Oberflächenmodifizierung von Polymethylmethacrylat durch ...

Kapitel 4: Ergebnisse und Diskussion 93
15 s plasmabehandelt wurde, konnte überhaupt kein Unterschied festgestellt werden. Der
Kurvenverlauf verhält sich wie der einer typischen Substratkurve. Der detektierte Härtewert der
Probe nach einer Plasmabehandlung von 30 s ist deutlich niedriger. Erst bei einer Kontakttiefe von
≈ 1,5 µm wird der Härtegrad des unbehandelten PMMA erreicht. Damit wird deutlich, dass nach
einer Plasmabehandlung von 30 s an der Oberfläche eine chemische Veränderung stattfindet, die
eine deutliche Härteverminderung nach sich zieht. Möglicherweise kommt es bereits nach 30 s zu
Bindungsbrüchen bzw. Estergruppenschädigungen. D. h., es kommt zu einem geringen
Materialabtrag, wobei auch hier schon niedermolekulare Bruchstücke entstehen könnten. Offenbar
haben diese an der Oberfläche befindlichen LMWOM aufgrund ihrer niedrigen Molmasse und der
höheren Kettenbeweglichkeit eine geringere Härte zur Folge. Eine Plasmabehandlungszeit von
15 s scheint hingegen diesen Effekt noch nicht auszulösen.
Härte [GPa]
0,45
0,40
0,35
0,30
0,25
0,20
0,15
unbehandeltes PMMA
unbehandetes PMMA
plasmabehandeltes PMMA, nach 15 s Plasma
plasmabehandeltes PMMA, nach 30 s Plasma
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
Kontakttiefe [nm]
Abb. 77: Darstellung des Härteverlaufs an unbehandeltem PMMA und zwei plasmabehandelten PMMA-
Proben nach einer 15 s bzw. 30 s Plasmabehandlung (14 sccm Ar, 30 sccm O 2, 120 V).
Wie aus den Ergebnissen ersichtlich wird, zeigt die Nanoindentation keinen Hinweis auf eine
Härtezunahme aufgrund einer Reflexionserhöhung und des damit verbundenen Brechzahlanstieges
der plasmabehandelten Oberfläche. Die detektierte geringere Härte kann mit großer
Wahrscheinlichkeit durch die Ausbildung einer - zumindest zeitweise und sehr
dünnen - polyolefinartigen Verbindung (wie sie mittels ATR-Analyse angedeutet wurde),
verursacht durch die Plasmabehandlung, erklärt werden, da die Härte polyolefinischer Bereiche
geringer ist als die von PMMA. Somit könnte durchaus auch dieser Effekt für die
Reflexionserhöhung im Anfangszustand verantwortlich sein.
Aus den R- und T-Messungen der UV/VIS-Spektralphotometrie, sowie aus den mittels
Ulbrichtkugel bestimmten Streulichtmessungen kann der Absorptions- und Streulichtverlauf der
plasmabehandelten PMMA-Oberflächen (nach 15 s bis 600 s Plasmabehandlung) bestimmt
werden (Abb. 78).