Способ декорирования полиолефиновых пленок для изучения их структуры

Способ декорирования полиолефиновых пленок для изучения их структуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К, АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<щ 952377 л г а р г (61) Дополнительное к ввт. свид-ву(22) Заявлено 17. 12. 79 (21) 2853575/23-05 (и}М.Кп. с присоединением заявки ¹â€”

В 05 D 7/04

G N 31/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.08.82. Бюллетень ¹ 31

Дата опубликования описания 250882 (ЗЗ) УДК 678. 742:

:678 01 539 .2(088.8) (72) Автор (54) СПОСОБ ДЕКОРИРОВАНИЯ ПОЛИОЛЕФИНОВЫХ

ПЛЕНОК ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ИХ СТРУКТУРЫ

Изобретение относится к испытанию материалов, в частности выявлению структуры поверхностных слоев полимеров, определению характера структурных неоднородностей, и может быть использовано в исследовательских целях.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ вакуумного декорирования материалов, включающий нанесение в вакууме диспергированной пленки металла и изучения характера поверхностного распределения частиц металлической фазы, При этом получают информацию о геометрических размерах, степени неоднородности структурных образований(1).

Однако этот способ высокоэффективен только для поверхностей металлов, неорганических диэлектриков и тонких (до 1 мкм 1 пленок полимеров, содержащих незначительное количество примесей (следов катализаторов, инородных атомов и соединений). При анализе более толстых пленок полимеров, выпускаемых промыаленностью, особенно, полиолефинов, данный способ не позволяет с достаточной точностью оценить структуру поверхности.

Цель изобретения — повышение точности оценки структурной неоднородности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу декорирования полиолефиновых пленок для изучения их структуры нанесением на их поверхность в вакууме частиц металла, их предварительно растягивают под действием напряжений 3-5 МН/м при температуре высокозластического состояния, а в качестве металла используют свинец.

Положительный эффект достигается тем, что при температуре высокоэластического состояния под действием механических напряжений в неполярных полимерах происходит существенно различное изменение сегментальной подвижности макромолекул в аморфных и кристаллических областях полимеров, которое, как показали эксперименты, сказывается на конденсирующей способности и обуславливает селективный рост частиц металлической фазы. При осаждении атомов металла на поверхность

30 аморфной фазы при ее механическом

952377

15

ЗО

50 на

Напряжение, кН/м

Режим термообработки образцов

Температура поверхности, К

Контрольный оптический мето

300

Известный способ

20-100

50-220

60-70

85-110. деформировании наблюдается существенное уменьшение коэффициента конденсации атомов металла. На участках с кристаллической фазой растяжение не оказывает влияние на рост металлической пленки. Диапазон оптимальных растягивающих напряжений составляет 3-5 МН/м . При использо 2 вании напряжений, величина которых ниже приведенных, селективность осаждения не реализуется в достаточной степени. При напряжениях больших 5 МН/м возможно значительное деформирование полимера, что изменяет структуру поверхности и затрудняет интерпретацию полученных результатов. Селективность осаждения не проявляется, если механически напряженная пленка не находится в высокоэластическом состоянии, т.е. при температуре выше температуры стеклования и ниже температуры перехода в вязкотекучее состояние.

Выбор в качестве металла свинца обусловлен тем, что при испарении других возможно высокое воздействие на полимер, что вызывает изменения структуры поверхности. Возможно использование других металлов, имеющих низкую температуру испарения.

Пример 1. Изучают структуры поверхности полиэтилена. Пленки полимера в вакуумной камере растягивают под действием 2,3,4,5 и б МН/м1и производят нанесение на их поверхность диспергированной пленки свинца с эффективной толщиной 10 нм. Температура полимерной пленки 300 К.

Распределение частиц металлической фазы по поверхности полимера регистрируют с помощью растрового электронного микроскопа ISM-50A.

Для получения сравнительных данных осуществляют вакуумное диспергирование по известному методу (без их растяжения). Проводят также осаждение пленки металла при 100 К, т.е. когда полимер находится в стеклообразном состоянии (температура стеклования полиэтилена 150 К).

Электронномикроскопические исследования показали, что декорирование поверхности полимерной пленки без ее растяжения не позволяет достаточВлияние режима декорирования но точно выявить сточктуру поверхности. В этом случае частицы металлической фазы расположены по поверхности довольно равномерно. При низких температурах (Т=100 K) структурные неоднородности также не сказываются на поверхностном распределении частиц металлической фазы.

Только вакуумное нанесение частиц свинца на поверхность механически напряженных пленок при 300 К иэ-за имеющей место при этих условиях селективности осаждения позволяет оценить характер и геометрические размеры кристаллических областей.

При этом механические напряжения

3-5 МН/м дают воэможность достаточно четко выявить структурные особенности поверхности. При напряжении 2 МН/м структура не выявляется в полной мере. При более высоких напряжениях (6 МН/м )имеет место некоторое деформирование структуры, что затрудняет точное определение исходных размеров структурных образований.

Пример 2. Проводят декорирование пленок полипропилена, термообработанных при различных режимах, и вследствие этого имеющих различное структурное состояние.

Режим I — закалка образцов в жид- ком азоте, режим II — закалка в .воде, режим III — охлаждение на воздухе. В качестве металла, островковую пленку которого наносят на поверхность, используют свинец. Температура поверхности полипропилена в момент декорирования 300 К, 220 К. Изучение поверхностного распределения частиц металла проводят также с помощью растрового электронного микроскопа ISM-50 ° Пленки полипропилена предварительно растягивают при различных напряжениях. Размер структурных неоднородностей поверхности определяют по границе однородного распределения частиц металла. Для контроля проводимых измерений используют известный и широко применяемый оптический метод определения структурных параметров полиМеров. При этом с поверхности пленок делаются тонкие срезы и изучаются в оптический микроскоп. Результаты измерений приведены в таблице. размер структурных образований

Размер структурных образований, мкм

Вакуумное декорирование

952377

Продолжение таблицы

Напряжение, кН/ „2

Режим термообработки образцов

Температура поверхности

220

85-110

300

II

III

II пт

I7. тн

20-100

80-180

60-70

85-110

2-5

50-70

80-100

60-70

85-110

1-15

40-110

60-85

85-120

100-170

Формула изобретения

Составитель В. Балгин

Редактор Т. Киселева ТехредС.Мигунова Корректор M. Коста

Заказ 6017 14 Тираж 727 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытйй

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

При закалке образцов в жидком азоте (режим Т) на поверхности формируется достаточно дисперсная молекулярная структура. При этом определить размер структурных образований оптическим методом не представляется возможным. Нельзя также оценить размер образований и по распределению металлической островковой фазы, нанесенной З на поверхность при температуре 220 К.

В этом случае полимер находится встеклообразном состоянии (температура перехода полипропилена в высокоэластическое состояние — 260 К) °

Из таблицы видно, что предлагаемый 4О способ в сравнении с известным (S =О) пОзволяет более точно определить размер структурных неоднородностей и, в связи с этим, их распределение иформу. Результаты, наиболее близкие к 45 контрольным, определенным оптическим методом, регистрируются при предварительном растяжении образцов под действием 4 кН/м и температуре поверхности при декорировании 300 К. При более 50, высокой деформации растяжения форма структурных неоднородностей несколько изменяется, их размер в направлении растяжения увеличивается..Вследствие этого точность определения исходной 55 структуры уменьшается.

Размер структурных образований, мкм

- т

Вакуумное декорирование Контрольный оптический

«L метод

Таким образом, при .нанесении частиц металла в вакууме.на поверхность полимерного материала, растянутого под действием напряжений 3-5 .Mf1/ì на нагретую до температуры в пределах от температуры стеклования до температуры плавления существенно увеличивается точность оценки структурных неоднородностей.

Способ декорирования полиолефиновых пленок для изучения их структуры нанесением на их поверхность в вакууме частиц металла, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности оценки структурных неоднородностей пленок, их предварительно растягивают под действием напряжений 3-5 МН/м при температуре вйсокоэластического состояния, а в качестве металла используют свинец.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Косевич В.М. и др. Изучение роста островковых конденсированных пленок методом вакуумного декорирования. Сб. "Диспергированные метал лические пленки". Киев, 1972, с.83 (прототип).