Вакуумно-плазменные процессы и технологии. Ефремов А.М - 215 стр.

     ГЛАВА 5. ПЛАЗМЕННАЯ ОБРАБОТКА ПОЛИМЕРНЫХ
                     МАТЕРИАЛОВ

      Воздействие плазмы низкого давления на органические материалы
приводит к самым разнообразным эффектам: изменению морфологии
поверхности; образованию новых функциональных групп; появлению
ненасыщенных связей и радикалов; возникновению поперечных связей
(сшивок) между цепями макромолекул и, наконец, к травлению –
образованию летучих продуктов, которые, в конце концов, полностью
переводят обрабатываемый материал в газовую фазу. Все эти
проявления имеют место всегда, и задача технологии заключается в том,
чтобы создать условия, обеспечивающие преимущественное протекание
того процесса, который максимально приводит к желаемому эффекту. В
состав этих условий входит выбор плазмообразующего газа и режимов
горения разряда (давление мощность и т.д.).
      В качестве иллюстрации рассмотрим следующий пример. Во
многие синтетические полимерные материалы добавляют вещества,
называемые пластификаторами. Цель такой добавки – обеспечить
эластичность изделия. С течением времени пластификатор,
диффундируя из объема на поверхность, испаряется. Изделие теряет
пластичность, становится хрупким. Испарение можно существенно
уменьшить, если создать между цепями макромолекул поперечные
связи, сшивки, то есть, как говорят, “зашить полимер”. Причем такое
“зашивание” должно происходить только с поверхности для того, чтобы
сохранить объемные свойства материала. Действие плазмы кислорода
на такой широко используемый полимер как полиэтилен (ПЭ) проводит
к его интенсивной деструкции с образованием газообразных продуктов,
связанных с разрушением полимерных цепей (СО2, Н2О, СО и Н2) без
существенного сшивания. Обработанный ПЭ полностью растворяется в
тетрагидрофуране. В то же время, если ПЭ подвергнуть действию γ-
облучения в среде того же кислорода, то он сшивается, не полностью
растворяется в том же тетрагидрофуране. Это означает, что кислород,
как плазмообразующий газ, не годится для этих целей. Обработка того
же ПЭ в плазме аргона, гелия или водорода приводит к образованию
сшивок. При этом основной газообразный продукт взаимодействия –
молекулы Н2 - не связан с разрушением полимерных цепей.
Концентрация сшивок растет пропорционально времени плазменного
воздействия, а глубина сшитого слоя зависит от параметров разряда.
При низких давлениях (1-13 Па) она может достигать 20 - 40 мкм, а при
более высоких она менее 2 мкм. Может показаться, что наблюдаемый
эффект связан исключительно со свойствами плазмообразующего газа,


                                215