Poly (lactic acid) (PLA) is a biodegradable, bio-based polymer proposed as an alternative material to reduce petroleum-based plastic pollution. However, its industrial application is limited by its high brittleness. Accordingly, studies on bio-based plasticizers to improve the brittleness of PLA have been conducted. Depolymerized Suberin Derivatives (DSDs) are natural materials derived from cork, and it has been reported that DSDs-based plasticizers can enhance the toughness of PLA. However, conventional DSDs extraction processes require long processing times and have low consistency, which limits industrial application. In this study, the DSDs extraction process was optimized using expanded cork through reflux hydrolysis with organic solvent washing and vacuum drying. As a result, DSDs with lower Mn and PDI were obtained, and the use of dichloromethane (DCM) as the organic solvent reduced the processing time by more than 90%. Furthermore, when the DSDs-based plasticizer extracted via the optimized process was applied to PLA, the toughness increased by 11 times at a plasticizer content of 7.5 wt% compared to neat PLA.

폴리락트산(poly(lactic acid), PLA)은 바이오 기반 생분해성 고분자로, 석유계 플라스틱 환경오염 문제에 대한 대안 소재로 주목받고 있다. 하지만 PLA는 취성이 커 산업적 활용에 한계가 있으며, 이를 개선하기 위한 바이오 기반 가소제에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Depolymerized Suberin Derivatives (DSDs)는 코르크로부터 유래한 천연 물질로, DSDs기반 가소제로 적용 시 PLA의 인성을 향상시킬 수 있음이 보고되었다. 하지만 기존 DSDs 추출 공정은 공정 시간이 길고 일관성이 낮아 산업적 적용에 한계가 있다. 본 연구에서는 탄화 코르크(Expanded cork)를 원료로 하여 Reflux 기반 가수분해와 유기 용매 분별 세척 및 진공 건조 공정을 적용함으로써 DSDs 추출 공정을 최적화하였다. 그 결과, 기존 공정 대비 더 낮은 Mn 및 PDI를 갖는 DSDs를 얻었으며, DCM을 유기 용매로 사용함으로써 공정 시간을 기존 대비 약 90% 이상 감소시켰다. 또한 최적화된 공정으로 추출한 DSDs 기반 가소제를 PLA에 적용한 결과, 가소제 함량 7.5 wt%에서 PLA대비 인성이 11배 향상되었다.

Keywords: 탄화 코르크(Expanded cork), 수베린 추출(Suberin extraction), 공정 최적화(Process optimization), 바이오 가소제(Bio-based plasticizer), PLA 복합체(PLA composites)