Fluorine-free hydrophobic surfaces are attractive for sustainable materials applications. In this study, multilayer films were fabricated by layer-by-layer assembly of anionic poly(acrylic acid)-1-octadecylamine (PAA-ODA) complexes and cationic poly(allylamine hydrochloride)-sodium dodecyl sulfate (PAH-SDS) complexes. Film growth, surface morphology, and wettability were systematically investigated as functions of ionic strength and deposition cycle. The addition of NaCl to the PAA-ODA dispersion promoted thicker film growth, likely due to charge screening of the PAA chains and the resulting coiled polymer conformations. Increasing the number of bilayers produced denser and rougher surface structures. The as-prepared films were initially hydrophilic; however, after moisture exposure, the surfaces became distinctly hydrophobic. This wettability transition is attributed to moisture-induced plasticization of the multilayer film, which promotes the rearrangement of hydrophobic ODA and SDS chains at the surface and lowers the surface free energy.

불소를 사용하지 않는 소수성 표면은 지속가능한 소재 응용 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 음이온성 poly(acrylic acid)-1-octadecylamine(PAA-ODA) 복합체와 양이온성 poly(allylamine hydrochloride)-sodium dodecyl sulfate(PAH-SDS) 복합체를 layer-by-layer 조립하여 다층박막을 제조하였다. 박막의 성장 거동, 표면 형상 및 젖음성은 이온강도와 적층 횟수에 따라 체계적으로 분석하였다. PAA-ODA 분산액에 NaCl을 첨가하면 PAA 사슬의 전하 차폐와 그에 따른 고분자 사슬의 coil형 구조 형성으로 인해 박막 두께가 증가하는 경향을 보였다. 또한 적층 수가 증가할수록 표면은 더욱 조밀하고 거친 구조를 나타내었다. 제조 직후의 박막은 친수성을 보였으나, 수분에 노출된 후에는 뚜렷한 소수성을 나타내었다. 이러한 젖음성 전이는 다층박막의 수분 유도 가소화에 기인하며, 이는 표면에서 소수성 ODA 및 SDS 사슬의 재배열을 촉진하여 표면 자유에너지를 감소시키는 것으로 해석된다.

Keywords: layer-by-layer assembly, polyelectrolyte-surfactant complexes, fluorine-free, hydrophobic films.