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이온빔보조 반응법을 이용한 고분자 표면의 친수성처리와 그 응용
조정(J. Cho),최성창(S. C. Choi),윤기현(K. H. Yun),고석근(S. K. Koh) 한국진공학회(ASCT) 1999 Applied Science and Convergence Technology Vol.8 No.3(2)
표면의 친수성 작용기 형성과 접촉각 향상을 위하여 이온빔 보조 반응법을 이용하여 폴리 카보네 이트(PC)와 폴리메티메타아크릴레이트(PMMA)에대한 고분자 표면개질을 연구하였다. 이온빔 보조 반응법의 조건은 빔 에너지가 500에서 1500 eV로 증가시키면서 이온조사량과 주입 산소가스의 양은 각각 1×10^(16) ions/㎠과 4㎖/min으로 고정 시켰다. PC와 PMMA에 수백에서 1 keV이하의 아르곤 이온빔을 조사하면서 산소가스를 주입한 경우에는 고분자가 갖는 긴 사슬구조를 그대로 유지함과 동시에 새로운 작용기들이 결합되어 있어 물과의 반응에도 쉽게 소멸되지 않고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 표면의 친수성 증가는 이온 보조반응법에의해 산소 분위기에서 아르곤 이온빔으로 조사한 시료의 XPS 분석 결과로 보아 PC나 PMMA 표면에 C-O 또는 C=O와 관련된 결합의 증가로 인한 친수성 작용기가 PC와 PMMA 표면에 형성되었기 때문이라고 사료된다. 이러한 이온보조 반응법을 이용하여 처리한 고분자들은 재료 고유의 특성을 그대로 유지하면서 표면의 성질만을 변화시키기 때문에 다른 표면개질 방법에 비하여 구조적으로 안정하며 화학적으로 안정한 고분자의 표면개질에 적합하며 이에대한 대한 응용예를 들어 이러한 특성을 계속 유지하는 신재료의 연구를 제시하였다. 이러한 결과를 바탕으로 고분자위에 금속박막을 증착시켜 접착력 테스트를 통해 친수성 고분자기가 금속박막의 접착력 향상을 증가시키는지 여부를 고찰하였다. Polycarbonate (PC) and Polymethylmethacrylate (PMMA) surface was modified by ion assisted reaction (IAR) technique to obtain the hydrophilic functional groups and improve the wettability. In conditions of ion assisted reaction, ion beam energy was changed from 500 to 1500 eV, and ion dose and oxygen gas blown rate were fixed 1×10^(16) ions/㎠ and 4 ㎖/min, respectively. Wetting angle of water on PC and PMMA surface modified by Ar+ ion without blowing oxygen at 4 ㎖/min showed 5° and 10°. Changes of wetting angle with oxygen gas and Ar+ ion irradiation were explained by considering formation of hydrophilic group due to a reaction between irradiated polymer chain by energetic ion irradiation and blown oxygen gas. X-ray photoelectron spectroscopy analysis shows that hydrophilic groups such as -C-O, -(C=O)- and -(C=O)-O- are formed on the surface of polymer by chemical interaction. The polymer surface modification using ion assisted reaction only changed the surface physical properties and kept the bulk properties. In comparison with other modification methods, the surface modification by IAR treatment was chemically stable and enhanced the adhesion between metal and polymer surface. The applications of various kinds of polymer surface modification could be appled to the new materials about hydrophilic surface properties by IAR treatment. The adhesion between metal film and polymer measured by Scotch tape test whether the hydrophilic surfaces could improve the adhesion strength or not.
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