KR20230133212A - Biodegradable film - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 생분해성 필름에 관한 것이다.The present invention relates to biodegradable films.
최근 환경 보호와 친환경에 관한 관심이 급증함에 따라 친환경 농산물을 재배하는 방법의 필요성이 증대하고 있다. 이러한 친환경 농법의 하나로 멀칭 농법이 알려져 있는데, 농작물을 재배할 때 토양의 표면을 멀칭 필름 등으로 덮어주어 잡초의 생육을 방지하고 병충해를 예방하며, 토양의 수분을 유지 또는 지온을 조절하고, 우천 시 빗물에 의해 토양이 침식되는 것을 방지하고, 농약 사용을 줄이는 방법이다. Recently, as interest in environmental protection and eco-friendliness has rapidly increased, the need for methods of growing eco-friendly agricultural products is increasing. Mulching is known as one of these eco-friendly farming methods. When growing crops, the surface of the soil is covered with a mulching film to prevent the growth of weeds, prevent pests and diseases, maintain soil moisture or regulate ground temperature, and in case of rain. This is a method to prevent soil erosion by rainwater and reduce pesticide use.
이러한 멀칭 농법에 사용되는 멀칭 필름은 농산물의 생산성에 크게 기여를 하지만 사용 후 수거 및 재활용에 따른 어려움이 있다. 통상 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 합성수지를 사용하고 생분해성 성분을 첨가제로 첨가하여 생분해성을 부여하기는 하지만 합성수지 자체의 생분해는 불가능한 실정이다. 또한 생분해되지 않고 남겨진 합성수지는 토양을 오염시키는 문제가 있다.The mulching film used in this mulching farming method greatly contributes to the productivity of agricultural products, but there are difficulties in collecting and recycling after use. Usually, synthetic resins such as polypropylene and polyethylene are used and biodegradable ingredients are added as additives to provide biodegradability, but biodegradation of the synthetic resin itself is impossible. Additionally, synthetic resins left behind without being biodegraded have the problem of contaminating the soil.
이에 생분해성 플라스틱인 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)를 사용하여 멀칭 필름을 제조하려는 시도가 있으나, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)의 신율이 높은 반면, 영률 등의 기계적 물성이 기존 폴리에틸렌 등의 필름 대비 낮은 문제점이 있다. 또한, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)는 100% 석유 기반 소재이기에 바이오 원료 함량이 낮다.Accordingly, there have been attempts to manufacture mulching films using polybutylene adipate terephthalate (PBAT), a biodegradable plastic. However, while polybutylene adipate terephthalate (PBAT) has high elongation, mechanical properties such as Young's modulus have been There are fewer problems compared to films such as polyethylene. In addition, polybutylene adipate terephthalate (PBAT) is a 100% petroleum-based material, so it has a low bio-material content.
이에, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)에 다양한 생분해성 소재들을 컴파운딩하여 물성을 향상시키고 바이오 원료 함량을 증가시키려는 시도가 이루어졌으나, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트와 다른 생분해성 소재들 사이에 상용성이 적어 인장 특성이 낮게 나오는 문제점이 있다.Accordingly, attempts have been made to improve the physical properties and increase the content of bio-based materials by compounding various biodegradable materials with polybutylene adipate terephthalate (PBAT), but there is a difference between polybutylene adipate terephthalate and other biodegradable materials. There is a problem with low tensile properties due to low compatibility.
본 발명은 항복 인장강도와 영률 등의 인장 특성이 우수하고, 바이오 원료의 함량이 증가된 생분해성 필름을 제공하기 위한 것이다. The present invention is intended to provide a biodegradable film with excellent tensile properties such as yield tensile strength and Young's modulus and an increased content of bio raw materials.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체 및 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)를 포함하는 생분해성 필름이 제공된다.According to one embodiment of the present invention, a biodegradable film comprising a hydroxyalkanoate-lactide copolymer and polybutylene adipate terephthalate (PBAT) is provided.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 생분해성 필름에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the biodegradable film according to specific embodiments of the invention will be described in more detail.
본 명세서 전체에서 특별한 언급이 없는 한 "포함" 또는 "함유"라 함은 어떤 구성 요소(또는 구성 성분)를 별다른 제한 없이 포함함을 지칭하며, 다른 구성 요소(또는 구성 성분)의 부가를 제외하는 것으로 해석될 수 없다. Throughout this specification, unless otherwise specified, “include” or “contains” refers to the inclusion of a certain component (or component) without particular limitation, excluding the addition of other components (or components). cannot be interpreted as
본 명세서 전체에서 "폴리락트산 프리폴리머(prepolymer)"는 락트산을 올리고머화시킨 중량평균 분자량 1,000 내지 50,000 g/mol의 폴리락트산을 의미한다.Throughout this specification, “polylactic acid prepolymer” refers to polylactic acid with a weight average molecular weight of 1,000 to 50,000 g/mol, which is obtained by oligomerizing lactic acid.
본 명세서 전체에서 "폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 프리폴리머"는 3-하이드록시프로피오네이트를 올리고머화시킨 중량평균 분자량 1,000 내지 50,000 g/mol의 폴리(3-하이드록시프로피오네이트)를 의미한다.Throughout this specification, “poly(3-hydroxypropionate) prepolymer” refers to poly(3-hydroxypropionate) with a weight average molecular weight of 1,000 to 50,000 g/mol obtained by oligomerizing 3-hydroxypropionate. it means.
또, 본 명세서에서 별도의 언급이 없는 한, 폴리락트산 프리폴리머, 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 프리폴리머, 및 공중합체의 중량평균 분자량은 겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 이용하여 측정할 수 있다. 구체적으로는 상기 프리폴리머 또는 공중합체를 2mg/ml의 농도가 되도록 클로로폼에 용해시킨 후 GPC에 20㎕를 주입하고, 40℃에서 GPC 분석을 수행한다. 이때 GPC의 이동상은 클로로폼을 사용하고, 1.0mL/분의 유속으로 유입하며, 컬럼은 Agilent Mixed-B 2개를 직렬로 연결하여 사용하며, 검출기로는 RI Detector를 사용한다. 폴리스티렌 표준 시편을 이용하여 형성된 검정 곡선을 이용하여 Mw 값을 유도한다. 폴리스티렌 표준 시편의 중량평균 분자량은 2,000 g/mol, 10,000 g/mol, 30,000 g/mol, 70,000 g/mol, 200,000 g/mol, 700,000 g/mol, 2,000,000 g/mol, 4,000,000 g/mol, 및 10,000,000 g/mol의 9종을 사용하였다.In addition, unless otherwise stated herein, the weight average molecular weight of polylactic acid prepolymer, poly(3-hydroxypropionate) prepolymer, and copolymer can be measured using gel permeation chromatography (GPC). . Specifically, the prepolymer or copolymer is dissolved in chloroform to a concentration of 2 mg/ml, then 20 μl is injected into GPC, and GPC analysis is performed at 40°C. At this time, the mobile phase of GPC uses chloroform and flows at a flow rate of 1.0 mL/min, the column uses two Agilent Mixed-Bs connected in series, and the detector uses an RI Detector. The Mw value is derived using a calibration curve formed using a polystyrene standard specimen. The weight average molecular weights of the polystyrene standard specimens were 2,000 g/mol, 10,000 g/mol, 30,000 g/mol, 70,000 g/mol, 200,000 g/mol, 700,000 g/mol, 2,000,000 g/mol, 4,000,000 g/mol, and 10,000,000. Nine types of g/mol were used.
또한, 본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; 카보닐기; 에스테르기; 이미드기; 아미노기; 포스핀옥사이드기; 알콕시기; 아릴옥시기; 알킬티옥시기; 아릴티옥시기; 알킬술폭시기; 아릴술폭시기; 실릴기; 붕소기; 알킬기; 사이클로알킬기; 알케닐기; 아릴기; 아르알킬기; 아르알케닐기; 알킬아릴기; 알킬아민기; 아랄킬아민기; 헤테로아릴아민기; 아릴아민기; 아릴포스핀기; 또는 N, O 및 S 원자 중 1개 이상을 포함하는 헤테로고리기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환되거나, 상기 예시된 치환기 중 2 이상의 치환기가 연결된 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. 예컨대, "2 이상의 치환기가 연결된 치환기"는 비페닐기일 수 있다. 즉, 비페닐기는 아릴기일 수도 있고, 2개의 페닐기가 연결된 치환기로 해석될 수 있다.Additionally, in this specification, the term “substituted or unsubstituted” refers to deuterium; halogen group; Nitrile group; nitro group; hydroxyl group; carbonyl group; ester group; imide group; amino group; Phosphine oxide group; Alkoxy group; Aryloxy group; Alkylthioxy group; Arylthioxy group; Alkyl sulphoxy group; Aryl sulfoxy group; silyl group; boron group; Alkyl group; Cycloalkyl group; alkenyl group; Aryl group; Aralkyl group; Aralkenyl group; Alkylaryl group; Alkylamine group; Aralkylamine group; heteroarylamine group; Arylamine group; Arylphosphine group; or substituted or unsubstituted with one or more substituents selected from the group consisting of heterocyclic groups containing one or more of N, O and S atoms, or substituted or unsubstituted with two or more of the above-exemplified substituents linked. . For example, “a substituent group in which two or more substituents are connected” may be a biphenyl group. That is, the biphenyl group may be an aryl group, or it may be interpreted as a substituent in which two phenyl groups are connected.
종래에는 생분해성 필름을 제조하기 위해 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트만을 사용하거나, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트에 다른 생분해성 소재를 컴파운딩하여 제조하였으나, 상기 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트만을 사용하는 경우 영률 등의 기계적 물성이 낮고 바이오 원료 함량 또한 낮은 문제점이 있고, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트에 다른 생분해성 소재를 컴파운딩하는 경우 소재들 간의 상용성이 적어 인장 특성이 낮은 문제점이 있다.Conventionally, to produce a biodegradable film, only polybutylene adipate terephthalate was used, or polybutylene adipate terephthalate was compounded with other biodegradable materials, but the method using only polybutylene adipate terephthalate In this case, there is a problem in that mechanical properties such as Young's modulus are low and the content of bio raw materials is also low, and in the case of compounding polybutylene adipate terephthalate with other biodegradable materials, there is a problem in that tensile properties are low due to low compatibility between materials.
이에 대해 본 발명자들은, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)에 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체를 컴파운딩하여 제조된 생분해성 필름의 경우, 소재들 간의 상용성이 우수하여 항복 인장강도 및 영률 등의 인장 특성 또한 우수하다는 점을 알아내어 본 발명을 완성하였다.In response to this, the present inventors found that, in the case of a biodegradable film manufactured by compounding polybutylene adipate terephthalate (PBAT) with a hydroxyalkanoate-lactide copolymer, compatibility between materials was excellent, resulting in high yield tensile strength. The present invention was completed by finding that the tensile properties such as and Young's modulus were also excellent.
또한, 상기 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체가 다량의 바이오 원료를 포함하면서도, 친환경 및 생분해성 특성을 나타내므로, 이를 포함하는 생분해성 필름도 친환경 및 생분해성 특성을 유지하면서도 바이오 원료를 다량으로 포함할 수 있다. In addition, since the hydroxyalkanoate-lactide copolymer contains a large amount of bio raw materials and exhibits eco-friendly and biodegradable characteristics, the biodegradable film containing it also contains a large amount of bio raw materials while maintaining eco-friendly and biodegradable characteristics. It can be included.
발명의 일 구현예에 따르면, 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체 및 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)를 포함하는 생분해성 필름이 제공된다.According to one embodiment of the invention, a biodegradable film comprising a hydroxyalkanoate-lactide copolymer and polybutylene adipate terephthalate (PBAT) is provided.
상기 일 구현예에 따른 생분해성 필름에 포함되는 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체는 1개 이상의 폴리하이드록시알카노에이트(PHA; polyhydrxyalkanoate) 블록 및 1개 이상의 폴리락트산 블록을 포함하는 블록 공중합체일 수 있다. 상기 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체가 상술한 블록들을 포함함에 따라, 폴리하이드록시알카노에이트 및 폴리락트산이 갖는 친환경성 및 생분해성을 나타낼 수 있다. The hydroxyalkanoate-lactide copolymer included in the biodegradable film according to the above embodiment is a block copolymer containing one or more polyhydroxyalkanoate (PHA; polyhydrxyalkanoate) blocks and one or more polylactic acid blocks. It may be a combination. As the hydroxyalkanoate-lactide copolymer contains the above-mentioned blocks, it can exhibit the environmental friendliness and biodegradability of polyhydroxyalkanoate and polylactic acid.
상기 하이드록시알카노에이트는 3-하이드록시부티레이트, 4-하이드록시부티레이트, 2-하이드록시프로피온네이트, 3-하이드록시프로피오네이트, 탄소수가 6 내지 14 개인 중간사슬 길이의 (D)-3-하이드록시카르복실레이트, 3-하이드록시발레이트, 4-하이드록시발레이트 또는 5-하이드록시발레이트일 수 있다. 따라서, 상기 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체는 3-하이드록시부티레이트-락타이드 공중합체, 4-하이드록시부티레이트-락타이드 공중합체, 2-하이드록시프로피온네이트-락타이드 공중합체, 3-하이드록시프로피오네이트-락타이드 공중합체, 4-하이드록시발레이트-락타이드 공중합체 또는 5-하이드록시발레이트-락타이드 공중합체일 수 있으며, 예를 들어 상기 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체는 유연성 및 기계적 물성 등을 개선하기 위해 3-하이드록시프로피오네이트-락타이드 공중합체일 수 있다. The hydroxyalkanoates include 3-hydroxybutyrate, 4-hydroxybutyrate, 2-hydroxypropionate, 3-hydroxypropionate, and (D)-3- having a medium chain length of 6 to 14 carbon atoms. It may be hydroxycarboxylate, 3-hydroxyvalate, 4-hydroxyvalate or 5-hydroxyvalate. Therefore, the hydroxyalkanoate-lactide copolymer is 3-hydroxybutyrate-lactide copolymer, 4-hydroxybutyrate-lactide copolymer, 2-hydroxypropionate-lactide copolymer, 3- It may be a hydroxypropionate-lactide copolymer, a 4-hydroxyvalate-lactide copolymer, or a 5-hydroxyvalate-lactide copolymer, for example, the hydroxyalkanoate-lactide. The copolymer may be a 3-hydroxypropionate-lactide copolymer to improve flexibility and mechanical properties.
상기 3-하이드록시프로피오네이트-락타이드 공중합체는 폴리락트산 프리폴리머 및 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 프리폴리머가 중합된 블록 공중합체일 수 있다.The 3-hydroxypropionate-lactide copolymer may be a block copolymer obtained by polymerizing polylactic acid prepolymer and poly(3-hydroxypropionate) prepolymer.
상기 3-하이드록시프로피오네이트-락타이드 공중합체는 상기 폴리락트산 프리폴리머가 가진 인장강도 및 탄성률이 우수한 특징을 나타내면서도, 상기 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 프리폴리머가 유리 전이 온도(Tg)를 낮추어 유연성을 증가시키고, 충격 강도 등의 기계적 물성을 개선함으로써, 폴리락트산이 갖는 신율이 나빠 쉽게 깨지는 특성(Brittleness)을 방지할 수 있다.The 3-hydroxypropionate-lactide copolymer exhibits the excellent tensile strength and elastic modulus characteristics of the polylactic acid prepolymer, while the poly(3-hydroxypropionate) prepolymer has a glass transition temperature (Tg). By increasing flexibility by lowering and improving mechanical properties such as impact strength, it is possible to prevent the brittleness of polylactic acid due to its poor elongation.
상기 폴리락트산 프리폴리머는 락트산을 발효 또는 축중합(Polycondensation)하여 제조된 것일 수 있다.The polylactic acid prepolymer may be manufactured by fermentation or polycondensation of lactic acid.
상기 폴리락트산 프리폴리머는 중량평균 분자량이 1,000 g/mol 이상 또는 5,000 g/mol 이상, 또는 6,000 g/mol 이상, 또는 8,000 g/mol 이상이고, 50,000 g/mol 이하, 또는 30,000 g/mol 이하일 수 있으며, 최종 제조되는 블록 공중합체 내 폴리락트산 프리폴리머 유래 반복단위를 포함하는 블록의 결정성을 높이고자 할 경우, 상기 폴리락트산 프리폴리머가 20,000 g/mol 초과, 또는 22,000g/mol 이상, 또는 23,000g/mol 이상, 또는 25,000 g/mol 이상이고, 50,000 g/mol 이하, 또는 30,000 g/mol 이하, 또는 28,000 g/mol 이하, 또는 26,000g/mol 이하의 높은 중량평균 분자량을 갖는 것이 바람직하다.The polylactic acid prepolymer may have a weight average molecular weight of 1,000 g/mol or more, or 5,000 g/mol or more, or 6,000 g/mol or more, or 8,000 g/mol or more, and 50,000 g/mol or less, or 30,000 g/mol or less, When it is desired to increase the crystallinity of the block containing repeating units derived from polylactic acid prepolymer in the final manufactured block copolymer, the polylactic acid prepolymer must be greater than 20,000 g/mol, or 22,000 g/mol or more, or 23,000 g/mol. It is preferable to have a high weight average molecular weight of more than or equal to 25,000 g/mol, and less than or equal to 50,000 g/mol, or less than or equal to 30,000 g/mol, or less than or equal to 28,000 g/mol, or less than or equal to 26,000 g/mol.
폴리락트산 프리폴리머의 중량평균 분자량이 20,000 g/mol 이하이면 고분자의 결정이 작아 최종 제조된 블록 공중합체에서 고분자의 결정성을 유지하기 어렵고, 폴리락트산 프리폴리머의 중량평균 분자량이 50,000 g/mol을 초과하면 중합 시 폴리락트산 프리폴리머 사이의 반응속도보다 프리폴리머 사슬 내부에서 일어나는 부반응 속도가 빨라지게 된다.If the weight average molecular weight of the polylactic acid prepolymer is less than 20,000 g/mol, the polymer crystals are small and it is difficult to maintain the crystallinity of the polymer in the final manufactured block copolymer. If the weight average molecular weight of the polylactic acid prepolymer exceeds 50,000 g/mol, it is difficult to maintain the crystallinity of the polymer. During polymerization, the side reaction rate occurring within the prepolymer chain becomes faster than the reaction rate between polylactic acid prepolymers.
한편, 본 발명에서 사용하는 '락트산'은 L-락트산, D-락트산, 또는 이의 혼합물을 지칭한다.Meanwhile, 'lactic acid' used in the present invention refers to L-lactic acid, D-lactic acid, or a mixture thereof.
상기 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 프리폴리머는 3-하이드록시프로피오네이트를 발효 또는 축중합하여 제조된 것일 수 있다. The poly(3-hydroxypropionate) prepolymer may be manufactured by fermenting or condensation polymerization of 3-hydroxypropionate.
상기 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 프리폴리머의 중량평균 분자량은 1,000 g/mol 이상 또는 5,000 g/mol 이상, 또는 8,000 g/mol 이상, 또는 8,500 g/mol 이상이고, 50,000 g/mol 이하, 또는 30,000 g/mol 이하일 수 있고, 최종 제조되는 블록 공중합체 내 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 프리폴리머 유래 반복단위의 결정성을 높이고자 할 경우, 상기 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 프리폴리머가 20,000 g/mol 초과, 또는 22,000g/mol 이상, 또는 25,000 g/mol 이상이고, 50,000 g/mol 이하, 또는 30,000 g/mol 이하, 또는 28,000 g/mol 이하의 높은 중량평균 분자량을 갖는 것이 바람직하다.The weight average molecular weight of the poly(3-hydroxypropionate) prepolymer is 1,000 g/mol or more, or 5,000 g/mol or more, or 8,000 g/mol or more, or 8,500 g/mol or more, and 50,000 g/mol or less, Alternatively, it may be 30,000 g/mol or less, and when it is desired to increase the crystallinity of the repeating unit derived from the poly(3-hydroxypropionate) prepolymer in the final manufactured block copolymer, the poly(3-hydroxypropionate) The prepolymer has a high weight average molecular weight of more than 20,000 g/mol, or more than 22,000 g/mol, or more than 25,000 g/mol, and less than or equal to 50,000 g/mol, or less than or equal to 30,000 g/mol, or less than or equal to 28,000 g/mol. desirable.
상기 폴리락트산 프리폴리머에서 설명한 바와 같이, 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 프리폴리머의 중량평균 분자량이 20,000 g/mol 이하이면 고분자의 결정이 작아 최종 제조된 블록 공중합체에서 고분자의 결정성을 유지하기 어렵고, 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 프리폴리머의 중량평균 분자량이 50,000 g/mol을 초과하면 중합 시 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 프리폴리머 사이의 반응속도보다 프리폴리머 사슬 내부에서 일어나는 부반응 속도가 빨라지게 된다.As explained in the polylactic acid prepolymer, if the weight average molecular weight of the poly(3-hydroxypropionate) prepolymer is 20,000 g/mol or less, the polymer crystals are small, making it difficult to maintain the crystallinity of the polymer in the final manufactured block copolymer. It is difficult, and if the weight average molecular weight of the poly(3-hydroxypropionate) prepolymer exceeds 50,000 g/mol, the side reaction rate occurring inside the prepolymer chain is higher than the reaction rate between poly(3-hydroxypropionate) prepolymers during polymerization. becomes faster.
즉, 상기 폴리락트산 프리폴리머 및 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 프리폴리머 중 적어도 하나는 중량평균 분자량이 20,000 g/mol 초과 50,000 g/mol 이하일 수 있다.That is, at least one of the polylactic acid prepolymer and the poly(3-hydroxypropionate) prepolymer may have a weight average molecular weight of more than 20,000 g/mol and less than or equal to 50,000 g/mol.
한편, 상기 락트산 및 3-하이드록시프로피오네이트는 미생물 발효에 의해 재생가능한 공급원으로부터 제조되는 가소성 및 생분해성 화합물일 수 있으며, 이를 중합하여 형성된 폴리락트산 프리폴리머 및 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 프리폴리머를 포함하는 상기 블록 공중합체 또한 친환경성 및 생분해성을 나타낼 수 있다. 이로 인해 상기 블록 공중합체를 포함하는 생분해성 필름은 친환경성 및 생분해성을 나타내면서도 다량의 바이오 원료를 포함할 수 있다.Meanwhile, the lactic acid and 3-hydroxypropionate may be plastic and biodegradable compounds produced from renewable sources by microbial fermentation, and polylactic acid prepolymer and poly(3-hydroxypropionate) formed by polymerizing them The block copolymer containing the prepolymer may also exhibit environmental friendliness and biodegradability. For this reason, the biodegradable film containing the block copolymer can contain a large amount of bio raw materials while exhibiting environmental friendliness and biodegradability.
상기 3-하이드록시프로피오네이트-락타이드 공중합체는 폴리락트산 프리폴리머 및 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 프리폴리머가 중합된 블록 공중합체이며, 상기 블록 공중합체에서 상기 폴리락트산 프리폴리머와 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 프리폴리머의 중량비는 95:5 내지 50:50, 90:10 내지 55:45, 90:10 내지 60:40, 90:10 내지 70:30 또는 90:10 내지 80:20일 수 있다. 상기 폴리락트산 프리폴리머에 대해 상기 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 프리폴리머가 지나치게 적게 포함되면 깨지는 특성(Brittleness)이 커질 수 있고, 상기 폴리락트산 프리폴리머에 대해 상기 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 프리폴리머가 지나치게 많이 포함되면 분자량이 낮아져서 가공성 및 내열 안정성이 저하될 수 있다.The 3-hydroxypropionate-lactide copolymer is a block copolymer in which polylactic acid prepolymer and poly(3-hydroxypropionate) prepolymer are polymerized, and in the block copolymer, the polylactic acid prepolymer and poly(3 -Hydroxypropionate) The weight ratio of the prepolymer is 95:5 to 50:50, 90:10 to 55:45, 90:10 to 60:40, 90:10 to 70:30, or 90:10 to 80:20. It can be. If too little of the poly(3-hydroxypropionate) prepolymer is included in the polylactic acid prepolymer, brittleness may increase, and the poly(3-hydroxypropionate) prepolymer may increase brittleness. If too much prepolymer is included, the molecular weight may be lowered and processability and heat stability may be reduced.
상기 3-하이드록시프로피오네이트-락타이드 공중합체는 상술한 바와 같이, 1개 이상의 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 블록과, 1개 이상의 폴리락트산 블록을 포함하며, 높은 결정성을 나타낼 수 있다.As described above, the 3-hydroxypropionate-lactide copolymer includes one or more poly(3-hydroxypropionate) blocks and one or more polylactic acid blocks, and exhibits high crystallinity. You can.
예를 들어, 상기 3-하이드록시프로피오네이트-락타이드 공중합체는 시차 주사 열량 분석을 통해 측정한 결정화 온도 및 용융 온도를 이용하여 하기 수학식 1 및 2에 따라 산출한, 상기 공중합체 내 폴리락트산 블록의 결정화도(Xc_PLA)가 0 초과 50 이하이거나, 또는 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 블록의 결정화도(Xc_P(3HP))가 0 내지 50, 또는 0 초과 50 이하일 수 있다.For example, the 3-hydroxypropionate-lactide copolymer has a poly in the copolymer calculated according to the following equations 1 and 2 using the crystallization temperature and melting temperature measured through differential scanning calorimetry. The crystallinity of the lactic acid block ( Xc_PLA ) may be greater than 0 and 50 or less, or the crystallinity of the poly(3-hydroxypropionate) block ( Xc_P(3HP) ) may be 0 to 50, or greater than 0 and 50 or less.
또한, 상기 공중합체 내 폴리락트산 블록의 결정화도와 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 블록의 결정화도의 총 합이, 20 내지 100, 보다 구체적으로는 20 이상, 또는 30 이상, 또는 32 이상이고, 100 이하, 또는 70 이하, 또는 50 이하, 또는 48 이하일 수 있다.In addition, the total sum of the crystallinity degree of the polylactic acid block and the crystallinity degree of the poly(3-hydroxypropionate) block in the copolymer is 20 to 100, more specifically, 20 or more, or 30 or more, or 32 or more, It may be 100 or less, or 70 or less, or 50 or less, or 48 or less.
상기 공중합체는 상술한 결정화도를 만족함에 따라 유연성과 기계적 물성이 발란스 좋게 개선될 수 있고, 폴리락트산의 우수한 강도 특성과 폴리(3-하이드록시프로피오네이트)의 우수한 신율 특성을 동시에 나타낼 수 있다.As the copolymer satisfies the above-mentioned degree of crystallinity, flexibility and mechanical properties can be well balanced and improved, and it can simultaneously exhibit the excellent strength characteristics of polylactic acid and the excellent elongation characteristics of poly(3-hydroxypropionate).
한편, 상기 결정화도의 총 합이 지나치게 높으면 생분해성 및 가공성이 저하될 수 있고, 상기 결정화도의 총 합이 지나치게 낮으면 강도가 저하될 수 있다.On the other hand, if the total crystallinity degree is too high, biodegradability and processability may be reduced, and if the total crystallinity degree is too low, the strength may be reduced.
[수학식 1][Equation 1]
폴리락트산 블록의 결정화도(Xc_PLA)= [(PLA Tm 면적)-(PLA Tcc 면적)]/93.7Crystallinity of polylactic acid block ( Xc_PLA )= [(PLA Tm area)-(PLA Tcc area)]/93.7
상기 수학식 1에서, PLA Tm 면적은, 시차 주사 열량 분석을 통해 측정한 블록 공중합체 내 폴리락트산(PLA) 블록의 융융 온도(Tm)에서의 피크에 대한 적분값이고, PLA Tcc 면적은 시차 주사 열량 분석을 통해 측정한 블록 공중합체 내 폴리락트산 블록의 결정화 온도(Tcc)에서의 피크에 대한 적분값일 수 있다.In Equation 1, the PLA Tm area is the integral value of the peak at the melting temperature (Tm) of the polylactic acid (PLA) block in the block copolymer measured through differential scanning calorimetry, and the PLA Tcc area is the differential scanning area. It may be the integral value of the peak at the crystallization temperature (Tcc) of the polylactic acid block in the block copolymer measured through calorimetric analysis.
[수학식 2][Equation 2]
폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 블록의 결정화도(Xc_P(3HP))= [(P(3HP) Tm 면적)-(P(3HP) Tcc 면적)]/64Crystallinity of poly(3-hydroxypropionate) block (Xc_ P(3HP) )= [(P(3HP) Tm area)-(P(3HP) Tcc area)]/64
상기 수학식 2에서, P(3HP) Tm 면적은, 시차 주사 열량 분석을 통해 측정한 블록 공중합체 내 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) (P(3HP)) 블록의 융융 온도(Tm)에서의 피크에 대한 적분값이고, P(3HP) Tcc 면적은 시차 주사 열량 분석을 통해 측정한 블록 공중합체 내 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 블록의 결정화 온도(Tcc)에서의 피크에 대한 적분값일 수 있다.In Equation 2, the P(3HP) Tm area is the melting temperature (Tm) of the poly(3-hydroxypropionate) (P(3HP)) block in the block copolymer measured through differential scanning calorimetry. is the integral value for the peak, and the P(3HP) Tcc area is the integral for the peak at the crystallization temperature (Tcc) of the poly(3-hydroxypropionate) block in the block copolymer measured through differential scanning calorimetry. It can be a value.
또, 상기 Tm 및 Tcc에서의 피크에 대한 적분값이란, Tm 및 Tcc를 나타내는 피크의 하부 면적을 각각 적분하여 구한 값을 의미한다.In addition, the integrated value for the peaks at Tm and Tcc means a value obtained by integrating the lower areas of the peaks representing Tm and Tcc, respectively.
이때 상기 각 블록의 Tm 및 Tcc 측정을 위한 시차 주사 열량 분석은 PerkinElmer DSC800 장비를 사용하여 수행할 수 있다. 또한, 분석 대상 시료를 질소 분위기 하에서 25℃에서 250℃까지 분당 10℃의 속도로 승온하고, 다시 250℃에서 -50℃까지 분당 -10℃의 속도로 냉각시키고, 다시 -50℃에서 250℃까지 분당 10℃의 속도로 승온시켜 흡열 커브를 구하여, Tm 및 Tcc을 확인할 수 있다.At this time, differential scanning calorimetry for measuring Tm and Tcc of each block can be performed using PerkinElmer DSC800 equipment. In addition, the sample to be analyzed was heated at a rate of 10°C per minute from 25°C to 250°C under a nitrogen atmosphere, cooled again from 250°C to -50°C at a rate of -10°C per minute, and then again from -50°C to 250°C. By increasing the temperature at a rate of 10°C per minute and obtaining an endothermic curve, Tm and Tcc can be confirmed.
상기 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체는 겔 투과 크로마토그래피(GPC: gel permeation chromatography)를 이용하여 측정한 중량평균 분자량(Mw)이 50,000 내지 300,000 g/mol이며, 보다 구체적으로는 50,000 g/mol 이상, 70,000 g/mol 이상, 또는 100,000 g/mol 이상이고, 300,000 g/mol 이하, 또는 200,000 g/mol 이하 또는 150,000g/mol 이하의 중량평균 분자량을 갖는다. 상기 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체의 중량평균 분자량이 지나치게 작으면 전반적인 기계적 물성이 현격히 저하될 수 있고, 중량평균 분자량이 지나치게 크면 공정 과정이 어렵고 가공성 및 신율이 낮아질 수 있다.The hydroxyalkanoate-lactide copolymer has a weight average molecular weight (Mw) measured using gel permeation chromatography (GPC) of 50,000 to 300,000 g/mol, and more specifically, 50,000 g/mol. mol or more, 70,000 g/mol or more, or 100,000 g/mol or more, and has a weight average molecular weight of 300,000 g/mol or less, or 200,000 g/mol or less, or 150,000 g/mol or less. If the weight average molecular weight of the hydroxyalkanoate-lactide copolymer is too small, the overall mechanical properties may be significantly reduced, and if the weight average molecular weight is too large, the process may be difficult and processability and elongation may be low.
상기 일 구현예에 따른 생분해성 필름은 상기 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체를 포함하며, 예를 들어 생분해성 필름 총 100 중량% 대비 3 내지 40 중량%로 포함될 수 있고, 보다 구체적으로는 3 중량% 이상, 5 중량% 이상, 7 중량% 이상이거나, 40 중량% 이하, 35 중량% 이하, 30 중량% 이하로 포함될 수 있다.The biodegradable film according to the embodiment includes the hydroxyalkanoate-lactide copolymer, for example, may be included in 3 to 40% by weight based on the total 100% by weight of the biodegradable film, and more specifically, It may be included in an amount of 3% by weight or more, 5% by weight or more, 7% by weight or less, or 40% by weight or less, 35% by weight or less, and 30% by weight or less.
상기 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체가 생분해성 필름에 지나치게 적게 포함되는 경우 영률 및 항복 인장강도 등의 인장특성이 저하될 수 있고, 상기 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체가 생분해성 필름에 지나치게 많이 포함되는 경우 신율이 낮아질 수 있다.If the hydroxyalkanoate-lactide copolymer is included in too little of the biodegradable film, tensile properties such as Young's modulus and yield tensile strength may decrease, and the hydroxyalkanoate-lactide copolymer may be biodegradable. If too much is included in the film, the elongation may be lowered.
상기 일 구현예에 따른 생분해성 필름은 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)을 포함한다. The biodegradable film according to the above embodiment includes polybutylene adipate terephthalate (PBAT).
상기 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)는 생분해성 수지로서 생분해성 필름 총 100 중량% 대비 30 내지 98 중량%로 포함될 수 있고, 보다 구체적으로는 30 중량% 이상, 40 중량% 이상, 50 중량% 이상이거나, 98 중량% 이하, 95 중량% 이하, 92중량% 이하로 포함될 수 있다.The polybutylene adipate terephthalate (PBAT) is a biodegradable resin and may be included in an amount of 30 to 98% by weight based on the total 100% by weight of the biodegradable film, and more specifically, 30% by weight or more, 40% by weight or more, or 50% by weight. % or more, or may be included in 98 wt% or less, 95 wt% or less, or 92 wt% or less.
상기 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)가 생분해성 필름에 지나치게 적게 포함되는 경우 신율이 낮아질 수 있고, 상기 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)가 생분해성 필름에 지나치게 많이 포함되는 경우 영률 및 항복 인장강도 등의 인장특성이 저하될 수 있다.If too little polybutylene adipate terephthalate (PBAT) is included in the biodegradable film, the elongation may be lowered, and if too much polybutylene adipate terephthalate (PBAT) is included in the biodegradable film, the Young's modulus and Tensile properties such as yield tensile strength may decrease.
상기 일 구현예에 따른 생분해성 필름에 포함되는 상기 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체 및 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)의 중량비는 5:95 내지 50:50, 5:95 내지 40:60, 10:90 내지 30:70일 수 있다. The weight ratio of the hydroxyalkanoate-lactide copolymer and polybutylene adipate terephthalate (PBAT) included in the biodegradable film according to the embodiment is 5:95 to 50:50, 5:95 to 40. :60, 10:90 to 30:70.
상기 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체에 비해 상기 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)를 지나치게 적게 포함하면 신율이 낮아질 수 있고, 상기 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체에 비해 상기 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)를 지나치게 많이 포함하면 영률 및 항복 인장강도 등의 인장특성이 저하될 수 있다.If too little polybutylene adipate terephthalate (PBAT) is included compared to the hydroxyalkanoate-lactide copolymer, the elongation may be lowered, and compared to the hydroxyalkanoate-lactide copolymer, the polybutylene adipate terephthalate (PBAT) may be lowered. If too much butylene adipate terephthalate (PBAT) is included, tensile properties such as Young's modulus and yield tensile strength may be reduced.
상기 일 구현예에 따른 생분해성 필름은 열가소성 전분을 더 포함할 수 있다.The biodegradable film according to the above embodiment may further include thermoplastic starch.
본 발명자들은, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)에 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체 및 열가소성 전분을 컴파운딩하여 제조된 생분해성 필름의 경우, 소재들 간의 상용성이 우수하여 항복 인장강도 및 영률 등의 인장 특성 또한 우수하다는 점을 알아내었다.The present inventors found that, in the case of a biodegradable film produced by compounding polybutylene adipate terephthalate (PBAT) with a hydroxyalkanoate-lactide copolymer and thermoplastic starch, the yield tensile strength was excellent due to excellent compatibility between materials. It was found that tensile properties such as strength and Young's modulus were also excellent.
또한, 상기 생분해성 필름은 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트의 가공성을 높이고 생분해 속도를 빠르게 하기 위해 열가소성 전분을 더 포함할 수 있다.In addition, the biodegradable film is used to increase the processability of polybutylene adipate terephthalate and to speed up the biodegradation rate. It may further contain thermoplastic starch.
상기 열가소성 전분은 천연고분자인 전분에 가소제를 첨가하여 기존의 범용 수지인 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌 등처럼 일정 온도 이상에서도 탄화되지 않고 형태가 자유자재로 바뀔 수 있는 열가소성을 부여한 전분일 수 있다.The thermoplastic starch may be a starch in which a plasticizer is added to starch, a natural polymer, to provide thermoplasticity that allows the shape to be freely changed without being carbonized above a certain temperature, like existing general-purpose resins such as polyethylene, polystyrene, and polypropylene.
상기 열가소성 전분에는 쌀 전분, 밀 전분, 옥수수 전분, 고구마 전분, 감자 전분, 타피오카 전분, 카사바 전분 및 이들의 변성 전분으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. The thermoplastic starch may include one or more selected from the group consisting of rice starch, wheat starch, corn starch, sweet potato starch, potato starch, tapioca starch, cassava starch, and modified starches thereof.
또한, 천연고분자인 전분에 포함되는 상기 가소제는 이소소르비드, 글리세롤, 소르비톨, 프룩토스, 포름아미드, 자일리톨, 옥수수기름 및 식용유로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.Additionally, the plasticizer included in starch, a natural polymer, may be one or more selected from the group consisting of isosorbide, glycerol, sorbitol, fructose, formamide, xylitol, corn oil, and edible oil.
상기 가소제는 상기 열가소성 전분 총 100 중량% 대비 5 중량% 이상 50 중량% 이하, 10 중량% 이상 45 중량% 이하, 또는 15 중량% 이상, 35 중량% 이하로 포함될 수 있다. The plasticizer may be included in an amount of 5% to 50% by weight, 10% to 45% by weight, or 15% to 35% by weight based on the total 100% by weight of the thermoplastic starch.
상기 열가소성 전분은 생분해성 필름 총 100 중량% 대비 10 내지 70 중량%로 포함될 수 있고, 보다 구체적으로는 10 중량% 이상, 15 중량% 이상, 20 중량% 이상이거나, 70 중량% 이하, 60 중량% 이하, 50 중량% 이하로 포함될 수 있다.The thermoplastic starch may be included in an amount of 10 to 70% by weight based on the total 100% by weight of the biodegradable film, and more specifically, 10% by weight or more, 15% by weight or more, 20% by weight or more, or 70% by weight or less, 60% by weight. Hereinafter, it may be included in an amount of 50% by weight or less.
상기 열가소성 전분이 생분해성 필름에 지나치게 적게 포함되는 경우 생분해 속도가 늦어지고 영률 및 항복 인장강도 등의 인장특성이 저하될 수 있고, 상기 열가소성 전분이 생분해성 필름에 지나치게 많이 포함되는 경우 신율이 낮아질 수 있다.If the thermoplastic starch is included in too little of the biodegradable film, the biodegradation rate may be slowed and tensile properties such as Young's modulus and yield tensile strength may be lowered, and if the thermoplastic starch is included in too much of the biodegradable film, the elongation may be lowered. there is.
상술한 바와 같이, 상기 생분해성 필름에는 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT) 및 열가소성 전분이 첨가되며, 상기 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체 및 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT) 총 100 중량부에 대해 상기 열가소성 전분을 10 내지 100 중량부, 20 내지 90 중량부, 30 내지 80 중량부 또는 30 내지 70 중량부로 포함할 수 있다.As described above, hydroxyalkanoate-lactide copolymer, polybutylene adipate terephthalate (PBAT), and thermoplastic starch are added to the biodegradable film, and the hydroxyalkanoate-lactide copolymer and The thermoplastic starch may be included in an amount of 10 to 100 parts by weight, 20 to 90 parts by weight, 30 to 80 parts by weight, or 30 to 70 parts by weight based on a total of 100 parts by weight of polybutylene adipate terephthalate (PBAT).
상기 일 구현예에 따른 생분해성 필름은 상기 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체 및 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)의 결합력을 향상시켜 기계적 특성을 개선하기 위해 상용화제를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 상용화제는 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT) 및 열가소성 전분의 결합력을 향상시켜 기계적 특성을 개선시킬 수 있다. 상기 상용화제는 사슬연장제로 작용하여 분자량을 증가시킬 수 있고, 용융점도를 높이며 연신성 등의 성형성도 향상시킬 수 있다.The biodegradable film according to the embodiment may further include a compatibilizer to improve mechanical properties by improving the bonding strength of the hydroxyalkanoate-lactide copolymer and polybutylene adipate terephthalate (PBAT). there is. In addition, the compatibilizer can improve mechanical properties by improving the bonding strength of hydroxyalkanoate-lactide copolymer, polybutylene adipate terephthalate (PBAT), and thermoplastic starch. The compatibilizer can act as a chain extender to increase molecular weight, increase melt viscosity, and improve formability such as stretchability.
상기 상용화제는 이로써 한정하는 것은 아니나, 글리시딜기, 산 무수물기, 카르보디이미드기, 이소시아네이트기, 옥사졸린기 및 아미노기로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 관능기를 함유하는 화합물일 수 있다.The compatibilizer is not limited thereto, but may be a compound containing at least one functional group selected from a glycidyl group, an acid anhydride group, a carbodiimide group, an isocyanate group, an oxazoline group, and an amino group.
상기 글리시딜기를 함유하는 화합물로서는, 글리시딜에테르 화합물, 글리시딜에스테르화합물, 글리시딜아민 화합물, 글리시딜이미드 화합물, 글리시딜(메트)아크릴레이트 화합물, 지환식 에폭시 화합물을 들 수 있다. 시판되어 있는 것으로서는 에틸렌과 아크릴산에스테르와 글리시딜(메트)아크릴레이트의 공중합체인 듀폰(DuPont)사의 "BIOMAX"(등록 상표) Strong 시리즈, 아르케마(Arkema)사의 "LOTADER"(등록 상표) 시리즈, 글리시딜기 함유 아 크릴/스티렌계 공중합체인 바스프(BASF)사의 "JONCRYL"(등록 상표) 시리즈, 글리시딜기 함유 아크릴계 수지인 도아 고세이(주)의 "레제다"(등록 상표) 시리즈, 동사의 "알폰"(등록 상표) 시리즈 등을 들 수 있다. 또한, 상기 산 무수물기를 함유하는 화합물의 예로서는, 무수 숙신산, 무수 말레산, 무수 프탈산 등을 함유하는 화합물을 들 수 있다. 시판되어 있는 것으로서는, 에틸렌과 아크릴산에스테르, 무수 말레산의 공중합체인 아르케마사의 등록특허 10-1970847 - 10 - "BONDINE"(등록 상표) 시리즈, 무수 말레산 그래프트 중합체인 아르케마사의 "OREVAC"(등록 상표) 시리즈, 듀폰 사의 "Bynel" 시리즈, 산요 가세이 고교(주)의 "유멕스"(등록 상표) 시리즈, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중 합체(SEBS)에 무수 말레산을 공중합한 크라톤(Kraton)사 "KRATON"(등록 상표) 시리즈 등을 들 수 있다. 상기 카르보디이미드기를 함유하는 화합물이란, 분자 내에 적어도 하나의 (-N=C=N-)로 표시되는 카르보디이미드기를 갖는 화합물이고, 시판되어 있는 것으로서는, 닛신보세끼(주)의 "카르보디라이트"(등록 상표) 시리즈, 라인 케 미(Rhein Chemie)사의 "STABAXOL"(등록 상표) 시리즈 등을 들 수 있다. 상기 이소시아네이트기를 함유하는 화합물의 예로서는, 헥사메틸렌디이소시아네이트 등을 들 수 있다.Examples of compounds containing the glycidyl group include glycidyl ether compounds, glycidyl ester compounds, glycidylamine compounds, glycidyl imide compounds, glycidyl (meth)acrylate compounds, and alicyclic epoxy compounds. I can hear it. Commercially available products include DuPont's "BIOMAX" (registered trademark) Strong series, which is a copolymer of ethylene, acrylic acid ester, and glycidyl (meth)acrylate, and Arkema's "LOTADER" (registered trademark) series. , BASF's "JONCRYL" (registered trademark) series, which is an acrylic/styrene-based copolymer containing glycidyl groups, and Toa Kosei Co., Ltd.'s "Rezeda" (registered trademark) series, which is an acrylic resin containing glycidyl groups. 'Alphone' (registered trademark) series, etc. Additionally, examples of the compound containing the acid anhydride group include compounds containing succinic anhydride, maleic anhydride, phthalic anhydride, etc. Commercially available products include Arkema's registered patent 10-1970847 - 10 - "BONDINE" (registered trademark) series, which is a copolymer of ethylene, acrylic acid ester, and maleic anhydride, and Arkema's "OREVAC" (registered trademark), which is a maleic anhydride graft polymer. registered trademark) series, DuPont's "Bynel" series, Sanyo Kasei Kogyo Co., Ltd.'s "UMEX" (registered trademark) series, a polymer copolymerized with styrene-ethylene-butylene-styrene copolymer (SEBS) and maleic anhydride. and the "KRATON" (registered trademark) series from Kraton. The compound containing the carbodiimide group is a compound having at least one carbodiimide group represented by (-N=C=N-) in the molecule, and commercially available compounds include "Carbodiimide Group" from Nisshin Boseki Co., Ltd. Examples include the “Body Light” (registered trademark) series and the “STABAXOL” (registered trademark) series from Rhein Chemie. Examples of the compound containing the isocyanate group include hexamethylene diisocyanate.
예를 들어, 상기 상용화제는 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함할 수 있다.For example, the compatibilizer may include a repeating unit represented by the following formula (1).
[화학식 1] [Formula 1]
상기 화학식 1에서,In Formula 1,
R1 내지 R6은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 히드록시, 니트로, 아미노, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알킬, 치환 또는 비치환된 2 내지 60의 알콕시, 치환 또는 비치환된 2 내지 60의 알케닐, 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 60의 사이클로알킬, 치환 또는 비치환된 6 내지 60의 아릴, 또는 치환 또는 비치환된 O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴일 수 있다.R 1 to R 6 are each independently hydrogen, deuterium, hydroxy, nitro, amino, substituted or unsubstituted alkyl having 2 to 60 carbon atoms, substituted or unsubstituted alkoxy having 2 to 60 carbon atoms, or substituted or unsubstituted 2 to 60 carbon atoms. Alkenyl of 60, substituted or unsubstituted cycloalkyl of 4 to 60 carbon atoms, substituted or unsubstituted aryl of 6 to 60 carbon atoms, or substituted or unsubstituted carbon atoms containing one or more of O, N, Si and S It may be 2 to 60 heteroaryl.
예를 들어, R1 내지 R3은 각각 독립적으로 수소 또는 중수소일 수 있다.For example, R 1 to R 3 may each independently be hydrogen or deuterium.
또한, R4 및 R6은 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 메틸, 에틸 또는 프로필일 수 있다.Additionally, R 4 and R 6 may each independently be hydrogen, deuterium, methyl, ethyl, or propyl.
또한, R5는 탄소수 2 내지 60의 알킬일 수 있다.Additionally, R 5 may be alkyl having 2 to 60 carbon atoms.
x, y, z는 각각 독립적으로 1 내지 20의 정수일 수 있다.x, y, and z may each independently be integers from 1 to 20.
상기 상용화제는 생분해성 필름 100 중량부 대해 0.1 내지 10 중량부로 포함될 수 있고, 보다 구체적으로는 0.1 중량부 이상, 0.2 중량부 이상, 0.3 중량부 이상이거나, 10 중량부 이하, 5 중량부 이하, 3 중량부 이하로 포함될 수 있다.The compatibilizer may be included in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the biodegradable film, and more specifically, 0.1 parts by weight or more, 0.2 parts by weight or more, 0.3 parts by weight or more, 10 parts by weight or less, 5 parts by weight or less, It may contain less than 3 parts by weight.
상기 상용화제가 생분해성 필름에 지나치게 적게 포함되는 경우 기계적 특성이 개선되지 않고, 상기 상용화제가 생분해성 필름에 지나치게 많이 포함되는 경우 용융점도가 과도하게 높아져서 성형성이 저하될 수 있다.If the compatibilizer is included in too little of the biodegradable film, the mechanical properties are not improved, and if the compatibilizer is included in too much of the biodegradable film, the melt viscosity may increase excessively and formability may be reduced.
상기 일 구현예에 따른 생분해성 필름은 ASTM D882-07에 따라 측정된 항복 인장강도가 7 MPa 이상, 8 MPa 이상 또는 7 MPa 내지 30 MPa일 수 있다.The biodegradable film according to the above embodiment may have a yield tensile strength measured according to ASTM D882-07 of 7 MPa or more, 8 MPa or more, or 7 MPa to 30 MPa.
또한, 상기 생분해성 필름은 ASTM D882-07에 따라 측정된 영률(Young's Modulus)이 80 MPa 이상, 85 MPa 이상, 90 MPa 이상, 100 MPa 내지 800 MPa일 수 있다.Additionally, the biodegradable film may have a Young's Modulus measured according to ASTM D882-07 of 80 MPa or more, 85 MPa or more, 90 MPa or more, and 100 MPa to 800 MPa.
상기 일 구현예에 따른 생분해성 필름의 두께는 10 내지 300 ㎛일 수 있고, 보다 구체적으로 10 ㎛ 이상, 20 ㎛ 이상, 30 ㎛ 이상이거나, 300 ㎛ 이하, 200 ㎛ 이하, 150 ㎛ 이하일 수 있다. 상기 필름의 두께가 상술한 범위임으로 인해 탄력이 강해지고, 취급성이 우수하며, 롤의 권취 상태나 권출성이 양호해질 수 있다.The thickness of the biodegradable film according to the above embodiment may be 10 to 300 ㎛, more specifically, 10 ㎛ or more, 20 ㎛ or more, 30 ㎛ or more, or 300 ㎛ or less, 200 ㎛ or less, and 150 ㎛ or less. When the thickness of the film is within the above-mentioned range, elasticity can be strengthened, handling properties can be excellent, and the winding state and unwinding properties of the roll can be improved.
상기 필름 두께가 지나치게 얇은 경우 인장강도, 인열강도 및 신율이 나빠져서 사용시 필름에 구멍이 생기거나 찢어질 수 있으며, 상기 필름 두께가 지나치게 두꺼운 경우 단가 경쟁력이 낮아질 수 있다.If the film thickness is too thin, the tensile strength, tear strength, and elongation may deteriorate, which may cause holes or tears in the film during use, and if the film thickness is too thick, unit price competitiveness may be reduced.
상기 생분해성 필름은 농업용 멀칭 필름, 일회용 장갑, 의료용 개별 포장지, 식품 포장지, 쓰레기 봉투 또는 각종 공업 제품의 포대 등으로 사용할 수 있다.The biodegradable film can be used as agricultural mulching film, disposable gloves, individual medical packaging, food packaging, garbage bags, or bags for various industrial products.
상기 생분해성 필름의 제조 방법은 특별히 한정되지 않으나, 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT) 및/또는 열가소성 전분을 용융 혼련하는 용융 혼련법을 사용하거나, 각 성분을 용매에 녹인 용액을 균일 혼합시킨 후 용매를 제거하여 조성물을 제조할 수 있다. The method of producing the biodegradable film is not particularly limited, but a melt-kneading method of melting and kneading hydroxyalkanoate-lactide copolymer, polybutylene adipate terephthalate (PBAT), and/or thermoplastic starch is used, or A composition can be prepared by uniformly mixing a solution in which each component is dissolved in a solvent and then removing the solvent.
상기 용융 혼련법의 경우 그 방법에 대해서는 특별히 제한은 없으나, 혼련기, 롤밀, 벤버리 믹서, 단축 또는 이축 압출기 등의 통상적인 혼합기를 사용할 수 있다. 용융 혼련시 압출기의 온도는 150 ℃ 내지 240 ℃, 160 ℃ 내지 220 ℃ 또는 170 ℃ 내지 200 ℃일 수 있다.In the case of the melt kneading method, there are no particular restrictions on the method, but conventional mixers such as a kneader, roll mill, Banbury mixer, single-screw or twin-screw extruder can be used. During melt kneading, the temperature of the extruder may be 150°C to 240°C, 160°C to 220°C, or 170°C to 200°C.
상기 생분해성 필름은 용융 혼련법 등에 의해 제조된 조성물을 이용하여, 공지된 인플레이션법, 튜블러법, T 다이 캐스팅법 등의 기존의 필름의 제조법에 의해 얻을 수 있다. 예를 들어, 상기 조성물을 펠릿화하고, 펠릿을 60 내지 10 0℃에서 6시간 이상 건조하여, 수분량을 1,200ppm 이하, 500ppm 이하 또는 200ppm 이하로 제어할 수 있다.The biodegradable film can be obtained by conventional film production methods such as the known inflation method, tubular method, and T die casting method, using a composition prepared by a melt kneading method or the like. For example, the composition can be pelletized and the pellets dried at 60 to 100° C. for 6 hours or more to control the moisture content to 1,200 ppm or less, 500 ppm or less, or 200 ppm or less.
이후, 펠릿화된 복합체를 이형 필름에 도포한 이후, 열압착기에 넣고 압력을 가하여 필름을 제조할 수 있다. 이때, 온도는 130 ℃ 내지 250 ℃, 150 ℃ 내지 220 ℃ 또는 160 ℃ 내지 200 ℃이고, 압력은 5 MPa 내지 20 MPa, 8 MPa 내지 17 MPa 또는 10 MPa 내지 15 MPa일 수 있다.Thereafter, the pelletized composite can be applied to a release film, placed in a thermocompressor, and pressure applied to produce a film. At this time, the temperature may be 130°C to 250°C, 150°C to 220°C, or 160°C to 200°C, and the pressure may be 5 MPa to 20 MPa, 8 MPa to 17 MPa, or 10 MPa to 15 MPa.
본 발명에 따르면, 친환경성 및 생분해성을 유지하면서도, 항복 인장강도와 영률 등의 인장 특성이 우수하고, 바이오 원료를 포함하는 생분해성 필름이 제공될 수 있다.According to the present invention, a biodegradable film containing bio raw materials and having excellent tensile properties such as yield tensile strength and Young's modulus while maintaining environmental friendliness and biodegradability can be provided.
도 1은 실시예 1 내지 4 및 비교예 1에서 제조된 필름에 대한 스트레스-스트레인 곡선(Stress-strain curve)이다.
도 2는 실시예 5 내지 9 및 비교예 2에서 제조된 필름에 대한 스트레스-스트레인 곡선(Stress-strain curve)이다.1 is a stress-strain curve for the films prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Example 1.
Figure 2 is a stress-strain curve for the films prepared in Examples 5 to 9 and Comparative Example 2.
발명을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. The invention is explained in more detail in the following examples. However, the following examples only illustrate the present invention, and the content of the present invention is not limited by the following examples.
제조예 1: 3-하이드록시프로피오네이트-락타이드 블록 공중합체 제조Preparation Example 1: Preparation of 3-hydroxypropionate-lactide block copolymer
(1) 폴리락트산 프리폴리머 제조(1) Production of polylactic acid prepolymer
오일배스에 100 ml Schlenk 플라스크에 85 % L-락트산 수용액 25 g을 투입하고 70 ℃ 및 50 mbar 조건에서 2 시간 동안 감압하여 L-락트산 내 수분을 제거하였다. 이후 락테이트 100중량부 기준, p-톨루엔설폰산(p-TSA) 0.4 중량부 및 SnCl2 촉매 0.1 중량부를 각각 투입하고, 150 ℃의 온도에서 12 시간 동안 용융 축중합 반응하였다. 반응이 종결된 이후, 반응물을 클로로폼에 용해시킨 후 메탄올로 추출하여 폴리락트산 프리폴리머를 수득하였다(중량평균 분자량: 8,000 g/mol).25 g of 85% L-lactic acid aqueous solution was added to a 100 ml Schlenk flask in an oil bath and the pressure was reduced for 2 hours at 70°C and 50 mbar to remove moisture in L-lactic acid. Afterwards, based on 100 parts by weight of lactate, 0.4 parts by weight of p-toluenesulfonic acid (p-TSA) and SnCl 2 catalyst Add 0.1 part by weight of each and simmer at a temperature of 150°C for 12 hours. During the melt condensation polymerization reaction. After the reaction was completed, the reactant was dissolved in chloroform and extracted with methanol to obtain a polylactic acid prepolymer (weight average molecular weight: 8,000 g/mol).
(2)(2) 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 프리폴리머 제조Poly(3-hydroxypropionate) prepolymer production
오일배스에 100 ml Schlenk 플라스크에 60 % 3-하이드록시프로피오네이트 수용액을 25 ml을 투입하고 50 ℃ 및 50 mbar에서 3 시간 동안 3-하이드록시프로피오네이트 내 수분을 제거하고, 이후 70 ℃ 및 20 mbar에서 2 시간 동안 올리고머화를 시킨 후 반응플라스크에 3-하이드록시프로피오네이트 100 중량부 기준 p-톨루엔설폰산(p-TSA) 촉매 0.4 중량부를 투입하고, 110 ℃의 온도에서 24 시간 동안 용융 축중합 반응하였다. 반응이 종결된 이후, 반응물을 클로로폼에 용해시킨 후 메탄올로 추출하여 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 프리폴리머를 수득하였다(중량평균 분자량: 26,000g/mol).Add 25 ml of 60% 3-hydroxypropionate aqueous solution to a 100 ml Schlenk flask in an oil bath, remove moisture in the 3-hydroxypropionate for 3 hours at 50 ℃ and 50 mbar, and then incubate at 70 ℃ and After oligomerization at 20 mbar for 2 hours, p-toluenesulfonic acid (p-TSA) catalyst based on 100 parts by weight of 3-hydroxypropionate was added to the reaction flask. Add 0.4 parts by weight and simmer for 24 hours at a temperature of 110°C. During the melt condensation polymerization reaction. After the reaction was completed, the reactant was dissolved in chloroform and extracted with methanol to obtain poly(3-hydroxypropionate) prepolymer (weight average molecular weight: 26,000 g/mol).
(3) 블록 공중합체 제조 (3) Preparation of block copolymers
오일배스에 100 ml Schlenk 플라스크에 상기 폴리락트산 프리폴리머 및 상기 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 프리폴리머를 9:1의 중량비로 혼합하여 총 함량 30 g이 되도록 투입한 후, p-톨루엔설폰산(p-TSA)을 90 mg 투입하고, 60 ℃에서 3 시간 동안 어닐링(annealing)을 진행하였다. 이후, evaporator를 이용하여 150 ℃ 및 0.5 mbar의 조건에서 24 시간 동안 혼합하며 고상 중합 반응시켜 3-하이드록시프로피오네이트-락타이드 블록 공중합체(중량평균 분자량: 130,000 g/mol)를 제조하였다.The polylactic acid prepolymer and the poly(3-hydroxypropionate) prepolymer were mixed in a 100 ml Schlenk flask in an oil bath at a weight ratio of 9:1, added to a total content of 30 g, and p-toluenesulfonic acid ( 90 mg of p-TSA) was added, and annealing was performed at 60°C for 3 hours. Afterwards, using an evaporator, mix at 150°C and 0.5 mbar for 24 hours and perform solid phase polymerization to produce 3-hydroxypropionate-lactide. A block copolymer (weight average molecular weight: 130,000 g/mol) was prepared.
한편, 상기 폴리락트산 프리폴리머, 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 프리폴리머 및 블록 공중합체의 중량평균 분자량은 겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 이용하여 측정하였다. Meanwhile, the weight average molecular weight of the polylactic acid prepolymer, poly(3-hydroxypropionate) prepolymer, and block copolymer was measured using gel permeation chromatography (GPC).
제조예 2: 열가소성 전분 제조Preparation Example 2: Preparation of thermoplastic starch
건조 중량 기준으로 옥수수 전분 225 g, 글리세롤 75 g을 혼합기로 믹싱한 이후 압출기에 투입하여 컴파운딩하였다. 압출기의 온도 범위는 80 내지 150 ℃이고, 스크류(screw) 속도는 150 rpm으로 설정하였으며, 압출한 스트랜드(strand)를 펠렛타이저(pelletizer)로 잘라서 열가소성 전분 펠렛을 제조하였다. Based on dry weight, 225 g of corn starch and 75 g of glycerol were mixed in a mixer and then put into an extruder for compounding. The temperature range of the extruder was 80 to 150 °C, the screw speed was set to 150 rpm, and the extruded strand was cut with a pelletizer to prepare thermoplastic starch pellets.
<실시예 및 비교예><Examples and Comparative Examples>
실시예 1: 생분해성 필름 제조Example 1: Preparation of biodegradable film
건조 중량 기준으로 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT, Solpol 1000N, SOLTECH 社) 90 g 및 상기 제조예 1에서 제조된 3-하이드록시프로피오네이트-락타이드 블록 공중합체 10 g을 핸드 믹싱한 이후 압출기에 투입하여 컴파운딩하였다. 압출기의 온도 범위는 170 내지 190 ℃이고, 스크류(screw) 속도는 150 rpm으로 설정하였으며, 압출한 스트랜드(strand)를 펠렛타이저(pelletizer)로 잘라서 복합체 펠렛을 제조하였다. 제조된 복합체 펠릿을 이형 필름에 도포한 이후, 열압착기에 넣고 190 ℃에서 12 MPa의 압력을 가하여 두께 100 ㎛의 필름을 제조하였다.After hand mixing 90 g of polybutylene adipate terephthalate (PBAT, Solpol 1000N, SOLTECH) and 10 g of 3-hydroxypropionate-lactide block copolymer prepared in Preparation Example 1 based on dry weight. It was put into an extruder and compounded. The temperature range of the extruder was 170 to 190 °C, the screw speed was set to 150 rpm, and the extruded strand was cut with a pelletizer to prepare composite pellets. After applying the prepared composite pellet to the release film, it was placed in a thermocompressor and a pressure of 12 MPa was applied at 190° C. to prepare a film with a thickness of 100 μm.
실시예 2 내지 5 및 비교예 1: 생분해성 필름 제조Examples 2 to 5 and Comparative Example 1: Production of biodegradable film
폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트, 3-하이드록시프로피오네이트-락타이드 블록 공중합체 및 상용화제(Joncryl® ADR 4468, BASF 社)의 함량을 하기 표 1과 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 필름을 제조하였다. 한편, 상기 표 1에서 “-“는 없음을 의미한다. The same as Example 1 except that the contents of polybutylene adipate terephthalate, 3-hydroxypropionate-lactide block copolymer, and compatibilizer (Joncryl ® ADR 4468, BASF) were used as shown in Table 1 below. The film was manufactured using this method. Meanwhile, in Table 1 above, “-“ means absent.
실시예Example 5: 생분해성 필름 제조 5: Manufacturing biodegradable film
건조 중량 기준으로 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT, Solpol 1000N, SOLTECH 社) 42 g, 상기 제조예 1에서 제조된 3-하이드록시프로피오네이트-락타이드 블록 공중합체 18 g, 상기 제조예 2에서 제조된 열가소성 전분 40 g 및 상용화제(Joncryl® ADR 4468, BASF 社) 0.5 g을 핸드 믹싱한 이후 압출기에 투입하여 컴파운딩하였다. 압출기의 온도 범위는 170 내지 190 ℃이고, 스크류(screw) 속도는 150 rpm으로 설정하였으며, 압출한 스트랜드(strand)를 펠렛타이저(pelletizer)로 잘라서 복합체 펠렛을 제조하였다. 제조된 복합체 펠릿을 이형 필름에 도포한 이후, 열압착기에 넣고 160 ℃에서 12 MPa의 압력을 가하여 두께 100 ㎛의 필름을 제조하였다.Based on dry weight, 42 g of polybutylene adipate terephthalate (PBAT, Solpol 1000N, SOLTECH), 18 g of 3-hydroxypropionate-lactide block copolymer prepared in Preparation Example 1, and Preparation Example 2 40 g of thermoplastic starch manufactured in and 0.5 g of compatibilizer (Joncryl ® ADR 4468, BASF) were mixed by hand and then put into an extruder for compounding. The temperature range of the extruder was 170 to 190 °C, the screw speed was set to 150 rpm, and the extruded strand was cut with a pelletizer to prepare composite pellets. After applying the prepared composite pellet to the release film, it was placed in a thermocompressor and a pressure of 12 MPa was applied at 160° C. to prepare a film with a thickness of 100 μm.
실시예 6 내지 9 및 비교예 2: 생분해성 필름 제조Examples 6 to 9 and Comparative Example 2: Preparation of biodegradable film
폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트, 3-하이드록시프로피오네이트-락타이드 블록 공중합체, 열가소성 전분 및 상용화제의 함량을 하기 표 2와 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 필름을 제조하였다. 한편, 상기 표 2에서 “-“는 없음을 의미한다. A film was prepared in the same manner as in Example 5, except that the contents of polybutylene adipate terephthalate, 3-hydroxypropionate-lactide block copolymer, thermoplastic starch, and compatibilizer were used as shown in Table 2 below. . Meanwhile, in Table 2 above, “-“ means absent.
비교예 3: 생분해성 필름 제조Comparative Example 3: Production of biodegradable film
건조 중량 기준으로 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT, Solpol 1000N, SOLTECH 社) 90 g 및 상기 폴리락트산(PLA, 제품명: PLA 2003D, NATUREWORKS 社) 10 g을 핸드 믹싱한 이후 압출기에 투입하여 컴파운딩하였다. 압출기의 온도 범위는 170 내지 190 ℃이고, 스크류(screw) 속도는 150 rpm으로 설정하였으며, 압출한 스트랜드(strand)를 펠렛타이저(pelletizer)로 잘라서 복합체 펠렛을 제조하였다. 제조된 복합체 펠릿을 이형 필름에 도포한 이후, 열압착기에 넣고 190 ℃에서 12 MPa의 압력을 가하여 두께 100 ㎛의 필름을 제조하였다.Based on dry weight, 90 g of polybutylene adipate terephthalate (PBAT, Solpol 1000N, SOLTECH) and 10 g of polylactic acid (PLA, product name: PLA 2003D, NATUREWORKS) are mixed by hand and then put into an extruder for compounding. did. The temperature range of the extruder was 170 to 190 °C, the screw speed was set to 150 rpm, and the extruded strand was cut with a pelletizer to prepare composite pellets. After applying the prepared composite pellet to the release film, it was placed in a thermocompressor and a pressure of 12 MPa was applied at 190° C. to prepare a film with a thickness of 100 μm.
평가evaluation
1. 인장 특성 평가1. Tensile property evaluation
실시예 및 비교예의 필름에 대해 ASTM D882-07로 인장 특성을 평가하였다. 인장 특성은 항복 인장강도, 영률, 최대 인장강도 및 파단 신율을 포함하고, 그 결과는 하기 표 3 및 4에 나타내었다.The tensile properties of the films of Examples and Comparative Examples were evaluated according to ASTM D882-07. Tensile properties include tensile strength at yield, Young's modulus, ultimate tensile strength, and elongation at break, and the results are shown in Tables 3 and 4 below.
항복 인장 강도는 영구적 비-탄성 변형이 시작되는 최대 응력이다. 항복 지점은 물질이 항복하는, 즉 변형 증가가 응력 증가 없이 발생하는 지점(부하)이다. 영률은 (항복 지점 전) 응력-변형률 곡선의 탄성 영역 내에서의 변형률에 대한 응력의 비율이다. 최대 인장 강도는 물질이 끊어지기 전에 견딜 수 있는 최대 응력이다. 파단 신율은 끊어질 때의 변형률, 또는 끊어질 때의 길이 변화율이다. Yield tensile strength is the maximum stress at which permanent inelastic deformation begins. The yield point is the point (load) at which the material yields, i.e. an increase in strain occurs without an increase in stress. Young's modulus is the ratio of stress to strain within the elastic region of the stress-strain curve (before the yield point). Ultimate tensile strength is the maximum stress that a material can withstand before breaking. Elongation at break is the strain at break, or the rate of change in length at break.
도 1은 실시예 1 내지 4 및 비교예 1의 인장 특성 평가 결과인 스트레스-스트레인 곡선(Stress-strain curve)이고, 도 2는 실시예 5 내지 9 및 비교예 2의 인장 특성 평가 결과인 스트레스-스트레인 곡선(Stress-strain curve)이고, 영률은 곡선의 초기 부분에서 가장 높은 기울기 값으로 계산하였고, 항복 인장강도는 영률과 기울기가 3% 이상 차이나기 시작하는 지점의 인장강도이다. Figure 1 is a stress-strain curve showing the tensile property evaluation results of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1, and Figure 2 is a stress-strain curve showing the tensile property evaluation results of Examples 5 to 9 and Comparative Example 2. It is a stress-strain curve, and Young's modulus was calculated as the highest slope value in the initial part of the curve, and the yield tensile strength is the tensile strength at the point where the Young's modulus and slope begin to differ by more than 3%.
상기 표 3에 따르면, 실시예 1 내지 4는 항복 인장강도, 영률, 최대 인장강도 및 파단 신율을 포함하는 인장 특성이 우수하고, 특히 항복 인장강도 및 영률이 현저히 우수하다는 점을 확인했다. 또한, 상용화제를 더 포함한 실시예 3 및 4는 최대 인장강도와 파단 신율도 상용화제를 사용하지 않는 경우에 비해 우수하다는 점을 확인했다. 한편, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트만을 사용한 비교예 1은 항복 인장강도 및 영률이 열위하다는 점을 확인했다.According to Table 3, it was confirmed that Examples 1 to 4 were excellent in tensile properties including yield tensile strength, Young's modulus, ultimate tensile strength, and elongation at break, and in particular, the yield tensile strength and Young's modulus were significantly superior. In addition, Examples 3 and 4, which further included a compatibilizer, confirmed that the maximum tensile strength and elongation at break were superior to those without a compatibilizer. On the other hand, it was confirmed that Comparative Example 1 using only polybutylene adipate terephthalate was inferior in yield tensile strength and Young's modulus.
상기 표 4에 따르면, 실시예 5 내지 9는 항복 인장강도, 영률, 최대 인장강도 및 파단 신율을 포함하는 인장 특성이 우수하고, 특히 항복 인장강도 및 영률이 현저히 우수하다는 점을 확인했다. 한편, 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트만을 사용한 비교예 2는 항복 인장강도 및 영률이 열위하고, 폴리락트산을 사용한 비교예 3은 영률이 열위하다는 점을 확인했다.According to Table 4, it was confirmed that Examples 5 to 9 were excellent in tensile properties including yield tensile strength, Young's modulus, maximum tensile strength, and elongation at break, and in particular, were significantly superior in yield tensile strength and Young's modulus. Meanwhile, it was confirmed that Comparative Example 2 using only polybutylene adipate terephthalate was inferior in yield tensile strength and Young's modulus, and Comparative Example 3 using polylactic acid was inferior in Young's modulus.
Claims (16)
생분해성 필름.
Containing hydroxyalkanoate-lactide copolymer and polybutylene adipate terephthalate (PBAT),
Biodegradable film.
열가소성 전분을 더 포함하는,
생분해성 필름.
According to paragraph 1,
further comprising thermoplastic starch,
Biodegradable film.
상기 열가소성 전분은 쌀 전분, 밀 전분, 옥수수 전분, 고구마 전분, 감자 전분, 타피오카 전분, 카사바 전분 및 이들의 변성 전분으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는,
생분해성 필름.
According to paragraph 2,
The thermoplastic starch includes one or more selected from the group consisting of rice starch, wheat starch, corn starch, sweet potato starch, potato starch, tapioca starch, cassava starch, and modified starches thereof.
Biodegradable film.
상기 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체는 3-하이드록시프로피오네이트-락타이드 공중합체인,
생분해성 필름.
According to paragraph 1,
The hydroxyalkanoate-lactide copolymer is a 3-hydroxypropionate-lactide copolymer,
Biodegradable film.
상기 3-하이드록시프로피오네이트-락타이드 공중합체는 폴리락트산 프리폴리머 및 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 프리폴리머가 중합된 블록 공중합체인,
생분해성 필름.
According to paragraph 4,
The 3-hydroxypropionate-lactide copolymer is a block copolymer in which polylactic acid prepolymer and poly(3-hydroxypropionate) prepolymer are polymerized.
Biodegradable film.
상기 폴리락트산 프리폴리머 및 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 프리폴리머 중 적어도 하나는 중량평균 분자량이 20,000 g/mol 초과 50,000 g/mol 이하인,
생분해성 필름.
According to clause 5,
At least one of the polylactic acid prepolymer and poly(3-hydroxypropionate) prepolymer has a weight average molecular weight of more than 20,000 g/mol and less than or equal to 50,000 g/mol,
Biodegradable film.
상기 폴리락트산 프리폴리머와 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 프리폴리머의 중량비는 95:5 내지 50:50인,
생분해성 필름.
According to clause 5,
The weight ratio of the polylactic acid prepolymer and poly(3-hydroxypropionate) prepolymer is 95:5 to 50:50,
Biodegradable film.
상기 3-하이드록시프로피오네이트-락타이드 공중합체는 하기 수학식 1 및 2에 따라 산출되는 폴리락트산 블록의 결정화도와 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 블록의 결정화도의 총 합이 20 내지 100인,
생분해성 필름:
[수학식 1]
폴리락트산 블록의 결정화도(Xc_PLA)= [(PLA Tm 면적)-(PLA Tcc 면적)]/93.7
(상기 수학식 1에서, PLA Tm 면적은, 시차 주사 열량 분석을 통해 측정한 블록 공중합체 내 폴리락트산(PLA) 블록의 융융 온도(Tm)에서의 피크에 대한 적분값이고, PLA Tcc 면적은 시차 주사 열량 분석을 통해 측정한 블록 공중합체 내 폴리락트산 블록의 결정화 온도(Tcc)에서의 피크에 대한 적분값이다)
[수학식 2]
폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 블록의 결정화도(Xc_P(3HP))= [(P(3HP) Tm 면적)-(P(3HP) Tcc 면적)]/64
(상기 수학식 2에서, P(3HP) Tm 면적은, 시차 주사 열량 분석을 통해 측정한 블록 공중합체 내 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) (P(3HP)) 블록의 융융 온도(Tm)에서의 피크에 대한 적분값이고, P(3HP) Tcc 면적은 시차 주사 열량 분석을 통해 측정한 블록 공중합체 내 폴리(3-하이드록시프로피오네이트) 블록의 결정화 온도(Tcc)에서의 피크에 대한 적분값이다)
According to clause 5,
The 3-hydroxypropionate-lactide copolymer has a total sum of the crystallinity degree of the polylactic acid block and the crystallinity degree of the poly(3-hydroxypropionate) block, calculated according to Equations 1 and 2 below, of 20 to 100. person,
Biodegradable Film:
[Equation 1]
Crystallinity of polylactic acid block ( Xc_PLA )= [(PLA Tm area)-(PLA Tcc area)]/93.7
(In Equation 1 above, the PLA Tm area is the integral value of the peak at the melting temperature (Tm) of the polylactic acid (PLA) block in the block copolymer measured through differential scanning calorimetry, and the PLA Tcc area is the differential This is the integrated value of the peak at the crystallization temperature (Tcc) of the polylactic acid block in the block copolymer measured through scanning calorimetry.)
[Equation 2]
Crystallinity of poly(3-hydroxypropionate) block (Xc_ P(3HP) )= [(P(3HP) Tm area)-(P(3HP) Tcc area)]/64
(In Equation 2 above, the P(3HP) Tm area is the melting temperature (Tm) of the poly(3-hydroxypropionate) (P(3HP)) block in the block copolymer measured through differential scanning calorimetry. is the integral value for the peak at, and the P(3HP) Tcc area is for the peak at the crystallization temperature (Tcc) of the poly(3-hydroxypropionate) block in the block copolymer measured through differential scanning calorimetry. (integral value)
상기 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체는 중량평균분자량이 50,000 내지 300,000인,
생분해성 필름.
According to paragraph 1,
The hydroxyalkanoate-lactide copolymer has a weight average molecular weight of 50,000 to 300,000,
Biodegradable film.
상기 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체 및 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT)의 중량비는 5:95 내지 50:50인,
생분해성 필름.
According to paragraph 1,
The weight ratio of the hydroxyalkanoate-lactide copolymer and polybutylene adipate terephthalate (PBAT) is 5:95 to 50:50,
Biodegradable film.
상기 하이드록시알카노에이트-락타이드 공중합체 및 폴리부틸렌 아디페이트 테레프탈레이트(PBAT) 총 합 100 중량부에 대해 상기 열가소성 전분을 10 내지 100 중량부로 포함하는,
생분해성 필름.
According to paragraph 2,
Containing 10 to 100 parts by weight of the thermoplastic starch based on a total of 100 parts by weight of the hydroxyalkanoate-lactide copolymer and polybutylene adipate terephthalate (PBAT),
Biodegradable film.
상기 생분해성 필름은 상용화제를 더 포함하는,
생분해성 필름.
According to paragraph 1,
The biodegradable film further contains a compatibilizer,
Biodegradable film.
상기 상용화제는 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는,
생분해성 필름:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R6은 각각 독립적으로 수소, 중수소, 히드록시, 니트로, 아미노, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 60의 알킬, 치환 또는 비치환된 2 내지 60의 알콕시, 치환 또는 비치환된 2 내지 60의 알케닐, 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 60의 사이클로알킬, 치환 또는 비치환된 6 내지 60의 아릴, 또는 치환 또는 비치환된 O, N, Si 및 S 중 1개 이상을 포함하는 탄소수 2 내지 60의 헤테로아릴이고,
x, y, z는 각각 독립적으로 1 내지 20의 정수이다.
According to clause 12,
The compatibilizer contains a repeating unit represented by the following formula (1),
Biodegradable Film:
[Formula 1]
In Formula 1,
R 1 to R 6 are each independently hydrogen, deuterium, hydroxy, nitro, amino, substituted or unsubstituted alkyl having 2 to 60 carbon atoms, substituted or unsubstituted alkoxy having 2 to 60 carbon atoms, or substituted or unsubstituted 2 to 60 carbon atoms. Alkenyl of 60, substituted or unsubstituted cycloalkyl of 4 to 60 carbon atoms, substituted or unsubstituted aryl of 6 to 60 carbon atoms, or substituted or unsubstituted carbon atoms containing one or more of O, N, Si and S 2 to 60 heteroaryl,
x, y, and z are each independently integers from 1 to 20.
상기 생분해성 필름 100 중량부에 대해 상기 상용화제를 0.1 내지 10 중량부로 포함하는,
생분해성 필름.
According to clause 12,
Containing 0.1 to 10 parts by weight of the compatibilizer based on 100 parts by weight of the biodegradable film,
Biodegradable film.
상기 생분해성 필름은 ASTM D882-07에 따라 측정된 항복 인장강도가 7 MPa 이상인,
생분해성 필름.
According to paragraph 1,
The biodegradable film has a yield tensile strength of 7 MPa or more, measured according to ASTM D882-07.
Biodegradable film.
상기 생분해성 필름은 ASTM D882-07에 따라 측정된 영률이 80 MPa 이상인,
생분해성 필름.According to paragraph 1,
The biodegradable film has a Young's modulus of 80 MPa or more, measured according to ASTM D882-07.
Biodegradable film.
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