시트르 산 기반의 재활용 가능 고성능 폴리에스터 탄성체의 합성 및 분석

Abstract

화학적으로 가교된 탄성체는 뛰어난 기계적 물성과 우수한 내구성을 기반으로 composite구축의 매질, 항공 및 electronic packaging용 소재, 고기능성 코팅제, 접착제, 고무 등의 용도로 많은 공업 분야에서 빈번하게 사용되어져 왔다. 그러나, 이전의 석유 화학 기반의 고분자 물질들 처럼 화학적으로 가교된 탄성체 역시 폐기 시에 환경 파괴를 가속화 하기 때문에, 그것의 재생 가능성 혹은 재활용성이 시급하게 달성되어야 한다. 이에 따라, 재생 가능성을 갖춘 화학적 가교 탄성체를 합성하고자 많은 연구들이 선행되어져 왔다. 그 결과, 만족할만한 물성과 친환경성을 갖춘 화학적 가교 탄성체가 여러 가지 방법에 의해 얻어져왔다. 위와 같은 연구 중에서, 다관능성 바이오 매스 유래 단량체들을 사용한 화학적 가교 탄성체 제조와 관련된 연구가 활발히 진행되어 왔다. Citric acid는 친환경적인 화학적 가교 탄성체를 이루는데 몇 가지의 이점들을 가지고 있다. 그 특징은 다음과 같다. (1) 3차원 네트워크 구조를 형성할 수 있는 다관능성 단량체이다, (2) 레몬/오렌지 등의 감귤류 과일과 Krebs cycle과 같은 대사 산물로 부터 얻을 수 있는 친환경 단량체이다, (3) 고분자 구조 내 친수성과 수소 결합을 증진시킬 수 있다, 그리고 (4) 비용 효율이 높은 물질이다. 이러한 citric acid의 이점들을 근간으로 하여, citric acid을 이용한 탄성체를 합성하고자 하는 시도가 이어져 왔다. 이 논문에서는 poly(1, 4-cyclohexanedimethanol succinate-co-citrate) (PCSC)의 합성과 분석이 진행되었다. Citric acid (CA)와 함께, 1, 4-cyclohexanedimethanol (1, 4-CHDM)과 또 다른 바이오 매스 유래 단량체 succinic acid (SA)가 도입되었는데, 1, 4-CHDM과 SA는 모두 독성이 없으며 뛰어난 물성과 친환경성을 두루 갖춘 고분자를 형성할 수 있는 단량체들이다. PCSC는 별도의 후중합 과정을 요하지 않기 때문에 매우 빠른 시간 안에 합성될 수 있었다. 또한, PCSC는 높은 탄성율 및 인장 인성과 함께 우수한 열적 특성을 보여주었다. 이외에도, 열압착 과정을 통하여 재활용 가능 특성을 나타내었는데, 이는 PCSC의 일반적인 화학적 가교 탄성체와 구별되는 차별성을 보여주는 바이다. 이러한 특성을 기반으로 할 때, 공업 집약적 분야에서 유용한 application으로써 PCSC의 사용을 기대해 볼 수 있다. |We successfully synthesized a biobased recyclable polyester elastomer possessing high-modulus, Poly(1, 4-cyclohexanedimethanol succinate-co-citrate) (PCSC), by in-situ polymerization without any catalysts. Three dimensional network structure of PCSC was formed by biobased multifunctional monomer, citric acid, and through relatively simple synthesis process. PCSC was recyclable by hot-pressing process and exhibited good thermal resistance, high modulus, toughness and extensional ability. The resulting characteristics were demonstrated by Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), Differential scanning calorimetry (DSC), Thermogravimetric analysis (TGA), tensile test and swelling test. PCSC is a sustainable and versatile material to be employed into highly engineered fields.; We successfully synthesized a biobased recyclable polyester elastomer possessing high-modulus, Poly(1, 4-cyclohexanedimethanol succinate-co-citrate) (PCSC), by in-situ polymerization without any catalysts. Three dimensional network structure of PCSC was formed by biobased multifunctional monomer, citric acid, and through relatively simple synthesis process. PCSC was recyclable by hot-pressing process and exhibited good thermal resistance, high modulus, toughness and extensional ability. The resulting characteristics were demonstrated by Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), Differential scanning calorimetry (DSC), Thermogravimetric analysis (TGA), tensile test and swelling test. PCSC is a sustainable and versatile material to be employed into highly engineered fields.