Введение к работе
Актуальность проблемы
Специфический характер воздействия низкотемпературной плазмы на различные материалы определил ее широкое применение для решения различных технологических задач и в практике научных исследований.
В области технологического использования "холодной" плазмы сложилась такая ситуация, что значительный накопленный объем фактического материала позволяет делать качественные прогнозы относительно результатов воздействия плазмы на самые разные материалы и даже подбирать приемлемые условия проведения этих процессов. Уже созданы образцы промышленного оборудования и реализованы отдельные технологии модифицирования различных полимерных и текстильных материалов. Очевидно, что устанавливаемые таким образом режимы далеки от оптимальных. Построение же теории процессов в неравновесной плазме осложнено тем, что плазма, как самоорганизующаяся система, не является независимым и контролируемым с помощью внешних параметров источником активных частиц, а целевой плазменный процесс всегда является многостадийным и многоканальным.
В связи с этим выяснение механизмов протекающих в плазме процессов, а также выявление кинетических закономерностей ее воздействия на полимерные материалы и установление взаимосвязи между процессами в плазме и на поверхности является актуальной задачей.
Работа выполнялась в рамках научно-технической программы "Университеты России", 1995-1997 гг., а также пользовалась поддержкой грантов С.-Петербургского конкурсного центра (1992-93 гг.) и Министерства общего и профессионального образования по направлению "Химические технологии", 1997г.
Целью работы являлось:
-
Получение экспериментальных данных о скорости убыли массы и кинетике образования газообразных продуктов плазмоокислительной деструкции материалов на основе полиэтилентерефталата (ПЭТФ) при воздействии на них кислородной плазмы пониженного давления.
-
Получение данных об электрофизических параметрах плазмы и кинетике образования-гибели различных ее частиц, способных принимать участие в процессах взаимодействия с полимером.
-
Выявление активных частиц плазмы, участвующих в плазмохимических реакциях с поверхностью полимерного материала, и установление взаимосвязи между внешними, задаваемыми параметрами плазмы и скоростями плазмохимической деструкции полимерного материала.
4. Выяснение влияния структуры текстильного материала на кинетику его плазмоокислительной деструкции.
Научная новизна
-
Установлены закономерности плазменно-окислительной деструкции пленки ПЭТФ и ткани на его основе.
-
Впервые определен состав и измерены скорости образования газообразных продуктов деструкции исследованных полимеров и расходования кислорода, найдены эффективные энергии активации этих процессов в широком диапазоне параметров плазмы.
-
Впервые определены константы скорости и вероятности химического взаимодействия атомов кислорода с поверхностями пленки и ткани из ПЭТФ.
-
Предложена методика определения эффективной поверхности тканого материала, подвергающейся воздействию активных частиц плазмы. Обнаружено, что в силу специфики строения тканого материала модификации подвергается не только сторона ткани, граничащая с плазмой, но и сторона, контактирующая с поверхностью, на которой ткань расположена. Результат воздействия зависит от свойств этой поверхности.
-
Предложен метод оптико-спектрального контроля за скоростью убыли массы исследованных материалов.
Практическая ценность. Результаты и выводы, полученные в работе, а также оптико-спектральный метод контроля, могут быть использованы при выборе экспериментальных условий модифицирования поверхности исследованных материалов, а также для расчетов параметров плазмы и кинетики протекающих в ней процессов при моделировании режимов работы соответствующих реакторов.
Апробация работы и публикации. По результатам работы опубликованы 4 статьи и тезисы 3 докладов. Основные положения, результаты и выводы докладывались и обсуждались на II научно-технической конференции "Физика и технология тонкопленочных полимерных систем» (г. Пружаны), на конференции "Физика и техника плазмы" (г. Минск) а также на ежегодных научно-технических конференциях преподавателей и сотрудников ИГХТУ 1992-1995 гг.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, вьшодов и библиографии. Общий объем диссертации составляет 147 страниц, включая 19 таблиц, 37 рисунков, 7 схем. Список литературы содержит 179 наименований.