Polypropylene(PP) is a textile material with various functions such as eco-friendliness, lightness, and elasticity. Although most synthetic fibers can be dyed and finished, but original PP is difficult to dye or finish due to its extremely hydrophobic properties, so its application expansion is limited. In order to solve this problem, dyeable PP was developed, and various researches on textiles for clothing such as mass production technology, fine fiberization and performance improvement are in progress. Plasma treatment is a processing method for modifying the surface of fabrics, and has effects such as hydrophilization, deepening color, improving adhesion, and surface polymerization. In this study, plasma treatment was applied to study changes in hydrophilization properties of dyeable PP, surface changes before and after plasma treatment and performance according to hydrophilization.
본 연구에서는 세공충진막 제조를 위해 활용되는 다공성 지지체의 친수화 처리를 위해서 음이온성, 양이온성, 비이온성 계면활성제를 사용하였으며, 계면활성제 종류, 농도 및 함침 시간에 따른 친수화 정도를 확인하였다. 또한 친수화 처리한 지지체를 이용하여 세공충진형 음이온교환막을 제조하고 이온전도도를 비교하여 최적의 친수화 조건을 선정하였다. 본 연구에서 사용한 이온성 계면활성제의 경우에는 함침 적용 농도가 3.0 wt% 이상일 때 함침 초기부터 다른 농도(0.05, 0.5 및 1.0 wt%)에 비해 급격하게 친수화가 진행되는 것을 관찰할 수 있었다. 그에 비해 분자량이 상대적으로 큰 비이온성 계면활성제의 경우는 친수화 진행이 원활하지 않은 것을 관찰할 수 있었다. 친수화 정도와 음이온교환막의 이온전도도와의 상관성이 나타나지 않았는데, 이러한 이유는 다공성 지지체의 친수화 공정 시 과도한 친수화 과정은 다공성 지지체의 소수 표면에 계면활성제가 과도하게 흡착하게 되어 기공률 감소가 커지게 되고 이를 통해 이온을 교환할 수 있는 고분자 전해질의 함량이 낮아지게 됨으로써 막의 전기적 저항을 크게 증가시키는 결과를 초래하게 되는 것으로 나타났다.
In this study, pre-treatment was performed on kapok, a hydrophobic fiber, to compare dyeability by hydrophilization. The pretreatment conditions of kapok fiber were used with different amounts of sodium oleate(NaO), a fatty acid-based anionic surfactant, and xanthan gum(XG) as a natural thickener. At this time, NaO and XG were separately or mixed treated with 0.01%, 0.1%, 1% aqueous solution at 80℃ for 30 min. Hydrophilicity through dyeing was confirmed using Sappan wood extract. Therefore, SEM observation was performed to investigate the surface change of kapok fiber according to the conditions. The surface color difference was also analyzed. Pretreated kapok fibers were made from nonwoven fabrics and the contact angles were measured to determine their hydrophilization. The surface of the fiber after pretreatment was found to be cracked when NaO and NaO were mixed with XG. The surface color was the highest in a⁎ and K/S values after the simultaneous treatment of NaO and XG, followed by NaO pretreatment and XG pretreatment. The contact angle of kapok fiber made of nonwoven fabric was slightly lower at 300g/㎡ than the fabric weight of 150g/㎡. Such hydrophilized nonwoven kapok fiber are expected to be used in various fields.
Polypropylene fiber has the advantages of light weight, heat retention and antibacterial properties, but it is difficult to expand its market because it cannot be dyed or imparted functionality due to its hydrophobic properties. Atmospheric pressure plasma processing can modify the surface of the fiber and create polar functional groups on the surface of the fiber. In this study, an experiment was conducted on the hydrophilization of the ultra-hydrophobicity of polypropylene through plasma processing and surface changes before and after plasma processing. The ultra-hydrophobicity of polypropylene is the cause of impossible for dyeing and imparting functionality. Untreated polypropylene became hydrophilic, and it was confirmed that the ratio of oxygen and carbon(O/C) increased about 11 times from untreated polypropylene 0.017 to plasma-treated polypropylene 0.190.
친수성 단량체를 polyvinylidene fluoride (PVDF) 분리막 표면에 열중합으로 lamination하여 분리막을 친수화하였다. 친수화 처리 후 접촉각은 $95^{\circ}$에서 $55^{\circ}$까지 감소하였고 수투과량은 10배 이상 증가하였으며 bovine serum albumin (BSA) 흡착량은 1/4 수준으로 감소하였다. 열중합 공정에서 각 공정변수별 영향을 조사하였고 이를 최적화하였다. 단량체 중 dimethyl oxobuthyl acrylamide (DOAA)가 친수성이 높아 다른 단량체에 비하여 친수화 효과가 우수하였다. 단량체의 농도가 증가함에 따라 성능이 향상되었으나 30 wt% 이상의 경우 homopolymerization을 유발하여 성능을 저하시켰다. 개시제로 사용되었던 azobis (isobutyronitrile)(AIBN)의 활성 온도 범위가 benzoyl peroxide (BPO)의 활성온도 범위보다 넓기 때문에 높은 친수화 효율을 나타내었다. 개시제를 먼저 도포시켜주고 단량체를 나중에 첨가하는 2단계 lamination 방식이 일괄 공급하는 1단계 방식보다 친수화도는 크게 향상됐지만 pore blocking현상이 나타나면서 순수투과도는 매우 감소하였다.
높은 안전성과 견고한 기계적 특성을 가진 고체상 슈퍼커패시터는 차세대 에너지 저장 장치로서 세계적 관심을 끌고 있다. 슈퍼커패시터의 전극으로서 경제적인 탄소 기반 전극이 많이 사용되는데 수계 전해질을 도입하는 경우 소수성 표면을 가진 탄소 기반 전극과의 계면 상호성이 좋지 않아 저항이 증가한다. 이와 관련하여 본 연구에서는 전극 표면에 산소 플라즈마 처리를 하여 친수화된 전극과 수계 전해질 사이의 향상된 계면 성질을 기반으로 더 높은 전기화학적 성능을 얻는 방법을 제시한다. 풍부해진 산소 작용기들로 인한 표면 친수화 효과는 접촉각 측정을 통해 확인하였으며, 전력과 지속시간을 조절함으로써 친수화 정도를 손쉽게 조절할 수 있음을 확인하였다. 수계 전해질로 PVA/H3PO4 고체상 고분자 전해질막을 사용하였으며 프레싱하여 전극에 도입하였다. 15 W의 낮은 전력으로 5초간 산소 플라즈마 처리를 시행하는 것이 최적 조건이었으며 슈퍼커패시터의 에너지 밀도가 약 8% 증가하였다.
In this study, to improve the water flux of porous hydrophobic membranes, various water-soluble polymers including neutral, cationic and anionic polymers were adsorbed using 'salting-out' method. The adsorbed hydrophobic membrane surfaces were characterized mainly via the measurements of contact angles and scanning electron microscopy (SEM) images. To enhance the durability of the modified membranes, the water-soluble polymers such poly(vinyl alcohol) (PVA) were crosslinked with glutaraldehyde (GA) and found to be resistant for more than 2 months in vigorously stirred water. The water flux was much more increased when the ionic polymers used as the coating materials rather than the neutral polymer and in this case, about 70% of $0.31L/m^2{\cdot}h$ (LMH) to 0.50 LMH was increased when 300 mg/L of polyacrylamide (PAAm) was used as the coating agents. Among the cationic coating polymers such as poly(styrene sulfonic acid-co-maleic acid) (PSSA_MA), poly(acrylic acid-comaleic acid) (PAM) and poly(acrylic acid) (PAA), PSSA_MA was found to be the best in terms of contact angle and water flux. In the case of PSSA_MA, the water flux was enhanced about 80%. The low concentration of the coating solution was better to hydrophilize while the high concentration inclined to block the pores on the membrane surfaces. The best coating condition was found: (1) coating concentration 150 to 300 mg/L, (2) ionic strength 0.15, (3) coating time 20 min.
Plasma Source Ion Implantation (PSII) technique was used for the hydrophilization or hydrophobization of polymer surfaces. Polymers were modified with different plasma gases such as oxygen, nitrogen, argon, and tetrafluoromethane, and for varying lengths of treatment time. Plasma ion treatment of oxygen, nitrogen, argon and their mixtures increased significantly the hydrophilic properties of polymer surfaces. More hydrophobic surfaces of polymers were formed after the treatment with tetrafluoromethane. A study of plasma source ion implanted polymers was performed using contact angle measurements and Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry (TOF-SIMS). The TOF-SIMS spectra and depth profile were used to obtain the information about the treated surfaces of polymers. The permanence of this technique could be evaluated with respect to ageing time. The surfaces treated with PSII gave better stability than other surface modification methods.
We introduce an understanding of silver (Ag) inkjet overlap-printing characteristics from the viewpoints of cohesion between ink droplets and adhesion between an ink droplet and a surface. The printing characteristics were closely monitored by changing the surface energy to elucidate the effect of adhesion and cohesion on printing instability, such as droplet merging and line bulging. The surface energy of the substrate was changed through the hydrophilization of a hydrophobic fluorocarbon-coated surface. The surface energy and ink wettability of the prepared surfaces were characterized using sessile drop contact angle analysis, and printing instability was observed using an optical microscope after drop-on-demand inkjet printing with a 50% overlap in diameter of deposited singlet patterns. We found that the surface energy is not an appropriate indicator based on the experimental results of Ag ink printing on a hydrofluoric-treated silicon surface. The analytical approach using adhesion and cohesion was helpful in understanding the instability of the inkjet overlap-printing, as adhesion and cohesion represent the direct interfacial relationship between the Ag inks used and the substrate.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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