Abstract
Surface of polyethylene film was modified by ion assisted reaction in which ion beam is irradiated on polymer in reactive gas environments. Ion (argon and oxygen) beam energy was 1 keV, doses were varied from $1{\times}10^{14}$ to $1{\times}10^{17}$ inons/ $\textrm{cm}^2$, and amount of blowing oxygen from 0 to 4 sccm(ml/min). Wettability was measured by water contact angle measurement, and the surface functionality was analyzed by x-ray photoelectron spectroscopy. The contact angles of water to polyethylene modified by oxygen ion beam only decrease from 95 to degrees, and surface energy was not changed much. The contact angles remarkably decrease to 28 degrees and surface energy increase to 67 erg/ $\textrm{cm}^2$ when the films were modified by argon ion with various ion doses with blowing oxygen gases near the polyethylene surface. Improvement of wettability and surface energy are mainly due to the new functional group formation such as C-O or C=O, which are known as hydrophilic groups from the XPS analysis, and the assisted reaction is very effective to attach oxygen atoms to form functional groups on C-C bond chains of polyethylene.
고분자 Polyethylene(PE) film 표면을 1keV의 산소 이온 빔만을 사용하여, 또는 산 소 분위기에서 1keV의 아르곤 이온 빔으로 조사하는 이온보조반응(ion assisted reaction)법 을 이용하여 개질을 하였다. 개질된 polyethylene 표면의 친수성(wettability)과 표면 에너지 를 측정하기 위해 접촉각 측정기(contact angle micrometer)를 사용하였으며, 개질된 표면의 화학적 변화를 측정하기 위해 x-ray photoelectron spectroscopy(XPS)를 이용하였다. 표면 개질을 위한 이온 조사량은 $1\times 10^{14}-1\times\;ions/\textrm{cm}^2$, 산소 가스는 0~4sccm(ml/min.)까지 변화 시켰다. 산소 이온 빔만으로 조사 후 polyethylene 표면과 물과의 접촉각은 $95^{\circ}$에서 최대 $62^{\circ}$까지 변화하였으며, 산소를 4sccm(ml/min.) 주입하면서 아르곤 이온 빔으로 조사 하면 물과의 접촉각이 최대 $28^{\circ}$까지 감소하였으며, 이때 이온 조사량은 $1\times 10^{17}-1\times\;ions/\textrm{cm}^2$이 었다. 또한 polyethylene을 산소 이온 빔으로만 표면 개질시 표면 에너지는 작은 증가를 보 였으며, 산소 분위기에서 아르곤 이온 빔으로 표면 개질 하였을 때에는 표면 에너지가 2배 에 가까운 증가를 하였다. 이와 같은 표면의 친수성과 표면 에너지의 증가는 이온보조반응 법에 의해 polyethylene의 표면을 산소 분위기에서 아르곤 이온 빔으로 조사한 시료의 XPS 의 spectra결과로 보아 PE의 표면에 C-O 또는 C=O와 관련된 결합의 증가로 인한 친수성 작용기가 poluethlene표면에 형성되었기 때문이라고 사료된다.
