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"생분해성 고분자"에 대한 내용입니다.
목차
1. 생분해성 고분자
1.1. 생분해성 고분자의 정의
1.2. 생분해성 고분자의 역사
1.3. 생분해성 고분자의 구조
1.4. 생분해성 고분자의 종류와 활용
1.4.1. 천연고분자
1.4.2. 합성고분자
1.4.3. 미생물 생산 고분자
1.4.4. 혼합형
1.4.5. 생분해성 플라스틱의 용도
1.4.6. 적용 및 사용분야
1.4.7. 주목할 만한 사례
1.5. 생분해성 고분자의 평가 방법
1.5.1. 실험실적 시험법
1.5.2. 현장 시험법
1.5.3. 현장 모의 시험법
2. 바이오 플라스틱의 종류
2.1. 생분해성 플라스틱
2.2. 산화 생분해 플라스틱
2.3. 바이오 베이스 플라스틱
3. 참고 문헌
본문내용
1. 생분해성 고분자
1.1. 생분해성 고분자의 정의
생분해성 고분자는 넓은 뜻으로는 효소 등에 의하지 않고서도 생체 내에서 분해되는 고분자를 의미한다. 좁은 뜻으로는 생체계에서만 분해되는 고분자를 말한다. 예를 들어 셀룰로오스(cellulose)는 토양균에 의해, 콜라겐(collagen)은 생체 중의 효소 콜라게나아제(collagenase, Kollagenase)에 의해 분해된다. 이러한 생[체]분해성 고분자는 자연환경 하에서 미생물이나 생체효소의 작용으로 비교적 용이하게 분해되고 그 분해생성물은 생체계에서는 무해한 고분자재료이다. 이러한 고분자들은 자연적으로 발견되거나 합성과정을 거쳐 만들어지며, 에스테르, 아마이드, 그리고 에테르 기능집단으로 이루어져 있다.
1.2. 생분해성 고분자의 역사
생분해성 고분자는 긴 역사를 가지고 있으며, 많은 천연물이 존재하기 때문에 생성 고분자의 발견과 사용의 대한 정확한 연대표는 찾기 힘들다""생분해성 고분자의 초기 의약적 사용의 예로는 적어도 기원후 100년 전까지 거슬러 올라가는 창자실 봉합을 들 수 있다"" 첫번째 창자실 봉합은 양의 창자로부터 나온 물질에 의해 만들어 졌으며, 현대 창자실 봉합은 소, 양, 염소의 소장으로부터 추출된 정제된 콜라겐에 의해 만들어진다""합성 생분해성 플라스틱과 고분자의 개념은 1960년대에 처음으로 소개가 되었다"" 1992년에 생분해성 고분자에 대한 정의와 기준, 테스트 프로토콜을 협의하기 위해 생분해성 고분자의 선구자들이 모였던 국제적인 회의가 있었으며, 또한 미국재료시험학회(ASTM), 국제표준화기구(ISO)와 같은 감사기구가 만들어졌다""2012년에 생분해성 고분자는 코넬 대학교의 제프리 코츠(Geoffrey Coates) 교수가 Presidental Green Chemistry Challenge Award에서 상을 받은 뒤 다양한 분야에서 관심을 받았다""2013년에는 5~10%의 플라스틱 시장이 플라스틱으로부터 유래된 생분해성 고분자에 초점을 두었다""
1.3. 생분해성 고분자의 구조
생분해성 고분자는 에스터(알코올 또는 페놀이 유기산, 무기산과 반응하여 물을 잃고 축합하여 생긴 화합물), 아마이드(암모니아 또는 아민의 수소 원자가 아실기나 금속원자로 치환된 화합물) 또는 다른 결합으로 구성되어 있다. 보통 생분해성 고분자는 구조와 합성방법에 의해 두개의 큰 집합으로 분류가 된다. 하나는 agro-polymer 또는 바이오매스로부터 유래된 물질로 구성되어 있다. 다른 하나는 유기체나 천연,합성 단위체(고분자화합물의 단위가 되는 물질)로 부터 유래된 biopolyesters로 구성되어 있다.
agro-polymer는 감자나 나무, 식물성, 동물성 단백질에서 찾아볼 수 있는 녹말과 같은 다당류를 포함한다. 다당류는 단당류의 글루코오스 결합으로 구성되어 있으며, 단백질은 다양한 그룹에 포함되어 있는 아미노산으로 구성되어 있다. 이러한 아미노산들은 축합반응에 의해 합쳐지며 펩타이드 결합을 형성한다. biopolyesters의 예로는 폴리 하이드록시 뷰테이트와 PLA(Polylactic acid)를 포함한다.
1.4. 생분해성 고분자의 종류와 활용
1.4.1. 천연고분자
천연고분자는 생분해성 플라스틱에 적용되는 대표적인 원료로, 곡물에서 추출되는 전분(starch), 곡물의 잎이나 갈대 등에서 유래되는 셀룰로스(Cellulose), 헤미셀룰로스(Hemi-cellulose), 그리고 게, 새우 등의 껍질에서 유래되는 키틴질(chitin)과 단백질(Protein) 등을 포함한다.
일반적으로 천연계 고분자는 고유의 특성으로 인해 합성 또는 미생물 생산 고분자에 비해 플라스틱 가공성이 떨어지지만, 가격이 상대적으로 매우 저렴한 편이다. 천연계 고분자 중에서도 전분이 생분해성 플라스틱 원료로 가장 선호되고 있으며, 실제로 전분을 원료로 한 생분해성 플라스틱이 포장용도로 현재 가장 많이 실용화되고 있는 추세이다. 전분이 새로운 플라스틱의 주원료로 부각된 이유는 생분해도가 가장 우수하고, 가격이 매우 저렴하며 자원이 풍부하고 공급이 용이하기 때문이다. 즉 전분은 고갈 위기에 처해있는 석유 자원에 비해, 지구상에서 녹색 식물이 존재하는 한 무한하게 공급될 수 있는 무독성의 천연계 원료라는 것이 큰 장점으로 부각되고 있다. 또한 무독성이며, 가공성을 향상시킬 수 있는 다양한 변성 기술이 개발되어 있다.
키틴은 주로 의료용 생체재료로 이용되고 있다. 생분해성 플라스틱의 적용을 위한 대표적인 전분 변성 기술로는 기존 범용 수지인 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌 등처럼 일정 온도 이상에서 탄화되지 않고 형태가 자유자재로 바뀔 수 있는 열가소성을 전분에 부여한 열가소성 전분(Thermoplastic Starch)을 들 수 있다.
1.4.2. 합성고분자
합성고분자는 발효 기술에 의해 제조된 아미노산 등의 원료를 중합 공정을 통해 제조된 고분자를 말한다. 미생물에 의한 생산에 따르는 물성 불균일, 생산성 저하 등의 문제점을 극복하고자 제시된 방법이다. 이 방법은 물성 조절이 자유로워 매우 이상적인 방법으로 판단되나, 아직은 단가가 매우 일반화되지 못하고 있...
참고 자료
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