earticle

영어

PBAT films were prepared by mixing and incorporating microcrystalline cellulose (MCC), cellulose nanocrystals (CNC), TEMPO-oxidized cellulose nanofibrils (TEMPO-CNF), and Kenaf-derived cellulose nanocrystals (KCNC), each at concentrations of 0.5 wt%, 1.0 wt%, and 3.0 wt%. The morphological, mechanical, and thermal properties, and the contact angle of the fabricated films were analyzed. FTIR and XRD analyses showed no chemical changes in the CNC added PBAT films compared to pure PBAT films. UV-Vis spectroscopy demonstrated that films exhibited improved visible light-blocking performance at 660 nm compared to pure PBAT films. In particular, the PBAT/K-CNC film with 1.0 wt% K-CNC showed the lowest transmittance in the visible light range, indicating enhanced light-blocking properties. The tensile strength and elongation at break of the PBAT/0.5%TEMPO-CNF films showed the highest tensile strength and elongation at break, while exhibiting the lowest Young’s modulus. However, PBAT/CNC (3.0 wt%) films exhibited the lowest mechanical performance. TGA analysis confirmed that cellulose incorporation did not affect the thermal stability of the PBAT films. Contact angle analysis indicated that the dispersion of CNC and K-CNC in the PBAT matrix reduced water molecule diffusion across the film surface, resulting in higher contact angles. Notably, the PBAT film containing 3.0 wt% K-CNC exhibited the highest contact angle of 78.20 ± 1.02o.

한국어

본 연구에서는 PBAT 기반 MCC, CNC, TEMPO-CNF 및 케나프 섬유로부터 황산 가수분해로 제조된 K - CNC를 각각 0.5 wt%, 1.0 wt% 및 3.0 wt% 혼합하여 생분해성 복합필름을 제조하고, 제조된 복합필름의 이화학적 특성 광 학적 특성, 기계적 특성, 열 안정과 필름 표면 접촉각을 측 정하였다. 제조된 PBAT 기반 셀룰로오스 복합필름의 표면 은 SEM 분석을 통해 셀룰로오스의 함량이 높아질수록 필 름 표면에 CNC 입자들의 응집이 관찰되었으며, FTIR 및 XRD 분석 결과 PBAT 기반 셀룰로오스 복합필름은 순수 PBAT 필름의 화학적 구조만을 나타내어 셀룰로오스 첨가 에 의한 복합필름의 화학적 변화가 없음을 알 수 있었다. 제조된 복합필름의 광학적 특성을 측정을 위해 280 nm, 660 nm에서 투과율 및 흡광도를 측정한 결과 가시광선 영 역(660 nm)에서 셀룰로오스를 혼합한 복합필름이 순수 PBAT 필름에 비해 차단성이 높아짐을 확인하였다. 특히, K-CNC 1.0 wt%를 혼합한 PBAT/K-CNC 복합 필름이 가시광선 영역에서의 가장 낮은 투과율을 나타내어 UV 차단 성이 향상된 것을 알 수 있었다. 또한, 셀룰로오스의 함량 이 1.0 wt%일 때, PBAT 기반 셀룰로오스 복합필름에서 인장강도는 유지하면서 연신율이 증가하는 것을 확인하였 다. 반면, 셀룰로오스 함량이 3.0 wt%일 때 인장강도 및 연신율이 감소하는 경향을 나타내었다. 열 중량 분석 결과 를 통해 PBAT 기반 셀룰로오스 복합필름을 비교하였을 때, 순수 PBAT 필름과 유사한 열 분해 곡선을 나타낸다. 이는 셀룰로오스 종류 및 함량에 상관없이 제조된 복합필름의 열 안정성에 큰 변화를 일으키지 않는다는 것을 알 수 있다. 제조된 복합필름의 표면 접촉각 특성 분석을 통해 PBAT 매트릭스에 CNC, K-CNC의 분산으로 인해 필름 표면에서 물 분자의 확산을 줄여 접촉각이 높아진 것을 알 수 있었 다. 특히 K-CNC 3.0 wt%를 혼합한 복합 필름에서 가장 높은 78.20 ± 1.02°로 가장 높은 접촉각을 나타내었다.