KR20210155207A - Substrate surface modification composition comprising polyethersulfone and substrate surface modification method using the same - Google Patents
Substrate surface modification composition comprising polyethersulfone and substrate surface modification method using the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20210155207A KR20210155207A KR1020200072422A KR20200072422A KR20210155207A KR 20210155207 A KR20210155207 A KR 20210155207A KR 1020200072422 A KR1020200072422 A KR 1020200072422A KR 20200072422 A KR20200072422 A KR 20200072422A KR 20210155207 A KR20210155207 A KR 20210155207A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- substrate
- pes
- surface modification
- organic solvent
- coating
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 111
- 230000004048 modification Effects 0.000 title claims abstract description 21
- 238000012986 modification Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 238000002715 modification method Methods 0.000 title claims abstract description 5
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 title claims description 85
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 title claims description 85
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 claims abstract description 9
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 36
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 36
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 21
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 15
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 15
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 14
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 14
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 10
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 10
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 claims description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000976 ink Substances 0.000 description 33
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 27
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 10
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 10
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 9
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 7
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 6
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 6
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 3
- WFSMVVDJSNMRAR-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(2-ethoxyethoxy)ethoxy]ethanol Chemical compound CCOCCOCCOCCO WFSMVVDJSNMRAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005660 hydrophilic surface Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000001157 Fourier transform infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 1
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000007611 bar coating method Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000002508 contact lithography Methods 0.000 description 1
- 239000006184 cosolvent Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000005661 hydrophobic surface Effects 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- 238000009766 low-temperature sintering Methods 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D181/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing sulfur, with or without nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on polysulfones; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D181/06—Polysulfones; Polyethersulfones
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
- B05D1/002—Processes for applying liquids or other fluent materials the substrate being rotated
- B05D1/005—Spin coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/20—Diluents or solvents
Abstract
Description
본 발명은 폴리에테르설폰(polyethersulfone; PES)을 포함하는 기판 표면 개질용 조성물 및 이를 이용한 표면 개질 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 PES를 포함하는 표면 개질용 조성물을 제조하고 이를 스핀 코팅 및 상 전환(Phase inversion)하여 기판의 기질 특성에 관계없이 표면을 개질하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for surface modification of a substrate containing polyethersulfone (PES) and a method for surface modification using the same, and more particularly, to a composition for surface modification containing PES and spin coating and phase transformation thereof (Phase inversion) relates to a method of modifying the surface regardless of the substrate properties.
전도성 나노물질 잉크를 이용한 인쇄에 있어서, 전도성 나노물질 잉크의 특성은 나노 물질의 지름, 점성(Viscosity), 표면 장력 및 용매 타입에 의해 결정된다. 전도성 잉크는 은 나노로드, 은 나노입자 및 탄소 나노튜브 등을 포함하여 전기전도성의 나노물질 잉크로 제조될 수 있다.In printing using a conductive nanomaterial ink, the properties of the conductive nanomaterial ink are determined by the diameter, viscosity, surface tension, and solvent type of the nanomaterial. The conductive ink may be prepared from an electrically conductive nanomaterial ink, including silver nanorods, silver nanoparticles, carbon nanotubes, and the like.
최근에 이러한 전도성 잉크는 가요성(flexible) 디스플레이와 웨어러블 디바이스(Wearable device), 가요성 센서(flexible sensor) 또는 태양전지(solar cell)에 기반한 전도성 회로 및 기판을 손쉽게 프린팅 기법을 통하여 만드는 데 폭넓게 쓰여지는 추세이다.Recently, these conductive inks have been widely used to easily make conductive circuits and substrates based on flexible displays, wearable devices, flexible sensors, or solar cells through printing techniques. is a trend
프린팅 기법을 통해서 인쇄된 전도성 잉크의 경우 용매 및 점성을 부여하는 첨가제 때문에 바로 전도성을 나타낼 수는 없고, 프린팅 후 용매 및 첨가제를 제거하는 작업이 필요하며 온도를 가하여 이런 물질들을 제거하는 것이 가장 간단한 방법이다.In the case of conductive ink printed through the printing technique, it cannot exhibit conductivity immediately because of the solvent and additives that give it viscosity, and it is necessary to remove the solvent and additives after printing. to be.
전통적인 열 소결에 있어서, 유기 함량을 분해하고 원자 상호 확산을 촉진하여 금속 충전제 사이에 금속 결합을 형성하기 위해서는 200℃ 이상의 고온 조건이 필요하다. 이러한 고온 조건은 폴리이미드(Polyimide; PI, Tm > 288℃)만이 견딜 수 있는 조건이나, 가요성 기판은 일반적으로 이러한 고온을 견딜 수 없다. 따라서, 가요성 기판을 이용할 때에는 소결 온도가 특히 중요하며, 기판의 기계적 또는 열적 열화를 피하기 위해서는 저온 소결이 필수적이다.In traditional thermal sintering, a high temperature condition of 200° C. or higher is required to decompose the organic content and promote atomic interdiffusion to form a metal bond between the metal fillers. Although only polyimide (PI, Tm > 288° C.) can withstand such high temperature conditions, flexible substrates generally cannot withstand such high temperatures. Therefore, when using a flexible substrate, the sintering temperature is particularly important, and low-temperature sintering is essential to avoid mechanical or thermal deterioration of the substrate.
이런 전도성 잉크에 의한 프린팅 기법으로 회로를 만드는 경우에 있어서는 전도성 잉크 자체의 특성도 중요하지만, 잉크가 인쇄되는 기질에 의해서 인쇄 해상도 및 전도성 여부에 큰 영향을 주게 된다. 기질 상에 인쇄된 잉크를 수용하기 위한 흡수층이 없을 경우, 고해상도 또는 높은 전도성의 인쇄 패턴을 구현하기 어렵기 때문이다.In the case of making a circuit using a printing technique using such a conductive ink, the characteristics of the conductive ink itself are important, but the substrate on which the ink is printed greatly affects the print resolution and conductivity. This is because, if there is no absorption layer for accommodating the printed ink on the substrate, it is difficult to implement a high-resolution or high-conductivity printing pattern.
이러한 전도성 잉크가 인쇄되는 인쇄 기질의 특성은 낮은 표면 거칠기, 흡수층, 열 저항성, 습윤성 표면, 잉크 용매에 대한 안정성 및 가요성(flexible)에 의해 결정된다. 특히 인쇄 기질의 표면 거칠기가 높을 경우 프린팅 인쇄면에서 전도성 물질이 서로 연결되지 못하게 되어 전자가 이동함에 있어서 저항이 커지게 되는 방해물로 작용하여 회로의 단선이 발생되게 되는 원인이 된다.The properties of the printing substrate on which these conductive inks are printed are determined by low surface roughness, absorption layer, heat resistance, wettability surface, stability to ink solvents, and flexibility. In particular, when the surface roughness of the printing substrate is high, the conductive materials cannot be connected to each other on the printing surface, which acts as an obstacle that increases the resistance in the movement of electrons, causing disconnection of the circuit.
따라서 전도성 잉크를 끊기지 않게 잘 프린팅하는 것도 중요하지만 또한 프린팅 이후 온도를 올려 잉크 솔벤트를 소결(sintering)시킴으로써 인쇄된 잉크가 전도성을 갖게 해야 한다. 나노물질 잉크를 사용한 프린팅 기법을 사용하여 효율적인 전기전도성을 확보하기 위해서는 인쇄 기질의 표면 거칠기를 낮출 필요가 있다.Therefore, it is important to print the conductive ink without interruption, but also, the printed ink should be conductive by raising the temperature after printing and sintering the ink solvent. In order to secure efficient electrical conductivity using a printing technique using nanomaterial ink, it is necessary to lower the surface roughness of the printing substrate.
그리고 이러한 가요성 필름은 불활성이고 고도로 소수성인 표면을 특징으로 한다. 친수성(예: 수성) 유체(용액, 서스펜션, 잉크 등)는 이러한 표면에서 "로터스 효과"로 인해 튀어 오른다. 그러나, 전체 전자 장치의 제조를 위해, 또한 일반적으로 동일한 기판 표면 상에 기능성 재료를 증착시키기 위해서는 유기용매계 및 수계 유체가 필요하다.And these flexible films are characterized by an inert and highly hydrophobic surface. Hydrophilic (eg aqueous) fluids (solutions, suspensions, inks, etc.) bounce off these surfaces due to the "lotus effect". However, both organic solvent-based and water-based fluids are required for the fabrication of whole electronic devices and also to deposit functional materials on the same substrate surface in general.
결과적으로, 고유의 표면 소수성 및/또는 불활성을 감소시키기 위한 표면 개질이 필요하며 폴리이미드 기판은 일반적으로 유기용매계 및 수계 유체 모두와의 연속적이고 균일한 증착을 허용하기 위해 필요하다. 전통적으로, 폴리이미드 기판은 플라즈마 및 이온 빔 에칭, UV/오존 노출, 산 및/또는 베이스 처리, 및 레이저 삭마(ablation)을 포함하는 다수의 방법으로 표면 개질될 수 있으나 복잡한 장비가 추가적으로 필요하고 혹은 위험한 산 염기 등의 화학약품 반응 공정이 필요하다는 문제가 있다.Consequently, surface modifications are required to reduce the inherent surface hydrophobicity and/or inertness and polyimide substrates are generally required to allow for continuous and uniform deposition with both organic solvent-based and water-based fluids. Traditionally, polyimide substrates can be surface modified by a number of methods including plasma and ion beam etching, UV/ozone exposure, acid and/or base treatment, and laser ablation, but require additional complex equipment or There is a problem that chemical reaction processes such as hazardous acids and bases are required.
이에 본 발명자들은 폴리에테르설폰(polyethersulfone; PES)을 포함하는 기판 표면 개질용 조성물을 이용하여 표면 개질을 수행하였을 경우 가요성(flexible) 기판에 대하여 열안정성을 증대시키는 효과가 월등히 우수한 것을 확인하였다.Accordingly, the present inventors confirmed that the effect of increasing the thermal stability of the flexible substrate when the surface modification was performed using a composition for modifying the substrate surface containing polyethersulfone (PES) was significantly superior.
이에, 본 발명의 목적은 PES 및 유기용매를 10:90 내지 30:70의 중량비로 포함하는 기판 표면 개질용 조성물을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a composition for surface modification of a substrate comprising PES and an organic solvent in a weight ratio of 10:90 to 30:70.
본 발명의 다른 목적은 PES 및 유기용매를 10:90 내지 30:70의 중량비로 포함하는 기판 표면 개질용 조성물로 표면 개질된 기판을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a substrate surface-modified with a composition for modifying the substrate surface comprising PES and an organic solvent in a weight ratio of 10:90 to 30:70.
본 발명의 또 다른 목적은 다음의 단계를 포함하는 기판 표면 개질 방법을 제공하는 것이다:Another object of the present invention is to provide a method for modifying a substrate surface comprising the steps of:
PES를 유기용매에 10 내지 30 wt%로 용해시키는 PES 용액 준비 단계;A PES solution preparation step of dissolving PES in an organic solvent in an amount of 10 to 30 wt%;
PES 용액을 기판에 코팅하는 코팅 단계; 및A coating step of coating the PES solution on the substrate; and
코팅된 기판을 물에 침지시켜 상 전환(Phase inversion)시키는 상 전환 단계.A phase inversion step of immersing the coated substrate in water for phase inversion.
본 발명의 또 다른 목적은 PES 및 유기용매의 기판 표면 개질 용도에 관한 것이다.Another object of the present invention relates to the use of PES and an organic solvent for modifying the substrate surface.
본 발명은 폴리에테르설폰(polyethersulfone; PES)을 포함하는 기판 표면 개질용 조성물 및 이를 이용한 표면 개질 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따라 표면 개질을 수행하였을 경우 가요성(flexible) 기판에 대하여 열안정성을 증대시키는 효과가 월등히 우수하게 나타난다. The present invention relates to a composition for surface modification of a substrate comprising polyethersulfone (PES) and a method for surface modification using the same. The increasing effect is very excellent.
본 발명자들은 PES를 이용하는 표면 개질 방법을 이용할 시 기질에 상관없이 스핀 코팅 방식을 이용하여 간단히 코팅하는 방법만으로 나노 다공성을 가지는 친수성 표면 개질이 가능하므로, 전도성 잉크를 사용한 프린팅에 있어서 최적의 기질 조건을 만들어 주는 기술임을 확인하였다. 또한 PES 폴리머(polymer)는 높은 열안정성(Tg(glass transition temperature): 190~230℃, Tm(melting points): 520℃)을 가지고 내화학성 특성을 보여주기 때문에, 가요성 필름에 적용하면 열안정성을 증대시켜줄 수 있으므로 이를 이용한 표면 개질을 통하여 고온 소결에 있어서 어느 정도 안정성을 부여할 수 있었다.The present inventors have found that when using the surface modification method using PES, it is possible to modify the hydrophilic surface having nano porosity by simply coating using the spin coating method regardless of the substrate, so that the optimum substrate conditions for printing using the conductive ink It has been confirmed that it is a technology that creates In addition, since PES polymer has high thermal stability (Tg (glass transition temperature): 190~230℃, Tm (melting points): 520℃) and shows chemical resistance, thermal stability when applied to a flexible film Since it can increase the temperature, it was possible to impart stability to a certain degree in high-temperature sintering through surface modification using the same.
이하 본 발명을 더욱 자세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 일 양태는 PES 및 유기용매를 10:90 내지 30:70, 10:90 내지 25:75 또는 10:90 내지 20:80, 예를 들어, 10:90 내지 15:85의 중량비로 포함하는 기판 표면 개질용 조성물이다.One aspect of the present invention includes PES and an organic solvent in a weight ratio of 10:90 to 30:70, 10:90 to 25:75 or 10:90 to 20:80, for example, 10:90 to 15:85 It is a composition for substrate surface modification.
PES의 농도가 낮으면 표면 개질된 기판에 형성되는 다공성 층의 기공이 커지고, PES의 농도가 높으면 기공이 작아진다.When the concentration of PES is low, the pores of the porous layer formed on the surface-modified substrate become large, and when the concentration of PES is high, the pores become small.
유기용매는 N,N-디메틸포름아마이드(N,N-dimethylformamide; DMF) 및 에탄올을 99:1 내지 95:5, 98:2 내지 95:5 또는 97:3 내지 95:5, 예를 들어, 96:4 내지 95:5의 중량비로 포함하는 것일 수 있다.The organic solvent is N,N-dimethylformamide (N,N-dimethylformamide; DMF) and ethanol 99:1 to 95:5, 98:2 to 95:5 or 97:3 to 95:5, for example, It may be included in a weight ratio of 96:4 to 95:5.
에탄올은 공용매로 사용될 수 있다. 에탄올의 함량이 높아지면 표면 개질된 기판에 형성되는 다공성 층의 기공이 작아진다.Ethanol can be used as a cosolvent. When the content of ethanol is increased, the pores of the porous layer formed on the surface-modified substrate become smaller.
기판은 종이, 폴리이미드(polyimide; PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate; PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate; PEN), 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane; PDMS) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 기질인 것일 수 있다.The substrate is selected from the group consisting of paper, polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polydimethylsiloxane (PDMS), and combinations thereof. It could be the temperament.
본 발명의 다른 양태는 PES 및 유기용매를 10:90 내지 30:70, 10:90 내지 25:75 또는 10:90 내지 20:80, 예를 들어, 10:90 내지 15:85의 중량비로 포함하는 기판 표면 개질용 조성물로 표면 개질된 기판이다.Another aspect of the present invention comprises PES and an organic solvent in a weight ratio of 10:90 to 30:70, 10:90 to 25:75 or 10:90 to 20:80, for example, 10:90 to 15:85 is a substrate surface-modified with a composition for surface modification of the substrate.
유기용매는 DMF 및 에탄올을 99:1 내지 95:5, 98:2 내지 95:5 또는 97:3 내지 95:5, 예를 들어, 96:4 내지 95:5의 중량비로 포함하는 것일 수 있다.The organic solvent may include DMF and ethanol in a weight ratio of 99:1 to 95:5, 98:2 to 95:5, or 97:3 to 95:5, for example, 96:4 to 95:5. .
표면 개질된 기판은 표면에 다공성 층이 형성된 것일 수 있고, 상기 다공성 층의 두께는 5 내지 20 um인 것일 수 있고, 예를 들어, 10 내지 15 um인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The surface-modified substrate may have a porous layer formed on its surface, and the porous layer may have a thickness of 5 to 20 μm, for example, 10 to 15 μm, but is not limited thereto.
기판은 종이, PI, PET, PEN, PDMS 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 기질인 것일 수 있다.The substrate may be a substrate selected from the group consisting of paper, PI, PET, PEN, PDMS, and combinations thereof.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 방법에 따라 표면 개질된 기판은 표면에 전도성 잉크를 이용하여 인쇄된 전극으로서 사용될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the substrate surface-modified according to the above method may be used as an electrode printed using a conductive ink on the surface.
본 발명의 또 다른 양태는 다음의 단계를 포함하는 기판 표면 개질 방법이다:Another aspect of the present invention is a method for modifying a substrate surface comprising the steps of:
PES를 유기용매에 10 내지 30 wt%로 용해시키는 PES 용액 준비 단계;A PES solution preparation step of dissolving PES in an organic solvent in an amount of 10 to 30 wt%;
PES 용액을 기판에 코팅하는 코팅 단계; 및A coating step of coating the PES solution on the substrate; and
코팅된 기판을 물에 침지시켜 상 전환(Phase inversion)시키는 상 전환 단계.A phase inversion step of immersing the coated substrate in water for phase inversion.
상기 코팅 단계는 스핀 코팅 또는 바 코팅 방식으로 수행될 수 있다. 스핀 코팅 방식은 넓은 면적, 또는 실리콘 웨이퍼의 크기가 10 cm 이상인 경우에 코팅하기에는 적합하지 않다. 바 코팅 방식을 이용하는 경우, 바의 높이를 조정함으로써 코팅의 두께를 제어할 수 있다.The coating step may be performed by spin coating or bar coating. The spin coating method is not suitable for coating a large area or a silicon wafer having a size of 10 cm or more. When using the bar coating method, the thickness of the coating can be controlled by adjusting the height of the bar.
PES 용액 준비 단계는 PES를 유기용매에 10 내지 25 wt% 또는 10 내지 20 wt%, 예를 들어, 10 내지 15 wt%로 용해시키는 것일 수 있다.The PES solution preparation step may be to dissolve the PES in an organic solvent in an amount of 10 to 25 wt% or 10 to 20 wt%, for example, 10 to 15 wt%.
유기용매는 DMF 및 에탄올을 99:1 내지 95:5, 98:2 내지 95:5 또는 97:3 내지 95:5, 예를 들어, 96:4 내지 95:5의 중량비로 포함하는 것일 수 있다.The organic solvent may include DMF and ethanol in a weight ratio of 99:1 to 95:5, 98:2 to 95:5, or 97:3 to 95:5, for example, 96:4 to 95:5. .
스핀 코팅 방식을 이용할 경우, 상기 코팅 단계는 다음 단계를 포함하는 것일 수 있다:When using the spin coating method, the coating step may include the following steps:
200 내지 500 rpm으로 5 내지 15초 동안 스핀 코팅하는 제1 스핀 코팅 단계; 및A first spin coating step of spin coating at 200 to 500 rpm for 5 to 15 seconds; and
500 내지 2,000 rpm으로 50 내지 100초 동안 스핀 코팅하는 제2 스핀 코팅 단계.A second spin coating step of spin coating at 500 to 2,000 rpm for 50 to 100 seconds.
제1 스핀 코팅 단계는 적하된 물질을 넓게 퍼지도록 하는 단계이고, 제2 스핀 코팅 단계는 적하되어 넓게 퍼진 물질이 일정한 두께를 갖도록 조절하는 단계로서 이를 위하여 제1 스핀 코팅 단계와 회전 속도 조건을 달리하여 수행할 수 있다.The first spin coating step is a step to spread the dropped material widely, and the second spin coating step is a step for controlling the dropped material to have a constant thickness. For this, the rotation speed condition is different from the first spin coating step. can be done by
제1 스핀 코팅 단계는 예를 들어, 200 rpm으로 수행되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The first spin coating step may be performed, for example, at 200 rpm, but is not limited thereto.
제1 스핀 코팅 단계는 예를 들어, 10초 동안 수행되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The first spin coating step may be, for example, performed for 10 seconds, but is not limited thereto.
제2 스핀 코팅 단계에서 1,000 rpm 이상으로 속도를 높여 회전 시 코팅되는 두께는 약 10 um 미만으로 형성되고, 속도를 낮추어 회전 시 코팅되는 두께는 더 두꺼워진다. 예를 들어, 1,000 rpm으로 수행되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the second spin coating step, the coating thickness during rotation by increasing the speed to 1,000 rpm or more is formed to be less than about 10 μm, and the coating thickness when rotating by lowering the speed becomes thicker. For example, it may be performed at 1,000 rpm, but is not limited thereto.
제2 스핀 코팅 단계는 예를 들어, 60초 동안 수행되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The second spin coating step may be, for example, performed for 60 seconds, but is not limited thereto.
상 전환 단계는 20 내지 25℃ 조건인 실온에서 수행되는 것일 수 있고, 예를 들어, 25℃ 조건에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The phase inversion step may be performed at room temperature, which is a condition of 20 to 25° C., for example, may be performed at a condition of 25° C., but is not limited thereto.
기판은 종이, PI, PET, PEN, PDMS 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 기질인 것일 수 있다.The substrate may be a substrate selected from the group consisting of paper, PI, PET, PEN, PDMS, and combinations thereof.
본 발명은 폴리에테르설폰(polyethersulfone; PES)을 포함하는 기판 표면 개질용 조성물 및 이를 이용한 표면 개질 방법에 관한 것으로서, 상기 본 발명에 따라 표면 개질을 수행하였을 경우 가요성(flexible) 기판에 대하여 열안정성을 증대시키는 효과가 월등히 우수하게 나타나 전도성 높은 고해상도 인쇄 패턴을 구현할 수 있으므로, 이를 효과적으로 전극 인쇄를 위한 기판의 표면 개질에 이용할 수 있다.The present invention relates to a composition for surface modification of a substrate comprising polyethersulfone (PES) and a surface modification method using the same. When the surface modification is performed according to the present invention, thermal stability for a flexible substrate Since the effect of increasing the thickness is excellent, it is possible to implement a high-conductivity, high-resolution printing pattern, which can be effectively used for surface modification of a substrate for electrode printing.
도 1은 폴리에테르설폰(polyethersulfone; PES) 코팅 기판의 제조 과정을 보여주는 모식도이다.
도 2a는 기질 없이 제조된 PES 코팅 필름을 나타낸 사진이다.
도 2b는 기질을 유리로 하여 제조된 PES 코팅 기판을 나타낸 사진이다.
도 2c는 기질을 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane; PDMS)로 하여 제조된 PES 코팅 기판을 나타낸 사진이다.
도 3a는 인쇄용지 기반으로 제조된 PES 코팅 기판이다.
도 3b는 모조지 기반으로 제조된 PES 코팅 기판이다.
도 3c는 인쇄용 색지 기반으로 제조된 PES 코팅 기판이다.
도 4a는 인쇄용지에 PES 코팅을 수행하기 전의 표면 거칠기를 관찰한 주사전자현미경(Scanning electron microscopy; SEM) 사진이다.
도 4b는 인쇄용지에 PES 코팅을 수행하여 제조된 PES 코팅 기판의 표면을 배율 x 1,000으로 관찰한 SEM 사진이다.
도 4c는 인쇄용지에 PES 코팅을 수행하여 제조된 PES 코팅 기판의 표면을 배율 x 60,000으로 관찰한 SEM 사진이다.
도 5는 인쇄용지에 PES 코팅을 수행하여 제조된 PES 코팅 기판의 표면에서 증류수 및 은 나노입자(nanoparticle; AgNP) 잉크의 접촉각을 나타낸 사진이다.
도 6a는 인쇄용지에 PES 코팅을 수행하여 제조된 PES 코팅 기판의 단면을 배율 x 1,000으로 관찰한 SEM 사진이다.
도 6b는 인쇄용지에 PES 코팅을 수행하여 제조된 PES 코팅 기판의 단면을 배율 x 4,000으로 관찰한 SEM 사진이다.
도 6c는 인쇄용지에 PES 코팅을 수행하여 제조된 PES 코팅 기판의 단면을 배율 x 25,000으로 관찰한 SEM 사진이다.
도 7은 PES 코팅 기판에 AgNP 잉크로 인쇄된 패턴을 나타낸 사진이다.
도 8은 PES 코팅 기판에 AgNP 잉크로 인쇄한 후의 단면을 촬영한 SEM 사진이다.
도 9는 PES 코팅 기판에 AgNP 잉크로 인쇄한 후 소결함에 따른 전기 저항 측정 결과 그래프이다.
도 10은 (a) 인쇄용지, (b) PES 펠릿, (c) 인쇄용지에 PES 코팅하여 제조된 상 전환(Phase inversion) 이전의 기판, (d) 상 전환시킨 후 소결(sintering) 전의 기판, 및 (e) 상 전환 후 40분 동안 170℃에서 가열한 기판에 대한 푸리에 변환 적외선 분광기(Fourier Transform Infrared Spectrometer; FT-IR) 스펙트럼 분석 결과 그래프이다.1 is a schematic diagram showing a manufacturing process of a polyethersulfone (PES) coated substrate.
Figure 2a is a photograph showing a PES coating film prepared without a substrate.
Figure 2b is a photograph showing a PES-coated substrate prepared by using a glass substrate.
2c is a photograph showing a PES-coated substrate prepared by using polydimethylsiloxane (PDMS) as a substrate.
3a is a PES-coated substrate manufactured on the basis of printing paper.
3b is a PES-coated substrate manufactured based on imitation paper.
3c is a PES-coated substrate manufactured based on colored paper for printing.
4a is a scanning electron microscopy (SEM) photograph of observing the surface roughness before PES coating on printing paper.
4b is an SEM photograph of the surface of a PES-coated substrate prepared by performing PES coating on printing paper at a magnification x 1,000.
FIG. 4c is an SEM photograph of the surface of a PES-coated substrate prepared by performing PES coating on printing paper at a magnification of 60,000.
5 is a photograph showing the contact angle of distilled water and silver nanoparticle (AgNP) ink on the surface of a PES coated substrate prepared by performing PES coating on printing paper.
6a is an SEM photograph of a cross-section of a PES-coated substrate prepared by performing PES coating on a printing paper at a magnification x 1,000.
6b is an SEM photograph of a cross-section of a PES-coated substrate prepared by performing PES coating on a printing paper at a magnification x 4,000.
6c is an SEM photograph of a cross-section of a PES-coated substrate prepared by performing PES coating on printing paper at a magnification x 25,000.
7 is a photograph showing a pattern printed with AgNP ink on a PES coated substrate.
8 is an SEM photograph of a cross section after printing with AgNP ink on a PES coated substrate.
9 is a graph of electrical resistance measurement results according to sintering after printing with AgNP ink on a PES-coated substrate.
10 is (a) printing paper, (b) PES pellets, (c) a substrate before phase inversion prepared by PES coating on printing paper, (d) a substrate before sintering after phase inversion, and (e) a Fourier Transform Infrared Spectrometer (FT-IR) spectrum analysis result graph for a substrate heated at 170° C. for 40 minutes after phase change.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, these examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited by these examples.
본 명세서 전체에 걸쳐, 특정 물질의 농도를 나타내기 위하여 사용되는 "%"는 별도의 언급이 없는 경우, 고체/고체는 (중량/중량)%, 고체/액체는 (중량/부피)%, 그리고 액체/액체는 (부피/부피)%이다.Throughout this specification, "%" used to indicate the concentration of a specific substance is (weight/weight)% solid/solid, (weight/volume)%, and (weight/volume)% for solid/solid, and Liquid/liquid is (vol/vol) %.
실시예 1: PES/종이 인쇄 기질의 제조Example 1: Preparation of PES/Paper Printing Substrate
용매로 사용하기 위하여 N,N-디메틸포름아마이드(N,N-dimethylformamide; 이하 DMF) 및 에탄올을 96:4의 중량비로 하는 유기용매를 제조하였다. 상기 유기용매를 기반으로 하여, 폴리에테르설폰(polyethersulfone; 이하 PES)을 15 wt% 포함하는 PES 용액을 교반기에서 500 rpm으로 혼합하는 오버나이트 조건으로 제조하였다.To use as a solvent, an organic solvent containing N,N-dimethylformamide (N,N-dimethylformamide; hereinafter DMF) and ethanol in a weight ratio of 96:4 was prepared. Based on the organic solvent, a PES solution containing 15 wt% of polyethersulfone (hereinafter referred to as PES) was prepared under overnight conditions by mixing at 500 rpm in a stirrer.
도 1과 같이 제조된 PES 용액을 종이, 유리 기판 또는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane; PDMS) 위에 적하하고, 스핀 코터(spin coater)를 이용하여 200 rpm/10 s(1st step), 1000 rpm/60 s(2nd step) 조건으로 한 번에 스핀 코팅하였다.The PES solution prepared as shown in FIG. 1 was dropped on paper, glass substrate, or polydimethylsiloxane (PDMS), and 200 rpm/10 s (1 st step), 1000 rpm/60 using a spin coater. Spin coating was carried out at a time under s (2 nd step) conditions.
이후 용제 없이 증류수(distilled water; DI)가 담긴 수조(bath)에 침지시켜 25℃에서 상 전환(Phase inversion)하여 박막 코팅에 의한 기판의 표면 개질 및 유기용매 제거를 수행함으로써 PES 코팅 기판을 제조하였다. 제조된 PES 코팅 기판은 건조될 때까지 실온에서 보관하였다.After immersing in a bath containing distilled water (DI) without a solvent, phase inversion was performed at 25° C., and surface modification of the substrate by thin film coating and removal of the organic solvent were performed to prepare a PES coated substrate. . The prepared PES-coated substrate was stored at room temperature until dried.
도 2a 내지 2c에서 확인할 수 있듯이, 유리 및 PDMS로 기질을 달리한 PES 코팅 기판은 높은 가요성을 나타내었다.As can be seen in FIGS. 2a to 2c , the PES-coated substrates with different substrates of glass and PDMS exhibited high flexibility.
실시예 2: 제조된 PES 코팅 기판의 표면 거칠기 및 습윤성 확인Example 2: Confirmation of surface roughness and wettability of the prepared PES coated substrate
실시예 1의 방법에 따라 인쇄용지, 모조지 및 인쇄용 색지 등 다양한 종류의 종이에 PES를 코팅하여 도 3a 내지 3c로 나타내었다. 이 중 인쇄용지에 PES 코팅을 수행하기 전후에 해당하는 표면 거칠기를 주사전자현미경(Scanning electron microscopy; SEM)을 통해 관찰하였다.According to the method of Example 1, PES was coated on various types of paper, such as printing paper, imitation paper, and colored paper for printing, as shown in FIGS. 3A to 3C. Among them, the corresponding surface roughness before and after PES coating on the printing paper was observed through a scanning electron microscope (SEM).
도 4a 내지 4c에서 확인할 수 있듯이, PES 코팅 전 인쇄용지 표면에 나타나는 섬유질로부터 발생하는 요철이 PES 코팅 이후에는 현저하게 감소하였다. 특히, 도 4c에서는 PES 코팅 기판이 나노 다공성 구조의 표면을 포함하는 것을 확인할 수 있었다.As can be seen in FIGS. 4A to 4C , the unevenness generated from the fibers appearing on the surface of the printing paper before PES coating was significantly reduced after PES coating. In particular, in FIG. 4c , it was confirmed that the PES-coated substrate had a nanoporous surface.
또한, PES 코팅 표면에 액적을 위치시키고 접촉면에서 코팅 표면과 액적이 형성하는 접촉각(contact angle; CA)을 측정하여 습윤성을 확인하고자 하였다.In addition, the wettability was confirmed by placing a droplet on the PES coating surface and measuring the contact angle (CA) formed by the coating surface and the droplet on the contact surface.
도 5에서 확인할 수 있듯이, PES로 코팅된 표면에서 증류수(distilled water, DI)는 CA 값이 75˚, AgNP 잉크는 약 15˚ 이상으로 나타나 친수성 표면의 성질을 나타내었고, 습윤성이 높은 것으로 판단할 수 있었다.As can be seen in Figure 5, on the surface coated with PES, distilled water (DI) showed a CA value of 75˚ and AgNP ink was about 15˚ or higher, indicating the properties of a hydrophilic surface, and it was judged that wettability was high. could
실시예 3: 제조된 코팅 기판의 단면 확인Example 3: Confirmation of the cross-section of the prepared coated substrate
실시예 2에서 제조된 PES 코팅 기판의 단면 중 특히 PES 매트릭스 영역을 배율 x 1,000, 4,000 및 25,000으로 하여 SEM으로 관찰하였다.Among the cross-sections of the PES-coated substrate prepared in Example 2, the PES matrix area was observed by SEM at a magnification of x 1,000, 4,000, and 25,000.
도 6a 내지 6c에서 확인할 수 있듯이, PES 매트릭스의 두께는 약 15 um 정도이고, 내부가 마이크로 기공 및 나노 기공으로 이루어진 다공성 특성을 나타내므로 나노물질 잉크를 흡수시키기 위한 용매 흡수층으로 사용하기에 용이할 것으로 예상되었다.As can be seen in FIGS. 6a to 6c, the thickness of the PES matrix is about 15 μm, and since it exhibits porous properties with micropores and nanopores inside, it is expected to be easy to use as a solvent absorbing layer for absorbing nanomaterial ink. It was expected.
실시예 4: 제조된 코팅 기판의 인쇄성 및 전기전도성 확인Example 4: Confirmation of printability and electrical conductivity of the prepared coated substrate
실시예 2에서 제조된 PES 코팅 기판 위에, 디지털 플로터(digital plotter)로 구현된 1.0 mm 볼펜을 사용하여 AgNP 잉크(Silver jet ink, DGP 40LT-15C) was purchased from ANP (Advanced Nano Products com.). AgNP content: 30-35%. Solvent: TGME (Triethylene glycol monoethyl ether))를 실루엣 형태로 인쇄하였다. 잉크는 은 나노 입자 및 탄소 나노 튜브를 사용하여 비접촉 및 접촉 인쇄 모드를 사용하여 기판 상에 인쇄하였다.On the PES coated substrate prepared in Example 2, AgNP ink (Silver jet ink, DGP 40LT-15C) was purchased from ANP (Advanced Nano Products com.) using a 1.0 mm ballpoint pen implemented as a digital plotter. AgNP content: 30-35%. Solvent: TGME (Triethylene glycol monoethyl ether)) was printed in the form of a silhouette. Ink was printed on the substrate using non-contact and contact printing modes using silver nanoparticles and carbon nanotubes.
도 7에서 확인할 수 있듯이, 인쇄된 패턴은 허용가능한 해상도를 나타내었다.As can be seen in FIG. 7 , the printed pattern exhibited acceptable resolution.
도 8에서 확인할 수 있듯이, PES 코팅 기판에 AgNP 잉크로 인쇄가 이루어진 후, 기판 표면에 존재하는 마이크로 기공이 붕괴된 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 잉크의 용매가 다공성 층의 마이크로 기공으로 흡수되었기 때문인 것으로 판단되었다.As can be seen in FIG. 8 , after printing with AgNP ink on the PES-coated substrate, it was confirmed that the micropores existing on the surface of the substrate collapsed. This result was considered to be because the solvent of the ink was absorbed into the micropores of the porous layer.
잉크에 함유된 은나노입자는 PES 표면의 기공보다 입자가 크기 때문에 다공성 층의 표면에 응집되어 있는 형태를 관찰할 수 있다. 이러한 이유에서 인쇄된 잉크가 전도성 특성을 나타내는 것으로 볼 수 있다.contained in ink Since the silver nanoparticles are larger than the pores on the surface of the PES, it can be observed that they are aggregated on the surface of the porous layer. For this reason, it can be considered that the printed ink exhibits conductive properties.
이어서 PES 코팅 기판에 AgNP 잉크로 인쇄된 실루엣에 대하여, 170℃에서 40분 동안 소결(sintering)하면서 인쇄된 패턴의 전기저항을 측정하여 전기전도성을 측정하였다. 전기저항 측정은 Keithey 사의 2400 SourceMeter를 장비를 이용하였다.Then, with respect to the silhouette printed with AgNP ink on the PES-coated substrate, electrical conductivity was measured by measuring the electrical resistance of the printed pattern while sintering at 170° C. for 40 minutes. Electrical resistance was measured using Keithey's 2400 SourceMeter.
두 전극탐침(probes)을 이용하여 인쇄된 패턴(실루엣)의 양 끝에서 저항을 측정한 후, 측정된 길이(패턴의 길이)로 나누어 저항 값을 측정하였다. 수차례 측정하여 그래프 Y 값인 평균값을 취하였다(Avg.(평균) line resistance (Ω/cm)).After measuring the resistance at both ends of the printed pattern (silhouette) using two electrode probes, the resistance value was measured by dividing it by the measured length (the length of the pattern). It was measured several times and an average value was taken as the graph Y value (Avg. (average) line resistance (Ω/cm)).
도 9에서 확인할 수 있듯이, 소결 시간(sintering time)은 매우 짧았으며 1분의 매우 짧은 시간안에 저항 값이 전도성을 가질 수 있는 정도의 15 (Ω/cm) 이내로 낮아졌으며 10 내지 20분 정도 경과한 후에는 전기 저항이 감소한 일정한 지점인 5 내지 10(Ω/cm) 범위의 저항(반도체 정도의 전도성)에 해당하는 전기전도도를 나타내었다. 이 값은 시간이 더 경과되어도 변화 없이 일정하였다.As can be seen in FIG. 9 , the sintering time was very short, and the resistance value was lowered to within 15 (Ω/cm) of the degree to have conductivity within a very short time of 1 minute, and about 10 to 20 minutes had elapsed. Afterwards, electrical conductivity corresponding to a resistance (conductivity comparable to a semiconductor) in the range of 5 to 10 (Ω/cm), which is a constant point at which the electrical resistance decreased, was shown. This value was constant with no change over time.
고온 조건에서의 경화 이후에도 PES 코팅 기판의 표면이 손상되지 않았고, 이로부터 PES 코팅이 고온에서 안정적인 구조를 유지함을 입증할 수 있었다.The surface of the PES-coated substrate was not damaged even after curing under high-temperature conditions, thereby demonstrating that the PES coating maintains a stable structure at high temperatures.
실시예 5: 제조된 코팅 기판의 분광 스펙트럼 분석Example 5: Spectral spectral analysis of the prepared coated substrate
앞선 실시예에서 제시된 방법에 따라 준비된 (a) 인쇄용지, (b) PES 펠릿, (c) 인쇄용지에 PES 코팅하여 제조된 상 전환 이전의 기판, (d) 상 전환시킨 후 소결 전의 기판, 및 (e) 상 전환 후 40분 동안 170℃에서 가열한 기판을 준비하여 푸리에 변환 적외선 분광기(Fourier Transform Infrared Spectrometer; FT-IR) 스펙트럼 분석을 수행하였다.(a) printing paper prepared according to the method presented in the previous example, (b) PES pellets, (c) a substrate before phase change prepared by PES coating on printing paper, (d) a substrate before sintering after phase conversion, and (e) A Fourier Transform Infrared Spectrometer (FT-IR) spectrum analysis was performed by preparing a substrate heated at 170° C. for 40 minutes after phase change.
FT-IR 분광 스펙트럼은 현미경을 포함한 반사형 FT-IR 모드에서 샘플 표면에 입사된 적외선 광원이 표면에서 반사되는 적외선 분광 스펙트럼 (FT-IR spectrum)을 측정하는 방식으로 분석하였고, 이로부터 샘플 표면의 작용기 변화에 대한 특성을 확인하였다.The FT-IR spectral spectrum was analyzed by measuring the infrared spectral spectrum (FT-IR spectrum) in which an infrared light source incident on the sample surface is reflected from the surface in a reflection-type FT-IR mode including a microscope, and from this, Characteristics for functional group change were confirmed.
도 10에서 확인할 수 있듯이, (a)에서는 인쇄용지에 의해서 적외선 흡수되는 스펙트럼 모양을 확인할 수 있고, (b)에서는 상용으로 판매되는 PES 펠릿에 대한 적외선 흡수 스펙트럼을 확인할 수 있으며, PES에 해당하는 C=C 탄소 더블 결합에 의해 나타나는 흡수피크를 볼 수 있다.As can be seen in FIG. 10, in (a), the shape of the infrared absorption spectrum by the printing paper can be confirmed, and in (b), the infrared absorption spectrum for PES pellets sold commercially can be confirmed, and C corresponding to PES You can see the absorption peak caused by the =C carbon double bond.
다음 흡수스펙트럼은 PES 코팅된 표면과 비교하여 PES 코팅여부 및 PES 유무 확인을 비교할 수 있는 대조군 스펙트럼으로 볼 수 있다. (c)의 경우는 인쇄용지에 PES와 DMF(EtOH) 유기용매를 포함한 상태에서 코팅한 후, 상 전환 이전의 FT-IR 흡수 스펙트럼을 나타내고 있으며 PES 흡수스펙트럼인 C=C 작용기와 함께 유기용매 DMF에서 나타나는 C=O 작용기 흡수스펙트럼과 에탄올의 -OH 작용기 스펙트럼을 같이 볼 수 있다. 이는 코팅 직후 코팅 표면에 PES 폴리머(polymer)와 함께 유기용매도 같이 존재함을 알 수 있다.The following absorption spectrum can be viewed as a control spectrum that can compare the presence of PES coating and the presence or absence of PES compared to the PES-coated surface. In the case of (c), the FT-IR absorption spectrum before phase change is shown after coating the printing paper in a state containing PES and DMF (EtOH) organic solvent. The absorption spectrum of the C=O functional group and the spectrum of the -OH functional group of ethanol can be seen together. It can be seen that the organic solvent is also present together with the PES polymer on the coating surface immediately after coating.
그러나 (d) 상 전환 이후 상온에서 건조시킨 상태에서는 유기용매가 씻겨 없어진 상태의 PES 코팅만의 흡수 스펙트럼을 볼 수 있으며, 이것은 대조군 (b) PES 펠릿의 PES 흡수스펙트럼과 비교하여 비슷한 흡수스펙트럼 위치와 스펙트럼 패턴을 보여주고 있음을 알 수 있다.However, in the state dried at room temperature after phase change (d), the absorption spectrum of the PES coating in the state where the organic solvent is washed away can be seen, which is similar to the position of the absorption spectrum compared to the PES absorption spectrum of the control (b) PES pellet. It can be seen that the spectral pattern is shown.
그리고 (e)의 경우는 상 전환후 40분 동안 170℃에서 소결한 후의 흡수스펙트럼을 측정한 결과로, 170℃의 열처리 후에도 (d)의 PES 스펙트럼과 유의한 차이가 없음을 확인할 수 있고, 이와 같이 열에 의해 PES의 손상 및 변형이 없이 표면의 코팅된 상태로 유지됨을 알 수 있다.And in the case of (e), as a result of measuring the absorption spectrum after sintering at 170 ° C for 40 minutes after phase change, it can be confirmed that there is no significant difference from the PES spectrum of (d) even after heat treatment at 170 ° C. Likewise, it can be seen that the coated surface of the PES is maintained without damage or deformation of the PES by heat.
Claims (13)
폴리에테르설폰(polyethersulfone; PES)을 유기용매에 10 내지 30 wt%로 용해시키는 PES 용액 준비 단계;
PES 용액을 기판에 코팅하는 코팅 단계; 및
코팅된 기판을 물에 침지시켜 상 전환(Phase inversion)시키는 상 전환 단계.A method for modifying a substrate surface comprising the steps of:
A PES solution preparation step of dissolving polyethersulfone (PES) in an organic solvent in an amount of 10 to 30 wt%;
A coating step of coating the PES solution on the substrate; and
A phase inversion step of immersing the coated substrate in water for phase inversion.
200 내지 500 rpm으로 5 내지 15초 동안 스핀 코팅하는 제1 스핀 코팅 단계; 및
500 내지 2,000 rpm으로 50 내지 100초 동안 스핀 코팅하는 제2 스핀 코팅 단계.10. The method of claim 9, wherein the coating step comprises the following steps:
A first spin coating step of spin coating at 200 to 500 rpm for 5 to 15 seconds; and
A second spin coating step of spin coating at 500 to 2,000 rpm for 50 to 100 seconds.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200072422A KR102645559B1 (en) | 2020-06-15 | 2020-06-15 | Substrate surface modification composition comprising polyethersulfone and substrate surface modification method using the same |
| PCT/KR2021/006486 WO2021256715A1 (en) | 2020-06-15 | 2021-05-25 | Composition for surface modification of substrate comprising polyethersulfone and surface modification method using same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200072422A KR102645559B1 (en) | 2020-06-15 | 2020-06-15 | Substrate surface modification composition comprising polyethersulfone and substrate surface modification method using the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210155207A true KR20210155207A (en) | 2021-12-22 |
| KR102645559B1 KR102645559B1 (en) | 2024-03-11 |
Family
ID=79164237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200072422A KR102645559B1 (en) | 2020-06-15 | 2020-06-15 | Substrate surface modification composition comprising polyethersulfone and substrate surface modification method using the same |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102645559B1 (en) |
| WO (1) | WO2021256715A1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110125145A (en) * | 2010-05-12 | 2011-11-18 | 한국화학연구원 | Aqueous copper nano ink |
| KR20160002367A (en) * | 2014-06-30 | 2016-01-07 | 폴 코포레이션 | Hydrophilic block copolymers and membranes prepared therefrom (i) |
| KR20160006819A (en) * | 2014-07-09 | 2016-01-20 | 서강대학교산학협력단 | Sulfonated nanocomposite membrane comprising polyhedral oligomeric silsesquioxane with sulfonic acid group and Method of preparing the same |
| KR20210103399A (en) * | 2020-02-13 | 2021-08-23 | 한국과학기술연구원 | 2-dimensional mxene surface-modified with catechol derivatives, the preparation method thereof, and mxene organic ink containing the same |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000169606A (en) * | 1998-12-07 | 2000-06-20 | Toto Ltd | Hydrophilic resin molded material |
| KR101135785B1 (en) * | 2010-05-04 | 2012-04-24 | 한남대학교 산학협력단 | Method for enhancing the membrane performance by modifying the surface of hydrophobic porous membrane |
| KR101198644B1 (en) * | 2010-05-31 | 2012-11-07 | 웅진케미칼 주식회사 | Fouling resistant polysulfone membrane having water permeability and manufcturing method thereof |
| KR101391652B1 (en) * | 2011-12-30 | 2014-05-07 | 도레이케미칼 주식회사 | Forward osmosis membrane modifided hydrophilic surface and manufacturing method thereof |
| KR101938009B1 (en) * | 2012-05-31 | 2019-01-11 | 한양대학교 산학협력단 | Modification method of hydrophobic separator membrane and modification system using the method |
| KR101577505B1 (en) * | 2013-12-27 | 2015-12-14 | 도레이케미칼 주식회사 | Textile for forward osmosis membrane scaffold and using thereof |
-
2020
- 2020-06-15 KR KR1020200072422A patent/KR102645559B1/en active IP Right Grant
-
2021
- 2021-05-25 WO PCT/KR2021/006486 patent/WO2021256715A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110125145A (en) * | 2010-05-12 | 2011-11-18 | 한국화학연구원 | Aqueous copper nano ink |
| KR20160002367A (en) * | 2014-06-30 | 2016-01-07 | 폴 코포레이션 | Hydrophilic block copolymers and membranes prepared therefrom (i) |
| KR20160006819A (en) * | 2014-07-09 | 2016-01-20 | 서강대학교산학협력단 | Sulfonated nanocomposite membrane comprising polyhedral oligomeric silsesquioxane with sulfonic acid group and Method of preparing the same |
| KR20210103399A (en) * | 2020-02-13 | 2021-08-23 | 한국과학기술연구원 | 2-dimensional mxene surface-modified with catechol derivatives, the preparation method thereof, and mxene organic ink containing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102645559B1 (en) | 2024-03-11 |
| WO2021256715A1 (en) | 2021-12-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8021747B2 (en) | Transparent carbon nanotube electrode with net-like carbon nanotube film and preparation method thereof | |
| TW200934833A (en) | Lithography of nanoparticle based inks | |
| Zhou et al. | 4D printing of stretchable supercapacitors via hybrid composite materials | |
| EP2419793A1 (en) | Conducting lines, nanoparticles, inks, and patterning | |
| US10297397B2 (en) | N-doped three dimensional carbon nanostructure, method of preparing the same, and supercapacitor electrode including the same | |
| JP6345966B2 (en) | Method for producing a patterned transparent conductor | |
| KR20090044220A (en) | Conductive and superhydrophobic coatings, and its fabrication method | |
| Ahmad et al. | A low-cost printed humidity sensor on cellulose substrate by EHD printing | |
| Wang et al. | Inkjet‐Printed Xerogel Scaffolds Enabled Room‐Temperature Fabrication of High‐Quality Metal Electrodes for Flexible Electronics | |
| KR20150066552A (en) | Transparent electrode and associated production method | |
| Chen et al. | Colloidal oxide nanoparticle inks for micrometer-resolution additive manufacturing of three-dimensional gas sensors | |
| US10902970B2 (en) | Patterned transparent conductive film and process for producing such a patterned transparent conductive film | |
| Plog et al. | Extremely-fast electrostatically-assisted direct ink writing of 2D, 2.5 D and 3D functional traces of conducting polymer Poly (3, 4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate-polyethylene oxide (PEDOT: PSS-PEO) | |
| KR102645559B1 (en) | Substrate surface modification composition comprising polyethersulfone and substrate surface modification method using the same | |
| KR20110048821A (en) | Thermoelectronic material comprising porous structure carbon nanotube film and fabrication methodd thereof | |
| CN111755166B (en) | Preparation of flexible patterned electrode and flexible electronic device | |
| Tai et al. | “Self‐Peel‐off” transfer produces ultrathin polyvinylidene‐fluoride‐based flexible nanodevices | |
| US20230411105A1 (en) | Methods of forming a field emission cathode | |
| Sinar et al. | Laser assisted reduction of printed GO films and traces | |
| CN109085386B (en) | Method for constructing conjugated polymer nano conductive pattern by using scanning probe | |
| RU2693733C1 (en) | Method of producing thin layers of graphene oxide with formation of a sublayer of carbon nanotubes | |
| Frey et al. | Patterning of a High Surface Area Liquid Metal‐Carbon Composite Film Using Laser Processing | |
| KR102350172B1 (en) | Transparent electrodes using metal nanowire mesh structure and method of fabricating the same | |
| Soum et al. | A Novel Polymeric Substrate with Dual‐Porous Structures for High‐Performance Inkjet‐Printed Flexible Electronic Devices | |
| US20230413449A1 (en) | Method for fabricating electronic circuit and metal ion solution |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |