KR20110078436A - Method for preparation of cross-linked pla thermoplastic - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 내열성 및 물성이 향상된 가교된 PLA 성형물의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 수소 치환형 광개시제를 함유하는 PLA 성형물에 자외선 조사처리를 하여 가교된 PLA 성형물을 제조하는 방법 및 이에 의해 제조된 PLA 성형물에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a crosslinked PLA molding having improved heat resistance and physical properties, and more particularly, to a method for preparing a crosslinked PLA molding by UV irradiation to a PLA molding containing a hydrogen-substituted photoinitiator and It relates to a PLA molding.
최근 국가나 사회가 환경에 대한 관심이 고조되면서 고분자 재료분야에서도 자원의 재활용, 생분해성, 생체적합성 등에 대한 연구가 활발해지고 있다. 그 중에서 고분자 재료를 대부분 석유자원에서 얻어진 화합물을 중합하기 때문에 한정된 자원의 고갈이 심각해지고 있다. 따라서 석유자원을 사용하지 않고 천연자원에서 추출한 화합물에 대한 연구가 활발해지면서 옥수수에서 얻어진 젖산(lactic acid)을 원료로 축합중합을 통해 얻어진 Poly(lactic acid)(PLA)에 대한 관심이 높아지고 있다.Recently, as countries and societies have increased interest in the environment, research on recycling of resources, biodegradability, and biocompatibility in the polymer materials field has been actively conducted. Among them, since polymer materials are mostly polymerized from petroleum resources, depletion of limited resources is serious. Therefore, as researches on compounds extracted from natural resources without using petroleum resources are increasing, interest in poly (lactic acid) (PLA) obtained through condensation polymerization based on lactic acid obtained from corn is increasing.
Poly(lactic acid)(PLA)는 탄화수소로 이루어진 지방족 폴리에스터계이다. 지방족 폴리에스터는 재생원료인 옥수수에서 추출한 젖산(Lactic acid)을 축합반응을 통해 중합하여 얻어진다. 그래서 방향족 폴리에스터에 비해 생체적합성이 우수하여 식품의 질을 유지시킬 수 있기 때문에 포장재료로서 필름으로 제조되어 사용된다. 용융방사를 통해 직물 또는 부직포로 쉽게 제조될 수 있고 방향족 폴리에스터인 PET보다 친수성을 가지고 불에 의한 연소시 가연성과 연기 생성이 낮아 자동차 내장재로 이용된다. 또한 의료용 생분해성 고분자 재료로 이용되고 있다. 의료용 생분해성 고분자재료인 PLA는 치료를 위한 저분자량 약물의 방출 조절용 매트릭스, 봉합사나 골절된 골격뼈를 접합하기 위한 판이나 나사와 같은 골접합재로 사용되고 있다. 일반적으로 골접합재(나사)는 생분해성 고분자재료를 사용하지만 단기간에 가수분해되어 기계적 강도를 잃는 단점이 있는 것으로 알려져 있다. 하지만 PLA는 유리전이온도와 융점이 높지 않고, 기계적 물성이 낮으며 가수분해로 인한 물성 저하가 크기 때문에 산업용 섬유나 성형물로서 상용범위가 제한되고 있다.Poly (lactic acid) (PLA) is an aliphatic polyester based hydrocarbon. Aliphatic polyester is obtained by polymerizing lactic acid extracted from corn, a recycled raw material, through a condensation reaction. Therefore, since the biocompatibility is superior to the aromatic polyester to maintain the quality of food, it is manufactured and used as a film as a packaging material. It can be easily manufactured into woven or nonwoven fabric through melt spinning, and is used as automobile interior material because it has more hydrophilicity and lower flammability and smoke generation when burned by fire than aromatic polyester PET. It is also used as a medical biodegradable polymer material. PLA, a medical biodegradable polymer material, is used as a bone bonding material such as a matrix for controlling the release of low molecular weight drugs for treatment, a plate or a screw for bonding sutures or fractured skeletal bones. In general, the bone bonding material (screw) uses a biodegradable polymer material, but is known to have a disadvantage in that the mechanical strength is lost by hydrolysis in a short time. However, PLA has a limited glass transition temperature and melting point, low mechanical properties, and large drop in physical properties due to hydrolysis.
이러한 문제점을 해결하고자 PLA의 내열성 및 열안정성과 물성을 향상시키고, 가수분해성을 조절할 수 있는 방법으로 가교구조를 도입하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 가교구조를 도입하는 방법으로는 다관능성 가교제를 사용하여 젖산이나 락티드와 함께 공중합함으로써 중합과정에서 가교된 PLA 네트워크 구조를 생성시키는 방법이 있다. 그러나 공중합 된 PLA 고분자는 순수한 PLA 고분자와는 다른 결정화 및 용융 특성을 가지므로 섬유, 필름, 시트 등 다양한 성형물 제조가 곤란하고, 가수분해성과 생분해성 등의 변화에 따라 생분해성을 주요한 특징으로 하 는 용도에 사용되기 어렵다. 또한 다량의 물 또는 용제 사용, 이로 인한 환경오염의 발생, 고온의 열처리에 의한 높은 에너지소비 등 단점이 있어 열경화 방식에 의한 가교공정을 대체할 수 있는 보다 친환경적이고 에너지 절감형 기술 개발이 요구되고 있다.In order to solve these problems, studies are being actively conducted to introduce a crosslinked structure in such a manner as to improve heat resistance, thermal stability and physical properties of PLA, and to control hydrolysis. As a method of introducing a crosslinked structure, there is a method of producing a crosslinked PLA network structure during polymerization by copolymerizing with lactic acid or lactide using a multifunctional crosslinking agent. However, copolymerized PLA polymers have different crystallization and melting characteristics from pure PLA polymers, making it difficult to manufacture various moldings such as fibers, films, and sheets, and biodegradability is a major feature due to changes in hydrolysis and biodegradability. Difficult to be used for the purpose. In addition, the use of a large amount of water or solvent, resulting in environmental pollution, high energy consumption due to high temperature heat treatment, such as the development of more eco-friendly and energy-saving technology that can replace the cross-linking process by the thermal curing method is required. have.
가교구조를 도입하는 다른 방법으로는 전자선 또는 감마선을 이용한 전자선 가교법이다. 이는 강한 에너지를 가진 전자기파를 이용하여 PLA 사슬의 수소치환반응을 통해 고분자라디칼이 생성되어 재결합에 의해 가교가 형성된다. 하지만, 전자선 또는 감마선을 이용할 경우 고분자의 취화(Degradation)가 발생하고 작업시 고단위 차폐시설이 요구되며, 진공 또는 불활성 분위기하에서 이루어지는 단점을 가지고 있다.Another method of introducing a crosslinked structure is an electron beam crosslinking method using electron beams or gamma rays. The polymer radicals are generated through hydrogen substitution of PLA chain using electromagnetic waves with strong energy, and crosslinking is formed by recombination. However, when electron beam or gamma ray is used, degradation of the polymer occurs and a high unit shielding facility is required at the time of operation, and it has a disadvantage of being made under vacuum or inert atmosphere.
다른 전자선 가교법으로 사용되는 것은 가시광선보다 짧은 파장을 가진 자외선을 이용하는 것이다. 자외선은 조사 파장에 따라 조사표면 유기물의 분자결합을 절단하고 산화시킬 수 있을 뿐 아니라 용이하게 광경화성 단량체를 중합 및 가교화시킬 수 있다. 자외선을 이용한 전자선 가교법을 높은 생산속도, 에너지 절감 및 친환경적인 공정으로 다양한 분야에서 기존의 열경화 방식을 대체하고 있다. 이는 환경문제 유발, 에너지 과소비, 과다한 이산화탄소 배출 등 기존 열경화 방식을 대체하는 하나의 대안이 될 것으로 보인다. Another electron beam crosslinking method is to use ultraviolet light having a wavelength shorter than that of visible light. Ultraviolet rays can not only cleave and oxidize molecular bonds of the irradiated surface organic material depending on the irradiation wavelength, but also easily polymerize and crosslink the photocurable monomer. Electron beam crosslinking method using ultraviolet light is replacing existing thermosetting method in various fields with high production speed, energy saving and eco-friendly process. This is likely to be an alternative to the existing thermosetting methods, including environmental problems, excessive energy consumption and excessive carbon dioxide emissions.
이에, 본 발명자들은 수소치환형 광개시제인 벤조페논을 PLA 성형물내에 함유시키고 자외선 조사에 의하여 PLA 성형물을 가교시킴으로써 내열성 및 열안정성과 물성이 향상됨을 확인하고 가수분해에 따른 물성을 측정하여 가수분해성을 평가함으로써 본 발명을 완성하기에 이르렀다. Accordingly, the present inventors confirmed that the heat resistance and thermal stability and physical properties are improved by containing the hydrogen-substituted photoinitiator benzophenone in the PLA molding and crosslinking the PLA molding by ultraviolet irradiation. Thus, the present invention has been completed.
본 발명은 생분해성 PLA 성형물이 가지는 취약점인 내열성 및 물성을 향상시키고, 가수분해성을 조절할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것으로, 기존의 열경화 가교 방법 및 전자선 가교 방법이 가지는 상기의 문제점들을 극복하고, 친환경적이면서 에너지를 절감할 수 있는 동시에 고생산성의 가교된 PLA 성형물의 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention is to provide a method for improving the heat resistance and physical properties, which is a weak point of the biodegradable PLA molding, and to control the hydrolyzability, and overcomes the problems of the conventional thermosetting crosslinking method and electron beam crosslinking method, The purpose is to provide a method for producing a highly productive crosslinked PLA molding while being environmentally friendly and saving energy.
본 발명은 내열성 및 물성이 향상된 가교된 PLA 성형물의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 수소 치환형 광개시제를 함유하는 PLA 성형물에 자외선 조사처리를 하여 가교된 PLA 성형물을 제조하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a method for producing a crosslinked PLA molding having improved heat resistance and physical properties, and more specifically, to a crosslinked PLA molding containing a hydrogen-substituted photoinitiator by UV irradiation treatment.
본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 가교된 PLA 성형물은 겔화율이 10% 이상인 것을 특징으로 한다.The crosslinked PLA moldings produced by the process according to the invention are characterized in that the gelation rate is at least 10%.
본 발명에서 사용되는 광개시제는 직접개열형, 수소치환형, 이온반응형 등 자외선 조사에 의해 여기 되어 광중합을 일으키는 작용을 하는 물질이라면 특별히 그 종류가 제한되는 것은 아니나, 본 발명에서는 수소치환형 광개시제를 사용하는 것이 바람직하며, 수소 치환형 광개시제로는 벤조페논(Benzophenone), 캄포퀴논(camphorquinone), 안스라퀴논(anthraquinone), 티오잔톤(Thioxanthone) 또는 이 들의 치환체나 유도체 등이 있다. 특히, 하기 실시예에서는 수소 치환형 광개시제 중 벤조페논(Benzophenone)을 PLA 성형물에 함유시켰다.The photoinitiator used in the present invention is not particularly limited as long as the photoinitiator is excited by UV irradiation such as direct cleavage, hydrogen substitution, and ion reaction to cause photopolymerization, but the hydrogen substitution photoinitiator is not limited in the present invention. It is preferable to use, and hydrogen-substituted photoinitiators include benzophenone, camphorquinone, anthraquinone, thioxanthone or substituents or derivatives thereof . In particular, in the following examples, Benzophenone among hydrogen-substituted photoinitiators was contained in the PLA moldings.
또한, 본 발명에서 바람직한 광개시제의 농도는 PLA 성형물 중량 대비 1 내지 20 중량%일 수 있으며, 자외선 조사 시 자외선 조사 에너지는 10 내지 200J/cm2에서 수행하는 것이 바람직하다.In addition, the concentration of the preferred photoinitiator in the present invention may be 1 to 20% by weight based on the weight of the PLA molding, the ultraviolet irradiation energy at the time of ultraviolet irradiation is preferably carried out at 10 to 200J / cm 2 .
이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 가교된 PLA 성형물에 관한 것으로서, 구체적으로는 겔화율이 10% 이상인 가교된 PLA 성형물에 관한 것이다. The present invention relates to crosslinked PLA moldings, and more particularly to crosslinked PLA moldings having a gelation rate of at least 10%.
상기 겔화율은 원래 건조된 PLA 성형물의 무게에 대해 상온의 클로로포름 용액중에서 30분 방치한 후 건조된 PLA 성형물의 무게변화의 비로써 정의 되어진다.The gelation rate is defined as the ratio of the weight change of the dried PLA molding to 30 minutes in a chloroform solution at room temperature to the weight of the original dried PLA molding.
PLA 성형물 내에 함유되는 광개시제의 농도는 특별히 제한되는 것은 아니나, 바람직하게는 PLA 성형물 중량 대비 1 내지 20 중량% 함유될 수 있으며, 보다 바람직하게는 PLA 성형물 중량 대비 1 내지 10중량% 함유될 수 있다. 이는 광개시제의 농도가 PLA 성형물 중량 대비 1 중량% 미만일 경우에는 가교효과를 거의 볼 수 없고, 20중량%를 초과하면 기계적 물성이 현저히 저하되기 때문이다.The concentration of the photoinitiator contained in the PLA molding is not particularly limited, but may be preferably contained 1 to 20% by weight based on the weight of the PLA molding, more preferably 1 to 10% by weight relative to the weight of the PLA molding. This is because when the concentration of the photoinitiator is less than 1% by weight based on the weight of the PLA molding, the crosslinking effect is hardly seen, and when it exceeds 20% by weight, the mechanical properties are significantly reduced.
자외선 조사 에너지는 10 내지 200J/cm2에서 수행되는 것이 바람직 한데, 조사에너지가 10J/cm2보다 낮으면 가교 효과를 볼 수 없고 200J/cm2보다 높으면 무리한 조사 조건으로서 PLA 성형물의 광가교 보다는 광분해가 일어나 성형물의 물성을 현저히 손상시키는 문제가 발생한다.UV irradiation energy is preferably carried out at 10 to 200J / cm 2 , if the irradiation energy is lower than 10J / cm 2 can not see the cross-linking effect, if higher than 200J / cm 2 photolysis rather than photocrosslinking of the PLA molding as unreasonable irradiation conditions Arises a problem that significantly impairs the physical properties of the molding.
한편, 본 발명에 있어서 광개시제가 함유되는 PLA 성형물의 종류는 특별히 한정되는 것은 아니나, 사용용도를 고려하여 평균분자량 1만 내지 50만이 바람직할 수 있으며, 보다 바람직하게는 평균분자량이 10만 내지 30만일 수 있다. 또한, PLA 성형물의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니나, 바람직하게는 0.1 내지 5㎜ 일 수 있다.On the other hand, in the present invention, the type of PLA molded article containing the photoinitiator is not particularly limited, but in consideration of the use, it may be preferable that the average molecular weight of 10,000 to 500,000, more preferably the average molecular weight of 100,000 to 300,000 days Can be. In addition, the thickness of the PLA molding is not particularly limited, but may preferably be 0.1 to 5 mm.
본 발명에 의하면, 자외선 조사를 이용하여 PLA 성형물을 가교시킴으로써, 생분해성 PLA 성형물의 내열성 및 기계적 물성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 가수분해성을 조절하여 의료용 생분해성 고분자재료로서 응용분야를 확장할 수 있고 기존의 열처리를 통한 열경화 방식에서 발생되는 환경문제, 에너지 과소비, 과다한 이산화탄소 배출 등의 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by crosslinking the PLA molding using ultraviolet irradiation, not only can improve the heat resistance and mechanical properties of the biodegradable PLA molding, but also can control the hydrolyzability to expand the application field as a medical biodegradable polymer material. There is There is an effect that can solve the problems such as environmental problems, excessive energy consumption, excessive carbon dioxide emission caused by the thermal curing method through the existing heat treatment.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하도록 한다. 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 일 예에 지나지 않으며, 이에 의하여 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples. The following examples are only examples for describing the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
<실시예><Examples>
실시예Example 1 내지 1 to 실시예Example 8 8
1. One. PLAPLA 성형물의 제조 Manufacture of moldings
사용된 PLA는 점도측정을 통한 분자량이 약 20만g/mol로서 광개시제인 벤조페논을 PLA의 중량 대비 5 중량% 농도로 혼합한 후 190℃의 가열판에서 용융시키고, 10MPa의 압력으로 압축한 후 냉각시켜 두께 약 0.3 ㎜의 PLA 성형물을 제조하였다.The used PLA has a molecular weight of about 200,000 g / mol through viscosity measurement, and the photoinitiator benzophenone is mixed at a concentration of 5% by weight based on the weight of PLA, melted in a heating plate at 190 ° C., compressed at a pressure of 10 MPa, and cooled. To prepare a PLA molding having a thickness of about 0.3 mm.
2. 자외선 조사처리2. UV irradiation treatment
자외선 조사는 80W/cm의 출력을 가지는 연속식 자외선 조사기를 사용하였으며, 상기 1.에서 제조된 PLA 성형물의 양면에 각각 10(실시예 1), 20(실시예 2), 30(실시예 3), 40(실시예 4), 50(실시예 5), 60(실시예 6), 70(실시예 7), 80(실시예 8) J/cm2 씩 조사 처리하여 가교된 PLA 성형물을 제조하였다.UV irradiation was used as a continuous UV irradiator having an output of 80W / cm, the 1.10, respectively on both surfaces of the resulting molded article from the PLA (Example 1), 20 (Example 2), 30 (Example 3) , 40 (Example 4), 50 (Example 5), 60 (Example 6), 70 (Example 7), 80 (Example 8) J / cm 2 Irradiation treatment was carried out to prepare a crosslinked PLA molding.
3. 3. 겔화율Gelation rate 및 And 팽윤비Swelling ratio 측정 Measure
겔화율은 상기 2.에서 제조된 가교된 PLA 성형물을 건조한 후 상온의 클로로포름 용액중에서 30분 동안 방치한 다음, 가교된 PLA 성형물의 건조 무게변화의 비로써 정의되어진다. 또한, 팽윤비는 가교된 PLA 겔 성형물의 무게에 대해 상온의 클로로포름에서 48시간 방치한 후 팽윤된 겔 무게변화의 비이다. 실시예 1 내지 실시예 8에 대한 겔화율과 팽윤비 결과를 하기 [표 1]에 나타난 바와 같다.The gelation rate is defined as the ratio of the dry weight change of the crosslinked PLA molding after drying the crosslinked PLA molding prepared in 2. and left in a chloroform solution at room temperature for 30 minutes. In addition, the swelling ratio is the ratio of the weight change of the swollen gel after leaving for 48 hours in chloroform at room temperature to the weight of the cross-linked PLA gel molding. Gelation rate and swelling ratio results for Examples 1 to 8 are shown in Table 1 below.
실시예Example 9 내지 9 to 실시예Example 12 12
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 광개시제인 벤조페논을 PLA 중량대비 각각 1(실시예 9), 3(실시예 10), 7(실시예 11), 9(실시예 12) 중량% 농도로 혼합하여 PLA 성형물을 제조하였다. 그런 다음, PLA 성형물의 양면에 자외선을 각각 80 J/cm2씩 조사 처리하여 각각의 가교된 PLA 성형물을 제조하였다.Prepared in the same manner as in Example 1, except that the photoinitiator benzophenone is 1% (Example 9), 3 (Example 10), 7 (Example 11), 9 (Example 12) by weight relative to the weight of PLA, respectively. Mixing produced a PLA molding. Then, each of the PLA molding was irradiated with UV at 80 J / cm 2, respectively, to prepare each crosslinked PLA molding.
상기에서 제조된 실시예 9 내지 실시예 12의 겔화율 및 팽윤비의 결과는 하기 [표 1]에 나타난 바와 같다.The results of the gelation rate and swelling ratio of Examples 9 to 12 prepared above are shown in Table 1 below.
비교예Comparative example 1 One
실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 광개시제인 벤조페논을 혼합하지 않고 제조하였고 자외선 조사처리를 하지 않았다.It was prepared in the same manner as in Example 1 except that benzophenone, a photoinitiator, was prepared without mixing, and was not subjected to UV irradiation.
비교예Comparative example 2 2
비교예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 성형물의 양면에 각 80J/cm2씩 자외선을 조사 처리하였다. Prepared in the same manner as in Comparative Example 1, but was irradiated with ultraviolet rays by 80J / cm 2 each on both sides of the molding.
하기 [표 1]에 의하면, 상기 비교예 1 및 비교예 2에 제조된 PLA 성형물의 경우 겔화율 및 팽윤비가 0% 임을 확인할 수 있다. 즉, 비교예 1 및 비교예 2의 PLA 성형물은 자외선 조사처리 단독으로는 가교시킬 수 없음을 알 수 있고, 이에 따라 기계적 물성과 열안정성의 변화도 없었다.According to the following [Table 1], in the case of the PLA moldings prepared in Comparative Example 1 and Comparative Example 2 it can be confirmed that the gelation rate and swelling ratio is 0%. That is, it can be seen that the PLA moldings of Comparative Examples 1 and 2 cannot be crosslinked by UV irradiation alone, and thus there was no change in mechanical properties and thermal stability.
[표 1] 자외선 조사 에너지에 따른 PLA 성형물의 겔화율과 팽윤비 변화[Table 1] Changes in the gelation rate and swelling ratio of PLA moldings with UV irradiation energy
(J/cm2)UV irradiation energy
(J / cm 2 )
겔화율(%)
Gelation rate (%)
팽윤비
Swelling ratio
5%
5%
80
80
시차주사열량계(Differential Scanning Calorimeter ( DifferentialDifferential ScanningScanning CalorimeterCalorimeter , , DSCDSC ) 및 열중량분석 기() And thermogravimetric analyzer ThermogravimetricThermogravimetric AnalysisAnalysis , , TGATGA ) 분석) analysis
가교된 PLA 성형물의 융점 및 융해열을 측정하기 위하여, 시차주사열량계(DSC)를 이용하여 영하 10℃에서 200℃까지 분당 10℃ 승온속도로 측정하였으며, 그 결과는 도 1 및 도 2에 나타난 바와 같다. 도 1은 자외선 조사에너지에 따른 PLA 성형물의 DSC 분석 결과를 나타낸 것이고((a)는 비교예1, (b)는 실시예2, (c)는 실시예8), 도 2는 광개시제 함량에 따른 PLA 성형물의 DSC 분석 결과를 나타낸 것이다((a)는 실시예9, (b)는 실시예8, (c)는 실시예12).In order to measure the melting point and the heat of melting of the crosslinked PLA molding, the differential scanning calorimetry (DSC) was used at a temperature increase rate of 10 ° C. per minute from 10 ° C. to 200 ° C., and the results are shown in FIGS. 1 and 2. . Figure 1 shows the DSC analysis results of the PLA molding according to the ultraviolet irradiation energy ((a) is Comparative Example 1, (b) Example 2, (c) Example 8), Figure 2 according to the photo initiator content The DSC analysis result of the PLA molding is shown ((a) is Example 9, (b) is Example 8, (c) is Example 12).
도 1에 의하면 자외선 조사에너지가 증가함에 따라 PLA 가교도가 증가하여 융해열이 감소하는 것을 알 수 있다. 도 2에 의하면 광개시제 함량이 증가할수록 융점이 사라지는 것을 알 수 있다. 따라서 광가교에 의해 PLA의 내열성이 향상됨을 알 수 있다.1, it can be seen that as the UV irradiation energy increases, the degree of PLA crosslinking increases and the heat of fusion decreases. According to Figure 2 it can be seen that the melting point disappears as the photoinitiator content increases. Therefore, it can be seen that the heat resistance of PLA is improved by optical crosslinking.
가교된 PLA의 열안정성을 측정하기 위하여 열중량분석기(TGA)를 이용하여 질소가스 분위기하에서 50℃ ~ 500℃까지 분당 20℃ 승온속도로 측정하였으며, 그 결과는 하기 [표 2]에 나타난 바와 같다. In order to measure the thermal stability of the cross-linked PLA using a thermogravimetric analyzer (TGA) was measured at a temperature rising rate of 20 ℃ per minute from 50 ℃ to 500 ℃ in a nitrogen gas atmosphere, the results are shown in Table 2 below. .
하기 [표 2]에 의하면, 자외선 조사에너지와 광개시제 함량이 증가할수록 PLA의 가교도가 증가하여 융해열이 감소하다가 융점이 사라지고 최대 열분해온도의 증가를 통해 열안정성이 향상되는 것을 확인할 수 있다.According to the following [Table 2], as the UV irradiation energy and the photoinitiator content increases, the crosslinking degree of PLA increases, the heat of fusion decreases, the melting point disappears, and the thermal stability is improved by increasing the maximum pyrolysis temperature.
[표 2] 자외선 조사에너지와 광개시제 함량에 따른 PLA 성형물의 열안정성[Table 2] Thermal Stability of PLA Molded Products by UV Irradiation Energy and Photoinitiator Content
(J/cm2)UV irradiation energy
(J / cm 2 )
5%
5%
80
80
기계적 물성 측정Mechanical property measurement
가교된 PLA 성형물의 물성을 측정하기 위해 만능 재료 시험기를 이용하여, 1kN으로 분당 0.5mm 속도로 인장하면서 측정하였으며, 물성 측정 결과는 하기 [표 3]과 같다. In order to measure the physical properties of the crosslinked PLA molding, it was measured while pulling at a speed of 0.5 mm per minute at 1 kN using a universal testing machine.
하기 [표 3]에 의하면, 자외선 조사에너지와 광개시제 함량이 증가할수록 PLA가 가교됨에 따라 강도와 탄성율이 증가하는 것을 알 수 있다.According to the following [Table 3], as the UV irradiation energy and the photoinitiator content increases, the strength and elastic modulus increase as the PLA is crosslinked.
[표 3] 자외선 조사에너지와 광개시제 함량에 따른 PLA 성형물의 물성[Table 3] Properties of PLA Molded Products by UV Irradiation Energy and Photoinitiator Content
(J/cm2)UV irradiation energy
(J / cm 2 )
(MPa)burglar
(MPa)
(GPa)Modulus
(GPa)
(%)Shindo
(%)
5%
5%
80
80
가수분해성Hydrolyzable 측정 Measure
가교된 PLA 성형물의 가수분해성을 측정하기 위하여, 상기 가교된 PLA 성형물을 37oC, pH7.4의 phosphate buffered saline에 25일 동안 침지하면서 성형물의 강력 및 강력유지율을 측정하여 가수분해성을 평가하였다. 가수분해성을 평가하기 위한 강력 측정은 만능재료시험기를 이용하여 1kN으로 분당 0.5mm 속도로 측정하였다. 또한, 강력유지율(%)을 아래의 식으로 구하였다.In order to measure the hydrolyzability of the crosslinked PLA molding, the crosslinked PLA molding was immersed in phosphate buffered saline at 37 ° C., pH7. Robust measurements for evaluating hydrolytic properties were measured at a rate of 0.5 mm / min at 1 kN using a universal testing machine. In addition, the strong retention rate (%) was obtained by the following equation.
강력유지율(%) = (침지후 강력)/(초기강력) × 100Strong retention rate (%) = (Strong after immersion) / (Initial strength) × 100
하기 [표 4]는 자외선 조사에 따른 가교된 PLA 성형물의 강력 및 이에 따른 강력유지율의 측정 결과를 나타낸 것이며, 또한 도 3은 하기 [표 4]의 결과 중 강력의 측정결과를 도시한 것이고((a)는 비교예1, (b)는 실시예2, (c)는 실시예6, (d)는 실시예8), 도 4는 하기 [표 4]의 결과 중 강력유지율의 측정결과를 도시한 것이다((a)는 비교예1, (b)는 실시예2, (c)는 실시예6, (d)는 실시예8).Table 4 below shows the measurement results of the strength of the crosslinked PLA molding according to the ultraviolet irradiation and accordingly strong retention, and also Figure 3 shows the results of the strength of the results of the following [Table 4] (( a) shows Comparative Example 1, (b) Example 2, (c) Example 6, (d) Example 8), and FIG. 4 shows the measurement results of the strong holding ratio among the results shown in Table 4 below. ((A) is Comparative Example 1, (b) is Example 2, (c) is Example 6, and (d) is Example 8).
하기 [표 4] 및 도 3 내지 4에 의하면, 자외선 조사 에너지가 증가할수록 PLA가 가교됨에 따라 강력 및 강력유지율 높아지고, 따라서 내가수분해성이 보다 향상됨을 확인할 수 있으며, PLA 성형물의 가교도 조절을 통해 가수분해성을 조절할 수 있기 때문에 의료용 생분해성 고분자 재료로서 골접합재 등으로 사용될 수 있다.According to the following [Table 4] and Figures 3 to 4, as the UV irradiation energy increases, as the PLA is crosslinked, the strength and the strong retention rate increase, and thus the hydrolysis resistance is improved, and the degree of crosslinking of the PLA molding is controlled. Since hydrolyzability can be adjusted, it can be used as a bone bonding material or the like as a medical biodegradable polymer material.
[표 4] 자외선 조사에너지에 따른 PLA 성형물의 가수분해성 평가(강력, 강력유지율)[Table 4] Evaluation of the hydrolyzability of PLA molding according to UV irradiation energy (strong, strong retention)
시간
(일)Immersion
time
(Work)
실시예2
Example 2
실시예6
Example 6
(MPa)strong
(MPa)
54.2
54.2
53.4
53.4
50.4
50.4
41.6
41.6
29.7
29.7
18.8
18.8
14.6
14.6
63.1
63.1
62.7
62.7
61.0
61.0
56.3
56.3
51.1
51.1
37.7
37.7
26.6
26.6
유지율
(%)strong
Retention rate
(%)
100
100
98.5
98.5
92.9
92.9
76.8
76.8
54.8
54.8
34.7
34.7
26.9
26.9
100
100
99.4
99.4
96.7
96.7
89.2
89.2
80.9
80.9
59.7
59.7
42.2
42.2
시간
(일)Immersion
time
(Work)
실시예8
Example 8
비교예1
Comparative Example 1
(MPa)strong
(MPa)
70.9
70.9
70.7
70.7
69.4
69.4
66.9
66.9
58.6
58.6
45.9
45.9
36.2
36.2
48.2
48.2
48.0
48.0
40.3
40.3
29.0
29.0
21.8
21.8
9.2
9.2
1.4
1.4
유지율
(%)strong
Retention rate
(%)
100
100
99.7
99.7
97.9
97.9
94.4
94.4
82.7
82.7
64.7
64.7
50.9
50.9
100
100
99.6
99.6
83.6
83.6
60.2
60.2
45.2
45.2
19.1
19.1
2.8
2.8
이상에 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술할 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. As described above, those skilled in the art will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. The scope of the present invention is shown by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts are included in the scope of the present invention. Should be.
도 1은 자외선 조사에너지에 따른 PLA 성형물의 DSC 분석 결과를 나타낸 것으로, (a)는 비교예1, (b)는 실시예2, (c)는 실시예8을 나타낸다.Figure 1 shows the DSC analysis results of the PLA molding according to the ultraviolet irradiation energy, (a) is Comparative Example 1, (b) is Example 2, (c) is shown in Example 8.
도 2는 광개시제 함량에 따른 PLA 성형물의 DSC 분석 결과를 나타낸 것으로, (a)는 실시예9, (b)는 실시예8, (c)는 실시예12를 나타낸다.2 shows the results of DSC analysis of the PLA molding according to the photoinitiator content, (a) shows Example 9, (b) shows Example 8, and (c) shows Example 12.
도 3은 자외선 조사에너지에 따른 PLA 성형물의 가수분해성을 강력으로 평가한 것으로서, (a)는 비교예1, (b)는 실시예2, (c)는 실시예6, (d)는 실시예8을 나타낸다.3 is a strong evaluation of the hydrolyzability of the PLA molding according to the ultraviolet irradiation energy, (a) is Comparative Example 1, (b) is Example 2, (c) is Example 6, (d) is an Example 8 is shown.
도 4는 자외선 조사에너지에 따른 PLA 성형물의 가수분해성을 강력유지율로 평가한 것으로서, (a)는 비교예1, (b)는 실시예2, (c)는 실시예6, (d)는 실시예8을 나타낸다.Figure 4 is to evaluate the hydrolyzability of the PLA molding according to the ultraviolet irradiation energy as a strong maintenance rate, (a) is Comparative Example 1, (b) is Example 2, (c) is Example 6, (d) is carried out Example 8 is shown.
Claims (7)
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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ID=44917902
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR101366440B1 (en) * | 2012-02-23 | 2014-02-24 | 금오공과대학교 산학협력단 | Method for Manufacturing Biodegradable Polymer Film |
CN115012058A (en) * | 2022-07-14 | 2022-09-06 | 中广核俊尔(浙江)新材料有限公司 | Preparation method and application of heat-resistant high-fluidity polylactic acid |
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KR101093053B1 (en) * | 2009-04-27 | 2011-12-13 | 금오공과대학교 산학협력단 | Hydrophobicity process of PLA fabric with nanosilica grafted by UV irradiation |
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2009
- 2009-12-31 KR KR1020090135249A patent/KR101134453B1/en not_active IP Right Cessation
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