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리그닌 기반 레진 개발
2016-03-18 15:59:31
  • 리그닌(lignin)은 셀룰로오스(cellulose), 헤미셀룰로오스(hemicellulose)와 함께 나무의 주성분 중의 하나임. 리그닌은 방향족의 형성과 상호결합구조로 리그닌의 원료과 추출기술에 따라 에테르, 히드록시기와 같은 많은 종류의 작용기로 구성되어있음. 리그닌은 주로 4-하이드록시페닐, 과이아실, 시링길의 세 가지 종류의 단위체 단위를 가지고 있음. 이러한 그룹들은 방향족과 하이퍼 브랜치 불규칙 폴리머를 증강시키는 지방족 에스테르 결합을 통하여 연결되어있음. 리그닌은 복합재료용 레진을 개발하는데 사용되어질 수 있음. 많은 보고서들이 리그닌이 신소재 레진 개발하는데 사용되어질 수 있다는 것을 보여주고 있음. 우리 연구실은 리그닌을 수정하거나 다른 폴리머들과 혼합하여 나노셀룰로오스 장섬유강화복합재료 레진으로 개발하기 위해 노력하고 있음. 리그닌 추출과 정제는 잘 확립되고 있으며 우리 연구실은 리그닌을 상업적으로 이용 가능할 수 있도록 할 것임.
  • 섬유강화복합재료 안에 있는 레진은 근본적으로 복합재료의 과정, 제조, 궁극적인 속성에 영향을 줌. 레진은 강화된 섬유들을 결합하고 고정시키고, 하중을 섬유들과 섬유들 사이로 옮기고, 효과적인 하중 전달을 제공함으로써 그것들의 최대 잠재력을 사용하기 위한 섬유의 강도를 허용하고, 섬유를 환경과 횡단특성 및 복합재료의 층간강도로부터 보호함. 가장 널리 사용되는 폴리머 레진은 석유기반 폴리머인 폴리에스터, 에폭시, 폴리이미드, 페놀, 비스말레이미드가 있음. 복합재료의 미래를 충족시키기 위해서는, 레진은 완전히 생체기반의 고분자거나 적어도 부분적으로 생체기반의 고분자여야 함. 완전한 생체 기반 고분자 레진은 PLA, PHA, 녹말, 셀룰로오스 아세테이트, 재생 셀룰로오스를 포함함. 부분적 생체 고분자 기반 레진은 석유기반의 레진과 생물기반의 레진을 혼합하여 제조할 수 있음.

  • 추출된 리그닌의 특성은 원료과 추출절차에 달려있음. 이러한 변수들에 따라서, 다른 화학적 구조뿐만 아니라 다른 특성들을 가지고 있는 리그닌이 가능함. 이 연구에서, 우리 연구실은 나노셀룰로오스 섬유강화복합재료에 적절한 리그닌을 찾기 위해 첫 번째로 리그닌에 대한 기초적인 공부를 하려고 시도함. 또한, 리그닌을 수정에 대한 실현가능성, 용매에 대한 용해도, 친수성/소수성 및 분자량을 조사할 것임.

  • 두 번째로, 리그닌을 폴리비닐 알코올(PVA), 폴리에틸렌옥사이드, 에폭시와 혼합함. PVA는 리그닌의 유연성을 증가시키고 리그닌과 나노셀룰로오스 장섬유 사이의 계면접착강도를 향상시키는데 사용되어질 수 있다. PVA의 히드록시기는 나노셀룰로오스 장섬유와 수소 결합을 형성할 수 있다. 비록 리그닌이 친수성이 아닐지라도, 리그닌 안에 있는 알콜기와 페놀기과 같은 많은 극성기 때문에 간단한 혼합 후에는 PVA와 쉽게 연결될 수 있음.


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