[공학]불소화실험

소개글

Oxyfluorination을 이용한 PE film의 표면개질에 따른 표면 물성 변화에 관한 실험결과 보고서입니다. 실험중에 직접 찍은 사진까지 첨부되어있습니다. 표지, 목차, 참고문헌, 실험결과 원하시는 건 모두 들어있습니다. 참고로 이 실험 A+받았습니다.

목차

1. Introduction

2. Theory
2.1 Characteristic of fluorination
2.2 The surface treatment technology of high molecular substance
2.3 Fluorination of high molecular substance
2.4 Get wetting character of high molecular substance surface
2.5 Concept of contact angle & measurement principle
2.6 Hysteresis
2.7 Calculation surface energy of solid used contact angle

3. Experiment
3.1 Experimental materials
3.2 Experimental apparatus
3.2.1 Fluorination equipment
3.2.2 contact angle apparatus
3.3 Experimental method
3.3.1 Living sample
3.3.2 Before treatment of sample
3.3.3 Making of mixed gases
3.3.4 Fluorination treatment practice
3.3.5 Contact angle measurement

4. Consequences & Considerations
4.1 Consequences
4.1.1 Mass measurement of PE film
4.1.2 Oxyfluorination surface treatment
4.1.3 Contact angle measurement
4.2 Considerations
4.2.1 Changes mass measurement of PE film
4.2.2 Contact angle measurement

5. Conclusions

6. Discussions

References

본문내용

1. 서론

폴리에틸렌, 폴리프로필렌으로 대표되는 폴리 올레핀계 고분자는 기계적 강도, 내열성, 내약품성, 전기 절연성 등 각종 물성 및 성형가공성이 우수하여 범용적으로 사용하고 있다. 그러나 폴리 올레핀계 고분자는 화학적으로 불활성이고, 화학구조상 강한 결합을 유도하는 극성기의 부재 및 표면장력이 높기 때문에 접착력, 인쇄성 및 젖음성 등이 불량한 특성을 보이며, 특히 비극성 탄화수소 용액에 대한 높은 삼투율 등 단점을 지니고 있다[1]. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 간상 및 강염기를 이용하는 화학적 처리, 자외선이나 광조사법 및 저온 플라즈마 처리법[2] 등이 있다. 이와 같은 처리법들은 주로 고분자 재료의 표면을 산화시키는 방법이다. 특히 상기와 같은 표면개질 방법 중에서 플로린 가스를 이용하여 소재의 표면을 직접 플루오르화는 플로린 가스의 확산에 의해 표면처리가 가능하므로 필름 및 섬유 혹은 어떠한 형태라도 표면처리가 가능한 dry process에 속하고, 상온 이하의 저 진공 하(×10­1 Torr)에서 장치를 운전하므로 표면처리 장치가 비교적 간단하며, 플로린 가스와 폴리 올레핀계 고분자 표면의 탄화수소기가 자발적으로 반응함으로써 표면처리 반응의 개시를 위한 개시제 및 촉매가 필요하지 않는다는 장점을 가지고 있기 때문에 많은 연구가 진행되고 있다. 이러한 장점 중에서도 direct fluorination은 무기, 유기 및 고분자 소재에 관계없이 처리 조건에 따라 친수, 발수성, 접착성, WBL(weak boundary layer)의 제거 및 화학적 활성기의 도입 등과 같은 특성이 부여된다[3].
폴리 올레핀계 고분자는 여러 고분자 물질 중 가격이 저렴하고 좋은 기계적 성질 및 우수한 내화학성 그리고 뛰어난 화학성 등으로 인하여 알루미늄 호일이나 종이에 직접 접착되어 산업 및 일상 용품에 이르기까지 다양하게 이용되고 있다. 그러나 분자구조 자체의 비극성적인 특성으로 인하여 낮은 젖음성과 다른 극성 기자제들과의 친화력이 떨어져 사용에 제한을 받고 있는 실정이다. 따라서 폴리 올레핀계 고분자 장점을 그대로 유지시키면서 그 표면만을 효과적으로 친수성화 하여 낮은 젖음성 및 접착성을 개선하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다.
일반적으로 접착은 기계적 맞물림, 물리적 결합 등으로 이루어지며, 대부분의 경우 이 접착기구가 모두 작용하여 부착물 사이의 접착을 가능하게 하며, 최근에는 표면의 화학적 변화 뿐만이 아니라 접착계면에서의 산․염기의 상호작용, 확산, 정전기적 인력 등 물리적인 현상의 역할의 중요성이 대두 되고 있다[4].
불소처리 및 산소-불소 혼합가스 처리는 유⋅무기 고분자 및 기타 여러 탄소재료에 사용되어 친수성 또는 발수성 부여, 접착성 향상 및 화학적 활성기의 도입이 가능하다는 연구 결과가 있으며, 낮은 진공상태에서 표면처리가 가능하고 불소가스의 확산에 의해 표면처리가 진행되므로 재료의 형태에 관계없이 복잡한 소재의 표면 처리가 가능한 점 등의 장점으로 인하여 현재 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.

참고 자료

[1] M. F. Laguna, J. Guzman, and E. Riande, ploymer, 42, 4321(2001).
[2] M. Kuzuya, J. Niwa, and H. Ito, macromolecules, 26, 1990(1993).
[3] 이병기․노재성, “직접 플루오르화(direct fluorination)에 의한 저밀도 폴리에틸렌 필름의 친수성 개질”, 2001.4.30
[4] 박수진․신준식․김학용․이덕래 “불소 혼합가스로 처리된 LDPE 필름의 접착 특성에 관한 특성” 한국 섬유 공학지 Vol.40, No.2
[5] 박수진․오진석․서민강․한미정․김학용, “산소-불소 처리된 탄소섬유가 에폭시 매트릭스 복합재료의 기계적 계면특성과 크랙저항 특성에 미치는 영향”, 2005.6.8
[6] 이병기․노재성, “직접 플루오르화(direct fluorination)에 의한 저밀도 폴리에틸렌 필름의 친수성 개질”, 2001.4.30
[7] A. P. Kharitonov, J. Fluorine chem, 103, 123(2000).
[8] 한국브리태니커 백과사전 www.britannica.co.kr
[9] 임종민, 플라즈마를 이용한 고분자물질의 표면처리에 관한 연구, 한국안전학회지, 20권, 1호, p.7 임종민
[10] M. F. Laguna, J. Guzman, and E. Riande, Polymer, 42, 4321(2001)
[11] S. Sanchez-Valdes, C. J. Piazo-Rada, and M. L. Lopez-Quintanilla, J. Appl. Polym. Sci., 79, 1802(2001)
[12] K. Allmer, A. Hult, and B. Ranby, J. Polym, Sci. Polym. Chem. Ed, 26, 2099
[13] R.J. Good, "Contact Angle, Wettability and Adhesion", edited by K. L. Mittal, (VSP BV, Urecht, The Netherlands, 1993), pp.3-36.
[14] R.J. Good, C.J. van Oss, "Modern Theory of Contact Angles and the Hydrogen Bond Components of Surface Energies", edited by M. E. Schrader and G. I. Loeb (Plenum Press, New York, 1992), pp. 1-27.