Applied Chemistry for Engineering (공업화학)

The Korean Society of Industrial and Engineering Chemistry (한국공업화학회)
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Preparation and Characterization of Polyvinylidene Fluoride by Irradiating Electron Beam

전자빔 조사를 이용한 Polyvinylidene Fluoride의 제조 및 특성

  • Choi, Yong-Jin (Department of Chemical Engineering, Dong-eui University) ;
  • Kim, Min (Department of Safety & Environmental Engineering, Dong-gug University)
  • 최용진 (동의대학교 화학공학과) ;
  • 김민 (동국대학교 안전환경시스템공학과)
  • Received : 2011.01.14
  • Accepted : 2011.04.26
  • Published : 2011.08.10
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Abstract

For the purpose of introducing hydrophilic function to pristine PVDF, pristine PVDF was modified under atmosphere and aqueous vapor by irradiating electron beam (EB). EB dose was varied from 0 to 125 K Gray, respectively. Their changes of chemical composition /structure were observed and evaluated by FT-IR, EDS and DSC. Also, their surface behaviors were evaluated by contact angle. In FT-IR study, it was confirmed that hydroxyl functions were introduced to pristine PVDF. In EDS analysis, mole ratio of F (fluoride) was almost constant (about 33%) in spite of increasing EB dose, meaning that hydroxyl function was introduced via dehydrozenation, not via deflurodination. In DSC study, $T_g$ increased with increasing EB dose, which was reconfirmed that hydroxyl function was introduced via dehydrozenation. $T_m$ increased with increasing EB dose, inferring that the increase in EB dose led to more outbreak of hydroxyl function which led to more enhanced hydrogen bond. In the result of contact angle, pristine PVDF film was $62^{\circ}$ and 125 K Gray-irradiated PVDF film was even $13^{\circ}$. All results showed that pristine PVDF was successfully changed to hydrophilic PVDF.

Polyvinylidene fluoride (PVDF)에 친수성기를 도입하기 위하여, pristine PVDF에 공기 및 수증기 분위기에서 전자빔으로 조사하였고 그에 따른 화학적 조성변화, 구조적 변화 및 표면성질을 관찰하였다. 이때 조사량을 0에서 125 K Gray의 선량으로 조사를 하였으며 그에 따른 PVDF의 구조 및 화학적 조성변화 FT-IR, EDS 및 DSC를 통하여, 표면거동은 접촉각의 측정을 통하여 평가되었다. FT-IR에서는 하이드록실기의 도입이 확인되었다. EDS에서는 선량의 증가에도 불구하고 F (불소) mole조성비는 변화가 없이 약 33%로 일정함을 나타냄으로써 하이드록실기의 도입이 탈불소화반응이 아닌 탈수소화반응 경로를 통하여 도입됨을 알 수 있었다. DSC연구에 있어서는 $T_g$ (유리전이온도)가 전자빔의 선량의 증가에 따라 증가함을 보였고 이는 또한 $-CH_2-$의 H의 탈리 경로를 통한 하이드록실기 도입을 재확인 하였다. $T_m$ (녹는점)의 변화에서도 전자빔 선량의 증가는 녹는점의 상승을 초래하였고 이는 전자빔 선량의 증가가 하이드록실기의 도입과 더불어 수소결합력의 증가를 유발한 효과로 추론할 수 있었다. 마지막으로 다양한 선량조건에서 제조된 PVDF로 필름을 형성한 후 접촉각을 측정한 결과 조사되지 않은 PVDF 필름은 $62^{\circ}$를 나타내었고 125 K Gray PVDF로 제조한 필름은 최저 $13^{\circ}$까지 떨어져 친수화에 성공하였음을 보여주었다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 한국연구재단

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