항균 기능을 갖는 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA) 기반 나노실리카-로진 복합 핫멜트 접착제의 제조 및 특성 평가

국문 초록 (Abstract)

지속가능한 소재 개발의 중요성이 높아짐에 따라 환경 친화적이면서도 우수한 기능성을 갖는 접착제에 대한 수요가 증가하고 있다. 특히 고온·다 습한 환경에서 발생하는 세균 및 곰팡이의 번식은 접착력 저하와 물성 약 화를 초래하여 제품의 수명과 위생 안전성을 저하시킨다. 이에 따라 항균 성과 항곰팡이성을 동시에 부여할 수 있는 고기능성 접착제의 개발이 요 구되고 있다. 본 연구에서는 천연 항균 물질인 로진(rosin)과 실란화 실리 카 나노입자를 복합화하여 에틸렌비닐아세테이트(ethylene-vinyl acetate, EVA) 기반 핫멜트 접착제를 제작하였다. 로진은 아비에틱산(abietic acid) 계열 화합물을 주성분으로 하며 세포막 파괴 및 대사 기능 저해를 통해 항균 및 항곰팡이 활성을 나타낸다. 또한 실리카(silica)를 실란 커플링제 (vinyltrimethoxysilane, VTMS)로 표면 개질함으로써 EVA 매트릭스 내 분산 성을 향상시키고 계면 결합력을 증진시키고자 하였다. 제작된 복합 접착제는 Escherichia coli 및 Staphylococcus epidermidis 에 대 해 99% 이상의 항균 활성을 나타냈으며 곰팡이 종인 Aspergillus niger 에 대해서도 대조군 대비 성장 면적이 10% 이상 감소하는 항곰팡이 효과를 보였다. 목재 기판 전단접착 시험 결과 EVA:rosin = 7:3 조성과 개질 실리 카 2 wt%를 포함한 EVA/rosin/m-SiO₂ 복합 접착제는 EVA 대비 약 60% 향상된 접착강도를 나타냈다. 이러한 결과는 천연 유래 성분과 무기 필러 의 상호작용을 통해 항균 및 항곰팡이 활성, 기계적 강도, 열적 안정성 및 내구성을 동시에 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 본 연구에서 개발한 EVA 기반 복합 핫멜트 접착제는 목재, 인테리어, 포장, 전자 및 의료 산 업 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1.1 연구 배경 1
• 1.2 접착제의 정의 2
• 1.3 핫멜트 접착제의 정의와 특징 3
• 1.4 항균 물질의 정의와 특징 3
• 1.5 로진의 특징 5
• 1.5.1 로진의 접착 특징 5
• 1.5.2 로진의 항균 특징 5
• 1.6 실란 개질 실리카 나노입자의 특징 6
• 1.7 연구 목적 7
• Ⅱ. 실험 9
• 2.1 재료 9
• 2.2 EVA/로진 복합 접착제 제조 10
• 2.3 EVA/로진/개질 실리카 나노입자 복합 접착제 제조 10
• 2.4 실란 개질 실리카 나노입자와 복합 접착제의 화학적 분석 13
• 2.5 복합 접착제의 분산성 평가 13
• 2.6 복합 접착제의 열적 특성 분석 13
• 2.7 복합 접착제의 접착 특성 분석 14
• 2.8 로진과 복합 접착제의 항균 특성 분석 15
• 2.8.1 박테리아 배양 15
• 2.8.2 로진 파우더의 항균 시험: 주입평판배지법 15
• 2.8.3 복합 접착제의 항균 시험: 필름밀착법, 디스크확산법 16
• 2.9 복합 접착제의 항곰팡이 특성 분석 19
• 2.9.1 곰팡이 배양 19
• 2.9.2 복합 접착제의 항곰팡이 시험: 곰팡이저항성시험법 19
• 2.10 복합 접착제의 내구성 평가 20
• 2.11 통계 분석 20
• Ⅲ. 결과 및 고찰 21
• 3.1 실란 개질 실리카 나노입자와 복합접착제의 화학적 특성 21
• 3.1.1 실리카 나노입자의 화학적 특성 21
• 3.1.2 복합 접착제의 화학적 특성 23
• 3.2 실란 개질 실리카 나노입자의 분산 특성 25
• 3.3 복합 접착제의 열적 특성 28
• 3.4 복합 접착제의 접착 특성 33
• 3.5 로진 파우더의 항균 특성 37
• 3.6 복합 접착제의 항균 특성 39
• 3.7 복합 접착제의 항곰팡이 특성 43
• 3.8 복합 접착제의 내구성 46
• Ⅳ. 결론 48
• 참고문헌 50
• Abstract 55