과학자들은 PVC 제품 강화를 위한 새로운 방법을 개발했습니다.

연구자들은 한 종류의 플라스틱 소재를 더 내구성 있게 만들고 위험한 미세 플라스틱이 배출될 가능성을 낮추는 방법을 개발했습니다.

이 연구에서는 폴리염화비닐(PVC)에 화학 첨가물을 부착하는 안전한 방법을 확인했습니다.

장난감, 건축 자재, 의료용 포장재 등 모든 것에 사용되는 PVC 플라스틱은 현재 전 세계에서 가장 많이 사용되는 플라스틱 중 3위를 차지하고 있습니다. 널리 사용되기는 하지만 순수 PVC는 부서지기 쉽고 열에 민감하며 제조업체는 다른 화학 물질로 특성을 안정화한 후에만 사용할 수 있습니다.

그러나 이러한 첨가제 또는 가소제는 PVC를 안정화하기 위한 단기적 해결책일 뿐입니다. 시간이 지남에 따라 가소제가 플라스틱에서 침출되어 재료가 잠재적으로 위험한 유기물과 미세 플라스틱으로 악화될 수 있습니다. 이제 오하이오 주립 대학의 화학 및 생화학 부교수이자 연구의 수석 연구원인 크리스토 세보프가 이끄는 팀은 전기를 사용하여 이러한 화학 첨가제를 영구적으로 고정하면 이러한 원치 않는 반응을 예방할 수 있다는 것을 발견했습니다.

세보프는 "이러한 화학 물질을 혼합하는 대신, 저희 방법은 가소제 화합물을 폴리머의 주쇄에 접목하여 PVC에 직접 화학적으로 결합하는 것을 포함합니다."라고 말했습니다.

이런 식으로 PVC 분자를 변형하면 내구성이 높아지고 화학적 변화에 대한 저항성이 커져 결국에는 더욱 견고한 특성을 지닌 재료가 탄생합니다.

"이것은 PVC의 속성을 변경하는 데 이렇게 많은 제어가 가능한 몇 안 되는 사례 중 하나입니다."라고 세보프는 말했습니다. "따라서 이것은 PVC를 제어 가능하게 수정하여 딱딱하든, 늘어나든, 부드럽든 원하는 속성을 부여하는 첫 번째 단계입니다."

팀은 몇 가지 어려움에 부딪혔습니다. 합성 폴리머 변형은 원래 반응이 순수 PVC와 같은 큰 분자 유사체가 아닌 작은 분자 유사체를 위해 개발되었기 때문에 종종 실패합니다. 이를 해결하기 위해 연구자들은 공정에서 사용한 촉매를 최적화했고, 시행착오를 통해 큰 분자를 편집할 때 발생하는 문제를 극복할 수 있었습니다.

해당 연구는 최근 Chem. 저널에 게재되었습니다.

유기화학 분야에서 획기적인 진전을 이룬 것 외에도, 이 팀의 연구는 환경에도 영향을 미칩니다. 예를 들어, 플라스틱이 분해되는 속도를 제한하면 미세 플라스틱(작은 플라스틱 조각)이 주변 환경으로 방출되는 것을 억제하는 데 큰 도움이 될 수 있습니다.

오늘날 과학자들은 공기, 물, 식량 공급을 오염시키는 것으로 밝혀진 이러한 입자가 인간과 야생 동물 모두에게 해롭다는 것을 알고 있습니다. 평균적인 사람은 매년 이러한 입자를 78,000~211,000개 섭취할 가능성이 높습니다.

하지만 전문가들이 미세 플라스틱이 지구에 장기적으로 미치는 영향을 이해하기 시작하면서, 유기 화학자들은 일상 생활에서 미세 플라스틱을 단계적으로 없앨 방법을 찾기 위해 경쟁하고 있다고 세보프는 말했습니다.

"많은 화학자들이 큰 분자를 연구하고 잘 알려진 폴리머를 업사이클링, 재활용 및 변형하기 위한 새로운 화학을 개발하는 데 노력을 기울이고 있습니다."라고 그는 말했습니다. 예를 들어 PVC 제품을 재활용하려고 하면 플라스틱을 다른 것으로 변환하는 데 필요한 고온으로 인해 재료가 더 분해될 수 있으므로 프로세스가 그다지 효율적이지 않습니다.

하지만 세보프의 방법을 사용하면 "재료가 실제로 분해되기 시작하기 전까지 재료를 여러 번 더 재사용할 수 있어 수명과 재사용성이 향상됩니다."라고 그는 말했습니다.

앞으로 PVC 누출을 해결하기 위한 노력이 확실하게 확대되면 어떤 재료가 소비자에게 안전한지에 대한 통제가 더욱 강화될 것입니다. 이 연구는 현재로서는 자신들의 방법만으로 이것이 가능하다고 강조합니다.

"상업용 PVC 개조에 필요한 규모로 이를 수행하는 더 나은 방법은 없습니다. 왜냐하면 그것은 엄청난 과정이기 때문입니다."라고 세보프는 말했습니다. "미세 플라스틱 상황을 해결하기 전에는 아직 많은 것을 시도해야 하지만, 이제 우리는 그것을 수행하는 방법에 대한 기초를 마련했습니다."

다른 Ohio State 공동 저자로는 Jordan LS Zackasee, Valmuri Srivardhan, Blaise L. Truesdell, Elizabeth J. Vrana가 있습니다. 이 연구는 에너지부의 Early Career Research Program의 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241003182220.htm