Enhanced physical properties of lignin based PA6/PEICT composites via twin-screw extrusion

Abstract

석유-기반 플라스틱의 생산량이 증가하면서, 세계적으로 바이오매스에 기반하는 지속 가능한 자원에 대한 연구가 활발해지고 있다. 나일론 6는 전형적인 엔지니어링 플라스틱이며 자동차 그리고 전자 산업에서 활발하게 사용되고 있다. 바이오매스 유래 공중합체 poly (ethylene glycol 1,4-cyclohexanedimethylen isorsorbide terephthalate) (PEICT)는 높은 충격 강도, 투명성, 그리고 내열성 등의 장점 때문에 최근 많은 연구에서 PEICT와 다른 고분자와의 in-situ 상용화에 관한 내용을 다루고 있다. 이 연구에서는, 환경친화적인 리그닌을 사이드 피더로 투입하며 이축 압출기를 이용한 PA6/PEICT/Lignin의 복합재료 개발을 목적으로 한다. 복합재료의 기계적 물성과 열적 물성은 리그닌 함량을 최대 20 wt%까지 증가하면서 조사하였고, 극저온 파단 표면에 매트릭스와 필러의 형태학적 특징을 SEM 분석을 통해 확인하였다. 비록 리그닌의 함량이 증가할수록 복합재료의 열안정성이 감소하는 경향을 나타내었지만, 반대로 기계적 특징이 상당히 증가한 것을 확인했다. 기계적 물성 중에서도 굽힘 강도와 굼힘 모듈러스 모두 상당한 향상을 보였으며, 이것은 형성된 결정의 구성이 변화하기 때문으로 밝혀졌다.|As increasing production of petroleum-based plastics, globally explore sustainable resources based on biomass. Polyamide 6 (PA6) is a typical engineering plastic and is actively used in automobiles and electronics industries. Biomass-derived copolyester poly (ethylene glycol 1,4-cyclohexanedimethylen isosorbide terephthalate) (PEICT) has been reported in recent studies due to its high impact strength, transparency, and heat resistance, and can also suggest increase in environmentally friendly bio-contents through in-situ compatibilizing with commodity polymers. In this study, an environmentally friendly material, technical lignin, was side fed to prepare PA6/PEICT/Lignin composite via twin-screw extruder. The mechanical and thermal properties of the composites were investigated when the lignin content was increased up to 20 %, and the morphology of the cryo-fractured surface of matrix and filler was confirmed through scanning electron microscope (SEM). Although the intermolecular interaction between PA6 and PEICT showed a tendency to decrease thermal stability due to an increase in lignin content, in contrast significantly increased mechanical characteristics were observed. Among the mechanical properties, flexural strength and modulus showed a great improvement, and it was determined that this was due to the configuration change of the formed crystal.