화학硏, 재활용 가능한 점착 필름 소재 개발

화학연구원 연구팀이 개발한 고분자 점착제는 완성된 점착제 테이프로부터 고분자를 떼어낸 후, 이를 초산 에틸에 다시 녹여낼 수 있다. 또 초기 상태인 점착제 고분자 용액상태로 회수도 가능하다./한국화학연구원

국내 연구진이 자국이 남지 않고 점착성도 뛰어나면서 재활용까지 가능한 점착 필름 소재를 개발했다.

한국화학연구원은 정밀·바이오화학연구본부의 이원주 책임연구원과 유영창·안도원 선임연구원 연구팀이 백현종 부산대 교수 연구팀과 공동으로 고분자 사슬의 길이를 극대화해 화학적 가교구조 없이도 우수한 점착특성을 갖는 투명 점착 필름소재를 개발했다고 25일 밝혔다. 연구 결과는 작년 12월 국제 학술지 ‘ACS 어플라이드 매터리얼스 앤드 인터페이시스(ACS Applied Materials & Interfaces)’에 게재됐다.

기존의 점착소재는 3M 스카치테이프나 라벨테이프처럼 부착을 위한 점착필름과 표면을 보호하는 플라스틱 필름으로 나뉜다. 점착소재는 이론적으로 분해해서 재활용이 가능하지만 현실적으로 쉽지 않다. 기존의 점착 필름은 화학반응으로 결합하는 3차원의 화학적 가교구조를 통해 점착력을 높이는데, 이런 경우 일반적인 용매나 높은 열에도 녹지 않기 때문이다.

연구팀은 점착 필름을 이루고 있는 고분자 사슬의 분자량을 극대화하는 방식으로 문제를 해결했다. 화학적 가교구조 없이도 기존 점착 필름보다 접착력이 좋은 소재를 개발한 것이다.

고분자 소재는 일반적으로 사슬이 길수록 높은 강도, 안정성 등의 물리적 특성을 갖는다. 길이가 짧은 실을 뭉친 경우에는 실가닥을 쉽게 뽑아낼 수 있어 쉽게 풀리는 반면에, 길이가 긴 실의 경우 뭉치고 나면 많은 엉킴이 발생하여 실가닥을 뽑아내거나 풀기 어려운 것과 같은 원리다.

기존의 투명 점착 필름을 구성하는 고분자의 경우, 사슬의 길이에 한계가 있다. 사슬이 긴 초거대 고분자를 합성하면 되지만, 기술적으로 쉽지 않았다. 연구팀은 가시광선을 이용한 방법으로 기존 고분자 사슬보다 2.8배 긴 초거대고분자 합성에 성공했다.

초거대 고분자는 사슬의 길이가 매우 길기 때문에 사슬의 엉킴이 쉽게 일어나고, 사슬당 발생하는 엉킴의 수가 매우 높다. 또한 짧은 사슬 길이를 갖는 고분자가 거의 없으므로 점착 필름을 제거해도 잔여물이 남지 않는다. 연구팀이 만든 비가교 투명 점착 필름은 기존 점착 필름보다 약 130% 수준의 부착력을 보였다. 화학적 가교 구조가 없기 때문에 사용한 후에 무독성 용매에 쉽게 녹여서 회수할 수도 있다.

이영국 화학연 원장은 “이번 연구는 기존에 상용화된 경화성 투명 점착 필름과 달리 사용 후에도 폐기하지 않고 폐기물의 재활용·재사용이 가능하다는 것을 보여줬다”며 “탄소저감, 폐기물 저감 등과 같은 환경문제를 해결하는 자원순환형 정밀화학소재 개발에 기여할 것으로 전망된다”고 말했다.

참고자료

ACS Applied Materials & Interfaces(2023), DOI : https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.3c15002

- Copyright ⓒ 조선비즈 & Chosun.com -