Oberflächenmodifizierung von Polymethylmethacrylat durch ...

Kapitel 4: Ergebnisse und Diskussion 95
indem sie sich als dünne absorbierende (vielleicht auch hochbrechende) Schicht oder als
Keimschicht auf der PMMA-Oberfläche ausbilden.
Auf dieser Grundlage wird vermutlich die Plasmabehandlung auch bei anderen Polymeren
funktionieren und ähnliche Effekte hervorrufen. Ob allerdings eine derartige Strukturausbildung wie
im Fall von PMMA erreicht werden kann, ist fraglich, da die Ätzraten vieler Polymere geringer
sind als die von PMMA. Diese Untersuchungen wurden an dieser Stelle nicht weiter vertieft, da
sie nicht Bestandteil dieser Arbeit sind.
Zur chemischen Analyse des Anfangszustandes wurden FTIR- und XPS-Untersuchungen
durchgeführt. Dabei wurde deutlich, dass die FTIR-Spektroskopie, im speziellen die IRRAS-
Technik, nicht geeignet ist, mögliche, durch Plasma erzeugte, chemische Veränderungen der
Polymeroberfläche im Anfangsstadium zu detektieren. Die FTIR-Spektren zeigten keine
Unterschiede vor und nach der Plasmabehandlung. Auch die Verwendung eines mit Stickstoff
arbeitenden Detektors zur Erhöhung der Sensitivität brachte keinen Erfolg.
Im Vergleich dazu hat die Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS) eine Analysetiefe von
≈ 5 nm bis 10 nm und ist daher für die Untersuchung von Oberflächenreaktionen um ein
Vielfaches sensitiver als die FTIR-Spektroskopie. Aus diesem Grund wurde versucht, mögliche
chemische Änderungen an den PMMA-Oberflächen nach der 15 s Plasmabehandlung durch eine
XPS-Analyse nachzuweisen.
Die Auswertung der XPS-Untersuchungen ergab, dass die Spektren des Anfangszustandes
deutlich verschieden von denen des Endzustandes (Endzustand entspricht dem Ergebnis nach
einer Plasmabehandlungszeit von 300 s) sind. Die Werte des Endzustandes sind in den Tabellen
grau markiert und werden zum besseren Verständnis mit aufgeführt.
Der Anfangszustand zeigt neben der Detektion von Metalloxiden weiterhin Unterschiede, sowohl
zum unbehandelten PMMA als auch zur PMMA-Oberfläche im Endzustand. So sind im C1s-
Bereich die Esteranteile im Vergleich zum unbehandelten PMMA reduziert, aber nicht so klein wie
bei der PMMA-Probe im Endzustand. Die Komponente C1s 6 ist im Anfangszustand am größten.
Dies legt die Vermutung nahe, dass bei der kurzen Plasmabehandlung der Proben die
Estergruppen gegenüber den C1s 6-Strukturen bevorzugt zerstört werden (Tab. 19). In den O1s-
Spektren wird diese Behauptung bestätigt, indem die aus den Estern stammenden C–O-Anteile
(O1s 2) gegenüber den Anteilen anderer C–O-Verbindungen kleiner werden. Auch bei dieser
Probe stammt ein Teil (O1s 3) von Metalloxiden. Eine Komponente O1s 4 ist im Gegensatz zur
Probe im Endzustand nicht zu separieren (Tab. 20).
Tab. 18: Chemische Zusammensetzung der PMMA-Oberfläche vor und nach
der Ar/O 2-Plasmabehandlung (Angaben in at%)
PMMA C O sonstiges
theoretisch 71 29 -
unbehandelt 70,8 28,1 1,1
nach 300 s APS-Ar/O2-Plasma 72,5 25,7 1,7
nach 15 s-Ar/O2-Plasma 72,9 25,7 1,5