KR20150104321A - 접합 플라스틱 및 그 제조 방법 - Google Patents

접합 플라스틱 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 접합 플라스틱 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 접합 플라스틱은 제1 기재 및 제2 기재를 포함하고, 상기 제1 기재 및 상기 제2 기재는 화학결합에 의하여 접합된 것이다.

Description

접합 플라스틱 및 그 제조 방법{BONDING PLASTIC AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 접합 플라스틱 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
현재 바이오산업에서 현장진료기기(Point of Care; POC) 및 랩온어칩(Lab-on-a-chip; LOC: 칩 위의 실험실이라는 의미로서, 작은 칩 내에서 한번에 각종 질병을 진단할 수 있는 기술)에 대한 연구와 제품화가 많이 이루어지고 있다. 현장진료기기 또는 랩온어칩용으로서 빠른 진단과 실험을 가능하게 하는 제품들은 통상적으로 플라스틱 마이크로 칩이나 카트리지 속에 특수한 표면 처리나 시약을 고정하여 제품으로 출시되고 있다. 이러한 카트리지나 칩이 제품의 핵심이라 할 수 있다. 일반적으로 현장진료기기용 또는 랩온어칩용으로 사용되는 플라스틱 마이크로 칩이나 카트리지의 재질은 플라스틱 종류의 재질을 사용하며, 일회용으로 사용된다. 일반적으로 플라스틱 마이크로 칩은 상부기재와 하부기재로 구성되며, 상부기재와 하부기재 사이에 시료를 충전하기 위한 소정 높이의 시료충전부 공간(채널) 또는 미세 구조물 등을 포함한다. 플라스틱 마이크로 칩의 제조 시, 상기 채널이 수 ㎛ 내지 수백 ㎛의 높이를 갖도록 정밀하게 제조하여야 한다. 따라서, 채널 또는 미세 구조물을 포함하는 상부기재 및 하부기재를 매우 정밀하고 정확하게 접합하여야, 플라스틱 마이크로 칩이 완벽하게 기능할 수 있다. 일반적으로 열 접합, 초음파 접합, 광학적인 방법, 또는 프라이머를 이용한 접착제를 통하여 상부기재와 하부기재를 접합한다. 열 접합법은 필름과 같은 재질을 접하는 데 많이 이용되고, 광학적인 방법은 플라스틱의 표면의 특정한 분자 구조를 이용하여 접합하는 방법으로서 몇 가지 재질의 플라스틱에만 적용할 수 있다. 접착제를 이용한 방법은 일상생활에서도 사용되고 있는 방법이며, 초음파를 이용한 방법은 산업체에서 활발히 사용되고 있다.
그러나, 상기한 바와 같은 접합법들을 이용하여 플라스틱 마이크로 칩을 접합하는 데에는 오차 없이 정확하고 정밀하게 접합하는 데에는 한계가 있으며, 그 내부 표면 성질에 영향을 주지 않고 접합하기에 어려운 점들이 있다. 또한, 기재를 완전히 밀봉하지 못하고, 비어있는 공간이 형성될 수 있으므로, 시료가 외부로 흘러나오거나, 기포가 시료 중에 발생될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 두 기재를 상온에서 정밀하면서도 용이하게 접합할 수 있고, 동종의 기재뿐만 아니라 이종의 기재 간에도 강한 접합성을 가질 수 있는 접합 플라스틱 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일면에 따른 접합 플라스틱은 제1 기재 및 제2 기재를 포함하고, 상기 제1 기재 및 상기 제2 기재는 화학결합에 의하여 접합된 것이다.
상기 제1 기재 및 상기 제2 기재는, 각각 아민-PDMS 링커 작용기가 고정된 플라스틱이고, 상기 화학결합은 상기 제1 기재의 아민-PDMS 링커 작용기와 상기 제2 기재의 아민-PDMS 링커 작용기가 결합한 것이거나, 상기 제1 기재는 아민-PDMS 링커 작용기가 고정된 플라스틱이고, 상기 제2 기재는 PDMS를 포함하고, 상기 화학결합은 상기 제1 기재의 아민-PDMS 링커 작용기와 상기 제2 기재의 PDMS가 결합한 것일 수 있다.
상기 화학결합은 Si-O-Si 결합을 포함하는 것일 수 있다.
상기 제1 기재 및 상기 제2 기재는, 각각 독립적으로, 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 폴리이미드(polyimide; PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET), 폴리스티렌(polystyrene; PS), 폴리프로필렌(polypropylene; PP) 폴리비닐클로라이드(polyvinyl chloride; PVC), 폴리에테르술폰(polyethersulfone; PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate; PAR), 폴리에테르 이미드(polyetherimide; PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide; PPS) 및 폴리아릴레이트(polyallylate; PAR)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 제1 기재 및 상기 제2 기재 중 적어도 하나의 일면에는 패턴이 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일면에 따른 접합 플라스틱의 제조 방법은, 제1 기재를 준비하는 단계; 상기 제1 기재 상에 아민-PDMS 링커 작용기를 고정하는 단계; 제2 기재를 준비하는 단계; 상기 제2 기재 상에 아민-PDMS 링커 작용기를 고정하는 단계; 상기 제1 기재 및 상기 제2 기재, 각각의 일면을 표면개질하는 단계; 및 상기 제1 기재 및 상기 제2 기재를 접합하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따른 접합 플라스틱의 제조 방법은, 상기 제1 기재 상에 아민-PDMS 링커 작용기를 고정하는 단계; PDMS를 포함하는 제2 기재를 준비하는 단계; 상기 제1 기재 및 상기 제2 기재, 각각의 일면을 표면개질하는 단계; 및 상기 제1 기재 및 상기 제2 기재를 접합하는 단계;를 포함한다.
상기 제1 기재 및 상기 제2 기재를 준비하는 단계는, 각각, 상기 제1 기재 및 상기 제2 기재 중 적어도 하나의 일면에 패턴을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 제1 기재 및 상기 제2 기재, 각각의 일면을 표면개질하는 단계 이전의 상기 아민-PDMS 링커 작용기가 고정된 제1 기재 및 제2 기재의 물접촉각은 90 내지 110°인 것일 수 있다.
상기 제1 기재 및 상기 제2 기재, 각각의 일면을 표면개질하는 단계 이전의 상기 아민-PDMS 링커 작용기가 고정된 제1 기재의 물접촉각은 90 내지 110°인 것일 수 있다.
상기 제1 기재 및 상기 제2 기재의 일면을 표면개질하는 단계는, 각각, 코로나 방전 처리, 플라즈마 방전 처리, 고주파 방전 처리, 이온 빔 조사, 전자빔 조사, UV 처리, 오존 처리 및 산소 플라즈마 처리로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나에 의하는 것일 수 있다.
상기 제1 기재 및 상기 제2 기재, 각각의 일면을 표면개질하는 단계 이후의 상기 아민-PDMS 링커 작용기를 포함하는 제1 기재 및 제2 기재의 물접촉각은 10° 미만인 것일 수 있다.
상기 제1 기재 및 상기 제2 기재, 각각의 일면을 표면개질하는 단계 이후의 상기 아민-PDMS 링커 작용기를 포함하는 제1 기재의 물접촉각은 10° 미만인 것일 수 있다.
상기 제1 기재 및 상기 제2 기재를 접합하는 단계는, 상온에서 또는 가열하면서 접합하는 것일 수 있다.
상기 제1 기재 및 상기 제2 기재 간의 접합은, 화학결합에 의한 것일 수 있다.
상기 화학결합은 Si-O-Si 결합을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 접합 플라스틱 및 그 제조 방법에 의하여, 두 기재를 상온에서 정밀하면서도 용이하게 접합할 수 있다. 또한, 열에 의해 손상되기 쉬운 미세 구조물들 또는 열에 민감한 세포 또는 생체분자들이 열에 의해 손상되는 것을 최소화하거나 방지할 수 있다. 나아가, 접합 플라스틱 내부에 미세채널이 형성된 경우, 그 채널 내부에 높은 속도 및 압력으로 유체를 주입한다 하여도 누출 문제가 발생하지 않을 수 있고, 동종의 기재뿐만 아니라 이종의 기재 간에도 강한 접합성을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접합 플라스틱의 제조 공정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 기재가 PC이고, 제2 기재가 PDMS 기재인 접합 플라스틱의 제조 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 아민-PDMS 링커 작용기의 아민기가 (a) PC, (b) PET, (c) PVC 및 (d) PI 표면 상에 결합하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 다양한 단계에서의 PDMS, PC, PET, PVC 및 PI 상에서의 물접촉각 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 순수 PC 및 본 발명의 실시예들에 따라, 아민-PDMS 링커 작용기가 고정(결합)된 PC, 코로나 방전 처리 표면개질된 PC, 물-세정 및 IPA 수용액-세정 후의 표면 상에서 측정된 물접촉각을 나타낸 것이다.
도 6은 PDMS 표면과, 본 발명의 실시예들에 따른 아민-PDMS 링커 작용기가 고정된 PC, PET, PVC 및 PI 상에서 측정된 표면 접촉각의 시간의 경과 (85일까지)에 따른 변화 측정 결과이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 순수 및 표면개질된 플라스틱 표면의 XPS 분석 결과를 나타낸 도면이다 ((a) 순수 PC, (b) 아민-PDMS 링커 작용기가 고정(결합)된 PC, (c) 순수 PET, (d) 아민-PDMS 링커 작용기가 고정(결합)된 PET, (e) 순수 PVC, (f) 아민-PDMS 링커 작용기가 고정(결합)된 PVC, (g) 순수 PI, (h) 아민-PDMS 링커 작용기가 고정(결합)된 PI).
도 8은 전단 강도 시험 측정 과정 및 그 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 9의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 필름-타입 PC, PET, PVC 및 PI 기재가 PDMS에 접합되었을 때 수행된 박리 시험의 결과 표면을 나타낸 도면이고, 도 9의 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 PC-PC 동종 어셈블리의 물리적 안정성을 검사하도록 수행된 누출 시험 과정을 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 (a) 아민-PDMS 링커 작용기가 고정된 플라스틱, (b) 코로나 방전 처리 직후, (c) 코로나 방전 처리 후 80℃에서 2 시간 가열 후, (d) 코로나 방전 처리 후 80℃에서 6 시간 가열 후의 아민-PDMS 링커 작용기가 고정된 플라스틱 상에서 시간에 따른 물접촉각을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 접합 플라스틱 및 그 제조 방법에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 아민-PDMS 링커 작용기는 폴리[디메틸실록산-코-3-(아미노프로필)메틸실록산](poly[dimethylsiloxane-co-(3-aminopropyl)methylsiloxane])으로서, 하기 화학식 1과 같이 표현될 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
즉, 중심 Si원자에 아민측기 및 PDMS 작용기를 포함하는 실리카 화합물, 예를 들어 poly[dimethylsiloxane-co-(3-aminopropyl)methylsiloxane] 이다.
본 발명의 일면에 따르면, 제1 기재 및 제2 기재를 포함하고, 상기 제1 기재 및 상기 제2 기재는 화학결합에 의하여 접합된 것인, 접합 플라스틱을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접합 플라스틱의 제조 공정을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 접합 플라스틱은 제1 기재(110) 및 제2 기재(120)를 포함하고, 제1 기재(110)는 아민-PDMS 링커 작용기(130)가 고정(결합)된 플라스틱이고, 제1 기재의 아민-PDMS 링커 작용기와 제2 기재의 아민-PDMS 링커 작용기가 고정(결합)된 것이거나, 제1 기재(110)는 아민-PDMS 링커 작용기(130)가 고정(결합)된 플라스틱이고, 제2 기재(120)는 PDMS를 포함하고, 제1 기재와 제2 기재 간의 화학결합은 제1 기재(110)의 아민-PDMS 링커 작용기(130)와 제2 기재(120)의 PDMS가 결합한 것일 수 있다.
상온에서의 아민-PDMS 링커 작용기(130)의 고정(결합) 은 아민-PDMS 링커 작용기의 아민 작용기와 플라스틱인 제1 기재(110)의 탄소 백본 사이에서의 반응을 통하여 우레탄 결합을 형성하는 것일 수 있다.
본 발명에서의 제1 기재와 제2 기재 간의 화학결합은 Si-O-Si 결합을 포함하는 것일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 기재(110)가 PC이고, 제2 기재(120)가 PDMS 기재인 접합 플라스틱의 제조 과정을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2를 참조하여, 제1 기재(110) 및 제2 기재(120) 간의 화학결합을 설명한다. 제1 기재(110)에 아민-PDMS 링커 작용기(130)를 상온에서 고정한다. 아민-PDMS 링커 작용기가 고정된 제1 기재(110) 표면에 친수성을 부여하기 위해서 제1 기재(110)의 접합면과 제2 기재(120)의 접합면에 코로나 방전 처리를 하면, 제1 기재(110)와 제2 기재(120)의 표면에 -OH기가 고르게 분포될 수 있다. 상온 또는 가열을 수반하면서, 제1 기재(110)와 제2 기재(120)의 접합면을 상호 접촉시킨 후 상부에서 일정한 압력으로 가압하면, 제1 기재(110)와 제2 기재(120)의 접합면 사이로부터 H2O가 제거된다 (탈수반응). 결국, 제1 기재(110)와 제2 기재(120) 간의 결합에서 H2O가 제거되면서 제1 기재(110)와 제2 기재(120)의 접합면은 Si-O-Si 결합에 의하여 완전히 접합되는 것이다.
제2 기재(120)가 PDMS를 포함하는 플라스틱이 아닌 경우, 제1 기재(110) 및 제2 기재(120)는, 각각 독립적으로, 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 폴리이미드(polyimide; PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET), 폴리스티렌(polystyrene; PS), 폴리프로필렌(polypropylene; PP) 폴리비닐클로라이드(polyvinyl chloride; PVC), 폴리에테르술폰(polyethersulfone; PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate; PAR), 폴리에테르 이미드(polyetherimide; PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide; PPS) 및 폴리아릴레이트(polyallylate; PAR)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 코로나, 플라즈마 등을 이용한 표면 처리를 통하여 표면에 -OH기가 형성될 수 있는 기재라면 무엇이든 적용 가능하다.
예를 들어, 제1 기재(110) 및 제2 기재(120)의 접합면을 각각 코로나 방전 처리, 플라즈마 방전 처리, 고주파 방전 처리, 이온 빔 조사, 전자빔 조사, UV 조사 또는 오존 처리함으로써 표면개질하여, 일 예로서, 친수성을 갖도록 할 수 있다. 이와 같이, 제1 기재(110) 및 제2 기재(120)의 접합면이 각각 친수성을 갖도록 표면개질되면, 예를 들어, 제1 기재(110) 및 제2 기재(120)의 표면에 -OH기가 고르게 분포될 수 있으나, 이는 제1 기재(110) 및 제2 기재(120)의 재료에 의해 달라질 수 있는 바, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
제1 기재(110) 및 제2 기재(120)의 재료는 같을 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 서로 다를 수 있다. 이종 접합 간에도 우수한 접합력을 가지는 것이 본 발명의 효과의 하나이기도 하다.
예를 들어, 제1 기재(110)는 PC 기재로 형성되고, 제2 기재(120)는 PDMS 기재가 될 수 있거나, 제1 기재(110) 및 제2 기재(120) 모두 동종의 PC 기재가 될 수 있다. 이 외에도, 제1 기재(110) 및 제2 기재(120)의 재료의 다양한 조합이 가능할 것이다.
제1 기재(110) 및 제2 기재(120)는 모두 평평한 형상을 가지는 것일 수도 있고, 제1 기재(110) 및 제2 기재(120) 중 적어도 하나의 일면에는 다양한 패턴, 예를 들어, 음각 또는 양각 패턴이 형성된 것일 수 있다.
예를 들어, 제1 기재(110)의 일면에 음각 패턴이 형성되어 있고, 제2 기재(120)는 평평한면일 수 있으며, 이 경우, 두 기재 사이에 음각 패턴에 의해 미세 채널이 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일면에 따르면, 제1 기재를 준비하는 단계; 상기 제1 기재 상에 아민-PDMS 링커 작용기를 고정하는(결합시키는) 단계; 제2 기재를 준비하는 단계; 상기 제2 기재 상에 아민-PDMS 링커 작용기를 고정하는(결합시키는) 단계; 상기 제1 기재 및 상기 제2 기재, 각각의 일면을 표면개질하는 단계; 및 상기 제1 기재 및 상기 제2 기재를 접합하는 단계;를 포함하는, 접합 플라스틱의 제조 방법을 제공한다. 제1 기재 및 제2 기재가 모두, 동종 또는 이종의 플라스틱인 경우가 이에 해당한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 제1 기재를 준비하는 단계; 상기 제1 기재 상에 아민-PDMS 링커 작용기를 고정하는 단계; PDMS를 포함하는 제2 기재를 준비하는 단계; 상기 제1 기재 및 상기 제2 기재, 각각의 일면을 표면개질하는 단계; 및 상기 제1 기재 및 상기 제2 기재를 접합하는 단계;를 포함하는, 접합 플라스틱의 제조 방법을 제공한다. 제1 기재는 플라스틱이고, 제2 기재는 PDMS인 경우가 이에 해당한다. 아민-PDMS 링커 작용기를 고정한 후 또는 표면개질 후에, 기재와 화학결합하지 않은 잔량의 아민-PDMS 링커 작용기를 이소프로필 알코올(IPA) 등의 세정제로 세척하는 과정을 거칠 수 있다.
다시, 도 1의 본 발명의 일 실시예에 따른 접합 플라스틱의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 도면을 이용하여 접합 플라스틱의 제조 공정을 설명한다.
먼저, 제1 기재를 준비한다. 제1 기재(110)는, 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 폴리이미드(polyimide; PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET), 폴리스티렌(polystyrene; PS), 폴리프로필렌(polypropylene; PP) 폴리비닐클로라이드(polyvinyl chloride; PVC), 폴리에테르술폰(polyethersulfone; PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate; PAR), 폴리에테르 이미드(polyetherimide; PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide; PPS) 및 폴리아릴레이트(polyallylate; PAR)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 코로나, 플라즈마 등을 이용한 표면 처리를 통하여 표면에 -OH기가 형성될 수 있는 기재라면 무엇이든 적용 가능하다.
이어서, 제1 기재(110) 상에 아민-PDMS 링커 작용기(130)를 고정한다. 제1 기재 상에 아민-PDMS 링커 작용기를 함유하는 용액으로 처리하여 제1 기재(110)의 일면에 아민-PDMS 링커 작용기가 고정(결합)되도록 할 수 있다. 이러한 고정 방법으로는 스핀 코팅법, 침지법, 스프레이법 및 전사법 등 중에서 임의적으로 선택할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이어서, 제2 기재(120)를 준비한다. 제2 기재(120)는 제1 기재(110)와 동일한 것이거나, 다른 기재를 사용할 수 있고, 또는 PDMS를 포함하는 것일 수 있다.
제2 기재(120)가 제1 기재(110)와 동일한 것이거나, PDMS 포함 기재가 아닌 다른 기재를 사용하는 경우, 제2 기재(120) 상에 아민-PDMS 링커 작용기(130)를 고정한다. 이것은, 제1 기재(110) 상에 아민-PDMS 링커 작용기(130)를 고정하는 과정과 동일하다. 제2 기재(120)가 PDMS를 포함하는 기재인 경우에는 이 단계는 생략될 수 있다.
제1 기재(110) 및 제2 기재(120)를 준비하는 단계는, 각각, 제1 기재(110) 및 제2 기재(120) 중 적어도 하나의 일면에 패턴을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것일 수 있다.
제1 기재(110) 및 제2 기재(120)는 모두 평평한 형상을 가지는 기재일 수도 있지만, 제1 기재(110) 및 제2 기재(120) 중 적어도 하나의 일면에 다양한 패턴, 예를 들어, 음각 또는 양각 패턴이 형성된 것일 수 있다. 예를 들어, 제1 기재(110)의 일면에 음각 패턴이 형성된 것이고, 제2 기재(120)는 평평한 것일 수도 있다.
제1 기재(110)에 형성된 음각 패턴은, 예를 들어, 포토리소그래피 및/또는 복제 몰딩(replica molding) 기술을 이용하여 형성할 수 있다. 이러한 제1 기재(110) 및/또는 제2 기재(120)의 음각 패턴에 의해 미세 채널이 형성될 수 있다.
제1 기재(110) 및 제2 기재(120), 각각의 일면을 표면개질하는 단계 이전의 아민-PDMS 링커 작용기가 고정된 제1 기재(110) 및 제2 기재(120) 표면의 물접촉각은 90 내지 110°인 것일 수 있고, 제2 기재(120)가 PDMS를 포함하는 경우에는, 아민-PDMS 링커 작용기가 고정된 제1 기재(110)의 물접촉각이 90 내지 110°인 것일 수 있다. 따라서, 코로나 방전 처리 등으로 표면개질하기 전의, 아민-PDMS 링커 작용기가 고정된 제1 기재(110) 및 제2 기재(120)의 표면은 소수성일 수 있다.
이어서, 제1 기재(110) 및 제2 기재(120)의 일면을 표면개질한다. 제1 기재(110) 및 제2 기재(120)의 일면의 표면개질은 각각, 코로나 방전 처리, 플라즈마 방전 처리, 고주파 방전 처리, 이온 빔 조사, 전자빔 조사, UV 처리, 오존 처리 및 산소 플라즈마 처리로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나에 의하는 것일 수 있다.
제1 기재(110) 및 제2 기재(120), 각각의 일면을 표면개질하는 단계 이후의 아민-PDMS 링커 작용기(130)를 포함하는 제1 기재(110) 및 제2 기재(120)의 물접촉각은 10° 미만인 것일 수 있고, 제2 기재(120)가 PDMS를 포함하는 경우에는, 아민-PDMS 링커 작용기가 고정된 제1 기재(110)의 물접촉각이 10° 미만인 것일 수 있다. 즉, 코로나 방전 처리 등으로 표면개질된 아민-PDMS 링커 작용기를 포함하는 제1 기재(110) 및 제2 기재(120)의 표면은 -OH기가 고르게 분포된 친수성 표면 특성을 나타내는 것일 수 있다.
이어서, 제1 기재(110) 및 제2 기재(120)를 접합한다. 제1 기재(110) 및 제2 기재(120)는 상온에서 또는 가열하면서 접합하는 것일 수 있다. 제1 기재(110) 및 제2 기재(120) 각각의 접합면을 마주하고, 상온 하에서 밀착시킨 후 소정 시간, 예를 들어, 30분 내지 2 시간 동안, 상온 내지 100℃ 미만의 온도로 접합할 수 있다.
제1 기재(110) 및 제2 기재(120) 간의 접합은, 화학결합에 의한 것으로서, 화학결합은 Si-O-Si 결합을 포함하는 것일 수 있다. 표면개질된 제1 기재(110) 및 제2 기재(120)의 일면 (접합면)은 친수성을 가져 제1 기재(110)와 제2 기재(120)의 표면에 -OH기가 고르게 분포되고, 제1 기재(110)와 제2 기재(120)의 접합면 사이로부터 H2O가 제거된다 (탈수반응). 결국, 제1 기재(110)와 제2 기재(120) 간의 결합에서 H2O가 제거되면서 제1 기재(110)와 제2 기재(120)의 접합면이 Si-O-Si 결합에 의하여 완전히 접합된다.
본 발명의 접합 플라스틱 및 그 제조 방법에 따르면, 제1 기재(110) 및 제2 기재(120)를 상온에서 정밀하면서도 용이하게 접합할 수 있다. 그러므로, 열에 의해 손상되기 쉬운 미세 구조물들 또는 열에 민감한 세포 또는 생체분자들에 적용하는 경우에, 열에 의한 손상을 방지할 수 있다.
한편, 밀착 접합의 결과로, 미세채널이 형성된 경우, 그 채널 내부에 높은 속도 및 압력으로 유체를 주입한다 하여도 누출 문제가 발생하지 않을 수 있다. 나아가, 동종의 기재뿐만 아니라 이종의 기재 간에도 강한 접합성을 가질 수 있다.
이하, 하기 실시예 및 비교예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상이 그에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
재료
폴리[디메틸실록산-코-3-(아미노프로필)메틸실록산](poly[dimethylsiloxane-co-(3-aminopropyl)methylsiloxane]) (아민-PDMS 링커 작용기)은 Sigma-Aldrich 사로부터 구매한 것을 사용하였고, 세정제로서 이소프로필 알코올(IPA) (99.5%)은 대정화학으로부터 구매한 것을 사용하였으며, PDMS 예비중합체 (Sylgard 184)와 경화제는 다우 코닝 사로부터 구매한 것을 사용하였다. PC (두께 2.0 mm 및 0.5 mm), PET (두께 0.18 mm) 및 PVC (두께 0.45 mm)는 굳펠로우(Goodfellow)사로부터 구매한 것을 사용하였고, PI (Kapton, 두께 0.07 mm)는 듀폰사로부터 구매한 것을 사용하였다. 코로나 방전을 위해 테슬라 코일(Tesla coil) (BD-10A, Electro-Technic Products)을 사용하였다.
표면개질
준비된 다양한 플라스틱들의 표면들을 아민-PDMS 링커 작용기를 포함하는 희석액으로 상온에서 20 분 동안 처리하여, 아민-PDMS 링커 작용기를 고정하였다(결합시켰다). 구체적으로, 아민-PDMS 링커 작용기 포함 용액 약 5 ㎕를 플라스틱 기재들 (2 X 2 cm)의 중심에 피펫팅하여, 전체 표면에 퍼지게 하였다.
그리고 나서, 기재들을 1분 동안 IPA를 이용하여 완전히 세정하고 건조하였다. IPA는 기재들과 화학적으로 반응하지 않은 여분의 아민-PDMS 링커 작용기를 세정하는데 사용하였다. 아민-PDMS 링커 작용기는 물 또는 에탄올보다 IPA에 더 잘 녹기 때문에 IPA를 세정 용매로서 사용하였다.
제2 기재가 PDMS를 포함하는 기재인 경우, PDMS 시트들은 10:1 (w/w) 비율로 PDMS의 예비중합체와 경화제를 혼합하고, 80℃에서 30 분 동안 열경화시킴으로써 준비하였다.
그리고 나서, 아민-PDMS 링커 작용기가 고정된 플라스틱들 및 PDMS 시트들을 1 분 동안 코로나 방전으로 처리하여 산화시키고, 그리고 나서 상온 및 80℃에서 1 시간 동안 접합하였다.
표면 특성 평가
접촉각 측정
기재 표면 상에 아민-PDMA 링커가 성공적으로 고정되었는지를 확인하기 위해서, 표면의 접촉각을 측정하였다.
Phoenix 300 접촉각 측정 시스템 (Surface Electro Optics 사, Korea)으로 정적(sessile drop)법을 이용하여 순수 플라스틱들, 코로나 방전 처리 (표면개질)된 플라스틱들, 아민-PDMS 링커 작용기가 고정된 플라스틱 기재들 및 아민-PDMS 링커 작용기 고정 후 코로나 방전 처리된 플라스틱 기재들 표면의 물접촉각(water contact angle)을 측정하였다. 결과는 Image Pro 300 소프트웨어로 분석하였다. 각 표면에 대한 물접촉각을 적어도 4회 반복하여 측정하였으며, 평균값들을 계산하였다.
X선 광전자 분광(X- ray photoelectron spectroscopy : XPS ) 분석
기재 표면 상에 아민-PDMA 링커가 성공적으로 고정되었는지를 직접적으로 확인하는 방법으로서, X선 광전자 분광 분석을 수행하였다. 듀얼 건(dual gun)의 마그네슘 X-선 방사원 (1253.6 eV)을 구비하고, 20 eV의 통과 에너지를 갖는 Axis-His (Kratos Analytical 사, UK)로 XPS 분석을 수행하였다. 챔버 내의 압력은 5×10-9 Torr 이하였고, 애노드의 전압 및 전류는 각각 15 kV 및 10 mA였다. 이륙각(take-off angle)은 45°로 셋팅하였다. C1s (284.5 eV)의 결합 에너지를 기준값으로 사용하였다. 결합 에너지의 측정을 위한 분해능은 약 0.1 eV였다.
전단 강도 시험( shear strength test ) 및 박리 시험
기재 간의 결합력(접합력)은 전단 강도 시험과 박리 시험을 수행함으로써 측정하였다. PC-PDMS, PET-PDMS, PVC-PDMS 및 PC-PC 접합 플라스틱에 대해서, 인장 강도 시험은 텍스쳐 분석기 (QTS 25, Brookfield 사, Middleboro 사, MA, USA)를 이용하여 수행하였다. 두 기재들을 접합하기 전에, 두껍게 꼬아진 실을 삽입한 후, 열경화하였다; 고속 드릴을 이용하여 플라스틱을 통하여 구멍을 뚫었고, 그 구멍을 통하여 실을 삽입하였다. 텍스쳐 분석기에 실과 접합 플라스틱들을 고정한 후에, 100 mm min-1의 속도로 잡아당겼다.
PI는 박막이기 때문에, 박리 시험은 결합 강도를 평가하기 위해 수공으로 결합된 PDMS를 단순히 박리하여 PI-PDMS 어셈블리에 대하여 수행하였다. PI 외에, 필름-타입 PC, PET 및 PVC 또한 박리 시험에 사용하였다.
적어도 3 세트의 동일한 실험을 전단 강도 및 박리 시험 모두 실시하고, 평균값들을 계산하였다.
누출 시험( leak test )
누출 시험을 수행하기 위하여 670 ㎛ 폭, 130 ㎛ 깊이 및 24 cm 길이 마이크로 채널들을 컴퓨터 수치 제어(computer numerical control; CNC) 밀링 머신을 이용하여 PC에 새겼다. 그리고 나서, 마이크로 패턴이 형성된 PC 기재를 0.2 MPa 압력 하에서 플랫 PC와 접합하였다. 이를 통하여 두 기재의 접합면 사이에 마이크로 채널을 형성하였다.
누출 시험은 시린지 펌프 (KDS 200, KD Scientific 사)를 이용하여, 인렛과 아웃렛 포트들 내로 실리콘 튜브들 (외경 2.0 mm, 내경 1.0 mm)을 연결하고, 인렛 포트에 연결된 실리콘 튜브를 통하여 마이크로 채널에 잉크액을 주입함으로써 수행되었다. 잉크액의 유량은 각각 2, 4, 5, 및 10 mL min -1로 하였다.
결과 및 토의
플라스틱 기재 상의 아민- PDMS 링커 작용기의 고정(결합)
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 아민-PDMS 링커 작용기의 아민기가 (a) PC, (b) PET, (c) PVC 및 (d) PI 표면 상에 결합하는 과정을 나타낸 도면이다. 도 3의 (a) 및 (b)는 두 폴리머들의 백본 사이의 유사성을 볼 수 있는 각각의 PC와 PET 기재들 상에 형성된 우레탄 결합을 나타낸다. 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, PVC는 측기에 염화기(chloride functionality)를 가진다. 아민기가 PVC와 반응할 때, 염화 및 수소 이온들이, 화학 결합을 형성하는 각각의 플라스틱 및 아민으로부터 방출된다. 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이, PI는 다른 플라스틱과 비교하여 약간 상이한 화학 반응을 겪는다. 1차 아민이 PI와 반응할 때, 두 수소 이온들은 1차 아민으로부터 방출되고, 이중 결합을 통하여 플라스틱에 결합된다.
표면 특성
물접촉각 측정
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 다양한 단계에서의 PDMS, PC, PET, PVC 및 PI 상에서의 물접촉각 측정 결과를 나타낸 도면이다. 도 4의 (a)는 순수 플라스틱 기재들, 도 4의 (b)는 코로나 방전 처리된 순수 플라스틱 기재들, 도 4의 (c)는 아민-PDMS 링커 작용기가 고정(결합)된 플라스틱 기재들, 도 4의 (d)는 아민-PDMS 링커 작용기 고정(결합) 후 코로나 방전 처리 표면개질된 플라스틱 기재들이다.
순수 PDMS 및 코로나 방전 처리된 PDMS 상에서의 물접촉각이 기준값으로 사용되었다.
도 4의 (a)에서의 PC, PET, PVC 및 PI 각각의 표면에서 물접촉각은 각각 84.4 ± 1.4°, 74.7 ± 1.6°, 76.3 ± 1.7° 및 73.0 ± 1.7°였다. 순수 PDMS의 물접촉각은 약 104.7 ± 1.9°로 측정되었다.
도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 코로나 방전 처리 후의 물접촉각은 각각 40.4 ± 1.4°, 39.1 ± 2.8°, 49.9 ± 1.5° 및 10° 미만으로 측정되었다.
순수 PC, PET, PVC 및 PI 상에서 상온에서 20 분 동안 아민-PDMS 링커 작용기의 고정(결합) 후 측정한 물접촉각은 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 모든 기재에서 90° 이상으로 증가했다. 이로써, 아민-PDMS 링커 작용기가 플라스틱들의 표면 상에 성공적으로 결합된 것임을 확인할 수 있었다.
도 4의 (d)에 나타난 바와 같이, 아민-PDMS 링커 작용기 고정(결합) 후 코로나 방전 처리 표면개질된 기재의 경우, 플라스틱의 종류에 관계없이, 물접촉각이 10° 미만으로 급격히 감소했다. 이것은 순수 PDMS가 동일한 방식으로 처리했을 때의 관측과 유사했다.
아민- PDMS 링커 작용기 고정의 가수분해 저항성
도 5는 순수 PC 및 본 발명의 실시예들에 따라, 아민-PDMS 링커 작용기 고정(결합)된 PC, 코로나 방전 처리된 PC, 물-세정 및 IPA 수용액-세정 후의 표면 상에서 측정된 물접촉각을 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 아민-PDMS 링커 작용기 고정(결합) 및 표면개질 후의 표면 세정의 효과를 나타낸다. 순수 PC 및 아민-PDMS 링커 작용기 고정된 PC의 물접촉각은 각각 83.0 ± 0.4° 및 95.9 ± 1.2°이다. 5분 및 10분 동안의 초음파 처리 하에서 고정된 기재를 물로 세정하였고, 각각 95.5 ± 0.2° 및 95.1 ± 0.3°의 물접촉각을 나타내었다. 5분 및 10분 동안의 초음파 처리 하에서 고정된 기재를 IPA로 세정하였고, 각각 94.7 ± 0.2° 및 95.0 ± 0.5°의 물접촉각을 나타내었다.측정 값이 크게 변하지 않은 것으로 보아 사용된 용매와 초음파 처리 시간에 상관없이 세정 공정이 표면을 가수분해하지 않았다는 것을 확인할 수 있었다.
도 6은 PDMS 표면과, 본 발명의 실시예들에 따른 아민-PDMS 링커 작용기가 고정된 PC, PET, PVC 및 PI 상에서 측정된 표면 접촉각의 시간의 경과 (85일까지)에 따른 변화 측정 결과이다.
시간의 경과에고 불구하고, 접촉각이 크게 변하지 않는 것으로 보아, 플라스틱 기재의 종류에 무관하게, 아민-PDMS 고정(결합)의 안정성이 확보됨을 확인할 수 있었다.
XPS 분석
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 순수 및 표면개질된 플라스틱 표면의 XPS 분석 결과를 나타낸 도면이다 ((a) 순수 PC, (b) 아민-PDMS 링커 작용기가 고정(결합)된 PC, (c) 순수 PET, (d) 아민-PDMS 링커 작용기가 고정(결합)된 PET, (e) 순수 PVC, (f) 아민-PDMS 링커 작용기가 고정(결합)된 PVC, (g) 순수 PI, (h) 아민-PDMS 링커 작용기가 고정(결합)된 PI).
도 7의 XPS 결과는 순수 기재 상에서 측정된 결과와 비교하였다. PC 및 PET 모두 카보네이트 백본을 가지고 있기 때문에, 도 7의 (a)와 (c)에 도시된 바와 같이, C1S 및 O1s 피크는 각각 284.0 및 532.0 eV에서 검출되었다. 아민-PDMS 링커 작용기가 고정(결합)한 후에, Si2p 및 Si2s에 해당하는 추가적 피크들이 각각 102.0 및 151.0 eV에 나타났다. 이러한 실리콘 피크들의 모양은 PC와 PET 모두 아민-PDMS 링커 작용기가 성공적으로 고정(결합)되었음을 보여주는 것이다.
아민-PDMS 링커 작용기가 고정(결합)된 기재들에 대한 C1s 피크의 강도는 동일 기재의 순수 표면들의 강도와 비교하여 감소하였다. 그러나, O1s 피크의 강도는 아마도 알콕시실란기에 존재하는 산소 원자의 첨가 때문에 동일한 레벨에서 약간 감소하거나 유지되는 것으로 나타난다. 도 7의 (e)는 C1s 및 O1s 피크에 더하여, 199.0 eV에서 눈에 띄는 염화 피크를 가지는 PVC에 대한 원소 피크를 나타낸다. 아민-PDMS 링커 작용기 고정(결합) 후, 염화 피크의 강도가 감소하고, Si2p 및 Si2s에 대응하는 추가적인 피크들이 아민-PDMS 링커 작용기가 성공적으로 고정되었음을 나타내는 것이다 (도 7의 (f)). 도 7의 (g)는 C1s와 O1s 피크를 함께 가지고 399.0 eV에서 볼 수 있는 N1s 피크를 가지는, PI의 원소 피크를 나타낸다. 삽입된 도면은 PI의 특성으로, 확대된 N1s 피크를 나타낸다. 그러나, 아민-PDMS 링커 작용기 고정(결합) 후에, 이 피크는 거의 나타나지 않고, 아민-PDMS 링커 작용기 고정(결합)의 결과로 나타나는 Si2p 및 Si2s에 해당하는 추가 피크가 나타났다. 다시, C1s 피크의 강도는 고정으로 감소했고, 반면에 O1s 피크의 강도가 약간 증가한 것으로 보아 아민-PDMS 링커 작용기 고정 절차가 성공적으로 이루어진 것임을 확인할 수 있었다.
결합력 분석
전단 강도 시험
도 8은 전단 강도 시험 측정 과정 및 그 측정 결과를 나타낸 것이다. 결합력은 두 기재들을 분리하기 위해 필요한 힘으로 정의된다. 도 8의 (a), (c), (e) 및 (g)는 두 기재들이 서로 분리된 순간을 촬영한 사진이고, 도 8의 (b), (d), (f) 및 (h)는 PDMS 시트들이 전단 강도 시험에서 물리적으로 분리된 후, PC, PET, PVC 및 PI의 표면 사진이다. 도 8의 (b), (d) 및 (f)에 도시된 바와 같이, PDMS의 거친 영역은 표면에 남고, 기재로부터 완전히 분리되지 않아, 결합이 아민-PDMS 링커 작용기가 고정(결합)된 플라스틱들과 PDMS 시트들 사이에 영구 결합이 형성된 것을 나타낸다. 도 8의 (h)는 분리되지 않고 결합되어 남아있는 PI-PDMS 접합의 사진으로, 실로 찢겨진 얇은 PI의 결과를 나타낸다. 비교예 또한 아민-PDMS 링커 작용기 고정 기재의 플라스틱-PDMS 접합에 대해 수행하였다. 즉, 순수 플라스틱들은 코로나 방전 처리하였고, 코로나-처리된 PDMS 시트들과 접촉하여 배치한 다음 80℃에서 1 시간 동안 가열하였다. 예상한 바와 같이, PDMS 잔유물이 남아 있는 것 없이 PDMS는 플라스틱들이 깨끗하게 박리되었다. 이러한 결과는 아민-PDMS 링커 작용기 고정 없이, PDMS가 플라스틱에 영구적으로 결합될 수 없다는 것을 나타낸다.
PC-PC 동종 접합은, 아민-PDMS 링커 작용기가 고정(결합)된 PC의 두 시트를 코로나 방전 처리하고, 서로 접촉하여 배치하고, 몇 분 동안 가압하였다.
전단 강도 시험을 이용하여 획득한 접합력을 도 8의 (i)에 나타내었다. PDMS와 PC, PET 및 PVC의 접합력은 각각 361.7 ± 31.2 kPa, 약 428.5 ± 17.9 kPa 및 430.0 ± 14.9 kPa로 측정되었고, PC-PC 동종 접합은 약 343.9 ± 7.4 kPa로 측정되었다.
박리 및 누출 시험
도 9의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 필름-타입 PC, PET, PVC 및 PI 기재가 PDMS에 접합되었을 때 수행된 박리 시험의 결과 표면을 나타낸 도면이다. 박리 시험 결과, 울퉁불퉁한 PDMS 잔유물이 플라스틱 표면 상에서 관찰되는 것으로 보아, 플라스틱들과 PDMS 사이에 확실한 밀봉 접합이 형성되었음을 확인할 수 있었다.
도 9의 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 PC-PC 동종 접합의 물리적 안정성을 검사하도록 수행된 누출 시험 과정을 나타낸 것이다. 초고속 유체의 주입 유량은 2, 4, 5 및 10 mL min-1로 하였다. 10 mL min-1 주입 시에 실리콘 튜브와 마이크로디바이스 사이의 연결이 탈착되어 더 높은 유량의 실험은 불가하였다. 이를 통하여, PC 기재들 사이에 강한 결합이 형성된 것을 확인할 수 있었다.
열처리 후 표면 회복
플라즈마 또는 코로나 방전 처리 후에, PDMS의 표면이 일시적으로 친수성이 된다는 것은 알려져 있다. 그러나, 시간이 지남에 따라, 그것은 원래의 소수성을 회복하고, 가열에 의해 가속화될 수 있다. 소수성의 회복에서, 마이크로 채널의 모든 4개의 내벽은 플라스틱-PDMS 혼성 백본 내에서 PDMS-유사 표면을 소유할 것이다. 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 (a) 아민-PDMS 링커 작용기가 고정된 플라스틱, (b) 코로나 방전 처리 직후, (c) 코로나 방전 처리 후 80℃에서 2 시간 가열 후, (d) 코로나 방전 처리 후 80℃에서 6 시간 가열 후의 아민-PDMS 링커 작용기가 고정된 플라스틱 상에서 시간에 따른 물접촉각을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
표면 회복 현상을 관찰하기 위해, 도 10에 도시된 바와 같이, 아민-PDMS 링커 작용기가 고정된 플라스틱들 상에서 시간에 따른 물접촉각을 측정하였다. 전체 아민-PDMS 링커 작용기가 고정된 플라스틱으로 측정된 각도는 약 95°이상이었다 (도 10의 (a)). 코로나 방전 처리 후에, 물접촉각은 10°미만으로 모두 감소하였다 (도 10의 (b)); 그러나, 80℃에서 2 시간 동안 가열된 후, 다소 낮은 약 85.3°의 물접촉각을 가지는 PC를 제외하고, 대부분의 플라스틱들이 약 95°의 그들의 원래 물접촉각으로 회복되었다 (도 10의 (c)). 그러나, 80℃에서 추가 6 시간 동안 가열되었을 때, PC의 표면 또한 PC의 원래 물접촉각을 회복했고, 나머지 플라스틱들의 물접촉각은 유지되었다 (도 10의 (d)).
이러한 결과는 아민-PDMS 링커 작용기가 플라스틱의 표면 상에 성공적으로 고정(결합)된 것이고, 열경화 후에 소수성을 회복함으로써, PDMS와 유사한 양상으로 거동한 것을 나타낸다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 제한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 제1 기재
120: 제2 기재
130: 아민-PDMS 링커 작용기

Claims (16)

  1. 제1 기재 및 제2 기재를 포함하고,
    상기 제1 기재 및 상기 제2 기재는 화학결합에 의하여 접합된 것인, 접합 플라스틱.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기재 및 제2 기재는, 각각 아민-PDMS 링커 작용기가 고정된 플라스틱이고, 상기 화학결합은 상기 제1 기재의 아민-PDMS 링커 작용기와 상기 제2 기재의 아민-PDMS 링커 작용기가 결합한 것이거나,
    상기 제1 기재는 아민-PDMS 링커 작용기가 고정된 플라스틱이고, 상기 제2 기재는 PDMS를 포함하고, 상기 화학결합은 상기 제1 기재의 아민-PDMS 링커 작용기와 상기 제2 기재의 PDMS가 결합한 것인,
    접합 플라스틱.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학결합은 Si-O-Si 결합을 포함하는 것인, 접합 플라스틱.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기재 및 상기 제2 기재는, 각각 독립적으로, 폴리카보네이트(polycarbonate; PC), 폴리이미드(polyimide; PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET), 폴리스티렌(polystyrene; PS), 폴리프로필렌(polypropylene; PP) 폴리비닐클로라이드(polyvinyl chloride; PVC), 폴리에테르술폰(polyethersulfone; PES), 폴리아크릴레이트(polyacrylate; PAR), 폴리에테르 이미드(polyetherimide; PEI), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN), 폴리페닐렌 설파이드(polyphenylene sulfide; PPS), 및 폴리아릴레이트(polyallylate; PAR)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인, 접합 플라스틱.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기재 및 상기 제2 기재 중 적어도 하나의 일면에는 패턴이 형성된 것인, 접합 플라스틱.
  6. 제1 기재를 준비하는 단계;
    상기 제1 기재 상에 아민-PDMS 링커 작용기를 고정하는 단계;
    제2 기재를 준비하는 단계;
    상기 제2 기재 상에 아민-PDMS 링커 작용기를 고정하는 단계;
    상기 제1 기재 및 상기 제2 기재, 각각의 일면을 표면개질하는 단계; 및
    상기 제1 기재 및 상기 제2 기재를 접합하는 단계;
    를 포함하는, 접합 플라스틱의 제조 방법.
  7. 제1 기재를 준비하는 단계;
    상기 제1 기재 상에 아민-PDMS 링커 작용기를 고정하는 단계;
    PDMS를 포함하는 제2 기재를 준비하는 단계;
    상기 제1 기재 및 상기 제2 기재, 각각의 일면을 표면개질하는 단계; 및
    상기 제1 기재 및 상기 제2 기재를 접합하는 단계;
    를 포함하는, 접합 플라스틱의 제조 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제1 기재 및 상기 제2 기재를 준비하는 단계는, 각각, 상기 제1 기재 및 상기 제2 기재 중 적어도 하나의 일면에 패턴을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것인, 접합 플라스틱의 제조 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 기재 및 상기 제2 기재, 각각의 일면을 표면개질하는 단계 이전의 상기 아민-PDMS 링커 작용기가 고정된 제1 기재 및 제2 기재의 물접촉각은 90 내지 110°인 것인, 접합 플라스틱의 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 기재 및 상기 제2 기재, 각각의 일면을 표면개질하는 단계 이전의 상기 아민-PDMS 링커 작용기가 고정된 제1 기재의 물접촉각은 90 내지 110°인 것인, 접합 플라스틱의 제조 방법.
  11. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제1 기재 및 상기 제2 기재의 일면을 표면개질하는 단계는, 각각, 코로나 방전 처리, 플라즈마 방전 처리, 고주파 방전 처리, 이온 빔 조사, 전자빔 조사, UV 처리, 오존 처리 및 산소 플라즈마 처리로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나에 의하는 것인, 접합 플라스틱의 제조 방법.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 제1 기재 및 상기 제2 기재, 각각의 일면을 표면개질하는 단계 이후의 상기 아민-PDMS 링커 작용기를 포함하는 제1 기재 및 제2 기재의 물접촉각은 10° 미만인 것인, 접합 플라스틱의 제조 방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 제1 기재 및 상기 제2 기재, 각각의 일면을 표면개질하는 단계 이후의 상기 아민-PDMS 링커 작용기를 포함하는 제1 기재의 물접촉각은 10° 미만인 것인, 접합 플라스틱의 제조 방법.
  14. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제1 기재 및 상기 제2 기재를 접합하는 단계는, 상온에서 또는 가열하면서 접합하는 것인, 접합 플라스틱의 제조 방법.
  15. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제1 기재 및 상기 제2 기재 간의 접합은, 화학결합에 의한 것인, 접합 플라스틱의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 화학결합은 Si-O-Si 결합을 포함하는 것인, 접합 플라스틱의 제조 방법.
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