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수중대향충돌 처리를 통한 β-키토산 나노섬유 필름의 기계적 강도 향상

Enhanced Mechanical Strength of β-Chitosan Nanofiber Films via Aqueous Counter Collision Treatment

한국키틴키토산학회지 2020년 25권 3호 p.148 ~ 153
장세연, 김중권, 진정호,
소속 상세정보
장세연 ( Jang Se-Yeon ) - University of Ulsan School of Materials Science and Engineering
김중권 ( Kim Joong-Kwon ) - University of Ulsan School of Materials Science and Engineering
진정호 ( Jin Jung-Ho ) - University of Ulsan School of Materials Science and Engineering

Abstract

본 연구에서는 ACC 처리를 통한 β-키토산의 나노섬유화가 용해성, 결정 및 화학 구조, 기계적 특성에 어떤 영향을 미치는지 알아보았다. ACC pass 횟수가 증가함에 따라 β-키토산 응집체가 점차 와해되어 나노섬유로 존재하는 것을 확인하였으며, 이에 따라 β-키토산의 증가된 표면적으로 인해 AA와 반응할 수 있는 -NH2의 밀도가 증가하여 수용액의 신속한 제조가 가능하였다. β-키토산은 ACC 처리 과정에 의해 결정 구조 및 화학 구조가 변하지 않았으나, 약산성의 AA 수용액에 용해되면서 결정성이 다소 감소하였다. 또한 β-키토산의 나노섬유화가 이루어짐에 따라 β-키토산 필름은 장력하에서 발생하는 ChiNF 간의 상호작용에 의해 높은 강도와 낮은 연신율을 나타내었다. 뿐만 아니라 β-키토산과 ChiNF 50P를 1:1로 혼합한 필름을 제작함으로써 연신율과 인장 강도 조절의 가능성을 제시하였다.

Squid pen-derived β-chitosan nanofibers (ChiNF) were obtained using an aqueous counter collision (ACC) method - a typical top-down process to produce nanofibers of natural polymers - according to different number of ACC treatments (pass) as a variable. Transparent free-standing β-chitosan films were solvent-casted from aqueous acetic acid (AA) solutions of ChiNF, raw β-chitosan powder as well as their mixture, of which dissolution time, X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy, and tensile test results were compared to reveal the basic structure-property relationship. The ACC-derived β-chitosan ChiNF retained the crystalline and chemical structure of the raw β-chitosan with a slight decrease in the crystallinity index. In addition, the mechanical properties of the free-standing β-chitosan films could be tuned according to the relative amount of ChiNF and β-chitosan raw powder.

키워드

Squid pen; β-chitosan; Aqueous counter collision; Nanofiber; Acetic acid; Film

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