공정 변수에 따른 불소계 고분자 필름의 표면특성에 관한 연구

Abstract

일반적으로 소수성으로 잘 알려진 불소계 필름을 이용하여 초소수성 특성을 가질 수 있는 방법을 고찰 구현한 연구를 수행하였다. 일반적인 불소계 필름은 탈이온수에 대해 104°~110°의 접촉각을 갖는데, Young의 식과 Wenzel의 식을 기반으로 하여 표면의 거칠기 조절을 통해 접촉각을 높여 초소수성 표면의 구현이 가능하다는 이론적인 근거를 바탕으로 필름 생산 공정에서 거칠기를 조절할 수 있는 공정을 추가하여 몇 가지 필름을 제작하였다. 기계적인 방법으로는 연마 공정을 통한 고분자 필름의 표면 거칠기를 매끄럽게 한 필름과 샌드블라스트 공정을 통하여 표면을 거칠게 한 필름을 가공하였고, 캐스팅(Casting) 방식을 이용한 방법으로는 생산 공정에 중 분산액이 도포되는 판의 온도를 조절하여 거칠기를 조절한 필름과 분산액이 도포되어지는 판을 물리적으로 표면 거칠기를 조절하여 그 판에서 생산되는 필름 역시 거친 표면을 가질 수 있도록 하는 공정을 추가하여 필름을 생산하였다. 이렇게 생산된 필름의 초소수성(Super-hydrophobic) 특성을 관찰하기 위해 탈이온수에 대한 접촉각 시험을 실시하여 그 특성을 확인 하였다. 그 결과, 연마공정을 통하여 표면을 가공한 필름을 제외한 모든 필름에서 일반 불소계 필름보다 더 큰 접촉각을 가지는 것을 확인 하였으며 캐스팅(Casting) 방식에서 분산액이 도포되어지는 판의 거칠기를 조절하여 생산한 필름에서는 접촉각이 150°에 가까운 초소수성(Super-hydrophobic)이라 할 수 있을 정도의 표면을 구현하였다. 그 특성 발현의 분석을 위하여 메틸렌아이오다이드의 접촉각을 측정하여 초소수성 특성이 극성 표면에너지에 의한 것인지 분산 표면에너지에 의한 것인지를 분석한 결과, 표면이 거칠게 가공된 필름이 분산 표면에너지의 감소로 인하여 소수성 특성이 증대되는 것을 확인 하였다.; This research embodies super-hydrophobic surface using fluoro-polymer flim as known as hydrophobic material. Generally, fluoro-polymer has 104°~110° contact angle about deionized water. As Young's and Wenzel's equations, super-hydrophobic surface is possible from that surface roughness control. Like this theoretical background, I manufactured various film through surface control process. As mechanical method, flat surface film is manufactured by polishing process and rough surface film is manufactured by sand blast process. As casting method, rough surface film is made by two process control. It were that temperature controled panel which comes to be applied dispersion and roughness controled panel by mechanicla process. In order to observe the super-hydrophobic property of the film which is produced with like these methods, contact angle experiment led about deionized water and confirmed the property. As a result, most of these film has bigger contact angle about deionized water except polishing process. And especially for rough casting panel method, film has near 150° contact angle that is possible for super-hydrophobic. Additionally, contact angle experiment led about methylene iodide for analyze this surface properties. As a result, this super-hydrophobic property was confirmed that in compliance with the decrement of surface energy of dispersity. This mean is that surface roughness control will be able to increase hydrophobic property.