Способ декорирования полиолефиновых пленок для изучения их структуры Советский патент 1982 года по МПК B05D7/04 G01N31/02 

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 пленк:и металла и изучения характера поверхностного распределения частиц металлической фазы, При этом получают информацию о геометрических размерах, степени неоднородности структурных образований ШОднако этот способ высокоэффективен только для поверхностей металлов, неорганических диэлектриков и тонких 1до 1 мкм) пленок полиме- ров, содержащих незначительное количество примесей (следов катализаторов, инородных атомов и соединений). При анализе более толстых пленок полимеров, выпускаемых промышленностью, 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 , 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 аморфной фазы при ее механическом

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 использовании напряжений, величина которых 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 ролимера в вакуумной камере растягивают под действием 2,3,4,5 и б МН/м и 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 декорировани

но точно выявить CTDVKTVpy поверхности, в этом случае частицы металлической фазы располох ены по поверхности довольно равномерно. При низких температурах ( К) структурные неоднородности также не сказываются на поверхностном распределении частиц металлической фазы. Только вакуумное нанесение частиц свинца на поверхность механически напряженных пленок при 300 К из-за имеющей место при этих условиях селективности осаждения позволяет оценить характер и геометрические размеры кристаллических областей. 5 При этом механические напряжения 3-5 МН/м дают возможность достаточно четко выявить структурные особенности поверхности. При напряжении 2 МН/м структура не выявляется в полной мере. Дри более высоких напряжениях (б MH/M) 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 Г - закалка образцов в жидком азоте, режим 11 - 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 полшцеррв. При этом с поверхности пленок делаются тонкие срезы и изучаются в оптический микроскоп. Результаты измерений приведены в таблице.

а размер структурных образований

Известный

II способ

1IT

60-70

20-100 85-11050-220