여천연전분을가공하여제조한일종의식물유래생분해성수지인 CMPS 를 PBAST 에블렌드한시료들의모폴로지, 열적특성및생분해도를조사분석한결론은다음과같다. CMPS 의함량이높은 CMPS7 을제외하고는 CMPS 가첨가되어도 PBAST의 T m 은크게감소하지않았고, 용융열은약간증가하였다. 블렌드의열분해특성을보면, 32 와 41 부근의 CMPS와 PBAST 의최대열분해속도온도는변하지않는비상용성특성을보였다. PBAST/ CMPS 블렌드는두고분자의상이분리되는비혼화성블렌드이지만상과상사이의경계구분이어려울정도로계면의접착이매우좋은전형적인상용성고분자블렌드임을 SEM 관찰을통하여확인할수있었다. CMPS 함량증가에따라인장강도와연신율은감소하고탄성률은증가하였다. CMPS 함량 5% 까지는인장물성이범용성고분자인 LDPE 의 론 폴리머, 제 35 권제 6 호, 211 년

6 생분해성 PBAST 와변형열가소성전분블렌드의특성 585 인장물성과유사한범위를가지고있었다. PBAST 의생분해도는 45 일후생분해도가 23% 로매우낮았으나 CMPS 의첨가로블렌드의생분해도가크게증가하였다. 이러한블렌드의열적, 기계적, 생분해특성을볼때 CMPS 가 5% 이하로첨가된블렌드는 PBAST 의장점인우수한열적, 기계적물성을훼손하지않고낮은생분해도, 친환경성및가격등의단점을보완할수있을것으로판단된다. 감사의글 : 본연구는 211년도영남대학교교비연구비에의해수행되었습니다. 참고문헌 1. R. Gross and B. Kalra, Science, 297, 83 (22). 2. W. J. Kim, J. H. Kim, S. H. Kim, and Y. H. Kim, Polymer (Korea), 24, 431 (2). 3. S. H. Lee, D. Kim, J. H. Kim, D. H. Lee, S. J. Shim, J. D. Nam, H. Kye, and Y. Lee, Polymer(Korea), 28, 519 (24). 4. J. H. Cho, Y. Chang, I. Noh, C. Kim, S. H. Kim, and Y. H. Kim, Polymer(Korea), 21, 879 (1997). 5. S. W. Chun, S. H. Kim, Y. H. Kim, and H. J. Kang, Polymer (Korea), 24, 333 (2). 6. J. S. Lee, D. J. Choo, S. H. Kim, and Y. H. Kim, Polymer (Korea), 22, 88 (1998). 7. J. Kim, H. J. Kang, and K. H. Seo, J. Appl. Polym. Sci., 81, 637 (21). 8. U. Witt, R-J. Müller, and W.-D. Decker, J. Environ. Polym. Degrad., 5, 81 (1997). 9. K. Kuwabara, Z. Gan, T. Nakamura, H. Abe, and Y. Doi, Biomacromolecules, 3, 39 (22). 1. E. Cranston, J. Kawada, S. Raymond, F. G. Morin, and R. H. Marchessault, Biomacromolecules, 4, 995 (23). 11. E. S. Yoo and S. S. Im, J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys., 37, 1357 (1999). 12. S. S. Ray, M. Bousmina, and K. kamoto, Macromol. Mater. Eng., 29, 759 (25). 13. Y. Sato, K. Inohara, S. Takishima, H. Masuoka, M. Imaizumi, H. Masuoka, M. Imaizumi, H. Yamamoto, and M. Takasugi, Polym. Eng. Sci., 4, 262 (2). 14. B. Y. Shin, B. H. Cho, K. H. Hong, and B. S. Kim, Polymer (Korea), 33, 588 (29). 15. R. Narayan, Rationale, Drivers, and Technology Examples, in Biobased & Biodegradable Polymer Materials, ACS Sym. Ser 939, K. C. Khemmani and C. Scholz, Editors, Washington DC, Chap.5 (26). 16. R. Narayan, S. Blakrishnan, Y. Nabar, B. Y. Shin, P. Dubois, and J. M. Raquez, U.S. Patent 7,153,354 (26). 17. B. Y. Shin. R. Narayan, S. I. Lee, and T. J. Lee, Polym. Eng. Sci., 48, 2126 (28). 18. J. M. Raquez, Y. Nabar, M. Srinivasan, B. Y. Shin, R. Narayan, S. Blakrishnan, and P. Dubois, Carbohyd. Polym., 74, 159 (28). 19. IS Evaluation of the Ultimate Aerobic Biodegradability and Disintegration of Plastics under Controlled Composting Conditions-Method by Analysis of Released Carbon Dioxide (1997). 2. J. W. Park and S. S. Im, Polym. Eng. Sci., 4, 2539 (2). 21. J-M. Raquez, Y. Nabar, R. Narayan, and P. Dubois, Polym. Eng. Sci., 48, 1747 (28). 22. W. T. Winter and A. Sarko, Biopolymers, 13, 1447 (1974). 23. M. Carr, J. Appl. Polym. Sci., 42, 45 (1991). 24. K. Cho and S. Choe, Polymer(Korea), 19, 615 (1995). 25. K. Frost, D. Kaminski, G. Kirwan, E. Lascaris, and R. Shanks, Carbohyd. Polym., 78, 543 (29). 26. B. Y. Shin, S. H. Jang, and B. S. Kim, Polym. Eng. Sci., 51, 826 (211). 27. K. Y. Cho, K. S. Lee, and J.-K. Park, Polymer(Korea), 33, 248 (29). 28. D. R. Paul and S. Newman, Polymer Blends, Academic Press, New York, B. Sedlacek and W. Gruyter, Morphology of Polymers, Verlag Walter de Gruyter & Co., Berlin, L. A. Utracki, Polymer Alloys and Blends, Hanser, Munich, S. Aslan, L. Calandrelli, P. Laurirenzo, M. Malinconico, and C. Migliaresi, J. Mater. Sci.: Mater. Med., 35, 1615 (2). 32. Y. Lee, J. Kim, J. Nam, C. Park, and S. Jang, Polymer(Korea), 24, 366 (2). 33. Y. Moon and C. K. Kim, Polymer(Korea), 23, 69 (1999). 34. M. Bertoldi, P. Sequi, B. Lemmes, and T. Papi, The Science of Composting, Blakie Academic & Professional Press, New York, W. Y. Jang, B. Y. Shin, T. J. Lee, and R. Narayan, J. Ind. Eng. Chem., 13, 457 (27). 36. J. B. Snook, M. S. Thesis, Michigan State University (1994). 37. H. Pranamuda, Y. Tokiwa, and H. Tanaka, J. Environ. Polym. Degrad., 4, 1 (1996). Polymer(Korea), Vol. 35, No. 6, 211

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