표제지
목차
요약 14
Abstract 16
Ⅰ. 서론 20
Ⅱ. 이론적 배경 25
2.1. 바이오 플라스틱 25
2.2. 폴리비닐알코올 30
2.3. 알지네이트 35
2.4. 카다놀 42
2.5. 알지네이트-폴리비닐알코올 블렌드 45
Ⅲ. 실험방법 49
3.1. 실험시약 및 재료 49
3.2. 카다놀 기반 폴리올 합성 49
3.3. 폴리비닐알코올-카다놀 기반 폴리올 필름 제조 54
3.4. 알지네이트-폴리비닐알코올-카다놀 기반 폴리올 필름 제조 56
3.5. 특성분석 59
3.5.1. FT-IR 분석 59
3.5.2. X-선 회절 분석 59
3.5.3. 열중량 및 시차열분석 60
3.5.4. 팽윤도 측정 60
3.5.5. 항균 테스트 61
Ⅳ. 결과 및 고찰 62
4.1. FT-IR 특성분석 62
4.1.1. 카다놀 기반 폴리올 62
4.1.2. 글루타르알데히드에 의한 PVA의 가교 67
4.1.3. 카다놀 기반 폴리올과 PVA로 이루어진 바이오폴리머 74
4.1.4. 카다놀 기반 폴리올이 첨가된 PVA-알지네이트 바이오폴리머 88
4.2. X-선 회절 (XRD) 분석 103
4.2.1. PVA 원료물질과 가교화된 PVA 103
4.2.2. 가교화된 PVA와 PVA-PCD 바이오폴리머 104
4.2.3. PCD 폴리올이 첨가된 PVA-알지네이트 바이오폴리머 108
4.3. 열중량 및 시차 주사 열량계 (DSC) 분석 112
4.3.1. 반응 원료 물질 112
4.3.2. 가교화된 PVA-PCD 바이오폴리머 114
4.3.3. 가교화된 PVA-알지네이트 바이오폴리머 129
4.4. 바이오폴리머에 대한 팽윤 효과 142
4.5. 바이오폴리머의 항균 효과 147
Ⅴ. 결론 159
참고문헌 161
표 2.1. 바이오 플라스틱의 구분 및 특성 26
표 2.2. 폴리비닐알코올의 특성 32
표 2.3. 알지네이트 시장의 구분 및 규모 40
표 2.4. Natural CNSL과 technical CNSL의 조성 42
표 3.1. 특성분석 기기 60
표 4.1. 카다놀(CD)과 카다놀 기반 에폭시(ECD) 및 폴리올(PCD)에 대한 적외선 흡수 밴드와 작용기 종류 66
표 4.2. 글루타르알데히드에 의해 가교화된 PVA 필름의 적외선 흡수 밴드와 작용기 종류 70
표 4.3. 글루타르알데히드에 의해 가교화된 PVA(80)-PCD(20) 필름의 적외선 흡수 밴드와 작용기 종류 78
표 4.4. 글루타르알데히드에 의해 가교화된 PVA(70)-PCD(30) 필름의 적외선 흡수 밴드와 작용기 종류 80
표 4.5. 글루타르알데히드에 의해 가교화된 PVA(60)-PCD(40) 필름의 적외선 흡수 밴드와 작용기 종류 82
표 4.6. Alginate 함량에 따른 PVA-ALG 블랜드 필름의 적외선 흡수 밴드 및 작용기 종류 (PCD 0 wt%) 92
표 4.7. Alginate 함량에 따른 PVA-ALG-PCD 블랜드 필름의 적외선 흡수 밴드 및 작용기 종류 (PCD 1 wt%) 95
표 4.8. Alginate 함량에 따른 PVA-ALG-PCD 블랜드 필름의 적외선 흡수 밴드 및 작용기 종류 (PCD 2 wt%) 98
표 4.9. 가교화된 PVA 필름의 열중량분석 결과 117
표 4.10. PCD 함량에 따른 PVA-PCD 필름의 열중량분석 결과 122
표 4.11. 가교제 함량에 따른 PVA(60)-PCD(40) 필름의 열중량분석 결과 127
표 4.12. Alginate 함량에 따른 PVA-ALG/GLU(0.1) 필름의 열중량분석 결과 132
표 4.13. Alginate 및 PCD 함량에 따른 PVA-ALG/PCD/GLU(0.2) 필름의 열중량분석 결과 137
표 4.14. Alginate 및 PCD 함량에 따른 PVA-ALG/PCD(0.02)/GLU 필름의 열중량분석 결과 141
표 4.15. Alginate 및 PCD 함량에 따른 PVA-ALG/PCD/GLU(0.2) 필름의 항균분석 결과 152
표 4.16. Alginate 및 PCD 함량에 따른 대장균에 대한 항균분석 사진 (t=1 min) 153
표 4.17. Alginate 및 PCD 함량에 따른 대장균에 대한 항균분석 사진 (t=10 min) 154
표 4.18. Alginate 및 PCD 함량에 따른 대장균에 대한 항균분석 사진 (t=60 min) 155
표 4.19. Alginate 및 PCD 함량에 따른 포도상구균에 대한 항균분석 사진 (t=1 min) 156
표 4.20. Alginate 및 PCD 함량에 따른 포도상구균에 대한 항균분석 사진 (t=10 min) 157
표 4.21. Alginate 및 PCD 함량에 따른 포도상구균에 대한 항균분석 사진 (t=60 min) 158
그림 1.1. 폐플라스틱 발생량 및 처리 방법에 따른 처리량. 20
그림 1.2. 단일 플라스틱 사용 저감에 관한 법률 시행 국가 현황. 22
그림 2.1. 바이오 플라스틱 폐기물의 처리 방법. 28
그림 2.2. 폴리아세트산비닐의 비누화 반응에 의한 폴리비닐알코올 생산. 30
그림 2.3. 폴리비닐알코올의 특성에 따른 산업 소재로서의 응용. 34
그림 2.4. 알지네이트 구조 및 구성. 36
그림 2.5. 바이오 고분자 종류에 따른 겔화의 특성. 37
그림 2.6. L-글루론산 블록의 칼슘 이온 교환에 의한 알지네이트 하이드로겔 형성. 38
그림 2.7. 산업 소재로써 활용 가능한 알지네이트의 특성. 41
그림 2.8. CNSL의 구성성분. 44
그림 2.9. 수소 결합에 의한 알지네이트-폴리비닐알코올 하이드로겔의 형성. 48
그림 3.1. 에폭시화 카다놀, 카다놀 기반 폴리올 및 폴리머 블랜드 합성장치. 50
그림 3.2. 에폭시화 카다놀 합성 과정. 52
그림 3.3. 카다놀 기반 폴리올 합성 과정. 53
그림 3.4. 폴리비닐알코올-카다놀 기반 폴리올 필름 제조 과정. 55
그림 3.5. 알지네이트-폴리비닐알코올-카다놀 기반 폴리올 필름 제조 과정. 57
그림 3.6. 블랜드 폴리머 필름 성형 개략도. 58
그림 4.1. 카다놀(CD)과 카다놀 기반 에폭시(ECD) 및 폴리올(PCD)에 대한 FT-IR 스펙트럼. 65
그림 4.2. 가교화된 PVA 필름에 대한 FT-IR 스펙트럼. 69
그림 4.3. 글루타르알데히드에 의한 PVA 가교반응의 모식도. 72
그림 4.4. 가교제 함량에 따른 PVA 필름의 기능기 흡수세기의 영향. 73
그림 4.5. 가교제 함량에 따른 PVA(80)-PCD(20) 필름의 FT-IR 스펙트럼. 75
그림 4.6. 가교제 함량에 따른 PVA(70)-PCD(30) 필름의 FT-IR 스펙트럼. 76
그림 4.7. 가교제 함량에 따른 PVA(60)-PCD(40) 필름의 FT-IR 스펙트럼. 77
그림 4.8. 가교제 함량에 따른 비율별 PVA-PCD 필름의 기능기 흡수세기의 영향. 86
그림 4.9. 가교제 함량에 따른 PVA-PCD 필름의 기능기 흡수세기의 영향. 87
그림 4.10. ALG 함량에 따른 PVA-ALG 필름의 FT-IR 스펙트럼.(PCD 0 wt%) 89
그림 4.11. ALG 함량에 따른 PVA-ALG 필름의 FT-IR 스펙트럼.(PCD 1 wt%) 90
그림 4.12. ALG 함량에 따른 PVA-ALG 필름의 FT-IR 스펙트럼.(PCD 2 wt%) 91
그림 4.13. ALG 함량 및 PCD 함량에 대한 PVA-ALG 필름의 기능기 흡수세기의 영향. 102
그림 4.14. 원료 PVA의 XRD 스펙트럼. 103
그림 4.15. 가교화된 PVA와 PVA-PCD 필름의 가교제 함량에 따른 XRD 스펙트럼. 105
그림 4.16. 가교화된 PVA와 PVA-PCD 필름의 가교제 함량에 따른 결정도 지수 (Cl) 변화. 107
그림 4.17. PVA-ALG/PCD/GLU(0.2) 필름의 PCD 함량에 따른 XRD 스펙트럼. 109
그림 4.18. PVA-ALG/PCD/GLU(0.2) 필름의 PCD 함량에 따른 결정도 지수 (Cl) 변화. 111
그림 4.19. 필름 원료 물질의 열중량분석. 113
그림 4.20. 가교화된 PVA 필름의 열중량 및 시차 주사 열량계 분석. 115
그림 4.21. 가교화된 PVA 필름의 온도 구간별 열중량 변화 추세. 118
그림 4.22. 가교화된 PVA-PCD 필름의 열중량 및 시차 주사 열량계 분석.(GLU 30 wt%) 120
그림 4.23. 가교화된 PVA-PCD 필름의 온도 구간별 열중량 변화 추세(GLU 30 wt%). 123
그림 4.24. 가교화된 PVA(60)-PCD(40) 필름의 열중량 및 시차 주사 열량계 분석. 125
그림 4.25. 가교화된 PVA(60)-PCD(40) 필름의 온도 구간별 열중량 변화 추세. 128
그림 4.26. Alginate 함량에 따른 PVA-ALG/GLU(0.1) 필름의 열중량 및 시차 주사 열량계 분석. 130
그림 4.27. Alginate 함량에 따른 PVA-ALG/GLU(0.1) 필름의 온도 구간별 열중량 변화 추세. 133
그림 4.28. Alginate 및 PCD 함량에 따른 PVA-ALG/PCD/GLU(0.2) 필름의 열중량 및 시차 주사 열량계 분석. 136
그림 4.29. Alginate 및 GLU 함량에 따른 PVA-ALG/PCD(0.02)/GLU 필름의 열중량 및 시차 주사 열량계 분석. 140
그림 4.30. 가교화된 PVA 하이드로겔의 팽윤분석 결과. 143
그림 4.31. 가교화된 PVA-ALG 하이드로겔의 팽윤분석 결과. 144
그림 4.32. 가교화된 PVA-ALG/PCD 하이드로겔의 팽윤분석 결과. 146
그림 4.33. PCD 함량에 따른 PVA(80)-ALG(20)/PCD 필름의 대장균 (A), 포도상구균 (B)에 대한 시간별 항균 효과. 149
그림 4.34. PCD 함량에 따른 PVA(60)-ALG(40)/PCD 필름의 대장균 (A), 포도상구균 (B)에 대한 시간별 항균 효과. 150
그림 4.35. PCD 함량에 따른 PVA(40)-ALG(60)/PCD 필름의 대장균 (A), 포도상구균 (B)에 대한 시간별 항균 효과. 151