Влияние низкотемпературной плазменной обработки на химические свойства полипропиленовых волокон

обработка материалов является одним из современных методов электрофизической модификации, которая позволяет придать гидрофильные свойства поверхности ПП волокнам [3, 4].

По химическому составу плазму можно разделить на две основные категории [5].

• 1.    Плазма, не образующая полимеров; в нее обычно входят элементарные газы, такие, как кислород, водород, гелий, аргон, азот, а также воздух, галогены или газообразные химические соединения, не ведущие к образованию полимеров.

• 2.    Полимерообразующая плазма, содержащая, по крайней мере, один тип мономера органического соединения, который может быть осажден в виде полимера. По характеру воздействия на обрабатываемые материалы плазменную обработку можно отнести как к физической, так и к химической модификации.

Цель работы: изучение химических свойств ПП волокон до и после плазменного воздействия.

Материалы и методы исследования. Для изучения химического состава и строения образцов ПП волокон до и после плазменного воздействия использовали методы инфракрасной (ИК) Фурье спектроскопии. ИК-спектры снимали на ИК-Фурье спектрометре Infralum FI-801 со специальной горизонтальной насадкой. В качестве исследуемых образцов были выбраны ПП волокна, у которых наблюдался максимальный капиллярный эффект после плазменного воздействия в среде различных плазмообразующих газов (табл. 1). Стоит заметить, что волокна ПП сами по себе инертны и у контрольного образца не наблюдались капиллярные свойства.

Таблица 1. Определение капиллярных свойств ПП волокон по ГОСТ 29104.11–91.

№ п/ п	Режим плазменной обработки	Вид плазмообразующего газа	Высота подъема жидкости, мм
			до обработки плазмой	без обработки плазмой
максимальный подъем жидкости
1	U а =3,5 кВ; J а = 0,4 А; Р=26,6 Па; G=0,04 г/с, τ=240 с	аргон	подъема жидкости не происходит	60
2	Uа=3,5 кВ; J а =0,3 А; Р=26,6 Па; G=0,04 г/с; τ=180 с	аргон-воздух	подъема жидкости не происходит	250
3	Uа=4,5 кВ, J а =0,3 А, Р=26,6 Па, G=0,04 г/с, τ=180 с	аргон-азот	подъема жидкости не происходит	250
4	U а =5,5кВ; J а =0,3 А; Р=26,6Па; G=0,04 г/с, τ=60 с	аргон-пропанбутан	подъема жидкости не происходит	200

На рисунках 1-5 представлены ИК спектры ПП волокон, обработанных плазмой в разных плазмообразующих газах (рис. 1-4) и контрольного образца, без плазменного воздействия (рис. 5). На ИК спектрах ПП волокон (рис. 1-5) видны следующие полосы поглощения: 29132945 см^-1 – валентные колебания СН 3 -групп, 2852 см^-1 – валентные колебания СН 2 -групп, 2886 см^-1 – СН-групп. Полосы поглощения при

1452,9 см^-1 соответствуют антисимметричным деформационным колебаниям С–СН 3 -групп, также присутствуют полосы соответствующие группам С–СН 3 (симметричные), – С – (СН 3 ) 2 – , колебаниям скелета (СН 3 ) 3 –С–R (1218-1255 см^-1) и (СН 3 ) 2 –С (1166,6 см^-1). Полоса 855 см^-1 соответствует колебаниям изопропиловых соединений. В интервале 840-793 см^-1 меняется 2-метилсоединения.

Рис. 1. ИК-спектры ПП волокон, обработанных низкотемпературной плазменной обработкой (НТП) – режим 1

Рис. 2. ИК-спектры ПП волокон, обработанных НТП - режим 2, плазмообразующий газ аргон-воздух в соотношении 70%: 30%

Рис. 3. ИК-спектры ПП волокон, обработанных НТП - режим 3, плазмообразующий газ аргон-азот в соотношении 70%: 30%

Рис. 4. ИК-спектры ПП волокон, обработанных НТП - режим 4, плазмообразующий газ аргон-пропан-бутан в соотношении 70%: 30%

Рис. 5. ИК-спектры ПП волокон без плазменной обработки (контрольный образец)

Таким образом, на ИК-спектрах ПП волокон до и после плазменной обработки существенных изменений не наблюдается, лишь небольшие изменения можно заметить в области 2850-2500 см-1 , где лежат полосы поглощения многих углеводородов.

Выводы: в результате проведенных исследований установлено, что плазменная обработка оказывает небольшое влияние на химические свойства ПП волокон. Предполагается, что происходит разрыв ковалентных связей макромолекул в поверхностном слое полимерного материала, т.е. амортизация его структуры, а также поверхность ПП волокон приобретает заряд, при этом химическая структура ПП сохраняется. Эти изменения приводят к активации поверхности и возникновению капиллярных свойств у инертных ПП волокон.