초록 ▼

당초 계획하였던 1단계의 연구목표를 모두 달성하였으며, 새로운 소수성 계면기능재료 중합 기술의 기초핵심기술을 개발.
- 소수성 계면기능재료 에멀젼 중합기술 연구에서는 core-shell 구조를 갖는 에멀젼 입자의 초미립화기술(입자크기 100nm 이하)과 $120^{\circ}C$ 이하의 저온에서 필름형성이 가능한 에멀젼 합성기술을 확립하였으며, FA 함량을 30% 이하로 낮추면서 우수한 소수성(물에 대한 접촉각 $110^{\circ}$ 이상, 임계표면장력 10 dyn/cm 이하)을 나타내

당초 계획하였던 1단계의 연구목표를 모두 달성하였으며, 새로운 소수성 계면기능재료 중합 기술의 기초핵심기술을 개발.
- 소수성 계면기능재료 에멀젼 중합기술 연구에서는 core-shell 구조를 갖는 에멀젼 입자의 초미립화기술(입자크기 100nm 이하)과 $120^{\circ}C$ 이하의 저온에서 필름형성이 가능한 에멀젼 합성기술을 확립하였으며, FA 함량을 30% 이하로 낮추면서 우수한 소수성(물에 대한 접촉각 $110^{\circ}$ 이상, 임계표면장력 10 dyn/cm 이하)을 나타내는 새로운 core-shell 구조의 기능성 에멀젼 재료를 제조할 수 있는 기초기술을 확립.
- 초소수성 기능재료 표면중합기술 연구에서는 세계 최초로 Fractal 고체 표면에 고정된 초소수성 과불소고분자 박막을 형성하는 기술을 확립. 과불소화합물을 이용한 표면의 화학적 특성을 조율하고 동시에 표면의 공간적 구조(fractal 구조)의 제어를 통해 물에 대한 접촉각이 $160^{\circ}$ 이상(표면에너지 0.1 dyn/cm 이하)인 초소수성 불소고분자/무기물 복합재료를 제조하는 기술을 개발.
- 상기한 1단계 연구결과는 core는 FA를 함유하지 않는 고분자 또는 무기물, shell은 FA를 함유하는 과불소공중합체로 구성되는 core/shell 구조를 갖는 새로운 소수성 기능성 재료의 개발에 매우 유용하게 활용될 것임.

Abstract ▼

The preparation and characterization of core-shell latex particles, consisting of a polystyrene core, covered with a perfluoroalkyl acrylate shell was studied intensively. The core-shell particles were prepared by a two-stage emulsion polymerization under kinetically controlled conditions and were c

The preparation and characterization of core-shell latex particles, consisting of a polystyrene core, covered with a perfluoroalkyl acrylate shell was studied intensively. The core-shell particles were prepared by a two-stage emulsion polymerization under kinetically controlled conditions and were characterized by transmission electron microscopy, differential scanning calorimetry, and X-ray diffraction analysis. The surface properties of the latex films produced from the core-shell particles were investigated by contact angle method. Compared with random copolymers or latex blends of styrene and perfluoroalkyl acrylate, the core-shell particles were the most effective to reduce the surface energy of the latex films. The effect of acetone as a co-solvent on the polymerization process was also considered.
The effect of methacrylate monomers having different side chain length used as a comonomer to form the shell with perfluoroalkyl acrylate was also considered. The surface properties of the latex films produced from the core-shell particles were investigated by sliding angle measurement as well as contact angle method. Although the prepared particles exhibited similar surface free energy of 10mN/m, there existed significant difference in the sliding angles of water and oil droplets depending on the side chain length of comonomers.
Another main subject of current study was concerned about the durable super water and oil repellent surfaces, which were obtained using "grafting-from" polymerization with azo initiator chemically bonded on porous silica surface and radical-chain polymerization of fluorinated monomer. The synthesis of the fluorinated polymer brushes, film and surface characterizations were measured by FT-IR, surface plasmon spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, contact angle measurement. The geometrical structure of solid surfaces were estimated by fractal dimension and roughness, with box-counting method and roughness scanning, respectively. The surface analysis data showed that the perfluorinated polymer films chemically bonded to the porous silica surfaces can be obtained with controlled thickness. Contact angle data informed that super water and oil repellent surface could be obtained with water contact angle more than $160^{\circ}$. Surface geometry analyses and contact angle measurements indicate that the super water and oil repellency may depend not on roughness but on fractal range and dimension of the surface.

목차 Contents

• 제 1장 연구개발과제의 개요...12
• 제 1절 연구개발의 필요성...12
• 제 2절 연구개발의 목적...14
• 제 3절 연구개발의 내용 및 범위...16
• 제 2장 국내외 기술개발 현황...18
• 제 1절 국외의 기술동향 및 수준...18
• 제 2절 국내의 기술동향 및 수준...19
• 제 3장 연구개발수행 내용 및 결과...21
• 제 1절 Polystyrene-Poly(perfluorealkyl acrylate) 코어-쉘 입자의 제조 및 표면특성...21
• 1. 서론...21
• 2. 실험...22
• 2.1 반응원료...22
• 2.2 유화반응...22
• 2.2.1 Homopolymer와 random copolymer의 중합...22
• 2.2.2 Core-shell 입자의 제조...22
• 2.3 분석 방법...23
• 3. 결과 및 검토...23
• 3.1 에멀젼의 초미립화 기술 개발...23
• 3.2. Core-shell 구조 에멀젼 형성에 관한 기초 기술 연구...25
• 3.2.1. 입자의 제조...25
• 3.2.2. 입자의 특성...31
• 3.2.3 입자들의 표면특성...36
• 제 2절 과불소함유 아크릴레이트 공중합체로 구성된 Core-Shell 입자의 제조 및 표면특성...38
• 1. 서론...38
• 2. FA-AMA 공중합체의 제조 및 특성...39
• 2.1 실험...39
• 2.2 공중합체의 특성 평가...41
• 2.3. 결과 및 검토...41
• 3. PS-(PFA-co-PAMA) core-shell 입자의 제조 및 특성...45
• 3.1 반응원료...45
• 3.2 Core-shell 입자의 제조...45
• 3.3 Core-shell 입자의 분석...46
• 3.4 결과 및 검토...46
• 4. 제조 방법에 따른 core-shell 입자의 표면성질 변화...49
• 4.1 유화반응...49
• 4.2 결과 및 검토...49
• 5. Core-shell 구조 입자의 표면특성에 대한 chain transfer agent의 영향...52
• 5.1 실험 방법...52
• 5.2. 결과 및 검토...53
• 6. 저온 필름 형성 에멀젼 합성 기술 개발...56
• 6.1 입자의 제조...56
• 6.2. 입자의 특성...56
• 제 3절 표면중합법을 이용한 초발수·초발유 표면의 제조 및 특성...60
• 1. 서론...60
• 2. 실험...67
• 2.1. 재료 및 시약...67
• 2.2. 개시제 합성...67
• 2.3. 개시제 분석...69
• 2.4. "Grafting-from" Polymerization...69
• 2.5. 표면특성 분석...72
• 2.5.1. 표면 조성 분석...72
• 2.5.2. 접촉각 측정...72
• 2.5.3. 표면의 기하학적 구조 분석...73
• 3. 결과 및 검토...74
• 3.1. "Grafting-from" 중합에 의한 PFA 막의 제조...74
• 3.2. 표면의 기하학적 구조 측정...85
• 3.3. 평판과 프렉탈 구조를 가지는 실리카 표면에서 액체의 접촉각...90
• 제 4절 결론...101
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...103
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...105
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...107
• 제 7 장 참고문헌...109