• Elastomers and Composites
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• 제59권2호
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• pp.51-63
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• 2024

Polypropylene (PP) is a commodity plastic that is widely used owing to its cost-effectiveness, lightweight nature, easy processability, and outstanding chemical and thermomechanical characteristics. However, the imperative to address energy and environmental crises has spurred global initiatives toward a circular economy, necessitating sustainable alternatives to traditional fossil-fuel-derived plastics. In this study, we conducted a series of comparative investigations of bio-based polypropylene (bio-PP) blends with current PP of the same and different grades. An extrusion-based processing methodology was employed for the bio-PP composites. Talc was used as an active filler for the preparation of the composites. A comparative analysis with the current petroleum-based PP indicated that the thermal properties and tensile characteristics of the bio-PP blends and composites remained largely unaltered, signifying the feasibility of bio-PP as a potential substitute for the current PP. To achieve a higher Young's modulus, elongation at break (EAB), and melt flow index (MFI), we prepared different composites of PP of different grades and bio-PP with varying talc contents. Interestingly, at higher biomass contents, the composites exhibited higher MFI and EAB values with comparable Young's moduli. Notably, the impact strengths of the composites with various biomass and talc contents remained unaltered. In-depth investigations through surface analysis confirmed the uniform dispersion of talc within the composite matrix. Furthermore, the moldability of the bio-PP composites was substantiated by comprehensive rheological property assessments encompassing shear rate and shear viscosity. Thus, from these outcomes, the fabricated bio-PP-based composites could be an alternative to petroleum-based PP composites for sustainable automobile applications.

• Macromolecular Research
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• 제16권5호
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• pp.411-417
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• 2008

The surfaces of henequen fibers, which can be obtained from the leaves of agave plants, were treated with two different media, tap water and sodium hydroxide, that underwent both soaking and ultrasonic methods for the fiber surface treatment. Various biocomposites were fabricated with untreated and treated, chopped henequen fibers and polypropylene using a compression molding method. The result is discussed in terms of interfacial shear strength, flexural properties, dynamic mechanical properties, and fracture surface observations of the biocomposites. The soaking (static method) and ultrasonic (dynamic method) treatments with tap water and sodium hydroxide at different concentrations and treatment times significantly influenced the interfacial, flexural and dynamic mechanical properties of henequen/polypropylene biocomposites. The alkali treatment was more effective than the water treatment in improving the interfacial and mechanical properties of randomly oriented, chopped henequen/PP bio-composites. In addition, the application of the ultrasonic method to each treatment was relatively more effective in increasing the properties than the soaking method, depending on the treatment medium and condition. The greatest improvement in the properties studied was achieved by ultrasonic alkalization of natural fibers, which was in agreement with the other results of interfacial shear strength, flexural strength and modulus, storage modulus, and fracture surfaces.

• Advanced Composite Materials
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• 제16권4호
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• pp.315-334
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• 2007

In the present study, chopped henequen natural fibers without and with surface modification by electron beam (E-beam) treatment were incorporated into a polypropylene matrix. Prior to composite fabrication, a bundle of raw henequen fibers were treated at various E-beam intensities from 10 kGy to 500 kGy. The effect of E-beam intensity on the interfacial, mechanical and thermal properties of randomly oriented henequen/polypropylene composites with the fiber contents of 40 vol% was investigated focusing on the interfacial shear strength, flexural and tensile properties, dynamic mechanical properties, thermal stability, and fracture behavior. Each characteristic of the material strongly depended on the E-beam intensity irradiated, showing an increasing or decreasing effect. The present study demonstrates that henequen fiber surfaces can be modified successfully with an appropriate dosage of electron beam and use of a low E-beam intensity of 10 kGy results in the improvement of the interfacial properties, flexural properties, tensile properties, dynamic mechanical properties and thermal stability of henequen/polypropylene composites.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제34권3호
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• pp.38-45
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• 2006

본 연구의 목적은 왕겨분말을 NaOH와 acetic acid 처리를 통하여 왕겨분말-폴리프로필렌(PP) 바이오복합재의 계면 결합을 증가시키는 것이다. 처리하지 않은 왕겨분말, NaOH와 acetic acid 처리된 왕겨분말을 충전제로 사용하여 바이오복합재를 제조한 후 왕겨분말의 처리에 대한 효과를 조사하였다. NaOH와 acetic acid 처리된 왕겨분말이 충전된 바이오복합재의 인장강도가 처리하지 않은 왕겨분말이 충전된 바이오복합재보다 증가하였다. NaOH와 acetic acid로 처리 전후의 왕겨분말 표면은 scanning electron microscopy (SEM)의 사진으로 명확하게 관찰할 수 있었다. SEM을 이용하여 측정한 결과 왕겨분말 표면의 이물질이 제거된 것을 발견 할 수 있었다. NaOH와 acetic acid 처리된 왕겨분말의 화학적 구조는 fourier transform infrared (FTIR)을 이용하여 분석하였다. 처리하지 않은 왕겨분말, NaOH와 acetic acid로 처리된 왕겨분말의 결정화구조 및 결정화도는 wide-angle X-ray scattering (WAXS)을 이용하여 분석하였다.

• KSBB Journal
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• 제17권3호
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• pp.235-240
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• 2002

친수성 표면을 만들기 위하여 산소분위기에서 1 keV의 에너지를 갖는 아르곤 이온빔을 폴리프로필렌 담체의 표면에 조사하였다. 삼차 증류수에 대한 접촉각은 개질 전의 $78^{\circ}$에서 최적의 조건에서 $22^{\circ}$까지 감소하였다. 이온 보조 반응 후의 친수성 증가는 ether, carbonyl, carboxyl 등의 새로 형성된 작용기에 의한 것이며 극성 용매에 대한 안정성이 우수하므로 활성화된 표면이 폐수 내에서도 안정하다. 활성화된 폴리프로필렌 담체를 합성폐수내의 유기물을 제거하기 위한 bio-film공정에 적용하였다. 이온 보조 반응법으로 친수성 표면으로 개질된 PP 담체는 극성 용매내에서 극성작용기가 유지되었으므로 안정된 표면 특성을 이용하여 박테리아 부착의 생물막 공정에 대한 연구를 수행하여 미생물의 부착은 표면의 염기성 극성작용기에 의하여 증진됨을 확인하였다. 합성폐수에 대한 처리 효율은 30%까지 증가 하였으며 장시간에 걸친 COD 농도 감소 효과를 나타내었으므로 이온 보조 반응법에 의하여 처리된 PP고분자를 수질 개선용의 담체로 사용하여 처리효율을 증가시킬 수 있음을 확인하였다.

• Elastomers and Composites
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• 제46권4호
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• pp.318-323
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• 2011

폐타이어고무분말을 재활용하기 위하여 방수시트용 고무분말 복합체를 제조하였으며, 수지 종류와 가교제의 함량이 복합체의 기계적 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. EPDM이 부가됨에 따라 고무분말 PE 복합체의 신장율이 3배 이상 증가하는 현상을 나타내었다. 고무분말 충전 복합체에 가교제의 농도가 증가함에 따라 복합체의 강도가 증가하였으며, 특히 재생 폴리프로필렌을 사용한 경우 3배 이상 인장강도가 현저하게 높게 나타났다. 따라서 폴리프로필렌 블렌드물로 고무분말 복합체를 제조하는 경우 신재 폴리프로필렌을 사용하는 것 보다 재생 폴리프로필렌을 사용하는 것이 기계적 특성면에서 효과적인 것으로 나타났다.

• 접착 및 계면
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• 제9권2호
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• pp.16-23
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• 2008

본 연구에서는 산업현장에서 직물 제직 시 스크랩으로 버려지는 폐양모와 범용 열가소성수지인 폴리프로필렌(PP)으로 구성된 새로운 폐양모/PP NFRPs (Natural Fiber Reinforced Polymer Composites: 천연섬유강화 고분자복합재료)를 압축성형 방법으로 제조한 후 그들의 기계적, 열적 특성을 분석하였다. PP수지의 기계적 특성은 폐양모의 도입으로 두드러지게 향상되었다. 특히 폐양모의 함량을 50 vol%로 하여 NFRP를 제조하였을 때, PP 대비 NFRP의 굴곡강도는 약 20%, 굴곡탄성률은 약 143%까지 향상되었으며, 인장강도는 약 76%, 인장탄성률은 약 90% 크게 향상되었다. 그리고 열변형온도(HDT)는 최고 $138^{\circ}C$로 PP 대비 약 $21^{\circ}C$가 증가되는 결과를 보여주었다. 연구결과는 열가소성 매트릭스 수지의 보강소재로서 폐양모의 적용 가능성을 제시하였다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제33권6호통권134호
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• pp.55-62
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• 2005

본 연구는 섬유판 가공 부산물 분말을 충전제로 첨가한 바이오복합재를 제조하여 그 적용가능성을 평가하기 위하여 수행하였다. 섬유판 가공부산물인 고밀도섬유판(high density fiber board, HDF) 부산물 분말을 polyolefin계 고분자인 low-density polyethylene (LDPE)과 polypropylene (PP)에 첨가하여 바이오복합재를 제조하였다. 제조된 바이오복합재를 이용하여 기계적 성질과 가공성을 측정하였다. 이후 각각 목분(wood flour, WF)과 왕겨분말(rice-husk flour, RHF)을 LDPE와 PP에 충전제로 첨가한 바이오복합재와도 그 기계적 성질과 가공성을 비교하였다. HDF 분말-LDPE 바이오복합재와 HDF 분말-PP 바이오복합재의 인장강도 및 충격강도는 각각 목분이나 왕겨분말을 LDPE나 PP에 충전제로 첨가한 바이오복합재와 비슷한 기계적 강도값을 나타내었다. 바이오복합재의 가공성은 토크를 측정하였는데, HDF 분말-LDPE 바이오복합재와 HDF 분말-PP 바이오복합재는 동일한 기질고분자에 목분이나 왕겨분말을 첨가한 바이오복합재보다 낮은 값을 보였다. 또한, HDF 분말-LDPE 바이오복합재 및 HDF 분말-PP 바이오복합재는 HDF 분말의 입자분포와 상관없이 일정한 가공성을 보였다. 따라서 섬유판 가공 부산물이 첨가된 바이오복합재를 현재 바이오복합재 산업에서 이용되고 있는 바이오복합재를 대처하여 적용할 수 있다고 볼 수 있다.

• 폴리머
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• 제34권3호
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• pp.261-268
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• 2010

본 연구에서는 상전이 온도가 36 $^{\circ}C$인 n-eicosnae을 열가소성 폴리올레핀 고분자인 폴리프로필렌과 블렌드하였으며, 또한 최근의 형태안정성 PCM(SSPCM)의 연구검토를 통하여 폴리프로필렌과 n-eicosnae의 특성과 잠열저장체로서의 적용 가능성을 확인하였다. 상전이 온도가 36 $^{\circ}C$인 n-eicosane과 폴리프로필렌을 멜팅방법과 흡수방법을 이용하여 시료를 제조하였다. 제조된 형태안정성 PCM(SSPCM)을 DSC, WAXD, FTIR spectroscopy, ARES로 분석결과 형태안정성, 열용량의 향상을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제36권4호
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• pp.264-269
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• 2023

Spent coffee grounds (SCG) are a ubiquitous byproduct of coffee consumption, representing a significant waste management challenge, as well as an untapped resource for economic development and sustainability. Improper disposal of SCG can result in environmental problems such as methane emissions and leachate production. This study aims to investigate the physicochemical properties of SCG and their potential as a reinforcement material in polypropylene (PP) to fabricate an eco-friendly composite via extrusion and injection molding, with SCG filler ratios ranging from 5-20%. To evaluate the effect of SCG on the morphological and mechanical properties of the bio- composite, thermogravimetric analysis, SEM, tensile, flexural, and impact tests were conducted. The results demonstrated that the addition of SCG lead to a slight increase in brittleness of the composite but did not significantly affect its mechanical properties. Impressively, the presence of a significant organic component in SCG contributed to the enhanced thermal performance of PP/SCG composites. This improvement was evident in terms of increased thermal stability, delayed onset of degradation, and higher maximum degradation temperature as compared to pure PP. These findings suggest that SCG has potential as a filler material for PP composites, with the ability to enhance the material's properties without compromising overall performance.