내오염성과 고발수성에 의한 생분해성 필름의 재활용 가능 기술 확보
인체 안전성이 요구되는 식품 및 생활용품 포장 필름 제품 적용
한국세라믹기술원은 장정호 박사 연구팀이 비불소계 실라잔 표면처리에 의한 소수성 메조다공성 실리카 소재를 개발하여 오염에 강하고 발수가 탁월한 코팅 기술을 확보했다고 밝혔다.
이번에 개발한 기술은 생분해성 PLA 필름의 내오염성 및 고발수성을 통해 필름의 분리수거 및 재활용성을 향상시켜 탄소저감 및 친환경 재활용(Recycling)이 가능한 기술이다.
생분해성 PLA 필름은 식물성 전분에서 나오는 젖산(Lactic acid)을 고분자화 한 것으로 사용 후 매립하면 100% 분해되어 흙으로 돌아가는 친환경 소재다.
메조다공성 실리카 소재는 2~50 나노미터의 기공들이 규칙적으로 배열된 실리카 소재로서 높은 표면적과 많은 나노 기공구조로 인해 다양한 약물, 단백질, 천연물 등을 담지/방출이 가능하며, 중금속 및 휘발성 유기화합물 (VOCs)과 같은 다양한 오염원의 고효율 흡착 및 촉매로도 활용성이 매우 큰 소재이다.
그러나 높은 친수성을 갖고 있어 발수 성능이 필요한 산업에는 적용이 어려웠다.
특히, 필름의 내오염성과 발수성 기술은 주로 테프론 등으로 알려진 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)과 첨가제인 과불화옥탄산(PFOA) 등의 불소계 수지를 사용해 왔으나 과불화옥탄산(PFOA)의 인체 유해성 문제가 대두되고 있어 미국 및 유럽에서는 식품포장 및 생활용품 등의 발수코팅에서 불소계 사용을 금지하고 있다.
이에 연구팀은 비불소계 실라잔 화합물을 메조다공성 실리카 소재의 나노기공 표면에 코팅하여 140도 이상의 접촉각을 갖는 고소수성 메조다공성 실리카 소재를 제조하는 기술을 개발하였다.
연구를 통해 메조다공성 실리카 소재의 나노 기공 표면에 실라잔 기능기를 도입하면 접촉각이 25도에서 140도 이상의 고소수성 특성을 갖게 됨을 입증하였다.
또한, 개발된 기술을 생분해성 PLA 필름 위에 코팅하면 접촉각이 83도에서 130도 이상으로 크게 증가하여 내오염성 및 고발수성 성능이 향상되는 것을 확인했다.
한편, 이번 연구결과는 ‘선형 및 가지형 구조를 갖는 불소계 및 비불소계 실란을 이용한 메조다공성 실리카 소재의 소수성 표면처리효과 ’라는 제목으로 미국화학회의 ‘에이씨에스 오메가 (ACS Omega)’ 8월호 표지논문으로 게재되었다.
헬로티 김진희 기자 |
