Wavenumber(cm -1 )

Figure 7. FTIR-ATR spectra of the HDDA-g-HDPE substrates grafted by the systems (AI-DI) with ITX as a function of the BP photoinitiator concentration. UV radiation intensity: 5.2 J/cm

²

.

1721cm^-1

811cm^-1

앞의 실험들에서 볼 수 있었던 자외선 조사에 의한 HDPE의 표면에 HDDA가 그라프팅 되는 것을 확인 할 수 있었는데 자외선 그라프팅의 표면 모폴로지를 확 인 하기 위하여 SEM으로 A～D 시스템을 관찰 하였다.여러 HDDA-g-HDPE 표 면의 SEM 사진을 Figure8에 나타내었다.

순수 HDPE가 부드러운 표면을 보여주는 반면에 A～D 시스템은 HDPE의 표면 에 HDDA가 그라프팅 되어 BP 광개시제의 함량이 증가함에 따라 거친 표면을 나 타냄을 알 수 있었다.이 결과는 BP 광개시제의 첨가량이 증가 할수록 HDPE에 그라프팅 되는 HDDA의 양이 증가함을 말해준다.

(a) (b)

(c) (d)

(e)

Figure 8. Scanning electron micrographs at the surface of HDDA-g-HDPE: (a) pure

HDPE; (b) A, grafted amount = 0.130 10

^-2

mmol/cm

²

(c) B, 0.227 10-2 mmol/cm

²

(d)

C, 0.713 10

^-2

mmol/cm2 (e) D, 0.899 10

^-2

mmol/cm

²

.

자외선 조사강도에 따른 HDDA의 그라프팅의 관계를 확인해 보기 위해 C시스 템(BP 광개시제 5wt%),CI시스템(BP 광개시제 5wt%,ITX 광개시제 0.3wt%)을 2.2～5.2J/cm2의 광량으로 HDDA를 그라프팅하였다.

Figure9에서 보는 바와 같이 C 시스템과 CI시스템에 자외선 조사 광량이 증 가함에 따라 HDPE소재에 그라프팅되는 HDDA의 양이 증가함을 볼 수 있다.구 체적으로 살펴보면 ITX 증감제가 첨가된 CI시스템에 3.1J/cm²의 광량으로 그라프 팅 된 Ga와 Ge의 실험치가 ITX 증감제가 첨가되지 않은 C시스템에 5.2J/cm²의 광량으로 그라프팅 된 G^a와 G^e의 실험치보다 높게 관찰되었다.이 실험에서도 ITX가 첨가되면서 그라프팅 효율이 증가함을 확인할 수 있었고 그 결과는 자외선 그라프팅 시스템에서 매우 중요한 부분을 함유한다.왜냐하면 소량 첨가되는 ITX 의 증감제의 역할로 높은 자외선 조사 광량의 효과를 부여 할 수 있기 때문이다.

Radiation intensity (J/cm

²

)

2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

G ra ft in g e ff ic ie n cy ( % )

0 20 40 60 80 100

Ge(CI) Ge(C)

G ra ft in g a m o u n t × 1 0

2

(m m o l/ cm

2

)

0.00 0.15 0.30 0.45 0.60 0.75 0.90 1.05 1.20 1.35 1.50

G_e(CI) Ge(C)Ge(CI)

Ge(C)

G_e(CI) Ge(C)

Figure 9. Superimposition of the grafted amount (G

a

) and the grafting efficiency (G

e

)

onto the HDPE surfaces grafted by the system C without ITX and the system CI with

ITX as a function of the UV radiation intensity.

접촉각 측정으로 친수성으로 개질된 C와 CI시스템으로 그라프트된 HDDA-g-HDPE의 표면 변화를 관측하였다.자외선 조사 광량에 따른 C와 CI시스 템으로 그라프트된 HDDA-g-HDPE의 표면을 접촉각 측정기로 조사한 결과 데이 터를 Table3에 정리하였고,Figure10은 접촉각 및 Table3에 계산된 Xp를 그래 프로 나타내었다.

Table3과 Figure10에서 자외선 조사 광량이 증가됨 따라 C시스템으로 그라프 팅 된 HDDA-g-HDPE 표면의 접촉각은 감소하고 표면에너지와 극성이 증가되었 다.구체적으로 살펴보면 Figure11의 ITX 증감제가 첨가된 CI시스템에 5.2J/cm² 의 광량으로 그라프팅 된 HDDA-g-HDPE의 접촉각은 ITX 증감제가 첨가되지 않 은 C시스템에 5.2J/cm²의 광량으로 그라프팅 된 접촉각보다 약 20°의 낮은 접촉 각을 관찰 할 수 있었다.이 실험에서도 ITX가 첨가되면서 접촉각은 감소하고,표 면에너지와 극성이 증가함을 확인 하였다.

Table 3

Contact angles, surface energies, and polarity onto the surface of the HDDA-g-HDPE substrates grafted by the system C without ITX and the system CI with ITX as a function of the UV radiation intensity

Grafting

system Intensity (J/cm²)

Contact angle (θ₎

γ

^(mJ/m2)

γ

^(mJ/m2)

γ

^(mJ/m2)

^X

Water TCP

C

2.2 86.3 59.1 26.326 20.204 6.122 0.30

3.1 79.7 55.3 30.036 21.056 8.979 0.43

4.0 76.5 51.8 32.426 22.235 10.190 0.46

5.2 74.4 49.2 34.1 23.2 10.9 0.47

CI

2.2 79.3 51.7 31.210 22.715 8.495 0.37

3.1 63.8 35.8 42.627 27.231 15.396 0.57

4.0 58.2 31.3 46.612 28.034 18.578 0.66

5.2 53.4 29.8 49.7 27.8 21.9 0.79

Radiation intensity (J/cm

²

)

2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

C o n ta ct a n g le ( θ

water

)

72 74 76 78 80 82 84 86 88

θ water

X

P

0.28 0.30 0.32 0.34 0.36 0.38 0.40 0.42 0.44 0.46 0.48

X^P

Figure 10. Superimposition of the contact angle of water and the polarity onto the

surface of the HDDA-g-HDPE substrates grafted by the system B without ITX as a

function of the UV radiation intensity.

Radiation intensity (J/cm

²

)

2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

C o n ta ct a n g le ( θ

water

)

50 55 60 65 70 75 80 85

X^P

X

P

0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

θ water

Figure 11. Superimposition of the contact angle of water and the polarity onto the

surface of the HDDA-g-HDPE substrates grafted by the system CI with ITX as a

function of the UV radiation intensity.

자외선 조사 광량에 따른 B와 BI시스템으로 그라프팅한 HDDA-g-HDPE 시편 의 FTIR-ATR 분석을 Figure12과 Figure13에 나타내었다.Figure12에서 관찰 되는 광량별 그라프팅한 B시스템의 흡수 피크를 살펴보면 아크릴레이트의 =CH2

def.812cm^-1와 아크릴레이트 carbonylgroup1721cm^-1의 흡수 피크가 증가하고 HDPE의 메틸렌의 scissoring피크인 1465cm^-1가 상대적으로 감소하는 것을 관찰 할 수 있었다.이는 자외선 조사 광량의 증가에 따른 HDPE에 그라프팅 되는 HDDA의 양이 증가함을 나타낸다.Figure13에서 관찰되는 광량 2.2J/cm²그라프 팅한 BI시스템의 아크릴레이트 carbonylgroup1721cm^-1의 흡수 피크가 광량 2.2 J/cm²B시스템의 아크릴레이트 carbonylgroup 1721cm^-1의 흡수 피크보다 높음 을 괄찰 할 수 있었고 광량 5.2J/cm²B와 BI시스템의 아크릴레이트의 =CH2def.

812cm^-1피크에서 BI시스템의 흡수 피크가 높게 관찰됨을 확인 할 수 있었다.

ITX의 첨가로 인한 HDDA가 그라프팅되는 양이 증가함으로써 HDDA의 1721 cm^-1,811cm^-1피크가 증가함을 확인 하였다.

2.2 J/cm²

3.1 J/cm²

4.0 J/cm²

5.2 J/cm²

Wavenumber(cm

^-1

)

Figure 12. FTIR-ATR spectra of the HDDA-g-HDPE substrates grafted by the system C without ITX as a function of the UV radiation intensity.

1721cm^-1 1465cm^-1 811cm^-1

2.2 J/cm²

3.1 J/cm²

4.0 J/cm²

5.2 J/cm²

Wavenumber(cm

^-1

)

Figure 13. FTIR-ATR spectra of the HDDA-g-HDPE substrates grafted by the system CI with ITX as a function of the UV radiation intensity.

1721cm^-1

811cm^-1

PUR 수지와 TMPTA와 HDDA 모노머와 HCPK 광개시제로 배합된 자외선 경 화형 아크릴레이트 코팅물을 HDDA-g-HDPE 시편위에 45㎛ 두께의 바코터를 사 용하여 코팅 후 3.1J/cm²의 광량으로 경화하였다.(상온 22～25℃,습도 25～30%) HDDA-g-HDPE 시편 위에 코팅물을 경화시킨 후 상온에서 24시간 후에 실험하여 결과를 측정하였다.

ITX가 첨가되지 않은 A～D시스템과 ITX가 첨가된 AI～DI시스템으로 그라프팅 한 HDDA-g-HDPE 시편에 자외선 경화형 코팅물 코팅 후 측정된 부착력을 그라 프팅 된 양에 따라 부착력을 Figure14에 나타내었다.

HDDA가 그라프팅 되지 않은 순수 HDPE 위에 자외선 경화형 코팅물을 코팅한 후 부착력 테스트를 실시해본 결과 저조한 부착력(0%)을 볼 수 있었다.그러나 Figure14으로부터 HDPE에 HDDA가 그라프팅 되면서 자외선 경화형 코팅의 부 착력에 크게 향상되는 것을 알 수 있는데 먼저 ITX가 첨가되지 않은 A-D시스템 으로 그라프팅한 HDDA-g-HDPE 시편에 자외선 경화형 코팅물로 경화된 도막의 부착력을 살펴보면 그라프팅된 HDDA의 양이 증가함에 따라 부착력도 선형으로 증가함을 확인 할 수 있었고 그라프팅 된 양이 0.9× 10²mmol/cm² 일때 100%의 부착력을 볼 수 있었다.

반면에 소량의 ITX가 첨가된 AI-DI시스템으로 자외선 조사 그라프팅된 HDDA-g-HDPE 시편에 자외선 경화형 코팅물의 부착력을 살펴보면 BP 광개시제 의 함량에 관계없이 100%의 뛰어난 부착력을 확인 할 수 있었다.이는 즉 ITX의 증감제 효과에 따른 HDPE에 HDDA가 그라프팅 되는 양이 증가함에 따라 HDPE 의 표면이 개질됨으로써 부착력 향상됨을 알 수 있었다. 특히 HDPE 표면에 그라 프팅 되는 HDDA의 양이 0.9×10^-2mmol/cm²이상일 때에 부착력은 100%로 안정 함을 확인 할 수 있었다.

Grafting amount × 10

²

(mmol/cm

²

)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

C ri ss h at ch a d h es io n ( % )

0 20 40 60 80 100 120

A-D AI-DI

Figure 14. Percentage crosshatch adhesion of the UV-cured coatings onto the

HDDA-g-HDPE substrates grafted by the systems AD without ITX( ); the systems

AIDI with ITX ( ) as a function of the grafted amount of HDDA.

제 제

제 555절절절 결결결 론론론

자외선 조사 그라프팅과 자외선 경화형 아크릴레이트 시스템의 코팅과정을 디자 인하여 광개시제(BP,ITX)의 함량과 자외선 조사 광량에 따른 효과를 각각의 HDDA-g-HDPE 시편을 제작하여 물리화학적인 특성을 확인하였다. 그리고 HDDA-g-HDPE 시편에 자외선 경화형 코팅물을 코팅 후 crosshatch adhesion의 방법으로 부착력을 확인하였다.HDDA-g-HDPE 시편의 특성을 중량 측정에 의한 방법,접촉각 측정기,UV-visiblespectroscopy,FTIR-ATR spectroscopy와 SEM 현미경을 통해 알아보았다.그 결과로 HDDA-g-HDPE 시편의 그라프팅 효율과 표면의 polarity가 BP 광개시제의 함량이나 자외선 조사 광량이 증가함에 따라 선 형으로 증가함을 알 수 있었다.그리고 소량의 ITX의 첨가는 증감제의 역할로 인 한 HDDA-g-HDPE 시편의 그라프팅 효율과 표면 극성을 향상시킴을 관찰하였다.

자외선 경화형 코팅물의 부착력 테스트에서는 HDPE에 HDDA가 그라프팅 되는 최소량이 0.9×10^-2mmol/cm²이상일시에 부착력이 안정함을 알 수 있었다.

참 참 참고고고문문문헌헌헌

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