Полимерные материалы характеризуются низкими значениями поверхностной энергии, плохо смачиваются растворителями и обладают низкой адгезией к напыленным слоям металлов. Плазменная обработка является эффективным методом модифицирования поверхностных слоев полимеров, так как позволяет изменять только поверхность обрабатываемого материала и очень тонкий приповерхностный слой. Однако технология плазменного модифицирования все еще находится в стадии опытной проверки. Это объясняется, в частности, нестабильностью получаемых результатов. Так, положительное воздействие тлеющего разряда, который чаще всего реализуют на постоянном токе, со временем либо значительно ослабевает, либо полностью утрачивается при хранении обрабатываемых материалов (эффект «старения»). Настоящая работа посвящена исследованию влияния плазмы высокочастотного (ВЧ) тлеющего разряда на свойства поверхности полимерных материалов.
Объектом исследования служили образцы пленок из поливинилхлорида (ПВХ) и полиэтилена высокого давления (ПЭ) толщиной 50 мкм, поверхность которых подвергалась воздействию ВЧ-тлеющего разряда в атмосфере остаточного воздуха. Режимные параметры процесса: давление Рост = 1000 Па; частота питающего генератора f = 27,12 МГц; энергия разряда (приведенное поле) Е/Р = 30-50 В/см · мм рт. ст; образцы размещались на высокопотенциальном электроде. Изменение свойств поверхности полимерных материалов характеризовали значениями краевых углов смачивания дистиллированной водой θ, определяемых в условиях натекания по стандартной методике. Работу адгезии W рассчитывали по формуле Дюпре-Юнга. Результаты экспериментов сведены в таблицу (приведены средние для трех измерений каждого образца значения θ).
| Полимер | Время обработки, с | Через 1 час после обработки | Через 1 сутки после обработки | Через 3 суток после обработки | Через 5 суток после обработки | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| θ,° | W·103, Дж/м2 | θ,° | W·103, Дж/м2 | θ,° | W·103, Дж/м2 | θ,° | W·103, Дж/м2 | ||
| ПВХ: θисх=88°, Wисх=75·10-3, Дж/м2 | 5 | 66 | 102 | 71 | 97 | 72 | 95 | 72 | 95 |
| 15 | 62 | 107 | 70 | 98 | 70 | 98 | 70 | 98 | |
| 20 | 59 | 110 | 67 | 101 | 67 | 101 | 68 | 100 | |
| 25 | 49 | 121 | 55 | 115 | 62 | 107 | 62 | 107 | |
| 30 | 50 | 120 | 58 | 111 | 59 | 110 | 59 | 110 | |
| 35 | 60 | 109 | 64 | 105 | 66 | 102 | 66 | 102 | |
| ПЭ: θисх=99°, Wисх=61·10-3, Дж/м2 | 10 | 63 | 106 | 72 | 95 | 72 | 95 | 74 | 93 |
| 15 | 54 | 116 | 59 | 110 | 59 | 110 | 59 | 110 | |
| 25 | 61 | 108 | 66 | 102 | 68 | 100 | 68 | 100 | |
| 35 | 63 | 106 | 66 | 102 | 69 | 99 | 69 | 99 | |
Оптимальными временами обработки следует считать: для ПВХ τ = 25-30 с, для ПЭ τ = 15 с. В этих режимах достигается наиболее существенное увеличение работы адгезии: W/Wисх ≈ 1,5 (ПВХ) и W/Wисх ≈ 1,8 (ПЭ). Отличительной особенностью метода модифицирования поверхности полимеров в плазме ВЧ-тлеющего разряда является стабилизация краевого угла смачивания практически уже через 1-3 суток после обработки.
- 1235 просмотров
Добавить комментарий