본 연구에서는 반응기와 말단기가 각기 다른 세 종류의 실란(PFDTES, DMDCS, MODDCS)을 이용하여 종이 표면에 자기조립 단분자막을 형성하고, 이것이 종이의 표면 특성에 미치는 영향을 접촉각과 스테키히트 사이즈도 측정법을 이용하여 검증해보았다. 실란의 농도와 ...
요 약
본 연구에서는 반응기와 말단기가 각기 다른 세 종류의 실란(PFDTES, DMDCS, MODDCS)을 이용하여 종이 표면에 자기조립 단분자막을 형성하고, 이것이 종이의 표면 특성에 미치는 영향을 접촉각과 스테키히트 사이즈도 측정법을 이용하여 검증해보았다. 실란의 농도와 반응시간을 달리하고 그에 따른 접촉각 변화를 통하여 종이와 같은 연질의 기질에 안정된 SAM을 형성하기 위한 최적의 조건을 구명하고자 하였다. 또 SAM 형성 후 종이표면과 실란 간의 결합을 ATR-IR을 통해 확인하고 습윤 강도나 표면 거칠기 등 종이의 물성 변화 등을 알아보고자 하였다. 세 종류의 실란 모두 충분한 농도와 반응시간을 통해 종이 표면에 접촉각 120° 이상의 소수성 표면을 형성하였고, ATR-IR 스펙트럼을 통해 Si-O-C 결합, Si-C 결합 등 셀룰로오스 표면과 실란의 결합을 확인할 수 있었다. DMDCS, MODDCS과 같은 할로겐족(Cl)의 반응기를 가진 염소계 실란은 수분에 민감하여 반응 시에 수분조건을 통제해야 하는 점에 어려움이 있었고 PFDTES의 경우 염소계 실란에 비해 수분의 영향을 받지 않고 낮은 농도와 짧은 반응시간에도 높은 접촉각 증가를 보였다. DMDCS는 침지법과 화학증기증착법의 두 가지 방법으로 SAM 형성을 시도하였는데, 농도가 50㎕ 이상으로 일정 수준이 되면 두 가지 반응 방법 간 접촉각에는 차이가 없었다. SAM은 종이 표면에 내수성을 부여하나 종이 내 섬유간의 결합력과 관련된 습윤 강도나 표면거칠기와 같은 물리적 특성에는 큰 변화가 없었다. 다만 염소계 실란의 경우 반응 부산물로 HCl이 생성되어 반응시간이 길어질 경우 셀룰로오스 섬유의 강도 저하를 가져올 수 있다. 같은 종류의 실란을 같은 농도로 처리하여도 표면거칠기가 큰 필터페이퍼의 접촉각이 감열원지나 감압원지에 비해서 전반적으로 높게 나타나는 경향을 보였는데, 접촉각 형성에 실란과 같은 종이 표면의 화학조성뿐만 아니라 표면의 형태적 특성이 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있다.
요 약
본 연구에서는 반응기와 말단기가 각기 다른 세 종류의 실란(PFDTES, DMDCS, MODDCS)을 이용하여 종이 표면에 자기조립 단분자막을 형성하고, 이것이 종이의 표면 특성에 미치는 영향을 접촉각과 스테키히트 사이즈도 측정법을 이용하여 검증해보았다. 실란의 농도와 반응시간을 달리하고 그에 따른 접촉각 변화를 통하여 종이와 같은 연질의 기질에 안정된 SAM을 형성하기 위한 최적의 조건을 구명하고자 하였다. 또 SAM 형성 후 종이표면과 실란 간의 결합을 ATR-IR을 통해 확인하고 습윤 강도나 표면 거칠기 등 종이의 물성 변화 등을 알아보고자 하였다. 세 종류의 실란 모두 충분한 농도와 반응시간을 통해 종이 표면에 접촉각 120° 이상의 소수성 표면을 형성하였고, ATR-IR 스펙트럼을 통해 Si-O-C 결합, Si-C 결합 등 셀룰로오스 표면과 실란의 결합을 확인할 수 있었다. DMDCS, MODDCS과 같은 할로겐족(Cl)의 반응기를 가진 염소계 실란은 수분에 민감하여 반응 시에 수분조건을 통제해야 하는 점에 어려움이 있었고 PFDTES의 경우 염소계 실란에 비해 수분의 영향을 받지 않고 낮은 농도와 짧은 반응시간에도 높은 접촉각 증가를 보였다. DMDCS는 침지법과 화학증기증착법의 두 가지 방법으로 SAM 형성을 시도하였는데, 농도가 50㎕ 이상으로 일정 수준이 되면 두 가지 반응 방법 간 접촉각에는 차이가 없었다. SAM은 종이 표면에 내수성을 부여하나 종이 내 섬유간의 결합력과 관련된 습윤 강도나 표면거칠기와 같은 물리적 특성에는 큰 변화가 없었다. 다만 염소계 실란의 경우 반응 부산물로 HCl이 생성되어 반응시간이 길어질 경우 셀룰로오스 섬유의 강도 저하를 가져올 수 있다. 같은 종류의 실란을 같은 농도로 처리하여도 표면거칠기가 큰 필터페이퍼의 접촉각이 감열원지나 감압원지에 비해서 전반적으로 높게 나타나는 경향을 보였는데, 접촉각 형성에 실란과 같은 종이 표면의 화학조성뿐만 아니라 표면의 형태적 특성이 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있다.
This study was conducted to modify the surface properties of papers by formation of hydrophobic self-assembled monolayer(SAM) on paper surface with silanes, and to decide effective reaction time and silane concentration for preparation of SAM. Filterpaper, thermo-sensitive base pap...
ABSTRACT
This study was conducted to modify the surface properties of papers by formation of hydrophobic self-assembled monolayer(SAM) on paper surface with silanes, and to decide effective reaction time and silane concentration for preparation of SAM. Filterpaper, thermo-sensitive base paper and pressure-sensitive base paper were reacted with silanes(PFDTES, DMDCS, MODDCS) by immersion method and vapor deposition method under reaction time from 15min to 1440min, with silane concentration from 10㎕ to 1000㎕. The surface wettability of SAM-treated papers were characterized by contact angle measurement and stöckight size test. Hydrophobic SAMs(contact angle value>110˚) were obtained on all papers after treatment with 10㎕ PFDTES for 15min, with 50㎕ DMDCS for 30min, with 50㎕ MODDCS for 300min. When applying PFDTES to paper surface, lower silane concentration and shorter reaction time were required, whereas MODDCS with long alkyl chain required the longest reaction time of 300min. The stöckight sizing degree of silane treated papers were increased between 20sec(pressure-sensitive base paper) and 480sec(filterpaper). The wet tensile strength of PFDTES-treated paper increased by 10-30% after SAM formation. However, the wet tensile strength of the DMDCS-treated filterpaper was found to decrease from 0.137kN/m to 0.047kN/m; this may due to the cellulose degrading as a result of generated hydrogen chloride when hydroxyl group of cellulose were reacted with DMDCS. No apparent changes of PPS roughness on silane-treated papers are observed. The ATR-IR spectrum showed absorption peak located at 465 and 1200cm-1 which can be assigned to the Si-O-C asymmetric stretching and Si-O-C bonds, respectively. Overall the fabrication of self-assembled monolayers with silanes proved to be a simple process for hydrophobic paper surface. Further studies on relationship between reaction condition such as reaction temperature, water content and reproducibility of SAM should be investigated.
ABSTRACT
This study was conducted to modify the surface properties of papers by formation of hydrophobic self-assembled monolayer(SAM) on paper surface with silanes, and to decide effective reaction time and silane concentration for preparation of SAM. Filterpaper, thermo-sensitive base paper and pressure-sensitive base paper were reacted with silanes(PFDTES, DMDCS, MODDCS) by immersion method and vapor deposition method under reaction time from 15min to 1440min, with silane concentration from 10㎕ to 1000㎕. The surface wettability of SAM-treated papers were characterized by contact angle measurement and stöckight size test. Hydrophobic SAMs(contact angle value>110˚) were obtained on all papers after treatment with 10㎕ PFDTES for 15min, with 50㎕ DMDCS for 30min, with 50㎕ MODDCS for 300min. When applying PFDTES to paper surface, lower silane concentration and shorter reaction time were required, whereas MODDCS with long alkyl chain required the longest reaction time of 300min. The stöckight sizing degree of silane treated papers were increased between 20sec(pressure-sensitive base paper) and 480sec(filterpaper). The wet tensile strength of PFDTES-treated paper increased by 10-30% after SAM formation. However, the wet tensile strength of the DMDCS-treated filterpaper was found to decrease from 0.137kN/m to 0.047kN/m; this may due to the cellulose degrading as a result of generated hydrogen chloride when hydroxyl group of cellulose were reacted with DMDCS. No apparent changes of PPS roughness on silane-treated papers are observed. The ATR-IR spectrum showed absorption peak located at 465 and 1200cm-1 which can be assigned to the Si-O-C asymmetric stretching and Si-O-C bonds, respectively. Overall the fabrication of self-assembled monolayers with silanes proved to be a simple process for hydrophobic paper surface. Further studies on relationship between reaction condition such as reaction temperature, water content and reproducibility of SAM should be investigated.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.