Poly(lactic acid) (PLA), a biodegradable aliphatic polyester derived from renewable resources, is widely used as a substitute for conventional petrochemical polymers in various fields such as packaging, building, and automobiles. In particular, PLA/talc composites have garnered significant interest because they can address the drawbacks associated with PLA, such as their poor thermal/mechanical properties and high cost. Nevertheless, due to low compatibility between PLA and talc, coupling agents or compatibilizers capable of increasing the adhesion between the two materials are required. Herein, triallyl isocyanurate (TAIC)-assisted maleic anhydride (MAH)-grafted PLA (i.e., PLA-g-(MAH/TAIC)) copolymers are developed as compatibilizers for achieving PLA/talc composites with significantly enhanced mechanical properties. The TAIC used as the co-monomer increases the MAH activity and inhibits the degradation of the PLA, thus effectively increasing the MAH grafting degree by 45 % compared to that obtained with only MAH (without TAIC). The PLA-g-(MAH/TAIC) copolymers improve the interfacial properties between the PLA matrix and talc filler, thus leading to a significant improvement in the mechanical properties (25 and 12 % increases in the elongation at break and Izod impact strength, respectively) compared to those of the PLA/talc composite with PLA-g-MAH. In addition, as the degree of grafting of MAH increases, the interfacial adhesion between PLA and talc is enhanced, resulting in reduced water absorption and biodegradability.
재생 가능한 자원으로부터 추출한 생분해성 지방족 폴리에스터 고분자인 폴리젖산은 포장, 건축, 자동차 등 다양한 분야에서 기존의 석유 화학 고분자의 대체재로 널리 사용되고 있다. 특히, 폴리젖산/탈크 바이오 복합체는 열적/기계적 성질이 열악하고 비용이 많이 드는 등 기존의 폴리젖산과 관련된 단점을 해결할 수 있기 때문에 상당한 관심을 받고 있다. 그럼에도 불구하고 폴리젖산과 탈크 사이의 낮은 상용성으로 인해 두 재료간의 상호 접착력을 높일 수 있는 커플링제 또는 상용화제 사용이 필수적이다. 본 연구에서는 트리알릴 이소시아누레이트를 이용한 무수 말레인산 그라프트 폴리젖산 공중합체를 향상된 기계적 물성을 지니 폴리젖산/탈크 복합체를 제조하기 위한 상용화제로 개발되었다. 공단량체로 사용된 트리알릴 이소시아누레이트는 무수 말레인산의 활성을 증대시키고, 폴리젖산의 분해를 효과적으로 억제하여 기존의 무수 말레산 그라프트 폴리젖산 공중합체와 비교해 그 그래프팅 정도를 약 45% 효과적으로 향상됨을 확인할 수 있었다. 트리알릴 이소시아누레이트 보조 무수말레인산 그라프트 폴리젖산 공중합체를 폴리젖산/탈크 복합체의 상용화제로 사용하게 되면 폴리젖산 기질과 충전제 탈크 사이의 계면 특성을 개선하여 상용화제가 없는 폴리젖산/탈크 복합체와 비교하여 기계적 특성을 크게 향상됨을 보였으며 (파단 신율 및 아이조드 충격강도를 각각 25% 및 12% 증대시킨다.), 수분 흡수 및 생분해성은 감소함을 확인할 수 있었다.
