KR101577427B1 - 폴리옥시에틸렌계 고분자를 포함하는 극소수성막 형성용 조성물 - Google Patents

폴리옥시에틸렌계 고분자를 포함하는 극소수성막 형성용 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리옥시에틸렌계 고분자를 포함하는 극소수성막 형성용 조성물에 관한 것으로, 본 발명에 따른 폴리옥시에틸렌계 고분자를 포함하는 극소수성막 형성용 조성물은 간단한 코팅공정으로 극소수성막을 제조할 수 있고, 제조된 극소수성막은 125o 이상의 접촉각을 나타내므로, 표면을 코팅하여 극소수성을 필요로 하는 다양한 분야에서 극소수성막 형성용 조성물로 유용하게 사용할 수 있다.

Description

폴리옥시에틸렌계 고분자를 포함하는 극소수성막 형성용 조성물 {Hydrophobic films forming composition comprising comb-like poly(oxyethylene) derivatives}
본 발명은 폴리옥시에틸렌계 고분자를 포함하는 극소수성막 형성용 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 금속이나 폴리머 등의 고체 기재의 표면은 고유의 표면 에너지를 가지고 있다. 이는 임의의 액체가 고체 기재에 접촉할 때 액체와 고체 간의 접촉각으로 나타나게 된다. 접촉각의 크기가 90도 보다 작은 경우 구형상의 물방울은 고체 표면에서 그 형태를 잃고 표면을 적시는 친수성을 나타낸다. 또한, 접촉각의 크기가 90도 보다 큰 경우 구형상의 물방울은 고체 표면에서 구의 형상을 유지하면서 표면을 적시지 않고 외부 힘에 따라 쉽게 흐르는 소수성을 나타낸다.
한편, 고체 기재의 표면이 갖는 고유의 접촉각은 그 표면을 미세한 요철형상을 갖도록 가공하게 되면 그 값을 변화시킬 수 있다. 즉, 접촉각이 90도 보다 작은 친수성 표면은 표면 가공을 통해 친수성이 더욱 커질 수 있고, 접촉각이 90도 보다 큰 소수성 표면도 표면가공을 통해 소수성이 더욱 커질 수 있다. 이러한 고체 기재의 소수성 표면은 아래와 같은 다양한 응용이 가능하다. 즉, 소수성 표면은 공조 시스템의 응축기에 적용하여 응축 효율을 높일 수 있고, 다 마신 음료 캔 내부의 잔여량을 완벽히 제거하여 캔 용기 재활용 공정을 더욱 간단하게 줄일 수 있다. 또한 겨울철 차량 내부의 유리에 외부와의 온도차이에 의해 김이 서리는 현상을 방지할 수 있고 물과의 저항성이 매우 중요시되는 선박의 표면에 적용하면 동일한 동력으로 보다 높은 추진력을 보일 수 있다. 뿐만 아니라 겨울철 눈이 쌓여 문제가 되는 접시형 안테나 표면에 적용하면 수분이나 눈이 쌓이지 않게 할 수 있고, 급수 배관에 적용하면 유량과 유속을 증가시킬 수 있다. 또한, 사막과 같이 물이 부족한 지역에서 물의 이동을 수월하게 할 수 있다.
고체 표면의 접촉각을 임의의 용도를 위해 변화시키는 기술은 현재까지는 반도체 제조기술을 응용한 MEMS(Microelectromechanical Systems) 공정에 의존하여 고체 표면의 마이크로 혹은 나노 단위의 미세한 요철을 형성하는 방법이 대부분이었다. 이러한 MEMS 공정은 반도체 기술을 기계공학적으로 응용한 첨단의 기술이지만, 반도체 공정은 상당한 고가의 공정이다.
이에, 본 발명자들은 상술한 문제점를 해결하고자, 폴리옥시에틸렌계 고분자를 단독으로 사용하거나, 이를 범용성 고분자와 혼합하여 간단한 코팅공정으로 제조한 고분자막이 125 o 이상의 접촉각을 나타내어 극소수성막 형성용 조성물로 유용하게 사용할 수 있는 것을 알아내어 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 폴리옥시에틸렌계 고분자를 포함하는 극소수성막 형성용 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 폴리옥시에틸렌계 고분자 및 범용성 고분자를 포함하는 극소수성막 형성용 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 조성물을 도포하여 형성된 극소수성막을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 극소수성막의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 폴리옥시에틸렌계 고분자를 포함하는 극소수성막 형성용 조성물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112014003096939-pat00001
상기 화학식 1에서, n은 7 내지 15의 정수이고;
수평균 분자량은 5,000 내지 500,000이고; 및
분산도는 1.0 내지 4이다.
또한, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 폴리옥시에틸렌계 고분자 10 내지 90 중량%; 및
하기 화학식 2 내지 6으로 표시되는 범용성 고분자로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 10 내지 90 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 극소수성막 형성용 조성물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112014003096939-pat00002
,
[화학식 2]
Figure 112014003096939-pat00003
[화학식 3]
Figure 112014003096939-pat00004
,
[화학식 4]
Figure 112014003096939-pat00005
,
[화학식 5]
Figure 112014003096939-pat00006
및
[화학식 6]
Figure 112014003096939-pat00007
(상기 화학식 1에서 n은 7 내지 15의 정수이고, 화학식 1 내지 6으로 표시되는 고분자의 수평균 분자량은 5,000 내지 500,000이고, 분산도는 1.0 내지 4이다).
나아가, 본 발명은 상기 조성물을 도포하여 형성된 극소수성막을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 조성물을 용매에 용해시켜 용액을 제조하는 단계(단계 1); 및
상기 단계 1에서 제조한 용액을 기판에 코팅하는 단계(단계 2);를 포함하는 극소수성막의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 폴리옥시에틸렌계 고분자를 포함하는 극소수성막 형성용 조성물은 간단한 코팅공정으로 극소수성막을 제조할 수 있고, 제조된 극소수성막은 125o 이상의 접촉각을 나타내므로, 표면을 코팅하여 극소수성을 필요로 하는 다양한 분야에서 극소수성막 형성용 조성물로 유용하게 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예 및 비교예에 따른 고분자막을 시차주사열량법을 사용한 열분석을 나타낸 그래프이고;
도 2는 본 발명의 일실시예 및 비교예에 따른 고분자막에 포함되는 폴리에틸렌계 유도체에서 측쇄 알킬 부분의 길이가 길어짐에 따른 접촉각을 나타낸 그래프이고;
도 3의 (a)는 본 발명에 따른 실시예 2의 동접촉각을 측정 시 고분자막 표면을 광학현미경으로 활영한 사진(A:물방울이 처음 닿았을 때의 표면 형상, B: 물방울의 크기가 커져나가는 부분에서의 표면 형상)이고, (b)는 상기 동일한 고분자막 표면을 AFM으로 촬영한 사진이고, (c)는 상기 (b)의 AFM 사진상의 점선으로부터 얻은 선형상 그래프이고;
도 4의 (a)는 본 발명에 따른 실시예 1 및 실시예 2 및 비교예 2의 고분자막의 표면에서 물방울의 형상을 측정한 사진이고, (b)는 본 발명에 따른 실시예 3의 고분자막의 표면에 물방울을 떨어뜨리고 뒤집어서 촬영한 사진이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 폴리옥시에틸렌계 고분자를 포함하는 극소수성막 형성용 조성물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112014003096939-pat00008
상기 화학식 1에서, n은 7 내지 15의 정수이고;
수평균 분자량은 5,000 내지 500,000이고; 및
분산도는 1.0 내지 4이다.
바람직하게는 상기 화학식 1에서 n은 8 내지 12의 정수인 폴리옥시에틸렌계 고분자를 포함하는 극소수성막 형성용 조성물이다.
보다 바람직하게는 폴리[옥시(옥틸티오에테르메틸)에틸렌], 폴리[옥시(노닐티오에테르메틸)에틸렌] 및 폴리[옥시(데실티오에테르메틸)에틸렌]으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 폴리옥시에틸렌계 고분자를 포함하는 극소수성막 형성용 조성물이다.
또한, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 폴리옥시에틸렌계 고분자 10 내지 90 중량%; 및
하기 화학식 2 내지 6으로 표시되는 범용성 고분자로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 10 내지 90 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 극소수성막 형성용 조성물을 제공한다:
[화학식 1]
Figure 112014003096939-pat00009
,
[화학식 2]
Figure 112014003096939-pat00010
,
[화학식 3]
Figure 112014003096939-pat00011
,
[화학식 4]
Figure 112014003096939-pat00012
,
[화학식 5]
Figure 112014003096939-pat00013
및
[화학식 6]
Figure 112014003096939-pat00014
(상기 화학식 1에서 n은 7 내지 15의 정수이고, 화학식 1 내지 6으로 표시되는 고분자의 수평균 분자량은 5,000 내지 500,000이고, 분산도는 1.0 내지 4이다).
바람직하게는 상기 화학식 1에서 n은 8 내지 12의 정수인 폴리옥시에틸렌계 고분자를 포함하는 극소수성막 형성용 조성물이다.
보다 바람직하게는 폴리[옥시(옥틸티오에테르메틸)에틸렌], 폴리[옥시(노닐티오에테르메틸)에틸렌] 및 폴리[옥시(데실티오에테르메틸)에틸렌]으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 폴리옥시에틸렌계 고분자를 포함하는 극소수성막 형성용 조성물이다.
또한, 바람직하게는 상기 범용성 고분자는 상기 화학식 2로 표시되는 고분자를 포함하는 극소수성막 형성용 조성물이다.
본 발명에 따른 폴리옥시에틸렌계 고분자를 포함하는 극소수성막 형성용 조성물은 이를 단독으로 사용하거나 범용성 고분자와 혼합하여 간단한 코팅공정으로 극소수성막을 제조할 수 있고, 제조된 극소수성막은 125o 이상의 접촉각을 나타내므로, 표면을 코팅하여 극소수성을 필요로 하는 다양한 분야에서 극소수성막 형성용 조성물로 유용하게 사용할 수 있다.
나아가, 본 발명은 상기 조성물을 도포하여 형성된 극소수성막을 제공한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 극소수성막은 실온에서 무질서한 분자구조를 갖으나, 125°이상의 매우 큰 접촉각을 나타내는 것을 알 수 있다. 또한, 폴리옥시에틸렌계 고분자를 단독으로 도포하여 형성된 극소수성막의 접촉각은 130°이상으로 폴리옥시에틸렌계 고분자 및 폴리(메틸메타크릴레이트) 고분자를 혼합으로 도포하여 형성된 극소수막의 125°이상 접촉각보다 더 큰 접촉각을 나타내는 것을 알 수 있다(실험예 1 내지 4 참조)
따라서, 본 발명에 따른 폴리옥시에틸렌계 고분자를 포함하는 극소수성막 형성용 조성물을 단독으로 사용하거나 범용성 고분자와 혼합하여 제조된 극소수성막은 125o 이상의 접촉각을 나타내므로, 표면을 코팅하여 극소수성을 필요로 하는 다양한 분야에서 극소수성막 형성용 조성물로 유용하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 조성물을 용매에 용해시켜 용액을 제조하는 단계(단계 1); 및
상기 단계 1에서 제조한 용액을 기판에 코팅하는 단계(단계 2);를 포함하는 극소수성막의 제조방법을 제공한다.
이하, 상기 제조방법을 단계별로 구체적으로 설명한다.
본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 단계 1은 상기 조성물을 용매에 용해시켜 용액을 제조하는 단계이다.
이때, 상기 용매는 본 발명에 따른 조성물을 용해시킬 수 있는 통상적인 용매라면 특별한 제한없이 사용가능하나, 클로로포름, 디클로로메탄, 아세톤, 피리딘, 테트라하이드로퓨란, 클로로벤젠, 디크롤로벤젠 등을 사용하는 것이 바람직하고, 클로로포름을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 용액의 농도는 하술하는 단계 2에서 코팅을 수행할 수 있는 농도라면 특별한 제한없이 사용가능하나, 0.1 내지 5 중량%인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 제조방법에 있어서, 단계 2는 상기 단계 1에서 제조한 용액을 기판에 코팅하는 단계이다.
이때, 상기 기판은 용도에 따라 극소수성 표면을 필요로 하여 본 발명에 따른 조성물을 코팅할 수 소재라면 특별한 제한없이 사용가능하나, 유리, 금속, 섬유, 플라스틱, 세라믹 등을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 코팅은 본 발명에 따른 조성물을 기판에 코팅할 수 있는 방법이라면 특별한 제한없이 사용가능하나, 스핀 코팅, 딥 코팅, 롤 코팅, 용액 코팅, 스프레이 코팅 등이 바람직하고, 스핀 코팅이 보다 바람직하다.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
< 비교예 1> 폴리[옥시( 부틸티오에테르메틸 )에틸렌] 고분자막( CH 3 -4 TE )
수평균 분자량이 212,000인 폴리[옥시(부틸티오에테르메틸)에틸렌]을 실온에서 클로로포름 용매에 용해시켜 1 중량% 농도의 고분자 용액을 제조하였다. 다음으로, 상기 고분자 용액을 2000 rpm의 회전속도에서 30초 동안 스핀 코팅하고 건조하여 고분자막을 제조하였다.
< 비교예 2> 폴리[옥시( 헥실티오에테르메틸 )에틸렌] 고분자막( CH 3 -6 TE )
수평균 분자량이 308,000인 폴리[옥시(헥실티오에테르메틸)에틸렌]을 사용하여 상기 비교예 1과 유사한 방법으로 수행하여 고분자막을 제조하였다.
< 비교예 3> 폴리[( 옥틸티오에테르메틸 )스티렌] 고분자 막 (8T-PS)
하기 화학식 7로 표시되는 수평균 분자량이 40,000인 폴리[(옥틸티오에테르메틸)스티렌]을 사용하여 상기 비교예 1과 유사한 방법으로 수행하여 고분자막을 제조하였다.
[화학식 7]
Figure 112014003096939-pat00015

< 비교예 4> 폴리 ( 메틸메타크릴레이트 ) 고분자 막(PMMA)
수평균 분자량이 65,000인 폴리(메틸메타크릴레이트)를 사용하여 상기 비교예 1과 유사한 방법으로 수행하여 고분자막을 제조하였다.
< 실시예 1> 폴리[옥시( 옥틸티오에테르메틸 )에틸렌] 고분자막( CH 3 -8 TE )
수평균 분자량이 237,000인 폴리[옥시(옥틸티오에테르메틸)에틸렌]을 사용하여 상기 비교예 1과 유사한 방법으로 수행하여 고분자막을 제조하였다.
< 실시예 2> 폴리[옥시( 데실티오에테르메틸 )에틸렌] 고분자막( CH 3 -10 TE )
수평균 분자량이 255,000인 폴리[옥시(데실티오에테르메틸)에틸렌]을 사용하여 상기 비교예 1과 유사한 방법으로 수행하여 고분자막을 제조하였다.
< 실시예 3> 폴리[옥시( 데실티오에테르메틸 )에틸렌] 및 폴리( 메틸메타크릴레 이트)의 혼합 고분자 막 1
수평균 분자량이 255,000인 폴리[옥시(데실티오에테르메틸)에틸렌] 30 중량% 및 수평균 분자량이 65,000인 폴리(메틸메타크릴레이트) 70 중량%를 혼합한 후, 실온에서 클로로포름 용매에 용해시켜 1 중량% 농도의 고분자 용액을 제조하였다. 다음으로, 상기 고분자 용액을 2000 rpm의 회전속도에서 30초 동안 스핀 코팅하고 건조하여 고분자막을 제조하였다.
< 실시예 4> 폴리[옥시( 데실티오에테르메틸 )에틸렌] 및 폴리( 메틸메타크릴레이트 )의 혼합 고분자 막 2
수평균 분자량이 255,000인 폴리[옥시(데실티오에테르메틸)에틸렌] 50 중량% 및 수평균 분자량이 65,000인 폴리(메틸메타크릴레이트) 50 중량%를 혼합하여 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 유사하게 수행하여 고분자막을 제조하였다.
< 실시예 5> 폴리[옥시( 데실티오에테르메틸 )에틸렌] 및 폴리( 메틸메타크릴레 이트)의 혼합 고분자막 3
수평균 분자량이 255,000인 폴리[옥시(데실티오에테르메틸)에틸렌] 70 중량% 및 수평균 분자량이 65,000인 폴리(메틸메타크릴레이트) 30 중량%를 혼합하여 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 유사하게 수행하여 고분자막을 제조하였다.
< 실험예 1> 시차주사열량법 ( DSC )을 이용한 열 분석
상기 비교예 2, 실시예 1 및 실시예 2의 고분자막에 대한 열분석을 하기 위하여, -100 내지 100℃ 범위에서 10 ℃/min의 가열속도로 수행하였다.
구체적으로, 열 이력을 없애기 위해 초기 100℃까지 바로 승온 시키고, 그 후 일정한 속도로 -100℃까지 냉각시켜 1차 냉각 데이터를 얻었다. 다음으로, 일정한 속도로 100℃까지 가열하여 2차 가열 데이터를 얻었다. 다음으로, 이를 분석하여 도 1에 나타내었다.
도 1은 본 발명의 일실시예 및 비교예에 따른 고분자막을 시차주사열량법을 사용한 열분석을 나타낸 그래프이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 비교예 2, 실시예 1 및 실시예 2에 대한 고분자막의 전이온도가 상온 이하에서 존재하는 것을 알 수 있으며, 이러한 결과는 실온에서 상기 고분자막들이 무질서한 배열을 지니고 있음을 의미한다.
< 실험예 2> 접촉각 및 표면거칠기 평가
1. 접촉각 평가
본 발명에 따른 고분자막의 접촉각을 평가하기 위하여, Kruss DSA10 (Germany) 접촉각 측정 기기를 사용하여 상기 실시예 1 내지 5에서 제조된 고분자막 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 고분자막 표면에 3 μL의 물방울을 떨어뜨린 후 추가적으로 8 μL의 물을 주입하여 100 초 동안 측정하여 접촉각을 기록하는 동접촉각 측정법으로 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1 및 도 2에 나타내었다.
도 2는 화학식 1로 표시되는 폴리에틸렌계 유도체에서 측쇄 알킬 부분의 길이가 길어짐에 따른 접촉각 변화를 나타낸 그래프이다.
고분자막 접촉각[degree] 표면거칠기[nm]
물접촉전 물접촉후
비교예 1 93.8 1.1 65
비교예 2 98.7 0.7 120
비교예 3 108.5 2.0 161
비교예 4 75.6 0.3 -
실시예 1 131.9 1.0 101
실시예 2 134.9 0.8 142
실시예 3 125.2 22.9 34.7
실시예 4 127.7 20.9 -
실시예 5 127.8 17.3 -
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 고분자막은 실온에서 무질서한 분자구조를 갖으나(실험예 1참조), 125°이상의 매우 큰 접촉각을 보이는 것을 알 수 있다. 또한, 폴리옥시에틸렌계 고분자를 단독으로 사용하여 제조된 실시예 1 및 2의 고분자막의 접촉각은 130°이상으로 폴리옥시에틸렌계 고분자 및 폴리(메틸메타크릴레이트) 고분자를 혼합하여 제조된 실시예 3 내지 5의 고분자막의 125°이상 접촉각보다 더 큰 접촉각을 나타내었다. 나아가, 폴리(메틸메타크릴레이트) 고분자를 단독으로 사용하여 제조된 비교예 1의 고분자막의 접촉각은 75.6°인 반면, 이러한 폴리(메틸메타크릴레이트) 고분자에 폴리옥시에틸렌계 고분자를 혼합한 실시예 3 내지 5의 고분자막은 접촉각이 현저하게 증가하는 것을 알 수 있다.
또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 화학식 1로 표시되는 폴리에틸렌계 유도체에서 측쇄 알킬 부분이 4인 비교예 1 및 6인 비교예 2 보다 8인 실시예 1 및 10인 실시예 2의 고분자막의 접촉각이 현저하게 증가하는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 고분자막은 물에 대한 접촉각을 120°이상으로 유지하므로 표면의 극소수성을 필요로 하는 다양한 분야에서 극소수성막으로 유용하게 사용할 수 있다.
2. 표면거칠기 평가
본 발명에 따른 고분자막의 표면거칠기를 평가하기 위하여, 상기 실시예 1 내지 5에서 제조된 고분자막 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 고분자막을 원자간력현미경(AFM; 모델명: SPA 400, 제조사: Seiko Instruments Industry, Co.,Ltd.,Japan)을 사용하여 고분자막에 물을 접촉하기 전 또는 후의 표면거칠기를 측정하였고, 그 결과를 상기 표 1 나타내었다. 또한, 본 발명에 따른 실시예 2의 고분자막에 물을 접촉하기 전 또는 후의 표면의 형상을 광학현미경(M; 모델명:Leica DM-LP, 제조사: Wetzlar, Germany)을 사용하여 촬영한 이미지를 도 3에 나타내었다.
도 3의 (a)는 본 발명에 따른 실시예 2의 동접촉각을 측정 시 고분자막 표면을 광학현미경으로 활영한 사진(A:물방울이 처음 닿았을 때의 표면 형상, B: 물방울의 크기가 커져나가는 부분에서의 표면 형상)이고, (b)는 상기 동일한 고분자막 표면을 AFM으로 촬영한 사진이고, (c)는 상기 (b)의 AFM 사진상의 점선으로부터 얻은 선형상 그래프이다.
상기 표 1 및 도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 고분자막 중 특히, 실시예 2의 고분자막에 물이 접촉하였을 경우, 고분자막의 표면의 형상은 재빠르게 변화하여 표면의 거칠기가 물과 접촉하기 전 0.8 nm의 매우 낮은 값으로부터 물과 접촉 후 142 nm의 매우 큰 값으로 이어짐을 알 수 있다.
상기 실험예 2-1 및 2-2에서 알 수 있는 바와 같이, 비교예 1 내지 4에 따른 고분자막은 표면거칠기가 크나 접촉각이 75 내지 108.5°으로 극소수성을 나타내지 못하는 반면, 본 발명에 따른 고분자막은 표면거칠기가 큰 동시에 물에 대한 접촉각을 120°이상으로 유지하므로 극소수성을 나타내는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 극소수성막은 표면의 극소수성을 필요로 하는 다양한 분야에서 유용하게 사용할 수 있다.
< 실험예 3> 고분자막에 접촉된 물방울의 형상
본 발명에 따른 고분자막에 접촉된 물방울의 형상을 알아보기 위하여, 상기 실험예 1-1에서 본 발명에 따른 실시예 1 내지 2의 고분자막 및 비교예 2의 고분자막의 물접촉각을 측정하는 실험 중, 측정 시작 50초 후에 고분자 표면 상의 접촉된 물방울의 형상을 촬영하여 도 4에 나타내었다.
도 4의 (a)는 본 발명에 따른 실시예 1 및 실시예 2 및 비교예 2의 고분자막의 표면에서 물방울의 형상을 측정한 사진이고, (b)는 본 발명에 따른 실시예 3의 고분자막의 표면에 물방울을 떨어뜨리고 뒤집어서 촬영한 사진이다.
도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 고분자막은 고분자막의 표면에 물을 안정적으로 안착시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 고분자막은 극소수성이 우수하여, 고분자막의 표면에 물을 안정적으로 안착시킬 수 있으므로, 표면의 소수성을 필요로 하는 다양한 분야에서 극소수성막으로 유용하게 사용할 수 있다.
< 실험예 4> XPS 를 이용한 고분자막의 성분 분석
본 발명에 따른 고분자막의 성분을 분석하기 위하여, 상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1에서 제조된 고분자막을 XPS실험(모델명:Thermo Scientific, 제조사: Sigma Probe, U.K.)을 수행하였다.
구체적으로, 상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1에서 제조된 고분자막에 대해서는 탄소원소 비율에 대한 산소원소 비율을 계산하여 하기 표 2에 나타내었고, 상기 실시예 2 내지 5에서 제조된 고분자막에 대해서는 산소 원소에 대한 황 원소의 비율을 계산하여 하기 표 3에 나타내었다.
고분자막 산소/탄소 비율
비교예 2 0.12
실시예 1 0.089
실시예 2 0.098
고분자막 황/산소 비율
실시예 2 0.82
실시예 3 0.68
실시예 4 0.73
실시예 5 0.72
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2의 고분자막은 산소/탄소 비율이 작은 반면, 비교예 2의 산소/탄소 비율이 큰 것을 알 수 있고, 이러한 현상은 상대적으로 친수성인 폴리옥시에틸렌 주쇄가 표면에 잘 드러나 있기 때문이라고 사료된다.
또한, 상기 표 3에 나타난 바와 같이, 황 원자를 포함하고 있는 실시예 2의 고분자의 황/산소 비율이 높고, 이러한 실시예 2의 고분자의 혼합비율이 증가할수록 실시예 3 내지 5의 고분자의 황/산소 비율이 증가하는 것을 알 수 있다. 그러나, 상기 황/산소 비율의 변화량이 혼합 비율의 차이에 비해 크지 않은 것을 알 수 있고, 이러한 현상은 상기 실시예 2 내지 5의 접촉각이 125-128 o 사이로 거의 비슷한 결과와 연관이 있는 것으로 사료된다.
따라서, 본 발명에 따른 고분자막은 XPS실험을 통한 성분 분석을 통하여, 소수성이 우수하다는 것을 알 수 있으므로, 표면의 소수성을 필요로 하는 다양한 분야에서 극소수성막으로 유용하게 사용할 수 있다.

Claims (13)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 폴리옥시에틸렌계 고분자를 포함하는 극소수성막 형성용 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112014003096939-pat00016

    (상기 화학식 1에서, n은 7 내지 15의 정수이고;
    수평균 분자량은 5,000 내지 500,000이고; 및
    분산도는 1.0 내지 4이다).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1의 n은 8 내지 12의 정수인 것을 특징으로 하는 극소수성막 형성용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 폴리옥시에틸렌계 고분자는 폴리[옥시(옥틸티오에테르메틸)에틸렌], 폴리[옥시(노닐티오에테르메틸)에틸렌] 및 폴리[옥시(데실티오에테르메틸)에틸렌]으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 극소수성막 형성용 조성물.
  4. 하기 화학식 1로 표시되는 폴리옥시에틸렌계 고분자 10 내지 90 중량%; 및
    하기 화학식 2 내지 6으로 표시되는 범용성 고분자로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 10 내지 90 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 극소수성막 형성용 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112014003096939-pat00017
    ,
    [화학식 2]
    Figure 112014003096939-pat00018

    [화학식 3]
    Figure 112014003096939-pat00019
    ,
    [화학식 4]
    Figure 112014003096939-pat00020
    ,
    [화학식 5]
    Figure 112014003096939-pat00021
    및
    [화학식 6]
    Figure 112014003096939-pat00022

    (상기 화학식 1에서 n은 7 내지 15의 정수이고, 화학식 1 내지 6으로 표시되는 고분자의 수평균 분자량은 5,000 내지 500,000이고, 분산도는 1.0 내지 4이다).
  5. 제4항에 있어서,
    상기 화학식 1의 n은 8 내지 12의 정수인 것을 특징으로 하는 극소수성막 형성용 조성물.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 폴리옥시에틸렌계 고분자는 폴리[옥시(옥틸티오에테르메틸)에틸렌], 폴리[옥시(노닐티오에테르메틸)에틸렌] 및 폴리[옥시(데실티오에테르메틸)에틸렌]으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 극소수성막 형성용 조성물.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 범용성 고분자는 상기 화학식 2로 표시되는 고분자인 것을 특징으로 하는 극소수성막 형성용 조성물.
  8. 제1항 또는 제4항의 조성물을 도포하여 형성된 극소수성막.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 극소수성막은 100 내지 140°의 접촉각을 갖는 것을 특징으로 하는 극소수성막.
  10. 제1항 또는 제4항의 조성물을 용매에 용해시켜 용액을 제조하는 단계(단계 1); 및
    상기 단계 1에서 제조한 용액을 기판에 코팅하는 단계(단계 2);를 포함하는 극소수성막의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 단계 1의 용매는 클로로포름, 디클로로메탄, 아세톤, 피리딘, 테트라하이드로퓨란, 클로로벤젠 및 디크롤로벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 단독 또는 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 극소수성막의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 단계 2의 기판은 유리, 금속, 섬유, 플라스틱 및 세라믹으로부터 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 극소수성막의 제조방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 단계 2의 코팅은 스핀 코팅, 딥 코팅, 롤 코팅, 용액 코팅 및 스프레이 코팅으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 극소수성막의 제조방법.
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