KIC News, Volume 24, No. 3, 2021
KIC News, Volume 24, No. 3, 2021 61
노스캐롤라이나 대-채플힐(University of North Carolina at Chapel Hill: UNC):
C–H 기능화를 통해 범용 폴리올레핀을 고가의 재료로 변환, 고분자 업사이클링
PlasticsEurope에 따르면 분지형 폴리올레핀 폴리프로필렌, 저밀도 폴리에틸렌 및 선형 저밀도 폴리에틸 렌(LLDPE)은 전 세계 플라스틱 생산량의 40% 이상을 차지하지만 재활용되는 재료는 거의 없다. 최근 노 스캐롤라이나대(UNC) Leibfarth 연구팀은 분지형 폴리올레핀에서 수소 원자를 선택적으로 끌어내 고분자 를 화학적으로 변형 후, 재활용하기 쉬우며, 수명을 연장할 수 있는 고분자로 더 높은 가치의 업사이클링할 수 있는 방법을 고안했다. 특히, 본 연구그룹은 분지형 폴리올레핀을 경제적으로 더 가치 있거나 더 지속 가능한 재료로 바꾸는 데 중점을 두고 연구를 진행했다.
Leibfarth 연구그룹 출신의 Jill Alty 박사는 UNC의 Erik Alexanian과 협력, 라디칼 메커니즘을 통해 분 지형 고분자에서 CH 결합을 기능화할 수 있는 시약을 고안했다. 이 방법은 과거에도 시도됐지만 초기 시 약은 3차 수소를 제거하는 경향이 있었으므로, 고분자 백본이 해당 부위에서 파손되었고, 재료의 품질이 저하되었다.
최근 UNC 연구팀은 고분자 사슬에 라디칼을 생성하는 새로운 라디칼 생성 시약을 설계함으로써 고분자 에 포함될 수있는 치환기 유형을 확장했고, 이후 별도의 라디칼 포획 시약이 라디칼 부위에 치환기를 추가 해, LLDPE를 고가의 전하 함유 물질 이오노머(ionomer)로 전환했다. Leibfarth 교수는 “새로운 라디칼 방 법이 스크류가 있는 고분자 제조 장비의 표준 부품인 압출기에서 LLDPE로부터 이오노머를 생성할 수 있 다”고 말한다.
본 연구에 대해 시카고대의 Stuart Rowan 교수는 “상용 폴리올레핀을 간편하게 기능화하고 이를 더 높 은 가치의 제품으로 전환하는 능력은 고분자 업 사이클링의 핵심”이라며, “폴리프로필렌을 기능화하여 쉽 게 이오노머로 전환할 수 있는 우아한 방법”이라고 했다.
연구성과는 2021 미국화학회 춘계미팅(ACS Spring 2021)의 고분자 분과(Polymeric Materials: Science and Engineering Division)에서 발표되었다.
Figure. C–H 기능화 방법을 통해 일반적인 범용 폴리올레핀을 고가의 재료로 업사이클링.
출처: 2021. 4. 8. Chemical & Engineering News (https://cen.acs.org/acs-news/acs-meeting-news/radical-way- upcycle-polymers/99/i13)
작성: 손 희 상 (광운대학교)
