Влияние барьерного разряда на электрофизические свойства полиимидных пленок
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
?ельного количества амидокислотных звеньев, не зациклизовавшихся в процессе имидизации. Их присутствие обнаруживается по полосе поглощения 3400 см1, отвечающей валентным колебаниям N-Hсвязи, и 1680 см1, относящейся к С-Освязи. Кроме амидокислотных звеньев, в пленке могут присутствовать и следы воды. На это, в частности, указывают полосы поглощения в области 3450 - 3650 см1.
Авторы [15] полагают, что распад полиамидокислоты происходит как за iет теплового воздействия, так и гидролитически. Гидролиз амидокислотных групп может происходить за iет воды, сорбированной полимером и удерживаемой водородными связями.
iитая, что в полиимиде термически наименее устойчивы связи имидного циклы, авторы [15] полагают, что деструкция полиимидной части пленки Kapton-H осуществляется за iет распада этих циклов с выделением окиси углерода и с образованием карбонизированного азотсодержащего остатка:
Значительно интенсивнее, чем при чисто термическом воздействии, полиимиды разлагаются при термоокислении. Так, энергия активации потери прочности и эластичности при прогреве полиимидных пленок на воздухе намного ниже, чем при термодеструкции (163 и 230 кДж/моль соответственно). Основными продуктами деструкции ароматических полиимидов являются СО и СО2.
В случае термооксилительной деструкции полиимида отмечается появление в ИК-спектрах полосы поглощения 3450-3500 см1, которую авторы относят к гидроксильным группам, и некоторое ослабление полосы 1244 см1 (простая ароматическая эфирная связь) по сравнению с поглощением на полосе 1380 см1 (имидная циклическая C-Nсвязь). Последнее указывает на уменьшение концентрации дифенилэфирных связей
при терморазложении на воздухе [15].
Рассмотрим теперь устойчивость полиимидов в водных средах. Чистая вода в обычных условиях не оказывает действия на полипиромеллитимидные пленки. Однако при кипячении в воде пленки постепенно теряют свои высокие механические свойства. Кинетика и механизм изменения механических свойств полиимидных пленок в воде при различных температурах детально изучены в работе [14].
Экспериментальные данные, характеризующие прочность и эластичность, проанализированы в [14] по уравнению реакции второго порядка. Было найдено, что энергии активации Us и Ue имеют близкие значения и равны соответственно 63 и 67 кДж/моль, что соответствует энергии активации гидролиза полиамидов. Это дало основание iитать, что изменение прочностных свойств полиимидной пленки при водном гидролизе обусловлено разрывом остаточных амидных связей. Прочностные свойства полиимидной пленки, гидролизованной в дистиллированной воде, могут быть почти полностью регенерированы высокотемпературной обработкой [15]. Повышение гидролитической стабильности полиимида после длительной обработки горячей дистиллированной водой и последующего прогрева, вероятно, обусловлено увеличением завершенности циклизации и удалением из пленки низкомолекулярных примесей. Можно ожидать, что регенерированная пленка будет иметь и более высокую термическую стабильность.
Полипиромеллитимиды находятся в ряду полиимидов, наименее устойчивых к водному гидролизу [14]. Предполагается, что гидролиз полиимидов в нейтральной среде протекает через тетраэдрические соединения по схеме:
Далее происходит разрыв амидной связи. Лимитирующей стадией является первая - разрыв имидного цикла.
Влияние газовых разрядов на свойства полиимидных пленок изучалось авторами [71, 74-76].
В работе [71] авторы пришли к выводу, что воздействие плазмы НЧ тлеющего разряда на поверхность полиимидных плёнок марки ПМ приводит к значительному уменьшению их угла смачивания ? и накоплению электрического заряда. Установлено, что на поверхности плёнки образуется отрицательный заряд, связанный с инжекцией электронов из плазмы. Обнаружена корреляция между величинами ? и плотности поверхностного заряда ?, которая характерна для полиимидов различного строения (ПМ, Upilex S, Upilex R).
Исследования воздействия на полиимиды тлеющего разряда постоянного тока показали, что плёнки, расположенные на катоде заряжаются положительно, а расположенные на аноде и в области катодного падения - отрицательно [71]. Отрицательный заряд авторами связывается с инжекцией электронов плазмы, а положительный - с действием положительных ионов. Методом ИКспектроскопии МНПВО было подтверждено наличие в пленке четвертичных атомов азота (полоса поглощения 3280см1), являющихся носителями положительного заряда. Авторами [83] установлено, что и в случае обработки пленки в разряде постоянного тока существует корреляция между ? и |?|. При этом зависимости ? = f(?) при обработке в НЧ разряде и разряде постоянного тока отличаются друг от друга. Для полиимида, обработанного в НЧ разряде, ? достигает определённых величин при значительно меньших значениях ?, чем при обработке в разряде постоянного тока. Авторы объясняют данный факт одновременным присутствием в поверхностном слое образца, модифицированного в НЧ разряде, зарядов обоих знаков.
Изменение углов смачивания и поверхностного потенциала обработанных в тлеющем разряде пленок ПМ в процессе их хранения в комнатных условиях авторы [74] связывают с процессами рекомбинации положительных и отрицательных зарядов, накопившихся в пленках при их модификации. Наряду с этим отмечается экранирование создавшегося в пленке заряда полярными молекулами воды. Этими двумя факторами объясняется увеличение краевого угла смачивания при хранени