Synthesis and Their properties of Biodegradable Poly (butylene succinate) (PBS) Nanocomposites filled with Silica-g-PBS

Abstract

폐 플라스틱으로 인한 심각한 환경문제의 심각성이 회자되고 있는 가운데 생분해성 고분자의 개발은 폐플라스틱에의한 환경오염해결 방안 중 하나의 중요한 연구과제로 알려져 있다. 본 연구는 생분해성 고분자인 Poly (butylenes succinate) (PBS) 에 열 안정성, 기계적 물성, melt viscosity 등과 같이 우수한 성능을 발현하기 위해 PBS/silica나노복합재를 제조함에 있어 무기물인 silica의 개질을 통해 PBS matrix와의 친화력을 향상시키는데 목적을 두고 있다. PBS matrix와 silica사이에 계면접착성을 향상시키기 위해 silica표면에 isocyanate기를 도입하여 PBS molecule를 화학적인 결합으로 grafting하였다. PBS molecule이 graft된 silica(silica-g-PBS)를 포함하는 PBS 나노복합재와 PBS matrix내에서 original silica를 포함하고 있는 나노복합재를 in-situ방법으로 제조했고 구조 물성 차이를 살펴보았다. FT-IR을 통해 합성을 확인하였고, TEM을 이용하여 silica 개질에 따른 분산 정도에 차이를 살펴 보았다. TGA로 측정한 열안정성은 silica-g-PBS가 충진 된 나노복합재가 우수했으며, DSC를 이용한 열적거동으로부터 silica 입자는 표면개질에 관계없이 기핵제 효과를 나타냈다. 역학적 물성은 신도와 강도가 증가하였고 유변학적 분석결과 용융점도가 증가하고 shear에 따른 점탄성의 증가로 인해 silica입자와 matrix사이의 강한 interaction이 있음을 확인하였다.; Novel Poly (butylenes succinate) (PBS)/silica nanocomposites was prepared to enhance dispersibility and interfacial adhesion between silica particles and PBS matrix using the grafting method on the silica surface by PBS molecules. Then PBS nanocomposites containing silica grafted with PBS molecules (silica-g-PBS) and original silica particles were prepared by in-situ polymerization, respectively. Effects of silica-g-PBS in PBS matrix were investigated by using DSC, TGA, TEM, tensile testing machine and rheometer. Thermal stability, mechanical properties and dispersibility of PBS nanocomposites containing silica-g-PBS were improved remarkably owing to good compatibility and dispersity, resulting from the surface characteristic of the silica grafted with PBS molecules.