Reactive Compatibilization of TPEE with Maleic Anhydride for Nanocellulose and Biosilica Reinforced Composites : Nanocellulose 및 Biosilica 강화 복합체를 위한 Maleic Anhydride 기반 TPEE의 반응성 상용화

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 블로운 필름 공정 적용을 목표로 열가소성 폴리에스터
엘라스토머(TPEE)의 용융 거동과 기계적 특성을 조절하기 위해 말레산
무수물(MA)을 이용한 반응성 개질과 biosilica(BS) 및 nanocellulose(NC)의
단독 및 하이브리드 도입 효과를 분석하였다. MA 그라프트 반응은 개시제 존재
하에서 효과적으로 진행되었으며, 과도한 MA 함량에서는 사슬 절단에 의해
용융지수가 증가하는 경향을 보여 MA 함량을 1.5 phr로 최적화하였다.
Nanocellulose 단독 첨가 시 탄성률은 증가하였으나 계면 상용성 부족으로
인한 분산 한계가 관찰되었고, MA 개질을 통해 nanocellulose의 분산 안정성과
용융 탄성이 동시에 향상되었다. Biosilica는 단독 도입 시 응집으로 인해
물성 개선 효과가 제한적이었으나, nanocellulose와 병용할 경우 두 필러 간
상보적 상호작용에 의해 기계적 물성과 용융 점탄성이 효과적으로 향상되었다.
하이브리드 필러를 도입한 MA-g-TPEE 복합체는 저주파수 영역에서 강화된 용융
탄성과 균일한 미세구조를 나타내어, 블로운 필름 성형 공정에서 요구되는 연신 거동 제어 및
공정 안정성 확보에 유리한 특성을 보였다. 본 연구는 MA 그라프트 기반
바이오 필러 하이브리드 전략이 TPEE 의 블로운 필름 공정 적용 가능성을
확장할 수 있음을 제시한다.

목차 (Table of Contents)

• 1. Introduction 1
• 2. Experimental 9
• 2.1. Materials 9
• 2.2. Preparation of TPEE blends 11
• 2.3. Characterization 13
• 2.3.1. Universal Testing Machine (UTM) 13
• 2.3.2. Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) 13
• 2.3.3. Titration 13
• 2.3.4. Differential Scanning Calorimetry (DSC) 14
• 2.3.5. Thermogravimetric analysis (TGA) 15
• 2.3.6. Melt Flow index (MFI) 15
• 2.3.7. Rheological measurements 15
• 2.3.8. Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM) 16
• 3. Results and Discussion 17
• 3.1. MA-g-TPEE 17
• 3.1.1. Characterization of MA-g-TPEE 17
• 3.1.2. Mechanical Properties of MA-g-TPEE 22
• 3.1.3. Thermal Properties of MA-g-TPEE 28
• 3.1.4. Melt Flow Index of MA-g-TPEE 32
• 3.2. MA-g-TPEE/NC 34
• 3.2.1. Mechanical Properties of MA-g-TPEE/NC 34
• 3.2.2. Thermal Properties of MA-g-TPEE/NC 40
• 3.2.3. Melt Flow Index of MA-g-TPEE/NC 45
• 3.2.4. Rheological Properties of MA-g-TPEE/NC 48
• 3.2.5. Morphology of MA-g-TPEE/NC 51
• 3.3. MA-g-TPEE/BS 55
• 3.3.1. Mechanical Properties of MA-g-TPEE/BS 55
• 3.3.2. Thermal Properties of MA-g-TPEE/BS 60
• 3.3.3. Melt Flow Index of MA-g-TPEE/BS 65
• 3.3.4. Rheological Properties of MA-g-TPEE/BS 67
• 3.3.5. Morphology of MA-g-TPEE/BS 69
• 3.4. MA-g-TPEE/BS/NC 72
• 3.4.1. Mechanical Properties of MA-g-TPEE/BS/NC 72
• 3.4.2. Thermal Properties of MA-g-TPEE/BS/NC 77
• 3.4.3. Melt Flow Index of MA-g-TPEE/BS/NC 82
• 3.4.4. Rheological Properties of MA-g-TPEE/BS/NC 85
• 3.4.5. Morphology of MA-g-TPEE/BS/NC 88
• 4. Conclusion 90
• 5. Reference 93