컴포지트의 계면과 접착 실란 커플링제의 나노구조(Nano-Structure of Silane-Treated Layer)

전문가 제언

□ 무기재료의 표면과 유기재료의 표면이 접촉되어야 하는 GFRP와 같은 유리섬유강화 플라스틱 소재의 계면접착력 강화를 위한 유리섬유 표면의 실란 커플링 처리, 또는 유리병의 표면에 운모 펄이나 착색제 함유 아크릴 수지 도장을 하는 경우의 계면 접착력의 강화를 위한 유리병 표면 프라이머 등에 실란 커플링제를 사용한다. 아직까지 인식되어 있는 것은 알콕시 실란 커플링제가 가수분해 되어 실란올이 생성되고 이 실란올이 유리 표면의 실란올과 탈수 축합하여 단분자층의 유기층이 유리표면에 생성하여 개질되는 것으로 인식되어 있다. 본 연구에서 AFM을 사용하여 관찰한 결과 처리층의 형태는 실란 커플링제의 종류, 용매의 조성, 용액의 pH에 따라서 실란 응집체가 표면에 흡착하여 심한 요철상 표면을 형성하는 경우도 있고 단분자층 피복량의 1/10 밖에 안 되는 경우도 있으므로 AFM으로 표면을 관찰하고 커플링 처리품의 물성을 측정하여 실란커플링 처리조건의 최적화를 꾀해야 한다.

□ AFM은 탐침(Tip)으로 시료표면을 스캐닝하여 시료표면의 모포로지(Molphology)를 관찰하는 표면분석 장비이다. 칸티레버(Cantilever)의 끝에 달려 있는 Tip이 Van der Waals 힘에 따라 휘어지는 정도를 레이저의 반사각으로 측정한다. 표면의 거칠기, 높이, 폭 등의 모포로지에 관한 정보 외에도, Force-Distance curve를 통한 물질의 상호작용에 관한 정보도 얻을 수 있다.

□ AFM의 측정방식에는 접촉모드(contact mode)와 동적모드(dynamic mode)가 있다. 접촉모드(contact mode) 중 가장 일반적인 방법은 등간격 유지 제어방식으로 시료의 표면을 스캐닝하는 칸티레버의 탐침이 시료에 접근하게 되면 탐침과 시료 사이의 상호작용력에 의해 칸티레버 굽힘이 일어나고 이 때 반사되는 빔(beam)의 변화량을 광다이오드(photodiode)가 감지하여 이 신호가 z-motion 컨트롤러에 전달되며 컨트롤러는 시료가 올려져 있는 PZT 스캐너 z축의 위치를 변화시켜 탐침과 시료 표면 간의 간격을 일정하게 유지시켜 PZT 스캐너의 z축 변위량을 표면이미지로 형상화한다. 반면 동적모드(Dynamic mode)는 탐침과 시료 사이의 거리가 2~30nm 정도로 접촉모드(contact mode)일 때보다 크며 팁과 시료 사이의 작용힘이 보다 대략적으로 측정된다. 동적모드(dynamic mode)에서는 칸티레버가 PZT 진동자(vibrator)에 의해 공명주파수(resonance frequency) 주위에서 연속적으로 진동하며 이 때 나타나는 작용 힘의 감도량을 감지한다.

□ 분체 표면 처리 연구에서 처리제의 AFM 측정에서 구한 분체표면에 부착한 처리제의 토포그래피(topography)에서 부착량을 계산하여 최적 분체표면처리 조건을 구할 수 있다.

저자

Yoshinobu NAKAMURA

자료유형

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2004

권(호)

77(1)

잡지명

Journal of the society of rubber industry, Japan(C214)

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

31~35

분석자

고*성

분석물

• 컴포지트의계면과접착.pdf [175,096 byte]

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