KR101912461B1 - Polymer brush with easy control of length and rigidity - Google Patents

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KR101912461B1 KR1020170055161A KR20170055161A KR101912461B1 KR 101912461 B1 KR101912461 B1 KR 101912461B1 KR 1020170055161 A KR1020170055161 A KR 1020170055161A KR 20170055161 A KR20170055161 A KR 20170055161A KR 101912461 B1 KR101912461 B1 KR 101912461B1
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김운중
백홍구
채수상
고혁완
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Abstract

The present invention relates to a polymer brush formed on a base material. More specifically, the present invention relates to a polymeric brush which ensures easy adjustment of length via partial photo-oxidation and unit lamination as well as easy adjustment of stiffness, and can be useful as a surface coating material in various fields. The present invention further relates to a production method thereof.

Description

길이 및 강직도 제어가 용이한 고분자 브러시{POLYMER BRUSH WITH EASY CONTROL OF LENGTH AND RIGIDITY}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a polymer brush which can be easily controlled in length and stiffness,

본 발명은 기재 위에 형성된 고분자 브러시에 관한 것이다. 보다 상세하게는 부분적 광산화 및 단위 적층 방식을 통해 길이 조절 및 강직도를 제어하는 것이 용이하여 다양한 분야에 표면 코팅 소재로서 유용한 고분자 브러시 및 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a polymer brush formed on a substrate. More particularly, the present invention relates to a polymer brush useful as a surface coating material in various fields, and a method of manufacturing the polymer brush, which can be easily controlled in length and rigidity through partial photo-oxidation and unit lamination.

고분자 브러시(polymer brush)는 사슬의 한쪽 끝이 화학적 또는 물리적으로 표면이나 계면에 결합되어 있는 고분자 사슬의 집합체이다. 이는 표면에서의 밀도 또는 분자량에 의해 입체적 형태가 결정된다. 또한, 고분자 사슬 말단 중 다른 하나는 다양한 작용기로 기능화 될 수 있다. 이러한 고분자 브러시는 생체 분자와 주어진 특정 재료의 표면에서 일어나는 다양한 생물학적 현상들에 적용되고 있으며 말단 기능화와 같은 표면 개질을 포함하여 그 응용범위가 확대되고 있다. A polymer brush is a collection of polymer chains in which one end of the chain is chemically or physically bonded to the surface or interface. This is determined by the density at the surface or by the molecular weight. In addition, the other of the polymer chain terminals can be functionalized with various functional groups. Such polymer brushes are being applied to various biological phenomena occurring on biomolecules and on the surface of a given specific material, and their application range including surface modification such as terminal functionalization is expanding.

하지만, 고분자 브러시의 길이를 나노미터 수준에서 정확하게 조절하여 다양한 특성을 구현하는 것은 아직도 어려운 기술적 난제를 가지고 있어, 나노미터 길이를 갖는 고분자 브러시의 연구와 응용이 상당히 제한되어 있다. However, the precise adjustment of the length of the polymer brush at the nanometer level to implement various characteristics still has difficult technical difficulties, so that the research and application of polymer brushes having a nanometer-length is severely limited.

고분자 브러시를 형성하는 방법에는 표면 개시 중합 방법(grafting-from) 또는 접착 방법(grafting-to)이 있다. Methods for forming polymer brushes include grafting-from or grafting-to methods.

접착 방법(grafting-to)은 이미 합성된 고분자 사슬들을 원하는 기재에 반응시켜 부착시키는 것으로, 고분자 길이를 조절하기 위해서 고분자의 반복단위 합성 단계에서의 길이 조절이 필요하다. 이 경우 고분자 사슬간의 입체장애(steric hindrance)에 의해 반발력이 작용하여 고분자의 충진 밀도(packing density)가 저하된다. 또한, 표면 개시 중합 방법(grafting-from)은 단량체를 처리할 기재로부터 개시제를 이용하여 표면 위에서 반응시켜 중합을 통해 합성된 고분자 사슬을 기판 상에 결합시키는 것으로, 고분자화 반응 시간을 정밀하게 조절하지 못하는 경우 원하는 고분자 브러시의 길이를 얻을 수 없다. The grafting-to is carried out by reacting already synthesized polymer chains with the desired substrate. In order to control the polymer length, it is necessary to control the length in the synthesis step of the polymer. In this case, the repulsive force acts due to the steric hindrance between the polymer chains, thereby lowering the packing density of the polymer. The surface-initiated polymerization method (grafting-from) is a method in which a polymer chain synthesized through polymerization is reacted on a surface of a substrate to be treated with an initiator using an initiator, and the polymer chain is precisely controlled If you can not get the length of the desired polymer brush.

따라서 고분자의 입체장애로 인해 발생되는 저밀도 등의 물성 저하를 최소화하고, 단순공정으로 고분자 브러시의 두께를 정밀하게 조절할 수 있는 고분자 브러시에 대한 연구 개발이 필요하다. Therefore, it is necessary to research and develop a polymer brush that can minimize the degradation of properties such as low density caused by steric hindrance of polymer and precisely control the thickness of polymer brush by simple process.

한국등록특허 제10-1200796호(2012.11.07)Korean Registered Patent No. 10-1200796 (2012.11.07)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 적층되는 고분자의 물성을 유지하면서 두께의 조절이 가능하고, 두께 방향의 수직 강직도가 정밀하게 조절된 고분자 브러시를 제공하는 것을 목적으로 한다. It is an object of the present invention to provide a polymer brush in which the thickness can be adjusted while maintaining physical properties of the polymer to be laminated and the vertical stiffness in the thickness direction is precisely controlled.

또한, 본 발명은 섬세한 표면 코팅을 요구하는 분야를 포함하여 바이오센서, 조직 공학, 전자 재료, 소자 등 다양한 분야에 적용될 수 있는 고분자 브러시를 제공하는 것을 목적으로 한다. It is another object of the present invention to provide a polymer brush which can be applied to various fields such as biosensors, tissue engineering, electronic materials, and devices, including fields requiring delicate surface coating.

또한, 본 발명은 간단한 공정으로 고분자 브러시의 두께를 정밀하게 조절할 수 있을 뿐만 아니라 형성된 고분자 브러시의 강직도, 연성을 용이하게 제어할 수 있는 고분자 브러시의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a polymer brush capable of precisely controlling the thickness of the polymer brush by a simple process and easily controlling rigidity and ductility of the formed polymer brush.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기재; 및 상기 기재 상에 형성되는 둘 이상의 고분자 단일층(monolayer)을 포함하는 고분자 브러시를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a substrate comprising: a substrate; And a polymer brush comprising at least two polymer monolayer formed on the substrate.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 고분자 브러시는 부분적 광산화에 의해 사슬 내(intra-chain) 반응, 사슬 간(inter-chain) 반응 및 인접하는 고분자 단일층 사이의 반응 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 결합 형태를 포함하는 것을 특징으로 한다. In one embodiment of the present invention, the polymer brushes are formed by partial photo-oxidation, and the polymer brushes may be formed by any one or more of combinations selected from intra-chain reaction, inter-chain reaction, And the like.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 고분자는 수평균분자량이 1,000 내지 500,000g/mol인 것을 특징으로 한다. In one embodiment of the present invention, the polymer has a number average molecular weight of 1,000 to 500,000 g / mol.

또한 본 발명은 상기 고분자 브러시를 포함하는 표면코팅 소재를 제공한다. The present invention also provides a surface coating material comprising the polymer brush.

아울러 본 발명은 플라즈마 처리된 기재의 표면을 아민화하는 표면 개질 단계, 상기 표면 개질된 기재 상에 제1고분자층을 형성하는 단일층 형성단계, 상기 단일층에 광산화 처리하는 광산화 단계 및 상기 광산화처리된 단일층 상에 아민화 처리 후 제2고분자층을 형성한 다음 광산화 처리하는 이중층 형성단계를 포함하는 고분자 브러시의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a surface modification step of aminating the surface of a plasma-treated substrate; a monolayer formation step of forming a first polymer layer on the surface-modified substrate; And forming a second polymer layer after the amination treatment on the monolayer, and then photo-oxidizing the second polymer layer. The present invention also provides a method for producing a polymer brush.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 이중층 형성단계를 적어도 1회 이상 반복하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment of the present invention, the double layer forming step is repeated at least once.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 고분자 브러시는 부분적 광산화에 의해 사슬 내(intra-chain) 반응, 사슬 간(inter-chain) 반응 및 인접하는 고분자 단일층 사이의 반응 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 결합 형태를 포함하는 것을 특징으로 한다. In one embodiment of the present invention, the polymer brushes are formed by partial photo-oxidation, and the polymer brushes may be formed by any one or more of combinations selected from intra-chain reaction, inter-chain reaction, And the like.

본 발명에 따른 고분자 브러시는 적층되는 고분자의 물성이 저하되지 않으면서 동시에 두께 방향의 수직 강직도가 우수하고, 나아가 기판을 기준으로 상부 두께 방향으로 갈수록 밀도를 증가시켜 표면의 초고밀도화가 가능한 장점을 가진다. The polymer brush according to the present invention has an advantage that the physical properties of the polymer to be laminated are not deteriorated and at the same time the vertical rigidity in the thickness direction is excellent and furthermore the density is increased toward the upper thickness direction on the basis of the substrate, .

또한, 본 발명에 따른 고분자 브러시는 섬세한 표면 코팅을 요구하는 분야를 포함하여 바이오센서, 조직 공학, 전자 재료, 전자소자, 디스플레이 소자 등 다양한 분야에 적용될 수 있는 장점을 가진다. In addition, the polymer brush according to the present invention has an advantage that it can be applied to various fields such as biosensors, tissue engineering, electronic materials, electronic devices, and display devices, including fields requiring delicate surface coating.

또한, 본 발명에 따른 고분자 브러시의 제조방법은 간단한 공정으로 나노미터 또는 마이크로미터 수준의 고분자 브러시의 두께를 정밀하게 조절할 수 있을 뿐만 아니라 형성된 고분자 브러시의 강직도, 연성 등의 물성을 용이하게 제어할 수 있으며, 고분자 브러시 적층 시 발생할 수 있는 결점이나 흠(defect) 등을 메울 수 있는 장점을 가진다. In addition, the method of manufacturing a polymer brush according to the present invention can precisely control the thickness of a polymer brush at a nanometer or micrometer level by a simple process, and can easily control physical properties such as rigidity and ductility of the formed polymer brush And has the advantage of being able to fill defects or defects that may occur during the polymer brush lamination.

도 1은 단일층으로 이루어진 고분자 브러시를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 브러시를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 브러시를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 브러시 각 층 및 유리 기재의 물에 대한 접촉각을 비교 측정한 것이다.
도 5는 PDMS 고분자 브러시 층의 증가에 따른 동물세포의 행동변화를 광학현미경 사진으로 나타낸 것이다.
도 6은 벌크 PDMS와 PDMS 고분자 브러시(PDMS nano-brush)의 동물세포(SF295 세포주) 행태변화를 시간에 따라 보여주는 광학현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 7은 세포 개체군 분석(MTS assay)을 통해 나타낸 시간에 따른 각 기판에서- 세포배양용 유리, 나노미터 두께의 PDMS 고분자 브러시(PDMS nano-brush), 벌크 PDMS - 세포가 보여주는 증식의 정도 차이를 나타낸 그래프이다.
도 8은 단일층 PDMS 브러시와 실시예 2에 따른 4개의 층을 적층한 PDMS 브러시(4L-PDMS nanobrush) 및 벌크 PDMS(bulk PDMS)에서 배양한 세포의 부착과 모양형성, 증식을 보여주는 광학이미지(사용된 세포: hMSC, NIH3T3, CAD)를 나타낸 것이다.
1 schematically shows a polymer brush composed of a single layer.
2 schematically shows a polymer brush according to an embodiment of the present invention.
3 schematically illustrates a polymer brush according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a comparative measurement of the contact angle of each layer of the polymer brush and the glass substrate with respect to water according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an optical microscope photograph showing changes in behavior of animal cells as the PDMS polymer brush layer is increased.
FIG. 6 is an optical microscope photograph showing the behavioral changes of animal cells (SF295 cell line) of bulk PDMS and PDMS nano-brush over time.
FIG. 7 shows the difference in the degree of proliferation exhibited by the glass for cell culture, nanometer-thick PDMS nano-brush, and bulk PDMS-cells on each substrate over time as shown through the cell population analysis (MTS assay) Fig.
8 shows optical images (Fig. 8) showing adhesion, shape formation and proliferation of cells cultured in PDMS brush (4L-PDMS nanobrush) and bulk PDMS (PDMS brush) laminated with a single layer PDMS brush and four layers according to Example 2 Cells used: hMSC, NIH3T3, CAD).

이하, 본 발명의 고분자 브러시 및 이의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의해 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이고, 첨부된 특허 청구범위에 의해 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어는 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다. Hereinafter, the polymer brush of the present invention and a method for producing the same will be described in detail. The present invention may be better understood by the following examples, which are for the purpose of illustration only and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims. The technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined.

본 발명에서 ‘부분적 광산화’는 광산화 정도를 조절한 것을 의미한다. 구체적인 일예로 자외선 조사를 통해 대상성분의 광산화 정도를 조절한 것이며, 전체 브러시를 보았을 때, 많은 부분은 원래의 고분자 자체가 가지는 물리적 성질을 유지하면서 고분자 브러시 끝단만 하이드록시 그룹으로 개질되는 정도를 의미한다. In the present invention, 'partial photooxidation' means that photo-oxidation degree is controlled. As a concrete example, the degree of photo-oxidation of a target component is controlled through ultraviolet ray irradiation. When the whole brush is viewed, many parts indicate the extent to which only the polymer brush tip is modified with a hydroxy group while maintaining the physical properties of the original polymer itself do.

본 발명에서 ‘고분자층’은 접착 방법(grafting-to)으로 기재 또는 다른 고분자층의 상부에 나노미터 또는 마이크로미터 수준의 고분자를 층으로 쌓아올려 형성된 것을 의미한다. 일예로서, 도 1은 개질된 기재 상부에 형성된 단일층(monolayer) PDMS 브러시를 나타낸 것으로, 상기 단일층을 고분자층의 일 양태로 본다. 상기 단일층은 펼쳐진 형태(좌), 접힌 형태(우) 등을 동시에 가질 수 있다. The term 'polymer layer' in the present invention means a layer formed by stacking layers of nanometer or micrometer-scale polymers on the substrate or other polymer layer by grafting-to. As an example, FIG. 1 shows a monolayer PDMS brush formed on top of a modified substrate, wherein the single layer is viewed as an aspect of the polymer layer. The single layer may have an unfolded shape (left), a folded shape (right), and the like at the same time.

본 발명의 발명자는 나노미터 또는 마이크로미터 수준의 길이를 갖는 고분자 브러시에 관한 연구 수행 결과, 단일층의 고분자 브러시를 광산화 반응을 통해 다층 구조를 갖는 고분자 브러시로 제조함으로써 길이 및 강직도 제어가 용이함을 발견하여 본 발명을 완성하였다. The inventors of the present invention have found that it is easy to control length and stiffness by producing a polymer brush having a multi-layered structure through a photooxidation reaction as a result of a study on a polymer brush having a length of nanometer or micrometer level Thereby completing the present invention.

본 발명에 따른 고분자 브러시는 표면 개시 중합 방법(grafting-from) 또는 접착 방법(grafting-to)의 단점을 보완하여 사슬길이 고분자의 입체장애로부터 발생되는 저밀도를 극복하고, 간단한 공정으로 고분자 브러시의 두께를 정밀하게 조절할 수 있을 뿐만 아니라 다층 구조상 각층의 강직도를 정밀하게 조절할 수 있어 섬세한 표면 코팅이 요구되는 분야에 적용 시 성능이 우수한 이점이 있다. The polymer brush according to the present invention overcomes the disadvantages of the grafting-from or grafting-to method to overcome the low density arising from the steric hindrance of the chain length polymer, and the thickness of the polymer brush Can be precisely controlled, and the rigidity of each layer can be precisely controlled on a multi-layer structure, which is advantageous in application to a field requiring delicate surface coating.

본 발명에 따른 고분자 브러시는 기재 및 상기 기재 상에 둘 이상의 고분자 단일층(monolayer)을 포함한다. The polymer brush according to the present invention comprises a substrate and two or more polymer monolayer on the substrate.

본 발명에서 기재는 종류 및 형태에 관계없이 고분자 브러시를 용이하게 형성할 수 있는 것이라면 제한 없이 가능하다. 일예로, 상기 기재는 유리, 실리콘, 세라믹, 플라스틱, 금속 및 금속 산화물 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. The base material in the present invention is not limited as long as it can easily form a polymer brush irrespective of kinds and forms. For example, the substrate may be any one selected from glass, silicon, ceramic, plastic, metal, and metal oxide, but is not limited thereto.

본 발명에서 고분자 브러시는 상기 기재 상에 둘 이상의 고분자 단일층을 포함한다. 종래 단일 고분자층으로 이루어진 고분자 브러시는 분자량 조절의 어려움으로 길이 조절이 쉽지 않고, 가사 길이가 잘 조절이 되었더라도 고분자가 연성 물질(soft material)인 경우 자체적으로 접힐 뿐만 아니라 중력에 의해 높이가 일정하게 유지되지 못하는 문제점이 있어왔다. 이와 달리, 본 발명에 따른 고분자 브러시는 사슬 내(intra-chain) 반응, 사슬 간(inter-chain) 반응 등을 통해 둘 이상의 고분자 단일층을 포함함으로써 길이 조절이 가능하고 형성된 고분자 브러시가 그 형태를 안정적으로 유지할 뿐 아니라 강직도와 연성을 제어할 수 있다. In the present invention, the polymer brush comprises two or more polymer monolayers on the substrate. Conventionally, a polymer brush made of a single polymer layer has difficulty in controlling its length due to difficulty in controlling its molecular weight. Even when the length of the polymer is controlled, the polymer is folded by itself in a soft material, There has been a problem that can not be achieved. Alternatively, the polymer brush according to the present invention may include a single layer of two or more polymers through an intra-chain reaction, an inter-chain reaction, or the like, Not only can it remain stable, but also its rigidity and ductility can be controlled.

특히, 본 발명의 고분자 브러시는 단순히 길이를 늘려 두께를 높이는 것과 달리 고분자 단일층의 적층(layer-by-layer), 즉 단위 적층 방식을 통해 다층 구조를 형성하는 것이다. 이는 강직도 및 연성을 용이하게 조절할 수 있을 뿐만 아니라 두께 조절과 지속적인 두께 유지 특성을 가진다. 이때, 상기 고분자 단일층의 적층은 광산화, 구체적으로 자외선 조사에 따른 고분자 사슬에 산화반응을 이용하여 이루어진다. 또한, 본 발명의 고분자 브러시는 광산화 정도를 조절함으로써 물성을 제어할 수 있다. 광산화 정도를 조절하는 것은 부분적 광산화를 의미하는 것으로, 적층되는 고분자 단일층은 부분적 광산화에 의해 자외선에 노출되는 표면 부위에서 사슬 내(intra-chain) 반응, 사슬 간(inter-chain) 반응 및 인접하는 고분자 단일층 사이의 반응 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 결합 형태를 가지며 둘 이상의 고분자 단일층을 포함하는 다층 구조를 형성할 수 있다. 상기 둘 이상의 고분자 단일층은 인접하는 고분자 단일층 사이가 그래프팅되어 결합되는 이중층(bilayer), 삼중층 등의 멀티층일 수 있다. Particularly, the polymer brush of the present invention forms a multi-layer structure by layer-by-layer of a polymer single layer, that is, unit lamination method, unlike simply increasing the length to increase the thickness. This not only allows easy control of stiffness and ductility, but also has thickness control and continuous thickness retention characteristics. At this time, the lamination of the polymer monolayer is performed by photo-oxidation, specifically, oxidation reaction to the polymer chain by ultraviolet irradiation. Further, the polymer brush of the present invention can control the physical properties by controlling the photo-oxidation degree. Controlling the degree of photo-oxidation refers to partial photo-oxidation, wherein the laminated polymer monolayer is subjected to intra-chain reactions, inter-chain reactions and adjacent A reaction between the polymer monolayers and a reaction between the polymer monolayers, and forms a multi-layer structure including at least two polymer monolayers. The two or more polymer monolayer may be a multilayer such as a bilayer, a triple layer, or the like in which adjoining polymer monolayers are grafted and bonded.

본 발명에 따른 고분자 브러시는 상기 고분자 단일층 간의 그래프팅으로 인한 결합력 이외에 사슬 내 산화반응 또는 사슬 간 산화반응 등으로 인해 기재로부터 상부층으로 갈수록 밀도를 증가시킬 수 있을 뿐 아니라 상기 다양한 반응을 통해 표면 코팅 결함이나 흠(defect)을 획기적으로 줄일 수 있으며, 핀홀 발생 방지 효과가 뛰어나다. The polymer brush according to the present invention not only increases the density from the substrate to the upper layer due to the oxidation reaction in the chain or the interchain oxidation reaction in addition to the bonding force due to the grafting between the polymer monolayers, Defects and defects can be drastically reduced, and the effect of preventing pinholes is excellent.

본 발명에 따른 고분자 단일층의 두께는 크게 제한되지 않지만, 1 내지 1,000nm, 바람직하게는 2 내지 100nm, 보다 바람직하게는 3 내지 10nm일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 고분자 브러시의 강직도 및 연성을 제어하는 측면에서 효과적이다. The thickness of the polymer monolayer according to the present invention is not particularly limited, but may be 1 to 1,000 nm, preferably 2 to 100 nm, more preferably 3 to 10 nm. When the above range is satisfied, it is effective in controlling rigidity and ductility of the polymer brush.

본 발명의 고분자는 표면의 코팅 물성에 적합한 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다. 상기 고분자는 폴리실록산, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리에틸렌옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. The polymer of the present invention can be used without limitation as long as it is suitable for the coating property of the surface. The polymer may be at least one selected from the group consisting of polysiloxane, polystyrene, polymethyl methacrylate, and polyethylene oxide, but is not limited thereto.

구체예로서, 상기 고분자는 실록산계 고분자, 구체적으로 폴리디메틸실록산,폴리디에틸실록산, 폴리디메틸실록산-co-(C1-C5)알킬메틸실록산, 폴리디메틸실록산-co-디페닐실록산, 폴리디메틸실록산-co-메틸페닐실록산 및 폴리디메틸실록산-co-메틸(3,3,3-트리플루오로)프로필실록산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. As specific examples, the polymer may be a siloxane-based polymer, specifically polydimethylsiloxane, polydiethylsiloxane, polydimethylsiloxane-co- (C 1 -C 5 ) alkylmethylsiloxane, polydimethylsiloxane-co-diphenylsiloxane, poly But are not limited to, dimethylsiloxane-co-methylphenylsiloxane, and polydimethylsiloxane-co-methyl (3,3,3-trifluoro) propylsiloxane.

상기 고분자의 분자량은 크게 제한되는 것은 아니지만, 길이 조절과 그에 따른 물성을 고려하여 원하는 길이에 따라 조절할 수 있다. 바람직하게는 수평균분자량이 1,000 내지 500,000g/mol, 더 바람직하게는 2,000 내지 100,000g/mol, 더욱 바람직하게는 3,000 내지 50,000g/mol 인 것이 나노미터 또는 마이크로미터 수준의 길이를 제어하는 측면에서 효과적이다. The molecular weight of the polymer is not particularly limited, but may be adjusted according to the desired length in consideration of length control and physical properties. Preferably, the number average molecular weight is 1,000 to 500,000 g / mol, more preferably 2,000 to 100,000 g / mol, and even more preferably 3,000 to 50,000 g / mol in terms of controlling the length on the nanometer or micrometer level effective.

상기 고분자는 말단이 기능화된 것 또는 개질을 통해 기능화가 가능한 것이 사용될 수 있다. 좋게는 사슬 말단이 히드록실화된 것 또는 말단에 글리시딜기를 갖는 것이 좋다. 글리시딜기를 갖는 고분자의 경우 기재와 결합 시 또는 다른 고분자 단일층과 결합 시 우수한 결합력을 형성할 수 있다. The polymer may be one having a terminal functionalized or capable of functionalization through modification. Preferably, the chain terminal is hydroxylated or has a glycidyl group at the terminal. In the case of a polymer having a glycidyl group, it can form an excellent bonding force when bound to a substrate or when bound to a single polymer layer.

상기 고분자 단일층은 기재 위에 고분자를 결합시킨 후 자외선에 의한 부분적 광산화를 수행함으로써 형성된다.The polymer monolayer is formed by bonding a polymer on a substrate and then performing partial photo-oxidation by ultraviolet light.

기재 위에 형성된 고분자를 광산화 하여 히드록실기를 도입하고, 도입된 히드록실기는 고분자 단일층 내에서 사슬 내(intra-chain) 반응 및 사슬 간(inter-chain) 반응을 할 수 있고, 인접하는 고분자 단일층의 고분자와 반응할 수도 있다. The polymer formed on the substrate is photo-oxidized to introduce a hydroxyl group, and the introduced hydroxyl group can perform an intra-chain reaction and an inter-chain reaction within a single polymer layer, It may also react with a single layer of polymer.

또한 상기 부분적 광산화의 정도를 조절함으로써 고분자 단일층의 밀도, 강직도 등을 조절할 수 있다. In addition, the density, rigidity, etc. of the polymer single layer can be controlled by adjusting the degree of partial photooxidation.

본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 브러시는 물에 대한 접촉각이 90 내지 110°, 바람직하게는 100 내지 105°인 것을 특징으로 한다. 이는 젖음성을 현저히 낮출 수 있는 것으로 표면 에너지를 저하시키는 데 효과적이다.The polymer brush according to an embodiment of the present invention has a contact angle to water of 90 to 110 °, preferably 100 to 105 °. This can significantly reduce the wettability and is effective in lowering the surface energy.

본 발명의 다른 양태는 상기의 고분자 브러시를 포함하는 표면 코팅 소재에 관한 것이다. Another aspect of the present invention relates to a surface coating material comprising the polymer brush.

상기 표면 코팅 소재는 표면에 기능성을 부여하는 것으로, 일예로 실록산계 수지를 사용하여 제조된 고분자 브러시는 부드러우면서도 정밀한 나노미터 또는 마이크로미터 수준의 두께를 유지하고, 강직도를 구현할 수 있는 표면 코팅 소재를 제공할 수 있다. 바람직하게는 전자소재, 디스플레이소재, 바이오센서 등의 정밀한 표면 코팅 및 표면에 기능성을 부여하는 표면 코팅 소재 분야에 활용될 수 있다. The surface coating material imparts functionalities to the surface. For example, a polymer brush manufactured using a siloxane-based resin is a surface coating material capable of maintaining smooth and precise thicknesses on the nanometer or micrometer level, Can be provided. It can be applied to a surface coating material such as an electronic material, a display material, a biosensor and the like, which imparts functionalities to the surface.

또한, 본 발명의 다른 양태는 상기의 고분자 브러시를 포함하는 세포 배양용기에 관한 것이다. Further, another aspect of the present invention relates to a cell culture container comprising the polymer brush.

상기 세포 배양용기는 동물 세포 또는 미생물의 세포를 배양할 수 있는 것으로, 유리 기판과 비교 시 세포 배양, 구체적으로 세포 부착, 세포 형태 형성 및 세포 증식 등의 세포 행동 변화가 뚜렷하게 보여줄 수 있는 것이다. 이는 유리 기판을 대체할 수 있으며, 세포 배양 생산성을 증대시켜 비용 및 시간을 절감할 수 있는 장점을 가진다. The cell culture container is capable of culturing animal cells or cells of microorganisms. Compared with a glass substrate, the cell culture container can clearly show changes in cell behavior such as cell adhesion, cell morphogenesis, and cell proliferation. This can replace the glass substrate and has the advantage of increasing cost and time by increasing cell culture productivity.

본 발명의 또 다른 양태는 플라즈마 처리된 기재의 표면을 아민화하는 표면 개질 단계,Another aspect of the present invention is a method for producing a plasma-treated substrate, comprising a surface modification step of aminating the surface of the plasma-

상기 표면 개질된 기재 상에 제1고분자층을 형성하는 단일층 형성단계,A single-layer forming step of forming a first polymer layer on the surface-modified substrate,

상기 단일층에 광산화 처리하는 광산화 단계 및A photo-oxidation step of photo-oxidizing the single layer; and

광산화처리된 단일층 상에 아민화처리 후 제2고분자층을 형성한 다음 광산화 처리하는 이중층 형성단계Forming a second polymer layer after the amination treatment on the photo-oxidized single layer and then photo-oxidizing the second polymer layer,

를 포함하는 고분자 브러시의 제조방법에 관한 것이다. And a method for producing the polymer brush.

상기 표면 개질 단계는 기재의 표면상에 고분자를 그래프팅하기 위한 전처리 공정으로, 표면 개질 방법은 통상의 방법을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 기재 표면을 아민 처리하는 아민화가 바람직하다. 이때, 아민화는 (3-아미노프로필)트리메톡시실란, (3-아미노프로필)트리에톡시실란, [3-(2-아미노에틸아미노)프로필]트리메톡시실란 및 [3-(2-아미노메틸아미노)프로필]트리에톡시실란 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 아민계 실란화합물을 이용하여 실시될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 아민화 이전 공정으로 표면을 개질함으로써 표면 아민화가 원활하게 실시될 수 있도록 한다. 일예로, 산소플라즈마 처리 등을 실시 할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. The surface modification step is a pretreatment step for grafting the polymer onto the surface of the substrate. As the surface modification method, a usual method can be used. Preferably, amination is performed for treating the substrate surface with an amine. (3-aminopropyl) trimethoxysilane, [3- (2-aminoethylamino) propyl] trimethoxysilane, and [3- Aminomethylamino) propyl] triethoxysilane, and the present invention is not limited thereto. In addition, surface amination can be smoothly carried out by modifying the surface before the amination step. For example, oxygen plasma treatment or the like may be performed, but the present invention is not limited thereto.

상기 단일층 형성단계 이후에 상기 제1고분자층을 광산화 시키는 광산화 단계를 실시한다. 이때, 광산화는 제1고분자층을 대상으로 광 조사에 의해 상기 제1고분자층의 고분자를 산화물 형태로 기능화시킬 수 있는 방법이라면 제한 없이 실시할 수 있다. 바람직하게는 자외선 조사를 이용하는 것이 좋고, 조사량 및 조사시간은 광산화 정도에 따라 조절이 가능하다. A photo-oxidation step of photo-oxidizing the first polymer layer is performed after the single-layer formation step. At this time, the photo-oxidation can be carried out without limitation as far as the polymer of the first polymer layer can be functionalized in an oxide form by light irradiation on the first polymer layer. Preferably, ultraviolet irradiation is used, and the irradiation amount and the irradiation time can be adjusted according to the photo-oxidation degree.

상기 광산화단계를 통해 제1고분자층의 부분적 광산화가 이루어지면 기재의 표면상을 개질하는 것과 동일한 방법으로 상기 제1고분자층의 말단을 아민처리하는 공정을 실시한다. 이는 제2고분자층을 형성하기 위한 전처리 공정이다. 다음으로, 아민 처리가 된 제1고분자층 상부에 제2고분자층을 형성한 후 광산화 처리를 수행하는 이중층 형성단계를 실시한다. When the partial photo-oxidation of the first polymer layer is performed through the photo-oxidation step, a step of amine-treating the end of the first polymer layer is performed in the same manner as the modification of the surface of the base material. This is a pretreatment process for forming the second polymer layer. Next, the second polymer layer is formed on the amine-treated first polymer layer, and then the photo-oxidation treatment is performed.

이러한 이중층 형성단계는 고분자 브러시 제조공정상 적어도 한 번 이상 반복하여 실시될 수 있으며, 반복공정을 통해 다양한 이중층, 삼중층 등의 멀티층을 형성하게 된다. 상기 멀티층은 고분자 단일층 내의 사슬 내(intra-chain) 산화반응, 사슬 간(inter-chain) 산화반응 및 고분자 단일층간의 반응을 포함한다. 상기 이중층 형성단계는 반복 공정을 통해 고분자 단일층의 적층, 광산화로 인한 산화반응을 포함함으로써 이중층의 브러시가 형성되는 것과 동시에 단일층의 고분자 브러시에서 발생할 수 있는 결함 및 핀홀을 방지하고, 느슨하게 코팅된 부분을 사슬 내 산화반응 또는 사슬 간 산화반응을 통해 가교 결합되도록 함으로써 고밀도화 할 수 있는 특징이 있다. Such a double layer forming step may be repeated at least once in the same time as the polymer brush manufacturing step, and multiple layers such as various double layers and triple layers are formed through repeated processes. The multi-layer includes an intra-chain oxidation reaction in the polymer monolayer, an inter-chain oxidation reaction, and a reaction between the polymer monolayers. The double layer forming step includes a step of forming a polymer layer and an oxidation reaction due to photooxidation through a repeated process to thereby form a double layer brush and simultaneously prevent defects and pinholes that may occur in the single layer polymer brush, And a high density can be achieved by making the portion cross-linked through an oxidation reaction in the chain or an oxidation reaction between chains.

이하 본 발명에 따른 다층 구조를 갖는 고분자 브러시 및 이의 제조방법에 대한 일예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, a polymer brush having a multilayer structure according to the present invention and a method for producing the same will be described. However, the present invention is not limited to the following examples.

(실시예 1) (Example 1)

유리 기판에 산소플라즈마 처리를 실시하여 기판 상에 하이드록시기(-OH)를 형성하였다. 플라즈마 처리된 기판을 (3-아미노프로필)트리에톡시실란(APTES, (3-aminopropyl)triethoxysilane))을 이용하여 자가 단일층 조립(SAM)을 실시하고, 말단기가 -NH2가 되도록 하였다. 다음으로, 말단이 모노글리시딜 에테르인 폴리디메틸실록산(PDMS, 수평균분자량 5,000g/mol)을 기판에 도포한 다음 4시간 동안 80℃에서 열처리하였다. 열처리가 끝난 기판을 이소프로필알콜(IPA, isoproypyl alcohol)을 이용하여 세척한 다음 상온에서 건조하여 단일층의 고분자 브러시를 제조하였다. The glass substrate was subjected to oxygen plasma treatment to form a hydroxyl group (-OH) on the substrate. The plasma-treated substrate was subjected to self-monolayer assembly (SAM) using (3-aminopropyl) triethoxysilane (APTES, (3-aminopropyl) triethoxysilane) to make the terminal group -NH 2 . Polydimethylsiloxane (PDMS, number average molecular weight: 5,000 g / mol) having a terminal monoglycidyl ether was applied to the substrate and then heat-treated at 80 DEG C for 4 hours. The heat - treated substrate was washed with isopropyl alcohol (IPA) and dried at room temperature to produce a single - layer polymer brush.

상기 단일층의 고분자 브러시가 형성된 기판 상에 자외선을 조사하였다. 자외선 조사를 통해 광산화(photo-oxidation)를 유도하고, 광산화된 고분자 단일층에 앞서 사용한 APTES를 이용하여 말단이 NH2가 되도록 아민화하고, 말단이 모노글리시딜 에테르인 폴리디메틸실록산(PDMS, 수평균분자량 5,000g/mol)을 도포한 다음 4시간 동안 80℃에서 열처리한 후 광산화를 수행하는 이중층 형성 공정을 1회 반복 실시하여 2층 구조를 갖는 PDMS 브러시를 제조하였다. The substrate on which the single-layer polymer brush was formed was irradiated with ultraviolet rays. Photo-oxidation was induced by irradiation of ultraviolet rays, and amidation was carried out using APTES used before the photo-oxidized polymer monolayer so that the terminal was NH 2 , and polydimethylsiloxane (PDMS, A number average molecular weight of 5,000 g / mol) was applied to the substrate, and then the substrate was thermally treated at 80 DEG C for 4 hours and photo-oxidation was carried out once to obtain a PDMS brush having a two-layer structure.

(실시예 2) (Example 2)

실시예 1에서 이중층 형성 공정을 2회 반복 실시한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 3층 구조를 갖는 PDMS 브러시를 제조하였다. A PDMS brush having a three-layer structure was produced in the same manner as in Example 1, except that the double layer formation process was repeated twice in Example 1. [

(실시예 3) (Example 3)

실시예 1에서 이중층 형성 공정을 3회 반복 실시한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 4층 구조를 갖는 PDMS 브러시를 제조하였다. A PDMS brush having a four-layer structure was prepared in the same manner as in Example 1, except that the double layer formation process was repeated three times in Example 1. [

(비교예 1)(Comparative Example 1)

실시예 1에서 사용한 폴리디메틸실록산을 대신하여 수평균분자량이 10,000g/mol인 PDMS를 사용하고, 자외선 조사를 통한 광산화시키는 공정을 수행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 단일층의 고분자 브러시를 제조하였다.Except that PDMS having a number average molecular weight of 10,000 g / mol was used instead of the polydimethylsiloxane used in Example 1 and a step of photo-acidifying by ultraviolet irradiation was not performed, A polymer brush was prepared.

도 2는 실시예 1에 따른 고분자 브러시를 개략적으로 나타낸 것으로, 광산화로 인해 사슬 내 산화반응 및 사슬 간 산화반응이 이루어지는 것을 보여준다. 이러한 사슬 내 산화반응 및 사슬 간 산화반응은 고분자 브러시의 강직도 등의 기계적 물성은 물론 기판으로부터 두께 방향으로의 고밀도화를 이룰 수 있어 더욱 좋다. FIG. 2 is a schematic view of a polymer brush according to Example 1, showing the oxidation reaction in the chain and the interchain oxidation due to photooxidation. Such an intracellular oxidation reaction and an interchain oxidation reaction are more preferable because they can achieve high densification in the thickness direction from the substrate as well as mechanical properties such as rigidity of the polymer brush.

도 3은 실시예 1에 따른 고분자 브러시(이중층)의 고밀도화된 것을 도시한 것이다. Fig. 3 shows a high-density polymer brush (double layer) according to the first embodiment.

도 4는 본 발명의 실시예 1 내지 3에 따른 PDMS 브러시 각 층 및 유리 기재의 물에 대한 접촉각(contact angle)을 비교 측정한 것이다. 실시예에 따른 고분자 브러시는 물에 대한 접촉각이 100 내지 103°인 것으로 우수한 접촉각을 나타냈으며, 이는 도면에 도시하지 않았지만 비교예 1에 따른 단일층의 벌크 PDMS 브러시(100°)와 유사하게 나타났다. 이는 벌크 PDMS 브러시와 비교해서 본 발명에 따른 실시예들의 PDMS 브러시가 매우 얇은 두께로 기판에 잘 형성됨을 보여주는 것이다. 4 is a comparative measurement of the contact angle of each layer of the PDMS brush and the glass substrate according to Examples 1 to 3 of the present invention. The polymer brush according to the embodiment exhibited an excellent contact angle with a contact angle to water of 100 to 103 °, which was similar to that of the single layer bulk PDMS brush (100 °) according to Comparative Example 1, which is not shown in the drawing. This shows that the PDMS brushes of the embodiments according to the present invention are well formed on the substrate with a very thin thickness as compared with the bulk PDMS brush.

도 5는 PDMS 고분자 브러시층의 증가에 따른 동물세포(SF295)의 행동변화를 광학현미경 사진으로 나타낸 것으로, 비교예 1에 따른 벌크 PDMS 브러시는 세포부착 및 형태형성이 심각할 정도로 정상범주에서 벗어났고, 세포증식도 저해되었다. 반면, 본 발명의 실시예에 따른 PDMS 브러시는 세포 배양용 유리 기판에서의 세포 행태와 거의 차이가 없을 정도로 세포 및 조직친화적 특성을 보여주었다. 하지만, PDMS 고분자 브러시의 적층이 증가할수록 동물세포의 부착, 세포형태형성, 세포증식은 비교예 1에 따른 벌크 PDMS 브러시로 세포 행태로 변하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 단일층 PDMS 고분자 브러시는 세포와 조직 친화적이지만, PDMS 고분자 브러시 층을 쌓아갈수록 세포 및 조직 비친화도가 증가한다는 것을 의미하며, 이러한 특성을 활용하면 단일층 고분자 브러시는 세포 및 조직친화도가 요구되는 조직공학에 응용될 수 있다. FIG. 5 is an optical microscope photograph showing the behavioral change of the animal cell (SF295) according to the increase of the PDMS polymer brush layer. In the bulk PDMS brush according to Comparative Example 1, cell adhesion and morphogenesis were severely deviated from the normal category , And cell proliferation was also inhibited. On the other hand, the PDMS brush according to the embodiment of the present invention showed cell and tissue-friendly characteristics such that the PDMS brush hardly differed from the cell behavior in the glass substrate for cell culture. However, as the lamination of the PDMS polymer brush increases, the attachment of animal cells, cell morphogenesis, and cell proliferation are changed into cell behavior by the bulk PDMS brush according to Comparative Example 1. [ This means that the single-layer PDMS polymer brush is cell and tissue-friendly, but as the PDMS polymer brush layer is piled up, the degree of cell and tissue non-affinity increases. By using these characteristics, the single layer polymer brush requires cell and tissue affinity It can be applied to tissue engineering.

도 6 내지 8은 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1에 따른 PDMS 브러시를 이용하여 동물세포 행태를 분석한 것으로, 다양한 종류의 암세포(HeLa, SF295 세포주), 섬유세포 (fibroblast; NIH3T3), 줄기세포 (human Mesenchymal Stem Cell)를 배양하여 관찰한 것이다. 대표적으로 뇌종양 세포주인 SF295 세포 행태(cell behaviors)를 광학이미지 및 세포증식 분석을 통해 살펴보면, 본 발명의 실시예 1에 따른 PDMS 브러시는 세포와 조직 친화적이지만, 적층 수가 증가될수록 세포 및 조직 비친화도가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 특성을 활용하여 다층 고분자 브러시는 조직 비친화도가 요구되는 분야에 적용할 수 있다. 일예로 스텐트 등 antifouling 효과가 필요한 기구에 응용될 수 있다. 또한, 범용 표면 코팅 방법을 포함하여 응용을 확대시킬 수 있으며, 생산성을 증대시킬 수 있는 장점을 가진다. 6 to 8 are graphs showing animal cell behaviors using PDMS brushes according to Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention. They show various types of cancer cells (HeLa, SF295 cell line), fibroblasts (NIH3T3) Cells (human Mesenchymal Stem Cell) were cultured and observed. The PDMS brush according to Example 1 of the present invention is cell and tissue-friendly. However, as the number of layers increases, the cell and tissue non-affinity . Using these characteristics, the multi-layered polymer brush can be applied to areas where tissue non-affinity is required. For example, it can be applied to instruments requiring an antifouling effect, such as a stent. In addition, it is possible to expand the application including the general surface coating method, and it has an advantage that the productivity can be increased.

Claims (7)

플라즈마 처리된 기재의 표면을 아민화 하는 표면 개질 단계;
상기 표면 개질된 기재 상에 제1고분자층을 형성하는 단일층 형성단계;
상기 단일층을 광산화 처리하는 광산화 단계;
상기 광산화처리 된 단일층의 표면을 아민화 처리하는 단계;
상기 아민화 처리된 단일층 상에 제2고분자층을 형성하는 이중층 형성단계; 및
상기 이중층을 광산화 처리하는 광산화 단계;를 포함하는 제조방법으로 제조되는 고분자 브러시에 있어서,
기재;
상기 기재 상에 형성되는 제1고분자로 이루어지는 단일층; 및
상기 단일층 상에 형성되는 제2고분자로 이루어지는 이중층;을 포함하고,
상기 제1고분자 및 제2고분자는 폴리실록산, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리에틸렌옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상이고,
상기 단일층 및 이중층의 두께는 1 내지 1,000nm 이며,
상기 단일층 및 이중층은 광산화에 의해 사슬 내(intra-chain) 반응 및 사슬 간(inter-chain) 반응의 결합 형태를 포함하며,
상기 단일층과 이중층 사이의 계면은 광산화에 의해 그래프팅 되어 결합되고,
상기 광산화에 의해 제1고분자 및 제2고분자에 도입된 히드록실기는 사슬 내 반응 및 사슬 간 반응을 하고, 인접하는 단일층의 고분자와 반응하며,
상기 광산화의 정도를 조절함으로써 단일층 및 이중층의 밀도 및 강직도를 조절하고,
상기 고분자 브러시는 적층되는 고분자의 물성을 유지하면서 두께의 조절이 가능하고, 두께 방향의 강직도를 조절할 수 있으며, 고분자 브러시 적층 시 발생할 수 있는 결점이나 흠을 메워 밀도를 증가시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 고분자 브러시.
A surface modification step of aminating the surface of the plasma-treated substrate;
A single-layer forming step of forming a first polymer layer on the surface-modified substrate;
A photo-oxidation step of photo-oxidizing the single layer;
Aminizing the surface of the photooxidized monolayer;
A bilayer forming step of forming a second polymer layer on the aminated single layer; And
And a photo-oxidation step of photo-oxidizing the double layer, the polymer brush comprising:
materials;
A single layer of a first polymer formed on the substrate; And
And a second polymer layer formed on the single layer,
Wherein the first polymer and the second polymer are at least one selected from the group consisting of polysiloxane, polystyrene, polymethyl methacrylate, and polyethylene oxide,
The thickness of the single layer and the double layer is 1 to 1,000 nm,
The single layer and the double layer include a combination of an intra-chain reaction and an inter-chain reaction by photo-oxidation,
The interface between the single layer and the double layer is grafted and bonded by photo-
The hydroxyl groups introduced into the first polymer and the second polymer by the photo-oxidation function in the chain reaction and the chain reaction, react with the adjacent single-layer polymer,
By controlling the degree of photo-oxidation, the density and stiffness of the single layer and the double layer can be controlled,
The polymer brush is capable of controlling the thickness while controlling the physical properties of the polymer to be laminated, adjusting the rigidity in the thickness direction, and increasing the density by filling defects or flaws that may occur when the polymer brushes are laminated Polymer brush.
삭제delete 삭제delete 제1항의 고분자 브러시를 포함하는 표면코팅 소재.
A surface coating material comprising the polymer brush of claim 1.
플라즈마 처리된 기재의 표면을 아민화 하는 표면 개질 단계;
상기 표면 개질된 기재 상에 제1고분자층을 형성하는 단일층 형성단계;
상기 단일층을 광산화 처리하는 광산화 단계;
상기 광산화처리 된 단일층의 표면을 아민화 처리하는 단계;
상기 아민화 처리된 단일층 상에 제2고분자층을 형성하는 이중층 형성단계; 및
상기 이중층을 광산화 처리하는 광산화 단계;를 포함하는 고분자 브러시의 제조방법에 있어서,
상기 제1고분자 및 제2고분자는 폴리실록산, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리에틸렌옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상이고,
상기 단일층 및 이중층의 두께는 1 내지 1,000nm 이며,
상기 단일층 및 이중층은 광산화에 의해 사슬 내(intra-chain) 반응 및 사슬 간(inter-chain) 반응의 결합 형태를 포함하며,
상기 단일층과 이중층 사이의 계면은 광산화에 의해 그래프팅 되어 결합되고,
상기 광산화에 의해 제1고분자 및 제2고분자에 도입된 히드록실기는 사슬 내 반응 및 사슬 간 반응을 하고, 인접하는 단일층의 고분자와 반응하며,
상기 광산화의 정도를 조절함으로써 단일층 및 이중층의 밀도 및 강직도를 조절하고,
상기 고분자 브러시는 적층되는 고분자의 물성을 유지하면서 두께의 조절이 가능하고, 두께 방향의 강직도를 조절할 수 있으며, 고분자 브러시 적층 시 발생할 수 있는 결점이나 흠을 메워 밀도를 증가시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 고분자 브러시의 제조방법.
A surface modification step of aminating the surface of the plasma-treated substrate;
A single-layer forming step of forming a first polymer layer on the surface-modified substrate;
A photo-oxidation step of photo-oxidizing the single layer;
Aminizing the surface of the photooxidized monolayer;
A bilayer forming step of forming a second polymer layer on the aminated single layer; And
And a photo-oxidation step of photo-oxidizing the double layer, the method comprising the steps of:
Wherein the first polymer and the second polymer are at least one selected from the group consisting of polysiloxane, polystyrene, polymethyl methacrylate, and polyethylene oxide,
The thickness of the single layer and the double layer is 1 to 1,000 nm,
The single layer and the double layer include a combination of an intra-chain reaction and an inter-chain reaction by photo-oxidation,
The interface between the single layer and the double layer is grafted and bonded by photo-
The hydroxyl groups introduced into the first polymer and the second polymer by the photo-oxidation function in the chain reaction and the chain reaction, react with the adjacent single-layer polymer,
By controlling the degree of photo-oxidation, the density and stiffness of the single layer and the double layer can be controlled,
The polymer brush is capable of controlling the thickness while controlling the physical properties of the polymer to be laminated, adjusting the rigidity in the thickness direction, and increasing the density by filling defects or flaws that may occur when the polymer brushes are laminated (Method for manufacturing a polymer brush).
제5항에 있어서,
상기 이중층 형성단계를 적어도 1회 이상 반복하는 것을 특징으로 하는 고분자 브러시의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the step of forming the double layer is repeated at least once or more.
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