Oberflächenmodifizierung von Polymethylmethacrylat durch ...

Kapitel 2: Theoretische Grundlagen 32
2.6.4 Zusammenfassung und Schlussfolgerung
Tab. 3 gibt einen zusammenfassenden Überblick über die wichtigsten Veröffentlichungen zu
PMMA im Zusammenhang mit Plasmabehandlungen und Ionenstrahlbehandlungen.
Tab. 3: Überblick zu verschiedenen Plasmabehandlungen sowie Ionen- bzw. Ionenstrahlhandlungen und
deren Auswirkungen auf PMMA
Art der Behandlung
Glimmentladung mit
Luft als Plasmagas
Arbeitsdruck: 1,33 Pa
O 2-Plasma
Arbeitsdruck:
k. A.
O 2/H 2O- bzw.
H 2O-(RF)-Plasma,
H 2O/Ar-(RF)-Plasma
Arbeitsdruck:
(20–30) Pa [91]
(17–30)Pa[92]
H 2O-Glimmentladung
Arbeitsdruck:
4,0 Pa
CO 2-(RF)-Plasma
Arbeitsdruck:
1,0 Pa
verschiedene RF-
Plasmen
(Ar, He, N 2, O 2, H 2)
Arbeitsdruck:
1⋅10 -1 Pa
Ar-(ECR-MW)-Plasma
Arbeitsdruck:
1⋅10 -1 Pa
Initiierte Veränderungen auf der PMMA-Oberfläche
und deren Auswirkungen
Oberflächenenergie: - Erhöhung
Schichtherstellung: - haftfeste Beschichtung von SiO 2
Chemische Effekte:
- Zunahme der C–C- und C-H-Anteile
- Verminderung von C–O und O=C–O
- Detektion neuer Intensitäten
- Zunahme von OH-Gruppen in der Polymerkette
Oberflächenenergie: - Erhöhung
Chemische Effekte:
- Zunahme der polaren Gruppen (der Anteil von
sauerstoffhaltigen Kettensegmenten (C–O und O=C–O) ist in
oberflächennahen Regionen signifikant höher)
Chemische Effekte:
- Anbindung von sauerstoffhaltigen Gruppen verläuft immer über
eine Abspaltung der Methylestergruppe oder Hauptkettenbrüche
- in Abhängigkeit der verwendeten Plasmagase kann es unter
bestimmten Bedingungen zu einer Vernetzung der
Kettenbruchstücke im Oberflächenbereich kommen
Chemische Effekte:
- hoher Anteil von Methylen- und Hydroxylgruppen
- teilweiser Abbau der C–O- und C=O-Gruppen
Opt. Eigenschaften: - von n = 1,49 auf n = 1,63 erhöhte Brechzahl
Oberflächenenergie: - Erhöhung
Schichtherstellung: - verbesserte Haftung von gesputterten
Metallschichten
Topographie: - Glättung der Oberfläche
Chemische Effekte:
- jede durchgeführte Plasmabehandlung führt zur Abnahme des
O2-Anteils im Polymer
- C=O-Bindungen werden dabei stärker abgebaut als die C-O-
Bindungen
- die Estergruppe werden als flüchtige Verbindungen entfernt, die
übrigen Monomere weisen ein polyolefinähnliches Verhalten auf
Chemische Effekte:
- Anteil der C–O- und C=O-Funktionalitäten der Estergruppe
(O–C=O) wird mit zunehmender Ionendosis vermindert
- Degradation der Estergruppen erfolgt in einem Zwei-Schritt-
Prozess
- Ionen eines Ar-Plasmas sind für Estergruppenabbau
verantwortlich
Literatur
[86]
[90]
[91, 92]
[85]
[87]
[94]
[83, 89]