Способ декорирования полиолефиновых пленок для изучения их структуры

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК, АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик оц 952377(1) М Кп 3 с присоединением заявки М 9 -В 05 О 7/04С 01 И 31/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийРИРОВАНИЯ ПОЛИОЛЕФИНОВЫХИЗУЧЕНИЯ ИХ СТРУКТУРЫ асп вы сл ке и едвлеев овышение точй неоднородагае- ваов,дисизу- расфазы,гео- еодний (13. особ высокоэффекповерхностей металих диэлектриковм 1 пленок полимезначительное кследов катализаатомов и соединеболее толстыхвыпускаемых пробенно, полиолефиб не позволяет с Однако этот сп тивен только для лов, неорганическ и тонких до 1 мк ров, содержащих н чество примесей торов, инородных ний). При анализе пленок полимеров, мыаленностью, осо нов, данный спосо е- олиИзобретение относится к и нию материалов, в частности нию структуры поверхностных полимеров, определению харак структурных неоднородностей, жет быть использовано в иссл тельских целях.Наиболее близким к изобрете по технической сущности и дост мому результату является спосо куумного декорирования материа включающий нанесение в вакууме пергированной пленки металла и чения характера поверхностного пределения частиц металлическо При этом получают информацию о метрических размерах, степени нородности структурных образов аточной точностью оценить струк поверхности,Цель изобретения - иности оценки структурноности.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу декорирования полиолефиновых пленок для изу чения их структуры нанесением на их поверхность в вакууме частиц металла, их предварительно растягивают под действием напряжений 3-5 МН/м при температуре высокоэластического состояния, а в качестве металла используют свинец.Положительный эффект достигается тем, что при температуре высоко- эластического состояния под действием механических напряжений в не- полярных 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 осаж дении атомов металла на поверхность 0 аморфной фазы при ее механическом952377 1 О 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 на Напряжение,кН/м Режим термообработкиобразцов Температураповерхности,К 300 0Известныйспособ 20-100 50-220 60-7085-110 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 ниже 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,П р и м е р 1. Изучают структуры поверхности полиэтилена. Пленки полимера 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 1 ЯМА.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 декорирования но точно выявить сточктуру поверхности. В этом. случае частицы металлической фазы расположеныпо поверхности довольно равномерно. При низких температурах (Т=100 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 иэ-за имеющей место при этих условиях селективности осаждения позволяет оценить характер и геометрические размеры кристаллических областей. При этом механические напряжения 3-5 МН/м дают воэможность достаточно четко выявить структурные особенности поверхности. При напряжении 2 МН/м структура не выявляется в полной мере, При более высоких напряжениях (б МН/м)имеет место некоторое деформирование структуры, что затрудняет точное определение исходных размеров структурных образований.П р и м е р 2. Проводят декорирование пленок полипропилена, термообработанных при различных режимах, и вследствие этого имеющих различное структурное состояние. Режим 1 - закалка образцов в жид- ком азоте, режим 11 - закалка в .воде, режим 111 - 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 1 ЯМ 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 полиМеров. При этом с поверхности пленок делаются тонкие срезы и изучаются воПтический микроскоп. Результаты измерений приведены в таблице. размер структурных образований Размер структурных образований,мкм Вакуумное декорирование Контрольныйоптическийметр9523 77 Продолжение таблицы НапряжениекН/м Режим термообработкиобразцов ТемператураповерхностиК 220 85-110 300 111111111П 1111111 20-100 80-180 60-7085-110 2-5 50-7080-100 60-7085-110 1-15 с 40-11060-8585-120 100-170 Формула изобретения Составитель В. БалгинРедактор Т. Киселева ТехредС.Мигунова Корректор М. Коста Заказ 6017 14 Тираж 727 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытйй 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 При закалке образцов в жидком азоте (режим 1) на поверхности формируется достаточно дисперсная молекулярная структура. При этом определить размер структурных образований оптическим методом не представляется возможным. Нельзя также оценить размер образований и по распределению металлической островковой фазы, нанесенной З 5 на поверхность при температуре 220 К. В этом случае полимер находится встеклообразном состоянии (температура перехода полипропилена в высокоэластическое состояние - 260 К)Из таблицы видно, что предлагаемый 40 способ в сравнении с известным (б =О) пОзволяет более точно определить размер структурных неоднородностей и, в связи с этим, их рад спределение иформу. Результаты, наиболее близкие к 45 контрольным, определенным оптическим методом, регистрируются при предварительном растяжении образцов под действием 4 кН/м и температуре поверхности при декорировании 300 К. При более 50, высокой деформации растяжения форма структурных неоднородностей несколько изменяется, их размер в направлении растяжения увеличиваетсяВследствие этого точность определения исходной 55 структуры уменьшается. Размер структурных образований,мкм- тВакуумное декорированиеКонтрольныйоптическийметод Таким образом, при нанесении частиц металла в вакууме на поверхность полимерного материала, растянутого под действием напряжений 3-5 .МН/м на нагретую до температуры в пределах от температуры стеклования до температуры плавления существенно увеличивается точность оценки структурных неоднородностей. Способ декорирования полиолефиновых пленок для изучения их структуры нанесением на их поверхность в вакууме частиц металла, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности оценки структурных неоднородностей пленок, их предварительно растягивают под действием напряжений 3-5 МН/м при температуре вйсокоэластического состояния, а в качестве металла используют свинец.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Косевич В.М. и др. Изучение роста островковых конденсированных пленок методом вакуумного декорирования. Сб. "Диспергированные метал лические пленки". Киев, 1972, с.83 (прототип).