Процессы взаимодействия кислородсодержащей плазмы с некоторыми полимерами

• Автор: Шутов, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 115 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Активные частицы плазмы.

1.1.1. Активные частицы плазмы кислорода.

1.1.2. Активные частицы плазмы азота

1.1.3. Активные частицы плазмы аргона.

1.1.4. Активные частицы плазмы смесей кислородазот и кислородаргон

1.2. Физикохимические закономерности взаимодействия плазмы с полиэтиленом ПЭ, полипропиленом ПП и полиэтилентерефталатом ПЭТФ.

4 1.2.1. Общие закономерности воздействия плазмы на Э, ПП, ПЭТФ.

1.2.2. Образование газообразных продуктов.

1.2.3. Изменение химического состава и структуры поверхностного слоя
Глава 2. Основные методики измерений.
2.1. Экспериментальная установка
2.2. Объекты исследования.
2.3. Методики массспекгральных измерений.
2.3.1. Определение парциальных давлений мольных долей стабильных
4 компонентов газовой смеси
2.3.2. Определение скоростей образования газообразных продуктов при плазменном воздействии
2.3.3. Решение уравнения Вольтерра первого рода методом рщуляризации для определения скоростей образования газообразных продуктов
2.4. Методика ИКизмсрсний
Глава 3. Результаты исследования поверхности полимеров.
3.1. Общий обзор изменений химического состава полимеров при плазменном воздействии.
3.2. Кинетические закономерности изменений химического состава поверхности полипропилена в плазме азот кислородной смеси.
3.3. Закономерности взаимодействия плазмы аргон кислородной смеси с полиэтиленом
Глава 4. Кинетические закономерности изменений химического состава поверхности
нолиэтилентерефталата в плазме азота и кислорода.
Основные результаты и выводы
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


На основе полученных данных предложены механизмы процессов модификации полиэтилена и полипропилена в кислородсодержащих плазмообразующих газах. Практическая ценность. Результаты и выводы, полученные в работе, существенно расширяют базу экспериментальных данных для анализа механизмов воздействия окислительной плазмы на полимеры. Данные о влиянии условий обработки на эффекты модифицирования могут быть непосредственно использованы при выборе оптимальных режимов плазмохимического модифицирования полимерных материалов. Апробация работы и публикации. По результатам исследований опубликовано работ, включая 4 статьи. Международном симпозиуме по теоретической и прикладной плазмохимии Плес, г. Всероссийской конференции Прикладные аспекты химии высоких энергий Москва, г. Международном симпозиуме по теоретической и прикладной плазмохимии Иваново, г. Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов и библиографии. Общий объем диссертации составляет 5 страниц, включая таблиц и рисунков. Список литерагуры содержит 0 источников. ГЛАВА 1. Проблема исследования механизмов взаимодействия плазмаполимер должна включать в себя рассмотрение двух задач. Перваяэто анализ процессов, происходящих в плазме, являющейся источником химически активных агентов, а вторая анализ процессов взаимодействия этих частиц с самим полимером. Обе задачи не являются независимыми, поскольку в самосогласованной системе появление источников новых частиц и изменение условий гибели частиц плазмы изменяет ее физическое состояние, а, значит и условия генерации компонентов плазмы. Тем не менее, методически оправдано рассмотреть эти аспекты по отдельности. В общем случае к активным частицам неравновесной плазмы, способным инициировать гетерогенные химические реакции, относятся частицы, обладающие избыточной внутренней энергией положительные ионы, атомы и радикалы, атомы и молекулы в возбужденных состояниях, а также кванты УФ излучения разряда. Принимая во внимание тот факт, что основными компонентами исследуемой нами плазмы являются кислород, азот и аргон, естественно предположить, что ее физикохимические свойства будут в отдельных чертах подобны свойствам плазмы кислорода, азота или аргона. Поэтому методически целесообразно рассмотреть эти системы по отдельности. Большинство опубликованных работ, в которых содержатся сведения о степенях диссоциации , использовали разряды ВЧ или СВЧ диапазона. Сводка результатов, касающихся разряда постоянного тока представлена в таблице 1. Таблица 1. Р 5 Па К0. Л Изотермический калоримегр. Р 3. Па Я 1. I 0 мА Изотермически й калориметр 0. Р 3 Па Ц 0. Р 0 Па К 2. Р 3 Па 1. Р 2 Па Ц 1. Р . Па Ц 0. Р0 Па 0. Во всех работах отмечается, что степень диссоциации растет но не прямо пропорционально с ростом тока разряда, а с ростом давления может уменьшаться 4,7, почти не меняться 8, и в единственной работе 9 получена растущая зависимость. Концентрация атомарного кислорода определяется совокупностью реакций его образования и гибели. Во всех без исключения работах см. Х е О О 1. В качесгвс рассматривают возбужденные состояния, сходящиеся к первому 5. В, континуум Герцберга и второму 7. В, континуум ШуманаРунге пределам диссоциации. Среди объемных реакций гибели атомарного кислорода рассматривают следующие см. К2. ООО Ю20 К8. К6. О смс1 . Для условий разряда низкого давления Р3 Па, мА, ЕЫ0 Всм2 концегграции компонентов плазмы равны О2Х36 см3 О2А5 см3 О см3 О31. Ю см3, Тв0 К, что дает частоту объемной гибели атомов не превышающую 0. Учитывая, что скорость диссоциации в этих условиях не менее см3с, ясно, что вышеотмеченные реакции не могут обеспечить наблюдаемых концентраций атомов. Поэтому во всех известных нам работах полагают, что основной канал гибели атомов гетерогенная рекомбинация на стенках, протекающая по 1му кинетическому порядку. Концентрация аД может составлять от 5 до концентрации молекул в основном состоянии Х3е , то есть находится на уровне концегграции 03Р а примерно в 45 раз ниже .