원광대, 고분자 물성 강화용 그래핀 첨가제 개발

원광대학교는 최근 화학융합공학과 전인엽 교수팀이 그래피틱 나노플레이트를 이용한 저밀도 선형 폴리에틸렌(LLDPE)의 기계적 물성 향상에 대한 연구 결과를 복합체 분야 최상위 저널(IF: 7.094)인 Composites Science and Technology에 발표했다고 21일 밝혔다.


LLDPE는 범용고분자 중 하나로 저렴한 가격과 내수성, 절연성, 투명도가 좋아 전기피복, 포장재료, 농업용 필름 등에 사용된다. 낮은 인장강도와 높은 신장률 덕분에 성형이 용이하지만, 기계적 강도가 낮은 단점이 있다. 기계적 강도 및 열적 안정성 등이 보완되면 더욱 다양한 분야에 사용될 것으로 분석된다.
이번 논문은 '헵텐으로 기능화된 그래피틱 나노플레이트(HGN) 제조 및 LLDPE의 물성 향상(Heptene-functionalized graphitic nanoplatelets for high-performance composites of linear low-density polyethylene)'에 관한 연구다.

그래피틱 나노플레이트 첨가제는 고분자의 기계적 강도 및 열적 안정성 등을 크게 향상시키고, 기계화학적 공정을 통한 그래피틱 나노플레이트의 대량 제조·공급은 그래피틱 나노플레이트가 고분자 물성 강화용 첨가제로 사용될 수 있다는 점을 증명했다.

특히 분산성에서 문제가 되는 탄소 기반 소재의 단점을 기계화학적 공정을 이용한 선택적 가장자리 기능화를 통해 해결할 수 있음을 입증했다. 이를 통해 다양한 유기용매에서 우수한 분산성을 보여준 그래핀 나노플레이트는 LLDPE뿐만 아니라 HDPE, LDPE, PP, PS, PVC 등 다른 범용고분자에서도 사용이 가능하다는 점을 확인했다.

교신저자인 전인엽 교수는 "이 연구는 우수한 분산성을 보유한 고품질 그래핀이 고분자의 물성 향상을 위한 첨가제로 사용할 수 있다는 것과 그래핀의 대량 공급이 가능한 공정 개발은 그래핀 시장성을 획기적으로 확대할 수 있다는 것을 입증한 점에서 의미가 깊다"고 말했다.


한편 이번 연구는 원광대 화학공학과 석사과정 대학원생 송하동 씨가 제1저자, UNIST 백종범 교수가 공동 교신저자로 참여했다. 연구지원은 과학기술정보통신부에서 추진하는 리더연구자지원사업 선도연구센터와 기본연구를 통해 이뤄졌다.