광그라프트에 의한 폴리스티렌의 개질

이경환 全南大學校 1993 국내석사

폴리스티렌의 소수성인 성질을 보완하기 위해 두가지 방법으로 폴리스티렌을 개질시켰다. 첫번째 방법은 폴리스티렌을 개질하여 빛에 민감한 반응기인 butanedione monoxime ester기를 도입한 후 2-hydroxyethyl methacrylate을 광조사 그라프트시켰고, 두번째 방법은 스티렌과 비닐벤조산 공중합체에 butanedione monoxime ester기를 도입하고 2-hydroxyethyl methacrylate와 광그라프트시켰다. GPC결과 폴리스티렌의 분자량은 약 70,000 정도였고 개질된 폴리스티렌의 구조는 IR 및 NMR등의 분광학적 방법으로 확인하였다. 광그라프트시킨 결과 조사시간이 증가함에 따라 그라프트율은 증가하였으며 접촉각은 85°로 나타나 소수성보다는 친수성에 가까운 특성을 나타냈다. Polystyrene was modified by photografting in order to increase its hydrophylic properties. The one method was photografting with 2-hydroxyethyl methacrylate after introduction of butanedione monoxime ester into chemically modified polystyrene. The other method was phografting with 2-hydroxyethyl methacrylate after introduction of butanedione monoxime ester to styrene-vinylbenzoic acid copolymer. The structures of modified polystyrene were identified by the IR. NMR spectrometry. The result show that molecular weight of polystyrene was about 70,000 and graft yield was increased with increasing irradiation time. The contact angle of HEMA photo-grafted polystyrene was was 85°. This angle shows hydrophilic property rather than hydrophobic property.

나노폴리스티렌에 노출된 예쁜꼬마선충의 대사물질 및 표현형 분석

김형민 서울대학교 대학원 2019 국내박사

나노플라스틱은 현대 생활에서 생활용품 및 화장품 등의 다양한 분야에서 사용되고 있다. 플라스틱오염물은 최근 환경에서 지속적으로 검출되고 있으며 이에 따라 이들의 잠재적인 독성 효과에 대한 연구가 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 예쁜꼬마선충을 나노폴리스티렌에 노출시킨 후 발생하는 독성 영향을 평가하였다. 나노폴리스티렌의 독성을 평가하기 위해 총 2 가지의 실험모델을 준비하였다. 첫 번째는 50 과 200 nm 크기의 입자를 예쁜꼬마선충에 노출시킨 것으로 크기 의존적 독성을 확인할 수 있는 실험모델이었다. 두 번째는 표면에 카르복실기 (PS-COOH) 및 아미노기 (PS-NH2)의 작용기를 가진 것과 일반 폴리스티렌 (PS-N)을 준비하여 표면의 특성에 따른 독성을 확인할 수 있는 모델이었다. 본 연구에서 독성 효과를 확인하기 위하여 폴리스티렌 입자를 L4 단계의 예쁜꼬마선충에 24 시간 노출시켰다. 나노폴리스티렌의 흡수는 공초점현미경을 통해 관찰하였고, 운동 능력 및 번식 능력, 산화스트레스 등의 다양한 표현적 변화를 측정하였다. 또한, 예쁜꼬마선충에서 유의성 있게 변한 대사물질을 확인하기 위하여 대사체학 및 지질체학연구를 수행하였다. 나노폴리스티렌에 노출된 예쁜꼬마선충에서 주로 에너지와 관련된 대사물질이 영향을 받았으며 해당 물질에는 TCA cycle 중간물과 포도당, 젖산 등이 포함되었다. 지질의 대사과정도 영향을 받았으며, 지질 농도의 변화는 클래스 별로 경향성을 나타냈다. 나노폴리스티렌은 또한 산화스트레스를 유도하였고, 운동능력 및 번식 능력을 감소시켰다. 종합적으로, 본 연구 결과를 통해 나노폴리스티렌 노출에 따라 발생하는 독성 기전을 제공하였다. Nanoplastics are widely used in modern life as daily product and cosmetics. Recently, plastic contaminants are constantly detected in environments. Therefore, they are drawing attention due to their potential toxic effects. In this study, toxic effect induced by exposure of nanopolystyrene to Caenorhabditis elegans (C. elegans) were evaluated. Two experimental models were prepared to evaluate toxicity of nanopolystyrene. First, the nanopolystyrene with particle size of 50 and 200 nm were prepared to study size dependent toxicity of plastics. Then, three types of nanopolystyrene were prepared which were uncharged polystyrene (PS-N), carboxylated PS (PS-COOH), and aminated PS (PS-NH2). These polystyrene particles were exposed to C. elegans to compare toxicity according to their surface characteristics. The nanopolystyrene particles were exposed to L4 stage of C. elegans for 24 h. Uptake of nanopolystyrene was monitored through a confocal microscope. Then, various phenotype assays were performed including locomotion, reproduction and oxidative stress. In addition, metabolomics and lipidomics were performed to identify significantly affected metabolites and lipids. Nanopolystyrene mainly caused perturbation of energy related metabolites, including TCA cycle intermediates, glucose and lactic acid. Lipid metabolism was also affected and their perturbation showed class dependent tendency. Nanopolystyrene also induced oxidative stress and reduction of locomotion and reproduction. Collectively, this study provides new insight into the toxic mechanism of nanopolystyrene particle toward environments.

자외선에 노출된 발포폴리스티렌 표면에서 잠재지문의 현출에 관한 연구

고복찬 순천향대학교 법과학대학원 2023 국내석사

발포폴리스티렌은 기본적으로 물과의 친화력이 낮은 소수성을 띠고 있기 때문에 수분이 전체의 98% 이상을 차지하고 있는 땀지문의 유류 가능성이 낮으며, 박스 형태로 발포되어 있는 폴리스티렌 비드들 사이의 미세한 홈으로 인해 지문이 현출되더라도 융선 전체가 매끄럽게 이어지지 않는 특성을 가지고 있다. 또한 발포폴리스티렌이 태양광에 지속적으로 노출될 경우 자외선 에너지에 의한 광화학적인 산화반응으로 인해 표면에 카보닐 등의 라디칼이 형성됨으로써 친수화 및 표면의 부스러짐, 형광 발현 등의 현상이 나타나는 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 기존에 연구되지 않았던 자외선 노출 조건하에서 발생하는 발포폴리스티렌의 물리·화학적인 변화가 잠재지문 현출 기법 사용에 어떠한 영향을 미치는지를 소개하고 있으며, 나아가 자외선 노출 여부 판단을 통한 잠재지문 현출 기법 사용에 대한 기준을 다음과 같이 제시하고 있다. 발포포폴리스티렌에 남겨진 지문을 효과적으로 현출하기 위해서는 먼저 365 nm, 445 nm, 505 nm 법광원 조사를 통해 표면의 형광 발현 여부를 검사함으로써 자외선 노출 여부를 확인한 다음 만일 형광이 발현된다면 우선적으로 법광원을 조사하여 인상된 형태의 형광 지문을 관찰·기록한 다음 Dazzle Yellow와 같은 자성형광분말을 사용하여 잠재지문 현출하는 것이 효과적이며, 만일 형광이 발현되지 않는다면 CA 훈증 후 수용성 기반의 R6G를 사용하는 것이 효과적이다

폴리스티렌의 염화메틸화에 관한 연구 : 수지 基體의 가교도와 첨가용매 효과에 관하여

박경혜 이화여자대학교 대학원 1987 국내석사

폴리스티렌 표면에 유류된 희미한 혈액지문 증강에 관한 연구

유지연 순천향대학교 법과학대학원 2025 국내석사

When a suspect comes into contact with various materials or surfaces at the crime scene with blood-soaked hands during the commission of a crime, blood fingerpirnts are left on those surfaces. If bloodstains are collected and enhanced using appropriate methods, they can serve as evidence to identify the person who left the bloodstains and prove the connection between the suspect and the crime scene. Blood fingerprints are generally easy to see with the naked eye, but blood fingerprints at crime scenes are often faint or left on dark backgrounds, making them difficult to identify with the naked eye. Therefore, appropriate techniques must be used to enhance blood fingerprints that are difficult to observe with the naked eye. Polystyrene, also known as Styrofoam, is a material widely used in everyday life for various purposes. As polystyrene surfaces are commonly found in everyday life, they are also highly likely to be found at crime scenes. Polystyrene can be divided into expanded polystyrene and polystyrene paper depending on the manufacturing process, and polystyrene paper refers to expanded polystyrene processed into thin sheets. While expanded polystyrene itself has hydrophobic properties, its unique structure, where polystyrene beads are clustered together, gives it a porous nature that allows substances to be absorbed between the beads. This makes it difficult for fingerprints or blood fingerprints to remain intact. There is a lack of research on methods to appropriately enhance blood fingerprints on surfaces such as expanded polystyrene and polystyrene paper, which have both non-porous and porous characteristics. Previous studies have mostly focused on comparing techniques for developing latent fingerprints on polystyrene surfaces and researching the development of latent fingerprints under various conditions. Therefore, in this study, we conducted research to find the most effective method for enhancing faint blood fingerprints on polystyrene surfaces. Polystyrene surfaces were selected from white expanded polystyrene, white polystyrene paper, red mesh polystyrene paper, and black polystyrene paper, which are commonly encountered in daily life. For blood fingerprints enhancement reagents, amido black, natural yellow 3, leuco crystal violet, and acidic hydrogen peroxide were used. The depletion series technique was applied to create faint blood fingerprints. The blood volume was gradually reduced by applying the sample three times to a surface of the same material as the sample surface, and then the blood fingerprints from the fourth to ninth applications were applied to the experimental sample surface. The experimental results showed that AHP was most effective in enhancing blood fingerprints on white expanded polystyrene, while natural yellow 3 caused excessive background staining, resulting in strong fluorescence in the background and making it more difficult to observe the blood fingerprints with the naked eye than before enhancement. On white polystyrene paper and black polystyrene paper, enhancement using natural yellow 3 was most effective, while on red mesh polystyrene, enhancement using amido black was most effective. However, on all polystyrene paper surfaces, enhancement of blood fingerprints using AHP was ineffective, either failing to enhance the blood fingerpirnts or only enhancing their shape. 가해자가 범행 과정에서 혈액이 묻은 손으로 범죄현장의 다양한 물질 또는 표면과 접촉하면 그 표면에는 혈액지문이 남겨지게 된다. 혈액지문을 적절한 방법으로 채취하고 증강하면 혈액지문을 남긴 자의 신원을 파악하고, 범인과 현장의 연관성을 입증할 수 있는 증거로 기능할 수 있다. 일반적으로 혈액지 문은 육안으로 쉽게 확인할 수 있지만, 현장의 혈액지문은 희미하게 남겨지거 나 어두운 색을 가진 배경에 남겨지기 때문에 육안으로 식별하기 어렵다. 따 라서 육안으로 관찰이 어려운 혈액지문을 증강하기 위해서는 적절한 기법을 사용해야 한다. 폴리스티렌은 스티로폼이라고도 불리며 일상생활에서 다양한 용도로 널리 사용되는 소재이다. 폴리스티렌 표면은 일상생활에서 많이 사용되기 때문에 범죄현장에서 발견될 가능성이 매우 높다. 폴리스티렌은 제조 공정에 따라 발 포 폴리스티렌, 폴리스티렌 페이퍼 등으로 나눌 수 있으며, 발포 폴리스티렌을 얇은 시트 형태로 가공한 것을 폴리스티렌 페이퍼라고 한다. 발포 폴리스티렌 소재 자체는 소수성 특성을 갖고 있지만, 폴리스티렌 비드가 모여있는 구조이 기 때문에 비드들 사이로 물질이 흡수될 수 있는 다공성 특성을 띠고 있는 독 특한 구조로 지문이나 혈액지문이 온전히 남기 힘들다는 특징이 있다. 비다공성과 다공성의 특성을 동시에 갖고 있는 표면인 발포 폴리스티렌 및 폴리스티렌 페이퍼 표면에 혈액지문이 유류될 수 있으나 이를 적절히 증강하 는 방법에 대한 연구가 부족한 실정이다. 기존의 연구들은 폴리스티렌 표면에 유류된 잠재지문 현출에 대한 기법 비교 및 여러 조건 하에서 잠재지문을 현 출하는 연구가 대부분이다. 따라서 본 연구에서는 폴리스티렌 표면에 유류된 희미한 혈액지문을 증강하는 가장 효과적인 방법을 알아보기 위해 연구를 진 행하였다. 폴리스티렌 표면은 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 흰색 발포 폴리스티렌, 흰색 폴리스티렌 페이퍼, 적그물 폴리스티렌 페이퍼, 검은색 폴리스티렌 페이 퍼로 선정하였으며, 혈액 증강 시약으로는 amido black, natural yellow 3, leuco crystal violet(LCV), acidic hydrogen peroxide(AHP)를 사용했다. 희미한 혈액지문을 만들기 위해 depletion series 기법을 적용하였다. 검체 표면과 동 일한 재질의 표면에 3회 반복 유류하여 혈액의 양을 점차적으로 줄인 후, 4번 째부터 9번째까지의 혈액지문을 실험용 검체 표면에 유류하였다. 실험 결과, 흰색 발포 폴리스티렌에서는 AHP로 혈액지문을 증강했을 때가 가장 효과적이었으며, natural yellow 3로 혈액지문을 증강했을 때는 지나친 배경염색으로 배경에서 형광이 강하게 관찰되어 증강 전보다 육안으로 혈액지 문 관찰이 어려웠다. 흰색 폴리스티렌 페이퍼와 검은색 폴리스티렌 페이퍼에 서는 natural yellow 3를 사용한 증강이 가장 효과적이었으며, 적그물 폴리스 티렌에서는 amido black을 사용한 증강이 가장 효과적이었다. 반면에 모든 폴 리스티렌 페이퍼 표면에서 AHP로 혈액지문을 증강했을 때는 혈액지문을 증강 하지 못하거나 혈액지문의 형태만 증강되는 등 효과적이지 못했다.

기계화학적 버치 환원반응과 염화메틸화 반응을 사용한 폐 폴리스티렌의 업사이클링

김경훈 인천대학교 대학원 2026 국내석사

플라스틱 폐기물로 인한 환경 오염은 전 지구적 차원의 중대한 문제로 대두되고 있다. 특히 범용 고분자인 폴리스티렌(polystyrene, PS)은 난분해성과 낮은 재활용률로 인해 환경에 지속적인 부하를 주고 있다. 이에 따라 단순한 폐기를 넘어, 기존 고분자를 더 높은 부가가치를 지닌 새로운 기능성 고분자로 전환하는 화학적 업사이클링(chemical upcycling) 기술의 필요성이 더욱 높아지고 있다. 본 연구에서는 용매 사용을 최소화하고 기계적 에너지를 이용하여 화학 반응을 유도하는 기계화학적 볼밀 분쇄 방법(ball mill grinding)을 활용한 폴리스티렌의 업사이클링 전략을 제시한다. 구체적으로는 폴리스티렌, 다양한 폴리스티렌 유도체, 그리고 실제 폴리스티렌 폐기물에 대해 버치 환원(Birch reduction)을 수행하여 폴리스티렌 고분자를 화학적으로 변환하는 방법을 보고한다. 또한, 버치 환원 외에도 스티로폼 폐기물에 염화메틸화(chloromethylation) 반응을 수행하여 폴리스티렌 고분자를 화학적으로 변환하는 방법을 보고한다. 기계화학적 버치 환원 반응은 매우 짧은 반응 시간에도 불구하고 높은 전환율을 달성하였으며, 주요 생성물은 방향족 고리가 부분 환원된 스킵드 다이엔(skipped diene, 1,4-cyclohexadiene) 구조를 갖는 반복 단위로 이루어진 새로운 형태의 고분자임이 확인되었다. 특히 주목할 점은, 강력한 기계적 힘을 가했음에도 불구하고 고분자 사슬의 가교결합이나 무작위 적인 사슬 절단이 최소화되었다는 점이다. 이 반응은 다양한 폴리스티렌 유도체에도 잘 적용되었으며 일부 할로겐화 및 설폰화된 유도체의 경우 환원적 탈기능화가 관찰되었다. 무엇보다 중요한 점은 이 공정이 실제 폴리스티렌 폐기물을 사용한 그램(gram) 규모의 실험에서도 성공적으로 적용되었다는 것이다. 또한, 버치 환원으로 생성된 다이엔 구조는 반응성 높은 부위로 작용하여, 싸이올(thiol) 가교제와의 싸이올-엔(thiol-ene) 클릭 반응을 통해 견고한 네트워크 고분자를 형성함으로써 기존 폴리스티렌과는 완전히 다른 기계적, 열적 특성을 가진 신소재로의 전환을 시연하였다. 본 연구에서는 폴리스티렌의 업사이클링을 위한 다양한 경로를 제공하기 위해 버치 환원 외에도 염화메틸화 반응을 수행하였다. 볼밀 분쇄 방법으로 수행한 염화메틸화 반응은 기존의 방법들에 비해 상대적으로 빠른 시간으로 완료되었다. 또한, 반응시간을 조절하는 것으로 반응의 전환율을 조절할 수 있음을 확인했다. 이 반응을 통해 도입된 염화 메틸기는 반응성 높은 부위로 작용하여, 후속 치환 반응을 통해 기존 폴리스티렌과는 용해도 특성이 완전히 다른 생성물을 시연하였다. 종합적으로, 본 연구에서는 볼밀 분쇄 방법을 이용한 버치 환원 및 염화메틸화 반응을 도입하여 폴리스티렌 폐기물의 업사이클링을 성공적으로 이루었다. 볼밀 분쇄 방법을 이용한 방법은 기존의 방법과 비교하여 더 적은 용매를 사용하고 빠르게 완료되었다. 또한, 합성된 생성물의 기존 소재와는 차별화된 물성을 시연함으로써 고부가가치 소재로의 잠재력을 입증하였다. 결론적으로, 이러한 결과를 통해 폴리스티렌 폐기물의 업사이클링 기술에 있어 볼밀 분쇄를 이용한 접근법이 실질적이고 유용한 대안이 될 수 있음을 보여주었다.

가교 폴리스티렌의 인산화 반응에 관한 연구 : 중간 생성물을 중심으로

최선경 이화여자대학교 대학원 1988 국내석사

가교 클로로메틸폴리스티렌의 자동가교 및 macroreticular형 가교폴리스티렌의 염화메틸화

배상경 이화여자대학교 대학원 1988 국내박사

다공형(macroporous type) 가교폴리염화메틸스티렌과 가교염화메틸스티렌 - 스티렌 공중합체의 자동가교현상과 그물형(macroreticular type) 가교폴리스티렌의 염화메틸화반응을 통하여 고분자 수지 기체의 외관, 가교에 사용된 가교제의 종류, 가교도 그리고 반응에 사용된 용매가 고분자반응에 미치는 영향을 조사하였다. 가교제의 종류와 가교도가 서로 다른 다공형 가교폴리염화메틸스티렌의 자동가교반응으로부터 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) DVB(divinyl benzene)으로 가교된 폴리염화메틸스티렌보다 EGD(ethylene glycol dimethacrylate)로 가교된 폴리염화메틸스티렌에서 가교가 용이하였는데 두 종류의 가교에서 자동가교량의 차이는 가교폴리스티렌의 염화메틸화 반응시 수반되는 자동가교보다는 작은 편이다. 2) 가교도가 증가함에 따라 자동가교 속도가 다소 둔화되지만 9~24시간이 경과되면 전체 가교량은 거의 동일해진다. 3) 다공형 가교폴리염화메틸스티렌의 자동가교현상은 용매의 고유한 ε값에 의해서 좌우된다. 4) tetrachloroethane과 nitrobenzene 혼합용매에서 가교폴리염화메틸스티렌의 자동가교를 관찰한 바 혼합비율 2/1 (Vol. Ratio) 일 때 최대의 자동가교가 수반된다. 염화메틸스티렌과 스티렌의 비율이 서로 상이한 DVB 3% 가교염화메틸스티렌 - 스티렌 공중합체의 자동가교반응으로부터 다음의 결론을 얻었다. 1) 염화메틸스티렌과 스티렌의 비율이 상이한 공중합체에서 자동가교량은 거의 동일하였는데 이로부터 공중합체 내부에 존재하는 -CH_2Cl기의 양이 자동가교에 영향을 미치지 않는 것으로 판명되었다. 2) 수지 기체 내부로의 용매의 침투능에 의해서 주로 자동가교가 좌우되며 가교도는 크게 영향을 미치지 않는다. 그물형(macroreticular type) 가교폴리스티렌 수지 기체의 제조와 염화메틸화 반응으로부터 다음의 결론을 얻었다. 1) 가교폴리스티렌 수지의 건조부피의 대소가 -CH_2Cl기의 도입을 좌우하지 않는다. 2) 다공형 수지 기체에 비해서 용매에 의한 팽윤율이 감소하며 가교도가 팽윤율에 크게 영향을 미치지 않는다. 3) 수지 기체 내부에 형성된 중공표면에서만 주로 고분자반응이 일어나므로 -CH_2Cl기의 도입량이 수지 기체 내부로의 용매의 침투능에 의해서 크게 좌우되지 않는다. 4) 젤(gel) 형이나 다공형에 비해서 강직한 내부구조를 지니며 용매에 의한 팽윤율이 낮기 때문에 -CH_2Cl기의 도입량이 현저히 저하된다. 5) 강직한 내부구조에 기인하여 염화메틸화 반응시에 수반되는 자동가교는 다공형에 비해서 거의 1/2로 저하된다. The effects of external appearance of resin matrix, kinds of crosslinking agents, crosslinking ratio, solvents on the polymeric reaction had been investigated by autocrosslinkings of crosslinked polychloromethylstyrene (PCMS), chloromethylstyrene-styrene copolymer (co-PCMS) and chloromethylation of macroreticular type crosslinked polystyrene. The results obtained as follow from the autocrosslinking reaction of chloromethylstyrene. 1. The autocrosslinking ratio of EGD-crosslinked chloromethylstyrene was higher than DVB-crosslinked cnloromethylstyrene. 2. As the crosslinking ratio increased the rate of autocrosslinking decreased slightly. But whole autocrosslinking ratio was neaely same when the reaction time passed 9~24 hours. 3. Electric constance of the solvents had influenced on the autocrosslinking reaction of crosslinked polychloromethylstyrene. 4. The highest autocrosslinking ratio obtained in the mixed solvent of totrachloroethane 2/nitrobenzene 1(mole ratio). The results obtained as follows on the autocrosslinking reaction of 3%-DVB-Co PCMS. 1. The autocrosslinking rations of Co-PCMS which had various ratio of CMS/styrene (mole ratio) were nearly same. 2. The autocrosslinking ratio of Co-PCMS was influenced by content of chloromethyl group existing in copolymer intermolecule. 3. Autocrosslinking reaction of Co-PCMS was not influenced by crosslinking ratio. 4. Autocrosslinking reaction of Co-PCMS was influenced by penetrating power of solvents into the resin matrix. The results obtained as follow on the chloromethylation of macroreticular type crosslinked polystyrene. 1. The content of dry volume of crosslinked polystyrene was not influenced on the acceptance of chloromethyl group. 2. Swelling ratio of macroreticular type crosslinked polystyrene was not influenced by the swelling ratio. 3. Chloromethylation of macroreticular type crosslinked polystyrene reacted on the surface of vold of resin matrix. 4. Because of swelling ratio by solvents was low, the acceptance of chloromethyl group into macroreticular type polystyrene was very low. 5. As a result of strong intermolecular structure, the ratio of autocrosslinking of macroreticular type polystyrene was the half of macroporous type polystyrene.

가교 폴리스티렌의 염화메틸화 및 그 아민화반응

이혜자 梨花女子大學校 1986 국내박사

섬유를 위시한 고분자의 개질에서는 물리적인 방법이 사용되기도 하지만 보다 근본적인 방법으로서 화학적인 방법이 동원되고 있다. 고분자 基體에 고분자 반응을 통하여 유용한 작용기를 도입시켜서 이 도입된 작용기를 이용하여 그라프트 중합을 개시시킴으로써 고분자 내부에 열린 구조를 부여하여 원하는 성질을 충족시킬 수 있다. 그러나 고분자 개질 방법에서 가교 반응과 관련된 개질 방법은 많이 알려져 있지 않으며 가교에 영향을 끼치는 인자나 가교가 진행되었을 때의 정량법 등에 대한 연구는 미미한 상태이다. 이 연구에서는 폴리스티렌을 모델화합물로 설정하고 고분자 반응을 통하여 염화메틸기를 도입시킴으로써 폴리스티렌의 합성시 사용된 가교체의 종류, 가교도, 그리고 폴리스티렌의 외관이 고분자 반응에 미치는 영향을 조사하였다. 폴리스티렌에 염화메틸기를 도입시킨 결과 지금까지 알려진 여러 고분자 반응에 비해서 지극히 정량적인 방법임을 확인하였고 염화메틸기의 도입과정에서 수반되는 자동가교 현상을 용이하게 확인할 수 있었다. 또한 염화메틸기가 도입된 폴리염화메틸스티렌에 대하여 디아민류를 작용시킴으로써 염화메틸기와 디아민의 반응에서 수반되는 site-site interaction 현상을 관찰하였다. 디아민화의 반응에서는 별도로 상변화 촉매(phase transfer catalyst)를 첨부하여 불균일 반응계에서 상변화 촉매가 site-site interaction에 미치는 영향을 조사하였다. The effects of crosslinking ratio of polystyrene, kinds of crosslinking agent: DVB, EGD, BDD, and external appearance of resin matrix on the polymeric reactions have been investigated by introducing the chloromethyl group into polystyrene resin matrix. And investigated site-site interaction in amination of polychloromethylstyrene resin matrix. The results obtained as follow; 1. EGD, BDD-crosslinked polystyrene was more easily chloromethylated than DVB-crosslinked polystyrene. 2. DVB-MMA-Styrene copolymer gained higher substitution when compared with DVB-crosslinked polystyrene matrix. 3. Chloromethylation reaction by chlorosulfonic acid and ethylal was terminated in 2 hours. 4. In chloromethylation reaction, electic constant (ε) of solvent influenced chloromethylation reaction and autocrosslinking. 5. In amination of polychloromethylstyrene matrix, phase transfer catalyst influenced in the extent of site-site interaction.

배달식품용 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 폴리스티렌 기구류 중 ICP-MS를 이용한 중금속 이행량 연구

황채연 서울과학기술대학교 2023 국내석사

본 연구에서는 국내 유통되고 있는 배달식품용 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 폴리스티렌 기구류의 중금속 이행량(납, 카드뮴 및 비소)을 조사하였다. 본 연구 결과를 바탕으로 현재 유통되고 있는 배달식품용 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 폴리스티렌 기구류가 안전하게 관리되고 있는지 파악하고자 하였다. 모니터링에 사용된 시료는 용기, 뚜껑, 컵, 테이블용 기구, 파우치, 포장재로 총 6개의 품목으로 구성되어 있으며, 폴리프로필렌 51건, 폴리에틸렌 21건, 폴리스티렌 32건으로 총 104건의 시료를 ICP-MS를 이용하여 분석하였다. 납, 카드뮴 및 비소의 직선성은 결정계수(R²) 값이 0.9999 이상의 우수한 직선성을 보였으며, 납, 카드뮴 및 비소의 검출한계는 각각 0.001 µg/L, 0.001 µg/L 및 0.001 µg/L로 나타났으며, 납, 카드뮴 및 비소의 정량한계는 각각 0.002µg/L, 0.003 µg/L 및 0.003 µg/L로 나타났다. 납, 카드뮴 및 비소의 정확성(회수율)은 93.18~107.72%의 범위로 나타나 유럽연합집행위원회 합동연구센터(European commission Joint Research Centre, JRC)의 식품접촉물질 관리에 사용되는 분석법의 검증 가이드라인에서 제시하고 있는 기준(10 µg/L 미만의 농도에서 평균 회수율 40~120%) 이내를 만족하였다. 정밀도(RSD%)는 0.08~2.72%로 Horwitz 식에 의해 계산한 기준(0.1 µg/L : 63.2%, 1 µg/L : 44.8%, 10 µg/L : 31.7%) 이내를 만족하여 본 연구에서 사용한 분석법이 식품용 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 폴리스티렌 시료로부터 이행되는 납, 카드뮴 및 비소를 분석하는 데 적합함을 확인하였다. 측정불확도 추정 과정을 통하여 산출된 폴리프로필렌 중 중금속의 확장불확도는 납 0.10 µg/L, 카드뮴 0.08 µg/L 및 비소 0.08 µg/L이었다. 배달식품용 폴리프로필렌 기구류로부터 이행되는 납, 카드뮴 및 비소의 이행량 평가에서 표준검량곡선이 가장 큰 불확도 요인으로 작용함을 확인하였다. 납은 총 104건의 시료 중 98건이 검출되었으며, 검출된 납의 이행량은 평균 0.209±0.341 µg/L, 전체 시료의 납 이행량은 평균 0.197±0.334 µg/L로 나타났다. 재질별로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 폴리스티렌 시료 중 검출된 납의 평균 이행량이 각각 0.194±0.366 µg/L, 0.164±0.152 µg/L 및 0.260±0.389 µg/L로 나타났다. 납의 최대 이행량은 폴리프로필렌 시료의 테이블용 기구 중 스푼이었으며, 2.286 µg/L로 나타나 「식품용 기구 및 용기·포장 공전」에서 설정된 용출규격인 1,000 µg/L 대비 약 0.23% 수준이었다. 카드뮴은 총 104건의 시료 중 55건이 검출되었으며, 검출된 카드뮴의 이행량은 평균 0.010±0.010 µg/L, 전체 시료의 카드뮴 이행량은 평균 0.005±0.009 µg/L로 나타났다. 재질별로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 폴리스티렌 시료 중 검출된 카드뮴의 평균 이행량이 각각 0.010±0.013 µg/L, 0.010±0.004 µg/L 및 0.009±0.005 µg/L로 나타났으며, 3가지 재질에서 카드뮴의 평균 이행량은 비슷한 수준이었다. 카드뮴의 최대 이행량은 폴리프로필렌 시료 중 용기였으며, 0.061 µg/L로 나타났고, 정량한계 미만으로 측정된 시료는 49건으로 전체 시료 중 카드뮴 이행량은 매우 낮은 수준이었다. 비소는 총 104건 시료 중 72건이 검출되었으며, 검출된 비소의 이행량은 평균 0.014±0.013 µg/L, 전체 시료의 비소 이행량은 평균 0.010±0.013 µg/L로 나타났다. 재질별로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 폴리스티렌 시료 중 검출된 비소의 평균 이행량이 각각 0.012±0.011 µg/L, 0.015±0.016 µg/L 및 0.017±0.014 µg/L로 나타났으며, 3가지 재질에서 비소의 평균 이행량은 비슷한 수준이었다. 비소의 최대 이행량은 폴리스티렌 시료의 테이블용 기구 중 포크였으며, 0.056 µg/L로 나타났고, 정량한계 미만으로 측정된 시료는 32건으로 전체 시료 중 비소 이행량은 매우 낮은 수준이었다. ICP-MS를 이용한 중금속 분석 결과를 토대로 총 104건의 시료에서 검출된 납, 카드뮴 및 비소의 이행량은 평균 0.009 ~ 0.260 µg/L로 「식품용 기구 및 용기·포장 공전」에서 설정된 용출규격인 1,000 µg/L 대비 매우 낮은 수준이었으며, 현재 유통되고 있는 배달식품용 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 폴리스티렌 기구류의 중금속 함량이 안전한 수준으로 관리되고 있음을 확인하였다. The necessity of this study emerged as the use of food contact materials for delivery increased due to the recent growth of the delivery industry after COVID-19. In the present study, samples (n = 104) of polypropylene (PP), polyethylene (PE) and polystyrene (PS) distributed in Korea were tested for migration of lead, cadmium and arsenic. 4% v/v acetic acid was used as the food simulant. Pb, Cd and As were analyzed by ICP-MS. The tests were performed at 100℃ (in harsh conditions) for 30 min. The migration of Pb, Cd and As in polypropylene (PP), polyethylene (PE) and polystyrene (PS) was very low. The maximum level of Pb corresponded to 0.23% of the migration limit. There were no samples exceeding the limit. Expanded uncertainty calculated of Pb, Cd and As was 1.03 ± 0.10 µg/L, 0.99 ± 0.08 µg/L and 0.99 ± 0.08 µg/L, respectively. Through this process of estimating uncertainty, it was confirmed that the calibration curve was as the largest uncertainty contribution factor. As a result of this study, it was confirmed that the heavy metal contents of food contact materials for delivery distributed in Korea was safely managed. The data based on this study represent an invaluable source for science-based safety management of hazardous heavy metals migrating from food contact materials for delivery.