유기 중간층이 고분자 필름의 수증기 차단성에 미치는 영향 = The role of organic layer on the water vapor transmission rate of polymer film

국문 초록 (Abstract)

Polyethylene naphthalate (PEN) 기판 위에 sol-gel 코팅, acrylate 코팅, hexamethyldisiloxane (HMDSO)를 기화시켜 플라즈마 중합한 코팅 등의 water vapor transmission rate (WVTR)의 효과를 알아 보았다. Reactive ion etching (RIE) mode의 plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD)을 사용하여 HMDSO를 기화시켜 SiO_(x) inorganic 층을 증착시켜 FT-IR 분석결과 Si-O-Si stretching, Si-O-Si bending 피크가 관찰되었다. Acrylate coating을 365 nm파장으로 UV 경화시켜 C=C이중 결합이 깨지고 여기에 첨가 반응이 일어나, C-C 단일 결합으로 바뀌어서 C=C 결합의 진동 띠가 작아짐을 확인 하였다. 미처리 PEN의 WVTR은 6.95 g/㎡/day인데 비하여 PEN/sol-gel coating계 WVTR의 값은 6.81 g/㎡/day로 가지고, PEN/acrylate계는 6.49 g/㎡/day를 가져 효과가 미비 하였으나, PEN/SiO_(x)/HMDSO with O₂/SiO_(x) 구조 에서는 디스플레이 기판으로 적용 가능한 1 x 10^(-3) g/㎡/day를 얻었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Inorganic and organic coatings, such as sol-gel, acrylate, SiO_(x), and SiO_(x) coatings from hexamethyldisiloxane (HMDSO) monomer were deposited over polyethylene naphthalate (PEN) substrate and their effect on the water vapor transmission rate (WVTR) were studied. Inorganic SiO_(x) layer was formed over PEN by plasma polymerization of HMDSO in a reactive ion etching mode with RF power of 300 W, and O₂ flow rate of 20 sccm. FT-IR spectra showed Si-O-Si stretching and bending peaks at 1060 ~ 1170 cm^(-1) and 800 ~ 820 cm^(-1), respectively. Acrylate coating was applied over SiO_(x) coated PEN substrate by UV-light irradiation at 365 nm for 40 min. FT-IR spectra showed significant decrease in the peak intensities of C=C at 1635 cm^(-1) and 810 cm^(-1), it indicates the crosslinking of acrylate monomers. The WVTRs of bare PEN substrate and PEN/SiO_(x)/HMDSO with O₂/SiO_(x) were 6.95 g/㎡/day and 1 x 10^(-3) g/㎡/day, respectively.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 1
• 2. 이론적 배경 3
• 2.1 Sol-gel 원리 4
• 2.1.1 Sol-gel법의 공법 4
• 2.1.2 가수 분해, 축중합 반응 및 열처리 공정 4
• 2.2 UV-polymerization 6
• 2.2.1 아크릴 단량체 6
• 2.2.2 UV 경화코팅 7
• 2.3 플라즈마의 원리와 이해 8
• 2.3.1 플라즈마 정의 8
• 2.3.2 플라즈마 중합 9
• 2.3.3 유기실리콘 모노머를 이용한 플라즈마 중합 10
• 2.3.4 수분 침투 과정 11
• 3. 실험방법 15
• 3.1 실험재료 15
• 3.1.1 Sol-gel의 재료 15
• 3.1.2 SiO_(x)의 모노머 16
• 3.1.3 플라즈마 중합에 대한 source gas 16
• 3.1.4 Acrylate monomer 17
• 3.1.5 Substrate 17
• 3.2 코팅 공정 18
• 3.2.1 기판의 전처리 18
• 3.2.2 Sol-gel coating 19
• 3.2.3 반응 이온 식각 코팅 20
• 3.2.4 Acrylate 코팅 23
• 3.3 박막의 특성 분석 방법 24
• 3.3.1 FT-IR 분석 24
• 3.3.2 Scanning electron microscopy 24
• 3.3.3 Water vapor transmission rate 24
• 3.3.4 자외선-가시광선 분광광도계 25
• 3.3.5 Calcium 테스트 26
• 4. 결과 및 고찰 27
• 4.1 FT-IR 분석 27
• 4.1.1 Sol-gel 코팅 27
• 4.1.2 SiO_(x) 박막 분석 28
• 4.1.3 HMDSO without O₂ 29
• 4.1.4 Acrylate UV 코팅 31
• 4.2 구조관찰 33
• 4.2.1 Sol-gel 코팅 33
• 4.2.2 Interlayer HMDSO monomer층 구조 35
• 4.2.3 SiO_(x)/acrylate/SiO_(x) 층 구조 35
• 4.2.4 Acrylate 코팅 표면 관찰 37
• 4.3 투습율 (WVTR) 39
• 4.3.1 Sol-gel 코팅층 39
• 4.3.2 HMDSO와 산소를 이용한 SiO_(x) 박막 39
• 4.3.3 HMDSO 사용 중간층 41
• 4.3.4 Calcium 테스트 44
• 5. 결론 46
• REFERENCES 47