08.06.2019 02:54

Модификация поверхности поликарбоната в неравновесной окислительной плазме

Модификация поверхности поликарбоната в неравновесной окислительной плазме

Поверхность полимеров, в общем случае, имеет низкую поверхностную энергию и высокую химическую инертность, а также не самые лучшие адгезионные свойства и смачиваемость. Следовательно, модификация поверхности полимеров играет важную роль в улучшении таких свойств как: смачиваемость и адгезия к покрытиям при окрашивании и печати, при работе с биоматериалами и некоторыми видами композитных материалов. Основными методами модификации поверхности полимеров стали: обработка в плазме, облучение ультрафиолетом, лазерное и химическое окисление, внесение в пламя и ряд других. Обработка в плазме предоставляет широкие возможности для модификации поверхности полимерных материалов.

Образцы пленочного поликарбоната (ПК) марки Lexan 8010 размещали по образующей на термостатируемой стенке цилиндрического стеклянного реактора диаметром 3 см в зоне положительного столба. Диапазон изменения тока разряда: 20 - 110 мА, давления плазмообразующего газа: 50 - 300 Па. Для определения поверхностной энергии использовался метод «нейтральной капли», заключающийся в помещении двух капель разных жидкостей (воды и глицерина) с известным поверхностным натяжением на поверхность исследуемого материала. С помощью двух капель проводились измерения краевого угла смачивания. Топография поверхности ПК исследовалась методом АСМ (электронный микроскоп Solver 47 Pro). Для определения изменений в поверхностном составе поликарбоната использовались: метод спектро-скопии ИК МНПВО (спектрометр Nicolet Avatar-360) и рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (Specs Phoibos 100).

На основании измеренных краевых углов смачивая водой и глицерином проводились расчеты полной поверхностной энергии (а), ее полярного (op) и дисперсионного (od) компонентов. Полярная составляющая значительно увеличивается при использовании в качестве плазмообразующего газа, как кислорода, так и воздуха. По данным ИК МНПВО спектроско¬пии обработка в плазме кислорода ведет к увеличению пропускания на частотах 1770 и 1510 см-1, соответствующим связям C=O и C=C, на 7% и 6%, в то время как для других полос такие изменения составляли не более 3-5%. Обработка в плазме воздуха и кислорода ведет к актив-ному образованию ненасыщенных двойных связей -C=C- за счет разрушения других связей углерода и окислению поверхности ПК. Данные, полученные методом спектроскопии ИК МНПВО, подтверждаются результатами исследований методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Снижаются концентрации связей C-C и образуются ненасыщенные двойные связи -C=C-, поверхность поликарбоната окисляется, что приводит к увеличению гидрофильных свойств поликарбоната. При этом обработка в плазме кислорода ведет к появлению таких групп на поверхности как COOH и CO3. По данным АСМ средняя шероховатость поверхности исходного образца полимера составила Rа=3,36 нм, для, обработанного в плазме кислорода, средняя шероховатость составила Ra=19,85 нм, для плазмы воздуха Rа=6,06 нм.

Автор благодарят РФФИ за финансовую поддержку исследований (грант № 16-32-00404). Исследование проведено с использованием ресурсов Центра коллективного пользования научным оборудованием ФГБОУ ВО «ИГХТУ»

Овцын А. А.

Модификация поверхности поликарбоната в неравновесной окислительной плазме

Опубликовано 08.06.2019 02:54 | Просмотров: 153 | Блог » RSS


Рекомендуем: