폴리도파민을 이용한 폴리이미드/세피올라이트 하이브리드 필름의 제조와 물성

[카리]

나노 단위로 분산된 유/무기 하이브리드 복합체는 유기 고분자의 유연성과 가공성 그리고 무기물의 높은 열적, 화학적 안정성과 치수안정성을 동시에 가질 수 있다는 장점이 있다. 하지만, 유기물과 무기물 계면의 화학적 포텐셜 차이에 의해 균일한 분산체를 얻기 어렵고 계면 미끌어짐에 의한 물성 저하가 뒤따를 수 있다. 그래서 최근 유/무기 하이브리드 표면개질에 대한 많은 연구가 이루어 지고 있다. 본 연구에서는, 무기물로써 산처리와 폴리도파민 코팅으로 개질된 세피올라이트를, 유기물로써 높은 열적 안정성을 지니는 폴리이미드 매트릭스에 분산시켜 하이브리드 필름을 만들었고, 이를 폴리이미드/세피올라이트 그리고 폴리이미드 필름과 비교하여 그 변화를 확인하였다. 합성된 필름은 적외선 분광법(Fourier transform infrared spectroscopy, FT-IR spectroscopy), 광각 X선 회절법(Wide-angle X-ray diffractometry, WAXD), 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscopy, SEM), 열중량 분석(Thermogravimetric analysis, TGA), 열 기계 분석기(Thermomechanical analyzer, TMA), 만능 재료 시험기(Universal testing machine, UTM)를 통해 그 특성을 확인하였다. 얻어진 복합필름은 8 wt%의 필러 첨가에도 그 유연성을 유지하였고, 폴리이미드 카르보닐기 내의 산소와 분산된 세피올라이트의 히드록시기 간의 상호작용으로 인해, 기계적 강도가 세피올라이트 8 wt% 첨가시에 기존의 폴리이미드 필름에 비하여 약 53% 향상된 것을 확인할 수 있었으며, 폴리도파민이 코팅된 세피올라이트 8 wt % 첨가시에 열팽창계수(CTE)가 기존의 고분자 필름(20.0 ppm/K)에 비하여 약 25%가 감소한 25.3(ppm/K)가 됨을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과는 향후 열적 안정성 및 기계적강도, 치수 안정성을 동시에 가지는 전자재료용 필름 연구에 응용할 수 있을 것으로 예상된다.

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