Blends of Nylon 6 / PET Waste with Some Compatibilizers : 상용화제에 의한 나일론 6 - 폐 PET 블렌드에 관한 연구

김정규 Graduate School of Dankook University 1997 국내박사

나일론 6은 우수한 열적, 기계적 성질을 갖는 수지로서 주쇄의 아미드 결합으로 인한 수소결합 때문에 수분을 흡수하는 성질이 있어서 수분에 민감한 제품의 포장용 재료로 사용하기 부적합하다. PET는 주쇄의 페닐기로 인한 강직성 때문에 포장용 필름으로 제조하기 어려우며, 더욱이 산업 및 가정에서 PET 제품의 사용이 급증하여 폐 PET가 환경문제의 요인이 되고 있다. 따라서 폐 PET를 열분해 시켜 제조된 모노머를 PET 제조의 원료로 라미네이트 포장용 재료의 베리어 물질로 사용할 수 있지만 라미네이터를 사용하여 제조된 필름은 고가이며 또한 재활용이 어렵다. 그러므로 EAA, EVA, SEBS, PC등의 상용화제를 이용하여 나일론 6과 폐 PET의 블렌드를 포장용 필름으로 사용하기 위하여 이 블렌드의 점성, 기계적 및 열적 성질과 가공 조건 또한 필름의 수분 및 산소의 투과성등을 살펴보았다. 1. 평형 토크 1) 상용화제를 이용한 블렌드는 비상용화제의 블렌드 보다 평형 토크가 크며 PET량과 혼합속도가 증가할수록 평형 토크는 더욱 크다. 특히 PC 상용화제를 이용한 블렌드는 다른 블렌드보다 평형 토크가 가장 크다. 2) 병제조용 PET로 제조된 블렌드는 섬유제조용 PET로 제조된 블렌드보다 평형토크가 크다. 2. 기계적 성질 1) 상용화제를 이용한 블렌드는 비상용화제의 블렌드 보다 기계적 성질이 우수하고, PET량이 증가하면 모든 블렌드의 기계적 성질은 감소하지만 혼합속도가 증가하면 기계적 성질은 증가한다. 2) PC 상용화제를 이용한 블렌드가 가장 우수한 기계적 성질을 가지므로 PC가 EAA, EVA, SEBS 보다 좋은 상용화제이다. 3) 병제조용 PET로 제조된 블렌드는 섬유제조용 PET로 제조된 블렌드보다 기계적성질이 우수하다. 3. 용융 유변학 1) 블렌드의 용융 점도 및 저장 탄성률은 상용화제의 종류 및 PET량에 의존하며, 또한 높은 혼합속도(best speed)에서 제조된 블렌드는 낮은 혼합속도(20 rpm)에서 제조된 블렌드보다 용융점도가 높다. 2) 낮은 혼합속도에서 제조된 블렌드는 높은 혼합속도에서 제조된 블렌드보다 전단속도가 증가함에 따라 전단묽어짐 현상이 빨리 나타났으며, 높은 혼합속도에서 제조된 블렌드일지라도 PET량이 증가하면 제로 전단점도를 잘 정의하지 않는다. 4. 열적성질 1) 높은 혼합속도(best speed)에서 제조된 상용화제를 이용한 블렌드에서 PET상의 △Hm은 감소하고 나일론상의 △Hm은 증가하므로 PET가 나일론상의 조핵제로서 작용한다. 2) 블렌드의 유리전위 온도는 나일론과 PET의 유리전위 온도 사이에 있으므로 부분적인 상용성이 있으며, 나일론의 유리전위 온도 부근에서 상용화제를 이용한 블렌드의 동적 인장저장탄성률은 나일론의 동적 인장저장탄성률 보다 크므로 PET가 보강성 충전제로 작용한다. 5. 베리어 성질 1) 산소투과도 ① 병제조용 PET로 제조된 블렌드가 섬유제조용 PET로 제조된 블렌드보다 산소의 투과도가 약간 낮으며, 또한 첨가된 PET량과 혼합속도에 따라 산소투과도는 별로 큰 영향을 받지않는다. ② 나일론에 상용화제를 가하면 상용화제의 비결정성 때문에 산소의 투과도는 약간 증가하며, 병제조용 PET의 블렌드에서 EAA를 상용화제로 사용한 블렌드가 다른 상용화제를 이용한 블렌드보다 산소 투과성이 낮다 2) 수분 투과도 ① PET량 및 혼합속도가 증가하면 수분의 투과도는 크게 감소하며, 섬유제조용 PET를 사용하였을 때 보다 병제조용 PET를 사용하였을 때 수분 투과도가 낮다. ② 나일론에 EVA, PC를 첨가하면 수분의 투과도는 별로 영향을 받지 않지만 EAA와 SEBS를 첨가하면 수분 투과도는 증가한다. ③ 상용화제를 사용하지 않은 블렌드는 상용화제에 의한 블렌드보다 수분 투과도가 낮다. 6. 블렌드의 모폴러지 낮은 혼합속도(20 rpm)에서 제조된 블렌드에서 분산상의 크기가 크고, 때때로 분산상 주위에서 개환을 볼 수 있었으나 높은 혼합속도에서 제조된 블렌드는 기계적 에너지에 의해 분산상의 크기가 작아지고 또 분산상의 개환을 볼 수 없었다. 따라서 이 블렌드는 높은 전단속도에서 제조되어야 한다. 특히 PC 상용화제를 사용하였을때 30% PET까지 나일론과 블렌딩 및 성형할 수 있다. Nylon 6 is the engineering thermoplastics having excellent mechanical and thermal properties. But it absorbs moisture due to hydrogen bond of amide groups in its main chain. Therefore, the film can't be used as packaging films for products susceptible to water vapor. PET is difficult to be prepared as packaging films due to rigidity of phenyl groups in the main chain. The amount of PET waste is multiplied as applications of PET in industry as well as in household are increased. So, disposal of PET waste generated from waste bottles / films or from fibres is a big environmental challenge. PET is recycled in different ways such as barrier requirements and repolymerization of the monomer by thermal- depolymerising PET waste. Multilayer films, which are either coextruded or laminated are used quite often to meet the barrier requirements for good packaging. However, such films are expensive due to high cost of machinery used and are difficult to recycle. Accordingly, Nylon 6 was blended upto 30% content of PET waste by using 5 phr compatibilizers, namely, EAA , EVA, SEBS and PC. Viscous, mechanical. thermal, barrier, and morphological properties of the blends were studied. 1. Equilibrium torque. 1) Compatibilized blends had more equilibrium torque than noncompatibilized blend. Equilibrium torque was higher as the amount of PET and speed of mixing increased. In particular, PC compatibilized blend also had more equilibrium torque than other blends. 2) Blends of bottle grade PET had more equilibrium torque than those of fibre grade PET. 2. Mechanical properties 1) Mechanical properties of compatibilized blend were better than those of noncompatibilized blend. The properties decreased as PET content increased. But the blends prepared at high mixing speed generally had better mechanical properties than those prepared at low speed of mixing. In this work, PC was best of four compatibilizers. 2) Blends containing PET bottle grade waste had better mechanical properties as compared to those containing PET fibre waste. 3. Melt Rheology 1) Melt viscosity and storage modulus of blends depended on kind of compatibilizers and PET content. Melt viscosity of compatibilized blends perpared at the best speed of mixing was higher than that of the blends prepared at low speed of mixing(20 rpm). 2) The compatibilized blends prepared at low mixing speed showed shear thinning behaviour faster than those prepared at the best speed. A well defined zero shear viscosity was not generally shown as PET content increased. 4. Thermal properties 1) In the compatibilized blends prepared at the best speed, ΔH_(m), of PET phase decreased and that of Nylon phase largely increased. Therefore, PET seemed to act a nucleating agent owing to increase in the degree of crystallinity of Nylon phase. 2) Glass transition temperatures of compatibilized blends were more or less shifted toward the centre between Nylon 6 and PET waste. So, the blends were partially compatible. 3) Dynamic tensile storage modulus of compatibilized blends was higher than that of virgin Nylon in the vincity of Nylon T_(g). So, the blends were reinforced dynamic-mechanically by filling action of PET. 5. Barrier Properties 1) Oxygen Permeability ① Oxygen permeability of blends with wast bottle grade PET appeared to be slightly less than that of blends with fibre grade PET. But the permeability was not seriously affected with increasing amount of PET and speed of mixing. ② The addition of compatibilizers had clearly resulted in the increase in oxygen permeability of base resin. Amongst all for compatibilizers, EAA appeared to be most effective in reducing the permeability when bottle grade PET was used. 2) Water vapour permeability ① There was drastic reduction in permeability of water vapour with increasing amount of PET and speed of mixing. Bottle grade PET was more effective than fibre grade PET in reducing water vapour permeability. ② Addition of EVA and PC did not influence the permeability of water vapour for Nylon 6 but E M and SEBS affected the water vapour permeability. ③ Water vapour permeability of compatibilized blends was slightly higher than that of the noncompatibilized blend, although it depended on kind of compatibilizers. 6. Morphological properties Large domain size of the dispersed phase and open circle around the dispersed phase were frequently observed in noncompatibilized and compatibilized blends prepared at low speed of mixing(20 rpm), but domain size and open circle largely decreased at the best speed of mixing. So, all these blends should be prepared at higher shear rate. If the blend of Nylon 6 and PET waste with PC compatibilizer are prepared at higher shear rate, Nylon can be blended and moulded upto 30% PET waste.

NR/EPDM Blend의 상용성 조절에 관한 연구

이헌 전남대학교 대학원 1998 국내석사

비상용계로 알려진 Natural Rubber(NR)와 ethylene propylene diene terpolymer(EPDM)를 조성고분자로 하여 blend를 제조함에 있어서, 상호작용을 하는 반응성 상용화제를 도입하여 조성고분자간의 상용성을 증대하였다. 반응성 상용화제로는 maleic anhydride(MAH)를 사용하였고, 조성 고분자에 그라프트된 MAH 상호간의 반응에는 ethanolamine(EA)을 사용하여 Imidization 및 Esterification을 유도하였다. 반응성 상용화제인 MAH와 조성고분자간의 graft반응 및 Imidization은 FT-IR로 확인 하였다. NR 및 EPDM에 MAH의 graft 반응은 BPO를 개시제로 하여 용액그라프트법을 이용하였으며, blend시 조성고분자인 NR과 EPDM에 graft된 반응성 상용화제의 함량을 변화 시켰다. NR/EPDM Blend시 조성 고분자에 그라프트된 상용화제의 관능기의 화학적 결합에 의한 조성간 반응을 유도하여 결합력에 의한 상용성 조절 효과를 예측 하였다. NR과 EPDM의 조성비 및 반응성 상용화제의 함량을 달리하여 블렌드를 제조 하였다. 화학적 결합력의 조성 고분자간에 미치는 영향을 고찰하기 위하여 밀도, 팽윤비, 인장강도 등의 물성을 측정 하였으며, DSC, TGA, DMA로 관찰하였다. NR과 EPDM의 함량을 일정하게 유지하며 반응성 상용화제의 함량을 달리하여 제조한 blend는 반응성 상용화제의 함량이 증가함에 따라 기계적 성질이 증가 하였으며, 조성간 반응에 의하여 밀도 증가 및 용매에 대한 평윤도의 감소 현상을 볼수 있으며, NR과 EPDM의 조성을 달리하여 제조한 시편에서 60/40의 조성비에서 물성이 우수함을 볼수 있었으며 조성 고분자에 그라프트 된 MAH 및 EA와의 화학적 결합에 의한 상용성의 증대로 인하여 향상된 물성 거동을 보였다. 본 연구 결과 NR과 EPDM의 두 조성 고분자에 조성간 반응이 가능한 상호 반응성 상용화제를 첨가 함으로써 비상용계로 널리 알려진 NR/EPDM의 blend에서 상분리 현상을 억제 하며, 전체적인 물성 및 몰폴로지의 향상됨을 알수 있었다. The characteristic of blends between natural rubber(NR) and ethylene propylene diene terpolymer (EPDM) were investigated as a study EPDM composite materials. Maleic anhydride(MAH) and Ethanolamine(EA) were selected as a reactive compatibilizer between NR and EPDM, the each reaction between reactive compatibilizer and matrix polymer were confirmed with FT-IR. Maleic anhydride and ethanolamine reacted imidization and esterification. Maleic anhydrie grafted natural rubber(NR-g-MAH) and maleic anhydride grafted EPDM(EPDM-g-MAH) were synthesized with benzoyl peroxide(BPO) in toluene at 80℃ and derivariate hydroxyl terminated maleimide with imidization. Maleic anhydride and ethanolamine were rested chemical reaction. After reaction, NR/EPDM blend get compatibility. Density was increased by chemical reaction of compatabilizer. Mechanical properties improved and sweling ratio was lowered with increasing the reactive compatibilizer. In DSC, Tg was gether between Tg of NR and Tg of EPDM. TGA was showed increasing thermal stability because of imidization. In DMA, We observed increasing compatability between two polymers. From the above Results, the general properties of NR/EPDM Blend were improved, because of the improved compatibility triggered by chemical bonding with reactive compatibilizer.

여러 가지 상용화제를 사용한 PLLA/PEO 블렌드의 특성결정

기동훈 仁荷大學校 大學院 2001 국내석사

Poly(L-lactide)(PLLA)와 Poly(ethylne oxide)(PEO) 블렌드의 물성향상을 위해 Poly(vinyl acetate)(PVAc), Poly(methyl methacrylate), Poly(methyl acrylate)를 상용화제로 사용하였다. PLLA/PEO 블렌드의 모폴로지 및 결정화도를 달리하기 위해 solution 블렌드와 melt 블렌드 두 가지 방법을 사용하였다 이러한 블렌드의 특성결정을 위해 DSC, WAXD, UTM, SEM, OM 등을 사용하였으며, 가수분해 연구를 위해 17주에 걸쳐 weight loss 및 water absorption을 측정하였다. DSC 분석 결과 상용성을 판단할 수 있는 융점강하 현상은 solution casting의 경우 PVAc와 PMA를 상용화제로 사용할 때 관찰되었고, melt 블렌드의 경우 PVAc, PMMA, PMA 모두에서 나타났으며 또한 cold-crystallization 피크가 관찰되었다 이는 상분리가 일어나는 PLLA/PEO 블렌드계에 상용화제로 첨가된 고분자들이 어느 정도 상용성을 부여하였기 때문인 것으로 사료된다 기계적 특성 측정 결과 충분히 결정화가 진행된 solution 블렌드의 경우 melt 블렌드 시료에 비해 높은 강도를 나타내었으나 상용화제 양이 증가함에 따라 강도는 감소하였다. 그러나 melt 블렌드의 경우 상용화제의 첨가에 따라 강도가 증가함을 보였다. 신율은 solution 블렌드에 PVAc, PMA를 첨가함에 따라 증가하였고, 특히 PMA가 10 wt% 첨가되었을때 가장 높은 신장율을 보였다. Melt 블렌드의 경우 모든 상용화제를 10 wt%미만 첨가할때 신율의 증가를 보였으며, PMA를 2 wt% 첨가하였을 때 가장 큰 증가를 보였다. WAXD에 의한 특성피크 관찰 결과 solution 블렌드의 경우 PLLA 및 PEO의 특성피크가 뚜렷이 나타났다. PMA를 상용화제로 첨가할 때 PLLA의 결정피크가 감소되었으나, PMMA를 사용한 경우 PEO 결정피크가 감소되었다 Melt 블렌드의 경우 PLLA의 특성 피크 세기가 PED와 비교하여 상대적으로 약하게 나타났으며 또한 상용화제의 양이 증가함에 따라 PLLA 피크의 세기가 약해짐을 볼 수 있었다. 이러한 현상은 서로 miscible한 상태에서의 구정성장속도가 유리전이온도에 의해 결정된다는 Turnbull-Fisher 방정식을 사용하여 해석하였다. 또한 서로 다른 모폴로지와 결정화도를 갖는 solution 과 melt 블렌드의 가수 분해 실험결과 가수분해 초기부터 weight loss가 심하게 나타났으며 결정화도가 상대적으로 큰 solution 블렌드의 경우 melt 블렌드 보다 weight loss가 초기에 급격히 증가하였다. Poly(L-lactide)(PLLA), a brittle biodegradable polymer, was blended with Poly(ethylene oxide)(PEO)(40 wt%) to improve flexibility. To further enhance the mechanical properties, poly(vinyl acetate)(PVAc ), poly (methyl methacrylate) (PMMA) and poly (methy1 acrylate)(PMA) were used as compatibilizers, because they are cmpatible with both PLLA and PEO. Blends were prepared by solvent casting and melt blending in order to compare the morphological and mechanical properties in each case. DSC, WAXD, UTM, SEM and OM were used to characterize PLLA/PEO blends and hydrolysis was performed for 17 weeks to measure the weight loss and water absorption. In the PLLA/PEO solution blends, Tm of PLLA was depressed by adding PVAc and PMA, but not by the addition of PMMA. Melt blends showed the depression of the PLLA Tm, when PVAc, PMMA, and PMA, respectively, were added. A peak due to cold crystallization was also observed in each blend. Tensile strength of the PLLA/PEO melt blend increased by adding the compatibilizer, regardless of its chemical nature. When the compatibilizer content was 2 - 5 wt%, elongation was the largest. In the PLLA/PEO solution blends, tensile strength decreased with increasing the compatibilizer content, but elongation increased except for PMMA. The spherulite growth rate of PLLA in the PLLA/PEO blends decreased with increasing the compatibilizer content. The weight loss the solution blends after hydrolysis decreased dramatically in comparision with the melt blends.

고분자 상용화제를 포함하는 폴리케톤/폴리카보네이트 블렌드의 형태학과 기계적 물성

서동찬 서울대학교 대학원 2020 국내박사

반결정성 고분자인 폴리케톤 (polyketone, PK)은 에틸렌, 프로필렌, 일산화탄소의 공중합 반응으로 만들어지며, 높은 인장강도와 우수한 내화학성, 내투과성, 내마모성 등의 특성을 갖기 때문에 차세대 엔지니어링 플라스틱으로서 주목받고 있는 소재이다. 하지만 대다수의 반결정성 고분자들에서 나타나는 노치 존재하에 취성파괴의 특성 때문에 낮은 충격강도를 나타낸다. 따라서 넓은 분야에서 상업적으로 이용되기 위해서는 내충격성의 향상이 필수적으로 요구된다. 본 연구에서는 내충격성을 향상시키는 가장 일반적인 방법인 고무에 의한 강인화 가 아닌 열가소성고분자인 폴리카보네이트 (polycarbonate, PC)를 이용한 강인화 를 통해 탄성률 및 강성의 손실 없이 충경강도를 향상시키고자 하였다. PK/PC 블렌드는 비상용성을 나타내기 때문에, 적절한 상용화제를 도입하여 기계적 물성과 충격강도를 향상시키고자 하였다. 이 때에 도입하는 상용화제에 의해 각 상의 계면장력이 어떻게 변화하며, 이 것이 블렌드의 형태학, 기계적 물성 및 내충격성에 어떻게 영향을 미치는지 규명하고자 하였다. 첫 번째로는 화학적 상용화 방법을 이용하여 PK/PC 블렌드의 내충격성을 향상시키고자 하였다. 폴리아미드6 (polyamide6, PA6)와 스티렌-부틸렌-스티렌 공중합체 (poly[styrene-b-(ethylene-co-butylene)-b-styrene], SEBS) 및 무수 말레인산 (maleic anhydride, MA)으로 개질된 SEBS (SEBS-g-MA)를 상용화제로 도입하는데, SEBS와 SEBS-g-MA의 조성에 의한 블렌드의 형태학과 배열 형태의 변화를 이론적으로 분석하고 실험적으로 입증하였다. 상용화제의 조성에 따라 삼성분계 블렌드 내 각 상의 배열 형태가 다양하게 나타났으며, 이러한 형태학의 차이가 블렌드의 기계적 물성 및 강인성에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 블렌드의 각 상의 배열 형태가 강인화 메커니즘에 미치는 영향을 분석하기 위해 파괴거동을 관찰하였다. 두 번째는 비반응성 상용화제를 도입하여 PK/PC 블렌드의 기계적 물성 및 강인성을 향상시키고자 하였다. 화학적 반응이 아닌 물리적 상용화 방법을 도입하기 위해 적절한 상용화제가 요구되었고, 이를 위해 삼성분계 블렌드의 배열형태를 이론적으로 예측하였다. PA6를 물리적 상용화제로 선정하였으며, PA6 도입에 의해 계면접착력 향상으로 PC 입자가 완전히 캡슐화된 형태학이 나타났다. 또한 기계적 물성과 충격강도의 향상이 동반되었다. 추가적으로, PA6의 구조가 일부 변경됨에 따라 블렌드의 형태학 및 기계적 물성에 미치는 영향을 파악하기 위해 각각 폴리아미드612 (polyamide 612, PA612) 와 폴리아미드12 (polyamide 12, PA12)를 상용화제를 도입하였다. PA12에 의해서는 PK/PC 블렌드의 상용성이 개선되지 않았으며, PA612에 의해서는 상용성이 향상되었다. 같은 상용화제 함량에서 PC 입자크기는 PA6를 도입한 경우가 PA612를 도입한 경우보다 작았지만, 충격강도의 경향은 다르게 나타났다. 충격강도와 파괴거동 관찰을 통해 PK/PC 블렌드에서 입자크기가 강인화에 미치는 영향을 규명하였다. Semi-crystalline polymer polyketone (PK) is made by copolymerization of ethylene, propylene and carbon monoxide. PK is attracting attention as engineering plastic because of its high tensile strength, excellent chemical resistance, permeability, and abrasion resistance. However, PK has low impact strength because of its brittle fracture characteristics. In order to be used commercially in a wide field, it is necessary to enhance the impact strength. The most common method of enhancing impact resistance is toughening by blending with rubber, which leads to a loss of modulus. Therefore, in this study, we tried to improve the impact strength without reducing the modulus by toughening using polycarbonate (PC), a thermoplastic polymer. Since PK/PC blends exhibit incompatibilities, an appropriate compatibilizer is introduced to enhance mechanical properties and impact strength. The purpose of this study was to investigate how the interfacial tension changes with the introduction of compatibilizer, and how it affects the morphology, mechanical properties and impact resistance of the blend. First, polyamide 6 (PA6) and styrene-butylene-styrene copolymer (SEBS) and SEBS-g-maleic anhydride (SEBS-g-MA) was introduced as a chemical compatibilizer. The morphological difference of the blends by changing the ratio of SEBS and SEBS-g-MA was theoretically predicted and experimentally verified. Depending on the composition of the compatibilizer, the arrangement of each phase in the blends was varied, and this morphological difference was found to affect the mechanical properties and toughness of the blend. We also observed the failure behavior to analyze the effect of the morphology of the blend on the toughening mechanism. Secondly, non-reactive compatibilizers were introduced to enhance the mechanical properties and toughness of PK/PC blends. Appropriate compatibilizer was required to introduce the physical compatibilization, and he arrangement of the ternary blend was predicted theoretically. PA6 was selected as a physical compatibilizer, and the introduction of PA6 resulted in improved interfacial adhesion. It was aaccompanied by an increase in mechanical properties and impact strength. In addition, compatibilizers were introduced for polyamide 612 (PA612) and polyamide 12 (PA12) to investigate the effect of compatibilizer structural differences on the morphology and mechanical properties of the blends. The compatibility of PK/PC blends was not improved with PA12, and the compatibility was improved with PA612. At the same compatibilizer content, PC particle size was smaller than that of PA612 when PA6 was introduced, but the impact strength tended to be different. The effect of particle size on toughening in PK/PC blends was investigated by measuring impact strength and observing failure behavior.

反應性 相溶化劑를 利用한 polypropylene/polyurethane 블렌드의 모폴로지 調節

박부호 전남대학교 대학원 1998 국내석사

Polypropylene은 기계적강도, 내열성, 내약품성, 내수성 그리고 전기절연성 등 각종 물성 및 성형가공성이 우수하며 가격이 저렴하여 널리 사용되어 왔지만, 저온에서의 내충격성이 충분하지않고 도장성이 좋지 않아 그 개선이 요구되고 있다. Polypropylene의 저온 내충격성의 개선은 polypropylene matrix 내에 EP 또는 EPDM 등을 도입하는 방법 등이 주로 이용되고 있으며, 이에 관한 연구들 역시 다양하게 이루어져 왔다. 그러나, 대부분의 고분자들과 마찬가지로 polypropylene/rubber계 복합체 역시 비상용성으로 인한 모폴로지 조절의 어려움은 아직 해결해야 할 주요 연구 과제로 남아있다. 본 연구에서는 polypropylene/rubber계의 상용성 조절 및 내충격성, 도장성 그리고 상용성 등의 향상을 목적으로, 반응성 상용화제를 함유하는 PP와 화학 결합이 가능한 polypropylene과의 복합체를 응용법으로 블렌드하여 이 복합계에 미치는 반응성 상용화제의 영향에 대해 조사, 검토하였다. Polypropylene/polyurethane 블렌드는 polypropylene와 maleic anhydride grafted polypropylene(MPP) 그리고 polyurethane의 원료로 PTMEG, 1,4-BD 그리고 MDI 등을 적절히 정제하여 정해진 조성비로 응융 블렌딩하여 제조하였다. 모폴로지 및 물성 조사를 위하여 SEM 관찰 및 인장 특성, T_g 거동, 접촉각 등의 측정을 수행하였다. Blend내 MPP의 존재는 조성간 화학 결합을 통하여 극성차가 큰 polypropylene와 polyurethane의 혼화도를 높여 polyurethane 분산상을 미세하고 균일하게 할 뿐만 아니라 계면 결합력을 상승시키는 효과가 있다. 본 연구에서의 PP/polyurethane 블렌드의 경우, MPP의 함량이 증가함에 따라 기대한 바와 같이 분산상이 미세해지는 거동을 보였으며, polyurethane 함량이 증가함에 따라 충격 강도, 계면 특성 등도 역시 개선되는 경향을 나타내었다. In this study, polypropylene(PP) has been blended with polyurethane(PU) and reactive compatibilizer, maleic anhydride grafted-polypropylene(MPP) for improving not only its mechanical properties but also its properties of painting and adhere. Morphology and mechanical properties of blends of isotactic polypropylene(PP) and polyurethane(PU) have been investigated with special reference to the effects of blend ratio. The miscibility of blends of PP with PU was investigated by mews of Fourier transform infra-red (FT i.r.) spectroscopy, differential scanning calorimetry(DSC) and universal tensile machine(UFM). PP has nonpolarity; the poor wettability gives rise to problems that it is difficult to be painted and adhered. But this problem could be solved somewhat by introduction of PU having polarity. Morphological observations of blends showed a two-phase system, in which the rubber phase was dispersed as domains in the continuous PP matrix at lower propertions of PU(≤25%). The PP/PU=90/10(wt.%/wt.%) blends was found to exist as a miscible system. Attempts have been made to correlate the changes in morphology with properties. The mechanical properties of blends were found to depend on the blend ratio. The effect of concentration of maleic anhydride grafted-polypropylene(MPP) as compatibilizer on the morphology (이후원문누락)

Preparation of PET nanocomposites using reactive compatibilization

김보원 전남대학교 대학원 2001 국내석사

반응형 상용화 (reactive compatibilization) 방법을 이용하여 PET 나노복합체를 제조하였다. 반응형 상용화제로는 저분자량과 고분자량의 두 가지 종류의 상용화제가 사용되었다. 저분자량의 상용화제로 Kraton L-1203과 L-207의 두 가지를 선택하였는데 Kraton L-1203은 분자쇄 말단의 한쪽에만 수산기로 치환되어 있고, Kraton L-207은 한 쪽 말단에는 수산기, 그리고 다른 한쪽에는 에폭시기로 치환되어 있다. 먼저 상용화제 각각에 대해서 상용화제/유기화 점토 master batch (MB)를 제조하였으며, 여기서 Kraton L-207의 분자쇄 말단에 존재하는 에폭시기가 실리케이트 층간의 박리에 매우 효과적으로 작용하는 것을 알 수 있었다. PET/Kraon L-207 MB 나노복합체의 박리된 구조는 X-ray 분석에서 특정피크가 보이지 않는 것과 TEM을 이용하여 확인하였다. 또한 용융혼합 동안에 상용화제와 PET 사이에서 화학 반응이 일어났음은 FT-IR을 이용하여 확인하였다. 그러나 이와 같은 화학 반응은 PET의 분자량을 저하시켰고 제조된 나노복합체의 동적 물성을 측정하기 위한 시편을 만들기도 어려울 정도로 PET의 성형성을 악화시켰다. 이것은 용액점도로 확인한 PET의 분자량 저하외에 반응형 상용화제의 분자쇄에 여러 개 존재하는 에폭시기들에 의한 PET와의 가교형성 등이 그 이유로 여겨졌다. 고분자량의 상용화제로는 에틸렌과 glycidyl methacrylate (GMA)의 공중 합체가 사용되었으며 GMA 함량이 8, 25 wt %인 PE-GMA8과 PE-GMA25 두 가지가 이용되었다. MB의 제조에서 GMA내의 에폭시기가 유기화 점토를 박리시키는데 효과적인 것을 재차 확인할 수 있었으나, GMA 양에 따른 차이는 없었다. 첨가한 유기화 점토의 양이 많아질수록 제조된 PE-GMA8 MB의 탄성계수가 좋아졌으며, 또한 박리된 구조를 보이지 않는 PE-GMA8/ Kunipia F 하이브 리드보다 박리된 구조를 보이는 PE-GMA8/유기화 점토 복합체의 탄성계수가 좋아졌음을 확인하였다. PET/silicate nanocomposites were prepared using a reactive compatibilization method. As reactive compatibilizer, two different types of compatibilizers were used: oligomeric and polymeric types. As oligomeric compatibilizer, two different types of Kraton liquids, Kraton L-1203 and L-207 were chosen. Kraton L-1203 is a hydroxyl functional aliphatic oligomer containing a terminal aliphatic primary hydroxyl group on one end of chain and Kraton L-207 is consisting of a primary hydroxyl functionality on one end of the oligomer and epoxidized isoprene functionality on the other end. First, we prepared each of compatibilizer/SA-organoclay MBs, and derived that Kraton L-207 with end-functional epoxy moiety was effective in exfoliating SA-organoclay. The PET/L-207 MB nanocomposites have exfoliated structure, which are confirmed from XRD and TEM observation. And the chemical reaction of PET and excess epoxy functional group of Kraton L-207 during the melt mixing confirmed from FT-IR analysis. But, this chemical reaction causes the decreasing of molecular weight of PET of the chain scission, PET nanocomposites were very brittle. So it was almost impossible to prepare the specimen for the tensile of dynamic mechanical test. As polymeric reactive compatibilizers, two kinds of random copolymers of ethylene and glycidyl methacrylate (GMA) were used; PE-GMA8 and PE-GMA25 with 8 and 25 wt % of GMA, respectively. In the MB preparation, we derived again that the epoxy moiety of the GMA was effective in exfoliating the SA-organoclay, but there was no difference on the content of GMA. The elastic modulus of PE-GMA8/SA-organoclay nanocomposites increases with increasing the content of SA-organoclay. Also, the elastic modulus of PE-GMA8/SA-organoclay nanocomposites with exfoliated silicate layers is higher than that of PE-GMA8/Kunipia F hybrids with conventional morphology.

열가소성수지로 강인화된 폴리케톤에서 물리적/화학적 상용화가 형태학과 기계적 물성에 미치는 영향

전익성 서울대학교 대학원 2019 국내박사

Polyketone (PK) is a semicrystalline polymer composed of carbon monoxide, ethylene, and alpha-olefins. PK has excellent barrier property, abrasion resistance, and chemical resistance. Despite these attractive properties, relatively low impact strength compared to polycarbonate (PC) or poly(acrylonitrile-butadiene-styrene) (ABS) needs to be further enhanced for use in a wide range of applications. In this study, thermoplastic toughening was attempted with the aim of improving the impact resistance without reducing the stiffness. The blend of PK and thermoplastics is mostly incompatible. To improve this, physical and chemical compatibilization methods were applied. First, PK/ABS blends were prepared for the purpose of thermoplastic toughening. In order to improve the compatibility, ethylene acrylic elastomer (AEM) was added as a physical compatibilizer. As the AEM was introduced, the phase morphology of AEM surrounding ABS particles was observed. The change of ABS particle size induced by the addition of AEM significantly affected the mechanical properties of the blends. By analyzing the relationship between particle size and impact strength, we tried to determine the appropriate particle size to effectively improve impact strength. Secondly, as another attempt of thermoplastic toughening, we prepared PK/PC blends. The chemical compatibilization was used to improve the compatibility of the PK/PC blends. Two experiments using different compatibilizers were performed. One of the chemical compatibilizers was poly(methyl methacrylate-co-maleic anhydride) (poly(MMA-co-MA)). The structure and MA content of prepared poly(MMA-co-MA) were determined by spectroscopy and titration. PC particles were encapsulated with poly(MMA-co-MA) and particle size was reduced due to the decrease of interfacial tension. As the content of poly(MMA-co-MA) increased, the impact strength and elongation at break of the blends were significantly changed. Through the observation of the morphology and impact-fracture behaviors, the effects of the particle size on the toughness and toughening mechanisms of the blends were investigated. Finally, PK/PC blends with poly[styrene-b-(ethylene-co-butylene)-b-styrene] (SEBS) and polyamide6 (PA6) were prepared. Two types of SEBS were used: unmodified SEBS (unSEBS) and MA-grafted SEBS (SEBS-g-MA). Depending on the ratios of SEBS-g-MA and unSEBS, various phase morphologies such as complete or incomplete encapsulation of PC were formed, which resulted in differences in toughening mechanism of the blends. Through the observation of fracture behaviors, the relation between the phase morphology and toughening mechanism was investigated. 폴리케톤 (Polyketone, PK)은 일산화탄소, 에틸렌, 알파-올레핀의 공중합 반응으로 만들어진 반결정성 (semi-crystalline) 고분자로 우수한 내투과성, 내마모성, 내화학성 등의 특성을 지니고 있어 차세대 엔지니어링 플라스틱으로 주목을 받고 있다. 하지만 대부분의 반결정성 고분자들과 같이 노치 (notch)가 존재하거나 낮은 온도 하에서 취성파괴되는 현상을 보인다. 이로 인해 외부 충격힘이 가해지는 환경에서 사용되는데 제한이 있으며, 이를 개선할 필요가 있다. 본 연구에서는 고무를 이용한 강인화 (rubber toughening)와는 달리, 강성 (stiffness)과 강도 (strength)의 저하없이 충격강도를 향상시키기 위해 열가소성수지를 이용한 강인화 (thermoplastic toughening)를 시도하였다. 그러나, PK와 열가소성수지를 혼합한 대부분의 블렌드는 상용성 (compatibility)이 부족하여 기계적 물성이 향상되지 못하는 경우가 많다. 이를 개선하기 위해 물리/화학적 상용화 방법 (compatibilization)을 적용하였다. 열가소성수지를 이용한 강인화의 첫 번째로 내충격성이 우수한 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체(poly(acrylonitrile-butadiene-styrene), ABS)를 도입한 PK 블렌드를 제작하였다. PK와 ABS 간의 상용성을 향상시키기 위하여 에틸렌 아크릴 고무 (ethylene acrylic elastomer, AEM)를 물리적 상용화제로 첨가하였다. 도입된 AEM이 분산상인 ABS를 둘러싸는 상 형태학이 관찰되었으며, 계면접착력이 크게 향상되었다. AEM 도입 함량에 따른 ABS 입자크기의 변화는 시편의 기계적 물성에 직접적인 영향을 주었다. 입자크기와 충격강도의 관계 분석을 통해 PK/ABS 블렌드의 내충격성을 향상시키는데 적합한 입자크기를 파악할 수 있었다. 두 번째는 폴리카보네이트 (polycarbonate, PC)를 이용한 PK의 강인화 연구이다. PC는 높은 충격강도와 탄성율을 지니고 있어 열가소성수지 강인화에 적합한 고분자이다. 화학적 상용화 방법을 적용하여 PK/PC 블렌드의 상용성을 개선하였으며, 상용화제 별로 두 가지 실험을 진행하였다. 먼저, PK/PC 블렌드에 메틸메타크릴레이트-무수말레인산 공중합체 (poly(methyl methacrylate-co-maleic anhydride), poly(MMA-co-MA))를 상용화제로 도입하였다. 합성한 poly(MMA-co-MA)의 구조 및 MA 함량을 분광법과 적정을 이용하여 분석하였다. 용융혼합과정에서 발생한 반응으로 인해 PC 입자가 poly(MMA-co-MA)로 캡슐화 (encapsulation)되었으며, 계면장력의 감소로 입자크기가 감소하였다. Poly(MMA-co-MA) 도입함량에 따른 PK/PC 블렌드의 파단신율 및 충격강도 변화경향성을 파악하고, 그 변화 요인을 강인화 메커니즘 분석을 통해 고찰하였다. 마지막으로, PK/PC에 폴리아미드6 (polyamide6, PA6)와 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체 (poly[styrene-b-(ethylene-co-butylene)-b-styrene], SEBS)를 반응상용화제로 도입하였다. 이때, SEBS는 개질되지 않은 SEBS (unSEBS)와 MA로 개질된 SEBS (SEBS-g-MA) 두 종류를 사용하였다. SEBS-g-MA와 unSEBS의 비율 조절에 따라 변하는 블렌드의 형태학을 이론적으로 예측하고 실험적으로 관찰하였다. 상용화제 비율에 따라 완전 또는 불완전하게 캡슐화된 PC 입자와 같은 다양한 상구조가 나타났으며, 이로 인해 블렌드의 충격강도 및 강인화 메커니즘에 차이가 발생했다. 파괴거동을 관찰을 통해 블렌드의 각기 다른 상구조가 강인화 메커니즘에 미치는 영향을 분석하였다.

PS/PMMA 블렌드계의 상용화제에 관한 연구

정하영 경일대학교 산업대학원 1999 국내석사

Polstyrene(PS)/polymetylmetacrylate(PMMA) 블렌드계의 상용화제로서 styrene과 maleic anhydride(MAH)를 라디칼 공중합하여 poly(styrene-co-maleic anhydride)(P-SMA) 6종을 합성하였다. 합성한 P-SMA 및 시판 상용화제 3종(SMA, BONDINE, IGETABOND)을 PS/PMMA 수지와 용액 블렌딩하여 필름을 제조하고 필름의 표면상태를 관찰하였다. 또한 블렌드물을 인쇄지용 코팅제로 적용하여 코팅한 인쇄지 도막의 각종 제반물성을 조사하였다. 합성한 P-SMA 공중합체중의 MAH 조성은 8.0-26.0 wt%로 정량되었고, P-SMA8의 유리전이온도(Tg)는 84.6℃였다. 그리고 6종의 P-SMA의 중량평균분자량(Mw)은 26,000-138,000의 범위로 조사되었다. 또한 합성한 P-SMA는 시판 상용화제 보다 PS/PMMA(80/20) 블렌드계에 적용하여 생성된 Film의 표면상태를 분석하였을 때, 수지의 입자 크기가 작고 균일할 뿐만 아니라 투명성도 우수하게 관찰되었다. 한편, PS/상용화제/PMMA(80/2-8/2O)계 블렌드물을 인쇄지에 코팅하여 생성된 도막의 몰폴로지를 관찰한 결과, P-500>BONDINE>IGETABOND>SMA>P-SMA의 순서로 PMMA domain의 크기가 감소하였다. 또한 P-SMA를 5 wt% 블렌드계에 적용하였을 경우의 domain 크기는 P-SMA20>P-SMA15>P-SMA8로 감소하였다. 그리고 코팅된 인쇄지 도막의 시간에 따른 접촉각 시험 결과, 즉 내수성은 P-500<SMA8<P-SMA20<P-SMA15<P-SMA8의 순서로 증가하였다. 코팅 인쇄지 도막의 접착력을 시험한 결과, P-500<SMA8<BONDINE≤P-SMA<IGETABOND의 순서로 접착력이 증가하였다. 본 연구의 결과를 종합해 보면, 합성한 P-SMA을 PS/PMMA 블렌드계에 2-8 wt% 범위로 투입하였을 때 상용성뿐만 아니라 필름 표면의 투명성 및 균일성이 우수하였다. 따라서 본 연구에서 합성한 P-SMA8을 8 wt% 블렌드계에 혼합했을 경우가 도막의 몰폴로지 (domain 크기), 내수성 및 접착력 등의 코팅 제반 물성이 가장 우수하게 나타나 인쇄지용 코팅제로서 적합하였다. Six kinds of poly (styrene-co-maleic anhydride)(P-SMA) as a compatibilizer of PS/PMMA blend system were synthesized by radical copolymerization of styrene with maleic anhydride(MAH). P-SMA and theree kinds of compatibilizer(SMA, BONDINE, IGETABOND) on sale with PS/PMMA blend systems were prepared the films by the method of solution casting, and were observed the surface of the films, respectively. Also, using the coating agent of the printed paper by theses blends, the physical properties of surface on the coated paper were investigated. The composition of MAH in synthesized P-SMA was quntized in the range of 8-26 wt%, and the glass transition temperature(Tg) of P-SMA8 appeared at 84.6℃. The weight average molecular weight(Mw) of P-SMA was investigated from 26,000 to 138,OOO. When the surface of the film by PS/P-SMA/ PMMA blend system were compared with that of the film by PS/compatibilizer (on sale)/PMMA blend system, the former blend system was observed to both small the particle size and more the transparency rather than the latter blend system. Also, the size of domain of the flim in the coated paper by PS/compatibilizers/PMMA(80/2-8/20) blend system was decreased in the following order: P-500>BONDINE>IGETABOND>SMA> P-SMA, and its size of in the case of used the blend system containing P-SMA 5 wt% decreased in the following order: P-SMMO>P-SMAlS>P-SMA8. On the other hand, the contact angle and the adhesion force of the film in the coated paper were increased in the following order: P-500<SMA8<P-SMA20 < P-SMA15 < P-SMA8 and P-500<SMA8 < BONDINE ≤ P-SMA < IGETABOND, respectively. From these results, when P-SMA in the range of 2-8 wt% was mixed in PS/PMMA blend system, appeared excellent compatibility arid the transparency, and the uniformity in the coated paper. Consequently, the physical properties (miscibility, water-resistant, and adhesion force) of the coating agent by the prepared in this study was most suited to the printed paper in the case of P-SMA8(8 wt%) involved in PS/PMMA blend system.

메틸메타크릴레이트-무수말레인산 공중합체로 상용화한 지방족 폴리케톤/폴리카보네이트 블렌드

이승우 서울대학교 대학원 2017 국내석사

반결정성 고분자인 폴리케톤 (PK)은 우수한 열적, 화학적, 기계적 성질을 가지고 있는 차세대 엔지니어링 플라스틱이다. 하지만 상대적으로 낮은 내충격성의 문제로 일부 상업적 이용에 제한을 받고 있으며, 상업적 이용을 위해서는 내충격성의 향상이 필요하다. 본 연구에서는 PK의 낮은 내충격성을 높이기 위해서 PK와 내충격성이 우수한 열가소성고분자인 폴리카보네이트 (PC)를 용융혼합한 PK/PC 블렌드를 제작하였다. PK/PC 블렌드는 비상용성을 보이므로, 우수한 물성을 갖는 블렌드 제조를 위해서는 적절한 상용화제의 도입을 필요로 한다. 먼저, PK/PMMA 블렌드의 상용성 및 두 고분자 사이에 일어날 수 있는 분자 간 상호인력을 확인하였으며, 두 고분자는 부분 상용성이 있음을 확인하였다. 이후, PK 및 PC 모두와 우수한 상용성을 가지는 상용화제 도입을 위하여 메틸메타크릴레이트-무수말레인산 공중합체를 제조하여 상용화제로 첨가하였으며, 상용화 효과 및 상용화제 함량에 따른 기계적, 형태학적 특성 변화를 확인하였다. 이때, 메틸메타크릴레이트-무수말레인산 공중합체는 자유 라디칼 중합으로 공중합하였다. 상용화제가 도입됨에 따라 PK 내부에 분산된 PC 입자의 크기가 크게 줄어들었으며, 인장물성의 큰 저하 없이 충격강도가 증가하는 것을 확인하였다. 특히, 3 phr의 poly(MMA-co-MA) 함량에서는 PK 대비 최고 35% 향상된 충격강도 값을 보였다. 이러한 상용성과 충격강도의 향상은 poly(MMA-co-MA)가 PK, PC 두 고분자 모두에게 친화력을 가지는 상용화제로써 효과적으로 작용했기 때문이다. 또한 형태학과 충격강도 분석 결과로부터 효과적인 충격강도 향상을 위한 최적의 분산상 입자크기가 존재한다는 것도 확인할 수 있었다. 파괴거동 관찰을 통해 주된 강인화 메커니즘은 집단적인 크레이즈라는 것을 확인함으로써 충격강도 증가의 원인을 규명하였다. Polyketone (PK), a semi-crystalline polymer, is a next-generation engineering plastic with excellent thermal, chemical and mechanical properties. However, due to its relatively low impact strength, PK is limited in some commercial applications. So, an improvement in impact strength is required for commercial use. In this study, in order to increase the poor impact strength of PK, PK/PC blends were prepared by melt blending of PK and polycarbonate (PC) which is a thermoplastic polymer having excellent impact resistance. Since the PK/PC blend exhibits incompatibility, it is necessary to introduce an appropriate compatibilizer in order to produce a blend having excellent properties. First, the compatibility of PK/PMMA blend and the intermolecular attraction between two polymers were investigated. It was confirmed that the partial compatibility was observed. Thereafter, for the introduction of a compatibilizer having excellent compatibility with both PK and PC, a methyl methacrylate-maleic anhydride copolymer was prepared and added as a compatibilizer. Compatibilization effect and the changes in mechanical properties and morphology associated with the content of the compatibilizer were investigated. At this time, the methyl methacrylate-maleic anhydride copolymer was copolymerized by free radical polymerization in the form of random copolymer. As the compatibilizer was added, the size of the PC particles dispersed in the PK was greatly reduced and the impact strength was increased without decreasing tensile properties. In particular, when the content of poly(MMA-co-MA) was 3 phr, the impact strength was improved by up to 35% compared to neat PK. This improvement in compatibility and impact strength is due to the fact that poly(MMA-co-MA) effectively worked as a compatibilizer with affinity for both PK and PC. From the results of morphology and impact strength, it was confirmed that there is an optimum dispersed phase particle size for effectively improving the impact strength. The results of fracture behavior observation indicates that the formation of massive crazes is main toughening mechanism and this is responsible for the improved impact strength in the Izod impact test.

Development of compatibilizer using biomass-derived itaconic acid and packaging application

김정수 Graduate School, Yonsei University 2021 국내박사

본 논문에서는 최근 플라스틱 산업에서 이슈화 되고 있는 환경 문제를 고려 하여 바이오매스에서 유래된 이타콘산이라는 소재를 포장 분야에 적용하는 방 안을 연구하였다. 이타콘산은 셀룰로오스에서 얻을 수 있는 매우 중요한 유기 산 중 하나이며, 미국 에너지부에서 지정한, 주목해야할 바이오매스 기반 물질 12 개에 포함된다. 이 특별한 물질을 플라스틱 포장 산업에 응용하기 위하여, 범용적으로 널리 사용되고 시장규모가 증가하고 있는 폴리프로필렌 (PP) 산업 에 적용 가능한 기술을 고려하였다. 이에 따라, 이타콘산을 PP에 그라프트한 PP-g-IA 를 합성하는 방법을 고안하였는데, 이는 기존의 무수말레인산이 PP 에 그라프트 된 PP-g-MA와 유사한 기능적 구조를 가지고 있어 상용화제로 서의 효과를 기대할 수 있었다. PP-g-IA는 PP를 기반으로 한 블렌딩이나 복 합 소재에 사용할 수 있으며, 혼화성이 요구되는 대상 소재에 수소 결합과 물 리적 결합력이 증대될 수 있는 하이드록실기가 포함되어 효과가 극대화될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 최근 재활용에 어려움이 있는 PP/EVOH 다층용 기에 응용 가능한 PP/EVOH 블렌딩에서의 PP-g-IA 상용화 효과를 비교하였 다.첫 번째 연구에서는, Brabender 장비를 이용하여 PP와 IA, 열개시제를 사용 하여 PP-g-IA를 제조하였으며, PP와 에틸렌 비닐 알코올 (EVOH)의 혼합물 에 적용하였다. 이타콘산의 투입량에 따라 PP에 그라프트 되는 비율을 조절하 고, 면밀한 구조분석을 통하여 PP-g-IA의 성공적인 합성을 확인하고, 합성의 최적 조건을 도출하였다. 이어서 두 번째 연구에서는 합성된 PP-g-IA를 응용하여 상용화제가 포함 된 PP/PP-g-IA/EVOH 블렌드와 상용화제가 미포함된 PP/EVOH 블렌드의 다양한 조성비에 따라, 형태학적, 열적, 유변학적 및 기계적 특성을 조사하였 다. PP-g-IA의 카르복실산 그룹과 EVOH의 하이드록실 그룹이 상용화 된 블 렌드에서 강력한 in situ 수소 결합을 형성하였고, 이는 PP/EVOH 블렌드의 형태학적 및 기계적 특성 향상에 기여하는 것을 확인하였다. 세 번째로, EVOH 내에서 에틸렌과 OH기의 조성비율이 변화함에 따라 투 입해야하는 상용화제의 적정 함량이 다를 것으로 예상되어, 에틸렌 함량이 각 각 다른 4종의 EVOH를 준비하고, PP/EVOH 블렌드를 제조하여 형태학적, 열적, 유변학적, 기계적 특성 등을 비교하였다. EVOH 종류에 상관없이 2.5phr 의 PP-g-IA가 적용된 모든 PP/EVOH 블렌드는 상용화제가 투입되지 않은 블렌드보다 영률, 인장 강도 및 파단 연신율에서 우수한 물성을 나타내었다. 네 번째로, 상업용 PP/EVOH/PP 다층용기 제조 시에 폐기되는 스크랩을 다 층용기의 PP층에 재활용하기 위하여 PP-g-IA를 적용하였다. 우선적으로 PP/scrap 블렌드를 제조하여 PP-g-IA의 적용 여부에 따라 상용화 효과를 비 교하였다. 이후에 상업용 PP/EVOH/PP 다층용기 내 PP층에 스크랩 5% 와 PP-g-IA를 함께 투입할 경우, 스크랩이 들어가지 않은 판매용 제품과 비교하 여도 색도와 단면, 이취 특성에서 양호한 결과를 나타냈으며, 불량률의 경우에 도 PP-g-IA가 미적용된 sheet에서 10% 이상의 불량률이 나타나는 것에 반에 PP-g-IA 처리구는 5% 이하의 불량률을 나타내는 것을 확인할 수 있었다.위 결과를 바탕으로, 새롭게 개발된 바이오매스 유래 상용화제인 PP-g-IA 는 PP/EVOH 블렌드 및 상업용 다층용기 재활용 연구에서 매트릭스 간 상용 성 향상에 효과적이고, 최적함량 사용 시 다양한 물성이 눈에 띄게 개선되는 것을 확인하였다. 향후, PP뿐만 아니라 PE나 기타 범용 플라스틱 패키징 고분 자에도 이타콘산을 그라프팅하여 새로운 상용화제를 제조할 수 있을 것이며, 다양한 복합재료에 응용하여 활용처를 넓힐 수 있을 것으로 기대된다. In this dissertation, we studied to apply biomass-derived itaconic acid to the packaging field in consideration of environmental issues. Itaconic acid (IA) is one of the most important organic acids which can be obtained from lignocellulose, and is included in the top 12 building block chemicals of the U.S. Department of Energy. We wanted to apply this special material to the PP industry, which is the most widely used in the plastic packaging industry. Itaconic acid, a material derived from biomass, was grafted onto polypropylene to synthesize PP-g-IA as a compatibilizer. This has a functional structure similar to that of conventional maleic anhydride grafted PP-g-MA, so the compatibilizing effect was expected. PP-g-IA can be used in blending and composite materials based on PP, and the effect is maximized if the target material requiring miscibility includes a hydroxyl group capable of hydrogen bonding. Accordingly, the compatibilizing effect between PP/EVOH and PP/CF was confirmed in this study. First, we used polypropylene grafted with itaconic acid (PP-g-IA) as a compatibilizer to prevent phase separation phenomenon which occurs upon blending polypropylene (PP) and ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH). A compatibilizer was prepared using graft copolymerization of itaconic acid (IA) onto PP where input ratio of IA was 1, 2, 5, and 10 wt.%. To confirm the structure of PP-g-IA and the graft ratio of IA onto PP, we used 1H NMR and FT-IR. We tested the compatibilizer which has highest graft ratio of 1% in immiscible PP/EVOH blends. The morphologies of PP/PP-g-IA/EVOH blends were analyzed by SEM. Thermal and mechanical properties of the blends were analyzed by DSC and UTM. PP-g-IA enhanced the interfacial adhesion of PP and EVOH copolymer. Second, we prepared blends of polypropylene (PP) and ethylene vinyl alcohol (EVOH) with and without a PP-g-IA. We investigated the morphological, thermal, rheological, and mechanical properties of a compatibilized blends (PP/EVOH/PP-g-IA) and not compatibilized blends (PP/EVOH). Our experiments show that the carboxylic acid group of PP-g-IA and the hydroxyl group of EVOH form strong in situ hydrogen bonds in the compatibilized blend, so that the morphological and mechanical properties of the compatibilized blend are better than those of the non-compatibilized blend. showed results. Third, The PP/EVOH blends were prepared by varying the ethylene content of EVOH and adding a PP-g-IA. We investigated the morphological, thermal, rheological, tensile, and barrier properties of the PP/EVOH blends. The compatibilized PP/EVOH blends with 2.5phr of PP-g-IA have higher Young’s moduli, tensile strength, and greater elongation at break than those of non-compatibilized blends. Barrier properties also improved with the addition of compatibilizer in the L and F types. Fourth, PP-g-IA was applied to the PP layer in the multi-layer container to recycle scrap discarded during the manufacture of commercial PP/EVOH/PP multi-layer containers. PP/scrap blends with or without PP-g-IA were prepared and the compatibility effect was compared. After that, when 5% of scrap and PP-g-IA are added to the PP layer in a commercial PP/EVOH/PP multi-layer container, good results are obtained in color, cross-section, and odor characteristics compared to commercial products that do not contain scrap. In the case of defective rate, it was confirmed that the defective rate of PP-g-IA treated group was less than 5%, whereas the defective rate of 10% or more appeared in the sheet to which PP-g-IA was not applied. Based on the above results, it was confirmed that the newly developed biomass-based PP-g-IA improves the compatibility between the PP and EVOH. Also, in the multi-layer container recycling study, it was confirmed that scrap can be recycled to the PP layer. In the future, it is expected that a new compatibilizer can be prepared by grafting itaconic acid not only on PP but also on PE or other general plastic packaging polymers, and it is expected to be applied to various composite study.