KR20230116655A - Method for manufacturing polylactic acid/chitin nanofiber composite, its composite manufactured thereby and film using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리락트산(PLA)/키틴 나노섬유 복합체의 제조방법, 그로부터 제조된 복합체 및 이를 포함하는 필름에 관한 것이다.
본 발명은 키틴 나노섬유를 보강재로 활용하고, 화학적 및 물리적 방법을 통해 개질된 상기 키틴 나노섬유를 이용하여 피커링 에멀젼 및 이축압출공정을 도입하여, 소수성의 PLA 용액과 친수성의 키틴 나노섬유 분산액의 계면에서 상기 키틴 나노섬유가 계면활성제의 역할을 하여 안정적인 에멀젼 용액으로 제조되어, PLA 매트릭스에 키틴 나노섬유가 고르게 분산되어 복합화한 PLA/키틴 나노섬유 복합체를 제공하고, 우수한 기계적 특성(특히 연성)을 가지는 PLA 복합체는 다양한 필름 소재로 적용 가능하다.
The present invention relates to a method for preparing a polylactic acid (PLA)/chitin nanofiber composite, a composite prepared therefrom, and a film including the same.
The present invention utilizes chitin nanofibers as a reinforcing material and introduces a Pickering emulsion and a twin-screw extrusion process using the chitin nanofibers modified through chemical and physical methods to obtain an interface between a hydrophobic PLA solution and a hydrophilic chitin nanofiber dispersion. The chitin nanofibers act as a surfactant and are prepared as a stable emulsion solution to provide a PLA / chitin nanofiber composite in which the chitin nanofibers are evenly dispersed in the PLA matrix and composited, and have excellent mechanical properties (especially ductility) PLA composites can be applied with various film materials.

Description

PLA/키틴 나노섬유 복합체의 제조방법, 그로부터 제조된 복합체 및 이를 포함하는 필름{METHOD FOR MANUFACTURING POLYLACTIC ACID/CHITIN NANOFIBER COMPOSITE, ITS COMPOSITE MANUFACTURED THEREBY AND FILM USING THE SAME}Manufacturing method of PLA/chitin nanofiber composite, composite produced therefrom, and film containing the same

본 발명은 폴리락트산(Polylactic acid, 이하 "PLA"라 함)/키틴 나노섬유 복합체의 제조방법, 그로부터 제조된 복합체 및 이를 포함하는 필름에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 키틴 나노섬유를 보강재로 활용하고, 화학적 및 물리적 방법을 통해 표면개질된 키틴 나노섬유와 피커링 에멀젼(Pickering emulsion) 및 이축압출공정을 도입하여 기계적 특성(특히, 연성)이 현저하게 향상된 PLA/키틴 나노섬유 복합체의 제조방법, 그로부터 제조된 복합체 및 이를 포함하는 필름에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a polylactic acid (hereinafter referred to as "PLA")/chitin nanofiber composite, a composite prepared therefrom, and a film including the same, and more specifically, to utilizing chitin nanofiber as a reinforcing material, Method for producing a PLA/chitin nanofiber composite with significantly improved mechanical properties (particularly, ductility) by introducing surface-modified chitin nanofibers, Pickering emulsion, and twin-screw extrusion process through chemical and physical methods, and manufacturing therefrom It relates to a composite and a film comprising the same.

합성플라스틱 및 석유화학(petrochemical) 기반 플라스틱 폐기물로 인한 환경 오염의 문제가 증가되면서 친환경적이고 재활용과 퇴비화가 가능한 생분해성 바이오 플라스틱에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. As the problem of environmental pollution due to synthetic plastic and petrochemical-based plastic waste increases, research on eco-friendly, recyclable and compostable biodegradable bioplastics is being actively conducted.

PLA는 옥수수 전분 등 식물로부터 유래되며 생분해성 뿐만 아니라 무독성, 생체적합성 등의 이점이 있기 때문에 기존 플라스틱을 대체할 수 있는 소재로서 많은 주목을 받고 있다. PLA is derived from plants such as corn starch and has attracted much attention as a material that can replace existing plastics because it has advantages such as non-toxicity and biocompatibility as well as biodegradability.

그럼에도 불구하고 PLA는 소재 자체의 한계점, 예를 들어 낮은 열적 안정성과 취성을 갖기 때문에 활용 분야가 주로 의료 분야, 3D 프린터용 필라멘트 등으로 매우 제한적이다. Nevertheless, PLA has its own limitations, such as low thermal stability and brittleness, so its application is very limited mainly to the medical field and filament for 3D printers.

따라서 PLA의 열적 안정성과 기계적 특성을 개선 및 향상시키기 위하여 다각도로 시도되고 있는데, 그 일례로 가소화제 또는 상용화제의 첨가, 조핵제의 첨가, 무기 나노입자의 첨가, 무기섬유(유리섬유, 탄소섬유) 첨가 등의 다양한 방안이 제안되고 있다[특허문헌 1, 2]. Therefore, various attempts have been made to improve and improve the thermal stability and mechanical properties of PLA. For example, addition of plasticizers or compatibilizers, addition of nucleating agents, addition of inorganic nanoparticles, inorganic fibers (glass fibers, carbon fibers) ), various methods such as addition have been proposed [Patent Documents 1 and 2].

그러나 무기물의 첨가는 열에 의한 분해가 매우 어렵기 때문에 재활용이 어렵다는 또 다른 단점을 유발한다.However, the addition of inorganic materials causes another disadvantage that recycling is difficult because decomposition by heat is very difficult.

특허문헌 3에는 열 안정성이 부족한 폴리락트산(PLA) 단점을 유기물의 아크릴 충격 보강제와 함께 탈크를 사용하여 극복한 내열성 폴리락트산 컴파운드가 개시되어 있다. Patent Document 3 discloses a heat-resistant polylactic acid compound that overcomes the disadvantage of polylactic acid (PLA), which lacks thermal stability, by using talc together with an organic acrylic impact modifier.

또한, 특허문헌 4 역시 PLA의 인장강도, 신율들의 기계적 물성을 개선하기 위하여 가소제로서 특정의 식물성 폴리올; 아세틸 트리부틸시트레이트; 및 폴리에틸렌글리콜을 포함으로써, 물성이 개선된 PLA 조성물이 개시되어 있다. In addition, Patent Document 4 also uses a specific vegetable polyol as a plasticizer to improve the mechanical properties of tensile strength and elongation of PLA; acetyl tributyl citrate; And by including polyethylene glycol, a PLA composition with improved physical properties is disclosed.

따라서, PLA의 기계적 물성과 열적 안정성을 향상시키기 위한 보강재 소재로서 천연고분자 적용이 제안되고 있다. Therefore, the application of natural polymers has been proposed as a reinforcing material to improve the mechanical properties and thermal stability of PLA.

키틴(Chitin)은 셀룰로오스 다음으로 지구상에 가장 풍부하게 존재하는 천연고분자로서 PLA와 마찬가지로 생분해성, 무독성, 생체적합성을 가지며, 유리섬유, 탄소섬유와 매우 유사한 수준의 높은 종횡비와 표면적을 가진다. Chitin is the most abundant natural polymer on earth next to cellulose. It is biodegradable, non-toxic and biocompatible like PLA, and has a high aspect ratio and surface area very similar to glass fibers and carbon fibers.

그러나 소수성의 PLA와 친수성의 키틴을 복합화 할 경우, 키틴의 하이드록시기에 의해 키틴성분이 응집되어 오히려 복합체의 기계적 특성에 악영향을 미칠 수 있다.However, when hydrophobic PLA and hydrophilic chitin are combined, the chitin component is aggregated by the hydroxyl group of chitin, which may adversely affect the mechanical properties of the composite.

이에, 본 발명자들은 종래 문제점을 해소하기 위하여 노력한 결과, 화학적 및 물리적 방법을 통해 표면개질된 키틴 나노섬유를 보강재로 이용하여 피커링 에멀젼(Pickering emulsion) 및 이축압출공정을 도입하여, 소수성의 PLA 용액과 친수성의 키틴 나노섬유 분산액의 계면에서 상기 키틴 나노섬유가 계면활성제의 역할을 하여 안정적인 에멀젼 용액으로 제조하여, PLA 매트릭스에 키틴 나노섬유를 고르게 분산시켜 복합화한 PLA/키틴 나노섬유 복합체를 제공하고 상기 제조된 복합체의 우수한 기계적 특성(특히 연성)을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다. Accordingly, the inventors of the present invention, as a result of efforts to solve the conventional problems, introduced a Pickering emulsion and a twin-screw extrusion process using surface-modified chitin nanofibers as a reinforcing material through chemical and physical methods, and a hydrophobic PLA solution and At the interface of the hydrophilic chitin nanofiber dispersion, the chitin nanofibers act as a surfactant to prepare a stable emulsion solution, and evenly disperse the chitin nanofibers in the PLA matrix to provide a composite PLA / chitin nanofiber composite. By confirming the excellent mechanical properties (especially ductility) of the composite, the present invention was completed.

특허공개 제2021-01106859호 (2021.09.08. 공개)Patent Publication No. 2021-01106859 (2021.09.08. Publication) 특허등록 제10-1022786호 (2011.03.17. 공고)Patent Registration No. 10-1022786 (2011.03.17. Notice) 특허공개 제2014-0058652호 (2014.05.14. 공개)Patent Publication No. 2014-0058652 (published on May 14, 2014) 특허등록 제10-1875130호 (2018.08.02. 공고)Patent Registration No. 10-1875130 (2018.08.02. Notice)

본 발명의 일 목적은 PLA/키틴 나노섬유 복합체의 제조방법을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a method for producing a PLA/chitin nanofiber composite.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 PLA/키틴 나노섬유 복합체의 제조방법으로부터 제조된 기계적 특성이 향상된 PLA/키틴 나노섬유 복합체 및 이를 포함하는 필름을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a PLA/chitin nanofiber composite having improved mechanical properties prepared from the manufacturing method of the PLA/chitin nanofiber composite of the present invention and a film including the same.

본 발명은 유기용매에 용해된 PLA 용액에, 키틴 나노섬유를 물에 분산시킨 키틴 나노섬유 분산액을 첨가하여, 상기 PLA 내 키틴 나노섬유가 포함된 액적을 에멀젼 용액으로 안정화시키는 제1단계, 상기 에멀젼 용액을 건조하여 PLA 매트릭스 내에 키틴 나노섬유가 분산된 복합소재를 형성하는 제2단계 및 상기 복합소재를 성형하는 제3단계;를 포함하는 PLA/키틴 나노섬유 복합체의 제조방법을 제공한다. The present invention is a first step of stabilizing droplets containing chitin nanofibers in the PLA as an emulsion solution by adding a chitin nanofiber dispersion in which chitin nanofibers are dispersed in water to a PLA solution dissolved in an organic solvent, the emulsion A method for producing a PLA/chitin nanofiber composite comprising a second step of drying the solution to form a composite material in which chitin nanofibers are dispersed in a PLA matrix and a third step of molding the composite material is provided.

더욱 구체적으로는, 상기 유기용매에 용해된 PLA 용액 100 중량부에 대하여, 키틴 나노섬유를 물에 분산시킨 키틴 나노섬유 분산액 0.5 내지 10 중량부로 첨가하여 에멀젼 용액으로 안정화시키며, 상기 에멀젼 용액이 워터-인-오일(water-in-oil, W/O) 제형인 것이다. More specifically, based on 100 parts by weight of the PLA solution dissolved in the organic solvent, 0.5 to 10 parts by weight of a chitin nanofiber dispersion in which chitin nanofibers are dispersed in water is added to stabilize the emulsion solution, and the emulsion solution is water- It is a water-in-oil (W/O) formulation.

상기 제1 단계에서, 키틴 나노섬유는 석시닐화 또는 카르복실화로 표면개질된 키틴 나노섬유가 바람직하다. In the first step, chitin nanofibers are preferably surface-modified chitin nanofibers by succinylation or carboxylation.

일 실시예에서, 제1 단계에서 키틴 나노섬유 분산액은 상기 키틴 나노섬유를 석시닐화 또는 카르복실화로 표면개질한 후 물에 분산시켜 형성할 수 있다. In one embodiment, in the first step, the chitin nanofiber dispersion may be formed by surface-modifying the chitin nanofibers by succinylation or carboxylation and then dispersing them in water.

또한, 제1 단계에서 키틴 나노섬유 분산액은 상기 키틴 나노섬유를 석시닐화 또는 카르복실화로 표면개질한 후 ACC(aqueous counter collision) 방법을 이용하여 나노섬유화한 후, 물에 분산시켜 형성할 수 있다. In addition, in the first step, the chitin nanofiber dispersion may be formed by surface-modifying the chitin nanofibers by succinylation or carboxylation, converting them into nanofibers using an aqueous counter collision (ACC) method, and then dispersing in water.

상기 키틴 나노섬유는 5 내지 50 nm의 직경일 수 있다.The chitin nanofibers may have a diameter of 5 to 50 nm.

상기 키틴 나노섬유의 함량은 상기 PLA 전체 중량 대비 1 내지 3중량% 포함하는 것이고, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 2.5중량% 포함하는 것이다.The content of the chitin nanofibers is to include 1 to 3% by weight, more preferably 1.5 to 2.5% by weight based on the total weight of the PLA.

제1단계에서 상기 유기용매는 다이클로로메테인(DCM), 클로로포름(Chloroform), 에틸아세테이트(Ethyl acetate), 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran) 및 아세톤(acetone)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다.In the first step, the organic solvent may be any one selected from the group consisting of dichloromethane (DCM), chloroform, ethyl acetate, tetrahydrofuran, and acetone.

본 발명은 PLA 매트릭스 내에 키틴 나노섬유가 분산된 워터-인-오일(water-in-oil, W/O) 제형기반의 PLA/키틴 나노섬유 복합체를 제공한다.The present invention provides a PLA/chitin nanofiber composite based on a water-in-oil (W/O) formulation in which chitin nanofibers are dispersed in a PLA matrix.

상기 키틴 나노섬유는 석시닐화 또는 카르복실화로 표면개질된 키틴 나노섬유일 수 있다. The chitin nanofibers may be surface-modified chitin nanofibers by succinylation or carboxylation.

상기 키틴 나노섬유의 함량은 상기 PLA 전체 중량 대비 1 내지 3중량% 포함하는 것이고, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 2.5중량% 포함하는 것이다.The content of the chitin nanofibers is to include 1 to 3% by weight, more preferably 1.5 to 2.5% by weight based on the total weight of the PLA.

나아가, 본 발명은 기계적 강도가 향상된 PLA/키틴 나노섬유 복합체를 포함한 필름을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a film comprising a PLA/chitin nanofiber composite having improved mechanical strength.

본 발명에 따르면, 키틴 나노섬유를 보강재로 활용하고, 화학적 및 물리적 방법을 통해 개질된 상기 키틴 나노섬유를 이용하여 피커링 에멀젼(Pickering emulsion) 및 이축압출공정을 통해, PLA 매트릭스에 균일하게 키틴 나노섬유가 분산된 PLA/키틴 나노섬유 복합체를 제공할 수 있다. According to the present invention, chitin nanofibers are used as a reinforcing material, and chitin nanofibers are uniformly applied to the PLA matrix through a Pickering emulsion and a twin-screw extrusion process using the chitin nanofibers modified through chemical and physical methods. can provide a dispersed PLA/chitin nanofiber composite.

또한, 상기 키틴 나노섬유의 함량에 따라 PLA의 기계적 특성을 제어함으로써, PLA 소재의 취성 문제를 해소한 PLA/키틴 나노섬유 복합체를 제공할 수 있다.In addition, by controlling the mechanical properties of PLA according to the content of the chitin nanofibers, it is possible to provide a PLA/chitin nanofiber composite that solves the problem of brittleness of the PLA material.

도 1은 키틴의 전처리에 따른 주사전자현미경(Scanning electron microscope) 이미지로서, (a)는 원료 ChNF, (b)는 석시닐화 또는 카르복실화를 거친 SChNF, (c)는 최종적으로 ACC를 통해 나노섬유화가 진행된 SChNF이다.
도 2는 본 발명의 PLA/키틴 나노섬유 에멀젼 용액이고,
도 3은 본 발명의 키틴 나노섬유의 함량에 따른 PLA/SChNF 복합체에 대한 인장시험 결과이고,
도 4는 본 발명의 키틴 나노섬유의 함량에 따른 PLA/SChNF 복합체에 대한 인장시험을 수행한 시편 이미지이고,
도 5는 본 발명의 키틴 나노섬유의 함량에 따른 PLA/SChNF 복합체에 대한 인장시험 후의 파단면 SEM 이미지이고,
도 6은 본 발명의 PLA/SChNF 복합체에 대한 용융흐름지수 평가결과이고,
도 7은 에멀젼 용액에 대한 공초점 현미경 촬영을 위한 염색제의 용매별 용해에 따른 형광 특성을 나타낸 것이고,
도 8은 실시예 3의 에멀젼 용액의 공초점 현미경 이미지와 용매를 완전건조한 시트 단면의 SEM 이미지이고,
도 9는 비교예 2의 에멀젼 용액의 공초점 현미경 이미지와 용매를 완전건조한 시트 단면의 SEM 이미지이고,
도 10은 에멀전 제형에 따른 복합체의 기계적 물성 결과이다.
Figure 1 is a scanning electron microscope (Scanning electron microscope) image according to the pretreatment of chitin, (a) raw material ChNF, (b) SChNF subjected to succinylation or carboxylation, (c) nano through ACC finally It is SChNF with advanced fibrosis.
2 is a PLA/chitin nanofiber emulsion solution of the present invention;
Figure 3 is a tensile test result for the PLA / SChNF composite according to the content of the chitin nanofibers of the present invention,
4 is an image of a specimen subjected to a tensile test on the PLA/SChNF composite according to the content of the chitin nanofibers of the present invention;
5 is a SEM image of the fracture surface after a tensile test for the PLA / SChNF composite according to the content of the chitin nanofibers of the present invention,
6 is a melt flow index evaluation result for the PLA / SChNF composite of the present invention,
Figure 7 shows the fluorescence characteristics according to the dissolution of each solvent of the staining agent for confocal microscopy of the emulsion solution,
8 is a confocal microscope image of the emulsion solution of Example 3 and a SEM image of a cross-section of a sheet in which the solvent was completely dried;
9 is a confocal microscope image of the emulsion solution of Comparative Example 2 and a SEM image of a cross-section of a sheet in which the solvent is completely dried;
10 is a result of the mechanical properties of the composite according to the emulsion formulation.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 유기용매에 용해된 PLA 용액에, 키틴 나노섬유를 물에 분산시킨 키틴 나노섬유 분산액을 첨가하여, 상기 PLA 내 키틴 나노섬유가 포함된 액적을 에멀젼 용액으로 안정화시키는 제1단계, 상기 에멀젼 용액을 건조하여 PLA 매트릭스 내에 키틴 나노섬유가 분산된 복합소재를 형성하는 제2단계 및 상기 복합소재를 성형하는 제3단계;를 포함하는 PLA/키틴 나노섬유 복합체의 제조방법을 제공한다. The present invention is a first step of stabilizing droplets containing chitin nanofibers in the PLA as an emulsion solution by adding a chitin nanofiber dispersion in which chitin nanofibers are dispersed in water to a PLA solution dissolved in an organic solvent, the emulsion A method for producing a PLA/chitin nanofiber composite comprising a second step of drying the solution to form a composite material in which chitin nanofibers are dispersed in a PLA matrix and a third step of molding the composite material is provided.

본 발명의 제조방법에 있어서, 제1단계에서 사용되는 키틴 나노섬유는 천연고분자 중 하나로서, 본 발명에서는 PLA의 기계적 특성을 향상시키기 위한 보강재로 사용되며, 키틴 나노섬유의 함량에 따라 PLA의 기계적 특성을 제어할 수 있다. In the manufacturing method of the present invention, the chitin nanofiber used in the first step is one of natural polymers, and is used as a reinforcing material to improve the mechanical properties of PLA in the present invention, depending on the content of the chitin nanofiber. characteristics can be controlled.

본 발명의 키틴 나노섬유는 표면개질되지 않은 소재자체의 키틴 나노섬유(ChNF)를 사용하거나 석시닐화(succinylation) 또는 카르복실화(carboxylation)로 표면개질된 키틴 나노섬유를 사용할 수 있다. The chitin nanofibers of the present invention may use chitin nanofibers (ChNF) of the material itself, which are not surface-modified, or chitin nanofibers surface-modified by succinylation or carboxylation.

바람직하게는 석시닐화 또는 카르복실화로 표면개질된 키틴 나노섬유를 사용하는 것이며, 본 발명의 실시예에서는 키틴 나노섬유를 숙신산 무수물과 반응시켜 석시닐화 표면개질된 키틴 나노섬유(SChNF)를 사용하여 설명하나 이에 한정되지는 아니할 것이다. Preferably, chitin nanofibers surface-modified by succinylation or carboxylation are used. In an embodiment of the present invention, chitin nanofibers are reacted with succinic anhydride to use succinylated surface-modified chitin nanofibers (SChNF). However, it will not be limited to this.

더욱 구체적으로, 상기 제1단계에서, 키틴 나노섬유 분산액은 상기 키틴 나노섬유를 석시닐화 또는 카르복실화로 표면개질한 후, 물에 분산시켜 형성할 수 있다. 일례로, 상기 석시닐화는 키틴 나노섬유를 숙신산 무수물(succinic anhydride, SA)과 반응시켜 수행된 것이다. More specifically, in the first step, the chitin nanofiber dispersion may be formed by surface-modifying the chitin nanofibers by succinylation or carboxylation and then dispersing them in water. In one example, the succinylation is performed by reacting chitin nanofibers with succinic anhydride (SA).

또한, 제1 단계에서 키틴 나노섬유 분산액은 상기 키틴 나노섬유를 석시닐화 또는 카르복실화로 표면개질한 후 ACC(aqueous counter collision) 방법을 이용하여 나노섬유화한 후, 물에 분산시켜 형성할 수 있다. In addition, in the first step, the chitin nanofiber dispersion may be formed by surface-modifying the chitin nanofibers by succinylation or carboxylation, converting them into nanofibers using an aqueous counter collision (ACC) method, and then dispersing in water.

키틴 나노섬유의 표면개질은 나노섬유들 사이의 정전기적 반발력을 조성하여, ACC 처리 동안 높은 정도의 나노섬유화를 가능하게 할 수 있다. Surface modification of chitin nanofibers can create an electrostatic repulsive force between the nanofibers, enabling a high degree of nanofibrillation during ACC treatment.

상기 제1 단계에서, 상기 에멀젼 용액은 피커링 에멀젼(Pickering emulsion) 방식을 통해 제조된 것일 수 있다. In the first step, the emulsion solution may be prepared through a Pickering emulsion method.

피커링 에멀젼 방식은 계면활성제 대신 작은 고체 입자를 사용하여 소수성/친수성의 계면에서의 계면 장력을 감소시켜 안정화된 에멀젼을 제조하는 방법이다. The Pickering emulsion method is a method of preparing a stabilized emulsion by reducing interfacial tension at a hydrophobic/hydrophilic interface using small solid particles instead of a surfactant.

본 발명에서는, 상기 제1 단계 동안 소수성의 PLA 용액과 친수성의 키틴 나노섬유 분산액의 계면에서 상기 키틴 나노섬유가 계면활성제의 역할을 하여 안정적인 에멀젼 용액이 제조될 수 있고, 이에 따라 상기 PLA와 키틴 나노섬유가 복합화될 수 있다.In the present invention, the chitin nanofibers act as a surfactant at the interface between the hydrophobic PLA solution and the hydrophilic chitin nanofiber dispersion during the first step, so that a stable emulsion solution can be prepared, and thus the PLA and chitin nanofibers Fibers can be composited.

도 1은 키틴의 전처리에 따른 주사전자현미경(Scanning electron microscope) 이미지 결과로서, (a)는 원료 ChNF, (b)는 석시닐화 또는 카르복실화를 거친 SChNF이고, (c)는 최종적으로 ACC를 통해 나노섬유화가 진행된 SChNF이고, 도 2는 본 발명의 PLA/키틴 나노섬유 에멀젼 용액이다. Figure 1 is a scanning electron microscope (Scanning electron microscope) image results according to the pretreatment of chitin, (a) is the raw material ChNF, (b) is SChNF subjected to succinylation or carboxylation, (c) is the final ACC 2 is the PLA/chitin nanofiber emulsion solution of the present invention.

상기 결과로부터, 표면개질 및 ACC(aqueous counter collision) 처리된 키틴 나노섬유는 표면개질만 처리된 키틴 나노섬유와 비교하여, 낮은 혼탁도 및 더 작은 나노섬유 직경을 가질 수 있다.From the above results, chitin nanofibers treated with surface modification and aqueous counter collision (ACC) can have lower turbidity and smaller nanofiber diameter compared to chitin nanofibers treated only with surface modification.

상기 키틴 나노섬유는 약 5 내지 50 nm 직경을 갖는 나노섬유일 수 있다. 이때, 키틴 나노섬유의 직경이 약 50nm를 초과하는 경우, 상기 에멀젼 용액의 상 분리(phase separation)를 효과적으로 억제하기 어려워 안정화된 에멀젼 용액을 제조하는 데 문제점이 발생할 수 있다. The chitin nanofibers may be nanofibers having a diameter of about 5 to 50 nm. At this time, when the diameter of the chitin nanofibers exceeds about 50 nm, it is difficult to effectively suppress the phase separation of the emulsion solution, which may cause problems in preparing a stabilized emulsion solution.

본 발명의 제1단계에서 안정화된 에멀젼 용액은 상기 유기용매에 용해된 PLA 용액 100 중량부에 대하여, 키틴 나노섬유를 물에 분산시킨 키틴 나노섬유 분산액 0.5 내지 10 중량부로 첨가하여 에멀젼 용액으로 안정화시키며, 상기 에멀젼 용액이 워터-인-오일(water-in-oil, W/O) 제형인 것이다. The emulsion solution stabilized in the first step of the present invention is stabilized as an emulsion solution by adding 0.5 to 10 parts by weight of a chitin nanofiber dispersion in which chitin nanofibers are dispersed in water, based on 100 parts by weight of the PLA solution dissolved in the organic solvent, , The emulsion solution is a water-in-oil (W/O) formulation.

상기에서 유기용매는 다이클로로메테인(DCM), 클로로포름(Chloroform), 에틸아세테이트(Ethyl acetate), 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran) 및 아세톤(acetone)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 바람직한 유기용매로 다이클로로메테인(DCM)을 사용하나 이에 한정되지는 아니할 것이다.The organic solvent may be any one selected from the group consisting of dichloromethane (DCM), chloroform, ethyl acetate, tetrahydrofuran, and acetone. In the embodiment of the present invention, dichloromethane (DCM) is used as a preferred organic solvent, but it will not be limited thereto.

상기 제1단계에서 키틴 나노섬유의 함량은 PLA 전체 중량 대비 1 내지 3중량%일 수 있다. 이때, 키틴 나노섬유가 3중량%를 초과하면 PLA 매트릭스 내 키틴 나노섬유가 과다로 첨가되어 고르게 분산되지 못해 오히려 기계적 특성을 저하시킬 수 있는 문제점이 있다. In the first step, the content of chitin nanofibers may be 1 to 3% by weight based on the total weight of PLA. At this time, if the chitin nanofibers exceed 3% by weight, there is a problem in that the chitin nanofibers in the PLA matrix are excessively added and not evenly dispersed, which can rather deteriorate the mechanical properties.

더욱 바람직하게는, 상기 나노섬유 분산액 내 상기 키틴 나노섬유의 함량은 PLA 전체 중량 대비 약 1.5 내지 2.5중량% 포함하는 것이다.More preferably, the content of the chitin nanofibers in the nanofiber dispersion is about 1.5 to 2.5% by weight based on the total weight of PLA.

본 발명의 제조방법에 있어서, 제2단계에서 수행되는 건조는 자연 건조, 동결 건조, 열풍 건조 및 진공 건조 등을 통해 수행되는 것일 수 있으며, 상기 복합소재가 손상되지 않는 경우라면 본 발명에서는 건조 방법을 특별하게 한정하지는 않는다. 바람직하게는, 상기 건조는 기재에 상기 에멀전 용액을 캐스팅(casting)하여 건조하는 것일 수 있다.In the manufacturing method of the present invention, the drying performed in the second step may be performed through natural drying, freeze drying, hot air drying, vacuum drying, etc., and if the composite material is not damaged, the drying method in the present invention is not particularly limited. Preferably, the drying may be performed by casting the emulsion solution on a substrate and drying.

상기 제2단계 이후, 상기 제3단계를 수행하기 전, 상기 복합소재는 이축압출 공정을 용이하게 하기 위해 분쇄단계를 추가적으로 수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 복합소재는 약 5 mm 미만의 길이의 조각으로 분쇄할 수 있다.After the second step and before performing the third step, the composite material may be additionally subjected to a crushing step to facilitate the twin-screw extrusion process. For example, the composite material may be ground into pieces less than about 5 mm in length.

상기 제3단계에서의 성형은 이축압출기를 통해 이축압출 공정으로 수행될 수 있다. 이축압출이란 두 개의 스크류를 이용하여 재료를 가열 유동화시켜 연속 압출하여 제품을 성형하는 방법으로, 낮은 온도에서도 압출이 가능하여 열에 민감한 물질을 안정적으로 압출할 수 있는 장점이 있다.Molding in the third step may be performed as a twin-screw extrusion process through a twin-screw extruder. Twin-screw extrusion is a method of forming a product by continuously extruding a material by heating and fluidizing it using two screws, and has the advantage of stably extruding heat-sensitive materials because extrusion is possible even at a low temperature.

또한, 이축압출 공정은 복합소재가 이축압출 장치 내에서 체류시간이 비교적 균일하기 때문에 상기 키틴 나노입자가 균일하게 분산된 PLA/키틴 나노섬유 복합체를 수득할 수 있는 장점이 있다.In addition, the twin-screw extrusion process has the advantage of obtaining a PLA/chitin nanofiber composite in which the chitin nanoparticles are uniformly dispersed because the residence time of the composite material is relatively uniform in the twin-screw extrusion apparatus.

본 발명은 상기의 제조방법으로부터 제조되되, PLA 매트릭스 내에 키틴 나노섬유가 분산된 워터-인-오일(water-in-oil, W/O) 제형기반의 PLA/키틴 나노섬유 복합체를 제공한다.The present invention provides a water-in-oil (W/O) formulation-based PLA/chitin nanofiber composite in which chitin nanofibers are dispersed in a PLA matrix, prepared from the above preparation method.

상기 키틴 나노섬유는 표면개질되지 않은 소재자체의 키틴 나노섬유(ChNF)를 사용하거나 석시닐화(succinylation) 또는 카르복실화(carboxylation)로 표면개질된 키틴 나노섬유를 사용할 수 있다. As the chitin nanofibers, chitin nanofibers (ChNF) of the material itself, which are not surface-modified, or chitin nanofibers surface-modified by succinylation or carboxylation may be used.

더욱 바람직하게는 석시닐화 또는 카르복실화로 표면개질된 키틴 나노섬유를 사용하는 것이며, 본 발명의 실시예에서는 키틴 나노섬유를 숙신산 무수물과 반응시켜 석시닐화를 통해 표면개질된 키틴 나노섬유(SChNF)를 사용하여 설명하나 이에 한정되지는 아니할 것이다. More preferably, chitin nanofibers surface-modified by succinylation or carboxylation are used. In an embodiment of the present invention, chitin nanofibers are reacted with succinic anhydride to obtain surface-modified chitin nanofibers (SChNF) through succinylation. It will be used to explain, but will not be limited thereto.

도 3은 본 발명의 키틴 나노섬유의 함량에 따른 PLA/SChNF 복합체에 대한 인장시험 결과로서, 순수 PLA(NEAT PLA)는 소재 고유의 취성으로 인해 연신율이 약 4.8%인 반면에, 본 발명의 키틴 나노섬유의 함량 1 내지 3중량%에 따라 제조된 PLA/SChNF 복합체 모두, 연신율이 적게는 약 6 배, 많게는 약 74배 정도 늘어난 결과를 확인할 수 있다. 특히 SChNF가 2중량% 함유된 복합체의 경우 다른 복합체보다 현저히 높은 연신율을 보임으로써, PLA 내 가장 고르게 분산되었음을 뒷받침한다. Figure 3 is the result of the tensile test for the PLA / SChNF composite according to the content of the chitin nanofibers of the present invention, pure PLA (NEAT PLA) has an elongation of about 4.8% due to the inherent brittleness of the material, whereas the chitin of the present invention In all PLA/SChNF composites prepared according to the content of nanofibers of 1 to 3% by weight, the elongation rate was increased by about 6 times and about 74 times at most. In particular, the composite containing 2% by weight of SChNF showed a significantly higher elongation than other composites, supporting that it was most evenly dispersed in PLA.

또한, SChNF의 함량이 3중량%일 때, 매트릭스 수지 내에서의 분산이 어려워 기계적 특성(특히, 연성)이 저하되는 결과를 보임으로써, 더욱 바람직하게는 SChNF의 함량은 1.5 내지 2.5 중량%로 최적화된다. In addition, when the content of SChNF is 3% by weight, it is difficult to disperse in the matrix resin, resulting in a decrease in mechanical properties (particularly, ductility). More preferably, the content of SChNF is optimized to 1.5 to 2.5% by weight. do.

도 4는 키틴 나노섬유의 함량에 따른 PLA/SChNF 복합체에 대한 인장시험을 수행한 시편 이미지를 나타낸 것으로, SChNF가 2중량% 함유된 복합체의 경우 1중량 및 3중량% 함유된 복합체보다 현저하게 연신율이 높은 재료임을 육안으로 확인할 수 있다. 4 shows images of specimens subjected to tensile tests on PLA/SChNF composites according to the content of chitin nanofibers. In the case of composites containing 2% by weight of SChNF, the elongation rate is significantly higher than that of composites containing 1% by weight and 3% by weight of SChNF. It can be visually confirmed that this is a high quality material.

도 5는 본 발명의 키틴 나노섬유의 함량에 따른 PLA/SChNF 복합체에 대한 인장시험 후의 파단면 SEM 이미지로서, 순수 PLA는 취성의 특성인 비교적 깔끔한 파단면 갖는 반면, PLA/ShCNF 복합체의 파단면은 매우 거친 표면을 확인할 수 있다. Figure 5 is a SEM image of the fracture surface after a tensile test for the PLA / SChNF composite according to the content of chitin nanofibers of the present invention. Pure PLA has a relatively clean fracture surface, which is a characteristic of brittleness, while the fracture surface of the PLA / ShCNF composite is A very rough surface can be seen.

또한, 본 발명의 PLA/SChNF 복합체에 있어서, 도 6은 PLA/SChNF 2중량% 복합체에 대한 용융흐름지수 평가결과한 결과로서, 블로운 필름(Blown film) 제품으로 사용하는 고분자들의 MFI가 보통 1 내지 10임을 감안할 때, 본 발명의 PLA/SChNF 2중량% 복합체의 MFI 값이 1.66을 충족하므로 본 발명의 PLA/키틴 나노섬유 복합체는 블로운 필름으로 활용 가능하다.In addition, in the PLA / SChNF composite of the present invention, Figure 6 is the result of melt flow index evaluation for the PLA / SChNF 2% by weight composite, and the MFI of polymers used as blown film products is usually 1 to 10, since the MFI value of the 2% by weight PLA/SChNF composite of the present invention satisfies 1.66, the PLA/chitin nanofiber composite of the present invention can be used as a blown film.

본 발명의 PLA/키틴 나노섬유 복합체에서 있어서, 피커링 에멀젼(Pickering emulsion) 방식을 통해 소수성의 PLA 용액과 친수성의 키틴 나노섬유 분산액의 계면에서 상기 키틴 나노섬유가 계면활성제의 역할을 하여 안정적인 에멀젼 용액이 제조될 수 있고, 이에 따라 상기 PLA와 키틴 나노섬유가 복합화될 수 있다.In the PLA/chitin nanofiber composite of the present invention, the chitin nanofibers act as a surfactant at the interface between the hydrophobic PLA solution and the hydrophilic chitin nanofiber dispersion through the Pickering emulsion method, resulting in a stable emulsion solution can be prepared, and thus the PLA and chitin nanofibers can be composited.

이때, 본 발명의 PLA/키틴 나노섬유 복합체는 워터-인-오일(water-in-oil, W/O) 제형기반으로부터 PLA 매트릭스 내에 키틴 나노섬유가 안정적으로 균일하게 분산될 수 있다. At this time, the PLA/chitin nanofiber composite of the present invention can stably and uniformly disperse the chitin nanofibers in the PLA matrix from the water-in-oil (W/O) formulation base.

도 7는 에멀젼 용액에 대한 공초점 현미경 촬영을 위한 염색제의 용매별 용해에 따른 형광 특성을 나타낸 것으로서, 염색제(Fluorescein)는 증류수(DI water)에서 용해성이 있어 형광색을 내는 반면, 유기용매(DCM)에서는 용해성이 없으므로 형광색을 내지 않는다. Figure 7 shows the fluorescence characteristics according to the solvent-specific dissolution of the dye for confocal microscopy of the emulsion solution. It is insoluble and therefore does not fluoresce.

도 8은 본 발명의 워터-인-오일(water-in-oil, W/O) 제형의 에멀젼 용액의 공초점 현미경 이미지와 용매를 완전건조한 시트 단면의 SEM 이미지를 나타낸다. 반면에, 도 9는 오일-인-워터(oil-in-water, O/W) 제형의 에멀젼 용액에 대한 동일 실험결과를 대비한 것이다. 8 shows a confocal microscope image of an emulsion solution of a water-in-oil (W/O) formulation of the present invention and a SEM image of a cross-section of a sheet in which the solvent is completely dried. On the other hand, FIG. 9 contrasts the same experimental results for emulsion solutions of oil-in-water (O/W) formulations.

상기 워터-인-오일(water-in-oil, W/O) 제형은 PLA/DCM 용액이 구형의 형광색을 내는 SChNF 분산액(suspension)을 감싼 형상인 반면, 오일-인-워터(oil-in-water, O/W) 제형은 형광색의 SChNF 분산액(suspension)이 검은색의 구형 PLA/DCM 용액을 감싸는 형상으로 반전된 구조이다. The water-in-oil (W/O) formulation is a PLA/DCM solution wrapped around a spherical fluorescent SChNF dispersion, whereas an oil-in-water (oil-in-water) formulation water, O/W) formulation is an inverted structure in which a fluorescent SChNF dispersion (suspension) surrounds a black spherical PLA/DCM solution.

이러한 반전 구조는 에멀전 상태에서 유기용매와 증류수를 완전히 건조한 시트 단면의 SEM 이미지 결과에서도 극명한 차이를 보이는데, 본 발명의 워터-인-오일(water-in-oil, W/O) 제형의 에멀젼 용액으로부터 제조된 복합체는 PLA 매트릭스 내에 미세한 구형의 키틴 나노섬유가 분산된 형태로, 상기 PLA 매트릭스 표면의 적어도 일부 또는 전체에 균일하게 분산된 형태를 보이고 있다. This inverted structure shows a stark difference even in the SEM image of the cross section of the sheet where the organic solvent and distilled water are completely dried in the emulsion state. From the emulsion solution of the water-in-oil (W/O) formulation of the present invention The prepared composite shows a form in which fine spherical chitin nanofibers are dispersed in the PLA matrix, and uniformly dispersed on at least a part or the entire surface of the PLA matrix.

따라서, 본 발명의 워터-인-오일(water-in-oil, W/O) 제형의 복합체는 PLA 매트릭스 내 키틴 나노섬유의 분산성을 균일하게 하며, 강화재(reinforcement) 또는 나노필러(nanofiller)로서 작용하거나 PLA와의 수소결합을 통해 복합체의 기계적 특성을 현저하게 향상시킬 수 있다. Therefore, the composite of the water-in-oil (W/O) formulation of the present invention makes the dispersion of chitin nanofibers uniform in the PLA matrix and serves as a reinforcement or nanofiller. or through hydrogen bonding with PLA, the mechanical properties of the composite can be significantly improved.

도 10은 에멀전 제형에 따른 복합체의 기계적 물성을 대비한 것으로서, O/W 제형의 복합체는 W/O 제형의 복합체보다 기계적 물성이 현저히 낮은 것을 확인할 수 있다. 반면에 W/O 제형의 경우, 연신율 증가에 따른 인성이 획기적으로 증가하는데, 이러한 기계적 물성의 향상은 PLA 매트릭스 내부에 SChNF 분산성 증가에 기인한다. Figure 10 compares the mechanical properties of the composites according to the emulsion formulation, and it can be seen that the composites of the O / W formulation have significantly lower mechanical properties than the composites of the W / O formulation. On the other hand, in the case of the W / O formulation, the toughness dramatically increases with the increase in elongation, and this improvement in mechanical properties is due to the increased dispersion of SChNF inside the PLA matrix.

나아가, 본 발명은 기계적 특성이 우수한 PLA/키틴 나노섬유 복합체를 포함한 필름을 제공한다. Furthermore, the present invention provides a film including a PLA/chitin nanofiber composite having excellent mechanical properties.

상기의 복합체는 패키징, 3D 프린팅 소재, 구조용 경량복합소재, 의료기술 분야에 용이하게 응용할 수 있는 장점이 있다.The above composite has the advantage of being easily applicable to the fields of packaging, 3D printing materials, structural lightweight composite materials, and medical technology.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples.

본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.These examples are intended to explain the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

<실시예 1∼5><Examples 1 to 5>

① 시약 및 재료① Reagents and Materials

PLA는 NatureWorks사(USA)의 제품을 사용하였으며, 키틴, 피리딘, 수산화 나트륨(Sodium hydroxide, NaOH)은 Sigma-Aldrich로부터 구매하였다. 숙신산 무수물(succinic anhydride, SA)은 대정화학, 다이메틸포름아마이드(Dimethylformamide, DMF), 피리딘(pyridine), 수산화 나트륨(Sodium hydroxide, NaOH), 다이클로로메테인(Dichloromethane, DCM)은 Sigma-aldrich로부터 구매하였다. PLA와 ChNF의 피커링 에멀젼(Pickering emulsion) 형성을 통한 복합화를 위해 Homogenizer(IKA, T25), Ultrasonicator (SONICS, vibra cell VCX 500)를 사용하였다. 복합소재를 이용한 복합체 제작에는 이축압출기(Twin screw extruder, TSE) 및 사출 성형기(Injection molding)를 이용하였다. 이축압출기의 가열기는 샘플 호퍼로부터 최종 압출구까지 4구간으로 나뉘어져 있으며, 각각 180-185-190-195℃로 설정하였다.Products from NatureWorks (USA) were used for PLA, and chitin, pyridine, and sodium hydroxide (NaOH) were purchased from Sigma-Aldrich. Succinic anhydride (SA) was from Daejung Chemical, and dimethylformamide (DMF), pyridine, sodium hydroxide (NaOH), and dichloromethane (DCM) were from Sigma-aldrich. Purchased. A Homogenizer (IKA, T25) and an Ultrasonicator (SONICS, vibra cell VCX 500) were used for complexation through the formation of a Pickering emulsion of PLA and ChNF. A twin screw extruder (TSE) and an injection molding machine were used to manufacture composites using composite materials. The heater of the twin-screw extruder is divided into 4 sections from the sample hopper to the final extrusion port, and was set at 180-185-190-195 ° C, respectively.

② 키틴 나노섬유의 표면개질 및 나노섬유화(SChNF 제조)② Surface modification and nanofiberization of chitin nanofibers (SChNF production)

숙신산 무수물(SA)을 녹인 DMF에 키틴과 피리딘을 첨가한 후 6시간 동안 120℃의 온도에서 가열하면서 반응시킨다. 그 후, 원심분리기를 이용하여 탈이온수와 에탄올로 키틴을 완전히 세척하고 NaOH 용액으로 키틴 분산액을 중화시켜 표면개질된 키틴 분산액을 제조하였다. 표면개질된 키틴은 ACC 시스템(CNNT CO., Ltd., 한국)에 의해 최종적으로 나노섬유화(SChNF)되었다.After adding chitin and pyridine to DMF in which succinic anhydride (SA) was dissolved, the mixture was reacted while heating at 120° C. for 6 hours. Thereafter, chitin was completely washed with deionized water and ethanol using a centrifuge, and the chitin dispersion was neutralized with NaOH solution to prepare a surface-modified chitin dispersion. The surface-modified chitin was finally nanofibrous (SChNF) by the ACC system (CNNT CO., Ltd., Korea).

③ PLA/키틴 나노섬유 복합체(PLA/SChNF)의 제조③ Preparation of PLA/chitin nanofiber composite (PLA/SChNF)

PLA/SChNF 복합체는 피커링 에멀젼 방식과 TSE 장비를 복합적으로 이용해 제조하였다. DCM에 5중량%의 PLA가 용해된 PLA 용액과, 농도 1중량%의 SChNF 분산액을 준비하였다. 상기 PLA 용액의 전체 PLA 대비 각각 1중량%, 2중량% 및 3중량%가 되도록 SChNF 분산액을 혼합하여 에멀젼 용액으로 안정화시켰다. 그 후 Homogenizer와 Ultrasonicator로 각각 2분, 1분씩 처리하여 에멀젼 용액을 제조하였다. 상기 에멀젼 용액을 유리 페트리 접시에 캐스팅(casting)하여 에멀젼 용액에 존재하는 유기용매(DCM)과 물을 모두 건조시켜 복합소재를 제조하였다. 상기 건조된 복합소재는 핸드 블랜더를 이용하여 약 3∼5㎜의 크기로 분쇄되었으며 TSE 장비를 이용해 최종 복합화를 진행하였다.The PLA/SChNF composite was prepared using a combination of the Pickering emulsion method and TSE equipment. A PLA solution in which 5% by weight of PLA was dissolved in DCM and a dispersion of SChNF at a concentration of 1% by weight were prepared. The SChNF dispersion was mixed to be 1% by weight, 2% by weight, and 3% by weight, respectively, based on the total PLA of the PLA solution and stabilized as an emulsion solution. After that, the emulsion solution was prepared by treating with a homogenizer and an ultrasonicator for 2 minutes and 1 minute, respectively. The emulsion solution was cast in a glass Petri dish, and both the organic solvent (DCM) and water present in the emulsion solution were dried to prepare a composite material. The dried composite material was pulverized into a size of about 3 to 5 mm using a hand blender, and final composite was performed using TSE equipment.

<실시예 6> PLA/ChNF 복합체 제조<Example 6> Preparation of PLA/ChNF complex

DCM에 5중량%의 PLA가 용해된 PLA 용액과 상기 PLA 전체 대비 2중량%의 ChNF를 포함하는 분산액을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여, PLA/ChNF 복합체를 제조하였다. A PLA / ChNF complex was prepared in the same manner as in Example 1 except for using a PLA solution in which 5% by weight of PLA was dissolved in DCM and a dispersion containing 2% by weight of ChNF relative to the total PLA. .

<비교예 1> <Comparative Example 1>

순수한 PLA(Neat PLA)를 준비하였다. Pure PLA (Neat PLA) was prepared.

<비교예 2> <Comparative Example 2>

상기 실시예 1의 PLA/SChNF 복합체 제조단계에서 DCM에 5중량%의 PLA 가 용해된 PLA 용액과 상기 PLA 전체 대비 SChNF 2중량%를 포함하는 SCNF 분산액을 제조하고, 상기 PLA 용액 100㎖에 SChNF 분산액 200㎖를 혼합하여, 에멀전 용액으로 안정화시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. In the PLA/SChNF composite manufacturing step of Example 1, a PLA solution in which 5% by weight of PLA was dissolved in DCM and an SCNF dispersion containing 2% by weight of SChNF relative to the total PLA were prepared, and the SChNF dispersion was added to 100 ml of the PLA solution It was carried out in the same manner as in Example 1, except that 200 ml was mixed and stabilized with an emulsion solution.

<실험예 1> 나노섬유화 및 에멀젼 평가<Experimental Example 1> Evaluation of nanofibrillation and emulsion

도 1은 키틴의 전처리에 따른 주사전자현미경(Scanning electron microscope) 이미지로서, (a)는 원료 ChNF, (b)는 석시닐화 또는 카르복실화를 거친 SChNF, (c)는 최종적으로 ACC를 통해 나노섬유화가 진행된 SChNF이다.Figure 1 is a scanning electron microscope (Scanning electron microscope) image according to the pretreatment of chitin, (a) raw material ChNF, (b) SChNF subjected to succinylation or carboxylation, (c) nano through ACC finally SChNF with advanced fibrosis.

도 1을 참조하면, 석시닐화 또는 카르복실화로 표면개질 및 나노섬유화 후 최종적으로 균일하게 약 5 내지 20 nm의 직경을 갖는 SChNF를 확인하였다. Referring to FIG. 1, after surface modification by succinylation or carboxylation and nanofibrous formation, SChNF having a uniform diameter of about 5 to 20 nm was finally confirmed.

도 2는 본 발명의 PLA/키틴 나노섬유 에멀젼 용액으로서, 상 분리가 관찰되지 않았다. Figure 2 is a PLA/chitin nanofiber emulsion solution of the present invention, and no phase separation was observed.

<실험예 2> 인장시험 ①<Experimental Example 2> Tensile test ①

상기 실시예 1 내지 6에서 키틴 나노섬유 함량에 따라 제조된 PLA/SChNF 복합체에 대하여, 인장시험을 수행하였다. A tensile test was performed on the PLA/SChNF composites prepared according to the chitin nanofiber content in Examples 1 to 6.

인장시험은 만능재료시험기(universal testing machine, UTM)(AMETEK, LS5, USA)를 이용하여 측정하였고, 시편은 ASTM D638에 준하는 규격으로 준비하였다. 그 결과를 하기 표 1 및 도 3에 기재하였다. Tensile tests were measured using a universal testing machine (UTM) (AMETEK, LS5, USA), and specimens were prepared according to ASTM D638 standards. The results are shown in Table 1 and FIG. 3 below.

상기 표 1 및 도 3의 결과로부터, 순수 PLA(NEAT PLA)는 소재 고유의 취성으로 인해 연신율이 약 4.8%에 불과한 결과에 비해, 본 발명의 실시예 1 내지 5에서 제조된 PLA/SChNF 복합체의 경우, 연신율이 적게는 약 6 배, 많게는 약 74배 정도 늘어남을 확인할 수 있었다. From the results of Table 1 and FIG. 3, compared to the result of pure PLA (NEAT PLA) having an elongation of only about 4.8% due to the inherent brittleness of the material, the PLA / SChNF composite prepared in Examples 1 to 5 of the present invention In this case, it was confirmed that the elongation rate increased by about 6 times at a minimum and about 74 times at a maximum.

특히, SChNF가 2중량% 함유된 복합체의 경우 다른 복합체보다 현저히 높은 351.8%의 연신율을 보이므로, PLA 매트릭스 내에 SChNF의 함량은 1 내지 3중량%, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 2.5 중량%로 최적화된다. 이때, SChNF 함량이 3중량%일 때, 기계적 물성이 저하되는 결과를 보이는데 이는 일반적인 복합체 시스템에서 강화제의 첨가량이 증가할수록 매트릭스 수지 내에서의 분산이 어려워지며 이로 인해 기계적 물성이 감소한다는 결과를 뒷받침한다.In particular, since the composite containing 2% by weight of SChNF shows a significantly higher elongation of 351.8% than other composites, the content of SChNF in the PLA matrix is optimized to 1 to 3% by weight, more preferably 1.5 to 2.5% by weight. . At this time, when the SChNF content is 3% by weight, the mechanical properties are lowered, which supports the result that in a general composite system, as the amount of reinforcing agent increases, dispersion in the matrix resin becomes difficult, thereby reducing mechanical properties. .

또한, 실시예 6에서 제조된 PLA/ChNF 복합체 역시 순수 PLA 대비 6배 향상된 연신율을 보였다. In addition, the PLA/ChNF composite prepared in Example 6 also showed 6 times improved elongation compared to pure PLA.

<실험예 3> 인장시험 ②<Experimental Example 3> Tensile test ②

도 4는 키틴 나노섬유 함량에 따라 제조된 상기 실시예 1, 3 및 5의 PLA/SChNF 복합체에 대하여 인장시험을 수행한 시편 이미지로서, SChNF가 2중량% 함유된 복합체의 경우 1중량 및 3중량% 함유된 복합체보다 현저하게 연신율이 높은 재료임을 확인하였다. 4 is an image of a specimen subjected to a tensile test on the PLA/SChNF composites of Examples 1, 3, and 5 prepared according to the content of chitin nanofibers. In the case of the composite containing 2% by weight of SChNF, 1 weight and 3 weight It was confirmed that the elongation rate was significantly higher than that of the composite containing %.

도 5는 본 발명의 키틴 나노섬유의 함량에 따른 PLA/SChNF 복합체에 대한 인장시험 후의 파단면 SEM 이미지이다.5 is a SEM image of the fracture surface after a tensile test on the PLA/SChNF composite according to the content of the chitin nanofibers of the present invention.

그 결과, 순수 PLA는 취성의 특성인 비교적 깔끔한 파단면 갖는 것을 확인할 수 있는 반면, PLA/ShCNF 복합체는 파단면의 표면이 매우 거친 것을 확인할 수 있다. 이는 PLA 매트릭스 내에 고르게 분산된 SChNF가 인장력을 효과적으로 분산시키기 때문인 것으로 해석할 수 있다. 그 중에서, PLA/SChNF 2중량% 복합체가 매우 치밀한 네트워크를 형성함을 확인하였다.As a result, it can be confirmed that the pure PLA has a relatively clean fracture surface, which is a characteristic of brittleness, while the surface of the fracture surface of the PLA/ShCNF composite is very rough. This can be interpreted as the fact that the evenly dispersed SChNF in the PLA matrix effectively disperses the tensile force. Among them, it was confirmed that the 2 wt% PLA/SChNF composite formed a very dense network.

<실험예 4> 용융흐름지수(MFI) 평가<Experimental Example 4> Evaluation of melt flow index (MFI)

상기 실시예 3의 PLA/SChNF 복합체에 대한 용융흐름지수(Melt flow index, MFI)를 평가하였다.The melt flow index (MFI) of the PLA/SChNF composite of Example 3 was evaluated.

용융흐름지수는 압출 공정에서의 공정성을 평가하는 중요한 평가 요인으로서, 용융된 고분자가 특정한 조건에서 얼마나 용이하게 흐르는지를 수치화하여 나타낸 것이다. MFI 수치가 기준에 도달하지 못하면 성형된 압출물이 형태를 유지하는 용융강도가 부족하여 제품을 압출하기 어렵게 된다. Melt flow index is an important evaluation factor for evaluating fairness in an extrusion process, and indicates how easily a molten polymer flows under specific conditions. If the MFI value does not reach the standard, the molded extrudate lacks the melt strength to maintain its shape, making it difficult to extrude the product.

도 6은 실시예 3의 PLA/SChNF 복합체에 대한 용융흐름지수 평가결과로서, 통상 블로운 필름(Blown film) 제품으로 사용하는 고분자들의 MFI가 보통 1 내지 10임을 감안할 때, 실시예 3의 PLA/SChNF 복합체의 MFI 값이 1.66이므로, 본 발명의 PLA 기반의 키틴복합체는 블로운 필름 등으로 활용 가능함을 시사하고 있다.6 is a melt flow index evaluation result for the PLA / SChNF composite of Example 3, considering that the MFI of polymers commonly used as blown film products is usually 1 to 10, the PLA / SChNF composite of Example 3 Since the MFI value of the SChNF complex is 1.66, it suggests that the PLA-based chitin complex of the present invention can be used as a blown film.

<실험예 5> 에멀전 제형 평가<Experimental Example 5> Evaluation of emulsion formulation

PLA/SChNF 2중량% 복합체 제조를 위한 상기 실시예 3 및 비교예 2 단계에서 공초점 현미경(Confocal microscopy)을 이용하여 각각의 에멀전 용액을 관찰하였다. Each emulsion solution was observed using a confocal microscope in Example 3 and Comparative Example 2 for preparing the PLA/SChNF 2% by weight composite.

도 7는 에멀젼 용액에 대한 공초점 현미경 촬영을 위한 염색제의 용매별 용해에 따른 형광 특성을 나타낸 것으로서, 염색제(Fluorescein)는 증류수(DI water)에서 용해성이 있어 형광색을 내는 반면, 유기용매(DCM)에서는 용해성이 없으므로 형광색을 내지 않는다.Figure 7 shows the fluorescence characteristics according to the solvent-specific dissolution of the dye for confocal microscopy of the emulsion solution. The dye (Fluorescein) is soluble in distilled water (DI water) and emits fluorescence, while the organic solvent (DCM) It is insoluble and therefore does not fluoresce.

도 8은 실시예 3의 워터-인-오일(water-in-oil, W/O) 제형의 에멀전 용액에 대한 공초점 현미경 이미지와 용매를 완전건조한 시트 단면의 SEM 이미지를 나타낸 것이고, 도 9는 비교예 2의 오일-인-워터(oil-in-water, O/W) 제형의 에멀전 용액에 대한 공초점 현미경 이미지와 용매를 완전건조한 시트 단면의 SEM 이미지이다. 8 shows a confocal microscope image of an emulsion solution of a water-in-oil (W/O) formulation of Example 3 and a SEM image of a cross-section of a sheet in which the solvent is completely dried, and FIG. This is a confocal microscope image of the emulsion solution of the oil-in-water (O/W) formulation of Comparative Example 2 and a SEM image of a cross-section of the sheet in which the solvent was completely dried.

상기 도 9 및 도 10의 공초점 현미경 이미지 결과에서 형광색을 띄는 부분은 SChNF 분산액(suspension)이고, 색이 나타나지 않는 부분은 PLA가 용해된 PLA/DCM 용액이다. 따라서, 실시예 3의 워터-인-오일(water-in-oil, W/O) 제형은 PLA/DCM 용액이 구형의 형광색을 내는 SChNF 분산액(suspension)을 감싼 형상으로 확인되는 반면에, 비교예 2의 오일-인-워터(oil-in-water, O/W) 제형은 형광색의 SChNF 분산액(suspension)이 검은색의 구형 PLA/DCM 용액을 감싸는 형상으로 확인되었다. In the confocal microscopy image results of FIGS. 9 and 10 , the fluorescently colored part is the SChNF suspension, and the colorless part is the PLA/DCM solution in which PLA is dissolved. Therefore, while the water-in-oil (W/O) formulation of Example 3 was confirmed as a shape in which the PLA/DCM solution wrapped around a spherical fluorescent SChNF dispersion, the comparative example The oil-in-water (O/W) formulation of 2 was confirmed as a shape in which a fluorescent SChNF dispersion (suspension) wrapped around a black spherical PLA/DCM solution.

이러한 W/O 또는 O/W의 에멀전 제형에 따른 확실한 구분은 형광현미경 이미지 결과에서도 확인되었다[미도시].Clear distinction according to the emulsion formulation of W / O or O / W was also confirmed in the results of fluorescence microscopy images [not shown].

또한, 상기 에멀전 상태에서 유기용매인 DCM와 증류수를 완전히 건조한 시트 단면의 SEM 이미지 결과에서도 W/O 제형와 O/W 제형 간 극명한 차이를 확인할 수 있다. In addition, a clear difference between the W / O formulation and the O / W formulation can be confirmed in the results of the SEM image of the cross section of the sheet in which DCM and distilled water, which are organic solvents, are completely dried in the emulsion state.

즉, 비교예 2의 경우, 구형의 PLA 매트릭스를 키틴 나노섬유가 분산된 분산액이 감싼 형상인 반면에, 실시예 3의 복합체는 키틴 나노섬유가 분산된 분산액의 미세 구형을 PLA 매트릭스가 감싼 형태로서, 상기 PLA 매트릭스 표면의 적어도 일부 또는 전체에 균일하게 분산된 형태를 보이고 있다.That is, in the case of Comparative Example 2, the dispersion in which the chitin nanofibers are dispersed wraps around the spherical PLA matrix, whereas the composite of Example 3 is in the form of the PLA matrix wrapping the fine spheres of the dispersion in which the chitin nanofibers are dispersed. , It shows a uniformly dispersed form on at least a part or the entire surface of the PLA matrix.

<실험예 6> 제형에 따른 복합체의 기계적 물성 평가<Experimental Example 6> Evaluation of mechanical properties of the composite according to the formulation

상기 실시예 3 및 비교예 2에서 제조된 PLA/SChNF 2중량% 복합체에 대한 기계적 물성을 측정한 결과를 하기 표 2 및 도 10에 기재하였다. The results of measuring the mechanical properties of the PLA/SChNF 2% by weight composites prepared in Example 3 and Comparative Example 2 are shown in Table 2 and FIG. 10 below.

상기 결과로부터, W/O 제형 또는 O/W 제형에 따른 탄성계수 및 인장강도 차이는 크게 없으나, W/O 제형의 경우, 연신율 증가에 따른 인성이 획기적으로 증가하였다. From the above results, there was no significant difference in elastic modulus and tensile strength according to the W/O formulation or O/W formulation, but in the case of the W/O formulation, the toughness increased dramatically with the increase in elongation.

이러한 기계적 물성의 향상은 PLA 매트릭스 내부에 SChNF 분산성 증가에 기인한 것이다. This improvement in mechanical properties is due to the increased dispersion of SChNF inside the PLA matrix.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다. Although the present invention has been described in detail only with respect to the specific embodiments described above, it is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention, and it is natural that such changes and modifications fall within the scope of the appended claims.

Claims (14)

유기용매에 용해된 PLA 용액에, 키틴 나노섬유를 물에 분산시킨 키틴 나노섬유 분산액을 첨가하여, 상기 PLA 내 키틴 나노섬유가 포함된 액적을 에멀젼 용액으로 안정화시키는 제1단계,
상기 에멀젼 용액을 건조하여 PLA 매트릭스 내에 키틴 나노섬유가 분산된 복합소재를 형성하는 제2단계 및
상기 복합소재를 성형하는 제3단계;를 포함하는 PLA/키틴 나노섬유 복합체의 제조방법.
A first step of stabilizing droplets containing chitin nanofibers in the PLA with an emulsion solution by adding a chitin nanofiber dispersion in which chitin nanofibers are dispersed in water to a PLA solution dissolved in an organic solvent,
A second step of drying the emulsion solution to form a composite material in which chitin nanofibers are dispersed in a PLA matrix; and
A method for producing a PLA/chitin nanofiber composite comprising a third step of molding the composite material.
제1항에 있어서, 상기 유기용매에 용해된 PLA 용액 100 중량부에 대하여, 키틴 나노섬유를 물에 분산시킨 키틴 나노섬유 분산액 0.5 내지 10 중량부로 첨가하여 에멀젼 용액으로 안정화시키는 것을 특징으로 하는 PLA/키틴 나노섬유 복합체의 제조방법. According to claim 1, based on 100 parts by weight of the PLA solution dissolved in the organic solvent, 0.5 to 10 parts by weight of chitin nanofiber dispersion in water is added to stabilize the emulsion solution PLA / Manufacturing method of chitin nanofiber composite. 제1항에 있어서, 상기 키틴 나노섬유가 석시닐화 또는 카르복실화로 표면개질된 키틴 나노섬유인 것을 특징으로 하는 PLA/키틴 나노섬유 복합체의 제조방법.The method of claim 1, wherein the chitin nanofibers are surface-modified chitin nanofibers by succinylation or carboxylation. 제1항에 있어서, 상기 키틴 나노섬유 분산액이 상기 키틴 나노섬유를 석시닐화 또는 카르복실화로 표면개질한 후 물에 분산시켜 형성된 것을 특징으로 하는 PLA/키틴 나노섬유 복합체의 제조방법.The method for preparing a PLA/chitin nanofiber composite according to claim 1, wherein the chitin nanofiber dispersion is formed by surface-modifying the chitin nanofibers by succinylation or carboxylation and then dispersing them in water. 제1항에 있어서, 상기 키틴 나노섬유 분산액이 상기 키틴 나노섬유를 석시닐화 또는 카르복실화로 표면개질한 후 ACC(aqueous counter collision) 방법을 이용하여 나노섬유화한 후, 물에 분산시켜 형성된 것을 특징으로 하는 PLA/키틴 나노섬유 복합체의 제조방법.The method of claim 1, wherein the chitin nanofiber dispersion is formed by surface-modifying the chitin nanofibers by succinylation or carboxylation, converting them into nanofibers using an aqueous counter collision (ACC) method, and then dispersing them in water. A method for producing a PLA/chitin nanofiber composite. 제1항에 있어서, 상기 키틴 나노섬유가 5 내지 50 nm의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 PLA/키틴 나노섬유 복합체의 제조방법.The method of claim 1, wherein the chitin nanofibers have a diameter of 5 to 50 nm. 제1항에 있어서, 상기 키틴 나노섬유의 함량은 상기 PLA 전체 중량 대비 1 내지 3중량% 포함된 것을 특징으로 하는 PLA/키틴 나노섬유 복합체의 제조방법.The method of claim 1, wherein the content of the chitin nanofibers is 1 to 3% by weight based on the total weight of the PLA. 제1항에 있어서, 상기 키틴 나노섬유의 함량은 상기 PLA 전체 중량 대비 1.5 내지 2.5중량% 포함된 것을 특징으로 하는 PLA/키틴 나노섬유 복합체의 제조방법.The method of claim 1, wherein the content of the chitin nanofibers is 1.5 to 2.5% by weight based on the total weight of the PLA. 제1항에 있어서, 상기 유기용매가 다이클로로메테인(DCM), 클로로포름(Chloroform), 에틸아세테이트(Ethyl acetate), 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran) 및 아세톤(acetone)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 PLA/키틴 나노섬유 복합체의 제조방법.The method of claim 1, wherein the organic solvent is any one selected from the group consisting of dichloromethane (DCM), chloroform, ethyl acetate, tetrahydrofuran and acetone A method for producing a PLA/chitin nanofiber composite characterized in that 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 제조방법으로부터 제조되되, PLA 매트릭스 내에 키틴 나노섬유가 분산된 워터-인-오일(water-in-oil, W/O) 제형기반의 PLA/키틴 나노섬유 복합체.It is prepared from the manufacturing method of any one of claims 1 to 9, but the chitin nanofibers are dispersed in the PLA matrix in water-in-oil (W / O) formulation-based PLA / chitin nanofibers complex. 제10항에 있어서, 상기 키틴 나노섬유가 석시닐화 또는 카르복실화로 표면개질된 키틴 나노섬유인 것을 특징으로 하는 PLA/키틴 나노섬유 복합체.The PLA/chitin nanofiber composite according to claim 10, wherein the chitin nanofiber is a chitin nanofiber surface-modified by succinylation or carboxylation. 제10항에 있어서, 상기 키틴 나노섬유의 함량은 상기 PLA 전체 중량 대비 1 내지 3중량%로 분산된 것을 특징으로 하는 PLA/키틴 나노섬유 복합체.The PLA/chitin nanofiber composite according to claim 10, wherein the amount of the chitin nanofibers is dispersed in an amount of 1 to 3% by weight based on the total weight of the PLA. 제10항에 있어서, 상기 키틴 나노섬유의 함량은 상기 PLA 전체 중량 대비 1.5 내지 2.5중량%로 분산된 것을 특징으로 하는 PLA/키틴 나노섬유 복합체.11. The PLA/chitin nanofiber composite according to claim 10, wherein the chitin nanofibers are dispersed in an amount of 1.5 to 2.5% by weight based on the total weight of the PLA. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항의 PLA/키틴 나노섬유 복합체를 포함하는 필름.A film comprising the PLA/chitin nanofiber composite of any one of claims 10 to 13.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101022786B1 (en) 2009-03-30 2011-03-17 대상 주식회사 Polylactic acid-containing biodegradable resin composition
KR20140058652A (en) 2011-08-25 2014-05-14 폴리원 코포레이션 Heat resistant polylactic acid compounds
KR101875130B1 (en) 2017-05-31 2018-08-02 한국과학기술연구원 PLA composition having improved mechanical property

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101022786B1 (en) 2009-03-30 2011-03-17 대상 주식회사 Polylactic acid-containing biodegradable resin composition
KR20140058652A (en) 2011-08-25 2014-05-14 폴리원 코포레이션 Heat resistant polylactic acid compounds
KR101875130B1 (en) 2017-05-31 2018-08-02 한국과학기술연구원 PLA composition having improved mechanical property

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