환경을 고려한 플라스틱으로서 다양한 생분해성 플라스틱이 개발되고 있지만, 그 중에서도 Polybutylene Succinate(PBS)는 폴리에틸렌과 유사한 뛰어난 성질을 가지고 있어 주목받고 있다.

일본에서는 최근 PBS에 다양한 3-알콕시-1,2-프로판디올을 소량 공중합시켜 그 알콕시기의 체인상을 선택함으로써, 그 탄성율이나 신율 등의 기계적 성질 및 생분해성 속도를 제어할 수 있는 방법을 개발했다.

새롭게 개발된 공중합 생분해성 플라스틱은 농업용 멀티 필름, 쓰레기 봉투, 컴포스트(compost) 가방, 식품 포장 자재, 일상 잡화 등에 이용될 수 이을 것으로 기대되고 있다.

생분해성 폴리머를 합성하는 반응식(위), 알콕시기의 체인 선택을 통한 생분해성 속도 제어 반응(아래)

이번에 개발된 공중합 생분해성 플라스틱은 Succinic Acid, 1,4-부탄디올 및 3-알콕시-1,2-프로판디올의 공중합에 의해 생분해성 폴리머를 합성하게 되며 반응은 상압에서의 탈수를 수반하는 에스테르화 반응과 감압 하에서의 에스테르 교환 반응에 의한 고분자량화의 2단계로 이루어진다.

분자량은 중량 평균 분자량으로 10만 이상에 이르고 융점은 100℃ 이상이다. 3－알콕시-1,2－프로판디올의 첨가량이 증가함에 따라 폴리머는 부드러워지고 성장하기 쉬워져, 농업용 필름 등에 적합한 물성을 가지고 있다.

이 반응의 큰 특징은 알콕시기의 체인상을 선택함으로써 생분해성 속도의 제어가 가능하다는 점이다. 메틸기와 같은 체인상의 짧은기에서는 첨가량이 증가하면 생분해성 속도가 빨라진다.

한편, 옥타데실기(C18H37-)와 같은 체인상의 긴 프로판디올을 이용하면 생분해성 속도를 늦출 수 있다.

소량의 3-알콕시-1,2-프로판디올을 공중합시키는 것으로 PBS의 기계적 물성이나 생분해성을 제어하는 것이 가능하다는 점을 이번 개발을 잘 보여주고 있다. 또한, 여러 가지의 3-알콕시-1,2-프로판디올은 에피클로로히드린(Epichlorohydrin)과 알코올을 반응시키는 것으로 용이하게 합성할 수 있을 것으로 평가되고 있다.

(KORDIC)