옥심-우레탄 그룹을 가진 감광성 고분자의 형광 이미지 재료에 응용

국문 초록 (Abstract)

Part 1
본 연구에서는 빛에 의해 아이노기가 생성되는 단량체인 methacryloxyethyl benzophenone oxime urethane(MBU)를 합성하여 MMA와 몰비에 따라 반응시켜 공중합체를 합성하였고 합성된 필름에 자외선을 조사하여 생성된 아민을 반응이 되어야만 형광을 하는 Fluorescamine과 반응시켜 형광이미지를 저장하였다.
저장된 이미지의 형광은 옥심-우레탄 그룹의 함량이 많을수록, 조사량이 증가할수록 증가하였고 또 이미 형성된 형광 이미지에 산 개스 처리를 하게되면 형광특성이 증가되는 것을 알 수 있었는데, 그 원인은 산 처리에 의해서 공중합체 내에 fluorescamine 도입량의 증가 때문이 아니라 이미 도입된 fluorescamine이 산 처리에 의해서 형광특성이 더 증가되기 때문이라고 생각되어진다. 그리고 고분자 내에 Fluorescamine을 도입시키는 최적의 조건으로 dipping 용매의 온도는 30℃, 반응시간은 10 분, Fluorescamine 용액의 농도는 5 mM로 관찰이 되었는데 반응온도는 30℃, 까지는 형광특성이 증가하다가 이 온도를 넘어서게 되면 오히려 형광특성이 감소하는 것을 알 수 있었고 고분자 내에 fluorescamine의 도입은 반응초기와 낮은 온도, dipping용액의 낮은 농도에서 대부분 진행됨을 관찰하였고 높은 농도에서는 형광특성이 감소하는 경향을 보였으며 또한 이런 반응 조건들이 형광특성에 영향을 끼치는 것을 알 수 있었다. 본 연구에서는 이런 최적조건과 형광특성을 연구하였고 공중합체 필름 위에 포토마스크를 올려놓고 254 nm 자외선을 조사한 뒤 fluorescamine과 반응시켜서 조사된 부분만이 선택적으로 형광을 하여 선폭이 2-3 ㎛인 이미지를 저장할 수 있었으며 저장된 이미지는 그린 색으로 매우 선명한 것을 알 수 있었다.

Part 2
빛을 받아 염기를 발생시키는 광염기 발생제는 microlithography, 화학증폭형 포토레지스트, 이미드화 촉매, 자외선 경화 등과 같은 여러 분야에서 점차로 응용이 확대되고 있다. 전에 본 연구실에서는 옥심- 우레탄 기를 가진 화합물에 자외선을 쪼이면 염기가 생성되고 이 염기는 에폭시 수지를 효과적으로 가교 시킬 수 있었으며 또한 생성된 방향족 아민을 디아조화 시켜서 붉은색과 노란색의 화상을 형성시킬 수 있었음을 보고하였다. 따라서 이런 광염기 발생 고분자에 빛을 쪼여 생성된 아민을 Dns- Cl, 그리고 Fluorescein의 -COO-Na^(+)은 -COO-H^(+)로 만들어주어서 생성된 일차 아민과 반응을 시키면 빛이 조사된 부분이 선택적으로 형광이 나타남으로서 형광 이미지 저장재료로 응용될 수 있을 것으로 생각된다.
본 연구에서는 빛에 의해 아미노기가 생성되는 단량체인 methacryloxyethyl benzophenone oxime urethane(MBU)를 합성하여 MMA와 몰비에 따라 반응시켜 공중합체를 합성하였고 합성된 필름에 자외선을 조사하여 생성된 아민을 Dns- Cl, Fluorescein과 반응시켜 형광이미지를 저장하였다. 저장된 이미지의 형광은 옥심- 우레탄 그룹의 함량이 많을수록, 조사량이 증가할수록 증가하였다. Dns-Cl의 경우 반응온도는 50 ℃, 반응시간은 6 분, 반응농도는 25 mM 일 때 그리고 Fluorescein의 경우는 반응온도는 35 ℃, 반응시간은 4 분, 반응농도는 0.8 mM 일 때 최적의 반응조건으로 나타났다. 본 연구에서는 이런 최적조건과 형광특성을 연구하였고 공중합체 필름 위에 포토마스크를 올려놓고 254 nm 자외선을 조사한 뒤 Dns-Cl이나 Fluorescein과 반응시켜서 조사된 부분만이 선택적으로 형광을 하여 선폭이 2-3 ㎛인 이미지를 저장할 수 있었으며 저장된 이미지는 yellowish-green 색으로 매우 선명한 것을 알 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Part 1
The photobase generators have been applied as photochemical cross-linking agents for the polymers containing epoxy groups, photoresists, imidation catalysts, and surface modification. In this study, we report on a fluorescent image recording material based on the polymeric photobase generator containing oxime-urethane groups. Irradiation of a copolymer containing oxime-urethane groups resulted in the formation of pendant amino groups, which became fluorescent by treatment with fluorescent dye such as dansyl chloride or fluorescein. The fluorescent intensity increased with oxime-urethane groups in copolymer and irradiation time. It was also affected by the reaction temperature, dipping time, and dye concentration. The copolymer Film was irradiated with 254 nm UV light through a master Film. A latent image of the master Film was produced on the irradiated parts of the polymer Film. A clear, blue fluorescent image with a line width of 2-3 ㎛ was obtained by treatment with dansyl chloride or fluorescein solution. Thus, a polymer containing oxime-urethane groups can be utilized as a fluorescent image recording material.

Part 2
The photobase generators have been applied as photochemical cross-linking agents for the polymers containing epoxy groups, photoresists, imidation catalysts, and surface modification. In this study, we report on a fluorescent image recording material based on the polymeric photobase generator containing oxime-urethane groups. Irradiation of a copolymer containing oxime-urethane groups resulted in the formation of pendant amino groups, which became fluorescent by treatment with fluorescent dye such as dansyl chloride or fluorescein. The fluorescent intensity increased with oxime-urethane groups in copolymer and irradiation time. It was also affected by the reaction temperature, dipping time, and dye concentration. The copolymer film was irradiated with 254 nm UV light through a master film. A latent image of the master film was produced on the irradiated parts of the polymer film. A clear, blue fluorescent image with a line width of 2-3 ㎛ obtained by treatment with dansyl chloride or fluorescein solution. Thus, a polymer containing oxime- urethane groups can be utilized as a fluorescent image recording material.

목차 (Table of Contents)

• Part I. 옥심-우레탄 그룹을 가진 고분자의 형광 이미지 저장재료에 응용 (Fluores camine)
• 목차
• (국문초록) = 1
• List of figures = 2
• I. 서론 = 4
• II. 실험 = 10
• 1. 시약과 기기 = 10
• 2. 단량체, 공중합체의 합성 및 필름제조 = 11
• 2.1 BPO(benzophenone oxime)의 합성 = 11
• 2.2 MBU의 합성 = 11
• 2.3 공중합체의 합성 = 11
• 2.4 필름제조 = 12
• 3. 고분자와 카민의 반응과 최적조건 = 12
• 3.1 반응확인 = 12
• 3.2 자외선 조사시간 결정 = 12
• 3.3.1 반응농도 결정 = 13
• 3.3.2 반응시간 결정 = 13
• 3.3.3 반응온도 결정 = 13
• 4. Fluorescamine함량과 HCI gas처리에 따른 형광특성 = 13
• 5. THF-TEA처리에 따른 형광특성 변화 = 14
• 5.1 필름상태 = 14
• 5.2 THF solution = 14
• 6. 이미지 형성 = 14
• III. 결과 및 고찰 = 15
• 1. 단량체와 공중합체의 합성 = 15
• 2. 고분자의 광화학 반응 = 17
• 3. 고분자와 fluorescamine의 반응과 최적조건 = 17
• 4. HCI gas 처리에 따른 형광특성 = 33
• 5. TEA-HCI처리에 따른 형광특성 변화 = 37
• 5.1 필름상태 = 37
• 5.2 THF solution = 37
• 6. 이미지 형성 = 42
• IV. 결론 = 42
• Reference = 43
• Abstract
• Part II. 옥심- 우레탄 그룹을 가진 고분자의 형광 이미지 저장재료에 응용(Dansy l chloride & Fluores cein)
• 목차
• (국문초록) = 1
• Lis t of figures = 2
• I. 서론 = 4
• II. 실험 = 10
• 1. 시약과 기기 = 10
• 2. 단량체, 공중합체의 합성 및 필름제조 = 10
• 2.1 BPO(benzophenone oxime)의 합성 = 10
• 2.2 Methacryloyethyl benzophenone oxime urethane의 합성 = 11
• 2.3 공중합체의 합성 = 11
• 2.4 필름제조 = 11
• 3. 고분자와 Dns-Cl, Fluorescein의 반응과 최적조건 = 11
• 3.1 반응확인 = 12
• 3.2 자외선 조사시간 결정 = 12
• 3.3 fluores cein s odium salt의 fluores cein-COOH 변환 = 12
• 3.3.1 반응농도 결정 = 13
• 3.3.2 반응시간 결정 = 13
• 3.3.3 반응온도 결정 = 13
• 4. Dns-Cl, fluorescein 함량에 따른 형광특성 = 14
• 5. 이미지 형성 = 14
• III. 결과 및 고찰 = 15
• 1. 단량체와 공중합체의 합성 = 15
• 2. 고분자의 광화학 반응 = 16
• 3. fluorescein sodium s alt의 fluores cein-COOH 변환 = 23
• 4. 고분자와 Dns-Cl, fluores cein의 반응 = 23
• 5. 고분자와 Dns-Cl, fluores cein 반응의 최적조건 = 28
• 6. 이미지 형성 = 46
• IV. 결론 = 46
• Reference = 47
• Abstract = 48