Modifikace povrchu polymerů redukčním plazmatem

Bc. Zdeňka Doubková

Master's thesis

Modification of polymer surfaces by reducing plasma

Abstract:

Tato práce zkoumá povrchové vlastnosti polymerních materiálů a jejich změny po úpravě nerovnovážným plazmatem v redukční atmosféře. Cílem bylo dosáhnout kontrolované úpravy fyzikálních a chemických vlastností běžně používaných polymerních substrátů. Plazma bylo generováno pomocí koplanárního difúzního povrchového bariérového výboje v atmosféře vodíku, dusíku, nebo v jejich směsích za atmosférického tlaku. Studované materiály byly polymethylmethakrylát, polytetrafluorethylen a polyethylentereftalát. Tyto materiály mají mnoho aplikací od obalových materiálů po kuchyňské nádobí především díky jejich nízkým výrobním nákladům a pořizovací ceně. Byl měřen kontaktní úhel vody, volná povrchová energie, chemické složení povrchu metodou rentgenové fotoelektronové spektroskopie a morfologie povrchu pomocí skenovací elektronové mikroskopie a mikroskopie atomárních sil. Kontrolou složení pracovního plynu jsme dosáhli významných změn chemických povrchových vlastností a struktury na submikronové úrovni. Výsledky byly použity i pro vytvoření popularizační brožury pro středoškolské studenty.

Abstract:

In this thesis, we study the surface properties of polymeric materials and their changes after treatment with nonequilibrium plasma in a reducing atmosphere. The aim was to achieve controlled alteration of physical and chemical properties of commonly used polymeric substrates. Plasma was generated by a diffuse coplanar surface barrier discharge in an atmosphere of hydrogen, nitrogen, or mixtures of them at atmospheric pressure. The studied materials are Poly(methyl methacrylate), Polytetrafluoroethylene and Polyethylene terephthalate. These materials have many applications from packaging materials to kitchen utensils, mainly due to their low production costs and purchase price. The measured properties were contact angle of water, surface free energy, surface chemical composition by X-ray photoelectron spectroscopy and surface morphology by scanning electron and atomic force microscopy. By controlling the reducing atmosphere, we achieved significant alterations in chemical properties and surface microstructuring. The results of the study were also used to create a popularization brochure for high school students.

Keywords

Nerovnovážné plazma, redukční atmosféra, PMMA, PET, PTFE

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 6. 2020

Thesis defence

• Date of defence: 7. 7. 2020
• Supervisor: RNDr. Zlata Kelar Tučeková, PhD.
• Reader: Mgr. Jana Jurmanová, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Physics / Upper Secondary School Teacher Training in Physics