Abstract
Plasma source ion implantation (PSII) technique was utilized to improve the wettability of polystyrene surfaces. It is well known that treated surfaces undergo aging, leading to hydrophobic recovery with time. We investigated the aging effect of polystyrene thin film on the various molecular weights. Polystyrenes with several molecular weights ($M_w$ = 760, 2430, 31600, 115700, 280000, 903600) were treated in different experimental conditions including gas species and pulse energy, and their hydrophilicity was measured by contact angle goniometer. To study wettability decay as a function of the molecular weight, PSII-treated samples were aged at different temperatures. Hydrophobic recovery of high molecular weight polystyrene was much slower than that of low molecular weight, even at high temperatures. The methods used to characterize treated surfaces were water contact angle measurement, TOF-SIMS, XPS, SEM and AFM.
폴리스티렌 시료의 표면을 플라즈마 이온주입(PSII) 기술로 처리하여 친수성을 향상시켰다. 친수성이 향상된 표면은 시간이 지남에 따라 원래 성질인 소수성으로 되돌아가려는 특성 (aging effect)이 있는데 본 연구에서는 각각 분자량이 다른 폴리스티렌 필름을 이용하여 분자량에 따른 에이징 효과를 살펴보았다. 무게평균 분자량이 각각 $M_w$ = 760, 2430, 31600, 115700, 280000, 903600 인 폴리스티렌을 가스종류와 펄스전압 등의 PSII 실험 변수에 따라 표면 친수성 변화를 측정하였고 PSII 처리 후 보관온도를 달리하여 분자량에 따른 에이징 정도를 관찰하였다. 분자량이 큰 폴리스티렌이 시간에 따른 에이징 현상이 적게 일어났으며 펄스전압과 보관온도가 높은 조건에서도 사슬이 긴 폴리스티렌이 에이징이 덜 되었다. 물 접촉각을 측정하여 표면 친수성을 나타내었으며 처리 후 표면 구조 변화를 관찰하기 위하여 SEM과 AFM을 이용하였고, TOF-SIMS와 XPS를 통하여 표면에 생성된 작용기들을 확인하였다.
