생분해 가능한 고분자 재료의 분해 기전 및 특성 평가
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지구의 생태환경을 파괴하지 않는 모든 재료는 재활용 가능한 재료라고 할 수 있습니다.재활용 가능한 재료에는 여러 종류가 있으며, 현재 가장 많은 관심을 받으며 개발되고 있는 재료는 생분해성 고분자 재료입니다.고분자 재료의 생물학적 분해란, 생물(주로 곰팡이, 박테리아 등)의 작용에 의해 중합체가 분해되고 동화되는 과정을 말한다.폴리머의 분해 기전은 매우 복잡하며, 일반적으로 생물학적 분해는 단일한 기전이 아니라 복잡한 생물물리학적, 생화학적 작용과 함께 가수분해, 산화와 같은 다른 물리화학적 작용도 동시에 일어난다. 생물학적 작용과 물리적 작용은 서로를 촉진하여 시너지 효과를 나타낸다.천연 고분자 화합물로 개질된 폴리우레탄 재료는 생물학적 분해 시 대체로 두 단계로 나뉩니다: (1) 천연 고분자 화합물의 분해로 인해 폴리우레탄 표면에 많은 미세한 구멍들이 형성됩니다.구멍이 점차 커지면서, 우선 아미드 결합이 미생물에 의해 분해된다. (2) 미세한 구멍들이 생기면서 미생물들이 내부의 천연 고분자 화합물들을 쉽게 침범할 수 있게 되고, 그 결과 내부에 미세한 구멍들이 생겨나며, 결국 폴리우레탄이 완전히 분해될 때까지 이 과정이 가속화된다.현재 일반적으로 사용되는 생분해성 평가 방법에는 잔존량 및 상대 분자량 측정법, 구조 변화법, 분해 생성물 검출법, 기계적 강도법, 외관 관찰법, 곰팡이 검사법 등이 있다.생물분해성과 관련된 다양한 분석 및 특성 평가 방법들에는 아직 몇 가지 한계점이 있기 때문에, 연구 과정에서는 구체적인 상황에 따라 여러 방법을 종합적으로 활용하여 테스트를 진행해야 합니다.
고분자 재료는 다른 재료들에는 없는 우수한 특성을 가지고 있어, 첨단 기술, 국방 건설, 국민 경제의 여러 분야에서 널리 활용되고 있습니다. 이는 현대 과학기술과 생활에 있어서 없어서는 안 되는, 대체 불가능한 중요한 재료입니다. 그 생산과 소비는 계속해서 활발히 이루어지고 있습니다. 21세기는 고분자 재료가 빠르게 발전하고 폭넓게 활용되는 새로운 시대입니다. 하지만 대부분의 고분자 재료들은 자연환경에서 빠르게 분해되지 않습니다. 점점 더 많아지는 폐고분자 재료들은 도시의 쓰레기 문제를 야기하고 있으며, 이로 인한 ‘백색 오염’은 인류의 생활 환경에 심각한 영향을 미치고 있습니다. 이는 이미 전 세계적인 문제가 되고 있습니다.따라서 생분해성 고분자 재료의 연구와 개발은 매우 의미가 있습니다.고분자 분해란 폴리머를 구성하는 대분자 사슬이 끊어지는 반응을 말합니다.폴리머가 산소, 물, 방사선, 열, 빛, 화학 시약, 오염 물질, 기계적 힘 및 생물(특히 미생물)과 같은 환경 조건에 노출될 때 일어나는 분해 과정을 환경 분해라고 합니다.기전상으로 분해 요인은 생물학적 분해, 광분해, 화학적 분해로 요약될 수 있으며, 그중 가장 응용 전망이 밝은 것은 광분해와 생물학적 분해입니다. 분해 기전에 따라 분해 가능한 고분자 재료는 광분해 고분자 재료, 생물학적 분해 고분자 재료, 광생물학적 이중 분해 고분자 재료의 세 가지 범주로 대체로 나뉩니다.현재의 주요 연구 방향은 광생물학적 이중 분해 특성을 가진 고분자 재료와 완전한 분해 특성을 가진 완전 생물분해성 고분자이며, 이것이 앞으로 산업 발전의 방향이 될 것입니다.