Влияние барьерного разряда на электрофизические свойства полиимидных пленок
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
обработки в течение 2 месяцев (3) полиимидных пленок
Таблица 3.1. Относительные оптические плотности D' полос поглощения исходных, обработанных и регенерировавших полиимидных пленок
Полосы поглощенияЗначения D' исследовавшихся пленокИсходныеОбработанныеРегенерировавшие720 см14,633,723,82740 см10,360, 220,35916 см10,710,390,691228 см13,690,702,811380 см13,572,692,941550 см10,330,370,321720 см14,373,453,831780 см10,860,740,823300 см10,040,150,073560 см10,060,090,153640 см10,070,100,173670 см10,060,090,16
При этом наблюдается усиление полос 3480 см1 (колебания ОН в СООН), широкой полосы 3300 см1 (наложение полос, соответствующих валентным колебаниям NH2 в концевых группах и NH в амидных CONH), полосы 1550 см1 (деформационные колебания NH в CONH). Существенно возрастает и интенсивность группы полос 3670, 3640 и 3560 см1. Эти полосы обусловлены содержанием свободной и связанной воды, а так же групп -ОН в полимере. Эти изменения ИКспектров позволяют предполагать, что бомбардировка поверхности заряженными частицами приводит, прежде всего, к разрыву связей CN в имидных циклах и ароматических эфирных связей СОС. Взаимодействие образовавшихся радикалов с диффундирующими из области газового разряда молекулами воды обуславливает дальнейшее разрушение имидных циклов по гидролитическому механизму:
Следствием этого процесса обычно являются реакции декарбоксилирования, сопровождающиеся выделением СО2 и воды:
.
Амидные связи также претерпевают гидролитический распад:
.
При этом могут протекать реакции дезаминирования продуктов гидролиза с образованием аммиака:
Выдержка модифицированных в барьерном разряде полиимидных пленок в нормальных условиях в течение 2 месяцев приводит к изменению их ИКспектров МНПВО. При этом наблюдается усиление полос поглощения 1780-1720 и 740-720 см1, 1380см1, 1228 и 916 см1, сопровождающееся снижением интенсивности полос 1550 и 3300 см1. Это свидетельствует о протекании в исследовавшихся пленках процессов, приводящих к регенерации их структуры. Однако повышенная способность пленок поглощать влагу из окружающей среды сохраняется, о чем свидетельствует дальнейшее возрастание концентрации воды и ОНгрупп в приповерхностном слое образцов (рост интенсивности полос 3670, 3640 и 3560 см1).
Для проверки этого результата была изучена степень увлажнения ?m образцов полиимидной пленки до и после обработки в барьерном разряде, которая определялась по формуле:
(3.6)
где m0 - масса сухого образца, m - масса увлажненного образца. Измерения массы образцов производились на лабораторных весах ВЛР200гМ 2го класса точности, цена деления которых составляла 1 мг.
Установлено, что образцы обработанной в разряде пленки содержат больше влаги, чем исходные. В связи с этим возник вопрос, не изменилась ли после модификации в разряде способность пленки абсорбировать влагу. Для проверки этого предположения предварительно прогретые образцы исходной и обработанной в разряде пленки увлажнялись в эксикаторе при 98%ной влажности, после чего измерялась величина ?m. Полученные результаты сведены в таблицу 3.2.
Таблица 3.2. Степень увлажнения образцов до и после их обработки в барьерном разряде
Партия образцов?m, %Исходная пленка (нормальные условия)0,90,1Обработанная пленка (нормальные условия)1,80,1Исходная пленка (98%ная влажность)2,30,1Обработанная пленка (98%ная влажность)2,80,1
Из табл. 3.2. видно, что величина ?m обработанных в разряде образцов на 20-25% выше, чем исходных. Установлено, что модифицированная в барьерном разряде полиимидная пленка приобретает повышенную способность накапливать влагу. Применение таких пленок в емкостных датчиках влажности может повысить их чувствительность [156,157].
Исследованы изменения ИКспектров полиимидных пленок при их увлажнении в эксикаторе при 98%ной влажности. Раiет D проводился относительно величины оптической плотности D0 фундаментальной полосы 3100 см1, относящейся к колебаниям ароматического кольца. Полученные величины D' исходных и увлажненных в течение 5 суток образцов сведены в табл. 3.3. Из табл. 3.3 видно, что выдержка исходной пленки ПМ при 98%ной влажности приводит к усилению всех рассматривавшихся полос поглощения (3670 см1, 3640 см1 и 3560 см1), что подтверждает их соотнесение с присутствием влаги в полиимиде.
Таблица 3.3. Относительные оптические плотности полос поглощения исходных, увлажненных и выдержанных полиимидных пленок
Партия образцовЗначения D' рассматривавшихся полос 3670 см13640 см13560 см1Исходная пленка0,4710,5340,357Увлажненная пленка0,7950,9040,491
Предварительно увлажненные пленки прогревались до определенных температур, после чего измерялись их ИК-спектры. Значения D', расiитанные для образцов, выдерживавшихся при различных температурах, приведены в табл. 3.4. Установлено, что величина D' полосы 3670 см1 снижается при подъеме температуры от комнатной Т = 25С до Т = 90С. При более высоких температурах (Т > 90С) данная полоса на спектрах не наблюдается. Интенсивность полосы 3640 см1 изменяется в диапазоне температур от Т = 25С до Т = 110С. Полоса 3560 см1 постепенно ослабевает при изменении Т от 23 до 150С. Наконец, при Т = 160С все рассматривавшиеся полосы отсутствуют.
Исходя из того, что скорость изменения интенсивности этих полос различна, можно полагать, что они связаны с отдельными фракциями воды, по-разному взаимодействующими с матрицей полимера. Как известно, если молекула воды связана водородной связью, то частота соответствующей ей полосы поглощения на инфракрасном спектре снижается [148]. При