원광대학교(총장 박성태) 창의공과대학 화학공학과 차세대소재연구실 소속 대학원생 윤서정(사진) 씨가 제1저자로 참여한 논문 그래핀 첨가제를 이용한 고밀도 폴리에틸렌(High-Density Polyethylene, HDPE)의 물성 향상에 관한 연구 결과가 고분자과학 분야 전문 저널 ‘Journal of Applied Polymer Science’ 온라인으로 게재됐다.

HDPE는 폴리올레핀 계열의 고분자 중 하나로, 균일한 사슬 구조, 높은 융점, 뛰어난 기계적 특성, 경제성 등의 장점을 가져 포장재, 배관, 컨테이너 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있지만, 강성이 낮고 내열성이 떨어져 열적 안정성 및 기계적 강도가 높은 수준으로 요구되는 응용 분야에서는 사용이 제한돼 열적, 기계적 성능 개선을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.

▲ 사진 = 원광대학교

이에 원광대 차세대소재연구실 연구진은 기계화학적 공정을 이용해 제조한 헵텐 그래피틱 나노플레이트(Heptene-graphitic nanoplatelets, HtGNP)를 첨가제로 사용해 HDPE의 기계적·열적 성능 향상을 연구했다.

연구 결과 HtGNP의 헵텐 기능화, 높은 표면적, 다공성 구조 등 독특한 특성은 나노복합체의 물성 향상을 위한 첨가제로 적합했으며, HtGNP가 첨가된 HDPE 나노복합체(HtGNP&HDPE)는 순수 HDPE와 비교해 인장강도와 영률이 각각 27.7%, 13.7% 향상됐고, 질소 분위기에서 열적 안정성도 약 13.6 ℃ 상승한 것으로 나타났다.

교신저자인 전인엽 지도교수는 “기계화학적 공정으로 제조된 HtGNP는 HDPE와 우수한 화학적 친화성을 가지고 있어 복합체의 기계적, 열적 안정성을 향상시킬 수 있었다”며 “뛰어난 성능과 저렴한 가격의 HtGNP 첨가제가 범용 폴리올레핀의 물성 향상을 위한 첨가제로서의 활용이 기대된다”고 설명했다.