На головну

ПОЛІМЕРНИХ ПОКРИТТІВ

  1. вакуумних покриттів
  2. Закономірності освіти і зростання вакуумних покриттів
  3. ВИКОРИСТАННЯ ЗАХИСНИХ ПОКРИТТІВ ДЛЯ ЗАПОБІГАННЯ КОРРОЗИИ КУЗОВА АВТОМОБІЛЯ
  4. Класифікація методів осадження вакуумних покриттів
  5. Класифікація, коротка характеристика і сфери застосування полімерних матеріалів
  6. Контроль якості ізоляційних покриттів
  7. Лазерне нанесення покриттів

Структура і властивості полімерних покриттів, що визначають область їх ефективного застосування, значною мірою залежать від способу формування. Методом ІЧ-спектроскопії встановлено, що практично у всіх полімерних покриттях спостерігаються такі зміни:

1. Відбувається деяке окислення полімеру; з'являються смуги поглинання, які свідчать про наявність карбонільних (-С = 0) і гідроксильних (ОН) груп.

2. При отриманні ряду покриттів електронною обробкою спостерігається помітне зменшення вмісту в їх обсязі водню.

3. Для покриттів з великого числа полімерів характерна наявність поперечних зв'язків. Такі покриття мають високу хімічну стійкість і відносно низькою механічною деформативність.

4. Можливо також поява ненасичених зв'язків -С = С-.

При аналізі фізико-хімічних перетворень, що протікають при формуванні полімерних покриттів, слід враховувати, що в ряді випадків причиною появи кисневмісних груп може бути окислення вільних радикалів на стадії, коли нанесення покриттів завершено. Для полімерних покриттів, в цілому, характерна сильна залежність структури, а отже, і властивостей від технологічних режимів нанесення: тиску і складу газової фази; параметрів енергетичного впливу; температури підкладки; режимів подальшої обробки тонкопленочной системи і багатьох інших. Тому на практиці при осадженні покриттів необхідний комплексний і многопараметний контроль технологічного процесу.

Досить докладно вивчені електрофізичні властивості полімерних плівок, отриманих полімеризацією з мономера. Відзначається, що тонкі полімерні покриття в ряді випадків мають велике питомий опір, низькі діелектричні втрати, високу електричну міцність і діелектричну проникність, що змінюються в широких межах.

Зазначені діелектричні характеристики покриттів при певних режимах їх формування досить стабільні в широкому діапазоні частот, температур та інших зовнішніх умов. Встановлено, що для деяких полімерів характерна складна залежність tg б, діелектричної проникності ? від умов формування покриттів. Як правило, при низькому тиску парів мономера і високу напругу тліючого розряду утворюються покриття, діелектричні властивості яких більш стабільні. При введенні в зону розряду кисню або азоту спостерігається збільшення діелектричних втрат покриттів. Значний вплив на tg б надають наявність в структурі покриттів подвійних зв'язків, зміна їх концентрації в процесі, наприклад, нагрівання. Найбільш перспективним діелектричним матеріалом є ПТФЕ. Полімерні покриття, сформовані полімеризацією мономера в тліючому розряді, мають сталістю Е, tg б в діапазоні частот 102... 5. 107 Гц, що відриває можливості застосування таких покриттів в високочастотних і надвисокочастотних приладах, що працюють в широкому інтервалі температур.

Як правило, полімерні покриття осідають в умовах відносно низьких температур, протікання різних за своїм характером фізико-хімічних процесів, тому полімерна фаза знаходиться в термодинамічно нерівноважних стані і процес її формування не закінчується стадією нанесення. Практично завжди має місце суттєва зміна в часі властивостей і структури покриттів під дією зовнішніх факторів і в результаті переходу в більш стабільний стан. Полімери в тонких шарах більш чутливі в порівнянні з масивним станом до дії тепла, кисню, радіаційного випромінювання і т. Д. У загальному випадку зміна фізико-хімічних властивостей покриттів в процесі старіння визначається конкуренцією двох основних процесів: деструкції, що приводить до появи реакційно-здатних низькомолекулярних фрагментів макромолекул, і структурування, т. е. освіти в обсязі зшитою просторової структури. Основними факторами, що визначають ступінь прояву цих процесів при звичайних умовах, є температура і склад газової фази. Для більшості складних полімерних покриттів характерний багатостадійний характер процесів термодеструкції, і кінетика їх протікання в значній мірі залежить від умов полімеризації. Кінетика ж зміни діелектричних властивостей пояснюється процесами рекомбінації вільних радикалів, окислення макромолекул. При тривалому зберіганні покриттів на повітрі найбільш значні зміни Е, tg б спостерігаються в початковому періоді (протягом 10 ... 15 діб).

Нестационарность процесів диспергування вихідного полімеру, дальнодействием вплив твердої поверхні підкладки, зміна характеру взаємодії при адсорбції фрагментів макромолекули і подальшому зростанні полимеризационной фази визначають неоднорідність хімічного складу покриття по його товщині, існування градієнта електрофізичних, оптичних, механічних і захисних властивостей, розмірних структурних ефектів.

Так, при дослідженні покриттів, отриманих з продуктів електронно-променевого диспергування поліетилену, встановлено, що безпосередньо на поверхні формується шар, що містить більш високу концентрацію кисневмісних фрагментів і має більш високу ступінь впорядкованості. При цьому характер зміни концентрації функціональних груп по товщині граничного шару залежить від природи металевої підкладки.

Як наслідок прояву неоднорідності хімічного складу по товщині шару, слід розглядати і розмірні ефекти оптичних властивостей полімерних покриттів. Показано, зокрема, що залежність показника заломлення ПТФЕ від товщини шару є немонотонної: показник заломлення n в при поверхневому шарі має найбільше значення і на відстані від підкладки d = 120 ... 139 нм - мінімальне, при подальшому збільшенні товщини n зростає і досягає практично постійного значення при d> 10 мкм (рисунок 10.6).

 Малюнок 10.6 - Залежність інтегрального (1) і диференціального (2) показників заломлення від товщини покриття ПТФЕ

Слід зазначити, що плівки ПТФЕ мають досить низький показник заломлення (n = 1,33 ... 1,38), мають високу прозорість у видимій області, що визначає їх високу перспективність при використанні в якості інтерференційних просвітлюють елементів.

Сильно виражену залежність від товщини полімерного покриття мають і коефіцієнт тертя ? (рисунок 10.7), крайовий кут змочування ?. Для неокислювального плівок ПТФЕ залежності ? (d) і ? (d) близькі за своїм характером до залежності показника заломлення від товщини шару: при значенні d ~ 0,5 .... 1,0 мкм ? і ? мають мінімальне значення.

При окисленні полімеру коефіцієнт тертя має більш високі значення і монотонно знижується при збільшенні товщини покриття. Дані особливості, а також кореляція залежностей ? (d) і ? (d) свідчать про переважне вплив адгезійного взаємодії на параметри тертя тонких полімерних покриттів.

Захисні властивості покриттів, їх пористість також немонотонно змінюються при збільшенні товщини шару. У процесі росту покриттів при товщині 1,0 ... 1,2 мкм спостерігається значне (в 10 - 100 разів) збільшення площі наскрізних пор, що можна пояснити протіканням при такій товщині шару процесів об'ємного структуроутворення, що призводять до появи внутрішніх напружень. При подальшому осадженні відбувається заповнення виникають пір і поліпшення захисних властивостей. Відзначається, що значне поліпшення сплошности може бути досягнуто при використанні багатошарових тонкоплівкових систем, в яких ускладнені процеси об'ємного структуроутворення. У цьому випадку вдається сформувати практично безпористі покриття товщиною ~ 0,5 ... 1, 0 мкм.

Малюнок 10.7 - Залежність коефіцієнта тертя плівок ПТФЕ від товщини при швидкості ковзання 1,7 м / с (1); 3,5 м / с (2, 4); 5,2 м / с (3, 5): 1 - відносна оптична щільність смуги 1720 см-1 (Коливання карбонільних груп -С = О)

D1720 = 0; 2, 3 - 0,7 мкм -1; 4, 5 - 1,5 мкм -1

Механічні властивості покриттів, їх адгезійна міцність в значній мірі залежать від режиму і виду попередньої активационной обробки поверхні підкладки. Встановлено, що досить висока адгезія досягається при обробці підкладки в плазмі тліючого розряду або її нагріванні до температур 120 - 180 0С (для плівок ПТФЕ). При окисленні полімеру (ПЕ, ПТФЕ та інших) адгезія зростає. Однак їх деформаційні властивості різко знижуються. Товщина покриття також впливає на їх адгезію. Більш міцно пов'язані з підкладкою тонкі покриття. Через негативного впливу внутрішніх напружень зі збільшенням товщини покриття адгезійна міцність знижується і при d> 10 мкм практично не змінюється.

Високі експлуатаційні властивості покриттів визначають їх ефективне використання в мікроелектроніці (діелектричні і напівпровідникові шари, резистивні покриття, захисні і гідрофобні плівки і ін.), Машинобудуванні (антифрикційні, антикорозійні і декоративні покриття, багатошарові і комбіновані плівкові матеріали), оптиці (інтерференційні і селективні шари , фільтри), сенсориці (іоноселективні мембрани, електроди, плівкові електроліти та ін.).

список рекомендованій Літератури

Ясуда Х. Полімеризація в плазмі. - М .: Світ, 1988. - 376 с.

Бердичівський М. Г., Марусин В. В. Нанесення покриттів. Травлення і модифікування полімерів з використанням нізкоентальпійной нерівноважної плазми: Огляд / Новосибірськ: Ін-т теплофізики РАН, Сиб. отд-ня, 1993. -107 с.

Красовський А. М., Толстопятов Е. М. Отримання тонких плівок розпиленням полімерів в вакуумі / Под ред. Білого В. А.- Мн .: Наука і техніка, 1989. - 181 с.

Ткачук Б. В., Колотиркін В. М. Отримання тонких полімерних плівок з газової фази. - М .: Хімія, 1987. - 158 с.

Брук М. А., Павлов С. А. Полімеризація на поверхні твердих тіл. - М .: Хімія, 1990. - 130 с.

 



ФОРМУВАННЯ ПОЛІМЕРНИХ ПОКРИТТІВ ШЛЯХОМ Диспергуванням ПОЛІМЕРНОЇ МІШЕНІ | Лабораторія Альтернативної Історії

Плазмохимическая модифікація матеріалів | Формування плазмохимических неорганічних покриттів | ТЕХНОЛОГІЯ ФОРМУВАННЯ ТОНКИХ ПОЛІМЕРНИХ ПОКРИТТІВ ІЗ АКТИВНОЇ ГАЗОВОЇ ФАЗИ | полімеризаціїмономерів |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати