Физико-химические процессы в системах плазма-полимер и плазма-раствор-полимер

• Автор: Титов, Валерий Александрович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 363 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Взаимодействие неравновесной плазмы с полимерными материалами: физико-химические и технологические аспекты
1.1. Прикладные проблемы, решаемые с использованием плазмохимической обработки полимерных материалов
1.2. Изменение состава и свойств поверхности полимеров при плазмохимической обработке

1.3. Образование газообразных продуктов взаимодействия плазмы с полимерами

1.4. Кинетика процессов взаимодействия неравновесной плазмы с полимерами

1.5. О механизмах процессов взаимодействия плазмы с полимерами

1.6. Генерация активных частиц в неравновесной плазме

1.6.1. Плазма кислорода

1.6.2. Плазма азота и смесей азот - кислород
1.6.3 Плазма аргона и смесей аргон — кислород
Заключение
Глава 2. Методы исследования процессов взаимодействия неравновесной плазмы с полимерами
2.1. Исследование физико-химических процессов в системе плазма
пониженного давления — полимер
2.1.1. Схема экспериментальной установки
2.1.2. Измерение напряженности электрического поля и потока положительных ионов на стенку реактора
2.1.3. Методика измерений интенсивностей линий и полос
излучения
2.1.4. Определение температуры газа
2.1.5. Определение эффективной колебательной температуры ЩХ'Е/, V)
2.1.6. Обработка полимерных материалов в плазме пониженного давления. Определение скоростей образования газообразных продуктов гетерогенных реакций

2.2. Методы исследования физико-химических процессов в системе
плазма атмосферного давления - раствор электролита
2.2.1. Схема установки, методы определения физических
параметров разряда
2.2.2. Процедура обработки полимерных материалов в системе
плазма — раствор электролита
2.3. Методы, использованные для характеристики поверхности модифицированных полимеров
Глава 3. Методики численного моделирования процессов в плазме
3.1. Расчет функции распределения электронов по энергиям и кинетических характеристик процессов с участием электронов
3.2. Расчет функций распределения молекул по колебательным уровням
3.3. Расчет состава нейтральных компонентов плазмы и их потоков на стенку реактора
Глава 4. Кинетика и механизмы генерации активных частиц в кислородсодержащей плазме пониженного давления
4.1. Параметры плазмы воздуха: температура газа, напряженность электрического поля, потоки ионов на стенку реактора
4.2. Концентрация молекул N0 и атомов кислорода в основном состоянии
4.3. Оценка концентраций электронно-возбужденных частиц и озона
4.4. Заселенность колебательных уровней основного электронного состояния молекул азота: результаты экспериментов и расчетов
4.5. Кинетическая модель процессов в плазме смеси азот - кислород. Концентрации активных частиц и их потоки на стенку реактора
4.6. Процессы образования и гибели активных частиц в плазме смеси
аргон - кислород
Глава 5. Кинетика и механизмы взаимодействия окислительной плазмы с полимерными материалами
5.1. Кинетика образования газообразных продуктов в квазистационарном режиме воздействия плазмы на полимеры
5.2. Нестационарная кинетика взаимодействия окислительной плазмы с полимерами
5.3. Особенности плазмохимической обработки капиллярно-пористых

5.4. Температурные зависимости скорости и тепловые эффекты взаимодействия плазмы с полимерами
5.5. Возможные процессы в конденсированной фазе. Оценка вкладов активных частиц плазмы в окисление полимеров
5.6. Влияние газообразных продуктов гетерогенных реакций на свойства плазмы
Глава 6. Физико-химические характеристики плазменно-растворных систем и возможности их использования для модифицирования полимерных материалов
6.1. Физико-химические и технологические проблемы исследования плазменно-растворных систем
6.2. Физические характеристики разряда атмосферного давления с электролитным катодом
6.2.1. Электрофизические параметры разряда
6.2.2. Спектры излучения разряда и процессы переноса компонентов раствора в плазму
6.2.3. Кинетические характеристики и сечения взаимодействия электронов с молекулами воды
6.2.4. Характеристики электронного газа и колебательных распределений молекул в разряде атмосферного давления с электролитным катодом
6.3. Модифицирование полимерных материалов в системе плазма -раствор
6.3.1. Изменение гидрофильности пленок и тканей
6.3.2. Окисление поверхности полимеров при обработке в системе плазма - раствор
6.3.3. Иммобилизация соединений на активированной поверхности полимеров
Основные результаты и выводы
Литература

действие различных активных факторов (например, квантов УФ излучения и атомарного кислорода) может быть неаддитивным [116 - 118].
Все сказанное приводит к необходимости решения следующих вопросов при выяснении механизмов и построении моделей процесса.
1. Нахождение скоростей генерации активных частиц в плазме и их потоков на поверхность обрабатываемого материала. Идентификация активных частиц, участвующих в реакциях с материалом.
2. Определение кинетических характеристик взаимодействия активных частиц с полимером.
3. Анализ вероятных каналов сложного суммарного гетерогенного процесса с учетом взаимосвязей между ними, возможных проявлений неаддитивности совместного действия различных типов активных частиц.
4. Учет обратных связей в единой химически реагирующей системе плазма - полимер, обусловленных, в первую очередь, изменением состава и, как следствие, внутренних параметров плазмы в результате гетерогенных плазмохимических реакций.
В полной мере такой подход не реализован. Отдельные стороны сложного суммарного процесса отражают модели взаимодействия плазмы с полимерами, представленные в работах [3, 8, 119 — 121].
1.6. Генерация активных частиц в неравновесной плазме
Инициирование гетерогенных химических реакций в неравновесной плазме начинается с генерации активных частиц в ее объеме. Анализ механизмов реакций на контактирующей с плазмой поверхности требует количественной информации о потоках активных частиц на поверхность. Экспериментальные методы, как правило, позволяют определять не потоки, а концентрации частиц в газовой фазе. В связи с этим, моделирование кинетики процессов активации газа является одним из инструментов изучения механизмов гетерогенных плазмохимических реакций.