RU2443558C1 - Способ модифицирования поверхности полиэтилена - Google Patents
Способ модифицирования поверхности полиэтилена Download PDFInfo
- Publication number
- RU2443558C1 RU2443558C1 RU2010131753/05A RU2010131753A RU2443558C1 RU 2443558 C1 RU2443558 C1 RU 2443558C1 RU 2010131753/05 A RU2010131753/05 A RU 2010131753/05A RU 2010131753 A RU2010131753 A RU 2010131753A RU 2443558 C1 RU2443558 C1 RU 2443558C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- kpa
- discharge
- stage
- air
- days
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии модифицирования (обработки) поверхности полимерных материалов. Способ осуществляют путем обработки в низкотемпературной плазме высокочастотного тлеющего разряда при пониженном давлении среды в разрядной камере. Процесс осуществляют в две стадии. На первой стадии плазменную обработку ведут в атмосфере насыщенного водяного пара при давлении 1,0-1,5 кПа в течение 15-20 с и удельной мощности разряда 50-200 Вт/м2. На второй стадии устанавливают давление 10-15 кПа путем напуска в камеру технического воздуха и производят плазменную обработку в течение 2-5 с при удельной мощности разряда 2,0-2,5 кВт/м2. Заявляемый способ позволяет получить устойчивую гидрофилизацию поверхности при одновременно высокой степени ее очистки, существенно улучшить адгезионные свойства полиэтилена. 9 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к технологии модифицирования (обработки) поверхности полимерных материалов, а именно полиэтилена.
Наиболее близким к предлагаемому является способ модифицирования поверхности полимерных материалов путем обработки в низкотемпературной плазме высокочастотного тлеющего разряда при давлениях среды ниже 100 тор [Патент США №3870610, МПК7 B29C 59/14, B29C 59/00, H01J 37/32, D06M 10/02, D06M 10/00, C08F 047/22, 1975 - прототип]. Известный способ обеспечивает увеличение гидрофильности полимерных материалов, в том числе полиэтилена, и увеличивает работу адгезии поверхности. Однако с течением времени (при хранении на воздухе) эффект гидрофилизации ослабевает - модифицированные материалы "стареют".
Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение "старения" - сохранение гидрофильности поверхности полиэтилена, модифицированного в низкотемпературной плазме тлеющего разряда, при дальнейшем хранении на воздухе.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе модифицирования поверхности полимерных материалов, в частности полиэтилена, путем обработки в низкотемпературной плазме высокочастотного тлеющего разряда при пониженном давлении среды в разрядной камере процесс осуществляют в две стадии: на первой стадии плазменную обработку ведут в атмосфере насыщенного водяного пара при давлении 1,0-1,5 кПа в течение 15-20 с и удельной мощности разряда 50-200 Вт/м2, а на второй стадии устанавливают давление 10-15 кПа путем напуска в камеру технического воздуха и производят плазменную обработку полиэтилена в течение 2-5 с при удельной мощности разряда 2,0-2,5 кВт/м2.
Применение заявляемого способа позволяет получить устойчивую гидрофилизацию поверхности при одновременно высокой степени ее очистки, существенно улучшить адгезионные свойства пленок полиэтилена. За счет высокой и устойчивой адгезии обеспечиваются новые физико-химические свойства полиэтилена. Тем самым создаются условия для успешной реализации процессов металлизации, полимеризации, а также технологических процессов получения композиционных материалов с полимерными наполнителями.
Предлагаемое техническое решение является новым, обладает изобретательским уровнем и промышленно применимо.
Примеры осуществления способа.
Пример 1. Проводилось модифицирование поверхности образцов пленок полиэтилена толщиной 50 мкм в низкотемпературной плазме высокочастотного тлеющего разряда (на стандартной частоте высокочастотного диапазона f=27,12 МГц). Режимные параметры процесса приведены в табл.1 (здесь P - остаточное давление в разрядной камере, τ - время обработки, p - удельная мощность разряда). Изменение свойств поверхности образцов характеризовали значениями краевых углов θ смачивания дистиллированной водой (бидистиллятом), определяемых гониометрическим способом по стандартной методике. Работу адгезии поверхности образцов W рассчитывали по формуле Дюпре-Юнга: W=σж(1+cosθ). Здесь σж - поверхностное натяжение рабочей жидкости. В каждом цикле измерений угла θ на образец наносились три капли, а результаты усреднялись.
Для получения сравнительных данных модифицирование поверхности тех же образцов материала проводили по способу-прототипу. Результаты экспериментов представлены в табл.1.
Аналогично примеру 1 предлагаемый способ осуществляли в примерах 2-9 при измененных (по отношению к данным табл.1) режимных параметрах процесса. Результаты экспериментов сведены в табл.2-9.
Можно видеть, что по сравнению со способом-прототипом предлагаемый способ позволяет существенно ослабить эффект «старения» пленок. Краевой угол смачивания θ с течением времени хранения на воздухе изменяется (возрастает) очень незначительно. Через 1-2 суток после плазменной обработки значения краевого угла смачивания полностью стабилизируются - достигается устойчивая гидрофилизация поверхности. При реализации процесса по способу-прототипу устойчивая гидрофилизация достигается не ранее чем через 10 суток.
Проведенные дополнительно эксперименты показали, что при изменении режимных параметров вне пределов диапазона, указанных в стадиях, результирующие показатели процесса (краевой угол смачивания θ, работа адгезии поверхности W) ухудшаются.
Таблица 1 | |||||||||||||||||||
Предлагаемый способ (θисх=99°) | Способ-прототип (θисх=99°) | ||||||||||||||||||
Режимные параметры | Пока- затели |
Время хранения на воздухе, сут | Режимные параметры | Показатели | Время хранения на воздухе, сут | ||||||||||||||
0 | 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 10 | 30 | 0 | 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 10 | 30 | ||||
I стадия: | θ, град | 51 | 52 | 52 | 53 | 53 | 53 | 53 | 53 | P≤13,3 кПа, τ=15 с, p=2 кВт/м2 |
θ, град | 48 | 50 | 54 | 55 | 57 | 59 | 64 | 66 |
P1=1 кПа, | |||||||||||||||||||
τ1=15 c, | |||||||||||||||||||
p1=50 Вт/м2 | |||||||||||||||||||
II стадия: | W·103, Дж/м2 | 119 | 118 | 118 | 117 | 117 | 117 | 117 | 117 | W·103, Дж/м2 | 122 | 120 | 116 | 115 | 112 | 110 | 105 | 102 | |
P2=10 кПа, | |||||||||||||||||||
τ2=2 с, | |||||||||||||||||||
p2=2 кВт/м2 |
Таблица 2 | |||||||||||||||||||
Предлагаемый способ (θисх=99°) | Способ-прототип (θисх=99°) | ||||||||||||||||||
Режимные параметры | Показа- тели |
Время хранения на воздухе, сут | Режимные параметры | Показа- тели |
Время хранения на воздухе, сут | ||||||||||||||
0 | 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 10 | 30 | 0 | 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 10 | 30 | ||||
I стадия: | θ, град | 49 | 51 | 52 | 52 | 52 | 52 | 52 | 52 | P≤13,3 кПа, τ=15 с, p=2 кВт/м2 |
θ, град | 48 | 50 | 54 | 55 | 57 | 59 | 64 | 66 |
P1=1 кПа, | |||||||||||||||||||
τ1=15 с, | |||||||||||||||||||
p1=50 Вт/м2 | |||||||||||||||||||
II стадия: | W·103, Дж/м2 | 121 | 119 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | W·103, Дж/м2 | 122 | 120 | 116 | 115 | 112 | 110 | 105 | 102 | |
P2=12 кПа, | |||||||||||||||||||
τ2=4 с, | |||||||||||||||||||
p2=2,2 кВт/м2 |
Таблица 3 | |||||||||||||||||||
Предлагаемый способ (θисх=99°) | Способ-прототип (θисх=99°) | ||||||||||||||||||
Режимные параметры | Показа- тели |
Время хранения на воздухе, сут | Режимные параметры | Показа- тели |
Время хранения на воздухе, сут | ||||||||||||||
0 | 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 10 | 30 | 0 | 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 10 | 30 | ||||
I стадия: | θ, град | 49 | 51 | 52 | 52 | 52 | 52 | 52 | 52 | P≤13,3 кПа, τ=15 с, p=2 кВт/м2 |
θ, град | 48 | 50 | 54 | 55 | 57 | 59 | 64 | 66 |
P1=1 кПа, | |||||||||||||||||||
τ1=15 с, | |||||||||||||||||||
p1=50 Вт/м2 | |||||||||||||||||||
II стадия: | W·103, Дж/м2 | 121 | 119 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | W·103, Дж/м2 | 122 | 120 | 116 | 115 | 112 | 110 | 105 | 102 | |
P2=15 кПа, | |||||||||||||||||||
τ2 =5 с, | |||||||||||||||||||
p2=2,5 кВт/м2 |
Таблица 4 | |||||||||||||||||||
Предлагаемый способ (θисх=99°) | Способ-прототип (θисх=99°) | ||||||||||||||||||
Режимные параметры | Показа- тели |
Время хранения на воздухе, сут | Режимные параметры | Показа- тели |
Время хранения на воздухе, сут | ||||||||||||||
0 | 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 10 | 30 | 0 | 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 10 | 30 | ||||
I стадия: | θ, град | 50 | 51 | 52 | 52 | 52 | 52 | 52 | 52 | P≤13,3 кПа, τ=15 с, p=2 кВт/м2 |
θ, град | 48 | 50 | 54 | 55 | 57 | 59 | 64 | 66 |
P1=1,2 кПа, | |||||||||||||||||||
τ1=17 с, | |||||||||||||||||||
p1=100 Вт/м2 | |||||||||||||||||||
II стадия: | W·103, Дж/м2 | 120 | 119 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | W·103, Дж/м2 | 122 | 120 | 116 | 115 | 112 | 110 | 105 | 102 | |
P2=10 кПа, | |||||||||||||||||||
τ2=2 с, | |||||||||||||||||||
p2=2 кВт/м2 |
Таблица 5 | |||||||||||||||||||
Предлагаемый способ (θисх=99°) | Способ-прототип (θисх=99°) | ||||||||||||||||||
Режимные параметры | Показа- тели |
Время хранения на воздухе, сут | Режимные параметры | Показа- тели |
Время хранения на воздухе, сут | ||||||||||||||
0 | 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 10 | 30 | 0 | 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 10 | 30 | ||||
I стадия: | θ, град | 49 | 50 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | P≤13,3 кПа, τ=15 с, p=2 кВт/м2 |
θ, град | 48 | 50 | 54 | 55 | 57 | 59 | 64 | 66 |
P1=1,2 кПа, | |||||||||||||||||||
τ1=17 с, | |||||||||||||||||||
p1=100 Вт/м2 | |||||||||||||||||||
II стадия: | W·103, Дж/м2 | 121 | 120 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | W·103, Дж/м2 | 122 | 120 | 116 | 115 | 112 | 110 | 105 | 102 | |
P2=12 кПа, | |||||||||||||||||||
τ2=4 с, | |||||||||||||||||||
p2=2,2 кВт/м2 |
Таблица 6 | |||||||||||||||||||
Предлагаемый способ (θисх=99°) | Способ-прототип (θисх=99°) | ||||||||||||||||||
Режимные параметры | Показа- тели |
Время хранения на воздухе, сут | Режимные параметры | Показа- тели |
Время хранения на воздухе, сут | ||||||||||||||
0 | 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 10 | 30 | 0 | 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 10 | 30 | ||||
I стадия: | θ, град | 49 | 50 | 52 | 52 | 52 | 52 | 52 | 52 | P≤13,3 кПа, τ=15 с, p=2 кВт/м2 |
θ, град | 48 | 50 | 54 | 55 | 57 | 59 | 64 | 66 |
P1=1,2 кПа, | |||||||||||||||||||
τ1=17 с, | |||||||||||||||||||
p1=100 Вт/м2 | |||||||||||||||||||
II стадия: | W·103, Дж/м2 | 121 | 120 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | W·103, Дж/м2 | 122 | 120 | 116 | 115 | 112 | 110 | 105 | 102 | |
P2=15 кПа, | |||||||||||||||||||
τ2=5 с, | |||||||||||||||||||
p2=2,5 кВт/м2 |
Таблица 7 | |||||||||||||||||||
Предлагаемый способ (θисх=99°) | Способ-прототип (θисх=99°) | ||||||||||||||||||
Режимные параметры | Показа- тели |
Время хранения на воздухе, сут | Режимные параметры | Показа- тели |
Время хранения на воздухе, сут | ||||||||||||||
0 | 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 10 | 30 | 0 | 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 10 | 30 | ||||
I стадия: | θ, град | 49 | 50 | 52 | 52 | 52 | 52 | 52 | 52 | P≤13,3 кПа, τ=15 с, p=2 кВт/м2 |
θ, град | 48 | 50 | 54 | 55 | 57 | 59 | 64 | 66 |
P1=1,5 кПа, | |||||||||||||||||||
τ1=20 с, | |||||||||||||||||||
p1=200 Вт/м2 | |||||||||||||||||||
II стадия: | W·103, Дж/м2 | 121 | 120 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | 118 | W·103, Дж/м2 | 122 | 120 | 116 | 115 | 112 | 110 | 105 | 102 | |
P2=10 кПа, | |||||||||||||||||||
τ2=2 с, | |||||||||||||||||||
p2=2 кВт/м2 |
Таблица 8 | |||||||||||||||||||
Предлагаемый способ (θисх=99°) | Способ-прототип (θисх=99°) | ||||||||||||||||||
Режимные параметры | Показа- тели |
Время хранения на воздухе, сут | Режимные параметры | Показа- тели |
Время хранения на воздухе, сут | ||||||||||||||
0 | 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 10 | 30 | 0 | 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 10 | 30 | ||||
I стадия: | θ, град | 48 | 49 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | P≤13,3 кПа, τ=15 с, p=2 кВт/м2 |
θ, град | 48 | 50 | 54 | 55 | 57 | 59 | 64 | 66 |
P1=1,5 кПа, | |||||||||||||||||||
τ1=20 с, | |||||||||||||||||||
p1=200 Вт/м2 | |||||||||||||||||||
II стадия: | W·103, Дж/м2 | 122 | 121 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | W·103, Дж/м2 | 122 | 120 | 116 | 115 | 112 | 110 | 105 | 102 | |
P2=12 кПа, | |||||||||||||||||||
τ2=4 с, | |||||||||||||||||||
p2=2,2 кВт/м2 |
Таблица 9 | |||||||||||||||||||
Предлагаемый способ (θисх=99°) | Способ-прототип (θисх=99°) | ||||||||||||||||||
Режимные параметры | Показа- тели |
Время хранения на воздухе, сут | Режимные параметры | Показа- тели |
Время хранения на воздухе, сут | ||||||||||||||
0 | 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 10 | 30 | 0 | 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 10 | 30 | ||||
I стадия: | θ, град | 48 | 50 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | 51 | P≤13,3 кПа, τ=15 с, p=2 кВт/м2 |
θ, град | 48 | 50 | 54 | 55 | 57 | 59 | 64 | 66 |
P1=1,5 кПа, | |||||||||||||||||||
τ1=20 с, | |||||||||||||||||||
p1=200 Вт/м2 | |||||||||||||||||||
II стадия: | W·103, Дж/м2 | 122 | 120 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | 119 | W·103, Дж/м2 | 122 | 120 | 116 | 115 | 112 | 110 | 105 | 102 | |
P2= 15 кПа, | |||||||||||||||||||
τ2=5 с, | |||||||||||||||||||
p2=2,5 кВт/м2 |
Claims (1)
- Способ модифицирования поверхности полиэтилена путем обработки в низкотемпературной плазме высокочастотного тлеющего разряда при пониженном давлении среды в разрядной камере, отличающийся тем, что процесс осуществляют в две стадии: на первой стадии плазменную обработку ведут в атмосфере насыщенного водяного пара при давлении 1,0-1,5 кПа в течение 15-20 с и удельной мощности разряда 50-200 Вт/м2, а на второй стадии устанавливают давление 10-15 кПа путем напуска в камеру технического воздуха и производят плазменную обработку в течение 2-5 с при удельной мощности разряда 2,0-2,5 кВт/м2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010131753/05A RU2443558C1 (ru) | 2010-07-28 | 2010-07-28 | Способ модифицирования поверхности полиэтилена |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010131753/05A RU2443558C1 (ru) | 2010-07-28 | 2010-07-28 | Способ модифицирования поверхности полиэтилена |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2443558C1 true RU2443558C1 (ru) | 2012-02-27 |
Family
ID=45852215
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010131753/05A RU2443558C1 (ru) | 2010-07-28 | 2010-07-28 | Способ модифицирования поверхности полиэтилена |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2443558C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2534790C2 (ru) * | 2013-03-11 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" | Способ управления процессом модифицирования поверхности полимерных материалов |
RU2783713C2 (ru) * | 2020-12-21 | 2022-11-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Способ получения шероховатости на поверхности композиционных материалов (варианты) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3870610A (en) * | 1972-03-09 | 1975-03-11 | Grace W R & Co | Cold plasma treatment of materials |
US4188426A (en) * | 1977-12-12 | 1980-02-12 | Lord Corporation | Cold plasma modification of organic and inorganic surfaces |
US5895587A (en) * | 1997-01-21 | 1999-04-20 | Cryovac, Inc. | Cook-in package and method of making same |
RU2301117C2 (ru) * | 2002-01-29 | 2007-06-20 | Циба Спешиалти Кемикэлз Холдинг Инк. | Способ получения покрытий с сильной адгезией |
-
2010
- 2010-07-28 RU RU2010131753/05A patent/RU2443558C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3870610A (en) * | 1972-03-09 | 1975-03-11 | Grace W R & Co | Cold plasma treatment of materials |
US4188426A (en) * | 1977-12-12 | 1980-02-12 | Lord Corporation | Cold plasma modification of organic and inorganic surfaces |
US5895587A (en) * | 1997-01-21 | 1999-04-20 | Cryovac, Inc. | Cook-in package and method of making same |
RU2301117C2 (ru) * | 2002-01-29 | 2007-06-20 | Циба Спешиалти Кемикэлз Холдинг Инк. | Способ получения покрытий с сильной адгезией |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2534790C2 (ru) * | 2013-03-11 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" | Способ управления процессом модифицирования поверхности полимерных материалов |
RU2783713C2 (ru) * | 2020-12-21 | 2022-11-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" | Способ получения шероховатости на поверхности композиционных материалов (варианты) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Shi et al. | The investigation of argon plasma surface modification to polyethylene: Quantitative ATR-FTIR spectroscopic analysis | |
JP5849308B2 (ja) | 表面改質フッ素樹脂フィルムの製造方法及び表面改質フッ素樹脂フィルム | |
CN105727753A (zh) | 一种聚四氟乙烯中空纤维膜表面亲水化改性的方法 | |
JP5649772B2 (ja) | フッ素樹脂系成形物の表面改質方法 | |
CN110139719B (zh) | 具有优异的稳定性和耐久性的亲水性多功能超薄涂层 | |
RU2443558C1 (ru) | Способ модифицирования поверхности полиэтилена | |
JP3475085B2 (ja) | 表面改質層を有するフッ素樹脂成形体、フッ素樹脂の表面処理方法、及び処理装置 | |
CN103831027A (zh) | 基于等离子体技术改善聚偏氟乙烯多孔膜抗污性能的方法 | |
CN1776003A (zh) | 陶瓷基片溅射铜箔生产方法 | |
Seki et al. | The influence of oxygen plasma treatment of jute fibers on mechanical properties of jute fiber reinforced thermoplastic composites | |
CN113004567A (zh) | 一种超低吸附移液吸头的表面处理方法 | |
EP1829916B1 (en) | Ethylene-tetrafluoroethylene copolymer molding and process for producing the same | |
CN1858091A (zh) | 真空射频等离子体极化处理氟橡胶的方法 | |
Kuwabara et al. | Polymer surface treatment by atmospheric pressure low temperature surface discharge plasma: Its characteristics and comparison with low pressure oxygen plasma treatment | |
WO2018221665A1 (ja) | 積層体及びその製造方法 | |
US20150065001A1 (en) | Surface coatings | |
CN111188032A (zh) | 一种膜间结合方式的等离子化学气相沉积法镀疏水膜方法 | |
CN102746524A (zh) | 一种材料表面低温等离子体改性方法及其装置 | |
US20070246472A1 (en) | Method for Preparing a Hollow Element of a Fuel System | |
Jiang et al. | Synthesis of proton-exchange membranes by a plasma polymerization technique | |
WO2021097819A1 (zh) | 一种超疏水膜及其制备方法、对mdi废盐水进行提浓与回用的方法 | |
WO2010131372A1 (ja) | フッ素樹脂系成形物の表面改質方法 | |
JP4073540B2 (ja) | 撥水性部材とその製造方法 | |
CN114645281B (zh) | 一种褪除金属工件表面碳膜的方法 | |
KR101618741B1 (ko) | 마그네슘 합금 판재의 표면처리 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130729 |