Plasma-induced Graft Copolymerization of Glycidyl Methacrylate on the Surface of Polyethylene

The surface of polyethylene (PE) was modified through Ar atmospheric pressure plasma treatment and subsequent grafting of glycidyl methacrylate (GMA). Optimum plasma treatment conditions were determined through analyzing the surface free energies calculated from the contact angles between PE samples and three probe liquids, which were RF-power of 200 W, plasma treatment time of 600 sec, Ar flow rate of 5 LPM, and sample-holder moving speed of 20 mm/sec. To introduce the maximum amount of GMA on PE surface treated under the conditions, graft copolymerization conditions such as GMA concentration, temperature, and time were carefully controlled. Grafting degree (GD) was obtained through weight difference analysis of PE film before and after graft copolymerization. A maximum GD was achieved at the GMA concentration of 20 vol%, the temperature of $80^{\circ}C$, and the treatment time of 4 hr.

폴리에틸렌 표면에 글리시딜메타크릴레이트의 플라즈마 유도 그래프트 공중합

대기압 플라즈마 처리 및 글리시딜 메타크릴레이트(glycidyl methacrylate, GMA) 그래프트 공중합을 통해 폴리에틸렌(polyethylene, PE)의 표면을 개질하였다. 우선 RF-power, 플라즈마 처리시간, Ar의 유량, 처리 시편의 이동속도를 변화시켜 PE의 표면을 플라즈마 처리하고, 처리된 각 시편들의 접촉각 측정과 표면자유에너지 계산을 통하여 최적의 플라즈마 표면처리 조건을 구하였다. 그 결과 최적 표면처리 조건은 RF-power 200W, 플라즈마 처리시간 600 sec, Ar 유량 5 LPM, 처리 시편의 이동속도 20 mm/sec 이었다. 이 조건하에서 처리된 PE 표면에 GMA를 최대한 많이 도입하기 위하여 GMA 농도와 반응온도, 반응시간을 변수로 그래프트 공중합을 수행하였다. 반응전후 시편의 질량차이 분석을 통하여 각 시편들의 그래프트도(grafting degree, GD)를 측정하고, 가장 높은 GD를 얻을 수 있는 그래프트 공중합 반응조건을 결정하였다. 그 결과 GMA 최대 도입 조건은 GMA 농도 20 vol%, 반응온도 $80^{\circ}C$, 반응시간 4 hr 이었다.