원광대학교(총장 박성태) 창의공과대학 화학공학과 전인엽 교수 연구팀(제1저자 대학원생 이세정(사진))이 새로운 그래핀 첨가제를 이용해 범용 고분자 중 하나인 ABS 수지 물성을 향상한 연구 결과로, 논문 ‘데센으로 기능화된 그래피틱 나노플레이트/아크릴로나이트릴-부타디엔-스타이렌하이브리드 나노복합체의 제조 및 특성’을 고분자 과학 분야 저널 Polymer(IF: 4.6)에 게재했다.

아크릴로나이트릴-부타디엔-스타이렌(ABS) 수지는 가공이 쉽고 우수한 내충격성을 가져 다양한 응용 분야에 적용되고 있는 엔지니어링 플라스틱이지만 열적 및 기계적 특성의 한계로 활용에 제약을 받는 만큼 ABS 수지 물성 향상에 관한 연구가 꾸준히 이어지고 있다. 

이에, 전인엽 교수 연구팀은 기존 방식보다 친환경적이고 효율적인 그래핀 생산 방식인 기계화학적 공정을 이용해 ‘데센으로 기능화된 그래핀 나노플레이트(Decene-Functionalized Graphitic Nanoplatelets, De-f-GN)’라는 새로운 고분자 첨가제를 제조했다.

소수성의 데센 기능기 도입으로 ABS 수지와 우수한 호환성을 보여준 De-f-GN 첨가제는 ABS 수지의 열적·기계적 특성을 크게 향상시켰으며, De-f-GN가 첨가된 ABS 나노 복합체(De-f-GN@ABS)는 순수 ABS 수지와 비교해 인장강도(60.0%), 영률(18.0%), 인성(107.1%), 연신율(36.4%) 등이 크게 향상되고 열적 안정성 또한 우수한 것을 확인했다.

이번 연구 결과를 토대로 다양한 장점이 있는 기계화학적 공정을 통해 고분자와의 우수한 호환성을 가진 그래피틱 나노플레이(GNP)를 제조할 수 있었으며, 이를 통해 GNP가 다양한 고분자의 물성 향상을 위한 새로운 첨가제로써 사용이 확대될 수 있음이 입증됐다.
 
교신저자인 전인엽 지도교수는 “기계화학적 공정을 통해 제조된 특정 기능기를 가지는 그래피틱 나노플레이트가 다양한 고분자의 물성 향상을 위한 첨가제로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 산업적으로 활용 가능성이 큰 새로운 고분자 복합체 개발로 이어질 것으로 기대된다”고 말했다.

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