전통적인 플라스틱만큼 내구성이 있으면서도 낙엽처럼 분해될 수 있는 소재를 상상해 보세요. 이는 환상이 아니라 고분자과학이 적극적으로 추구하는 목표이다. 지속 가능성에 대한 노력이 증가하는 가운데, 바이오 기반 및 생분해성 플라스틱이 플라스틱 오염에 대한 핵심 솔루션으로 떠오르고 있습니다. 그러나 잠재력을 최대한 활용하려면 성능, 확장성 및 환경에 미치는 영향과 관련된 상당한 장애물을 극복해야 합니다.
생분해성 플라스틱은 포장, 직물, 산업 자재 전반에 걸쳐 응용 분야를 통해 환경 피해를 줄이는 데 엄청난 가능성을 갖고 있습니다. 그러나 광범위한 채택에는 세 가지 중요한 장벽이 있습니다.
고분자 공학에서 이축 압출은 생분해성 플라스틱을 변형하는 데 없어서는 안 될 요소가 되었습니다. 이 기술은 다양한 폴리머를 혼합하여 향상된 특성을 가진 재료를 만듭니다. 예를 들어 강성과 유연성을 결합하여 인성을 향상시킵니다.
이 프로세스는 다음과 같은 뚜렷한 이점을 제공합니다.
트윈 스크류 압출의 잠재력을 극대화하려면 다음 사항을 신중하게 최적화해야 합니다.
생분해성 옵션 중에서 폴리락트산(PLA)은 강도와 가공성이 가장 뛰어납니다. 옥수수 전분과 같은 재생 가능한 자원에서 추출된 PLA는 기존 플라스틱 장비를 사용하여 제조할 수 있습니다. 그러나 본질적인 취약성으로 인해 대부분의 응용 분야에서는 수정이 필요합니다.
연구자들은 일반적으로 인성을 향상시키기 위해 PLA를 유연한 폴리머와 혼합합니다. 유망한 후보자는 다음과 같습니다:
이러한 첨가제는 PLA의 취성을 해결하지만 강도를 감소시키는 경우가 많으므로 신중한 배합 균형이 필요합니다.
새로운 바이오 기반 폴리에스테르인 폴리부틸렌 세바케이트(PBSe)는 PLA 변형에 특별한 가능성을 보여줍니다. 유연성과 낮은 유리 전이 온도(-50°C)를 제공하는 긴 메틸렌 사슬을 갖춘 PBSe는 생분해성을 유지하면서 PLA와의 탁월한 호환성을 제공합니다.
현재 연구에서는 다음을 통해 PLA/PBSe 혼합물을 체계적으로 조사합니다.
이 연구는 포장, 농업 및 섬유 응용 분야에 적합한 고성능 생분해성 재료를 개발하는 데 중요한 통찰력을 제공하며 잠재적으로 다양한 용도에서 기존 플라스틱을 대체합니다.
기술이 발전하고 생산 비용이 감소함에 따라 생분해성 플라스틱은 플라스틱 오염을 해결하는 데 점점 더 중요한 역할을 할 준비가 되어 있습니다. 재료 과학 및 가공 기술의 지속적인 혁신은 보다 지속 가능한 제조 방식으로의 전환을 가속화할 것입니다.
