Surface Modification of Polystyrene (PS) by Atmospheric Pressure Plasma

Hydrophilic Surface modification of Polysarene (PS) was performed by Atmospheric Pressure Plasma (APP). Air or 0, gases were used for carrier gases and RF power was changed from 150 to 350 W. We controlled the treatment time as 1 time to 4 time passing through the plasma region. when the carrier gas was air, the water contact angle on the PS surface was decreased from $91^{\circ}$ to $20^{\circ}$. And the surface energy increased from 45.74 dyne/cm to 68.48 dyne/cm. In case of the $O_2$ plasma treatment, at 300 W of RF power and 4 times treatment, the water contact angle on the PS. Surface was decreased from $91^{\circ}$ to $17^{\circ}$ and the surface energy was increased from 45.74 dyne/cm to 69.73 dyne/cm. The surface energy was increased by polar force not by dispersion force. Improvement of surface properties can be explained by the formation of new hydrophilic groups which is identified as C-O, C=O by XPS analysis. The contact angle of APP treated PS surface kept in air was increased with time elapse, but maintained same value when it was kept in water. We treated the PS surface by APP and deposited Cu as $4,000\;{\AA}$ and $8,000\;{\AA}$ by thermal evaporation. The adhesion between sample and Cu thin film improvement of treated PS surface against untreated sample. could be verifiable by Tape test (ASTM D3359)

상압 플라즈마를 이용한 Polystyrene (PS)의 표면개절

고분자 Polystyrene (PS)의 표면에 친수성을 가지게 하기 위하여 RF power를 150 W에서 350 W로 처리 시간을 1회에서 4회로 처리하며, 압축된 공기와 산소 가스를 사용하여 상압 플라즈마로 개질하였다 압축된 공기로 처리한 시료의 접촉각은 $91^{\circ}$에서 $20^{\circ}$까지 접촉각이 낮아졌으며, 이 때 표면 에너지는 45.74에서 68.48 dyne/cm 증가하였다. 동일한 조건에서 산소 가스로 300 W의 RF Power로 4회 처리하였을 때 접촉각이 $91^{\circ}$에서 $17^{\circ}$로 변화하였으며, 표면에너지는 45.74에서 69.73 dyne/cm 증가하였다. 표면에너지의 증가는 dispersion force의 증가보다는 polar force의 증가에 의한 것으로 보인다. 상압 플라즈마로 처리된 시료의 접촉각 감소와 표면에너지의 증가는 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)의 spectra 결과로부터 PS의 표면에 C-O, C=O 결합의 증가로 인한 친수성 작용기가 표면에 형성되었기 때문이라고 생각된다. 상압 플라즈마 처리 후 대기 중에 보관된 시료의 접촉각은 시간이 경과함에 따라 증가하지만 물 속에 보관된 시료의 경우는 상압 플라즈마 처리 후의 접촉각을 그대로 유지하였다. 상압 플라즈마를 이용하여 PS의 표면을 개질하고, 그 위에 $4,000\;{\AA}$과 $8,000\;{\AA}$의 구리 박막을 열증착법을 이용하여 증착하였다. 각 시료와 구리 박막의 계면과의 접착력은 테이프 테스트 (ASTM D3359)를 이용하여 처리된 PS 표면이 처리하지 않은 시편에 비하여 접착력이 향상되었음을 확인하였다.